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充分发挥在Al系和Cu系轴承合金表面实施的固体润滑涂层的特性，提高滑动部件的特性。在Al系或Cu系轴承合金层上设置分散有用下式定义的相对C轴强度比为85％以上的固体润滑剂的树脂类涂层，相对C轴强度比＝通过X射线衍射得到的(002)、(004)、(008)晶面的累积强度相对于(002)、(004)、(100)、(101)、(102)、(103)、(105)、(110)、(008)晶面的累积强度的百分比率。

1.  滑动部件，其特征在于，在铝系或铜系轴承合金层上，设置分散有用下式定义的相对C轴强度比为85％以上的固体润滑剂的树脂系涂层，
相对C轴强度比＝通过X射线衍射得到的(002)、(004)、(008)晶面的累积强度相对于(002)、(004)、(100)、(101)、(102)、(103)、(105)、(110)、(008)晶面的累积强度的百分比率。

2.  如权利要求1所述的滑动部件，其中，所述固体润滑剂为MoS2。

滑动部件
技术领域
本发明涉及滑动部件，更具体地说，涉及由为了改善滑动特性而形成了含有固体润滑剂的涂层的铝系或铜系轴承合金形成的滑动部件，特别是涉及用于内燃机的轴承等中的滑动部件。
背景技术
专利文献1：日本特公平3-20451号公报公开的未涂布固体润滑剂涂层的铝系轴承合金以Al-Sn-Si系作为基本成分，与淬火钢轴或铸铁轴滑动。该铝系轴承合金含有3～20％的Sn、0.1～1％的Zr、1.5～8％的Si、0.2～2％的Cu和/或Mg、V、Nb、Mo、Co中的至少1种以上与Zr的总量超过0.1％且为1％以下，
对于施加大负荷的铝系轴承合金，为了确保磨合性，设置Sn、Pb等软质金属系贴面层(overlay)。专利文献2：日本特开平4-83914号公报中提出了替代软质金属系贴面层的固体润滑剂涂层。该技术的后续改良以“Aluminum Bearing Fitted With Solid-Lubriant Overlay”的名称发表在Tribology学会第4报上。该轴承的涂层有时用CrO₂等摩擦调整剂置换1～20％，含有MoS₂、BN、WS₂、石墨等固体润滑剂90～55质量％和聚酰亚胺类粘合剂10～45质量％。实验结果表明，与设置了铅合金系贴面层的铝系轴承合金相比，固体润滑剂贴面层的耐疲劳性和耐磨损性大致同等，抗咬合性得到显著改善。
固体润滑剂的涂层是通过喷雾将固体润滑剂、稀释剂和聚酰亚胺类树脂涂布到铝系轴承合金上，进行干燥、煅烧，由此粘附在底层的铝合金上。
进一步地，专利文献3：日本特许第3733539号公报中提出的带有固体润滑贴面层的铝轴承，是在表面粗糙度为1.0μm以上～4.3μmRz以下的铝系轴承合金的表面上设置了含有固体润滑剂98～55质量％和热固化性树脂2～45质量％，膜厚为3～8μm且表面粗糙度为5μmRz以下的涂层的轴承。该带有固体润滑贴面层的铝轴承的制造方法中，通过对铝系合金轴承进行碱脱脂、水洗、热水洗涤将表面净化的同时调整表面粗糙度，然后与专利文献2同样地通过喷雾等成膜涂层。此外，对于涂层的特性考察如下：(一)涂层中的固体润滑剂越多则磨合性越优异，(二)若涂层的厚度超过10μm则抗咬合性变差，(三)若涂层变薄则由于滑动特性受到底层的铝合金的表面粗糙度的影响，抗咬合性变差。
专利文献4：日本特许第3133209号公报中提出的固体润滑贴面层中，是含有选自MoS₂、WS₂、BN、石墨和碳纤维中的固体润滑剂70～97质量％和粘合剂3～30质量％的润滑膜形成用组合物，用于保持大量的固体润滑剂的粘合剂由聚酰亚胺类树脂和包含具有环氧基的化合物的膜形成辅助剂构成。该润滑膜形成用组合物通过喷雾在轴承合金表面上成膜。
