JP6540950B2 - Sliding member, method of manufacturing sliding member and power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、摺動部材、摺動部材の製造方法及び動力伝達装置に関する。
更に詳細には、耐久性に優れ動力伝達装置に適した摺動部材、その製造方法及び耐久性に優れた摺動部材を具備した動力伝達装置に関する。
The present invention relates to a sliding member, a method of manufacturing the sliding member, and a power transmission device.
More particularly, the present invention relates to a sliding member having high durability and suitable for a power transmission device, a method of manufacturing the same, and a power transmission device equipped with a sliding member having high durability.
軸受、歯車、カム、自在継手、ロール、リング等、回転、摺動する箇所に用いられる摺動部材には、耐摩耗性を有することが必要とされ、表面硬度を高めることが行われている。 The sliding members used in places that rotate and slide, such as bearings, gears, cams, universal joints, rolls, rings, etc., are required to have wear resistance, and surface hardness is being increased. .
摺動部材の中でも、特に動力伝達装置に用いられる摺動部材は、部材同士が非常に高い面圧で接触し駆動力を伝達するものであるため、耐すべり変形性が要求されるにも拘わらず、接触によって弾性変形しないと接触箇所の面圧が低減されず耐久性が低下してしまう。したがって、ヤング率が高い高硬度の材料用いることでは耐久性の向上に限界がある。 Among the sliding members, in particular, the sliding members used in the power transmission device contact the members with a very high surface pressure and transmit the driving force, and therefore the sliding deformation resistance is required. Otherwise, if the elastic deformation is not caused by the contact, the contact pressure at the contact point is not reduced and the durability is lowered. Therefore, there is a limit to the improvement of the durability by using a high hardness material having a high Young's modulus.
特許文献1には、ヤング率が220GPa以下の金属製基材表面に、ヤング率が250GPa以上である皮膜を形成することで、部材全体の等価ヤング率を下げ、耐久性を向上させた動力伝達装置用摺動部材が開示されている。
In
特許文献1に記載の動力伝達装置用摺動部材は、耐久性に優れるものであるが、動力伝達装置自体の小型軽量化やエンジンの高出力化等の要請により、さらなる耐久性の向上が望まれる。
Although the sliding member for a power transmission device described in
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、耐久性に優れた摺動部材、その製造方法及び耐久性に優れた摺動部材を具備した動力伝達装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a sliding member having excellent durability, a method of manufacturing the same, and a sliding having excellent durability. An object of the present invention is to provide a power transmission device having a member.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、皮膜のヤング率を高めるだけでなく、皮膜中に所望の粒径の硬質粒子を存在させることによって、すべり変形が防止され、摺動部材の耐久性を飛躍的に向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors diligently studied to achieve the above object. As a result, it has been found that not only the Young's modulus of the film is increased, but also the sliding deformation is prevented and the durability of the sliding member can be dramatically improved by the presence of hard particles of the desired particle diameter in the film. The present invention has been completed.
すなわち、本発明の摺動部材は、硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が250Gpa以上である皮膜を有し、上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される1種以上であり、上記硬質粒子が皮膜断面積に占める面積率が50%以上70%以下、かつ上記硬質粒子のうち等価円径が1.2μm〜5μmである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が3%以上30%以下であり、上記皮膜の断面空孔率が、1.1体積%以下であることを特徴とする。 That is, the sliding member of the present invention has a film containing hard particles and a metal material and having a Young's modulus of 250 Gpa or more, and the hard particles are at least one selected from carbides, borides or oxides. The area ratio of the hard particles in the cross-sectional area of the film is 50% or more and 70% or less, and the area ratio of the hard particles in the equivalent particle diameter of 1.2 μm to 5 μm among the hard particles is 3 % Or more and 30% or less , and the cross-sectional porosity of the film is 1.1% or less by volume .
また、本発明の動力伝達装置は、複数の摺動部材が接触して動力を伝達するものであり、上記本発明の摺動部材を具備したものである。 Further, in the power transmission device of the present invention, a plurality of sliding members come into contact to transmit power, and the sliding member of the present invention is provided.
さらに、本発明の動力伝達装置用摺動部材の製造方法は、上記本発明の摺動部材を製造する方法であって、硬質粒子と金属材とを含む粉末を加熱し、金属製基材表面に吹き付けて皮膜を形成することを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing a sliding member for a power transmission device according to the present invention is a method for manufacturing the sliding member according to the present invention, wherein a powder containing hard particles and a metal material is heated to To form a film.
本発明よれば、ヤング率を250Gpa以上の皮膜中に硬質粒子を含有させ、該硬質粒子のうち、等価円径が1.2μm〜5μmである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率を3%以上にしたため、耐すべり変形性と弾性変形性とを両立させることができ、強く硬い皮膜を有する耐久性に優れた摺動部材、摺動部材の製造方法及び該摺動部材を具備する動力伝達装置が提供される。 According to the present invention, hard particles are contained in a film having a Young's modulus of 250 Gpa or more, and among the hard particles, the area ratio of hard particles having an equivalent circular diameter of 1.2 μm to 5 μm is 3% or more. Therefore, it is possible to achieve both slip resistance and elastic deformation, and a sliding member having a strong and hard film and excellent in durability, a method of manufacturing the sliding member, and a power transmission device equipped with the sliding member. Is provided.
本発明の摺動部材、摺動部材の製造方法及び動力伝達装置について詳細に説明する。本発明の摺動部材は、金属製基材の表面に皮膜を有する。 The sliding member, the method of manufacturing the sliding member, and the power transmission device of the present invention will be described in detail. The sliding member of the present invention has a film on the surface of a metal substrate.
<皮膜>
本発明の皮膜は硬質粒子と金属材とを含む。図1に本発明の摺動部材における皮膜の構造の一例を示す。本発明の摺動部材1は、金属製基材2上に皮膜4を有するものである。上記皮膜4は金属材4b中に硬質粒子4aが分散した構造を有する。
上記皮膜中の硬質粒子のうち、等価円径が1.2μm〜5μmである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が3%以上であり、ヤング率が250Gpa以上である。
なお、皮膜4には図示しない空孔を含んでいてもよい。
<Coating>
The coating of the present invention comprises hard particles and a metal material. An example of the structure of the film | membrane in the sliding member of this invention is shown in FIG. The sliding
Among hard particles in the film, the area ratio of the hard particles having an equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm in the film cross section is 3% or more, and the Young's modulus is 250 Gpa or more.
