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JP7444549B2 - Overlay layer, sliding bearing equipped with the same, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Overlay layer, sliding bearing equipped with the same, and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

本発明はオーバーレイ層及びこれを備えたすべり軸受、並びにそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to an overlay layer, a plain bearing provided with the same, and a method for manufacturing the same.

金属層、特に薄膜の金属層を形成する方法として物理蒸着法が知られている。物理蒸着法の1つとしての真空蒸着法によれば、真空チャンバ内に基板(金属層の形成相手)と蒸着源である金属のポッドとが配置され、蒸着源を加熱して金属を蒸発させることで基板の表面に当該金属を蒸着させ、もって金属層が形成される。 Physical vapor deposition is known as a method for forming metal layers, particularly thin metal layers. According to the vacuum evaporation method, which is one of the physical vapor deposition methods, a substrate (on which a metal layer is formed) and a metal pod, which is an evaporation source, are placed in a vacuum chamber, and the evaporation source is heated to evaporate the metal. As a result, the metal is deposited on the surface of the substrate, thereby forming a metal layer.

軸受の表面層としてBi等からなる薄い金属層(オーバーレイ層)を形成することがある。軸受のような過酷な条件で使用される金属層には高い耐久性が求められる。
特許文献1にはBi基材料からなる軸受用オーバーレイ層を湿式めっき法で形成する例が示されている。
特許文献2では、湿式めっき法で形成されたBi基材料からなるオーバーレイ層がミラー指数で(202)面に強配向する結晶で構成される例が示されている。かかるオーバーレイ層は優れた耐焼付性を有している。
A thin metal layer (overlay layer) made of Bi or the like is sometimes formed as a surface layer of the bearing. High durability is required for metal layers used under harsh conditions, such as in bearings.
Patent Document 1 discloses an example in which a bearing overlay layer made of a Bi-based material is formed by a wet plating method.
Patent Document 2 shows an example in which an overlay layer made of a Bi-based material formed by a wet plating method is composed of crystals strongly oriented in the (202) plane with Miller index. Such an overlay layer has excellent anti-seizure properties.

特開2001-20955号公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-20955 特開2004-308883号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-308883

特許文献1及び特許文献2の記載より、Bi基材料からなるオーバーレイ層の特性が当該オーバーレイ層を構成する結晶の配向性に関係していることがわかる。
これらの特許文献に記載の金属層は湿式めっきにより形成されているが、湿式めっき形成による金属層の結晶の配向性を制御する方法は限られており、従来以上に耐疲労性や耐食性を向上させることは困難である。
From the descriptions in Patent Document 1 and Patent Document 2, it can be seen that the characteristics of an overlay layer made of a Bi-based material are related to the orientation of crystals constituting the overlay layer.
The metal layers described in these patent documents are formed by wet plating, but there are limited methods to control the crystal orientation of the metal layer by wet plating, and it is difficult to improve fatigue resistance and corrosion resistance more than before. It is difficult to do so.

本発明者らはBi基材料からなるオーバーレイ層を形成する方法として物理蒸着法に着目し、当該オーバーレイ層を構成する結晶の配向性を制御することを課題として鋭意検討を重ねてきた。
その結果、基板へBi(Bi合金も含む、以下同じ)を物理蒸着する際、成長中のオーバーレイ層においてBiが供給される成長面側へBiを融解可能な第1の熱量を供給し、オーバーレイ層において成長面と反対に位置する反対面側へは該反対面をBiの融点より低温に維持可能な第2の熱量を供給し、成長中のオーバーレイ層において成長面側に高温領域を生じさせかつその反対面側にBiの融点より低温の低温領域を生じさせることで、オーバーレイ層を構成する結晶の配向性に変化を与えられることを見出した。
即ち、上記のように形成されるオーバーレイ層はこれを構成する結晶の配向性が、汎用的な物理蒸着法及び湿式めっき法で得られたオーバーレイ層のそれに比べて異なるものとなる。
The present inventors have focused on the physical vapor deposition method as a method for forming an overlay layer made of a Bi-based material, and have conducted extensive studies with the objective of controlling the orientation of crystals constituting the overlay layer.
As a result, when physically depositing Bi (including Bi alloys, the same applies hereinafter) onto a substrate, the first amount of heat capable of melting Bi is supplied to the growth surface side where Bi is supplied in the overlay layer being grown, and the overlay layer is A second amount of heat capable of maintaining the opposite surface at a temperature lower than the melting point of Bi is supplied to the opposite surface located opposite to the growth surface in the layer, and a high temperature region is generated on the growth surface side in the overlay layer being grown. It has also been found that by creating a low temperature region lower than the melting point of Bi on the opposite side, it is possible to change the orientation of the crystals constituting the overlay layer.
That is, the overlay layer formed as described above has a different crystal orientation than that of an overlay layer obtained by a general-purpose physical vapor deposition method or a wet plating method.

例えば、図1は特許文献1に記載された実施例より算出した標準Bi試料のX線回析による、試料の表面を構成する結晶の配向率を示している。特許文献1の発明は実質的に標準Bi試料と同等の配向性を備える金属材料でオーバーレイ層を構成することにより、これに優れた摺動特性を発揮させようとするものである。
ここに、配向率とは、オーバーレイ層の表面から測定したX線回析強度R=(hkl)において、全配向面のピーク強度R=(hkl)の総和に対する各配向面のピーク強度R=(hkl)の比の値(%)を指す。
また、結晶の配向性とは、配向率の分布傾向を指す。
For example, FIG. 1 shows the orientation ratio of crystals constituting the surface of a standard Bi sample calculated from the example described in Patent Document 1 by X-ray diffraction. The invention of Patent Document 1 attempts to make the overlay layer exhibit excellent sliding characteristics by configuring the overlay layer with a metal material having substantially the same orientation as a standard Bi sample.
Here, the orientation ratio is defined as the peak intensity R = ( It refers to the ratio value (%) of hkl).
Moreover, the crystal orientation refers to the distribution tendency of the orientation rate.

試料における結晶の配向性と当該試料の物性には所定の関係がある。換言すれば、試料の結晶の配向性を変えることでその物性を変えることができる。
例えば、図2は特許文献2に記載された実施例より算出したBi試料のX線回折による、Bi試料の表面を構成する各結晶の配向率を示している。図1と異なる結晶の配向性を有する特許文献2のBi試料は実質的に(202)面に強配向しており、これにより、優れた耐焼付性が発揮される。
特許文献1及び特許文献2に記載のBi試料の製造には湿式めっき法が用いられている。湿式めっき法を用いてBi試料の結晶の配向性に変化を与えられるのは既述の通りである。しかしながら、結晶の配向性に変化を与えるには湿式めっきの条件を全く異なるものとしなければならず、それぞれ専用の湿式めっき装置の準備が必要となる。
There is a predetermined relationship between the orientation of crystals in a sample and the physical properties of the sample. In other words, by changing the crystal orientation of a sample, its physical properties can be changed.
For example, FIG. 2 shows the orientation ratio of each crystal constituting the surface of a Bi sample based on X-ray diffraction of the Bi sample calculated from the example described in Patent Document 2. The Bi sample of Patent Document 2, which has a crystal orientation different from that in FIG. 1, is substantially strongly oriented in the (202) plane, and thereby exhibits excellent seizure resistance.
A wet plating method is used to manufacture the Bi samples described in Patent Document 1 and Patent Document 2. As described above, the crystal orientation of the Bi sample can be changed using the wet plating method. However, in order to change the crystal orientation, the wet plating conditions must be completely different, and a dedicated wet plating apparatus must be prepared for each.

これに対し、実施例で説明する通り、同一の物理蒸着装置を用いて、単に、オーバーレイ層の成長面側へ供給される第1の熱量と、オーバーレイ層において成長面と反対に位置する反対面側へ供給される第2の熱量と、に変化を持たせることでBi試料の結晶の配向性に変化を与えることができた。
同一の物理蒸着装置を用い、更には蒸着源も同一として、第1及び第2の熱量の条件を第5実施例としたときに得られたBi試料の結晶の配向性を図3に示す。第1及び第2の熱量の条件を第12実施例としたときに得られたBi試料の結晶の配向性を図4に示す。
On the other hand, as explained in the examples, using the same physical vapor deposition apparatus, the first amount of heat is simply supplied to the growth surface side of the overlay layer, and the second amount of heat is supplied to the opposite side of the overlay layer located opposite to the growth surface. By varying the amount of second heat supplied to the side, it was possible to change the crystal orientation of the Bi sample.
FIG. 3 shows the crystal orientation of the Bi sample obtained when the same physical vapor deposition apparatus was used, the vapor deposition source was also the same, and the conditions of the first and second heat quantities were set to the fifth example. FIG. 4 shows the crystal orientation of the Bi sample obtained when the conditions of the first and second heat quantities were set to the twelfth example.

図3及び図4より、第5実施例で得られたBi試料と第12実施例で得られたBi試料とでは、結晶の配向性に大きな違いが現れていることがわかる。
また、図3の配向性を有する実施例5で得られたBi試料は、オーバーレイ層として新規のものであり、同様に図4の配向性を有する実施例12で得られたBiからなるオーバーレイ層も新規なものである。
図3及び図4の測定条件は後述する。
3 and 4, it can be seen that there is a large difference in crystal orientation between the Bi sample obtained in the fifth example and the Bi sample obtained in the twelfth example.
Furthermore, the Bi sample obtained in Example 5 having the orientation shown in FIG. is also new.
The measurement conditions for FIGS. 3 and 4 will be described later.

