JP2001159425A

JP2001159425A - 軸受部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001159425A
Application number: JP34235599A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ito; 昌行伊藤; Kunihiko Wada; 国彦和田; Itaru Senda; 格千田; Masaki Kataoka; 正記片岡; Mamoru Sato; 守佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉化のための機械加工が不要になり、また有
機溶剤を使用した脱脂作業や下地処理としてのメッキ作
業が無くなり、しかもホワイトメタル層に偏析が無く、
軸受基材との密着性も良好にする。【解決手段】軸受基材にホワイトメタル層からなる耐摩
耗コーティング層を有する軸受部品の製造方法におい
て、軸受基材の軸受面にホワイトメタル層をＴＩＧ溶接
法で０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接する溶接
工程と、前記肉盛り溶接したホワイトメタル層の上に、
ホワイトメタル層を１．０ｍｍ〜３０．０ｍｍの厚さで
かつ気孔率が２０％以下に緻密に溶射方法でコーティン
グするコーティング処理工程と、前記ホワイトメタル層
が形成された軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメタル
の融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行う拡散
密着熱処理工程とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受基材の軸受面
にホワイトメタルからなる耐摩耗層を有する軸受部品及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、軸受基材の軸受面にはホワイト
メタルがライニングされている。このホワイトメタルの
ライニングは鋳造法または肉盛り溶接法によって行われ
ている。この鋳造法は、軸受基材を約摂氏８０度の有機
溶剤浴に浸積して十分に脱脂洗浄し、次に錫メッキまた
は半田メッキを下地処理として施した後に、ホワイトメ
タルを置き注ぎ鋳造法や遠心鋳造法によってライニング
するものである。また、肉盛り溶接法は、軸受面にＴＩ
Ｇ溶接法を用いて２．０ｍｍ乃至５．０ｍｍ厚さにライ
ニングしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳造法
はホワイトメタルライニング層を必要厚さの２倍近い肉
厚に鋳造し、鋳造後に表面部の欠陥層を機械加工で除去
する必要がある。また、ホワイトメタル層に組成偏析が
多く、軸受基材へのホワイトメタルの密着強度が不均一
になるといった問題があった。

【０００４】また、軸受は偏荷重を受けると、ホワイト
メタル層に極部的な摩耗損傷が生じ、この損傷部の補修
が必要になる。しかしながら、鋳造法は損傷部のみにホ
ワイトメタルを盛り肉ライニングすることが困難であ
り、鋳造法による補修はホワイトメタル層を全て一度落
とした後に軸受面全体にホワイトメタルをライニングし
なければならない問題があった。

【０００５】また、この鋳造法は、前処理として大量の
有機溶剤を使用しての脱脂作業や下地処理としてのメッ
キ作業があり、作業環境からも問題があった。

【０００６】一方、肉盛り溶接法は、ホワイトメタル合
金を肉盛り溶接する時に、基材金属を溶融するためにホ
ワイトメタル合金層に基材金属が混入してホワイトメタ
ル合金の組成希釈したり、硬い相を形成して軸を傷つけ
るといった問題があった。

【０００７】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたもので、有機溶剤を使用しての脱脂作業や下地処理
としてのメッキ作業を無くし、欠陥の無いホワイトメタ
ル層を必要厚さに形成するための機械加工を最小限に
し、しかもホワイトメタル層に偏析がなく、軸受基材と
の密着性も良好な優れた軸受部品およびその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、次のような手段を講じるものである。

【０００９】請求項１に対応する発明は、軸受基材にホ
ワイトメタル層からなる耐摩耗コーティング層を有する
軸受部品の製造方法において、軸受基材の軸受面に、ホ
ワイトメタル層をＴＩＧ溶接で０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ
厚さに肉盛り溶接する溶接工程と、前記肉盛り溶接した
ホワイトメタル層の上に、ホワイトメタル層を１．０ｍ
ｍ〜３０．０ｍｍの厚さでかつ気孔率が２０％以下に緻
密に溶射方法でコーティングするコーティング工程と、
前記ホワイトメタル層が形成された軸受基材に対し、加
熱炉でホワイトメタルの融点温度以下で加熱による拡散
密着熱処理を行う拡散密着熱処理工程とからなることを
特徴とする。

【００１０】このような製造方法によれば、肉盛り溶接
とホワイトメタル層を１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さで気孔率
を２０％以下に緻密に溶射コーティングとホワイトメタ
ルの融点温度以下での拡散密着熱処理により、耐摩耗コ
ーティングの効果を十分に得ることができる。

【００１１】また、肉盛り溶接としては、ガス溶接、ア
ーク溶接、レーザ肉盛り溶接等があるが、ＴＩＧ溶接を
行えば、ホワイトメタルの肉盛り溶接に欠陥が無く、低
コストでの施工を行うことができる。そして、２．０ｍ
ｍ以上の肉盛り溶接では、溶接割れや気孔等の溶接欠陥
ができ易く、したがって０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ厚さに
肉盛り溶接することにより、基材との密着力が強く、溶
接欠陥の無い層が得られる。

