專利名稱：滑動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動軸承，更詳細地說涉及的是壓接在里襯金屬上的鋁合金軸承層用由MoS2等固體潤滑劑和粘合劑樹脂形成的覆蓋物覆蓋而形成的用于內(nèi)燃機的滑動軸承。
背景技術(shù)：
上述形式的滑動軸承，本申請人在摩擦學(xué)征求意見稿集、東京1999-5(1999年5月10～12日)、A12中已經(jīng)發(fā)表。作為鋁軸承合金使用的是Al-12.5Sn-2.7Si-1Cu-0.2Cr-2Pb、作為固體潤滑劑使用MoS2，石墨或h-BN，另外作為粘合劑樹脂使用的是環(huán)氧樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI)等。
為了使這個MoS2-PAI系的覆蓋物的耐燒接性和耐疲勞性良好，用30～95質(zhì)量％的MoS2，剩下的用PAI樹脂組成是較為理想的。
現(xiàn)有的覆蓋物，為了具有良好的耐燒接性，雖然采用了多加入MoS2使初期的磨合性良好的方法，可是覆蓋物的硬度也隨之降低，耐磨損性惡化。
象這樣的含有多量MoS2的MoS2-PAI系的覆蓋物，由于覆蓋物的磨損，容易產(chǎn)生底部鋁合金露出、疲勞等軸承的損傷。相反，為了具有良好的耐磨損性，采取多加入樹脂使其具有高硬度的方法雖然有效，可隨著摩擦系數(shù)的提高初期的磨合性惡化。這樣含樹脂多的MoS2-PAI系的覆蓋物，雖然底部的鋁合金不會露出來，可容易引起覆蓋物與軸的燒接。象這樣的二律背反的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)在高旋轉(zhuǎn)型發(fā)動機中變得非常明顯。

發(fā)明內(nèi)容
雖然現(xiàn)有的覆蓋物設(shè)計為單層的性能良好，可由于高旋轉(zhuǎn)型發(fā)動機中，有必要初期磨合的只有覆蓋物的上部，在這個范圍內(nèi)可以犧牲耐磨損性，促進平穩(wěn)的磨損，而在覆蓋物上形成磨合面后，犧牲磨合性抑制磨損盡可能長期發(fā)揮低摩擦性能，所以本發(fā)明者設(shè)計了多層覆蓋物，分擔(dān)上述功能。即現(xiàn)有的作為主流的Pb等金屬系列的覆蓋物使是通過電鍍做成的，上述的制造方法雖然沒有使覆蓋物層的組成從根本上不同的想法，但在實際中已經(jīng)可以用樹脂系的覆蓋物取代一部分金屬系覆蓋物，能夠簡單地制作出多層，在這樣的背景下設(shè)計出了上述對功能進行分擔(dān)的方法。另外，特別是雖然金屬系覆蓋物的基本功能是形成磨合面，耐疲勞性要比軸承合金差，在上述論文中闡明MoS2-PAI系覆蓋物要比鋁軸承合金的耐疲勞性好，從而想到了可以使覆蓋物本身承擔(dān)耐疲勞性的新的設(shè)計思想。
也就是說，本發(fā)明所涉及的滑動軸承是一種壓接在里襯金屬上的鋁合金軸承層用由至少一種固體潤滑劑和粘合劑樹脂形成的覆蓋物覆蓋而形成的滑動軸承，上述覆蓋物的特征是實質(zhì)上如下構(gòu)成含有由MoS2形成固體潤滑劑的上層；由至少一種固體潤滑劑及至少一種硬質(zhì)物質(zhì)中的任何一方或是兩方(以下稱為「添加物」)形成、且從最上層到最下層，MoS2無級地逐漸減少，而且硬質(zhì)物質(zhì)逐漸增加而形成的層。以下對本發(fā)明詳細說明。
本發(fā)明中的里襯金屬指的是低碳鋼板、合金鋼板、它們的表面處理材料等，俗稱“內(nèi)襯”的能夠支撐、壓接鋁軸承合金的金屬材料。
鋁軸承合金指的是Al-Sn系合金，特別是AL-3～15質(zhì)量％Sn系合金。雖然合金當(dāng)然可以是成分系中提高耐磨損性或耐疲勞性的成分，例如Si，Cr，Cu，Mg，In，Zr，Pb等按4％以下進行添加的合金，但由于本發(fā)明中的覆蓋物的軸承性能良好所以添加成分并不是必須的。
覆蓋物的上層含有由使初期磨合性良好的由MoS2形成的固體潤滑劑，其理想的含有量是40～95質(zhì)量％，更理想的含有量是50～80質(zhì)量％。與MoS2以外少量其它固體潤滑劑一起使用也可以。
下層可以是含有固體潤滑劑或硬質(zhì)物質(zhì)中的任意一方或兩者(添加劑)都有，添加劑的理想含有量是30～85質(zhì)量％，更理想的含有量是30～60質(zhì)量％。當(dāng)固體潤滑劑只使用MoS2，或者將MoS2與其他成分一起使用時，MoS2的含有量有必要比上層相對地較少。上層的MoS2含有量比下層的含有量多10％以上是較為理想的，多15～20％更好。
可以代替MoS2，或加到MoS2中一起使用的下層固體潤滑劑有石墨、硫化鋅、二硫化鎢及/或六方氮化硼。
硬質(zhì)物質(zhì)具體指的是從由Si3N4，SiO2，SiC，及Al2O3組成的組中至少選擇一種，其理想的含有量是0.1～10質(zhì)量％，更理想的含有量是1～5質(zhì)量％。
