滑動構件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用在滑動軸承等中的滑動構件。
【背景技術】
[0002] 滑動軸承用作汽車發(fā)動機及其它工業(yè)機械發(fā)動機的主軸承等?；瑒虞S承具有金屬 背襯和襯里層（軸承合金層），并被加工成圓柱軸承或半軸承的形狀。在半軸承的情況下， 兩個半軸承被結合到一起，并用作圓柱軸承。運種類型的滑動軸承引起對配合軸的錯位、同 軸性等的關注，并且發(fā)生配合軸和滑動軸承之間局部接觸的情況。特別地，在汽車工業(yè)中， 為降低燃料消耗配備有啟動停止系統(tǒng)的發(fā)動機正在增加。運樣的發(fā)動機在頻率增加的情況 下啟動和停止，并且軸承和配合軸之間的接觸頻率相應地增加。當軸承和配合軸之間的摩 擦增加時，啟動力矩增加，導致燃料效率惡化。由此，發(fā)動機軸承在接觸和啟動期間降低摩 擦存在著不斷增長的需求，從而降低了啟動力矩。
[0003] 專利文件1公開了一種甚至當與配合軸接觸時也平穩(wěn)運行的軸承。專利文件2公 開了一種通過將滑動構件分為混合潤滑區(qū)域和流體潤滑區(qū)域W及選擇適合各自區(qū)域的材 料的降低摩擦系數(shù)的技術。專利文件3公開了一種通過在滑動構件的表面上提供親油性復 合氧化膜而實現(xiàn)低摩擦和低磨損性能的方法，所述復合氧化膜具有與滑動構件的良好附著 性。專利文件4公開了一種技術，該技術形成了通過使用樹脂粘結劑使抗卡咬性能、初始 一致性和抗氣蝕性改進的膜，通過向特定樹脂施加高剪切將所述樹脂粘結劑制成聚合物合 金。專利文件5公開了一種通過為滑動構件的表面涂覆類金剛石碳膜而降低摩擦系數(shù)的技 術。
[0004] 引文列表 陽00引專利文件
[0006] 專利文件 1:JP 3388501B
[0007] 專利文件 2:JP 冊-151952A
[0008] 專利文件 3:JP 2007-46496A
[0009] 專利文件 4:JP 5127331B
[0010] 專利文件 5:JP 2012-7199A

【發(fā)明內容】

[0011] 技術問題
[0012] 然而，關于降低啟動力矩的效果，專利文件1至5仍存在改進的空間。本發(fā)明提供 了一種愈加降低啟動力矩的滑動構件。 陽〇1引解決方案
[0014] 本發(fā)明提供了一種滑動構件，該滑動構件包括：襯里層，所述襯里層由具有預定形 狀的合金形成；粘結劑樹脂，所述粘結劑樹脂在所述襯里層的內周表面上形成覆蓋層，所述 內周表面抵靠配合構件滑動；W及石墨，所述石墨被作為固體潤滑劑包含在所述覆蓋層中 并且具有90%W上的石墨化程度。
[0015] 所述石墨可具有3μπιW下的平均粒徑。
[0016] 所述石墨在所述覆蓋層中的含量可為30體積％到70體積％。
[0017] 所述覆蓋層可進一步包含硬質材料。 陽〇1引 所述硬質材料可包括SiC、Al2化、TiN、AlN、化化、Si3N4、Zr〇2和化3Ρ中的至少一種。
[0019] 所述粘結劑樹脂可包括聚酷胺-酷亞胺樹脂、聚酷胺樹脂、聚酷亞胺樹脂、酪醒樹 月旨、聚縮醒樹脂、聚酸酸酬樹脂、聚苯硫酸樹脂和環(huán)氧樹脂中的至少一種。
[0020] 所述固體潤滑劑可進一步包括MoSz、聚四氣乙締、石墨化程度小于90%的石墨、 WSz、h-BN(六方氮化棚）和訊2化中的至少一種。
[0021] 本發(fā)明的有利效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，可W降低摩擦系數(shù)，從而降低啟動力矩。
【附圖說明】
[0023] 圖1是示出根據(jù)實施方式的主軸承11的構造的立體圖。
【具體實施方式】
[0024] 1、構造
