JP2007100200A - Aluminum alloy for bearing - Google Patents
Aluminum alloy for bearing Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007100200A JP2007100200A JP2005294917A JP2005294917A JP2007100200A JP 2007100200 A JP2007100200 A JP 2007100200A JP 2005294917 A JP2005294917 A JP 2005294917A JP 2005294917 A JP2005294917 A JP 2005294917A JP 2007100200 A JP2007100200 A JP 2007100200A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- hard material
- bearings
- bearing
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 135
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 117
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 40
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 39
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 3
- 102220259718 rs34120878 Human genes 0.000 description 3
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001996 bearing alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関用軸受に関し、より詳しくはアルミニウム軸受合金に硬質材を含有してなる軸受用アルミニウム合金に関する。 The present invention relates to a bearing for an internal combustion engine, and more particularly to an aluminum alloy for a bearing in which a hard material is contained in an aluminum bearing alloy.
車両用の摺動部材の摺動面には、回転軸との摩擦を少なくし、潤滑性を高めて摺動性を向上させるため、すべり軸受等の軸受が使用される。軸受に使用される軸受材料としては、例えば、ＳｎまたはＣｕ等を含有させたアルミニウム合金である軸受用アルミニウム合金が用いられる。特に、車両用エンジンのコネクティングロッド等の軸受に用いられる軸受用アルミニウム合金は、軸受が回転軸により高い面圧を繰り返し負荷されるため、高い耐疲労性及び耐焼付性が要求される。そこで、ＳｎまたはＣｕ等よりも硬い硬質材であるＴｉＣをアルミニウム合金中に分散させて、分散強化によって耐疲労性を向上させた軸受用アルミニウム合金が用いられている。例えば、特許文献１及び２には、ＴｉＣ粒子を含む軸受用アルミニウム合金が示されており、特に、特許文献１には、Ｓｎを２〜２０質量％、Ｃｕを０．１〜３質量％、平均粒径０．２μｍ以下のＴｉＣ粒子を０．１〜４．５体積％含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる軸受用アルミニウム合金が示されている。なお、軸受用アルミニウム合金中に分散したＴｉＣは、軸受と回転軸との摺動により軸受から回転軸に付着したアルミニウム合金を除去するラッピング（lapping）機能を有しており、軸受と回転軸との耐焼付性も向上させている。 A bearing such as a slide bearing is used on a sliding surface of a sliding member for a vehicle in order to reduce friction with a rotating shaft, improve lubricity, and improve slidability. As a bearing material used for the bearing, for example, an aluminum alloy for bearings which is an aluminum alloy containing Sn or Cu or the like is used. In particular, a bearing aluminum alloy used for a bearing such as a connecting rod of a vehicle engine is required to have high fatigue resistance and seizure resistance because the bearing is repeatedly loaded with a high surface pressure by the rotating shaft. Therefore, an aluminum alloy for bearings in which TiC, which is a harder material than Sn or Cu, is dispersed in an aluminum alloy and fatigue resistance is improved by dispersion strengthening is used. For example, Patent Documents 1 and 2 show an aluminum alloy for bearings containing TiC particles. In particular, Patent Document 1 discloses 2 to 20% by mass of Sn, 0.1 to 3% by mass of Cu, An aluminum alloy for bearings containing 0.1 to 4.5% by volume of TiC particles having an average particle diameter of 0.2 μm or less and the balance being made of Al and inevitable impurities is shown. The TiC dispersed in the bearing aluminum alloy has a lapping function to remove the aluminum alloy adhering to the rotating shaft from the bearing by sliding between the bearing and the rotating shaft. This also improves the seizure resistance.
しかし、軸受の耐焼付性については、上述したようなＴｉＣを分散させた軸受用アルミニウム合金を用いても、回転軸により高い面圧が繰り返し負荷される条件では十分とはいえない。そこで、ＴｉＣの粒径を、例えば、上記のような平均粒径０．２μｍよりも大きくすることで軸受の耐焼付性をさらに向上させることもできる。しかし、その場合には、ＴｉＣはビッカース硬さでＨＶ３０００と硬い材料であるため、相手材である回転軸の摩耗が大きくなるという問題がある。また、軸受用アルミニウム合金の耐疲労性についても、上記のような繰り返し負荷に長時間耐えうるよう、更なる耐疲労性の向上が望まれている。なお、ＴｉＣ粒子は高価で、機械加工性が悪いため、製造コストが高いという問題もある。 However, with respect to the seizure resistance of the bearing, even if an aluminum alloy for bearings in which TiC is dispersed as described above is used, the condition under which a high surface pressure is repeatedly applied by the rotating shaft is not sufficient. Therefore, the seizure resistance of the bearing can be further improved by making the particle size of TiC larger than the above average particle size of 0.2 μm, for example. However, in that case, since TiC is a hard material having a Vickers hardness of HV3000, there is a problem that wear of the rotating shaft that is the counterpart material is increased. Further, regarding the fatigue resistance of the aluminum alloy for bearings, further improvement of the fatigue resistance is desired so that it can withstand the above repeated load for a long time. In addition, since TiC particles are expensive and have poor machinability, there is a problem that the manufacturing cost is high.
そこで、本発明の目的は、高価なＴｉＣ粒子を用いることなく、耐焼付性及び耐疲労性を更に向上させた軸受用アルミニウム合金を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an aluminum alloy for bearings that further improves seizure resistance and fatigue resistance without using expensive TiC particles.