The
上記硬質粒子4aとしては、ベースとなる金属製基材2よりも高い硬度を有し、かつ金属製基材2よりも高い融点を有するものを使用することができ、例えば、炭化物、硼化物、窒化物及び酸化物の硬質粒子を挙げることができる。
高硬度かつ高融点を有する硬質粒子を用いることで、耐焼付き性を向上させることができる。
As the
The seizure resistance can be improved by using hard particles having high hardness and high melting point.
炭化物の硬質粒子としては、例えば、炭化チタン(TiC)、炭化ジルコニウム(ZrC)、炭化バナジウム(VC)、炭化ニオブ(NbC)、炭化タンタル(TaC)、炭化クロム(Cr3C2)、炭化モリブデン(Mo2C)、炭化タングステン(WC)、炭化硼素(B4C)、炭化ケイ素(SiC)等の硬質粒子を挙げることができる。 As hard particles of carbide, for example, titanium carbide (TiC), zirconium carbide (ZrC), vanadium carbide (VC), niobium carbide (NbC), tantalum carbide (TaC), chromium carbide (Cr 3 C 2 ), molybdenum carbide Hard particles such as (Mo 2 C), tungsten carbide (WC), boron carbide (B 4 C), silicon carbide (SiC) and the like can be mentioned.
硼化物の硬質粒子としては、例えば、硼化チタン(TiB2)、硼化ジルコニウム(ZrB2)、硼化バナジウム(VB2)、硼化ニオブ(NbB2)、硼化タンタル(TaB2)、硼化クロム(CrB2)、硼化モリブデン(Mo2B5)、硼化タングステン(W2B5)、硼素(B)、硼化アルミニウム(AlB12)、硼化ケイ素(SiB6)等の硬質粒子を挙げることができる。 As hard particles of borides, for example, titanium boride (TiB 2 ), zirconium boride (ZrB 2 ), vanadium boride (VB 2 ), niobium boride (NbB 2 ), tantalum boride (TaB 2 ), Chromium boride (CrB 2 ), molybdenum boride (Mo 2 B 5 ), tungsten boride (W 2 B 5 ), boron (B), aluminum boride (AlB 12 ), silicon boride (SiB 6 ), etc. Hard particles can be mentioned.
窒化物の硬質粒子としては、例えば窒化チタン(TiN)、窒化ジルコニウム(ZrN)、窒化バナジウム(VN)、窒化ニオブ(NbN)、窒化クロム(CrN)、窒化硼素(c−BN)、窒化ケイ素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)などからなる硬質粒子を挙げることができる。 Examples of hard nitride particles include titanium nitride (TiN), zirconium nitride (ZrN), vanadium nitride (VN), niobium nitride (NbN), chromium nitride (CrN), boron nitride (c-BN), and silicon nitride (c Hard particles made of Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN) or the like can be mentioned.
酸化物の硬質粒子としては、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化トリウム(ThO2)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化マグネシウム(MgO)などからなる硬質粒子を挙げることができる。
なお、酸化マグネシウムは例えばジルコニウム酸マグネシウムとして含まれていることが好ましい。
As hard particles of oxide, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), thorium oxide (ThO 2 ), beryllium oxide (BeO) And hard particles made of magnesium oxide (MgO) or the like.
Magnesium oxide is preferably contained, for example, as magnesium zirconate.
これらの硬質粒子は、1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
なかでも、炭化タングステン(WC)は、硬度(ビッカース硬度:2350HV)及び融点(融点:2776℃)が高く、高硬度の皮膜を形成できると共に、密度(15.72g/cm3)が高く、後述する溶射法によって皮膜を形成する際、空孔が少ない緻密な皮膜を形成できるため、好ましく使用できる。
These hard particles may be used alone or in combination of two or more.
Among them, tungsten carbide (WC) has a high hardness (Vickers hardness: 2350 HV) and a high melting point (melting point: 2776 ° C.) and can form a film of high hardness and has a high density (15.72 g / cm 3 ). When forming a film by the thermal spraying method, since a precise | minute film | membrane with few holes can be formed, it can use preferably.
<金属材>
金属材4bは、硬質粒子4aを包み、該硬質粒子4aと共に皮膜中4を形成するものであり、金属製基材に吹き付けられたときに適度に塑性変形し、金属製基材2の表面に緻密な皮膜を形成することができればよく、金属単体や合金を使用することができる。
<Metal material>
The
金属単体としては、例えば、コバルト(Co)、鉄(Fe)、チタン(Ti)などを挙げることができる。 As a metal single-piece | unit, cobalt (Co), iron (Fe), titanium (Ti) etc. can be mentioned, for example.
また、合金としては、例えば、コバルト(Co)−クロム(Cr)やニッケル(Ni)−クロム(Cr)、ハステロイ(Hastelloy)(登録商標)、クロム(Cr)−モリブデン(Mo)、タングステン(W)−クロム(Cr)、ニッケル(Ni)−コバルト(Co)−クロム(Cr)、タングステン(W)−コバルト(Co)、ニッケル(Ni)−クロム(Cr)−アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)−モリブデン(Mo)などを挙げることができ、これらは金属間化合物や固溶体であってもよい Further, as the alloy, for example, cobalt (Co) -chromium (Cr), nickel (Ni) -chromium (Cr), Hastelloy (registered trademark), chromium (Cr) -molybdenum (Mo), tungsten (W) )-Chromium (Cr), Nickel (Ni)-Cobalt (Co)-Chromium (Cr), Tungsten (W)-Cobalt (Co), Nickel (Ni)-Chromium (Cr)-Aluminum (Al), Nickel (Ni) ) -Molybdenum (Mo) etc., which may be intermetallic compounds or solid solutions
これらは、単独又は2種以上が組み合わせて使用してもよいが、中でも、コバルト(Co)は、塑性変形し易く、緻密な皮膜を形成し易いため好ましく使用できる。 Although these may be used individually or in combination of 2 or more types, cobalt (Co) is easy to be plastically deformed among them, and since it is easy to form a precise film, it can be used preferably.
<溶射材>
上記硬質粒子と金属材とは、混合して造粒又はそれらの混合物を焼結した溶射材として用いられる。上記溶射材中の金属材の含有量は12質量%〜17質量%であることが好ましい。
12質量%未満では、バインダとなるコバルト等の金属材の面積率が少なくなるため、硬質粒子が皮膜から脱離し易くなることがあり、17質量%を超えると硬質粒子の割合が少なくなり、耐久性が低下することがある。
<Spray material>
The hard particles and the metal material are mixed and used as a thermal spray material obtained by granulating or sintering a mixture thereof. It is preferable that content of the metal material in the said thermal spray material is 12 mass%-17 mass%.