本發(fā)明中上層及下層的成分組成雖然分別是一定的，如果有必要，可以使上層進一步分為MoS2的含量不同的兩個以上子層(sub-layer)，如果使上子層的MoS2濃度梯度大于下子層的MoS2濃度梯度，上層就能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的初期磨合，同樣下層也分成添加物含量不同的兩個以上子層(sub-layer)，如果使上子層的添加物濃度梯度大于下子層的梯度濃度，就能使耐磨損性在長滑動距離上得到實現(xiàn)。但是，要規(guī)定具有這樣濃度梯度變化的上層MoS2平均含有量多于下層MoS2的平均含有量，更為理想的是規(guī)定覆蓋物整體的MoS2的濃度梯度。雖然對這些添加劑的顆粒直徑?jīng)]有特別限制，但較為理想的是其平均直徑在0.1～2μm的范圍內(nèi)。
粘合劑中較為理想的是使用聚酰胺酰亞胺樹脂。
本發(fā)明中的覆蓋物，采用夾在單一組成的上層及單一組成的下層之間與其中的任何一方具有相同成分、成分的含有量的中間組成的中間層從而形成傾斜變化的層構(gòu)造也可以。另外如果不分上層和下層，從最上層到最下層形成MoS2無級地逐漸減少且硬質(zhì)物質(zhì)逐漸增加的層結(jié)構(gòu)，則上層、下層之間的密合性沒有問題，得到穩(wěn)定的初期磨合性和耐磨損性。
覆蓋物的厚度在2～15μm之間比較理想，更為理想的是在3～9μm之間。另外上層的厚度在1～5μm之間比較理想，更為理想的是在2～4μm之間。
本發(fā)明涉及的上層及下層通過將含有既定的添加物的樹脂涂敷在清潔過的鋁合金的表面，之后在180～270℃下燒接來進行制作。即燒接后無須進行特別的表面處理、研磨等。
下面參照實施例及比較例對本發(fā)明詳細說明。
本發(fā)明的最優(yōu)實施形式表1表示的是在鋁軸承合金(成分為Al-Sn系)上形成的上層(厚為2μm)、中間層(厚1μm)、及下層(厚4μm)的成分。鋁合金由低碳鋼板用通常的方法壓接。添加物以外余下的成分是聚酰胺酰亞胺。將用這樣方法制作的滑動軸承用于下述方法的耐燒接實驗及耐磨損實驗。
耐燒接試驗實驗機高表面壓力軸承實驗機對象軸S55C(淬火)潤滑給軸注油載荷施加方法逐漸增加載荷耐磨損實驗實驗機種旋轉(zhuǎn)載荷實驗機對象軸S55C(淬火)潤滑給軸注油載荷靜載荷實驗的結(jié)果如表1所示。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如以上說明，由重視磨合性的上層和重視耐磨損性的下層而構(gòu)成的覆蓋物，能夠提高耐燒接性并且降低磨損。
表1

權(quán)利要求
1.一種滑動軸承，其特征是其壓接在里襯金屬上的鋁合金軸承層由固體潤滑劑和粘合劑樹脂形成的覆蓋物覆蓋，上述覆蓋物由含有實質(zhì)上用MoS2形成的固體潤滑劑的上層和含有至少一種固體潤滑劑或至少一種硬質(zhì)物質(zhì)的任何一方或兩方的下層組成(但下層的固體潤滑劑為MoS2時，其含有量相對要比上層少)。
2.如權(quán)利要求1所述的滑動軸承，其特征是上述上層的MoS2的含有量是從40到95質(zhì)量％。
3.如權(quán)利要求2所述的滑動軸承，其特征是上述下層的固體潤滑劑及硬質(zhì)物質(zhì)的含有量是從30到85質(zhì)量％。
4.如權(quán)利要求3所述的滑動軸承，其特征是上述下層中只含有固體潤滑劑。
5.如權(quán)利要求4所述的滑動軸承，其特征是上述固體潤滑劑為MoS2。
6.如權(quán)利要求5所述的滑動軸承，其特征是上述上層的MoS2含有量比下層的MoS2含有量多10質(zhì)量％以上。
7.如權(quán)利要求1～6中的任何一項所述的滑動軸承，其特征是上述下層的硬質(zhì)物質(zhì)是從由Si3N4，SiO2，SiC及Al2O3組成的組中選擇至少一種。
8.如權(quán)利要求1～7中的任何一項所述的滑動軸承，其特征是將上述上層進一步分為兩個以上MoS2含有量不同的子層，上側(cè)子層的MoS2含有量比下側(cè)子層要多。
9.如權(quán)利要求1～8中的任何一項所述的滑動軸承，其特征是將上述下層分為兩個以上添加物含有量不同的子層，上側(cè)子層添加物含有量也比下側(cè)子層要多。
全文摘要
壓接在里襯金屬上的鋁合金軸承層用由固體潤滑劑和粘合劑樹脂做成的覆蓋物覆蓋而形成的滑動軸承，覆蓋物的磨合性良好且使覆蓋物自身承擔(dān)耐疲勞性。覆蓋物實質(zhì)上由含有用MoS
文檔編號F16C33/10GK1392932SQ01802922
公開日2003年1月22日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月27日
發(fā)明者川越公男, 伊藤寬, 出崎亨, 后藤保明, 不破良雄, 瀨古升一 申請人:大豐工業(yè)株式會社