专利文献5：日本特开2002-53883号公报中提出的固体润滑贴面层，是含有聚酰胺酰亚胺树脂和分散在该聚酰胺酰亚胺树脂中的固体润滑剂和耐磨损剂的滑动部件用组合物，聚酰胺酰亚胺树脂的特征在于，拉伸强度为78.4～98MPa，纵向弹性模量为1960～2940MPa，伸长率为10～20％。
该树脂组合物，特别适合于活塞裙部那样在油中润滑下滑动的部件。此外，树脂组合物通过喷雾成膜。
专利文献6：日本特开2002-61652号公报中提出的固体润滑贴面层的特征在于，树脂涂层含有25℃下的拉伸强度为70～110MPa、伸长率为7～20％且200℃下的拉伸强度为15MPa以上、伸长率为20％以上的软质且高温下伸长率良好的热固化性树脂70～30vol％和固体润滑剂30～70vol％(两者总计为100％)，树脂涂层的维氏硬度Hv为20以下。该提案中，通过使用软质且高温下的伸长率良好的热固化性聚酰胺酰亚胺树脂，使高速下的初期磨合性良好。涂层的制造方法用与专利文献3同样的方法进行，进一步地，除了喷雾法之外，还可以举出辊转印法、转鼓(tumbling)法、浸渍法、刷涂法、印刷法等。
专利文献7：日本特开2004-263727号公报中提出的带有固体润滑贴面层的铝轴承与专利文献6相同，但是树脂的玻璃化转变温度为150℃以上。
作为铜系滑动轴承合金，以往主要使用Cu-Pb系，但是由于Pb带来环境污染，提出了将Pb替换为Bi的Cu-Bi系滑动轴承合金。例如专利文献8：日本特开昭56-142839号公报、专利文献9：日本特开平11-293368号公报、非专利文献1：Tribologist，Vol.51/No.6/2006“Biを添加した銅系焼結合金の通電摩擦特性”第456～462页中说明了具体的材料。
专利文献1：日本特公平3-20451号公报
专利文献2：日本特开平4-83914号公报
专利文献3：日本特许第3733539号公报
专利文献4：日本特许第3133209号公报
专利文献5：日本特开2002-53883号公报
专利文献6：日本特开2002-61652号公报
专利文献7：日本特开2004-263727号公报
专利文献8：日本特开昭56-142839号公报
专利文献9：日本特开平11-293368号公报
非专利文献1：Tribologist Vol.51/No.6/2006“Biを添加した銅系焼結合金の通電摩擦特性”第456～462页
非专利文献2：Tribologist Vol.50/No.9/2005，“エンジンベアリング-通称：メタル-の50年を振り返る.”第664页
发明内容
非专利文献2：Tribologist Vol.50/No.9/2005，“エンジンベアリング-通称：メタル-の50年を振り返る.”第664页中说明了1500cc发动机在从1960年到2000年的40年期间如何变化，由此可知发动机重量从约170kg减轻至约100kg，另一方面，输出功率从约50PS增加至约100PS，随之轴承负荷增大至约1～约5PS/cm²。当然这种趋势即使是1500cc以外的排气量的发动机，在2000年以后仍然持续。此外，40年间进行了很多技术改良，由此高圆周速度、高表面压力条件下的滑动性能得到改善。近年的汽车发动机中进一步进行高圆周速度化、高表面压力化。进一步地，近年来，由于耗油量增大，5W-20、0W-20改质油等低粘度发动机油在一般乘用车中也被实用化，由此产生油膜厚度的减少。