If the content is less than 12% by mass, the area ratio of the metal material such as cobalt serving as a binder decreases, so that the hard particles may be easily detached from the film. If the content exceeds 17% by mass, the proportion of hard particles is decreased. Sex may decrease.
溶射法によって、空孔率が小さく緻密な皮膜を形成するには、粒子速度を700m/秒以上にする必要があり、金属製基材との衝突によって、硬質粒子に割れが生じる。
したがって、溶射材中の硬質粒子の平均1次粒子径は、2μm以上5μm以下であることが好ましい。
In order to form a dense film with a low porosity by the thermal spraying method, the particle velocity needs to be 700 m / sec or more, and the collision with the metal base causes the hard particles to break.
Therefore, the average primary particle diameter of the hard particles in the thermal spray material is preferably 2 μm or more and 5 μm or less.
溶射材中の硬質粒子の平均1次粒子径が2μm未満では、皮膜中における等価円径が1.2μm〜5μmの硬質粒子の面積率を3%以上にすることが困難である。
また、溶射材中の硬質粒子の平均1次粒子径が5μmを超えると、皮膜中の硬質粒子の粒径が大きくなって、接触する相手部材への攻撃性が高くなり、耐摩耗性が低下することがあり、また、溶射材の粒径が大きくなって衝突速度が遅くなり、皮膜の空孔が大きくなったり、膜硬度が低下したりすることがある。
If the average primary particle diameter of hard particles in the thermal spray material is less than 2 μm, it is difficult to make the area ratio of hard particles having an equivalent circular diameter of 1.2 μm to 5 μm in the coating 3% or more.
In addition, when the average primary particle diameter of hard particles in the thermal spray material exceeds 5 μm, the particle diameter of the hard particles in the coating becomes large, the aggressivity to the contacting counterpart increases, and the wear resistance decreases. In some cases, the particle size of the thermal spray material becomes large, the collision velocity becomes slow, and the pores of the film become large or the film hardness decreases.
上記溶射材の粒径は、15μm以上25μm以下であることが好ましい。15μm未満では所望の粒径の硬質粒子を充分含有することが困難になり、25μmを超えると吹き付ける際に粒子速度を上げることが困難になり、皮膜中の空孔が多くなることがある。 The particle diameter of the thermal spray material is preferably 15 μm or more and 25 μm or less. If it is less than 15 μm, it will be difficult to sufficiently contain hard particles having a desired particle diameter, and if it exceeds 25 μm, it will be difficult to increase the particle velocity when spraying, and pores in the film may be increased.
<硬質粒子の面積率>
本発明の皮膜は、等価円径が1.2μm〜5μmである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が3%以上であり、その上限は30%以下であることが好ましく、さらに5%以上27%以下であることが好ましい。
<Area ratio of hard particles>
In the film of the present invention, the area ratio of the hard particles having an equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm in the film cross section is 3% or more, and the upper limit thereof is preferably 30% or less. It is preferable that it is% or less.
等価円径が1.2μm未満の硬質粒子は、すべり変形の防止に寄与せず、5μmを超える粒子は、相手部材への攻撃性が高く耐久性が低下する。
また、面積率が3%未満では耐焼付き性が低下し、面積率が30%を超えると生産性が低下することがある。
Hard particles having an equivalent circular diameter of less than 1.2 μm do not contribute to the prevention of sliding deformation, and particles exceeding 5 μm have high aggressivity on the other member and lower durability.
If the area ratio is less than 3%, the seizure resistance may be reduced, and if the area ratio exceeds 30%, the productivity may be reduced.
ここで、等価円径が1.2μm〜5μmの面積率と焼き付き限界温度との関係を図2に示す。
図2に示すように、等価円径が1.2μm〜5μmの面積率が増加するほど焼き付き限界温度が高くなっており、等価円径が1.2μm〜5μmの硬質粒子が耐焼付き性の向上に寄与していることがわかる。
なお、本発明において「等価円径」とは、観察される硬質粒子の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。
Here, the relationship between the area ratio of the equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm and the burn-in limit temperature is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the seizure limit temperature increases as the area ratio of the equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm increases, and hard particles of the equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm improve the seizure resistance. It is understood that it contributes to
In the present invention, "equivalent circle diameter" refers to the diameter of a circle having the same area as the area of the hard particles to be observed.
皮膜中の硬質粒子の面積率は、摺動部材を切断し、その断面を走査型顕微鏡を用いて撮影し、灰色で観測されるコバルト等の金属材を空孔と共に2値化処理で黒色とし、硬質粒子を白色部として抽出する。測定エリア内の等価円径が1.2μm〜5μmとなる硬質粒子の面積を積算することで測定できる。 The area ratio of the hard particles in the film was determined by cutting the sliding member, photographing the cross section using a scanning microscope, and making the metal material such as cobalt observed in gray the same as the holes and making it black by the binarization treatment. , Hard particles are extracted as white parts. It can measure by integrating | accumulating the area of the hard particle | grains which become equivalent 1.2 micrometers-5 micrometers in a measurement area.
また、皮膜中の全硬質粒子が皮膜断面に占める面積率は、50%以上70%以下であることが好ましい。50%以上70%以下であると空孔率が小さく緻密な皮膜になると共に、皮膜からの硬質粒子の脱離が防止される。 Moreover, it is preferable that the area ratio for which all the hard particles in a film occupy to a film | membrane cross section is 50% or more and 70% or less. When the porosity is 50% or more and 70% or less, a dense film is formed with a low porosity, and the detachment of hard particles from the film is prevented.
<皮膜の断面空孔率>
本発明の皮膜の断面空孔率は1.1%以下であることが好ましい。
皮膜の断面空孔率が1.1体積%を超えると、摺動部材表面に凹凸が生し易く、該凹凸に応力が集中してすべり変形の起点となるため、機械的強度が低下することがあり、高荷重での繰り返し使用に耐えられなくなることがある。
<Sectional porosity of film>
The cross-sectional porosity of the film of the present invention is preferably 1.1% or less.
When the cross-sectional porosity of the film exceeds 1.1% by volume, asperities are easily generated on the surface of the sliding member, and stress is concentrated on the asperities to be a starting point of sliding deformation, so that the mechanical strength decreases. And can not withstand repeated use under high loads.