ちなみに、比較的多くの結晶面にピークが分散して現れている特許文献1のBi試料(図1)と実施例5のBi試料(図3)とを比較すると次のことが言える。
図1ように配向するBi試料は層内に同等の配向を有する結晶が近接して存在する可能性が高くなる(図5A参照)。このようなBi試料を摺動部材として使用した場合、大きな荷重(図5Aにおいて矢印線で示す)がかかった際に、膜厚方向へのクラックの伝播が生じやすい。他方、図3のように配向するBi試料では、同等の配向を有する結晶が近接して存在する可能性が低い、即ち、より多くの結晶面を有している(図5B参照)。このようなBi試料を摺動部材として使用した場合、大きな荷重(図5Bにおいて矢印線で示す)がかかった際に、膜厚方向へのクラックの伝播が抑制される。つまり、実施例5で得られるBi試料を摺動部材のオーバーレイ層とすると、当該摺動部材は耐疲労性に優れたものとなる。
Incidentally, the following can be said when comparing the Bi sample of Patent Document 1 (FIG. 1), in which peaks appear dispersed in a relatively large number of crystal planes, and the Bi sample of Example 5 (FIG. 3).
In a Bi sample oriented as shown in FIG. 1, there is a high possibility that crystals having the same orientation exist adjacently within the layer (see FIG. 5A). When such a Bi sample is used as a sliding member, cracks tend to propagate in the film thickness direction when a large load (indicated by the arrow line in FIG. 5A) is applied. On the other hand, the Bi sample oriented as shown in FIG. 3 has a lower possibility of crystals having the same orientation existing in close proximity, that is, it has more crystal faces (see FIG. 5B). When such a Bi sample is used as a sliding member, propagation of cracks in the film thickness direction is suppressed when a large load (indicated by the arrow line in FIG. 5B) is applied. In other words, when the Bi sample obtained in Example 5 is used as an overlay layer of a sliding member, the sliding member has excellent fatigue resistance.

更には、比較的少数の結晶面にピークが集中して現れている特許文献2のBi試料(図2)と実施例12とBi試料(図4)とを比較すると次のことが言える。
図2のように配向するBi試料は摺動面(図6Aにおいて太破線Hで示す)との挟角θが大きな面が優先的に現れる(図6A参照)。同図において1つの面の仮想延長面を細破線Iで示している。摺動面Hに現れたこれらの面の端は、摺動環境において腐食の起点(腐食起点A)になり易い。このようなBi試料を摺動面として使用した場合、摺動面における腐食起点Aの存在確率が大きくなり、もって摺動環境においてBi層からなる摺動面が腐食し易くなる。
他方、図4のように配向する実施例12のBi試料によれば、挟角θの小さな面が優先的に現れる(図6B参照)。このようなBi試料を摺動部材として使用した場合、その摺動面における腐食起点Aの存在確率は、図6Aの例と比べて、小さくなり、摺動環境において耐腐食性が向上する。
Furthermore, the following can be said by comparing the Bi sample of Patent Document 2 (FIG. 2), in which peaks appear concentrated on a relatively small number of crystal planes, and the Bi sample of Example 12 (FIG. 4).
In the Bi sample oriented as shown in FIG. 2, a surface having a large included angle θ with the sliding surface (indicated by thick broken line H in FIG. 6A) appears preferentially (see FIG. 6A). In the figure, a virtual extension of one surface is indicated by a thin broken line I. The edges of these surfaces appearing on the sliding surface H tend to become corrosion starting points (corrosion starting points A) in the sliding environment. When such a Bi sample is used as a sliding surface, the probability of the existence of corrosion starting points A on the sliding surface increases, and as a result, the sliding surface made of the Bi layer becomes more likely to corrode in the sliding environment.
On the other hand, in the Bi sample of Example 12 oriented as shown in FIG. 4, the plane with a small included angle θ appears preferentially (see FIG. 6B). When such a Bi sample is used as a sliding member, the probability of existence of a corrosion starting point A on the sliding surface is smaller than that in the example shown in FIG. 6A, and the corrosion resistance in the sliding environment is improved.

つまり、本願発明が提案するように、物理蒸着法により成長中のオーバーレイ層において成長面側へBiを融解可能な第1の熱量を供給し、オーバーレイ層において反対面側へは当該反対面をBiの融点より低温に維持可能な第2の熱量を供給すると、オーバーレイ層を構成する結晶の配向性は汎用的な物理蒸着法及び湿式めっき法で形成したオーバーレイ層を構成する結晶の配向性と異なるものとなっていた。ここに、第1の熱量と第2の熱量は、単位面積当たりかつ単位時間当たりに供給される熱量を指し、冷却の場合の熱量は負の値をとる。
また第1の熱量と第2の熱量との差を変化させることで、配向性にも変化が現れた。
In other words, as proposed by the present invention, a first amount of heat capable of melting Bi is supplied to the growth surface side of the overlay layer being grown by physical vapor deposition, and the opposite surface is supplied to the opposite surface of the overlay layer. When a second amount of heat that can be maintained at a temperature lower than the melting point of It had become a thing. Here, the first amount of heat and the second amount of heat refer to the amount of heat supplied per unit area and per unit time, and the amount of heat in the case of cooling takes a negative value.
Furthermore, by changing the difference between the first amount of heat and the second amount of heat, a change appeared in the orientation.

このように結晶の配向性に変化を与えるには、成長中のオーバーレイ層の成長面側へ当該Biを融解可能な第1の熱量を供給し、その反対面側へは当該反対面をBiの融点より低温に維持可能な第2の熱量を供給するだけでは不充分であり、成長中のオーバーレイ層において成長面側にBiの融点以上の高温領域と、その反対面側にBiの融点より低温の低温領域とを生じさせる必要がある。換言すれば、第1の熱量及び/又は第2の熱量の供給を制御して、成長中のオーバーレイ層に高温領域(成長面側)と低温領域(反対面側)を生じさせる。 In order to change the crystal orientation in this way, a first amount of heat capable of melting the Bi is supplied to the growth surface of the overlay layer being grown, and a first amount of heat capable of melting the Bi is supplied to the growth surface of the overlay layer that is being grown, and a first amount of heat capable of melting the Bi is supplied to the growth surface of the overlay layer that is being grown. It is insufficient to simply supply a second amount of heat that can maintain the temperature at a temperature lower than the melting point; therefore, in the overlay layer during growth, there is a high temperature region higher than the melting point of Bi on the growth side, and a lower temperature region lower than the melting point of Bi on the opposite side. It is necessary to generate a low temperature region. In other words, the supply of the first amount of heat and/or the second amount of heat is controlled to create a high temperature region (on the growth side) and a low temperature region (on the opposite side) in the growing overlay layer.

ここで、高温領域と低温領域とはオーバーレイ層を構成する結晶粒の径を超える大きさ(オーバーレイ層の厚さ方向における)を有する。汎用的な物理蒸着法においてもオーバーレイ層が他の要素(例えば基板や基板保持部)に接しているとき、その接触面では温度勾配が生じており、物理的にはミクロな高温領域と低温領域が生じている。しかしながら、かかるミクロな温度勾配は結晶の配向性に何ら影響を及ぼさない。他方、低温領域に存在する結晶粒の温度の如何はその上に成長する結晶の配向性に影響を与えるものと考えられる。図3及び図4を比較すれば明らかなように、第1の熱量と第2の熱量の差により結晶の配向性に変化が表れている。このように高温領域と低温領域を設け、さらに低温領域の温度を調整することで、金属層中の結晶面を多くする。もしくは、オーバーレイ層の表面と挟角が大きな面の結晶粒を減らしつつ、当該挟角が小さな面を有する結晶粒を従来よりも多くすることが出来た。 Here, the high-temperature region and the low-temperature region have a size (in the thickness direction of the overlay layer) that exceeds the diameter of crystal grains constituting the overlay layer. Even in the general-purpose physical vapor deposition method, when the overlay layer is in contact with other elements (e.g., a substrate or a substrate holder), a temperature gradient occurs at the contact surface, and physically there are microscopic high-temperature areas and low-temperature areas. is occurring. However, such a microscopic temperature gradient has no effect on crystal orientation. On the other hand, the temperature of crystal grains existing in a low temperature region is considered to affect the orientation of crystals growing thereon. As is clear from a comparison of FIGS. 3 and 4, the crystal orientation changes due to the difference between the first amount of heat and the second amount of heat. By providing a high temperature region and a low temperature region in this way and further adjusting the temperature of the low temperature region, the number of crystal planes in the metal layer is increased. Alternatively, it was possible to reduce the number of crystal grains on a surface with a large included angle with the surface of the overlay layer, and increase the number of crystal grains on a surface with a small included angle than before.

Biを融解可能な熱量を第1の熱量として供給している。その結果、少なくとも成長面の最表層は液相状態になっている。それより深い部分には温度勾配が生じるので、如何ほどまでが液相状態にあるかを動的に特定することは、現在の、出願人の測定技術ではできなかった。
しかしながら、少なくとも、オーバーレイ層においてその成長面側と反対面側との間に温度差が生じるようにしている。
換言すれば、物理蒸着法により成長中のオーバーレイ層において、最表層のみが選択的にBiの融点以上に昇温されている。ここに最表層とは、オーバーレイ層において固相状態の層の上に存在する成長面側の液相状態の層を指す。
The amount of heat that can melt Bi is supplied as the first amount of heat. As a result, at least the outermost layer of the growth surface is in a liquid phase state. Since a temperature gradient occurs in a deeper portion, it has not been possible to dynamically determine to what extent the liquid phase is present using the applicant's current measurement technology.
However, at least a temperature difference is created between the growth side and the opposite side of the overlay layer.
In other words, in the overlay layer being grown by physical vapor deposition, only the outermost layer is selectively heated to a temperature higher than the melting point of Bi. Here, the outermost layer refers to a layer in a liquid phase on the growth surface side that exists on a layer in a solid phase in the overlay layer.