关于固体润滑贴面层的改善，如专利文献3～7中所述，提出了很多提案，但是得不到高圆周速度、高表面压力条件下使用时经常期待的特性，产生咬合(焼付)等故障。
本来固体润滑剂通常具有的低摩擦性或磨合性利用了固体润滑剂在特定的晶面上非常容易滑动的性质。即，分散在涂层中的固体润滑剂粒子若受到来自对偶轴的负荷，则在其特定晶面上产生滑动，发生变形、破坏，随之涂层整体流动，从而实现低摩擦性或磨合性。因此，无论固体润滑剂的上述特定晶面在涂层内朝着哪个方向，都会在特定晶面上产生滑动，但是如上所述，在高圆周速度、高表面压力下的滑动中，得不到预期的滑动性能。
本申请人持续认真改善带有固体润滑贴面层的轴承，在该过程中发现，抗咬合性在高表面压力和高圆周速度的滑动条件下具有固体润滑剂的晶体取向依赖性。
因此，本发明的目的在于，充分发挥在铝系和铜系轴承合金表面设置的固体润滑涂层的特性，由此提高滑动部件的特性。
本发明涉及的滑动部件的特征在于，在铝系或铜系轴承合金层上，设置分散有用下式定义的相对C轴强度比为85％以上的固体润滑剂的树脂系涂层。
相对C轴强度比＝通过X射线衍射得到的(002)、(004)、(008)晶面的累积强度相对于(002)、(004)、(100)、(101)、(102)、(103)、(105)、(110)、(008)晶面的累积强度的百分比率。
以下对本发明进行具体的说明。
本发明中，铝系轴承合金、铜系轴承合金、固体润滑剂和树脂的种类、厚度、组成、层厚等为公知结构。这些公知的结构中，固体润滑剂由于其基本的晶体结构，受外力容易裂开而表现出低摩擦性，无论该裂开面在涂层内朝着哪个方向都会产生裂开，但是在高圆周速度和高表面压力的滑动条件下，其取向对滑动性能有影响，所以本发明的特征在于，使固体润滑剂由上式定义的相对C轴强度比高，由此提高滑动性能。
附图说明
[图1]是表示MoS₂的晶体结构的图。
[图2]是表示石墨的晶体结构的图。
[图3]是表示h-BN的晶体结构的图。
[图4]是表示固体润滑贴面层中的固体润滑剂的取向的示意图。
[图5]是表示固体润滑贴面层中的固体润滑剂的取向的示意图。
[图6]是相对C轴强度比为88％的X射线衍射图。
[图7]是说明固体润滑剂的取向相当于图4时的滑动状态的示意图。
[图8]是说明固体润滑剂的取向相当于图5时的滑动状态的示意图。
[图9]是表示相对C轴强度比与抗咬合性的关系的图。
具体实施方式
更具体地说，本滑动部件中使用的固体润滑剂，具有网眼状晶体层压、通过原子间力隔开的层状结构。MoS₂的晶体结构如图1所示。这些固体润滑剂中，在层间的滑动方面表现出非常低的摩擦系数。
图1所示的MoS₂中，具有6边形的网眼状Mo(B)与6边形的网眼状S(A)交替层压的结构。因此，在2个网眼状S(A)之间夹着1个Mo(B)的状态下构成MoS₂的1个单元(A-B-A)。将该6边形的一个间隔规定为a轴，将A-A间规定为c轴。c轴的晶面取向为(001)，这相当于上述A-B-A结构，在X射线衍射中，检测出(001)的2的整数倍的(002)、(004)、(008)。
此外，根据JCPDSS卡片的标准样品β-MoS₂No.37-1492的上述相对C轴强度比为45.8％。
另一方面，图2所示的石墨中，为上述A-B-A结构的B缺失的结构。与MoS₂同样地，标准样品石墨No.23-0064的相对C轴强度比为63.3％。