上記目的を達成するため、本発明の第１に係る軸受用アルミニウム合金は、２質量％以上２０質量％以下のＳｎと、０．１質量％以上３質量％以下のＣｕと、ＴｉＣよりも硬度が小さい硬質材と、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなる軸受用アルミニウム合金であって、前記硬質材は、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the bearing aluminum alloy according to the first aspect of the present invention has a hardness higher than that of Sn of 2 mass% to 20 mass%, Cu of 0.1 mass% to 3 mass%, and TiC. Is an aluminum alloy for bearings composed of a hard material having a small size and the balance Al and inevitable impurities, wherein the hard material is at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2. To do.
本発明の第２に係る軸受用アルミニウム合金は、２質量％以上２０質量％以下のＳｎと、０．１質量％以上３質量％以下のＣｕと、ＴｉＣよりも硬度が小さい硬質材と、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなる軸受用アルミニウム合金であって、前記硬質材は、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種を含み、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The aluminum alloy for bearings according to the second aspect of the present invention includes 2 mass% or more and 20 mass% or less of Sn, 0.1 mass% or more and 3 mass% or less of Cu, a hard material whose hardness is smaller than TiC, and the balance An aluminum alloy for bearings composed of Al and inevitable impurities, wherein the hard material includes at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 , and further includes TiB 2 , HfC, ZrC, or ZrB. It contains at least one selected from 2 .
本発明の第３に係る軸受用アルミニウム合金は、２質量％以上２０質量％以下のＳｎと、０．１質量％以上３質量％以下のＣｕと、ＴｉＣよりも硬度が小さい硬質材と、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなる軸受用アルミニウム合金であって、前記硬質材は、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種を含み、更に、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。 The aluminum alloy for bearings according to the third aspect of the present invention includes 2 mass% or more and 20 mass% or less of Sn, 0.1 mass% or more and 3 mass% or less of Cu, a hard material whose hardness is smaller than TiC, and the balance An aluminum alloy for bearings comprising Al and inevitable impurities, wherein the hard material includes at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 , and further selected from AlN or Al 2 O 3 It is characterized by including at least 1 sort.
本発明の第４に係る軸受用アルミニウム合金は、前記第１から３に係る軸受用アルミニウム合金において、前記硬質材の含有量が、総量で０．３体積％以上８体積％以下であることを特徴とする。 The aluminum alloy for bearings according to a fourth aspect of the present invention is the aluminum alloy for bearings according to the first to third aspects, wherein the total content of the hard material is 0.3 volume% or more and 8 volume% or less. Features.
従って本発明の軸受用アルミニウム合金によれば、機械加工性が悪く、高価なＴｉＣ粒子を用いることなく、耐焼付性及び耐疲労性の更なる向上を図ることができる。 Therefore, according to the aluminum alloy for bearings of the present invention, the machinability is poor and seizure resistance and fatigue resistance can be further improved without using expensive TiC particles.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、軸受用アルミニウム合金の製造方法を示す図である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a method for producing a bearing aluminum alloy.
硬質材ペレット作製工程（Ｓ１０）は、軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金の中に硬質材を分散させるための硬質材ペレットを作製する工程である。 The hard material pellet manufacturing step (S10) is a step of preparing a hard material pellet for dispersing the hard material in the aluminum alloy that serves as the base of the bearing aluminum alloy.
硬質材は、軸受用アルミニウム合金へ耐焼付性及び耐疲労性等を付与するために添加される。硬質材としては、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種を用いることができる。これらの硬質材によれば、ＴｉＣより硬度が小さいために、硬質材としてＴｉＣを用いた軸受用アルミニウム合金よりも、相手材の摩耗を少なくして、耐焼付性を向上させることができ、更に、軸受用アルミニウム合金の結晶粒を微細化することにより、軸受用アルミニウム合金の基地を強化し、耐疲労性を向上させることができる。なお、軸受用アルミニウム合金の結晶粒を微細化する効果が得られる硬質材としては、硬質材の結晶構造がアルミニウムと同じ面心立方晶である場合には、アルミニウムとの格子定数の差が１０％以下の硬質材であり、一方、硬質材の結晶構造がアルミニウムの結晶構造と異なる硬質材の場合には、特定の結晶面間隔がアルミニウムの格子定数とほぼ等しい硬質材である。アルミニウム合金の結晶粒を微細化できる硬質材としては、ＴａＣ、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２及びＴｉＣがある。ＴｉＣの含有は上述の理由により好ましくないが、微細かつ少量であれば後述する他の硬質材と共に含有させて軸受用アルミニウム合金として用いることができる。 The hard material is added to impart seizure resistance and fatigue resistance to the aluminum alloy for bearings. As the hard material, at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 can be used. According to these hard materials, since the hardness is smaller than TiC, it is possible to improve the seizure resistance by reducing the wear of the counterpart material compared to the aluminum alloy for bearings using TiC as the hard material. By refining the crystal grains of the aluminum alloy for bearings, the base of the aluminum alloy for bearings can be strengthened and the fatigue resistance can be improved. In addition, as a hard material which can obtain the effect of refining crystal grains of the aluminum alloy for bearings, when the crystal structure of the hard material is the same face-centered cubic crystal as aluminum, the difference in lattice constant from aluminum is 10 On the other hand, when the hard material has a crystal structure different from that of aluminum, the hard material has a specific crystal plane spacing substantially equal to the lattice constant of aluminum. Examples of the hard material that can refine the crystal grains of the aluminum alloy include TaC, Mo (Si, Al) 2 and TiC. The inclusion of TiC is not preferable for the above-mentioned reasons, but if it is fine and small, it can be used together with other hard materials described later and used as a bearing aluminum alloy.