オーバーレイ層において最表層を選択的に液相状態とするには、オーバーレイ層の成長面側に与えられる第1の熱量とその反対面側に与えられる第2の熱量とに所定の差を設ける。なお、第1の熱量を供給した際にオーバーレイ層の成長面はBiの融点以上に昇温されて液相状態になっているものとする。他方、第2の熱量を供給した際にその反対面は溶融しない温度、即ちその結晶が維持される温度、即ち固相状態が維持されている。
この熱量の差は、オーバーレイ層の成長面側へ供給する温度とその反対面側へ供給する温度に温度差を設けることはもとより、時間当たりの熱の供給量を制御することにより行える。例えば、間欠的に熱の供給を行う。間欠的な熱の供給方法として非電離放射線をパルス照射することが挙げられる。パルスの幅、パルスの振幅、デューティサイクル等を調整することで時間当たりに供給される熱量を制御できる。また、高温領域と低温領域とを生じさせるにはオーバーレイ層の成長速度も関与する。
In order to selectively bring the outermost layer of the overlay layer into a liquid state, a predetermined difference is provided between the first amount of heat applied to the growth surface side of the overlay layer and the second amount of heat applied to the opposite side. It is assumed that when the first amount of heat is supplied, the growth surface of the overlay layer is heated to a temperature higher than the melting point of Bi and is in a liquid phase state. On the other hand, when the second amount of heat is supplied, the opposite surface maintains a temperature at which it does not melt, that is, a temperature at which the crystal is maintained, that is, a solid state is maintained.
This difference in heat amount can be achieved not only by providing a temperature difference between the temperature supplied to the growth side of the overlay layer and the temperature supplied to the opposite side, but also by controlling the amount of heat supplied per hour. For example, heat is supplied intermittently. An example of a method for intermittent heat supply is to irradiate pulses of non-ionizing radiation. By adjusting the pulse width, pulse amplitude, duty cycle, etc., the amount of heat supplied per hour can be controlled. The growth rate of the overlay layer also plays a role in creating the high temperature and low temperature regions.

本発明者らの検討によれば、物理蒸着により金属層を成長させる際、その成長速度を10μm~100μm/分とすることが好ましい。かかる成長速度を達成できる代表的な物理蒸着法として真空蒸着法を挙げられる。
実施例では赤外線を金属層の成長面側の全面へ均一にパルス照射している。
第1の熱量及び第2の熱量を制御した結果は、ワーク、即ち金属層の成長面側の温度(第1の温度)とその反対面側の温度(第2の温度)との差として現れる。
成長面側とその反対面側とを比較したとき、第1の温度と第2の温度が同じであっても、第1の熱量と第2の熱量との差によって、成長面側とその反対面側とにおいて内部の温度分布に差が生じている場合がある。第1の熱量を非電離放射線でパルス供給する場合、パルス幅、パルス振幅、デューティサイクル等によって、成長面側の高温領域の深さを調整できる。
According to studies by the present inventors, when growing a metal layer by physical vapor deposition, the growth rate is preferably 10 μm to 100 μm/min. A typical physical vapor deposition method that can achieve such a growth rate is a vacuum vapor deposition method.
In the embodiment, infrared rays are uniformly irradiated with pulses over the entire surface of the metal layer on the growth surface side.
The result of controlling the first amount of heat and the second amount of heat appears as a difference between the temperature on the growth side of the workpiece, that is, the metal layer (first temperature), and the temperature on the opposite side (second temperature). .
When comparing the growth side and the opposite side, even if the first temperature and the second temperature are the same, the difference between the first heat amount and the second heat amount causes the difference between the growth side and the opposite side. There may be a difference in the internal temperature distribution between the surface side and the inside temperature distribution. When the first amount of heat is supplied in pulses with non-ionizing radiation, the depth of the high temperature region on the growth surface side can be adjusted by adjusting the pulse width, pulse amplitude, duty cycle, etc.

赤外線等の非電離放射線をオーバーレイ層の成長面の全面へ均一照射するには、少なくともBi源(真空蒸着の場合の蒸着源)が非電離放射線の照射面に影を作らないようにする。そのため、Bi源を挟むように、その非電離放射線の線源を配置する。この場合、非電離放射線を反射する反射部材(ミラー等)も線源に該当する。
非電離放射線の線源は、物理蒸着装置の真空チャンバ内に設置しても、設置しなくてもよい。非電離放射線の線源を真空チャンバ内に設置するときは、蒸着源と基板との間に影を作らないように線源を配置する。他方、真空チャンバの外に線源を配置するときは、真空チャンバに当該非電離放射線を透過させる窓を設ける。この窓も蒸着源を挟むように、その両脇に配置される。
In order to uniformly irradiate the entire growth surface of the overlay layer with non-ionizing radiation such as infrared rays, at least the Bi source (the evaporation source in the case of vacuum evaporation) should not cast a shadow on the surface irradiated with the non-ionizing radiation. Therefore, the sources of the non-ionizing radiation are arranged so as to sandwich the Bi source. In this case, a reflecting member (mirror, etc.) that reflects non-ionizing radiation also corresponds to a radiation source.
The source of non-ionizing radiation may or may not be located within the vacuum chamber of the physical vapor deposition apparatus. When a source of non-ionizing radiation is installed in a vacuum chamber, the source is placed so as not to create a shadow between the deposition source and the substrate. On the other hand, when the radiation source is placed outside the vacuum chamber, the vacuum chamber is provided with a window that allows the non-ionizing radiation to pass therethrough. These windows are also arranged on both sides of the evaporation source so as to sandwich it.

上記において、物理蒸着法には真空蒸着法の他、スパッタリング法、イオンプレ―ティング法等の一般的な物理蒸着法を採用できる。
BiにはPb、Sn、In、Cu、Ag、Sb、Zn、Al、Ni、Cr等を添加できる。
オーバーレイ層の成長面へ第1の熱量を供給する非電離放射線には、赤外線やレーザ等の光線の他、電子線、X線、高周波、マイクロ波等を成長の条件等において任意に選択できる。
In the above, general physical vapor deposition methods such as a sputtering method and an ion plating method can be employed in addition to a vacuum vapor deposition method.
Pb, Sn, In, Cu, Ag, Sb, Zn, Al, Ni, Cr, etc. can be added to Bi.
As the non-ionizing radiation that supplies the first amount of heat to the growth surface of the overlay layer, in addition to infrared rays, laser beams, etc., electron beams, X-rays, high frequency waves, microwaves, etc. can be arbitrarily selected depending on the growth conditions.

安価にかつ効率よくオーバーレイ層の成長面を昇温させるには赤外線の採用が好ましい。オーバーレイ層の成長面側へ選択的に高温領域を形成するには、赤外線をパルス照射する。赤外線を用いる場合その波長は0.5μm~100μmとすることが好ましく、更に好ましくは0.8μm~5μmである。 In order to inexpensively and efficiently raise the temperature of the growth surface of the overlay layer, it is preferable to employ infrared rays. To selectively form a high temperature region on the growth side of the overlay layer, pulsed infrared rays are applied. When infrared rays are used, the wavelength thereof is preferably 0.5 μm to 100 μm, more preferably 0.8 μm to 5 μm.

オーバーレイ層において反対面側へ供給する第2の熱量は、オーバーレイ層が蒸着される基板を介して供給される。即ち、基板の保持部に温度制御部が備えられ、基板の温度を制御することで間接的に当該反対側の面に供給される第2の熱量を制御する。基板側を冷却する場合、この熱量は負の値になることはいうまでもない。 A second amount of heat delivered to the opposite side of the overlay layer is delivered through the substrate on which the overlay layer is deposited. That is, a temperature control section is provided in the holding section of the substrate, and by controlling the temperature of the substrate, indirectly controls the amount of second heat supplied to the opposite surface. Needless to say, when cooling the substrate side, this amount of heat becomes a negative value.

オーバーレイ層の成長面側の最表層を液相状態としその反対面側を固相状態とする加熱の条件を確定するためダミーサンプルを利用する。このダミーサンプルはオーバーレイ層を模したものであり、このダミーサンプルを物理蒸着装置の基板保持部へ着脱自在に取付ける。ダミーサンプルには成長面側の面に相当する表面とその反対面側の面に相当する裏面に温度計が取り付けられている。 A dummy sample is used to determine heating conditions that bring the outermost layer of the overlay layer on the growth side into a liquid state and the opposite side into a solid state. This dummy sample imitates an overlay layer, and is detachably attached to a substrate holder of a physical vapor deposition apparatus. Thermometers were attached to the dummy sample on the front surface corresponding to the growth surface side and the back surface corresponding to the opposite surface.

基板保持部の温度制御部を機能させて、ダミーサンプルの裏面側を冷却する。他方、ダミーサンプルの表面側へ赤外線を照射して加熱する。温度制御部の冷却機能と赤外線源の出力を調整しながら、ダミーサンプルの表面温度(但し、Biの融点若しくはそれ以上の温度)とダミーサンプルの裏面温度(Biの融点未満)とがそれぞれ安定したときの、温度制御部の冷却条件と赤外線の線源の出力(パルス幅、パルス振幅、デューティサイクル等)の各条件を保存する。そして、Biを物理蒸着する際、各条件を再現する。 The temperature control section of the substrate holding section is activated to cool the back side of the dummy sample. On the other hand, the surface side of the dummy sample is heated by irradiating infrared rays. While adjusting the cooling function of the temperature control unit and the output of the infrared light source, the surface temperature of the dummy sample (at or above the melting point of Bi) and the back surface temperature of the dummy sample (below the melting point of Bi) were stabilized. The cooling conditions of the temperature control unit and the output conditions of the infrared radiation source (pulse width, pulse amplitude, duty cycle, etc.) are saved. Then, when performing physical vapor deposition of Bi, each condition is reproduced.

