JP2006105265A - 銅合金系すべり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】銅系軸受合金からなるライニングの摺動面側にBi系オーバレイを被着したすべり軸受において、少なくとも表面側にAg2Sが析出しているBi系オーバレイ3はPb系オーバレイよりもすぐれている。前記オーバレイが0.1〜10質量%のAgを含有する。Ag濃度が前記オーバレイ中の厚さ方向で実質的に均一である。Ag濃度が前記オーバレイ中の厚さ方向でライニング近傍側が相対的に低いことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
特許文献1の樹脂系オーバレイ付き軸受においては、樹脂系オーバレイが摩滅しCu-Sn-Ag合金が露出した場合、Cu-Sn-Ag合金に含まれるAgがオイル中のSと反応して軸受合金最表面に摺動特性の優れるAg2Sが生成する。一方、樹脂系オーバレイ層が残存している場合は摺動特性の優れるAg2Sは生成しない。
特許文献3(特開平11−50296号公報)は、半円弧形態のCu-Sn合金層表面にNi中間層を介して被着したオーバレイをSn、In及び/又はAgを添加したBi系合金として、摺動性能を改善することを提案している。
また特許文献6(特開2003−156046号公報)はBi系オーバレイにSi3N4、Al2O3などの硬質物を添加して耐摩耗性を高めることを提案している。
特許文献4で提案されている添加元素、特許文献5で提案されているめっき析出密度の調整、特許文献6で提案されている硬質物の添加の何れも達成成果を従来のPb系オーバレイと比較していない。したがって従来技術の上記した水準を考慮すると、Bi系オーバレイのなじみ性をPb系オーバレイと同程度以上にする開発の必要性は大であると言えよう。
オーバレイの主成分であるBiは摺動初期に相手軸の表面凹凸により摩耗し、相手軸になじむために、摺動面に潤滑油膜が作られ易くなる。但し、なじみ面はPb系オーバレイよりも劣っており、またAg2Sはなじみ作用がないために、軸受面が相手軸と固体接触する割合は、Pb系オーバレイが相手軸と接触する割合より多くなる。Ag2SとBiが共存する軸受表面の一部が相手軸と真接触しているが、Bi面が相手軸により摩滅するにつれ、Ag2Sの接触割合が多くなる。したがって、なじみ面がある程度形成されるとAg2Sの優れた摺動特性が焼付きの発生を抑える。
続いて、本発明のオーバレイの厚さ、組成、調製方法などについて説明する。
なお、本発明のオーバレイ中に析出しているAg2Sは低温型(β型、単斜系) 硫化銀である。
一般にオーバレイの初期摩滅量は1〜2μm程度であると言われている。したがって、オーバレイの表面からこの厚さの範囲(以下「表層部」という)に亘る領域において上記Ag2Sが生成されておればよく、これにより深部ではBi-Ag二元系、純Biなどの種々の組成であってもよく、また表層部直下はライニングでもよい。
上記したBi-Ag二元系組成に添加されたSはAgと結合してAg2Sとして析出する。
オーバレイの表層部に析出したAg2Sが摩滅しても摺動時の熱負荷によりBi系オーバレイ中のAgがオイル中のSと反応してオーバレイ最表面に摺動特性の優れるAg2Sが析出する。
(a)Bi-Ag合金めっき。
(b)Biめっき後、Agフラッシュめっきを施し熱処理によりオーバレイ中にAgを拡散。
(c)Cu-Sn-Ag合金(ライニング)上にBiをめっき。熱処理により下地材からオーバレイ中にAgを拡散。
(d)中間Agめっき層を介してBiをめっき。熱処理により中間層からオーバレイ中にAgを拡散。
a)メタンスルホン酸:50〜250ml/l
メタンスルホン酸Bi:50〜250ml/l
メタンスルホン酸Ag:10〜100ml/l
β-ナフトール:0.5〜50g/l
浴温:25℃
電流密度:0.5〜5A/dm2
メタンスルホン酸Bi:50〜250ml/l