硬質材には、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種に加えて、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含むこともできる。ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣ及びＺｒＢ２についても、ＴｉＣより硬度が小さいため硬質材としてＴｉＣを用いた軸受用アルミニウム合金よりも、耐焼付性を向上させることができる。なお、上述したＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種のみ含む軸受用アルミニウム合金よりも、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含有させたほうが、耐焼付性を向上させることができる。これは耐疲労性についても同様であり、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種のみの場合でも硬質材としてＴｉＣを用いた軸受用アルミニウム合金よりも耐疲労性を向上させることができるが、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含有させたほうが、より耐疲労性を向上させることができる。 In addition to at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 , the hard material may further include at least one selected from TiB 2 , HfC, ZrC, or ZrB 2 . Since TiB 2 , HfC, ZrC, and ZrB 2 are also harder than TiC, the seizure resistance can be improved as compared with the aluminum alloy for bearings using TiC as a hard material. In addition to the above-described aluminum alloy for bearings including at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2, at least one selected from TiB 2 , HfC, ZrC or ZrB 2 is further contained. The seizure resistance can be improved. This also applies to the fatigue resistance, and even when only at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 is used, the fatigue resistance is improved as compared with the aluminum alloy for bearings using TiC as a hard material. However, the fatigue resistance can be further improved by containing at least one selected from TiB 2 , HfC, ZrC or ZrB 2 .
硬質材には、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種に加えて、更に、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択される少なくとも１種を含むこともできる。ＡｌＮ及びＡｌ２Ｏ３についても、ＴｉＣより硬度が小さいため硬質材としてＴｉＣを用いた軸受用アルミニウム合金よりも、耐焼付性を向上させることができる。なお、上述したＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種のみ含む軸受用アルミニウム合金よりも、更に、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択される少なくとも１種を含有させたほうが耐焼付性を向上させることができる。また、その他の硬質材としては、平均粒径０．２μｍ以下のＴｉＣを含み、更に、ＴａＣ、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣ、ＺｒＢ２、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択される少なくとも１種を含むこともできる。 In addition to at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 , the hard material may further include at least one selected from AlN or Al 2 O 3 . Since AlN and Al 2 O 3 also have a hardness lower than that of TiC, seizure resistance can be improved as compared with an aluminum alloy for bearings using TiC as a hard material. In addition, it is better to contain at least one selected from AlN or Al 2 O 3 than the above-described aluminum alloy for bearings including at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2. The seizure property can be improved. Other hard materials include TiC having an average particle size of 0.2 μm or less, and further include TaC, Mo (Si, Al) 2 , TiB 2 , HfC, ZrC, ZrB 2 , AlN, or Al 2 O 3. It can also contain at least one selected.
軸受用アルミニウム合金中の硬質材の含有量は、総量で０．３体積％以上８体積％以下であることが好ましい。硬質材の含有量が０．３体積％未満であると、軸受用アルミニウム合金の基地を十分に強化することができず、十分な耐疲労性が得られない。また、硬質材の含有量が８体積％を超えると、鋳造時における溶湯の流動性が悪くなり、更に、鋳塊をシート状に圧延する際の圧延性も悪くなる。なお、軸受用アルミニウム合金中の硬質材の含有量は、１．５体積％以上２．５体積％以下が更に好ましく、硬質材の含有量がこの範囲である場合には、軸受用アルミニウム合金の耐焼付性及び耐疲労性を更に向上させることができる。 The total content of the hard material in the aluminum alloy for bearings is preferably 0.3% by volume or more and 8% by volume or less. When the content of the hard material is less than 0.3% by volume, the base of the aluminum alloy for bearings cannot be sufficiently strengthened, and sufficient fatigue resistance cannot be obtained. Moreover, when content of a hard material exceeds 8 volume%, the fluidity | liquidity of the molten metal at the time of casting will worsen, and also the rolling property at the time of rolling an ingot to a sheet form will also worsen. The content of the hard material in the aluminum alloy for bearings is more preferably 1.5% by volume or more and 2.5% by volume or less, and when the content of the hard material is within this range, the aluminum alloy for bearings Seizure resistance and fatigue resistance can be further improved.
また、硬質材の粒径は、平均粒径で８μｍ以下であることが好ましい。硬質材の平均粒径が８μｍを超える場合には、軸受用アルミニウム合金の耐焼付性及び耐疲労性が低下するからである。更に好ましくは、平均粒径で３μｍ以上８μｍ以下であり、硬質材の平均粒径がこの範囲である場合には、軸受用アルミニウム合金の耐焼付性及び耐疲労性を更に向上させることができる。 Moreover, it is preferable that the particle diameter of a hard material is 8 micrometers or less by an average particle diameter. This is because when the average particle size of the hard material exceeds 8 μm, the seizure resistance and fatigue resistance of the bearing aluminum alloy are lowered. More preferably, when the average particle diameter is 3 μm or more and 8 μm or less, and the average particle diameter of the hard material is within this range, the seizure resistance and fatigue resistance of the bearing aluminum alloy can be further improved.
軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金中に硬質材を分散させるための硬質材ペレットの作製は、例えば、特開２００３−２５３３６４号公報に示されている粉末成形体内でのその場生成である、いわゆるIn-situ法により行うことができる。In-situ法が用いられるのは、硬質材を軸受用アルミニウム合金中により均一に分散することができるからである。図２は、In-situ法による硬質材ペレットの作製方法を示す図である。まず、硬質材ペレットを作製するための原料粉末を準備する。表１に、各硬質材ペレットを作製するための原料粉末を示す。 Production of a hard material pellet for dispersing a hard material in an aluminum alloy serving as a base of a bearing aluminum alloy is, for example, in-situ generation in a powder molded body disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-253364. The so-called in-situ method can be used. The in-situ method is used because the hard material can be more uniformly dispersed in the bearing aluminum alloy. FIG. 2 is a diagram illustrating a method for producing a hard material pellet by an in-situ method. First, raw material powder for preparing a hard material pellet is prepared. Table 1 shows the raw material powder for producing each hard material pellet.