上記のように、ダミーサンプルにおいて表面と裏面の温度に差が生じる条件を再現すれば、オーバーレイ層において、成長面側に高温領域が生じ、その反対面側には低温領域が生じるものとなる。
その結果、図3及び図4に示すように、オーバーレイ層の摺動面を構成する結晶の配向性に変化を与え、またこれを制御することができる。
そこで本発明者らは、上記の知見に基づき、種々の試験を行った。その結果、図3の結果に基づき、下記要件を備えるオーバーレイ層が耐疲労性の向上の見地から好ましいことがわかった。
As described above, if the conditions in which a difference in temperature between the front and back surfaces occurs in the dummy sample are reproduced, a high temperature region will occur on the growth surface side and a low temperature region will occur on the opposite surface of the overlay layer.
As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the orientation of the crystals constituting the sliding surface of the overlay layer can be changed and controlled.
Therefore, the present inventors conducted various tests based on the above findings. As a result, based on the results shown in FIG. 3, it was found that an overlay layer having the following requirements is preferable from the viewpoint of improving fatigue resistance.

即ち、この発明の第1の局面は次のように規定される。
Bi又はBi合金からなるオーバーレイ層であって、その表面から測定したX線回析強度R=(hkl)において、(012)面のピーク強度に対する(015)面のピーク強度と(107)面のピーク強度の合計値の比の値が0.9~2.5とする。即ち
0.9 ≦ 式1:{R(015)+R(107)}/R(012) ≦ 2.5
他方、先行文献1に開示されたBiオーバーレイ層のピーク強度を式1に代入すると0.72(後述の表2:比較例1参照)、また、汎用的な真空蒸着法で形成したBiオーバーレイ層では、0.65になった(同比較例2)。
That is, the first aspect of the invention is defined as follows.
It is an overlay layer made of Bi or Bi alloy, and in the X-ray diffraction intensity R = (hkl) measured from the surface, the peak intensity of the (015) plane and the peak intensity of the (107) plane relative to the peak intensity of the (012) plane are The value of the ratio of the total value of peak intensities is 0.9 to 2.5. That is, 0.9≦Equation 1: {R(015)+R(107)}/R(012)≦2.5
On the other hand, when the peak intensity of the Bi overlay layer disclosed in Prior Document 1 is substituted into Equation 1, it is 0.72 (see Table 2: Comparative Example 1 below). In this case, it was 0.65 (Comparative Example 2).

なお、配向率とは、全配向面のピーク強度R=(hkl)の総和に対する各配向面のピーク強度R=(hkl)の比である。よって、
式1は、{(015)面の配向率+(107)面の配向率}/(012)面の配向率と表現することができる。
Note that the orientation ratio is the ratio of the peak intensity R=(hkl) of each oriented surface to the sum of the peak intensity R=(hkl) of all oriented surfaces. Therefore,
Equation 1 can be expressed as {orientation rate of (015) plane+orientation rate of (107) plane}/orientation rate of (012) plane.

(107)面と(015)面)の配向率と(012)面の配向率との比が所定の範囲に収められた第1の局面のオーバーレイ層によれば、同等の配向を有する結晶が近接して存在する確率が制御され、もって、膜厚方向へのクラックの伝播が抑制される。よって、オーバーレイ層ひいてはすべり軸受の耐疲労性が向上する。 According to the overlay layer of the first aspect in which the ratio of the orientation ratio of the (107) plane and (015) plane to the orientation ratio of the (012) plane is within a predetermined range, crystals having the same orientation can be formed. The probability that they exist in close proximity is controlled, thereby suppressing the propagation of cracks in the film thickness direction. Therefore, the fatigue resistance of the overlay layer and thus the plain bearing is improved.

ここに、式1の値が0.9未満になると(012)面の存在割合が多くなり、摺動面に対して同等の配向を有する結晶が近接して存在する確率が大きくなってしまう。よってクラックの伝搬が促進される。
他方、式1の値が2.5を超えると、(107)面と(015)面の存在割合が高くなりすぎてしまい、摺動面に対して同等の配向を有する結晶が近接して存在する確率が大きくなる、この場合も膜厚方向へのクラックの伝播が促進されてしまう。よって、オーバーレイ層ひいてはすべり軸受の耐疲労性の低下を引き起こす。
Here, if the value of Equation 1 is less than 0.9, the proportion of the (012) plane will increase, and the probability that crystals having the same orientation will exist close to the sliding surface will increase. Therefore, propagation of cracks is promoted.
On the other hand, if the value of Equation 1 exceeds 2.5, the proportion of (107) and (015) planes will become too high, and crystals with the same orientation will exist in close proximity to the sliding surface. In this case, the propagation of cracks in the film thickness direction is also promoted. This causes a decrease in the fatigue resistance of the overlay layer and thus of the plain bearing.

この発明の第2の局面は次のように規定される。即ち、第1の局面に規定のオーバーレイ層であって、最大強度を有する面のピーク強度Rmaxに対する、3番目に大きいピーク強度を有する面のピーク強度R3の比が0.4以上とする。
換言すれば、最大配向率を有する面の配向率に対する、3番目に強い配向率を有する面の配向率の比の値が0.4以上とする
このように規定される第2の局面のオーバーレイ層によれば、これを構成する結晶において最大配向率を示す結晶面を有するものと、2番目及び3番目に大きい配向率を示す結晶面を有するものとがほぼ同じ割合で配向されている。即ち、この値が1に近いほど、オーバーレイ層を構成する結晶粒の結晶面が特定の方向に偏っていないことを意味し、当該摺動面上の金属層中に同等の配向を有する結晶が近接して存在する可能性がより低くなる。よって耐疲労性がより向上する。
The second aspect of the invention is defined as follows. That is, in the overlay layer specified in the first aspect, the ratio of the peak intensity R3 of the surface having the third largest peak intensity to the peak intensity Rmax of the surface having the maximum intensity is 0.4 or more.
In other words, the value of the ratio of the orientation ratio of the surface having the third strongest orientation ratio to the orientation ratio of the surface having the maximum orientation ratio is 0.4 or more.The overlay of the second aspect defined in this way According to the layer, among the crystals constituting the layer, those having the crystal plane showing the maximum orientation rate and those having the crystal planes showing the second and third largest orientation rates are oriented at approximately the same ratio. In other words, the closer this value is to 1, the less the crystal planes of the crystal grains constituting the overlay layer are biased in a particular direction, and the more likely there are crystals with the same orientation in the metal layer on the sliding surface. less likely to exist in close proximity. Therefore, fatigue resistance is further improved.

第1および第2の局面で規定される発明の作用を図5に模式的に示す。
図5(A)に示すように特定の結晶面への配向率の偏りが大きい場合は同等の配向を有する結晶が近接して存在する確率が高い。しかし、この発明の第1および第2の局面で規定するように、特定の結晶面への配向率の偏りが小さいと、同等の配向性を有する結晶が近接して存在する確率が低いため、図5(B)に示すように、クラックの伝搬は異なった配向を有する結晶と結晶との間で行われるため、膜厚方向へのクラックの伝搬は阻害される。これにより、耐疲労性が向上する。
The operation of the invention defined in the first and second aspects is schematically shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, when the orientation ratio is highly biased toward a specific crystal plane, there is a high probability that crystals having the same orientation exist in close proximity. However, as defined in the first and second aspects of the present invention, if the bias in the orientation rate towards a specific crystal plane is small, the probability that crystals with the same orientation will exist in close proximity is low; As shown in FIG. 5B, since crack propagation occurs between crystals having different orientations, crack propagation in the film thickness direction is inhibited. This improves fatigue resistance.

また、図4の結果に基づき、下記要件を備えるオーバーレイ層の耐腐食性が向上することが分かった。
即ち、この発明の第3の局面は次のように規定される。
Bi又はBi合金からなるオーバーレイ層であって、該オーバーレイ層の表面から測定したX線回析強度R=(hkl)において、(104)面、(015)面、及び(107)面のいずれかの強度が最大であり、かつこれらの3面の強度の合計が全面の強度の合計の70%以上とする。
換言すれば、(104)面、(015)面、及び(107)面のいずれかの配向率が最大であり、かつこれらの3面の配向率の合計が70%以上とする。
ここでいう配向率の合計とはオーバーレイ層を構成する各結晶の配向率の総和に対する(104)面、(015)面、(107)面の配向率の和の割合である。
Moreover, based on the results shown in FIG. 4, it was found that the corrosion resistance of the overlay layer having the following requirements was improved.
That is, the third aspect of the invention is defined as follows.
An overlay layer made of Bi or Bi alloy, in which the X-ray diffraction intensity R = (hkl) measured from the surface of the overlay layer is any of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane. The strength of the three surfaces shall be the maximum, and the total strength of these three surfaces shall be 70% or more of the total strength of the entire surface.
In other words, the orientation ratio of any one of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane is the maximum, and the total orientation ratio of these three planes is 70% or more.
The total orientation ratio here is the ratio of the sum of orientation ratios of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane to the total orientation ratio of each crystal constituting the overlay layer.

このように規定される第3の局面に規定のオーバーレイ層によれば、その表面には(104)面、(015)面、及び(107)面の全てか若しくは少なくも1つが強配向する。これらの面の配向率が高いことは、摺動面を構成する結晶の結晶面の多くが摺動面に対して平行に近い方向にあることを示している。
他方、特許文献2に示したオーバーレイ層では(202)面の配向率が高いので、摺動面を構成する結晶の結晶面の多くが摺動面に対して垂直に近い傾向にあることを示している。両者を比較すると、第3の局面に規定のオーバーレイ層では腐食起点の存在確率が小さくなる。
According to the overlay layer defined in the third aspect as defined above, all or at least one of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane is strongly oriented on the surface thereof. The high orientation ratio of these planes indicates that many of the crystal planes of the crystals constituting the sliding surface are in a direction close to parallel to the sliding surface.
On the other hand, in the overlay layer shown in Patent Document 2, the orientation rate of the (202) plane is high, which indicates that many of the crystal planes of the crystals constituting the sliding surface tend to be close to perpendicular to the sliding surface. ing. Comparing the two, in the overlay layer specified in the third aspect, the probability of the existence of corrosion starting points becomes smaller.