【００１２】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の軸受部品の製造方法において、前記溶射法
によるコーティング工程としては、軸受基材の軸受面に
ＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタル合金層の
上に、ホワイトメタルを高速フレーム溶射法または超高
速フレーム溶射法を用いて、３５０ｍ／秒〜１５００ｍ
／秒の高速度で溶射して、ホワイトメタルコーティング
層の気孔率を２０％以下とし、１．０ｍｍ〜３０．０ｍ
ｍの厚さに形成することを特徴とする。

【００１３】このような製造方法によれば、上記請求項
１に対応する発明の作用に加えて、ホワイトメタルのコ
ーティング層に気孔等の欠陥の少ない軸受部品を得るこ
とができる。

【００１４】請求項３に対応する発明は、請求項１又は
請求項２に対応する発明の軸受部品の製造方法におい
て、上記コーティング工程は、軸受基材の軸受面にＴＩ
Ｇ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタル合金層の上
に、ホワイトメタルを溶射施工する前に、溶射施工面を
ブラスト処理によってＲａが５μｍ〜３０μｍ、または
Ｒｍａｘが３０μｍ〜３００μｍの表面粗さにすること
を特徴とする。

【００１５】このような製造方法にすれば、上記請求項
１又は請求項２に対応する発明の作用に加えて、溶射施
工面をブラスト処理によってＲａが５μｍ〜３０μｍ、
またはＲｍａｘが３０μｍ〜３００μｍの表面粗さにす
ることにより粗面化の効果を大きくして溶射施工中に剥
離することがなく、軸受基材へのダメージを小さくする
ことができる。

【００１６】請求項４に対応する発明は、前記請求項１
乃至請求項３のいずれかに対応する軸受部品の製造方法
において、上記コーティング処理は、軸受基材の軸受面
にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタル合金層
の上に、ホワイトメタルを溶射施工する際に、空気また
は不活性ガスを吹き付けて軸受基材の温度を摂氏２００
度以下に冷却しながらホワイトメタルを溶射コーティン
グすることを特徴とする。

【００１７】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至請求項３いずれか対応する発明の作用に加えて、
軸受基材が酸化しないようにしてコーティング層が剥離
し難くすると共に、ホワイトメタルが酸化しないように
して良好な耐摩耗コーティングを得ることができる。

【００１８】請求項５に対応する発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれかに対応する発明の軸受部品の製造方
法において、上記コーティング処理は、ホワイトメタル
の溶射粉末として粒子径１０μｍ〜３００μｍのものを
用いることを特徴とする。

【００１９】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至４のいずれかに対応する発明の作用に加えて、高
速フレームで加速され易くなり、高速度、高衝撃での溶
射施工をして緻密な層を得ることができると共に、高速
フレーム溶射で溶融され易くなり、溶射効率を良くする
ことができる。

【００２０】請求項６に対応する発明は、請求項１乃至
請求項５いずれかに対応する発明の軸受部品の製造方法
において、上記コーティング処理工程は、軸受基材の軸
受面にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタル合
金層の上に、ホワイトメタル溶射粉末として、０〜１５
重量％Ｓｂ、０〜１０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐ
ｂ、０〜３０重量％Ｚｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイト
メタル、または０〜５０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓ
ｂ、０〜５．０重量％Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残
部Ｐｂ等のＰｂ基ホワイトメタル、または５〜１５重量
％Ｓｎ、０.５〜５．０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下
Ｎｉ、残部Ａｌ等のＡｌ基ホワイトメタルを用いるよう
にしたことを特徴とする。

【００２１】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至請求項５のいずれかに対応する発明の作用に加え
て、加熱炉中でホワイトメタルの融点温度以下で加熱保
持による拡散密着熱処理を行う際に、拡散密着による緻
密化と共に、Ｃｕ化合物、Ｓｂ化合物を析出させて、耐
摩耗特性、摺動特性に必要な硬さを得ることができる。

【００２２】請求項７に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の軸受部品の製造方法において、上記拡散密
着熱処理工程は、ホワイトメタルがコーティングされた
軸受基材を、加熱炉でホワイトメタルの融点温度以下で
ある摂氏１００度〜２５０度で３０分〜５０時間加熱保
持することを特徴とする。

【００２３】このような製造方法によれば、上記請求項
１に対応する発明の作用に加えて、拡散密着熱処理を十
分に行ってホワイトメタル層に気孔等の欠陥が無くすこ
とができると共に、軸受基材とホワイトメタル層との界
面に開口欠陥が生じないようにすることができる。

【００２４】請求項８に対応する発明は、軸受基材にホ
ワイトメタル合金からなる耐摩耗層を有する軸受部品の
製造方法において、ホワイトメタル合金を軸受形状に加
工し、溶接法で軸受基材の軸受面に固定したことを特徴
とする。

【００２５】このような製造方法によれば、ホワイトメ
タル合金を軸受形状に機械加工してから、軸受基材に固
定するため、メッキ前処理工程や鋳造工程が無くなり、
施工工程が簡略化ができると共に仕上げ機械加工も少な
くできる。