此外，在h-BN的情况下，如图3所示，3个B原子与3个N原子交替排列形成6边形排列，该共1边(长度)的6边形排列以二维网眼状重复。此外，在c轴方向上，隔着间隔重复网眼状结构。标准样品h-BN No.34-0421的相对C轴强度比为74.3％。由于MoS₂标准样品与石墨、h-BN相比，相对强度比低，因此认为通过提高相对C轴强度比，含有MoS₂的涂层的滑动特性与石墨、h-BN相比显著提高。
接着，图4和图5中对固体润滑贴面层中的固体润滑剂的取向进行示意说明。1个六边形薄片状固体润滑剂10具有上述A-B-A结构的层压结构。图4所示的取向中，<002>轴相对于膜面垂直方向，倾斜几度～30°左右。另一方面，图5中，全部固体润滑剂粒子的<002>轴与涂层12的表面垂直。由于不能如图5所示使全部固体润滑剂粒子垂直排列，图5是用于说明取向的示意图。
但是，MoS₂的(002)晶面间隔为X射线衍射通常使用的CuK_α射线的波长(λ)为由此，若将其代入布拉格衍射公式(nλ＝2dsinθ)，则X射线的衍射角度2θ为14.4°。来源于(002)晶面的衍射峰，在图5的取向的情况下，以14.4°为中心，得到尖且强的峰，另一方面，在图4的取向的情况下，从14.4°的分散增大，此外峰强度降低。
对于其它的(004)、(100)、(101)、(102)、(103)、(105)、(110)、(008)晶面也可以同样地求得衍射角度2θ。图6是分散有MoS₂的涂层的X射线衍射图(相对C轴强度比＝88％)，表示来源于这些晶面的衍射峰强度。有时得到来源于上述9个晶面以外的衍射峰，但是由于峰强度极低，在相对C轴强度比的计算中，可以忽略。
上述9个晶面中(002)、(004)、(008)晶面由于相当于裂开面，若这些面的相对强度高则固体润滑剂粒子的取向可以接近图5。此外，由于即使假设达到如图5所示的“垂直”取向，也必然存在来源于裂开面以外的6个晶面的衍射，因此取向性能指数不会达到100％。为了接近“垂直”取向必须调整后述的成膜方法的条件，但是现在认为90％或略高于90％为上限。
滑动部件的涂层由于有时磨损至露出底层，全部厚度的固体润滑剂的取向对滑动特性有影响。使用CuK_α射线的常规X射线衍射装置的输出功率为40kV-100mA左右，在该程度的输出功率下，由于X射线可以到达基材的铝合金、铜合金，若除去该峰则可以测定对滑动特性有影响的固体润滑剂的取向。
对于发动机轴承，为了测定相对C轴强度比，将半圆形轴承切断成适当的尺寸，使切断片再变形为平坦状进行X射线衍射检查。这为破坏检查，若对在与发动机轴承相同的条件下制造的板状原材料进行X射线衍射，则可以不破坏制品而得到与制品完全相同的测定值。即，在将板状原材料弯曲成半圆形状的过程中，固体润滑剂通过粘合剂树脂牢固地粘合，固体润滑剂的取向完全不会因弯曲加工而发生变化，所以可以测定板状原材料来代替。
参照图7和图8对由于本发明定义的取向性能的不同所引起的滑动特性的影响进行说明。
如图7所示，若MoS₂粒子14相对于涂层12的膜面12a倾斜，则通过对偶轴的旋转力F形成MoS₂粒子14的裂开片14a。由此，涂层的膜面12a凸起为12a’。另一方面，如图8所示，若MoS₂粒子14在涂层12内与外力F平行取向，则通过对偶轴的旋转力F形成的MoS₂粒子14的裂开片14a，由于涂层的膜面12a不会凸起，因此即使在高圆周速度和高表面压力条件下润滑油膜变薄时也维持流体润滑，从而可以提高抗咬合性。
涂层的膜厚为2～10μm、优选为4～8μm时表现出良好的特性。认为这除了是由于固体润滑剂粒子的取向之外，还由于与母材的粘接强度/层内强度或热传导性等。
接着对涂层的成膜方法进行说明。