表１に示すように、硬質材として、ＴａＣを用いる場合には、ＴａＣペレットの原料粉末として、Ａｌ粉末、Ｔａ粉末及びＣ粉末を準備する。また、硬質材としてＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を用いる場合には、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２ペレットの原料粉末として、Ａｌ粉末、Ｍｏ粉末及びＳｉ粉末を準備する。これらの原料粉末は、Ｖ型混合機等により、表１に示す混合比により混合され混合粉が作製される。例えば、ＴａＣペレットを作製する場合には、Ａｌ粉末が０．５ｇと、Ｔａ粉末が１．５１ｇと、Ｃ粉末が０．１ｇとが混合される。また、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２ペレットを作製する場合には、Ａｌ粉末が７ｇと、Ｍｏ粉末が３．４ｇと、Ｓｉ粉末が２ｇとが混合される。 As shown in Table 1, when TaC is used as the hard material, Al powder, Ta powder and C powder are prepared as raw powders for TaC pellets. Moreover, when using Mo (Si, Al) 2 as a hard material, Al powder, Mo powder, and Si powder are prepared as raw material powder of Mo (Si, Al) 2 pellets. These raw material powders are mixed at a mixing ratio shown in Table 1 by a V-type mixer or the like to produce a mixed powder. For example, when producing TaC pellets, 0.5 g of Al powder, 1.51 g of Ta powder, and 0.1 g of C powder are mixed. Moreover, when producing Mo (Si, Al) 2 pellets, 7 g of Al powder, 3.4 g of Mo powder, and 2 g of Si powder are mixed.
つぎに、上記の混合粉をプレス成形機等により、約７００ＭＰａでプレス成形し成形体を作製する。そして得られた成形体は、アルゴンガス雰囲気中でアルミニウムの融点以上の温度で熱処理される。例えば、ＴａＣペレットを作製する場合には、この熱処理により、成形体中のＴａ粉末及びＣ粉末が反応しＴａＣが生成され、Ａｌ中にＴａＣを含有したＴａＣペレットが作製される。また、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２ペレットを作製する場合には、Ａｌ粉末、Ｍｏ粉末及びＳｉ粉末が反応しＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２が生成され、Ａｌ中にＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含有したＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２ペレットが作製される。 Next, the above mixed powder is press-molded at about 700 MPa by a press molding machine or the like to produce a compact. And the obtained molded object is heat-processed at the temperature more than melting | fusing point of aluminum in argon gas atmosphere. For example, when producing TaC pellets, this heat treatment causes Ta powder and C powder in the molded body to react to produce TaC, and TaC pellets containing TaC in Al are produced. In the case of manufacturing the Mo (Si, Al) 2 pellets, Al powder, Mo powder and Si powder reacts Mo (Si, Al) 2 are generated, during Al Mo (Si, Al) 2 and The contained Mo (Si, Al) 2 pellet is produced.
硬質材分散工程（Ｓ１２）は、軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金の溶湯の中に硬質材ペレットを投入して、硬質材を溶湯中に分散させる工程である。図３は、硬質材の分散方法を示す図である。ここで、ベースとなるアルミニウム合金は、２質量％以上２０質量％以下のＳｎと、０．１質量％以上３質量％以下のＣｕと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いる。Ｓｎ量が、２質量％未満であると十分ななじみ性が得られず、また、Ｓｎ量が、２０質量％を超えると耐疲労性が低下する。そして、Ｃｕ量が、０．１質量％未満であると十分な耐疲労性が得られず、Ｃｕ量が３質量％を超えると耐焼付性が低下する。なお、ベースとなるアルミニウム合金には、ＢｉまたはＩｎを合計で８質量％以下含有してもよく、ＢｉまたはＩｎの潤滑効果により、軸受用アルミニウム合金の耐焼付性を向上させることができる。また、ベースとなるアルミニウム合金には、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｉ及びＦｅからなる群から選択される少なくとも１種を総量で２質量％以下含有してもよい。Ｍｇは、Ｃｕと同様に固溶強化によりＡｌマトリックスを強化する。但し、Ｍｇの含有量が２質量％を超えると強度が高くなりすぎて、軸受適用時にはなじみ性が低下する。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｉ及びＦｅは、高温強度を向上させる。但し、これらの含有量が総量で２質量％を超えると強度が高くなりすぎると同時に、粗大析出物が生成して、軸受適用時にはなじみ性が低下する。 A hard material dispersion | distribution process (S12) is a process of throwing a hard material pellet in the molten aluminum alloy used as the base of the aluminum alloy for bearings, and disperse | distributing a hard material in a molten metal. FIG. 3 is a diagram showing a hard material dispersion method. Here, the aluminum alloy used as the base is an aluminum alloy composed of 2 mass% to 20 mass% of Sn, 0.1 mass% to 3 mass% of Cu, the balance Al and inevitable impurities. If the Sn content is less than 2% by mass, sufficient conformability cannot be obtained, and if the Sn content exceeds 20% by mass, the fatigue resistance decreases. And if the amount of Cu is less than 0.1% by mass, sufficient fatigue resistance cannot be obtained, and if the amount of Cu exceeds 3% by mass, seizure resistance decreases. The aluminum alloy serving as the base may contain a total of 8% by mass or less of Bi or In, and the seizure resistance of the aluminum alloy for bearings can be improved by the lubricating effect of Bi or In. Further, the base aluminum alloy may contain a total amount of 2% by mass or less of at least one selected from the group consisting of Mg, Cr, Zr, Mn, V, Ni and Fe. Mg, like Cu, strengthens the Al matrix by solid solution strengthening. However, if the Mg content exceeds 2% by mass, the strength becomes too high and the conformability decreases when the bearing is applied. Cr, Zr, Mn, V, Ni and Fe improve the high temperature strength. However, if the total content exceeds 2% by mass, the strength becomes too high, and at the same time, coarse precipitates are generated, and the conformability is lowered when the bearing is applied.
軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金の溶湯中に、硬質材ペレットを投入するにあたって、ベースとなるアルミニウム合金の溶湯温度は、約８５０℃に設定される。硬質材として、ＴａＣを用いる場合は、ベースとなるアルミニウム合金の溶湯中に、ＴａＣペレットが投入され、ＴａＣとＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２とを用いる場合には、ＴａＣペレットとＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２ペレットとが投入される。ここで、硬質材ペレットは、密度が高いほどベースとなるアルミニウム合金の溶湯中に沈みやすく溶解しやすいことから、ＴａＣやＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２等は、ＴｉＣよりも密度が高いので、溶湯中に容易に溶解させることができる。硬質材ペレットを溶湯中に投入した後、ステンレス製攪拌棒等により機械攪拌し、硬質材をベースとなるアルミニウム合金の溶湯中に均一に分散させる。 When the hard material pellets are put into the molten aluminum alloy serving as the base of the bearing aluminum alloy, the molten metal temperature of the aluminum alloy serving as the base is set to about 850 ° C. When TaC is used as the hard material, TaC pellets are introduced into a molten aluminum alloy as a base. When TaC and Mo (Si, Al) 2 are used, TaC pellets and Mo (Si, Al) are used. ) 2 pellets are charged. Here, since the hard material pellets are more likely to sink into the molten aluminum alloy as the density is higher and dissolve more easily, TaC, Mo (Si, Al) 2 and the like are higher in density than TiC. It can be easily dissolved in. After putting the hard material pellets into the molten metal, mechanical stirring is performed with a stainless stir bar or the like, and the hard material is uniformly dispersed in the molten aluminum alloy as a base.
続く鋳造工程（Ｓ１４）では、硬質材を分散させた軸受用アルミニウム合金の溶湯を鋳型に注湯して鋳造する。鋳型には、ＪＩＳ４号舟金型等を用いることができ、鋳型の温度は、１００℃以上１２０℃以下に設定される。そして、鋳造工程（Ｓ１４）により、板厚が１０ｍｍの軸受用アルミニウム合金の鋳造材が製造される。 In the subsequent casting step (S14), a molten aluminum alloy for bearings in which a hard material is dispersed is poured into a mold for casting. As the mold, a JIS No. 4 boat mold or the like can be used, and the temperature of the mold is set to 100 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. And the cast material of the aluminum alloy for bearings whose plate | board thickness is 10 mm is manufactured by a casting process (S14).
圧延工程（Ｓ１６）では、ロール圧延機等により軸受用アルミニウム合金の鋳造材を圧延し、シート材を製造する。上述した板厚が１０ｍｍの軸受用アルミニウム合金の鋳造材を、板厚１．３ｍｍのシート材となるまで圧延する。なお、圧延の中間段階または最終段階で、３５０℃で２時間の焼鈍し等を行ってもよい。 In the rolling step (S16), a cast material of a bearing aluminum alloy is rolled by a roll rolling machine or the like to produce a sheet material. The above cast aluminum alloy material for bearings having a plate thickness of 10 mm is rolled until a sheet material having a plate thickness of 1.3 mm is obtained. In addition, you may anneal for 2 hours, etc. at 350 degreeC in the intermediate | middle stage or final stage of rolling.
図４は、軸受用アルミニウム合金を用いた軸受を示す断面図である。前記軸受は、鋼板を用いた裏金と、中間層と、軸受用アルミニウム合金を用いた軸受部とからなり、これらの接合面を清浄にしてから圧接して製造される。中間層には、膜厚が５μｍ前後のＮｉ層またはＡｌ層が用いられ、これらの中間層によれば、軸受用アルミニウム合金と鋼板との接着強度を高めることができる。また、中間層には、膜厚が５０μｍ前後のＡｌ層またはＡｌ合金層を用いることもでき、前記中間層によれば、中間層の硬さが軸受用アルミニウム合金よりも低いので、軸受に過大な負荷が作用した場合、中間層の変形により応力を分散して、軸受の耐疲労性を高めることができる。なお、前記中間層は、軸受用アルミニウム合金と鋼板との接着強度を高めることにも寄与している。このようなＡｌ層またはＡｌ合金層に用いられる材料としては、純Ａｌ、２．７質量％のＣｕと、０．１２質量％のＺｒとを含有するＡｌ合金（Ａ２０９０）、または特開２００４−７６０３９号公報に開示されている、５質量％のＳｉを含有するＡｌ合金、３．５質量％のＣｕを含有するＡｌ合金、３．５質量％のＺｎを含有するＡｌ合金または３．５質量％のＭｇを含有するＡｌ合金等がある。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a bearing using a bearing aluminum alloy. The bearing is composed of a back plate using a steel plate, an intermediate layer, and a bearing portion using an aluminum alloy for the bearing, and is manufactured by cleaning these joint surfaces and press-contacting them. As the intermediate layer, a Ni layer or an Al layer having a film thickness of about 5 μm is used. According to these intermediate layers, the adhesive strength between the aluminum alloy for bearings and the steel plate can be increased. The intermediate layer may be an Al layer or an Al alloy layer having a thickness of about 50 μm. According to the intermediate layer, the intermediate layer has a hardness lower than that of the aluminum alloy for bearings. When a heavy load is applied, the stress can be dispersed by the deformation of the intermediate layer, and the fatigue resistance of the bearing can be improved. In addition, the said intermediate | middle layer has also contributed to raising the adhesive strength of the aluminum alloy for bearings, and a steel plate. As a material used for such an Al layer or an Al alloy layer, an Al alloy (A2090) containing pure Al, 2.7% by mass of Cu, and 0.12% by mass of Zr, or JP-A-2004-2004 No. 76039 discloses an Al alloy containing 5% by mass of Si, an Al alloy containing 3.5% by mass of Cu, an Al alloy containing 3.5% by mass of Zn, or 3.5% by mass. Al alloy containing 1% Mg.