【００２６】また、溶接法の固定として、ガス溶接、ア
ーク溶接、レーザ溶接等を用いることができるが、低融
点材料であるホワイトメタルの溶接にはＴＩＧ溶接法が
好ましい。

【００２７】請求項９に対応する発明は、軸受基材にホ
ワイトメタル合金からなる耐摩耗層を有する軸受部品の
製造方法において、ホワイトメタル合金を軸受形状に加
工し、拡散接合法でホワイトメタル合金の融点温度以下
で加熱保持して軸受基材の軸受面に固定したことを特徴
とする。

【００２８】このような製造方法によれば、拡散接合法
でホワイトメタル合金の固定は、ホワイトメタルの低融
点で拡散性に優れる特徴を利用して軸受基材と拡散反応
での接合するため、密着力を大きくすることができる。

【００２９】請求項１０に対応する発明は、請求項９に
対応する発明の軸受部品の製造方法において、上記拡散
接合法によりホワイトメタル合金を固定するに際して、
基材接合面に銅（Ｃｕ）層を形成したことを特徴とす
る。

【００３０】このような製造方法によれば、上記請求項
９に対応する発明の作用に加えて、Ｃｕとホワイトメタ
ルのＳｎが低い温度で拡散反応するため、軸受基材とホ
ワイトメタル合金の密着力を大きくすることができる。

【００３１】請求項１１に対応する発明は、請求項９又
は請求項１０に対応する発明の軸受部品の製造方法にお
いて、ホワイトメタル合金を固定するに際して、接合面
に０．１ｋｇ／ｃｍ^２〜３０ｋｇ／ｃｍ^２の面圧を負荷
して固定したことを特徴とする。

【００３２】このような製造方法によれば、上記請求項
９又は請求項１０に対応する発明の作用に加えて、軸受
基材とホワイトメタル合金の密着力を大きくすることが
できる。

【００３３】請求項１２に対応する発明は、軸受基材に
ホワイトメタル合金からなる耐摩耗層を有する軸受部品
の製造方法において、ホワイトメタル合金を軸受形状に
加工し、ろう付け法でろう材の融点温度以上、ホワイト
合金の融点温度以下に加熱保持して軸受基材の軸受面に
固定したことを特徴とする。

【００３４】このような製造方法によれば、軸受基材と
ホワイトメタル合金の間に、Ｓｎ−ＰｂやＳｎ−Ｃｕ等
の低融点ろう材またはＰｂ半田を用いてろう付けするた
めに、ろう材の接着力により軸受基材とホワイトメタル
合金の密着力を大きくすることができる。

【００３５】請求項１３に対応する発明は、軸受基材に
ホワイトメタル合金からなる耐摩耗層を有する軸受部品
の製造方法において、ホワイトメタル合金を軸受形状に
加工し、接着剤で軸受基材の軸受面に固定したことを特
徴とする。

【００３６】このような製造方法によれば、軸受基材と
ホワイトメタル合金の間に、有機接着剤または樹脂硬化
型接着剤等の接着剤を用いて接着するために、接着剤の
接着力により軸受基材とホワイトメタル合金の密着力を
大きくすることができる。

【００３７】請求項１４に対応する発明は、請求項１２
又は請求項１３に対応する発明の軸受部品の製造方法に
おいて、基材およびホワイトメタル合金の固定面をＲａ
３μｍ〜２０μｍ又はＲｍａｘ３０μｍ〜２００μｍに
粗面化して固定したことを特徴とする。

【００３８】このような製造方法によれば、基材および
ホワイトメタル合金の固定面をＲａ３μｍ以下、又はＲ
ｍａｘ３０μｍ以下の粗面化では、粗面化の効果が小さ
いため付着力が小さく、またＲａ２０μｍ以上、又はＲ
ｍａｘ２００μｍ以上の粗面化処理すると軸受基材およ
びホワイトメタル合金へのダメージが大きくなるが、基
材およびホワイトメタル合金の固定面の粗面化をＲａ３
μｍ〜２０μｍまたはＲｍａｘ３０μｍ〜２００μｍに
することにより、表面積が大きくなり、付着力を大きく
できる。

【００３９】請求項１５に対応する発明は、請求項１乃
至請求項１４に対応する発明のいずれかかの製造方法に
より製作された軸受部品である。

【００４０】このような製造方法で製作された軸受部品
によれば、ホワイトメタル層に気孔が少なく緻密であ
り、軸受基材と密着性も良好であり、高速高荷重軸受と
なし得る。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００４２】本実施の形態では、次のようにして軸受部
品を製造する。

【００４３】すなわち、軸受基材の軸受面に、ホワイト
メタル層を０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接す
る（溶接工程）。この溶接工程で、上記のような厚さに
しているのは、ホワイトメタル層を０．２ｍｍ以下の肉
盛り溶接だと基材との密着力が得られにくく、２．０ｍ
ｍ以上の肉盛り溶接では、溶接割れや溶接欠陥（気孔
等）ができ易いためである。