通常固体润滑剂原料使用纵横比(薄片面积的平方根除以厚度得到的值)为10以上的原料。接着，将薄片状固体润滑剂30～70体积％与剩余部分的树脂混合，加入稀释剂制备涂料。该涂料中，固体成分必须比以往少。即，固体成分少时，避免了固体润滑剂粒子的相互接触，如图5所示“垂直”取向的趋势增强。膜厚不足时进行再涂。
其次，将涂料成膜在轴承合金表面上时，进行移印(pad printing)、丝网印刷、空气喷涂、无气喷涂、静电涂布、转鼓法(tumbling)、挤出法(squeezing)、辊法(rolling)等中的任意一种，但是必须设定为得到高的相对C轴强度比的条件。作为这种条件，作为全部方法相通的方面，有降低涂料的粘度进行多次涂布等方案。
此外，干燥时，蒸发低粘度涂料中的大量溶剂成分，此外树脂收缩，随之固体润滑剂粒子稍微倾斜的同时移动。由于该移动将取向移动到随机方向，必须尽可能减慢溶剂蒸发的干燥步骤中的速度。例如，优选将涂不半成品室温下干燥，然后缓慢地升温至树脂的煅烧温度。涂层的表面粗糙度优选为5μmRz以下。
滑动轴承中使用的轴承合金，为了促进与上述涂层的相容、露出时与对偶轴滑动而要求轴承特性。
对轴承合金的组成不特别限定，对于铝合金，优选使用含有10质量％以下的Cr、Si、Mn、Sb、Sr、Fe、Ni、Mo、Ti、W、Zr、V、Cu、Mg、Zn等中的1种以上和20质量％以下的Sn、Pb、In、Tl、Bi等中的1种以上的合金。前组中的元素主要赋予强度和耐磨损性，后组中的元素主要赋予磨合性，通过各添加元素的种类和量，发挥轴承特性。以上对轴承合金的例子进行了说明，为了以由AC8A、AC9B等高Si-Al合金形成的活塞裙部作为底层提高其耐磨损性，也可以使用本发明的涂层。
对铜合金的组成不特别限定，优选使用含有25质量％以下的Pb、Bi中的1种或2种以上、10质量％以下的Sn和2质量％以下的P、Ag、In、Ni、Al等的合金。这些元素中，Pb、Bi为软质金属，发挥磨合性，Sn为青铜的基本成分，发挥强度和耐磨损性，其它成分辅助性地提高特性。其中，P对脱氧、促进煅烧、强化等有效，Ag与润滑油或铜的杂质S反应形成对滑动特性提高有效的化合物，In提高耐腐蚀性和润滑油的润湿性，Ni、Al具有强化铜等作用。
轴承合金一般厚度约为0.3mm。增强该轴承合金的里衬一般厚度约为1.2mm。
作为树脂粘合剂，可以使用聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺地巴唑(polyimide bendazole)树脂，此外例如也可以使用专利文献5～7中本申请人提出的树脂。
接着通过实施例对本发明进行具体的说明。
实施例1
供试滑动部件的构成要素如下所述。
在压接在里衬钢板(SPCC)上的铝系轴承合金(Al-11.5％Sn-1.8％Pb-1.0％Cu-3.0％Si-0.3％Cr)上通过空气喷涂法涂布厚度为6μm的涂层，在180℃下煅烧1小时。作为固体润滑剂，使用MoS₂，形成35质量％MoS₂、50质量％的有机稀释剂(NMP)、剩余部分为聚酰胺酰亚胺树脂的组成。
假设滑动轴承组装在汽车内燃机的连杆上，通过下述方法测定抗咬合性。
抗咬合性试验方法
试验机：静负荷轴承评价试验机
对偶轴：锻造轴
滑动速度(对偶轴的旋转圆周速度)：20m/s
润滑油：发动机油0W-20
润滑方法：强制给油
油温：60℃
施加负荷的方法：以4.3MPa/3分钟的比率逐步增加
由表示试验结果的图9可知，若相对C轴强度比高，则得到高的抗咬合性。此外，图6是实施例的相对C轴强度比为88％的X射线衍射图。
工业实用性
如以上说明所述，通过本发明提供的滑动部件由于在高速和高表面压力下的抗咬合性优异，可以提高滑动部件的性能。