また、軸受用アルミニウム合金の表面には、樹脂コーティング層を設けることができる。前記樹脂コーティング層は、熱硬化性樹脂と固体潤滑剤とから構成され、熱硬化性樹脂と固体潤滑剤との割合は、熱硬化性樹脂が３０体積％以上７０体積％以下であり、固体潤滑剤が３０体積％以上７０体積％以下である。熱硬化性樹脂は、２５℃において、引張強度が７０ＭＰａ以上１１０ＭＰａ以下、伸びが７％以上２０％以下であり、２００℃において、引張強度が１５ＭＰａ以上、伸びが２０％以上である高温で伸びが大きい熱硬化性樹脂が用いられる。なお、上記樹脂コーティング層の硬さは、ビッカース硬さでＨＶ２０以下であることが好ましい。このような樹脂コーティング層によれば、軟質かつ高温で伸びの良い熱硬化性樹脂を含む樹脂コーティング層中に固体潤滑剤が強固に保持され、十分ななじみ性が確保されるとともに耐久性及び耐熱性も確保される。また、軸受用アルミニウム合金の表面には、銀と固体潤滑剤であるグラファイト系のＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）とを含有させた層をスパッタリング等により形成させてもよい。 A resin coating layer can be provided on the surface of the bearing aluminum alloy. The resin coating layer is composed of a thermosetting resin and a solid lubricant, and the ratio of the thermosetting resin to the solid lubricant is 30% by volume or more and 70% by volume or less of the thermosetting resin. An agent is 30 volume% or more and 70 volume% or less. The thermosetting resin has a tensile strength of 70 MPa or more and 110 MPa or less and an elongation of 7% or more and 20% or less at 25 ° C., and a tensile strength of 15 MPa or more and an elongation of 20% or more at 200 ° C. A large thermosetting resin is used. The resin coating layer preferably has a Vickers hardness of HV20 or less. According to such a resin coating layer, the solid lubricant is firmly held in the resin coating layer containing a thermosetting resin that is soft and has a high elongation at a high temperature, ensuring sufficient conformability and ensuring durability and heat resistance. Sex is also secured. A layer containing silver and graphite-based DLC (Diamond Like Carbon) which is a solid lubricant may be formed on the surface of the bearing aluminum alloy by sputtering or the like.
軸受用アルミニウム合金を、上述した硬質材ペレット作製工程（Ｓ１０）、硬質材分散工程（Ｓ１２）、鋳造工程（Ｓ１４）及び圧延工程（Ｓ１６）により製造して、耐焼付性、耐疲労性、耐摩耗性及び相手材耐摩耗性を評価した。表２に、軸受用アルミニウム合金に係る実施例１から実施例９と比較例１から比較例７との硬質材の種類、平均粒径、添加量と、各試験の評価結果を示す。 An aluminum alloy for bearings is manufactured by the hard material pellet manufacturing step (S10), the hard material dispersion step (S12), the casting step (S14) and the rolling step (S16) described above, and seizure resistance, fatigue resistance, Abrasion and mating material wear resistance were evaluated. Table 2 shows the types of hard materials, average particle diameters, addition amounts, and evaluation results of each test in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7 relating to the aluminum alloy for bearings.
表２に示すように、軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金は、８質量％のＳｎと、１．３質量％のＣｕと、０．２質量％のＣｒと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いた。実施例１から実施例４は、硬質材としてＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含み、実施例５から実施例８は、硬質材として、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含み、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含む軸受用アルミニウム合金である。実施例９は、硬質材として、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含み、更に、ＡｌＮを含み、比較例１は、硬質材として、ＴｉＢ２を含み、更に、ＡｌＮを含む軸受用アルミニウム合金である。比較例２から比較例７は、硬質材としてＴｉＣを含み、更に、ＴａＣ、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＢ２、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択された１種を含む軸受用アルミニウム合金である。表３に、軸受用アルミニウム合金である比較例８から比較例１１のベースとなるアルミニウム合金組成、硬質材の種類、平均粒径、添加量、各試験の評価結果を示す。ここで、比較例１０は、硬質材としてＴｉＣを含む軸受用アルミニウム合金である。 As shown in Table 2, the aluminum alloy used as the base of the aluminum alloy for bearings is composed of 8% by mass of Sn, 1.3% by mass of Cu, 0.2% by mass of Cr, the balance Al and inevitable impurities. An aluminum alloy consisting of Examples 1 to 4 include TaC or Mo (Si, Al) 2 as a hard material, Examples 5 to 8 include TaC or Mo (Si, Al) 2 as a hard material, and , TiB 2 , HfC, ZrC, or an alloy for bearings containing at least one selected from ZrB 2 . Example 9 includes Mo (Si, Al) 2 as a hard material, and further includes AlN, and Comparative Example 1 is an aluminum alloy for bearings that includes TiB 2 as a hard material and further includes AlN. . Comparative Examples 2 to 7 are aluminum alloys for bearings containing TiC as a hard material and further containing one selected from TaC, TiB 2 , HfC, ZrB 2 , AlN, or Al 2 O 3 . Table 3 shows the aluminum alloy composition, the type of hard material, the average particle size, the added amount, and the evaluation results of each test, which are the bases of Comparative Examples 8 to 11 which are aluminum alloys for bearings. Here, the comparative example 10 is the aluminum alloy for bearings which contains TiC as a hard material.