【００４４】次に、上記肉盛り溶接したホワイトメタル
層の上に、ホワイトメタル層を１．０ｍｍ〜３０．０ｍ
ｍ厚さで、且つ気孔率が２０％以下に緻密に溶射法でコ
ーティングする（コーティング工程）。このコーティン
グ工程で、上記のような値の厚さと気孔率としているの
は、ホワイトメタル層の厚さが１ｍｍ以下では耐摩耗コ
ーティングの効果が小さく、厚さが３０ｍｍ以上になる
と溶射コーティング中に剥離し易くなるためである。

【００４５】その後、上記ホワイトメタル層が形成され
た軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメタルの融点温度
以下で加熱による拡散密着熱処理を行う（拡散密着熱処
理工程）。このような拡散密着熱処理を行うことによ
り、肉盛り溶接したホワイトメタル層と溶射で形成した
ホワイトメタル層の拡散反応により密着力を良好にする
ことができる。

【００４６】ここで、上記各工程について詳細に述べ
る。

【００４７】上記肉盛り溶接工程としては、ガス溶接、
アーク溶接、レーザ肉盛り溶接等があるが、特にホワイ
トメタルの肉盛り溶接に欠陥が無く、低コストでの施工
としてＴＩＧ溶接法が好ましく、またホワイトメタル層
を０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接することに
より、基材との密着力が強く、溶接欠陥の無い層が得ら
れる。

【００４８】上記コーティング工程としては、軸受基材
の軸受面にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタ
ル合金層の上に、ホワイトメタルを高速フレーム溶射法
（ＨＶＯＦ）または超高速フレーム溶射法（ＨＰ／ＨＶ
ＯＦ）を用いて、３５０ｍ／秒〜１５００ｍ／秒の高速
度でホワイトメタルを溶射し、ホワイトメタルコーティ
ング層の気孔率を２０％以下とし、１．０ｍｍ〜３０．
０ｍｍ厚さに形成する。

【００４９】このようにすれば、ホワイトメタルのコー
ティング層に気孔等の欠陥の少ない軸受部品を得ること
ができる。

【００５０】また、上記コーティング工程での条件とし
ては、次の通りである。

【００５１】（１）コーティング工程において、ホワイ
トメタルを溶射施工する前に、溶射施工面をブラスト処
理によってＲａが５μｍ〜３０μｍ、またはＲｍａｘが
３０μｍ〜３００μｍの表面粗さにする。

【００５２】上記のような表面粗さにするのは、軸受溶
射施工面の表面粗さがＲａ５μｍ以下、又はＲｍａｘ３
０μｍ以下では粗面化の効果が小さく溶射施工中に剥離
し易く、またＲａ３０μｍ以上、又はＲｍａｘ３００μ
ｍ以上にブラスト処理するとＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接
したホワイトメタル合金層のダメージが大きくなるため
である。

【００５３】（２）コーティング工程において、ホワイ
トメタルを溶射施工する際に、空気、又は不活性ガスを
吹き付けて軸受基材の温度を摂氏２００度以下に冷却し
ながら、ホワイトメタルを溶射コーティングする。これ
は軸受基材の温度が摂氏２００度以上になると軸受基材
が酸化してコーティング層が剥離し易くなり、またホワ
イトメタルが酸化や溶融して良好な耐摩耗コーティング
が得られなためである。

【００５４】（３）コーティング工程において、ホワイ
トメタルの溶射粉末として粒子径１０μｍ〜３００μｍ
のものを用いる。これは、粉末粒径が１０μｍ以下では
高速フレームでも加速され難く、高速度、高衝撃での溶
射施工ができないために緻密な層が得られず、また粒子
径が３００μｍ以上では高速フレーム溶射で溶融され難
く、溶射効率が悪くなるためである。

【００５５】（４）コーティング工程において、ホワイ
トメタルの溶射粉末として球形の粉末を用いる。このよ
うな形状の溶射粉末を用いることにより、溶射時の空気
抵抗が小さくなり、高速度、高衝撃での溶射施工して緻
密で密着力の大きなホワイトメタル層を得ることができ
る。

【００５６】（５）コーティング工程において、ホワイ
トメタル溶射粉末として、０〜１５重量％Ｓｂ、０〜１
０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐｂ、０〜３０重量％Ｚ
ｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、または０〜５
０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓｂ、０〜５．０重量％
Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残部Ｐｂ等のＰｂ基ホワ
イトメタル、または５〜１５重量％Ｓｎ、０．５〜５．
０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下Ｎｉ、残部Ａｌ等のＡ
ｌ基ホワイトメタルを用いる。

【００５７】このような成分のホワイトメタル溶射粉末
を用いることにより、加熱炉中でホワイトメタルの融点
温度以下で加熱保持による拡散密着熱処理を行う際に、
拡散密着による緻密化と共に、Ｃｕ化合物、Ｓｂ化合物
を析出させて、耐摩耗特性、摺動特性に必要な硬さを得
ることができる。

【００５８】上記拡散密着熱処理工程において、ホワイ
トメタルがコーティングされた軸受基材を、加熱炉でホ
ワイトメタルの融点温度以下である摂氏１００度〜２５
０度で３０分〜５０時間加熱保持する。