図7に、(202)面を強配向させた従来例(特許文献2参照)のオーバーレイ層(図7(A))と第3の局面で規定されるオーバーレイ層(図7(B))との結晶構造を模式的に示した。
図7より、本発明の第3の局面で規定される結晶構造(図7(B))は、矢印で示した腐食起点となりうる箇所が少ないことがわかる。
FIG. 7 shows an overlay layer (FIG. 7(A)) of a conventional example (see Patent Document 2) in which the (202) plane is strongly oriented and an overlay layer defined by the third aspect (FIG. 7(B)). The crystal structure of is shown schematically.
From FIG. 7, it can be seen that the crystal structure defined in the third aspect of the present invention (FIG. 7(B)) has fewer locations that can become corrosion starting points, as indicated by arrows.

この発明の第4の局面は次のように規定される。即ち、
第3の局面で規定されるオーバーレイ層において、前記X線回析強度に基づく、(110)面と(202)面との強度の合計を全面の強度の合計の20%以下とする。
換言すれば、(110)面と(202)面との配向率の合計を20%以下とする。
(110)面と(202)面の配向率の合計が小さくなることは、摺動面を構成する結晶の結晶面の多くが摺動面に対して垂直に近い傾向にあることを示す。従って、これらの結晶面の配向率の合計を小さくすることで、摺動面における腐食起点が更に少なくなる。
The fourth aspect of the invention is defined as follows. That is,
In the overlay layer defined in the third aspect, the total strength of the (110) plane and the (202) plane is 20% or less of the total strength of the entire surface, based on the X-ray diffraction intensity.
In other words, the total orientation ratio of the (110) plane and the (202) plane is 20% or less.
A decrease in the total orientation ratio of the (110) plane and the (202) plane indicates that many of the crystal planes of the crystals constituting the sliding surface tend to be close to perpendicular to the sliding surface. Therefore, by reducing the total orientation ratio of these crystal planes, the number of corrosion starting points on the sliding surface is further reduced.

図1は特許文献1に記載された実施例より算出した標準Bi試料のX線回析による各結晶面の配向率を示す。FIG. 1 shows the orientation ratio of each crystal plane by X-ray diffraction of a standard Bi sample calculated from the example described in Patent Document 1. 図3は特許文献2に記載された実施例より算出したBi被膜のX線回折による、Bi被膜の表面を構成する各結晶の配向率を示す。FIG. 3 shows the orientation ratio of each crystal constituting the surface of the Bi film, as determined by X-ray diffraction of the Bi film calculated from the example described in Patent Document 2. 図3はこの発明の1つの実施例として得られたオーバーレイ層を構成する結晶の配向性を示す。FIG. 3 shows the orientation of crystals constituting an overlay layer obtained as an example of the present invention. 図4はこの発明の他の実施例として得られたオーバーレイ層を構成する結晶の配向性を示す。FIG. 4 shows the orientation of crystals constituting an overlay layer obtained as another example of the present invention. 図5は従来の方法(特許文献1)及びこの発明の方法によって形成されたBi層を構成する異なる配向を示す結晶を有する被膜の模式図であり、この発明の第1および第2の局面の特徴を表している。図5(A)は湿式めっき法で形成されたBi層の特定の結晶面への配向率の偏りが大きな断面を模式的に示し、図5(B)はこの発明の方法で形成されたBi層の特定の結晶面への配向率の偏りが小さな断面を模式的に示す。FIG. 5 is a schematic diagram of a film having crystals exhibiting different orientations constituting a Bi layer formed by a conventional method (Patent Document 1) and a method of the present invention, and is a schematic diagram of a film having crystals exhibiting different orientations. represents a characteristic. FIG. 5(A) schematically shows a cross section of a Bi layer formed by the wet plating method in which the orientation rate is largely biased towards a specific crystal plane, and FIG. 5(B) shows a Bi layer formed by the method of the present invention. This schematically shows a cross section in which the orientation ratio of the layer is biased toward a specific crystal plane. 図6はこの発明の第3および第4の局面の特徴を模式的に表す。FIG. 6 schematically represents the features of the third and fourth aspects of the invention. 図7は従来の方法(特許文献2)及びこの発明の方法によって形成されたBi層を構成する結晶及びそれを構成する複数の面を表す模式図であり、この発明の第3および第4の局面の特徴(腐食起点の多寡)を表している。図7(A)は湿式めっき法で形成されたBi層の摺動面に垂直な断面を模式的に示し、図7(B)はこの発明の方法で形成されたBi層の摺動面に垂直な断面を模式的に示す。FIG. 7 is a schematic diagram showing a crystal constituting a Bi layer formed by a conventional method (Patent Document 2) and a method of the present invention, and a plurality of planes constituting the crystal. It represents the characteristics of the surface (number of corrosion starting points). FIG. 7(A) schematically shows a cross section perpendicular to the sliding surface of the Bi layer formed by the wet plating method, and FIG. 7(B) schematically shows the sliding surface of the Bi layer formed by the method of the present invention. A vertical cross section is schematically shown. 図8はこの発明の実施例となるすべり軸受の構造を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view schematically showing the structure of a sliding bearing according to an embodiment of the present invention. 図9はこの発明の実施例となる製造装置の構成を模式的に示す。FIG. 9 schematically shows the configuration of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図10は耐疲労試験を行う際にすべり軸受に印加する荷重のパターンを示す。FIG. 10 shows the load pattern applied to the sliding bearing when conducting the fatigue test. 図11は疲労試験終了後のすべり軸受における摺動面(Biオーバーレイ層表面)を示す平面図(投影図)である。FIG. 11 is a plan view (projection view) showing the sliding surface (Bi overlay layer surface) of the sliding bearing after the fatigue test.

以下、この発明を実施例に基づき説明する。
この実施例では、半割軸受のオーバーレイ層7としてBi基の層を形成する例を採用した。
図8に示すように、基板として半割筒状の裏金層3へ銅基の軸受合金層5を積層し、その上へBi又はBi合金からなるオーバーレイ層7を真空蒸着してすべり軸受1を形成する。
裏金層3への軸受合金層5の積層は、焼結により行われる。焼結後、半割筒状に賦形し、内面切削によりネライの肉厚とする。裏金層3の厚さは1.20mmであり、軸上合金層5の厚さは0.30mmである。裏金層3と軸受合金層5の積層体を基板として、これを真空蒸着装置の真空チャンバ内へ蒸着源に対向させるようにセットする。また、蒸発源内には蒸着材料のBiが入っている。
Hereinafter, this invention will be explained based on examples.
In this embodiment, an example in which a Bi-based layer is formed as the overlay layer 7 of the half bearing is adopted.
As shown in FIG. 8, a copper-based bearing alloy layer 5 is laminated on a half-cylindrical back metal layer 3 as a substrate, and an overlay layer 7 made of Bi or Bi alloy is vacuum-deposited thereon to form a plain bearing 1. Form.
The bearing alloy layer 5 is laminated onto the back metal layer 3 by sintering. After sintering, it is shaped into a half-cylindrical shape, and the inner surface is cut to give it the same wall thickness. The thickness of the back metal layer 3 is 1.20 mm, and the thickness of the axial alloy layer 5 is 0.30 mm. The laminated body of the backing metal layer 3 and the bearing alloy layer 5 is used as a substrate, and this is set in a vacuum chamber of a vacuum evaporation apparatus so as to face the evaporation source. Furthermore, the evaporation source contains Bi, which is an evaporation material.

軸受合金層5には、Alやその合金の他、CuやSn及びそれらの合金を用いることができる。軸受合金層5の厚さや材質は軸受の用途などに応じて適宜選択可能であり、圧接、焼結、鋳造、物理蒸着法、化学蒸着法、溶射、めっき等の方法で積層される。
軸受合金層5の上にこれよりAg,Ni等からなる中間層を形成することもある。形成方法は特に限定されないが、物理蒸着法、化学蒸着法、溶射、めっき等を採用できる。
For the bearing alloy layer 5, Cu, Sn, and alloys thereof can be used in addition to Al and its alloys. The thickness and material of the bearing alloy layer 5 can be selected as appropriate depending on the application of the bearing, and the layers are laminated by a method such as pressure welding, sintering, casting, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal spraying, or plating.
An intermediate layer made of Ag, Ni, etc. may be formed on the bearing alloy layer 5. The formation method is not particularly limited, but physical vapor deposition, chemical vapor deposition, thermal spraying, plating, etc. can be employed.

軸受合金層5へ蒸着するオーバーレイ層7の最終厚さは2~20μmとしている。
なお、真空チャンバの真空度は5.0×10-3Paであり、成膜速度は15μm/分とした。これらの真空度や成膜速度は、オーバーレイ層7に求められる性能やその使用環境、若しくは製造装置の仕様等に応じて適宜調整される。
The final thickness of the overlay layer 7 deposited on the bearing alloy layer 5 is between 2 and 20 μm.
Note that the vacuum degree of the vacuum chamber was 5.0×10 −3 Pa, and the film formation rate was 15 μm/min. These vacuum degrees and film-forming speeds are adjusted as appropriate depending on the performance required of the overlay layer 7, the environment in which it is used, the specifications of the manufacturing equipment, and the like.

この発明では、オーバーレイ層7を真空蒸着する際に、その最表層のみを液相状態とする。そのため、オーバーレイ層7の成長面へ赤外線をパルス照射することとした。
この発明のすべり軸受の製造方法に用いる製造装置10を図8に示す。
この製造装置10は汎用的な真空蒸着装置を構成する真空チャンバ11内に基板保持部13、蒸着源15、真空ポンプ17及び真空計19を備える。符号16は蒸着源の加熱装置である。
In this invention, when the overlay layer 7 is vacuum-deposited, only the outermost layer thereof is brought into a liquid phase. Therefore, it was decided to irradiate the growth surface of the overlay layer 7 with infrared rays in pulses.
FIG. 8 shows a manufacturing apparatus 10 used in the method of manufacturing a sliding bearing according to the present invention.
This manufacturing apparatus 10 includes a substrate holder 13, a evaporation source 15, a vacuum pump 17, and a vacuum gauge 19 in a vacuum chamber 11 that constitutes a general-purpose vacuum evaporation apparatus. Reference numeral 16 is a heating device for the vapor deposition source.