皮膜の断面空孔率は、上記溶射材を金属製基材表面に吹き付ける際の加熱温度及び吹付速度によって変わる。加熱温度としては、吹き付ける溶射材の種類や吹付速度にもよるが、800℃以上1200℃以下であることが好ましい。加熱温度が高いと皮膜がポーラスになって空孔率が高くなることがあり、加熱温度が低いと皮膜強度が得られないことがある。
また、吹き付ける際の粒子速度としては、吹き付ける材料や加熱温度にもよるが700m/s以上1100m/s以下であることが好ましい。700m/s未満では空孔率が大きくなることがあり、1100m/sを超えると硬質粒子が割れ、皮膜中の硬質粒子が少粒径化し、耐久性が低下することがある。
The cross-sectional porosity of the film changes depending on the heating temperature and the spraying speed when the thermal spray material is sprayed onto the surface of the metal substrate. The heating temperature is preferably 800 ° C. or more and 1200 ° C. or less, although it depends on the type of the sprayed material to be sprayed and the spraying speed. When the heating temperature is high, the film may be porous to increase the porosity, and when the heating temperature is low, the film strength may not be obtained.
Further, the particle velocity at the time of spraying is preferably 700 m / s or more and 1100 m / s or less although it depends on the material to be sprayed and the heating temperature. If it is less than 700 m / s, the porosity may increase, and if it exceeds 1100 m / s, the hard particles may be broken, the hard particles in the film may be reduced in particle size, and the durability may be lowered.
皮膜の断面空孔率は、摺動部材を切断し、その断面を走査型顕微鏡を用いて撮影し、その画像を画像処理装置に画像を取り込み、2値化処理にて測定対象物である空孔を黒色部として抽出する。そして、画像解析装置(カールツァイス AxioVision)を使用し、観察される黒色部の面積率を算出することで測定できる。 The cross-sectional porosity of the film is obtained by cutting the sliding member, taking an image of the cross-section using a scanning microscope, capturing the image into an image processing device, and binarizing the sky as the measurement object The holes are extracted as black parts. And it can measure by calculating the area ratio of the black part observed using an image-analysis apparatus (Carl Zeiss AxioVision).
<皮膜のヤング率>
本発明の皮膜のヤング率は250GPa以上であり、さらに260GPa〜510GPaであることが好ましい。
本発明の皮膜は耐すべり変形性、耐摩耗性に優れるため、皮膜の厚さを薄くすることができ、ヤング率が比較的高くても摺動部材の等価ヤング率に対する影響を小さくでき、接触部分に係る応力を低減できる。
<Young's modulus of film>
The Young's modulus of the film of the present invention is 250 GPa or more, and more preferably 260 GPa to 510 GPa.
Since the film of the present invention is excellent in sliding deformation resistance and wear resistance, the thickness of the film can be reduced, and even if the Young's modulus is relatively high, the influence on the equivalent Young's modulus of the sliding member can be reduced. The stress on the part can be reduced.
このような構成とすることにより、例えば3.5GPa程度の高面圧下においても耐久性に優れた摺動部材となる。したがって、クラッチ機構を摺動部材に持たせる構造であるトラクションドライブを用いた多段変速機や四輪駆動車両のトランスファなどの動力伝達装置に好適に用いることができる。 With such a configuration, the sliding member has excellent durability even under high surface pressure, for example, of about 3.5 GPa. Therefore, the present invention can be suitably used in a power transmission apparatus such as a multi-stage transmission using a traction drive having a structure in which a sliding member has a clutch mechanism or a transfer of a four-wheel drive vehicle.
皮膜のヤング率は、摺動部材を切断し、マイクロインデンタ(MTS Systems社製 Nano Indenter XP)のステージに固定し、圧子(Berkovich(三角錐形))を使用し、連続剛性測定を5回行ってデータを得る。
ヤング率を接触深さ約800nmでの数値で算出するという解析条件で、上記得られたデータを解析することで測定できる。
The Young's modulus of the film was obtained by cutting the sliding member and fixing it on the stage of a micro indenter (Nano Indenter XP made by MTS Systems), using an indenter (Berkovich (triangular pyramid)), measuring the rigidity five times Go and get data.
The analysis can be performed by analyzing the obtained data under the analysis condition that the Young's modulus is calculated by a numerical value at a contact depth of about 800 nm.
また、摺動部材の等価ヤング率は、金属製基材のヤング率及びポアソン比と、皮膜のヤング率及びポアソン比とから、皮膜のポアソン比を0.3として、次式(1)により、摺動部材の等価ヤング率(E*)を算出できる。
なお、次式(1)のパラメータ、係数1及び2は、αとEとHが一定の関係を有するため、これらをプロットし、曲線あてはめ(カーブフィッティング)により算出することができる。
The equivalent Young's modulus of the sliding member is determined by the following equation (1), with the Poisson's ratio of the film being 0.3, from the Young's modulus and Poisson's ratio of the metal base and the Young's modulus and Poisson's ratio of the film The equivalent Young's modulus (E *) of the sliding member can be calculated.
In the parameters (1) and (2) of the following equation (1), since α, E and H have a constant relationship, they can be plotted and calculated by curve fitting.
<皮膜の硬度>
本発明の皮膜のビッカース硬度は、1000HV以上1400Hv以下であることが好ましい。
1000HV未満では、耐摩耗性が低く耐久性が低下することがある。
皮膜硬度は、マイクロビッカース硬度計を用い、荷重:50gで表面硬度(Hv)を測定できる。
<Hardness of film>
The Vickers hardness of the film of the present invention is preferably 1000 HV or more and 1400 Hv or less.
If it is less than 1000 HV, the abrasion resistance may be low and the durability may be reduced.
Coating hardness can measure surface hardness (Hv) by load: 50 g using a micro Vickers hardness tester.
<皮膜の厚さ>
皮膜の厚さは、5μm以上600μm以下であることが好ましく、さらに50μm以上500μmであることが好ましい。本発明の皮膜は硬く耐久性に優れるため、皮膜を薄くしても摺動部材の十分な耐久性を付与することができる。
5μm未満では、硬質粒子が十分存在できず耐久性が低下することがあり、600μmを超えると、皮膜のヤング率が摺動部材の等価ヤング率への影響が大きくなり、摺動部材の弾性変形が少なくなって、接触部の面圧が上がり耐久性が低下することがある。
<Thickness of film>
The thickness of the film is preferably 5 μm or more and 600 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 500 μm. Since the film of the present invention is hard and excellent in durability, sufficient durability of the sliding member can be imparted even if the film is made thin.