【００５９】このような温度及び時間としているのは、
摂氏１００度以下、または３０分以下の加熱保持では拡
散密着熱処理が不十分で、ホワイトメタル層に気孔等の
欠陥が多く残り、密着力も小さくなり、また摂氏２５０
度以上または５０時間以上加熱保持ではホワイトメタル
層が溶融して流れ落ちたり、軸受基材とホワイトメタル
層の界面に開口欠陥ができるためである。

【００６０】また、上記拡散密着熱処理工程において、
ホワイトメタル層の硬さをブリネル硬度１８〜３５とす
る。

【００６１】このような硬度としているのは、ホワイト
メタル層の硬さをブリネル硬度１８以下では軸受摺動摩
耗が多くなり、ブリネル硬度が３５以上では軸を傷つけ
たり、摩耗するためである。

【００６２】一方、軸受基材にホワイトメタル合金から
なる耐摩耗層を有する軸受部品の製造方法において、軸
受基材の軸受面に、ホワイトメタル合金を軸受形状に加
工して固定する。

【００６３】この固定方法としては次のような手法があ
る。

【００６４】（ａ）軸受基材の軸受面に、ホワイトメタ
ル合金を溶接で固定する。

【００６５】この溶接法としては、ガス溶接、アーク溶
接、レーザ溶接等があるが、低融点材料であるホワイト
メタルの溶接にはＴＩＧ溶接法が好ましい。

【００６６】（ｂ）軸受基材の軸受面に、ホワイトメタ
ル合金を拡散接合法でホワイトメタル合金の融点温度以
下で加熱保持して固定する。

【００６７】この拡散接合法でホワイトメタル合金を固
定することにより、ホワイトメタルの低融点で拡散性に
優れるという特徴を利用して軸受基材と拡散反応で接合
するため、密着力を大きくすることができる。

【００６８】この拡散接合法において、基材接合面に銅
（Ｃｕ）層を形成してから固定する。

【００６９】このようにすれば、Ｃｕとホワイトメタル
のＳｎが低い温度で拡散反応するため、軸受基材とホワ
イトメタル合金の密着力を大きくすることができる。

【００７０】また、拡散接合法において、接合面に０．
１ｋｇ／ｃｍ^２〜３０ｋｇ／ｃｍ ^２の面圧を負荷して
固定する。

【００７１】これは、接合面に０．１ｋｇ／ｃｍ^２以
下の負荷では軸受基材とホワイトメタル合金の接触が不
十分となり拡散反応が起こり難く、また３０ｋｇ／ｃｍ
^２の面圧となるとホワイトメタル合金が変形するため、
接合面に０．１ｋｇ／ｃｍ^２〜３０ｋｇ／ｃｍ^２の面圧
を負荷して固定すれば、軸受基材とホワイトメタル合金
の密着力を大きくすることができる。

【００７２】（ｃ）軸受基材の軸受面に、ホワイトメタ
ル合金をろう付け法でろう材の融点温度以上、ホワイト
メタル合金の融点温度以下に加熱保持して固定する。

【００７３】このろう付け法でホワイトメタル合金を固
定することにより、軸受基材とホワイトメタル合金の間
に、Ｓｎ−ＰｂやＳｎ−Ｃｕ等の低融点ろう材またはＰ
ｂ半田を用いてろう付けするために、ろう材の接着力に
より軸受基材とホワイトメタル合金の密着力を大きくす
ることができる。

【００７４】（ｄ）軸受基材の軸受面に、ホワイトメタ
ル合金を接着剤を用いて固定する。

【００７５】この接着剤によるホワイトメタル合金の固
定は、軸受基材とホワイトメタル合金の間に、有機接着
剤または樹脂硬化型接着剤等の接着剤を用いて接着する
ために、接着剤の接着力により軸受基材とホワイトメタ
ル合金の密着力を大きくすることができる。

【００７６】（ｅ）さらに、ろう付け法または接着剤を
用いた固定法において、基材およびホワイトメタル合金
の固定面をＲａ３μｍ〜２０μｍまたはＲｍａｘ３０μ
ｍ〜２００μｍに粗面化して固定する。

【００７７】これは、基材およびホワイトメタル合金の
固定面をＲａ３μｍ以下、またはＲｍａｘ３０μｍ以下
の粗面化では、粗面化の効果が小さく、付着力が小さく
なり、また、Ｒａ２０μｍ以上、またはＲｍａｘ２０
０μｍ以上の粗面化処理すると軸受基材およびホワイト
メタル合金へのダメージが大きくなることから、基材お
よびホワイトメタル合金の固定面の粗面化をＲａ３μｍ
〜２０μｍまたはＲｍａｘ３０μｍ〜２００μｍにする
ことにより、表面積を大きく、付着力を大きくすること
ができる。

【００７８】上述したような製造方法により作製した軸
受部品を図１乃至図２に例示する。

【００７９】図１はラジアル軸受に適用した場合を示す
もので、軸受基材１の円柱状の内壁面にホワイトメタル
被覆層２を形成したものである。図２はスラスト軸受に
適用した場合を示すもので、軸受基材３の平面にホワイ
トメタル被覆層４を形成したものである。