この製造装置10では、基板保持部13に温度制御部21を設けている。この温度制御部21として水等の冷媒を熱媒体とした板状の熱交換器を用いる。そして、熱交換器の熱交換能力を調整することで基板保持部13の基板保持面の温度を制御する。更には、この熱交換器と基板保持部13との間に介在させるスペーサの熱伝導率を調整することで、基板保持面の温度を制御することもできる。 In this manufacturing apparatus 10, a temperature control section 21 is provided in the substrate holding section 13. As this temperature control section 21, a plate-shaped heat exchanger using a refrigerant such as water as a heat medium is used. Then, the temperature of the substrate holding surface of the substrate holding section 13 is controlled by adjusting the heat exchange capacity of the heat exchanger. Furthermore, by adjusting the thermal conductivity of the spacer interposed between this heat exchanger and the substrate holding section 13, the temperature of the substrate holding surface can be controlled.

真空チャンバ11の底壁12には蒸着源15が、基板保持部13に対向して配置される。この蒸着源15は半割筒状の基板に応じて樋状であり、加熱装置16により加熱される。真空チャンバ11の底壁12において蒸着源15の両脇には石英ガラス等からなり、赤外線等の非電離放射線が透過できる窓23が形成される窓23が形成され、この窓23を通して赤外線が基板方向に放射される。このとき、蒸着源15が赤外線に干渉しないようにする。これにより、基板の全面へ均一に赤外線を照射できる。 A vapor deposition source 15 is arranged on the bottom wall 12 of the vacuum chamber 11 so as to face the substrate holder 13 . This vapor deposition source 15 has a gutter shape corresponding to the half-cylindrical substrate, and is heated by a heating device 16 . On both sides of the vapor deposition source 15 in the bottom wall 12 of the vacuum chamber 11, windows 23 are formed of quartz glass or the like and have windows 23 through which non-ionizing radiation such as infrared rays can pass. radiated in the direction. At this time, the vapor deposition source 15 is prevented from interfering with infrared rays. Thereby, the entire surface of the substrate can be uniformly irradiated with infrared rays.

赤外線源25には、蒸着源15に沿った、即ち半割筒状の基板に対向するように2本のハロゲンランプを準備した。それらの出力特性はパルス幅:1秒、デューティサイクル:50%、合計出力は750Wである。符号27はハロゲンランプのコントローラである。 As the infrared source 25, two halogen lamps were prepared along the vapor deposition source 15, that is, facing the half-cylindrical substrate. Their output characteristics are pulse width: 1 second, duty cycle: 50%, and total output power is 750W. Reference numeral 27 is a halogen lamp controller.

オーバーレイ層の成長面を選択的に液相状態とする条件を設定するため、ダミーサンプル30を用いた。
この例では、基板として用いる半割筒状の裏金層3へ銅基軸受合金層5を積層したものをダミーサンプル30とした。このダミーサンプル30の両面には温度計としての熱電対31,32が付設され、各表面の温度が測定される。このダミーサンプル30を真空チャンバ11の基板保持部13へセットしてその温度制御部21の熱交換能力を調整する。それとともに、コントローラ27を用いて赤外線源25の出力を調整し、ダミーサンプル30の表面(オーバーレイ層の成長面側)とダミーサンプル30の裏面(基板保持部側)の温度がそれぞれ所定温度となるようにした。
A dummy sample 30 was used to set conditions for selectively bringing the growth surface of the overlay layer into a liquid phase state.
In this example, a dummy sample 30 was prepared by laminating a copper-based bearing alloy layer 5 on a half-cylindrical back metal layer 3 used as a substrate. Thermocouples 31 and 32 as thermometers are attached to both sides of this dummy sample 30, and the temperature of each surface is measured. This dummy sample 30 is set in the substrate holding section 13 of the vacuum chamber 11, and the heat exchange capacity of the temperature control section 21 is adjusted. At the same time, the output of the infrared ray source 25 is adjusted using the controller 27, so that the temperature of the front surface of the dummy sample 30 (overlay layer growth surface side) and the back surface of the dummy sample 30 (substrate holder side) reach a predetermined temperature. I did it like that.

すべり軸受のオーバーレイ層を作製するにあたり、冷却水の循環量を制御して温度制御部21の熱交換能力を調整し、他方、赤外線源であるハロゲンランプの出力を50~100%の範囲で調整した。これにより、ダミーサンプル30の表面温度がBiの融点が273℃、その裏面が140℃で安定するように、温度制御部21及びコントローラ27の条件を探して、かつ特定する。
なお、真空チャンバの真空度は、オーバーレイ層を成長させるときと同じ5.0×10-3Paとした。
赤外線源の出力条件は、パルス幅、パルス振幅、デューティサイクル等を調整して行うこともできる。
When producing the overlay layer of the plain bearing, the amount of circulating cooling water is controlled to adjust the heat exchange capacity of the temperature control unit 21, and on the other hand, the output of the halogen lamp, which is an infrared source, is adjusted in the range of 50 to 100%. did. As a result, conditions for the temperature control unit 21 and the controller 27 are found and specified so that the surface temperature of the dummy sample 30 is stabilized at 273° C., which is the melting point of Bi, and 140° C. on the back surface.
Note that the vacuum degree of the vacuum chamber was set to 5.0×10 −3 Pa, which is the same as when growing the overlay layer.
The output conditions of the infrared source can also be adjusted by adjusting the pulse width, pulse amplitude, duty cycle, etc.

ダミーサンプル30の裏面に対する温度制御部21の冷却能力(単位面積、単位時間あたりに裏面に加えられる第2の熱量)とその表面へ照射される赤外線照射量(単位面積、単位時間あたりに表面へ加えられる第1の熱量)のバランスによって、ダミーサンプル30、即ち成長中のオーバーレイ層の中に高温領域と低温領域とが形成される。 The cooling capacity of the temperature control unit 21 for the back surface of the dummy sample 30 (the second amount of heat applied to the back surface per unit area and unit time) and the amount of infrared rays irradiated to the surface (the amount of infrared rays applied to the surface per unit area and unit time) The balance of the first amount of heat applied) forms hot and cold regions in the dummy sample 30, ie, the growing overlay layer.

このようにして特定された温度制御部21による熱交換能力と赤外線源15の出力を調整してBiからなるオーバーレイ層7を形成する。
即ち、裏金層3の上に軸受合金層5を積層してなるワークを基板として基板保持部13にセットする。真空ポンプ17を作動させて真空チャンバ11内を所望の真空度にするとともに、温度制御部21の熱交換能力を上記特定されたものとする。
真空度が安定した後、加熱装置16を作動させて蒸発源のBi原料の加熱を開始する。当該Biが蒸発する温度まで加熱されると同時に赤外線源25を起動する。その出力は上記特定されたものとする。
オーバーレイ層の成長速度は15μm/分であった。これにより、表2の厚さのオーバーレイ層を備えたすべり軸受を作製した。
The heat exchange capability of the temperature control unit 21 and the output of the infrared ray source 15 thus specified are adjusted to form the overlay layer 7 made of Bi.
That is, a workpiece formed by laminating the bearing alloy layer 5 on the backing metal layer 3 is set in the substrate holding part 13 as a substrate. The vacuum pump 17 is operated to achieve a desired degree of vacuum in the vacuum chamber 11, and the heat exchange capacity of the temperature control section 21 is set to the above specified value.
After the degree of vacuum becomes stable, the heating device 16 is operated to start heating the Bi raw material as the evaporation source. At the same time that the Bi is heated to a temperature at which it evaporates, the infrared ray source 25 is activated. The output is as specified above.
The growth rate of the overlay layer was 15 μm/min. As a result, a sliding bearing having an overlay layer having the thickness shown in Table 2 was manufactured.

このようにして得られたオーバーレイ層を成長面側よりCu―kα線を用いたX線回析測定法で測定した。X線回析条件は次の通りであった。
得られた結果より、当該オーバーレイ層を構成する結晶の配向性は図3に示すようなった。図3の結果を図1と比較すると、(012)面の配向率が小さく、(015)面及び(107)面の配向率が増加していることがわかる。
このことは、図1の配向性と比べて図3の配向性は、摺動面(オーバーレイ層の表面)において、当該摺動面に対して特定の結晶面への配向率の偏りが小さい、即ち、同等の配向性を有する結晶が近接して存在する確率が低くなるため、膜厚方向へのクラックの伝播は阻害される。これにより、オーバーレイ層が摺動面からの荷重による変形に対して耐え易くなり、オーバーレイ層としての耐疲労性が大きく向上した。
The thus obtained overlay layer was measured from the growth surface side by X-ray diffraction measurement using Cu-kα rays. The X-ray diffraction conditions were as follows.
From the obtained results, the orientation of the crystals constituting the overlay layer was as shown in FIG. 3. Comparing the results in FIG. 3 with FIG. 1, it can be seen that the orientation ratio of the (012) plane is small, and the orientation ratios of the (015) plane and the (107) plane are increasing.
This means that, compared to the orientation shown in FIG. 1, the orientation shown in FIG. 3 has a smaller bias in the orientation ratio toward a specific crystal plane on the sliding surface (the surface of the overlay layer) with respect to the sliding surface. That is, since the probability that crystals having the same orientation exist in close proximity decreases, the propagation of cracks in the film thickness direction is inhibited. This makes it easier for the overlay layer to withstand deformation due to the load from the sliding surface, and the fatigue resistance of the overlay layer is greatly improved.