If it is less than 5 μm, hard particles may not be present sufficiently and durability may be lowered. If it exceeds 600 μm, the Young's modulus of the film has a great influence on the equivalent Young's modulus of the sliding member, and the elastic deformation of the sliding member As a result, the contact pressure at the contact portion may increase and the durability may decrease.
また、上記皮膜は等価円径が1.2μm〜5μmの硬質粒子を金属製基材側より表面側に多く含むことが好ましい。具体的には、皮膜を厚さ方向に2分したとき、金属製基材側の上記粒径の硬質粒子の面積率が3%以上12%以下であり、表面側の上記粒径の硬質粒子の面積率が15%以上30%以下であることが好ましい。
金属製基材側に金属材が多く存在することで、皮膜が剥離し難くなり、表面側に硬質粒子を多く含むことで耐焼付き性が向上する。また、皮膜形成時に金属製基材の軟化・変形を防止するための冷却時間が短くなり、生産性が向上する。
Moreover, it is preferable that the said film contains many hard particles with an equivalent circular diameter of 1.2 micrometers-5 micrometers in the surface side rather than the metal base material side. Specifically, when the film is divided into two in the thickness direction, the area ratio of hard particles of the above particle size on the metal substrate side is 3% or more and 12% or less, and hard particles of the above particle size on the surface side The area ratio of is preferably 15% or more and 30% or less.
The presence of a large amount of metal material on the side of the metal base makes it difficult to peel off the film, and the inclusion of a large amount of hard particles on the surface side improves the seizure resistance. In addition, the cooling time for preventing the softening and deformation of the metal base at the time of film formation is shortened, and the productivity is improved.
上記粒径の硬質粒子の面積率は、硬質粒子と金属材とを含む粉末の種類や吹き付け条件を変えて複数回行うことで変更できる。 The area ratio of the hard particles having the above-described particle size can be changed by changing the type of powder containing the hard particles and the metal material and the spraying conditions a plurality of times.
<金属製基材>
金属製基材としては、従来の摺動部材の基材として用いられているものを適用することができ、ヤング率が140GPa以上250GPa以下であるものが好ましい。
ヤング率が250GPa以下であると、上記皮膜と相俟って、摺動部材の等価ヤング率を250GPa以上350GPaにすることができ、接触部の面圧が低減され、耐久性を向上できる。
<Metal base material>
As a metal base material, what is used as a base material of the conventional sliding member can be applied, and that whose Young's modulus is 140 GPa or more and 250 GPa or less is preferable.
When the Young's modulus is 250 GPa or less, in conjunction with the above film, the equivalent Young's modulus of the sliding member can be made 250 GPa or more to 350 GPa, the contact pressure at the contact portion is reduced, and the durability can be improved.
このような金属製基材としては、例えば、日本工業規格(JIS)で規格されたJIS G4051 機械構造用炭素鋼鋼材(SC)、JIS G4052 焼入れ保証した構造用鋼鋼材(H鋼)、JIS G4053 構造用合金鋼(マンガン鋼(SMn)、マンガンクロム鋼(SMnC)、クロム鋼(SCr)、クロムモリブデン鋼(SCM)、ニッケルクロム鋼(SNC)、ニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM))、JIS G4401 炭素工具鋼鋼材(SK)、JIS G4403 高速度鋼鋼材(SKH)、JIS G4404 合金工具鋼鋼材(SKS、SKD、SKT)、JIS G4805 高炭素クロム軸受鋼鋼材(SUJ)、JIS G5502球状黒鉛鋳鉄(FCD)などで作製されたものを挙げることができる。
これらは、代表的には、硬度が700〜800HV程度であり、融点が1400〜1500℃程度である。
As such a metal base material, for example, JIS G4051 carbon steel material for machine structure (SC) standardized by Japanese Industrial Standard (JIS), structural steel material for structural use (H steel) which is quenched by JIS G4052, JIS G4053 Structural alloy steels (manganese steel (SMn), manganese chromium steel (SMnC), chromium steel (SCr), chromium molybdenum steel (SCM), nickel chromium steel (SNC), nickel chromium molybdenum steel (SNCM)), JIS G4401 carbon Tool steel materials (SK), JIS G4403 high speed steel materials (SKH), JIS G4404 alloy tool steel materials (SKS, SKD, SKT), JIS G4805 high carbon chromium bearing steel materials (SUJ), JIS G5502 spheroidal graphite cast iron (FCD) And the like can be mentioned.
Typically, the hardness is about 700 to 800 HV, and the melting point is about 1400 to 1500 ° C.
<摺動部材の製造方法>
次に、本発明の摺動部材の製造方法について詳細に説明する。
本発明の摺動部材の製造方法は、上記本発明の摺動部材を製造する方法であり、硬質粒子と金属材とを含む粉末を加熱し、金属製基材表面に吹き付けて皮膜を形成するものである。具体的には、一次粒径が大きい硬質粒子と、金属材とを含む粒子(溶射材)を高速で吹き付けることで、本発明における皮膜を形成できる。
なお、溶射材を加熱し吹き付けて皮膜を形成する方法は、一般的に溶射法と呼ばれるが、本発明において溶射法とは、溶射材が加熱されていればたり、溶射材が完全に溶融していることを意味しない。
<Method of manufacturing sliding member>
Next, the method of manufacturing the sliding member of the present invention will be described in detail.
The method for producing a sliding member according to the present invention is a method for producing the sliding member according to the present invention, wherein a powder containing hard particles and a metal material is heated and sprayed on the surface of a metal base to form a film. It is a thing. Specifically, the film in the present invention can be formed by spraying at high speed particles (a thermal spray material) containing hard particles having a large primary particle diameter and a metal material.
In addition, although the method of heating and spraying a thermal spray material and forming a film in general is called a thermal spraying method, if a thermal spraying material is heated with the thermal spraying method in this invention, a thermal spraying material will melt completely. Does not mean that
上記溶射法を用いることにより、粒径が数μm〜数十μmの溶射材を金属製基材表面に吹き付けることができ、皮膜形成の操作が容易で、皮膜の厚さや皮膜中の硬質粒子の分布状態を変更でき、耐久性に優れる摺動部材を低コストで製造できる。 By using the above thermal spraying method, it is possible to spray a thermal spray material having a particle diameter of several μm to several tens of μm on the surface of a metal base, facilitating the operation of forming a film, thickness of the film and hard particles in the film. The distribution state can be changed, and a sliding member excellent in durability can be manufactured at low cost.