耐焼付性試験は、軸受用アルミニウム合金からなる平板試験片（寸法３０ｍｍ×３０ｍｍ）の上に、相手材である円筒試験片を置き、前記円筒試験片を前記平板試験片に押付けることにより、軸受用アルミニウム合金の耐焼付性を評価する試験である。円筒試験片のすべり速度を２．５ｍ／ｓｅｃと一定として、押付け荷重を２分間ごとに１００Ｎずつ負荷させて、その際に動摩擦係数μが急上昇した荷重を焼き付き荷重として求め、耐焼付性を評価した。ここで、相手材には、機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ高周波焼入れ材を用い、研磨加工仕上げでＲｚ０．６μｍとした。耐焼付性試験は、５Ｗ３０エンジンオイルを用いて油浴中で行い、油温は室温から開始した。 The seizure resistance test is performed by placing a cylindrical test piece as a mating member on a flat plate test piece (dimension 30 mm × 30 mm) made of an aluminum alloy for bearings, and pressing the cylindrical test piece against the flat plate test piece. This test evaluates the seizure resistance of an aluminum alloy for bearings. The sliding speed of the cylindrical test piece is kept constant at 2.5 m / sec, the pressing load is applied 100 N every 2 minutes, the load with a sudden increase in the dynamic friction coefficient μ is obtained as the seizing load, and the seizure resistance is evaluated. did. Here, a carbon steel S55C induction hardened material for mechanical structure was used as the counterpart material, and Rz was 0.6 μm by polishing finish. The seizure resistance test was performed in an oil bath using 5W30 engine oil, and the oil temperature was started from room temperature.
耐疲労性試験は、軸受用アルミニウム合金からなる疲労試験片を２軸加振軸受試験機により試験を行い耐疲労性を評価する試験である。前記試験片は、軸受用アルミニウム合金を直径４８ｍｍ×幅１０ｍｍの軸受形状に加工したものを用いた。相手材には、機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ高周波焼入れ材を使用した。本試験では、相手材を６０００ｒｐｍで回転させながら、前記試験片に所定の荷重を負荷させて、クラック発生等による疲労破壊を生じる荷重を求めて、耐疲労性を評価した。なお、耐疲労性試験は、５Ｗ３０エンジンオイルを用いて油浴中で行い、供給するオイルの油温は１５０℃とした。 The fatigue resistance test is a test for evaluating fatigue resistance by testing a fatigue test piece made of an aluminum alloy for bearings with a biaxial vibration bearing tester. The test piece used was an aluminum alloy for bearings processed into a bearing shape having a diameter of 48 mm and a width of 10 mm. As the counterpart material, a carbon steel S55C induction hardening material for machine structure was used. In this test, a predetermined load was applied to the test piece while rotating the counterpart material at 6000 rpm, and a load causing fatigue failure due to cracking or the like was determined to evaluate fatigue resistance. The fatigue resistance test was performed in an oil bath using 5W30 engine oil, and the oil temperature of the supplied oil was 150 ° C.
耐摩耗性試験は、軸受用アルミニウム合金からなる平板試験片（寸法３０ｍｍ×３０ｍｍ）の上に、相手材からなる円筒試験片を置き、前記円筒試験片を前記平板試験片に押付けることにより、軸受用アルミニウム合金の耐摩耗性と相手材耐摩耗性とを評価する試験である。円筒試験片のすべり速度を０．２ｍ／ｓｅｃ、押付け面圧２９ＭＰａで１２０分間試験したときの、平板試験片の摩耗深さと円筒試験片の摩耗深さとで、軸受用アルミニウム合金の耐摩耗性と相手材耐摩耗性とを評価した。ここで、相手材には、機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ高周波焼入れ材（ビッカース硬さでＨＶ６００以上ＨＶ７５０以下）を用い、研磨加工仕上げでＲｚ０．６μｍとした。また、耐摩耗性試験は、５Ｗ３０エンジンオイルを用いて油浴中で行い、油温は室温から開始した。 The abrasion resistance test is performed by placing a cylindrical test piece made of a mating material on a flat plate test piece (dimension 30 mm × 30 mm) made of an aluminum alloy for bearings, and pressing the cylindrical test piece against the flat plate test piece. This is a test for evaluating the wear resistance and the wear resistance of the counterpart material of an aluminum alloy for bearings. The wear resistance of the aluminum alloy for the bearing is determined by the wear depth of the flat plate test piece and the wear depth of the cylindrical test piece when the sliding speed of the cylindrical test piece is tested at 0.2 m / sec and a pressing surface pressure of 29 MPa for 120 minutes. The wear resistance of the mating material was evaluated. Here, a carbon steel S55C induction hardening material (Vickers hardness: HV600 or more and HV750 or less) was used as the counterpart material, and the polishing finish was set to Rz 0.6 μm. The abrasion resistance test was conducted in an oil bath using 5W30 engine oil, and the oil temperature was started from room temperature.