上記のようにして得られた実施例1のオーバーレイ層の特性は次のようであった。即ち、(012)面の配向率に対する(015)面の配向率と(107)面の配向率とのの合計値の割合(式1:{R(015)+R(107)}/R(012))は1.00であった。
また、最大強度を有する面の強度Rmax(最大の配向率)に対する、3番目に強いピーク強度を有する面の強度R3(3番目の配向率)の割合(R3/Rmax)は0.30であった。
The properties of the overlay layer of Example 1 obtained as described above were as follows. That is, the ratio of the total value of the orientation rate of the (015) plane and the orientation rate of the (107) plane to the orientation rate of the (012) plane (formula 1: {R(015)+R(107)}/R( 012)) was 1.00.
Furthermore, the ratio (R3/Rmax) of the strength R3 of the surface having the third strongest peak intensity (third orientation ratio) to the strength Rmax (maximum orientation ratio) of the surface having the maximum strength is 0.30. Ta.

疲労試験は次のようにして行った。
偏心軸を有し、回転とともに動荷重を与えられる試験装置に実施例1のすべり軸受をセットした。油圧をコントロールして、図10に示す通り、軸受が受ける荷重を徐々に高め、面圧:120MPa×20時間の疲労試験を行った。
詳細な試験条件は次の通りである。
軸受寸法(mm):外径OD(56)×軸方向長さL(14)×厚さT(1.5)
回転数:3250rpm
潤滑油:VG68
潤滑油温度:100℃
軸材質:S55C(焼入、表面粗さ:Ra0.06ネライ)
The fatigue test was conducted as follows.
The sliding bearing of Example 1 was set in a test device having an eccentric shaft and capable of applying a dynamic load as it rotated. By controlling the oil pressure, the load applied to the bearing was gradually increased as shown in FIG. 10, and a fatigue test was conducted at a surface pressure of 120 MPa for 20 hours.
The detailed test conditions are as follows.
Bearing dimensions (mm): Outer diameter OD (56) x axial length L (14) x thickness T (1.5)
Rotation speed: 3250rpm
Lubricating oil: VG68
Lubricating oil temperature: 100℃
Shaft material: S55C (quenched, surface roughness: Ra0.06)

20時間の疲労試験の後、すべり軸受の摺動面の平面図(投影図)を図11に示す。図中の符号34はオーバーレイ層が疲労破壊したイメージを示す。
符号34の現れた領域を疲労領域として、その疲労領域の面積を楕円36で近似し、摺動面の全面に対する疲労領域の面積割合の値を計算したところ、実施例1のすべり軸受ではその値は0.35であった。
After a 20-hour fatigue test, a plan view (projection view) of the sliding surface of the plain bearing is shown in FIG. Reference numeral 34 in the figure represents an image of fatigue failure of the overlay layer.
The area where the symbol 34 appears is defined as a fatigue area, and the area of the fatigue area is approximated by an ellipse 36, and the area ratio of the fatigue area to the entire sliding surface is calculated. In the sliding bearing of Example 1, the value is was 0.35.

表2に、他の実施例2~実施例9及び比較例1~比較例3について、実施例1にならって、その仕様及び特性について記述した。
Table 2 describes the specifications and characteristics of other Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, following the example 1.

実施例2~実施例9及び比較例3においても、温度制御部21の熱交換能力及び赤外線源25の出力を調整して、ダミーサンプル30の表面温度(Biの融点以上)及び裏面温度(Biの融点未満)を安定させた。表2では両者の関係を表面温度/裏面温度の比の値で表してある。
その他の基板条件(裏金層3や軸受合金層5の材質、厚さ)やオーバーレイ層の成長条件(材質、真空度、成長速度)並びに疲労試験の評価(疲労領域面積/摺動面面積)は実施例1と同じである。
比較例2ではワークには基板側からのみ第2の熱量が与えられており、その結果成長中のオーバーレイ層内は実質的に均一な温度となる。比較例3では疲労試験においてオーバーレイ層の全部が破壊されており、消失していた。
In Examples 2 to 9 and Comparative Example 3, the heat exchange capacity of the temperature controller 21 and the output of the infrared ray source 25 were adjusted to control the surface temperature (above the melting point of Bi) and the back surface temperature (above the melting point of Bi) of the dummy sample 30. (below the melting point of). In Table 2, the relationship between the two is expressed as the ratio of surface temperature/back surface temperature.
Other substrate conditions (material and thickness of backing metal layer 3 and bearing alloy layer 5), overlay layer growth conditions (material, degree of vacuum, growth rate), and fatigue test evaluation (fatigue area area/sliding surface area) are as follows: Same as Example 1.
In Comparative Example 2, the second amount of heat is applied to the workpiece only from the substrate side, resulting in a substantially uniform temperature within the overlay layer during growth. In Comparative Example 3, the entire overlay layer was destroyed and disappeared in the fatigue test.

式1の比が上記であることを前提にして、表2の実施例4~実施例9の疲労試験結果と実施例1~実施例3のそれとの比較より、R3/Rmaxの値が0.40以上になると、優れた耐疲労性を発揮することがわかる。当該比が1.5~1.7であって、かつR3/Rmaxの値が0.4以上であることが更に好ましい。より好ましくは、R3/Rmaxの値は0.45以上である。 On the premise that the ratio of Equation 1 is as above, the comparison of the fatigue test results of Examples 4 to 9 in Table 2 with those of Examples 1 to 3 shows that the value of R3/Rmax is 0. It can be seen that when the value is 40 or more, excellent fatigue resistance is exhibited. It is more preferable that the ratio is 1.5 to 1.7 and the value of R3/Rmax is 0.4 or more. More preferably, the value of R3/Rmax is 0.45 or more.

次に、実施例10について説明する。
この実施例10では、ダミーサンプル30の表面温度は273℃に維持し、その裏面温度が80℃になるように、温度制御部21の熱交換能力及び赤外線源25の出力を調整した。その調整条件で、かつ、その他の成長条件等は実施例1と同じ条件として、オーバーレイ層を成長させた。
Next, Example 10 will be explained.
In this Example 10, the surface temperature of the dummy sample 30 was maintained at 273° C., and the heat exchange ability of the temperature control unit 21 and the output of the infrared ray source 25 were adjusted so that the back surface temperature was 80° C. The overlay layer was grown under the adjusted conditions and other growth conditions that were the same as in Example 1.

このようにして得られたオーバーレイ層を上記と同様にX線回析法で測定し、図4に示す結果を得た。
図4の配向性から、このオーバーレイ層の摺動面には(104)面を有する結晶粒の影響が強く反映することがわかる。
このことは、図2の配向性と比べて図4の配向性は、摺動面(オーバーレイ層の表面)において、当該摺動面を構成する結晶として摺動面に対して平行に近い結晶面を持つものが数多く現れていることを示しており、表面に露出している腐食起点が少なくなるため、耐腐食性が向上する。
The overlay layer thus obtained was measured by X-ray diffraction in the same manner as above, and the results shown in FIG. 4 were obtained.
From the orientation shown in FIG. 4, it can be seen that the sliding surface of this overlay layer is strongly influenced by crystal grains having (104) planes.
This means that, compared to the orientation shown in FIG. 2, the orientation shown in FIG. This indicates that there are a large number of corrosion-resistant materials, which means that there are fewer corrosion starting points exposed on the surface, which improves corrosion resistance.

上記のようにして得られた実施例10のオーバーレイ層の特性は次のようであった。即ち、(104)面、(015)面、及び(107)面のいずれかの配向率が最大であり、かつこれらの配向率の合計が70.0%であった。
また、(110)面と(202)面との配向率の合計は25.0%であった。
The properties of the overlay layer of Example 10 obtained as described above were as follows. That is, the orientation ratio of any one of the (104) plane, the (015) plane, and the (107) plane was the highest, and the total of these orientation ratios was 70.0%.
Further, the total orientation ratio of the (110) plane and the (202) plane was 25.0%.

表3に、他の実施例11~比較例16及び比較例4及び比較例5について、実施例10にならって、その仕様及び特性について記述した。
Table 3 describes the specifications and characteristics of other Examples 11 to Comparative Examples 16, Comparative Examples 4, and Comparative Examples 5, following Example 10.

表3において、耐食性を示す腐食深さは次のようにして特定した。
製造されたすべり軸受をオイル溜りに浸漬する。オイルにはSHELL社製、Helix Ultra SN 10W-30を用い、その浸漬条件は130℃、600時間である。浸漬前のBiからなるオーバーレイ層と浸漬処理後の当該オーバーレイ層とをそれぞれ周方向中央の軸線方向に平行な断面を光学顕微鏡で観察し、それらの差を腐食層の深さとした。
実施例10では3.0μm、即ちオーバーレイ層の内の30%が腐食により消失した。
In Table 3, the corrosion depth indicating corrosion resistance was specified as follows.
The manufactured plain bearing is immersed in an oil pool. Helix Ultra SN 10W-30 manufactured by SHELL was used as the oil, and the immersion conditions were 130° C. and 600 hours. The cross section of the overlay layer made of Bi before immersion and the overlay layer after immersion treatment, each parallel to the axial direction at the center in the circumferential direction, was observed with an optical microscope, and the difference between them was taken as the depth of the corroded layer.
In Example 10, 3.0 μm, or 30% of the overlay layer, was lost due to corrosion.