【００８０】以上のような各軸受部品において、軸受基
材の軸受面に、ホワイトメタル層を０．２ｍｍ〜２．０
ｍｍ厚さにＴＩＧ溶接で肉盛り溶接した後、肉盛り溶接
したホワイトメタル層の上に、ホワイトメタル層を１ｍ
ｍ〜３０ｍｍの厚さで、且つ気孔率が２０％以下に緻密
に溶射法でコーティングする。次に、前記ホワイトメタ
ル層が形成された軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメ
タルの融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行な
うことにより、軸受耐摩耗コーティング、摺動特性の効
果を十分に得ることができると共に、コーティング層の
剥離を生じ難くすることができる。

【００８１】一方、軸受基材の軸受面に、ホワイトメタ
ル合金を軸受形状に機械加工した後、溶接法による固
定、拡散接合法による固定、ろう付け法による固定、接
着剤による固定等により軸受基材とホワイトメタル合金
の密着力が大きくなり、軸受の耐摩耗特性、摺動特性の
効果を十分に得ることができると共に、ホワイトメタル
合金の剥離を生じ難くすることができる。

【００８２】

【実施例】以下、上記実施の形態に基づく軸受部品及び
その製造方法の具体的な実施例について説明する。

【００８３】（実施例１）軸受基材として縦３００ｍ
ｍ、横５００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４０
０）に直径３２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸
受部を設け、その軸受面に、ＴＩＧ溶接法によりホワイ
トメタル（ＷＪ２種：９．０重量％Ｓｂ、６．０重量％
Ｃｕ、および残部Ｓｎ）を１．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接
した。

【００８４】続いて、肉盛り溶接したホワイトメタル層
に溶射前処理としてブラスト装置でアルミナグリット
（＃３０）でブラスト圧力を３ｋｇ／ｃｍ^２で表面粗さ
をＲｍａｘ２００μｍにした後に、超高速フレーム溶射
（ＨＰ／ＨＶＯＦ）法の一つであるＪＰ−５０００溶射
でホワイトメタル（ＷＪ２種）の溶射粉末（粒子径３０
〜１００μｍの球形粉末）を用いて１０００ｍ／秒の超
高速度で溶射を行い、１０ｍｍ厚さにコーティングし
た。また、溶射中に軸受基材に空気を吹き付け、軸受基
材の温度を摂氏１５０度にした。この時のコーティング
層の気孔率は３％であった。

【００８５】次に、このホワイトメタルをコーティング
した軸受基材を加熱炉中で摂氏２２５度で２５時間加熱
保持して拡散密着熱処理を行った。この拡散密着熱処理
後のホワイトメタル層の気孔率は０．７％であった。こ
の後、ホワイトメタル層の表面を機械加工によりＲａ
０．２５μｍ以下の粗さに仕上げ加工を行った。

【００８６】図３は以上のような軸受部品の製造工程の
流れを示すものである。

【００８７】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。

【００８８】軸受摺動試験は、１２Ｃr鋼の３００ｍｍ
径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面圧を２００ｋｇ
／ｃｍ^２として、軸の回転を３，０００ｒｐｍで１時間
行った。

【００８９】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
が無く、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷が無く、摺動特性が良好であった。
しかも、ホワイトメタル層がほとんど摩耗しておらず耐
摩耗性も良好であった。

【００９０】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。

【００９１】（実施例２）軸受基材として縦３００ｍ
ｍ、横５００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４０
０）に直径３２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸
受部を設け、その軸受面に、ＴＩＧ溶接法によりホワイ
トメタル（ＷＪ２種：９．０重量％Ｓｂ、６．０重量％
Ｃｕ、および残部Ｓｎ）を１．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接
した。

【００９２】続いて、肉盛り溶接したホワイトメタル層
に溶射前処理としてブラスト装置でアルミナグリット
（＃１５）でブラスト圧力を３ｋｇ／ｃｍ^２で表面粗さ
をＲｍａｘ２５０μｍにした後に、高速フレーム溶射
（ＨＶＯＦ）法の一つであるダイヤモンドジェット（Ｄ
Ｊ）溶射でホワイトメタル（ＷＪ２種）の溶射粉末（粒
子径３０〜１００μｍの球形粉末）を用いて８００ｍ／
秒の超高速度で溶射を行い、１０ｍｍ厚さにコーティン
グした。また、溶射中に軸受基材に空気を吹き付け、軸
受基材の温度を摂氏１８０度にした。この時のコーティ
ング層の気孔率は７％であった。

【００９３】次に、このホワイトメタルをコーティング
した軸受基材を加熱炉中で摂氏２２５度で３６時間加熱
保持して拡散密着熱処理を行った。この拡散密着熱処理
後のホワイトメタル層の気孔率は１．６％であった。こ
の後、ホワイトメタル層の表面を機械加工によりＲａ
０．２５μｍ以下の粗さに仕上げ加工を行った。