(メタンスルホン酸Ag:10〜100ml/l)
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル:0.5〜50g/l
浴温:25℃
電流密度:0.5〜5A/dm2
硝酸Bi:5〜30g/l
(硝酸Ag:5〜50ml/l)
ポリオキシエチレン ノニルフェニルエーテル:0.5〜50g/l
浴温:25℃
電流密度:0.5〜5A/dm2
製法(a):表層部厚さ方向で均一(以下「構造イ」という)。
製法(b):表面側Ag濃度高、下地近傍側Ag濃度低(以下「構造ロ」という)。
製法(c),(d):表面側Ag濃度低、下地近傍側Ag濃度高(以下「構造ハ」という)。
製法(b)の熱処理時に充分時間をかけてAgをBiに拡散させることによって構造イを作ることもできる。構造ロおよびハは製法(a)のめっき時の電流密度の制御によっても作られる。
構造ハについては、Biオーバレイの表層部中のAgが枯渇しても、摺動時の熱負荷により順次Cu-Sn-Ag合金あるいは中間Agめっき層から表層部にAgが供給され、オーバレイ最表面には安定的にAg2Sが形成される。
裏金鋼板(厚さ1.3mm、SPCC)に表1に示す厚さが0.2mmの銅合金軸受を圧接した。銅合金軸受(ライニング)は、Cu-Sn(Cu:94.5%、Sn:5%); Cu-Sn-Ag(Cu:0.4%、Sn:5%、Ag:1%))であった。さらに、一部の素材についてAg、Niめっきによる中間層を形成した。このようにして調製したバイメタル状素材について図2に示す工程でオーバレイめっきを行ない、厚さが8μm のオーバレイを被着した。
Biめっきは段落番号0016に記載したメタスルフオン酸浴を使用した。
熱処理はオイル中で行なった。
また、比較例としては、Pb系オーバレイ(Pb-Sn-Cu)と樹脂系オーバレイ(PAI+MoS2)を使用した。
No.1〜4:図2中の熱処理を潤滑油中で150℃、60minで行なった。
No.5〜8:図2中の熱処理を行なわなかった。
No.5:BiオーバレイにAgを添加しなかった。
耐焼付性試験機
試験機:静荷重焼付き試験機
すべり速度:2.86m/sec.(1300rpm)
軸受寸法:φ42mm×w17mm
軸受面圧:荷重漸増
軸材質:S55C(焼入れ)
潤滑油種:5W-30 SL
給油温度:140℃
試験機:往復動荷重試験機
すべり速度:6.6m/sec.(3000rpm)
軸受寸法:φ42mm×w17mm
軸受面圧:荷重漸増
軸材質:S55C(焼入れ)
潤滑油種:10W-30 CF4、
給油温度:140℃
図2、3に示すように、従来のPb系オーバレイ(No.7)及び樹脂系オーバレイ(No.8)よりも本発明実施例(No.1〜4)では高い焼付面圧及び焼付荷重が高くなっている。
また、焼付試験の前後で、表層に1.0質量%以上のAg2Sが存在するものは焼付荷重が高い傾向が認められた。
2 軸受合金層
2´ Ni中間めっき層
3 オーバレイ
Claims (5)
- 銅系軸受合金からなるライニングの摺動面側にBi系オーバレイを被着したすべり軸受において、前記Bi系オーバレイがBi-Ag系であり、少なくとも表面側にAg2Sが析出していることを特徴とする銅合金系すべり軸受。
- 前記Bi系オーバレイが0.1〜10質量%のAgを含有することを特徴とする請求項1記載の銅合金系すべり軸受。
- Ag濃度が前記Bi系オーバレイ中の厚さ方向で実質的に均一であることを特徴とする請求項2に記載の銅合金系すべり軸受。
- Ag濃度が前記Bi系オーバレイ中の厚さ方向でライニング近傍側が相対的に低いことを特徴とする請求項2に記載の銅合金系すべり軸受。
- Ag濃度が前記Bi系オーバレイ中の厚さ方向でライニング近傍側が相対的に高いことを特徴とする請求項2に記載の銅合金系すべり軸受。
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