実施例11~実施例16においても、温度制御部21の熱交換能力及び赤外線源25の出力を調整して、ダミーサンプル30の表面温度(Biの融点以上)及び裏面温度(Biの融点未満)を安定させた。表2では両者の関係を表面温度/裏面温度の比の値で表してある。
その他の基板条件(裏金層3や軸受合金層5の材質、厚さ)やオーバーレイ層の成長条件(材質、真空度、成長速度)は実施例1と同じであり、耐食性の評価方法も実施例10と同じである。
In Examples 11 to 16, the heat exchange capacity of the temperature control unit 21 and the output of the infrared ray source 25 are adjusted to adjust the surface temperature (above the melting point of Bi) and the back surface temperature (below the melting point of Bi) of the dummy sample 30. stabilized. In Table 2, the relationship between the two is expressed as the ratio of surface temperature/back surface temperature.
Other substrate conditions (material and thickness of the backing metal layer 3 and bearing alloy layer 5) and overlay layer growth conditions (material, degree of vacuum, growth rate) are the same as in Example 1, and the corrosion resistance evaluation method is also the same as in Example 1. Same as 10.

実施例10~実施例16と比較例4及び比較例5との対比から、(104)面、(015)面、及び(107)面のいずれかの配向率が最大であり、かつこれらの配向率の合計を70%以上とすることが好ましいことがわかる。更に好ましくは80%以上である。また、上限は特に限定されないが、95%以下とすることが好ましい。
実施例11では表面温度/裏面温度の比の値4.6としたところ、(104)面、(015)面、及び(107)面のいずれかの配向率が最大でありかつこれらの配向率の合計は73%であり、この点において実施例10と同様であったが(摺動面と平行な結晶面の配向率が大)、その一方で(110)面と(202)面との配向率の合計は15%と減少した(腐食起点となりうる配向面の割合が少)。その結果、オーバーレイ層の腐食厚さは1.2μmとなり、実施例10に比べて大幅に耐腐食性の向上が見られた。
かかる結果から、(110)面と(202)面との配向率の合計は20%以下とすることが好ましく、更に好ましくは15%以下である。
From the comparison between Examples 10 to 16 and Comparative Examples 4 and 5, it was found that the orientation ratio of any one of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane is the maximum, and It can be seen that it is preferable that the total ratio is 70% or more. More preferably, it is 80% or more. Further, the upper limit is not particularly limited, but it is preferably 95% or less.
In Example 11, when the value of the ratio of surface temperature/back surface temperature was set to 4.6, the orientation rate of any one of the (104) plane, (015) plane, and (107) plane was maximum, and these orientation rates The total of The total orientation rate decreased to 15% (the ratio of oriented surfaces that could become corrosion starting points was small). As a result, the corrosion thickness of the overlay layer was 1.2 μm, which showed a significant improvement in corrosion resistance compared to Example 10.
From these results, the total orientation ratio of the (110) plane and the (202) plane is preferably 20% or less, more preferably 15% or less.

以上説明したように、基板に対してBiを真空蒸着する際に、オーバーレイ層の成長面を選択的に液相状態にすることにより得られたオーバーレイ層では、これを構成する結晶の配向性が、汎用的な物理蒸着法および湿式めっき法で作製されたオーバーレイ層のそれと、異なるものとなることがわかる。
更には、成長面側に加える熱量とその反対面側に加える熱量とのバランスを変えることで、得られるオーバーレイ層を構成する結晶の配向性を制御できることも図3及び図4の結果から明らかになった。
このようにして結晶面の配向性を制御した結果、得られたオーバーレイ層の特性にも変化が生じていることがわかる。
以上、オーバーレイ層の構成材料としてBiを採り上げて説明をしてきたが、他の金属においても同様にその結晶の配向性を変化ないし制御することが可能である。
As explained above, in the overlay layer obtained by selectively bringing the growth surface of the overlay layer into a liquid phase state when Bi is vacuum-deposited onto the substrate, the orientation of the crystals constituting the overlay layer is , it can be seen that the overlay layer is different from that of the overlay layer produced by the general-purpose physical vapor deposition method and wet plating method.
Furthermore, it is clear from the results in Figures 3 and 4 that by changing the balance between the amount of heat applied to the growth side and the amount of heat applied to the opposite side, the orientation of the crystals that make up the resulting overlay layer can be controlled. became.
It can be seen that as a result of controlling the crystal plane orientation in this manner, the characteristics of the obtained overlay layer also change.
Although Bi has been described above as a constituent material of the overlay layer, it is possible to change or control the crystal orientation of other metals as well.

この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本発明の摺動部材を用いた内燃機関等の軸受機構使用装置は、優れた摺動特性を発揮する。
実施の形態では、摺動部材として半円筒形状のすべり軸受を例にとり説明をしてきたが、平板形状のスラストワッシャ等その他の摺動部材にも適用できる。
This invention is in no way limited to the description of the embodiments of the invention described above. This invention includes various modifications that can be easily conceived by those skilled in the art without departing from the scope of the claims. A device using a bearing mechanism, such as an internal combustion engine, using the sliding member of the present invention exhibits excellent sliding characteristics.
Although the embodiment has been described using a semi-cylindrical sliding bearing as an example of the sliding member, the present invention can also be applied to other sliding members such as a flat plate-shaped thrust washer.

1…すべり軸受
3…裏金層
5…軸受合金層
7…オーバーレイ層
10…製造装置
11…真空チャンバ
13…基板保持部
15…蒸発源
17…真空ポンプ
21…温度制御部
25…赤外線源
30…ダミーサンプル
31、32…熱電対
34…オーバーレイの疲労破壊のイメージ
36…疲労領域
1... Sliding bearing 3... Back metal layer 5... Bearing alloy layer 7... Overlay layer 10... Manufacturing device 11... Vacuum chamber 13... Substrate holding section 15... Evaporation source 17... Vacuum pump 21... Temperature control section 25... Infrared source 30... Dummy Samples 31, 32...Thermocouple 34...Image of fatigue failure of overlay 36...Fatigue area

Claims (9)

Bi又はBi合金からなるオーバーレイ層を物理蒸着法により製造する方法であって、成長中のオーバーレイ層において前記Bi又はBi合金が供給される成長面側へ前記Bi又はBi合金を融解可能な第1の熱量を供給し、前記成長中のオーバーレイ層において成長面と反対側に位置する反対面側へは当該反対面を前記Bi又はBi合金の融点より低温に維持可能な第2の熱量を供給し、前記成長中のオーバーレイ層において成長面側に高温領域を生じさせかつその反対面側に低温領域を生じさせる、オーバーレイ層の製造方法。 A method for manufacturing an overlay layer made of Bi or a Bi alloy by a physical vapor deposition method, the method comprising: a first layer capable of melting the Bi or Bi alloy toward a growth surface side to which the Bi or Bi alloy is supplied in the overlay layer being grown; a second amount of heat capable of maintaining the opposite surface at a temperature lower than the melting point of the Bi or Bi alloy to the opposite side of the growing overlay layer located on the opposite side to the growth surface. . A method of manufacturing an overlay layer, wherein a high temperature region is generated on the growth side and a low temperature region is generated on the opposite side of the growing overlay layer. 前記第1の熱量は非電離放射線により供給される、請求項1に記載の製造方法。 2. The method of claim 1, wherein the first amount of heat is provided by non-ionizing radiation. 前記非電離放射線はパルス照射される、請求項2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 2, wherein the non-ionizing radiation is pulsed. 前記物理蒸着法は真空蒸着法であり、前記非電離放射線は赤外線であり、前記オーバーレイ層の成長面へ均一に照射される、請求項2又は3に記載の製造方法。 4. The manufacturing method according to claim 2, wherein the physical vapor deposition method is a vacuum deposition method, and the non-ionizing radiation is infrared rays, and the growth surface of the overlay layer is uniformly irradiated. 前記赤外線の線源は前記蒸着源を挟むように配置される、請求項4に記載の製造方法。 5. The manufacturing method according to claim 4, wherein the infrared radiation source is arranged to sandwich the vapor deposition source. 前記第1の熱量と前記第2の熱量との差を制御することで、前記オーバーレイ層を構成するBi又はBi合金の結晶の配向性を制御する、請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。 6. The method according to claim 1, wherein the crystal orientation of Bi or Bi alloy constituting the overlay layer is controlled by controlling the difference between the first amount of heat and the second amount of heat. Production method. Bi又はBi合金からなるオーバーレイ層を物理蒸着装置による物理蒸着法により製造する方法であって、成長中の前記オーバーレイ層において成長面側に高温領域を生じさせかつその反対面側に低温領域を生じさせる、オーバーレイ層の製造方法であって、
前記高温領域は、前記物理蒸着装置以外の加熱装置からの非電離放射線により、前記Bi又はBi合金の融点以上に昇温されており、前記低温領域は前記Bi又はBi合金の融点未満に維持されている、オーバーレイ層の製造方法。
A method of manufacturing an overlay layer made of Bi or a Bi alloy by a physical vapor deposition method using a physical vapor deposition apparatus , the method comprising: producing a high temperature region on the growth surface side of the overlay layer during growth and producing a low temperature region on the opposite surface thereof. A method of manufacturing an overlay layer, comprising:
The high temperature region is heated to a temperature higher than the melting point of the Bi or Bi alloy by non-ionizing radiation from a heating device other than the physical vapor deposition device , and the low temperature region is maintained below the melting point of the Bi or Bi alloy. method of manufacturing the overlay layer.
Bi又はBi合金からなるオーバーレイ層を物理蒸着装置による物理蒸着法により製造する方法であって、成長中のオーバーレイ層において成長面側の最表層を、前記物理蒸着装置以外の加熱装置からの非電離放射線により、選択的に液相状態にする、オーバーレイ層の製造方法。 A method of manufacturing an overlay layer made of Bi or a Bi alloy by a physical vapor deposition method using a physical vapor deposition device , the outermost layer on the growth side of the overlay layer being grown is heated by non-ionizing heat from a heating device other than the physical vapor deposition device. A method for producing an overlay layer that is selectively brought into a liquid phase state by radiation . 請求項1~8の何れかに記載のオーバーレイ層を製造するステップを含む、すべり軸受の製造方法。 A method for manufacturing a plain bearing, comprising the step of manufacturing an overlay layer according to any one of claims 1 to 8.
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