【００９４】以上のような軸受部品の製造工程の流れ
は、図３に示すように実施例1と同様である。

【００９５】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。

【００９６】軸受摺動試験は、１２Ｃr鋼の３００ｍｍ
径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面圧を２００ｋｇ
／ｃｍ^２として、軸の回転を３，０００ｒｐｍで１時間
行った。

【００９７】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
が無く、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷が無く、摺動特性が良好であった。
しかも、ホワイトメタル層がほとんど摩耗しておらず耐
摩耗性も良好であった。

【００９８】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。

【００９９】（実施例３）軸受基材として縦３００ｍ
ｍ、横５００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４０
０）に直径３２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸
受部を設け、その軸受面を溶射前処理としてブラスト装
置でアルミナグリット（＃３０）でブラスト圧力を４ｋ
ｇ／ｃｍ^２で表面粗さをＲｍａｘ１２０μｍにした後
に、超高速フレーム溶射（ＨＰ／ＨＶＯＦ）法の一つで
あるＪＰ−５０００溶射で銅（Ｃｕ）を約０．１ｍｍ厚
さにコーティングした。

【０１００】次に、ホワイトメタル合金を直径３２０ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの半円筒形状に加工
し、上記銅層を形成した軸受部に拡散接合法を用いて固
定した。拡散接合法は、銅層を形成した軸受部に半円筒
形状に加工したホワイトメタル合金を接触させ、接合面
に１０ｋｇ／ｃｍ^２の面圧を負荷し、真空炉を用いて摂
氏２００度に５時間保持して行った。

【０１０１】図４は以上のような軸受部品の製造工程の
流れを示すものである。

【０１０２】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。

【０１０３】軸受摺動試験は、１２Ｃr鋼の３００ｍｍ
径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面圧を２００ｋｇ
／ｃｍ^２として、軸の回転を３，０００ｒｐｍで１時間
行った。

【０１０４】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
が無く、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷が無く、摺動特性が良好であった。
また、軸受基材とホワイトメタル合金との付着力が６．
５ｋｇ／ｍｍ^２と高く、しかもホワイトメタル層がほ
とんど摩耗しておらず耐摩耗性も良好であった。

【０１０５】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。

【０１０６】（実施例４）軸受基材として縦３００ｍ
ｍ、横５００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４０
０）に直径３２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸
受部を設け、その軸受面を溶射前処理としてブラスト装
置でアルミナグリット（＃３０）でブラスト圧力を４ｋ
ｇ／ｃｍ^２で表面粗さをＲｍａｘ１２０μｍにした。

【０１０７】次に、ホワイトメタル合金を直径３２０ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの半円筒形状に加工
し、上記粗面化した軸受部にろう付け法を用いて固定し
た。ろう付け法は、粗面化した軸受部にろう材としてＳ
ｎ−Ｐｂ（ＪＩＳ：Ｓｎ６５Ｐｂ）はんだの０．５ｍｍ
厚さのシートを用い、半円筒形状に加工したホワイトメ
タル合金を接触させ、ろう付け面に２ｋｇ／ｃｍ^２の面
圧を負荷し、真空炉を用いて摂氏２００度に１５分間保
持して行った。

【０１０８】図５は以上のような軸受部品の製造工程の
流れを示すものである。

【０１０９】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。

【０１１０】軸受摺動試験は、１２Ｃr鋼の３００ｍｍ
径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面圧を２００ｋｇ
／ｃｍ^２として、軸の回転を３，０００ｒｐｍで１時間
行った。

【０１１１】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
が無く、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷が無く、摺動特性が良好であった。
また、軸受基材とホワイトメタル合金との付着力が４．
０ｋｇ／ｍｍ^２と高く、しかもホワイトメタル層がほ
とんど摩耗しておらず耐摩耗性も良好であった。

【０１１２】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれは、薄肉化の
ための機械加工が不要になり、また有機溶剤を使用した
脱脂作業や下地処理としてのメッキ作業が無くなり、し
かもホワイトメタル層に偏析が無く、軸受基材との密着
性も良好にできる優れた軸受部品およびその製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る軸受部品をラジアル
軸受に適用した場合の一例を示す概要図。