また、上記溶射法は、大気中で行うことが好ましい。大気中で皮膜を形成することで、大型の摺動部材の製造に対しても容易に適用することができる。
なお、大気中だけでなく、雰囲気が制御された条件で行うことが可能であることは言うまでもない。
Moreover, it is preferable to perform the said thermal spraying method in air | atmosphere. By forming the film in the atmosphere, it can be easily applied to the production of a large sliding member.
Needless to say, it can be performed not only in the atmosphere but also under conditions where the atmosphere is controlled.
さらに、溶射法については、例えば高速フレーム溶射法であることが好ましい。高速フレーム溶射法には、助燃ガスに酸素を用いるHVOF(High Velocity Oxy−Fuel)と助燃ガスに空気を用いるHVAF(High Velocity Air Fuel)とがある。 Further, the thermal spraying method is preferably, for example, a high speed flame spraying method. High speed flame spraying methods include HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) using oxygen as a support gas and HVAF (High Velocity Air Fuel) using air as a support gas.
本発明は皮膜の断面空孔率が5%以下であり、このような空孔の少ない緻密な皮膜を形成するためには、粒子速度を速くすることが重要あり、助燃ガスに空気を用いるHVAFを適用することが好ましい。 In the present invention, the cross-sectional porosity of the film is 5% or less, and in order to form such a dense film with few holes, it is important to increase the particle velocity. It is preferable to apply
HVOFは、助燃ガスの大部分をガスの燃焼に使用しているため、燃焼ガス温度が高くなる。それに対してHVAFは、助燃ガスが空気であるため、酸素以外の燃焼に使用されない成分が8割を占める。したがって、燃焼ガスを冷却することができ、燃焼ガス温度を低温にすることができる。 Since the HVOF uses most of the auxiliary gas for gas combustion, the temperature of the combustion gas becomes high. On the other hand, in HVAF, since the auxiliary gas is air, 80% of components other than oxygen are not used for combustion. Therefore, the combustion gas can be cooled, and the combustion gas temperature can be lowered.
また、燃焼ガスの温度が高いと、ノズル内部に溶射材が付着しやすくなるので、HVOFでは粒子速度を高めるラバールノズルを用いることが困難になる。これに対し、HVAFでは、燃焼ガス温度が低いことから粒子速度を高めるラバールノズルを用いることができる。加えて、燃焼に使用されない酸素以外のガスが溶射材のキャリアガスとして大量にノズルを流れるので、ラバールノズルを用いなくても、HVOFよりも粒子速度を速くすることが可能である。 In addition, when the temperature of the combustion gas is high, the thermal spray material easily adheres to the inside of the nozzle, so it is difficult to use the Laval nozzle to increase the particle velocity in the HVOF. On the other hand, in the HVAF, since the combustion gas temperature is low, a Laval nozzle can be used to increase the particle velocity. In addition, since a large amount of gas other than oxygen which is not used for combustion flows through the nozzle as a carrier gas of the thermal spray material, it is possible to make the particle velocity faster than HVOF without using a Laval nozzle.
<動力伝達装置>
次に、本発明の動力伝達装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
図4は、本発明の動力伝達装置の一例である四輪駆動車両のトランスファを示す断面図である。
図4に示す四輪駆動車両のトランスファ100は、ハウジングH内に摺動部材の例である入力軸10及び出力軸20が配置されている。
入力軸10は、ボールベアリング31、32によりハウジングHに対して回転自在に支持されており、出力軸20も同様に、ボールベアリング33、34によりハウジングHに対して回転自在に支持されている。
入力軸10はさらに、ハウジングH内に配されたローラベアリング35、36によってもハウジングHに対して回転自在に支持されており、出力軸20もさらに、ハウジングH内に配したローラベアリング37、38によってもハウジングHに対して回転自在に支持されている。
<Power transmission device>
Next, the power transmission device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a transfer of a four-wheel drive vehicle which is an example of the power transmission device of the present invention.
In a
The
The
入力軸10を支持するローラベアリング35と出力軸20を支持する37とは、共通なベアリングサポート39内に抱持され、ベアリングサポート39をボルト40等の任意の手段でハウジングHの対応する内側面に取着する。
また、入力軸10を支持するローラベアリング36と出力軸20を支持する38とは、共通なベアリングサポート41内に抱持され、このベアリングサポート41をボルト42等の任意の手段でハウジングHの対応する内側面に取着する。
The
Further, the
入力軸10の両端をそれぞれ、ハウジングHから突出させ、該入力軸10の図中左端を変速機(図示せず。)の出力軸に結合し、図中右端をリヤプロペラシャフト(図示せず。)を介してリヤファイナルドライブユニット(図示せず。)に結合する。
出力軸20の図中左端を、ハウジングHから突出させ、該出力軸20の突出左端をフロントプロペラシャフト(図示せず)を介してフロントファイナルドライブユニット(図示せず。)に結合する。
Both ends of the
The left end of the
入力軸10は、高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)で形成されており、その軸線方向中程に高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)で形成された第1ローラ11を有し、その表面には、高速フレーム溶射法によって、形成された本発明のWC−Co皮膜12を有する。
また、出力軸20も、高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)で形成されており、その軸線方向中程に高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)で形成された第2ローラ21を有し、その表面には、高速フレーム溶射法によって形成された本発明のWC−Co皮膜22が形成されている。
The
The
これらは、第1ローラ11及び第2ローラ21が共通な面内に配置されている。
そして、第1ローラ11及び第2ローラ21が相互に押し付けられ、ローラ外周面における皮膜同士が符号12a、22aで示す箇所において予圧下に押圧接触される。
The
Then, the
つまり、ベアリングサポート39、41は、第1ローラ11及び第2ローラ21の軸間距離を、第1ローラ11の半径と第2ローラ21の半径との和値よりも小さくすることで、第1ローラ11及び第2ローラ21間に押圧力を発生させている。
この押付力によって第1ローラ11及び第2ローラ21間で伝達可能なトルクが決まる。
なお、図4においては、第1ローラ11及び第2ローラ21の両方に皮膜12、22を形成しているが、耐久性が満足できる場合にはどちらか一方のみに皮膜を形成してもよい(図示せず。)。
That is, the bearing supports 39 and 41 set the distance between the axes of the
The torque that can be transmitted between the
In addition, in FIG. 4, although the film |
トランスファー100は、例えば後輪が滑りやすい路面にあり、前輪が滑りにくい路面にある場合、入力軸10が回転して出力軸20は回転していない状態になる。
そのとき、車両を走行させるために入力軸10の第1ロータ11と出力軸20の第2ロータ21とを押付けることで出力軸20に駆動力が伝達される。
その際、出力軸20は回転していない状態なので、押付けられることで大きなすべり速度を持って駆動力が伝達することになる。
そして、本発明の摺動部材を適用したトランスファにおいては、所定の皮膜が形成されているため、耐久性が高いものとなる。また、焼付きの発生を抑制または防止して、駆動力を十分に伝達することができる。
In the
At this time, the driving force is transmitted to the
At this time, since the
And in the transfer which applied the sliding member of this invention, since a predetermined | prescribed film | membrane is formed, durability becomes high. In addition, it is possible to sufficiently transmit the driving force by suppressing or preventing the occurrence of the burn-in.