[00巧]圖1示出了根據(jù)實施方式的主軸承11的結構。主軸承11是滑動構件的示例，并 且可用作例如內燃機的曲軸和連桿或曲軸和發(fā)動機體之間的軸承。主軸承11由兩個半軸 承13構成。將兩個半軸承13結合在一起提供了圓柱軸承。應當指出的是，圖1僅示出了 單個半軸承13。
[0026] 半軸承13具有金屬背襯15、襯里（軸承合金）層17和覆蓋層19。金屬背襯15 是用于加強襯里層17的機械強度的層。例如，金屬背襯15可由鋼形成。襯里層17沿著軸 承的滑動表面（與軸接觸的表面）設置。襯里層17是用于提供軸承性能的層，軸承性能例 如是摩擦性能、抗卡咬、耐磨性、一致性、可嵌入性（抵抗異物的穩(wěn)健性）、耐腐蝕等性能。襯 里層17由軸承合金形成。為了防止附著到軸上，所謂的"tomogane(tomozai)"(即，避免軸 承合金和軸由類似成分的金屬（材料）制成）W及不同于軸的材料被用于軸承合金。在該 示例中，軸承用于由鋼形成的軸，并且因此侶合金可用作軸承合金。應當指出的是，除了侶 合金，還可使用通過使用除侶之外的金屬作為基礎而制出的合金，諸如銅合金。
[0027] 在使用侶合金的情況下，對侶合金的成分沒有特別的限制。然而，侶合金可包含 Cr、Si、Μη、Sb、Sr、Fe、Ni、Mo、Ti、W、Zr、V、化、Mg和化中的至少一種元素的 10 重量％W 下W及Sn、Pb、Ιη、Τ1和Bi中的至少一種元素的20重量％^下。前一組中的元素主要提 供強度和耐磨性，而后一組中的元素主要提供一致性。通過改變所添加元素的類型和量來 調整軸承性能。
[0028] 在使用銅合金的情況下，對銅合金的成分沒有特別的限制。然而，銅合金可包含Pb 和Bi中的至少一種的25重量％W下、Sn的10重量％ ^下^及P、Ag、In、Ni、Al等的2重 量％^下。
[0029] 在上述元素之中，作為軟金屬的化和Bi提供一致性。作為青銅的重要組成部分 的Sn提供強度和耐磨性。其它組成部分有助于改進性能。特別地，P在還原、促進燒結、強 化等方面是有效的。Ag與S起反應，S是潤滑油或銅的雜質成分，由此形成有效改進滑動性 能的化合物。In改進了潤滑油的耐腐蝕和潤濕性。Ni和A1使銅強化。
[0030] 例如，襯里層17的厚度可為0. 1至0. 5mm。例如，金屬背襯15的厚度可為1. 0至 3 Ογπγπ〇
[0031] 覆蓋層19是用于改進襯里層17的諸如摩擦系數(shù)、一致性、耐腐蝕、可嵌入性（抵 抗異物的穩(wěn)健性）等的性能的層。覆蓋層19包含粘結劑樹脂W及分散在粘結劑樹脂中的 固體潤滑劑和硬質材料中的至少一種。應當指出的是，優(yōu)選地，覆蓋層19由固體潤滑劑（30 體積％到70體積％ )、硬質材料（0%到5% )和粘結劑樹脂（剩余體積）構成。
[0032] 例如，諸如熱固性樹脂或熱塑性樹脂的已知樹脂可W用作粘結劑樹脂。具體地，粘 結劑樹脂包括聚酷胺-酷亞胺（ΡΑΙ)樹脂、聚酷亞胺（ΡΙ)樹脂、聚酷胺樹脂、酪醒樹脂、聚 縮醒樹脂、聚酸酸酬樹脂、聚苯硫酸樹脂和環(huán)氧樹脂中的至少一種。ΡΑΙ樹脂就粘合劑強度 而言是優(yōu)選的。
[0033] 粘結劑樹脂在覆蓋層中的含量取決于其它添加劑的量，但優(yōu)選為30體積％到70 體積％，更優(yōu)選為40體積％到65體積％。
[0034] 添加固體潤滑劑W便改進摩擦性能。例如，固體潤滑劑包括MoS2、WS2、聚四氣乙締 (PT陽）、石墨、h-BN和SB203中的至少一種。例如，MoS2提供良好的潤滑性。由于分子間凝 聚較低，PTFE具有降低摩擦系數(shù)的效果。此外，石墨改進潤濕性并且改進初始一致性。初 始一致性是當在啟動滑動之后與配合材料滑動接觸時允許滑動表面磨損并變平穩(wěn)的性能， 從而改進了滑動能力。當由于發(fā)展初始一致性而改進滑動能力時，滑動層的整個磨損量得 W降低。