【図２】本発明の実施の形態に係る軸受部品をスラスト
軸受に適用した場合の一例を示す概要図。

【図３】本発明による軸受部品の製造方法の実施例１及
び実施例２における工程の流れを示す図。

【図４】本発明による軸受部品の製造方法の実施例３に
おける工程の流れを示す図。

【図５】本発明による軸受部品の製造方法の実施例４に
おける工程の流れを示す図。

【符号の説明】

１……軸受基材２……被覆層３……軸受基材４……被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｆ１６Ｃ 33/12 ＡＺ (72)発明者千田格神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者片岡正記神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者佐藤守神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内Ｆターム(参考） 3J011 BA02 BA08 DA02 JA02 KA02 KA03 MA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受基材にホワイトメタル層からなる耐
摩耗コーティング層を有する軸受部品の製造方法におい
て、軸受基材の軸受面にホワイトメタル層をＴＩＧ溶接
法で０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ厚さに肉盛り溶接する溶接
工程と、前記肉盛り溶接したホワイトメタル層の上に、
ホワイトメタル層を１．０ｍｍ〜３０．０ｍｍの厚さで
且つ気孔率が２０％以下に緻密に溶射方法でコーティン
グするコーティング処理工程と、前記ホワイトメタル層
が形成された軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメタル
の融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行う拡散
密着熱処理工程とからなることを特徴とする軸受部品の
製造方法。
【請求項２】前記請求項１記載の軸受部品の製造方法
において、前記溶射法によるコーティング処理工程とし
ては、軸受基材の軸受面にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接し
たホワイトメタル合金層の上に、ホワイトメタルを高速
フレーム溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて、
３５０ｍ／秒〜１５００ｍ／秒の高速度で溶射して、ホ
ワイトメタルコーティング層の気孔率を２０％以下と
し、１．０ｍｍ〜３０．０ｍｍの厚さに形成することを
特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の軸受部品の
製造方法において、上記コーティング処理工程は、軸受
基材の軸受面にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイト
メタル合金層の上に、ホワイトメタルを溶射施工する前
に、溶射施工面をブラスト処理によってＲａが５μｍ〜
３０μｍ、またはＲｍａｘが３０μｍ〜３００μｍの表
面粗さにすることを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の軸受部品の製造方法において、上記コーティング処理
工程は、軸受基材の軸受面にＴＩＧ溶接法で肉盛り溶接
したホワイトメタル合金層の上に、ホワイトメタルを溶
射施工する際に、空気または不活性ガスを吹き付けて軸
受基材の温度を摂氏２００度以下に冷却しながらホワイ
トメタルを溶射コーティングすることを特徴とする軸受
部品の製造方法。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか記載の
軸受部品の製造方法において、上記コーティング処理工
程は、ホワイトメタルの溶射粉末として粒子径１０μｍ
〜３００μｍのものを用いることを特徴とする軸受部品
の製造方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の上記コーティング処理工程は、軸受基材の軸受面にＴ
ＩＧ溶接法で肉盛り溶接したホワイトメタル合金層の上
に、ホワイトメタル溶射粉末として、０〜１５重量％Ｓ
ｂ、０〜１０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐｂ、０〜３
０重量％Ｚｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、ま
たは０〜５０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓｂ、０〜
５．０重量％Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残部Ｐｂ等
のＰｂ基ホワイトメタル、または５〜１５重量％Ｓｎ、
０.５〜５．０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下Ｎｉ、残
部Ａｌ等のＡｌ基ホワイトメタルを用いるようにしたこ
とを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項７】請求項１記載の軸受部品の製造方法にお
いて、上記拡散密着熱処理工程は、ホワイトメタルがコ
ーティングされた軸受基材を、加熱炉でホワイトメタル
の融点温度以下である摂氏１００度〜２５０度で３０分
〜５０時間加熱保持することを特徴とする軸受部品の製
造方法。
【請求項８】軸受基材にホワイトメタル合金からなる
耐摩耗層を有する軸受部品の製造方法において、ホワイ
トメタル合金を軸受形状に加工し、溶接法で軸受基材の
軸受面に固定したことを特徴とする軸受部品の製造方
法。
【請求項９】軸受基材にホワイトメタル合金からなる
耐摩耗層を有する軸受部品の製造方法において、ホワイ
トメタル合金を軸受形状に加工し、拡散接合法でホワイ
トメタル合金の融点温度以下で加熱保持して軸受基材の
軸受面に固定したことを特徴とする軸受部品の製造方
法。
【請求項１０】請求項９記載の軸受部品の製造方法に
おいて、上記拡散接合法によりホワイトメタル合金を固
定するに際して、基材接合面に銅（Ｃｕ）層を形成した
ことを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項１１】請求項９又は請求項１０記載の軸受部
品の製造方法において、ホワイトメタル合金を固定する
に際して、接合面に０．１ｋｇ／ｃｍ^２〜３０ｋｇ／ｃ
ｍ^２の面圧を負荷したことを特徴とする軸受部品の製造
方法。
【請求項１２】軸受基材にホワイトメタル合金からな
る耐摩耗層を有する軸受部品の製造方法において、ホワ
イトメタル合金を軸受形状に加工し、ろう付け法でろう
材の融点温度以上、ホワイト合金の融点温度以下に加熱
保持して軸受基材の軸受面に固定したことを特徴とする
軸受部品の製造方法。
【請求項１３】軸受基材にホワイトメタル合金からな
る耐摩耗層を有する軸受部品の製造方法において、ホワ
イトメタル合金を軸受形状に加工し、接着剤で軸受基材
の軸受面に固定したことを特徴とする軸受部品の製造方
法。
【請求項１４】請求項１２又は請求項１３記載の軸受
部品の製造方法において、基材およびホワイトメタル合
金の固定面をＲａ３μｍ〜２０μｍまたはＲｍａｘ３０
μｍ〜２００μｍに粗面化して固定したことを特徴とす
る軸受部品の製造方法。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１４に記載のいず
れかかの製造方法により製作されたことを特徴とする軸
受部品。