このとき、第1ローラ11及び第2ローラ21の摺動部材同士は、潤滑剤を介して接触していてもよく、直接接触していてもよい(図示せず。)。潤滑剤としては、代表的にはトラクション油(KTF−1)を用いることができる。
At this time, the sliding members of the
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
硬質粒子として1次粒径が2μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを、含む溶射材(組成:WC−12質量%Co、SWC−12A、住友鉱山社製)を篩にかけ、粒径D50が16.80μmの溶射材を得た。
高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)からなる金属製基材(ヤング率:208GPa、ポアソン比:0.3、表面硬度:700〜750HV、形状:円筒(外径φ70mm、幅18mm))の表面に対して、酸化アルミニウム粒子を使用したブラスト処理をした。
下記の条件で、高速フレーム溶射により上記溶射材を金属製基材表面に吹付け、皮膜の表面を、ダイヤモンドホイールで研削した後、ダイヤモンド砥粒を用いて表面粗さRa0.04μm以下にラッピングして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材1]を得た。
Example 1
Thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, SWC-12A, manufactured by Sumitomo Mining Co., Ltd.) containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material The resultant was sieved to obtain a thermal spray material having a particle size D50 of 16.80 μm.
Against the surface of a metallic substrate (Young's modulus: 208 GPa, Poisson's ratio: 0.3, surface hardness: 700 to 750 HV, shape: cylinder (OD 70 mm,
The sprayed material is sprayed on the surface of a metal base by high-speed flame spraying under the following conditions, and the surface of the film is ground with a diamond wheel and then lapped with a surface roughness Ra of 0.04 μm or less using diamond abrasive grains. Thus, a [sliding member 1] having a coating thickness of 100 μm was obtained.
[高速フレーム溶射条件]
助燃ガス: Air
ラバーノズル使用有無:有
加熱温度:1000℃
粒子速度:1000m/s
溶射距離:300mm
なお、粒子速度は、溶射距離(ノズル先端から基材までの距離)での粒子速度を可視化画像流速計(PIV:Particle Image Velocimetry)を使用し、金属製基材をセットしない状態でノズル先端から溶射距離分離れた位置の粒子の飛行速度を測定して粒子速度とした。
[High-speed flame spraying conditions]
Auxiliary gas: Air
Use of rubber nozzle: Yes Heating temperature: 1000 ° C
Particle velocity: 1000 m / s
Spray distance: 300 mm
For particle velocity, visualize particle velocity at spray distance (distance from nozzle tip to substrate) Using an image velocimeter (PIV: Particle Image Velocimetry), from the nozzle tip without setting the metal substrate Spray distance The flying speed of the particles at the separated position was measured to obtain the particle speed.
[実施例2]
膜厚を500μmに替える他は実施例1と同様にして、[摺動部材2]を得た。
Example 2
[Sliding member 2] was obtained in the same manner as Example 1 except that the film thickness was changed to 500 μm.
[実施例3]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材3]を得た。
硬質粒子として1次粒径が1μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、(30/5mesh)のの溶射材(組成:WC−12質量%Co、AIMPERIT519.059、H.C.STARCK社製)
[Example 3]
A [sliding member 3] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
(30/5 mesh) of a thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, AIMPERIT 519.059 containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 1 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material , H. C. STARCK company)
[実施例4]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材4]を得た。
硬質粒子として1次粒径が5.0μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む(32/5mesh)の溶射材(組成:WC−12質量%Co、R13−025、パウレックス社製)
Example 4
A [sliding member 4] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, R13-025) containing (32/5 mesh) tungsten carbide (WC) having a primary particle size of 5.0 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material , Paul Rex)
[実施例5]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材5]を得た。
硬質粒子として1次粒径が5.0μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、(32/5mesh)の溶射材(組成:WC−30質量%Co、R13−026、パウレックス社製)
[Example 5]
A [sliding member 5] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spraying material (composition: WC-30 mass% Co, R13- (32/5 mesh) containing tungsten carbide (WC) having a primary particle size of 5.0 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material 026, made by Paulex
[実施例6]
膜厚を50μmに替える他は実施例1と同様にして、[摺動部材6]を得た。
[Example 6]
[Sliding member 6] was obtained in the same manner as in Example 1 except that the film thickness was changed to 50 μm.