[0035] 在該示例中，尤其是石墨化程度（graphitizationdegree)為90%W上的石墨用 作固體潤滑劑。石墨是具有層狀晶體結構的物質，其中（002)平面被堆疊，并且具有使石墨 各層容易地彼此滑過的性能。利用該性能，如果石鉛的解理面在滑動方向上取向，則摩擦系 數(shù)減小。由此，將石墨用作固體潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù)。從降低啟動力矩的觀點看，用 作固體潤滑劑的石墨的石墨化程度越高，石墨越是優(yōu)選的。例如，優(yōu)選的是，石墨化程度為 90%W上。石墨化程度越接近100%，越是優(yōu)選的。
[0036] 可使用平均面間距（層間距離）屯。2和下面的公式（1)來計算石墨化程度。平均 面間距屯。2通過X射線衍射測量。
[0037]石墨化程度=(3. 440-cU)X100/0. 086 (1)
[0038] 石墨的特征在于，它具有對發(fā)動機油的高親和力。充當潤滑油的發(fā)動機油存在于 軸承和配合軸之間，并且在它們之間形成膜（油膜）。擔屯、的是，隨著發(fā)動機啟動停止的頻 率增加，油可能泄漏，并且滑動構件和配合軸之間的接觸頻率相應增加。因為石墨對發(fā)動機 油具有高親和力，所W由覆蓋層和發(fā)動機油形成的接觸角度較小。由此，保留發(fā)動機油的能 力得到增強，并且可W防止油的泄漏，致使持久性得到改進。
[0039] 可W基于該接觸角度來評估覆蓋層對發(fā)動機油的親和力。接觸角度越小，對發(fā)動 機油的親和力越高。接觸角度優(yōu)選為20°W下，更優(yōu)選為15°W下。
[0040] 應當指出的是，從改進對發(fā)動機油的親和力的觀點看，充當固體潤滑劑且石墨化 程度小于90%的石墨也是有效的。為了既實現(xiàn)摩擦系數(shù)的降低又實現(xiàn)對發(fā)動機油的親和力 的改進，90%W上的石墨化程度是優(yōu)選的。
[0041] 如果覆蓋層中的石墨含量降低得過多，則無法W持久的方式獲得通過減小與發(fā)動 機油的接觸角度而降低啟動力矩的效果。如果石墨含量增加得過多，則可能不再添加其它 材料（粘結劑樹脂，等等）。鑒于運些點，覆蓋層中的石墨含量優(yōu)選為30體積％到70體 積％，更優(yōu)選為35體積％到60體積％。
[0042] 而且，石墨的粒徑越小，石墨的表面粗糖度越小，并且越容易形成油膜。運意味著， 可W實現(xiàn)低的啟動力矩。鑒于運一點，石墨的平均粒徑優(yōu)選為3μmW下，更優(yōu)選為2μmW 下。在此，中值粒徑ds。用作石墨的平均粒徑。平均粒徑可通過已知方法測量。
[0043] 固體潤滑劑還可包含除了石墨的其它固體潤滑劑?？蒞與石墨一起使用的其它固 體潤滑劑可W具有或不具有可裂性。為了保留油膜并且防止干擾到降低啟動力矩的效果， 優(yōu)選的是，其它固體潤滑劑的粒徑等于或小于石墨的粒徑。其它固體潤滑劑的粒徑也可通 過已知方法測量。
[0044] 其它固體潤滑劑的含量過大意味著樹脂的含量減小，運致使粘結強度（覆蓋層的 脆化）降低。為此，其它固體潤滑劑在覆蓋層中的含量優(yōu)選為1體積％到30體積％，更優(yōu) 選為1體積％到20體積％。 柳例添加硬質材料W便改進耐磨性。例如，硬質材料包括SiC、Alz化、TiN、A1N、化化、Si3N4、Zr〇2和化3P中的至少一種。硬質材料的粒徑優(yōu)選為lumW下。就抗卡咬性而言，硬 質材料在覆蓋層中的含量優(yōu)選為0. 1體積％到5體積％，更優(yōu)選為0. 3體積％到3體積％。 依據(jù)所使用硬質材料的莫氏硬度和粒徑，可