[发明专利]滑动材料及其制造方法、以及滑动构件和轴承装置

说明书

本发明提供含有Sn的铜合金层和基材的接合强度提高了的滑动材料及其制造方法。本发明的滑动材料具有基材和铜合金层，铜合金层由含有2.0～15.0质量％的Sn的铜合金构成。铜合金层具有包含滑动面的滑动主体部、和包含与基材的接合面的倾斜部，倾斜部的锡浓度从滑动主体侧朝着与基材的接合面变小。滑动材料通过将铜合金的熔液浇铸在基材上并使其单向凝固来制造。

技术领域

本发明涉及滑动材料，具体而言，涉及在基材上设有含锡的铜合金层的滑动材料。此外，本发明还涉及该滑动材料的制造方法、以及使用该滑动材料的滑动构件和轴承装置。

背景技术

作为内燃机等的滑动轴承、或轴瓦、推力垫圈等各种滑动构件，提出了在钢材等里衬金属上覆盖不含铅的、含锡铜基滑动合金而得的滑动构件(例如专利文献1)。铜合金中的锡因为能提高铜合金的强度、改善耐磨耗性，还能提高耐腐蚀性和滑动特性，所以该含锡的铜合金的滑动性、耐烧结性和耐磨耗性优良。作为将这样的铜合金层覆盖在里衬金属上的手段，利用在里衬金属上对铜合金粉末进行烧结的方法(例如专利文献2)。

另一方面，专利文献3中，作为浇铸熔敷法(日文：鋳込溶着法)或固体接合法，记载了使高强度黄铜合金以固体、液体或半熔融状态直接接触在铁系材料上的复合材料的制造方法。在该方法中，记载了因为在高强度黄铜合金和铁系材料之间不产生脆弱的金属间化合物，所以可得到足够的接合强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-150649号公报

专利文献2：日本专利特开平8-209264号公报

专利文献3：日本专利特开平11-58034号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，伴随由发动机的高输出化、发动机的小型化引起的因轴承面积减少等造成的对轴承的负荷的增加，要求滑动材料的强度的提高。通常，若提高合金的强度，则合金的韧性减小。在里衬金属上覆盖有高强度的(韧性小的)铜合金滑动层的滑动材料中，在滑动中产生的剪切应力倾向于集中在铜合金和里衬金属的接合界面，剥离的危险性变大。因此，为了提高滑动材料的强度，不仅要提高铜合金的强度，还需要提高接合强度。

在将铜合金粉末烧结在里衬金属上的现有方法中，因为滑动合金自身的成分设计容易，所以即使能提高强度，也不能同时提高接合强度。

此外，如专利文献3那样，在从钢材侧背面喷射冷却剂而使其单向凝固的方法中，通过急速的冷却能提高合金强度，但铜合金的凝固收缩的速度变大，使铜合金和钢材剥离的力变大，所以妨碍接合并导致接合力的降低。

因此，本发明的目的是提供在基材上形成由含锡的铜合金构成的层时，使铜合金层和基材的接合强度提高的方法。此外，本发明的目的是提供含锡的铜合金层和基材的接合强度提高了的滑动材料、以及由该滑动材料制作的滑动构件。

解决技术问题所采用的技术方案

如上所述，使含锡的铜合金层和基材的接合强度降低的主要因素是与基于锡的固溶的强度提高相伴的韧性的减少、及根据情况的锡系金属间化合物的析出。于是，本发明中，通过减少与接合界面接触的锡固溶量或锡系金属间化合物的析出，提高基材和铜合金层的接合强度。

本发明提供具有基材和铜合金层的滑动材料，上述铜合金层是与基材接合的滑动层。铜合金层由含有2.0～15.0质量％的Sn的铜合金构成，铜合金层具有包含滑动面的滑动主体部、和包含与基材的接合面的倾斜部(日文：傾斜部)，倾斜部内的锡浓度从滑动主体部侧朝着接合面变小。

根据一个具体例，倾斜部内的锡浓度的比率优选为0.1～0.8，更优选0.1～0.6。“倾斜部内的锡浓度的比率”是指与基材的接合面附近的锡浓度相对于在与滑动主体部接触的位置处的锡浓度的比率(参照下述)。