[実施例7]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材7]を得た。
硬質粒子として1次粒径が5μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、粒径D50が21.65μmの溶射材(組成:WC−12質量%Co、SCS−23、パウレックス社製)
[Example 7]
A [sliding member 7] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, SCS-) having a particle diameter D50 of 21.65 μm containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 5 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material 23, made by Paulex
[実施例8]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材8]を得た。
硬質粒子として1次粒径が2.0μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、(32/5mesh)の溶射材(組成:WC−12質量%Co、R13−022、パウレックス社製)
[Example 8]
A [sliding member 8] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
(32/5 mesh) thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, R13- containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2.0 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material 022, made by Paulex
[実施例9]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材9]を得た。
硬質粒子として1次粒径が2μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、粒径D50が17.94μmの溶射材(組成:WC−12質量%Co、AIMPERIT518.059、H.C.STARCK社製)
[Example 9]
A [sliding member 9] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, AIMPERIT 518.) having a particle diameter D50 of 17.94 μm containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material. 059, manufactured by HC STARCK
[実施例10]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材10]を得た。
硬質粒子として1次粒径が2.5μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、(32/5mesh)の溶射材(組成:WC−12質量%Co、R13−023、パウレックス社製)
[Example 10]
A [sliding member 10] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
(32/5 mesh) thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co, R13- containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2.5 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material 023, made by Paulex
[比較例1]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材11]を得た。
硬質粒子として1次粒径が1μmの炭化タングステン(WC)、1次粒径が1μmの炭化クロム(CrC)と、金属材としてニッケル(Ni)とを含む、粒径D50が18.82μmの溶射材(組成:73質量%WC−20質量%CrC−7質量%Ni、AIMPERIT551.059、H.C.STARCK社製)
Comparative Example 1
A [sliding member 11] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray containing tungsten carbide (WC) having a primary particle size of 1 μm as hard particles, chromium carbide (CrC) having a primary particle size of 1 μm, and nickel (Ni) as a metal material and having a particle size D50 of 18.82 μm Material (Composition: 73% by mass WC-20% by mass CrC-7% by mass Ni, AIMPERIT 551.059, manufactured by H. C. STARCK)
[比較例2]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材12]を得た。
硬質粒子として1次粒径が2.5μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、粒径D50が18.82μmの溶射材(組成:WC−17質量%Co、AIMPERIT526.059、H.C.STARCK社製)
Comparative Example 2
A [sliding member 12] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: WC-17 mass% Co) having a particle diameter D50 of 18.82 μm containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2.5 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material AIMPERIT 526.059, manufactured by H. C. STARCK)
[比較例3]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材13]を得た。
硬質粒子として1次粒径が2μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)クロム(Cr)とを含む、粒径D50が19.06μmの溶射材(組成:86質量%WC−10質量%Co−4質量%Cr、SWCC−14A、住友鉱山社製)
Comparative Example 3
A [sliding member 13] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: 86 mass% WC—with a particle diameter D50 of 19.06 μm, containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 2 μm as hard particles and cobalt (Co) chromium (Cr) as a
[比較例4]
溶射材を以下のものに替える他は実施例1と同様にして、皮膜厚さが100μmの[摺動部材14]を得た。
硬質粒子として1次粒径が0.2μmの炭化タングステン(WC)と、金属材としてコバルト(Co)とを含む、粒径D50が16.83μmの溶射材(組成:WC−12質量%Co、W661、フジミインコーポレッド社製)
Comparative Example 4
A [sliding member 14] having a coating thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal spray material was changed to the following.
Thermal spray material (composition: WC-12 mass% Co) having a particle diameter D50 of 16.83 μm containing tungsten carbide (WC) having a primary particle diameter of 0.2 μm as hard particles and cobalt (Co) as a metal material W661, manufactured by Fujimi Corporation
[性能評価]
(耐久性評価試験)
図5(A)及び(B)は、耐久性評価試験の要領を示す正面図及び側面図である。
同図に示すように、SUJ2に硬質膜を形成したR10形状のローラ5の外周部に接触するように、フラット形状の[摺動部材1〜10]をそれぞれ配置させた。
そして、下記の表1に示す条件で、潤滑剤供給装置6から潤滑剤(トラクション油)7を供給しながらローラ1及びローラ5を回転させ、ピッチングの発生によりローラ1に生じた振動でローラ1が停止するまでの回転数を求め、これにより、ローラ1の耐久性を評価した。評価結果を表2に示す。
[Performance evaluation]
(Durability evaluation test)
FIG. 5A and FIG. 5B are a front view and a side view showing a point of a durability evaluation test.
As shown in the figure, flat-shaped [sliding
Then, the
1 摺動部材
2 金属製基材
4 皮膜
4a 硬質粒子
4b 金属材
5 ローラ
6 潤滑剤供給装置
7 潤滑剤
10 入力軸
11 第1ローラ
12、22 皮膜
20 出力軸
21 第2ローラ
31、32、33、34 ボールベアリング
35、36、37、38 ローラベアリング
39、41 ベアリングサポート
40、42 ボルト
100 四輪駆動車両のトランスファ
H ハウジング
Claims (10)
該皮膜が硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が250Gpa以上であり、
上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される1種以上であり、
上記硬質粒子が皮膜断面積に占める面積率が50%以上70%以下、かつ上記硬質粒子のうち等価円径が1.2μm〜5μmである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が3%以上30%以下であり、
上記皮膜の断面空孔率が、1.1体積%以下であることを特徴とする摺動部材。 A sliding member having a film on the surface of a metal substrate,
The film contains hard particles and a metal material, and has a Young's modulus of 250 Gpa or more.
The hard particles are one or more selected from carbides, borides or oxides,
The area ratio of the hard particles in the film cross section is 50% to 70%, and the area ratio of the hard particles having an equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm is 30 % to 30 %. % Or less ,
A sliding member characterized in that a cross-sectional porosity of the film is 1.1% by volume or less .
該皮膜が硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が250Gpa以上であり、 The film contains hard particles and a metal material, and has a Young's modulus of 250 Gpa or more.
上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される1種以上であり、 The hard particles are one or more selected from carbides, borides or oxides,
上記皮膜が、等価円径が1.2μm〜5μmの硬質粒子を金属製基材側より表面側に多く含むことを特徴とする摺動部材。 A sliding member characterized in that the film contains a large number of hard particles having an equivalent circle diameter of 1.2 μm to 5 μm on the surface side of the metal base side.
上記皮膜の断面空孔率が、1.06体積%以下であり、
上記皮膜のヤング率が261Gpa以上509Gpa以下であり、かつビッカース硬度(Hv)が1019以上1327以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の摺動部材。 The area ratio of the hard particles in the film cross section is 55.3% or more and 68.8% or less, and the equivalent circle diameter of the hard particles is 1.2 μm to 5 μm. 5.5% or more and 28.8% or less,
The cross-sectional porosity of the film is 1.06% by volume or less,
The sliding member according to any one of claims 1 to 4, wherein a Young's modulus of the film is not less than 261 Gpa and not more than 509 Gpa, and a Vickers hardness (Hv) is not less than 1019 and not more than 1327 .
上記摺動部材が請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の摺動部材であることを特徴とする動力伝達装置。 A power transmission device in which a plurality of sliding members contact each other to transmit power,
A power transmission apparatus characterized in that the sliding member is the sliding member according to any one of claims 1 to 6 .
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