上述した各実施例の耐焼付性試験、耐疲労性試験及び耐摩耗性試験の結果は、いずれも、硬質材にＴｉＣを用いた軸受用アルミニウム合金である比較例１０の焼き付き荷重、疲労強度、摩耗深さ、相手材摩耗深さをそれぞれ１００として相対的に指数で表記した。耐焼付性や耐疲労性については、焼き付き荷重や疲労強度が１００より大きければ、比較例１０より耐焼付性や耐疲労性に優れていることを表し、逆に、焼き付き荷重や疲労強度が１００より小さければ、比較例１０より耐焼付性や耐疲労性が劣っていることを表している。耐摩耗性については、摩耗深さまたは相手材摩耗深さが、１００より小さければ、摩耗が比較例１０より少ないことを表しているので、比較例１０より耐摩耗性及び相手材耐摩耗性が優れていることを示している。逆に、摩耗深さまたは相手材摩耗深さが、１００より大きければ、摩耗が比較例１０より大きいことを表しているので、比較例１０より耐摩耗性及び相手材耐摩耗性が劣っていることを示している。 The results of the seizure resistance test, fatigue resistance test, and wear resistance test of each of the above-described examples are all the seizure load, fatigue strength of Comparative Example 10 which is an aluminum alloy for bearings using TiC as a hard material, The wear depth and the wear depth of the counterpart material were each set as 100, and were expressed as relative indices. With respect to seizure resistance and fatigue resistance, if the seizure load or fatigue strength is greater than 100, it indicates that the seizure resistance or fatigue strength is superior to Comparative Example 10, and conversely, seizure load or fatigue strength is 100. If it is smaller, it means that the seizure resistance and fatigue resistance are inferior to those of Comparative Example 10. As for the wear resistance, if the wear depth or the wear depth of the counterpart material is smaller than 100, it indicates that the wear is less than that of Comparative Example 10. Therefore, the wear resistance and the wear resistance of the counterpart material are higher than those of Comparative Example 10. It shows that it is excellent. On the contrary, if the wear depth or the counterpart material wear depth is greater than 100, it indicates that the wear is greater than Comparative Example 10, so that the wear resistance and the counterpart material wear resistance are inferior to those of Comparative Example 10. It is shown that.
耐焼付性試験の結果から、実施例１から実施例９と、比較例１から比較例７との焼き付き荷重は、いずれも硬質材としてＴｉＣを含む軸受用アルミニウム合金である比較例１０より大きく、耐焼付性が優れていることがわかった。そのなかでも、実施例４から実施例８は、特に、優れた耐焼付性を有していることがわかった。また、耐疲労性試験の結果から、実施例１から実施例９と、比較例１から比較例６との疲労破壊を生じる荷重は、いずれも前記比較例１０より大きく、耐疲労性が優れていることがわかった。そのなかでも、実施例３，４と実施例６，７は、特に、優れた耐疲労性を有していることがわかった。また、実施例１から９の方が比較例１から７に比べ、耐焼付性及び耐疲労性の両特性で優れていることがわかった。更に、耐摩耗性試験の結果から、摩耗深さは、耐摩耗性を評価したいずれの実施例も前記比較例１０より小さく、耐摩耗性が優れていることがわかった。相手材摩耗深さについては、実施例１、実施例３、実施例５、実施例７、及び実施例９が、いずれも前記比較例１０より小さく、相手材耐摩耗性が優れていることがわかった。また、比較例２、比較例６及び比較例７の相手材摩耗深さについては、いずれも前記比較例１０と同等であった。 From the results of the seizure resistance test, the seizure loads of Example 1 to Example 9 and Comparative Example 1 to Comparative Example 7 are both larger than Comparative Example 10 which is an aluminum alloy for bearings containing TiC as a hard material, It was found that the seizure resistance was excellent. Among these, it was found that Examples 4 to 8 had particularly excellent seizure resistance. Further, from the results of the fatigue resistance test, the loads causing fatigue failure in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 are both larger than those of Comparative Example 10 and the fatigue resistance is excellent. I found out. Among them, Examples 3 and 4 and Examples 6 and 7 were found to have particularly excellent fatigue resistance. Further, it was found that Examples 1 to 9 were superior to Comparative Examples 1 to 7 in both seizure resistance and fatigue resistance. Furthermore, from the results of the wear resistance test, it was found that the wear depth was smaller than that of Comparative Example 10 in all examples in which the wear resistance was evaluated, and the wear resistance was excellent. Regarding the counterpart material wear depth, Example 1, Example 3, Example 5, Example 7, and Example 9 are all smaller than Comparative Example 10 and have excellent counterpart material wear resistance. all right. The counterpart material wear depths of Comparative Example 2, Comparative Example 6 and Comparative Example 7 were all the same as those of Comparative Example 10.
次に、Ｃｒを含有しない軸受用アルミニウム合金を製造して、耐焼付性、耐疲労性及び耐摩耗性を評価した。表４に、Ｃｒを含有しない軸受用アルミニウム合金である実施例１０と実施例１１の硬質材の種類、平均粒径、添加量と、各試験の評価結果を示す。 Next, an aluminum alloy for bearings not containing Cr was manufactured, and seizure resistance, fatigue resistance, and wear resistance were evaluated. Table 4 shows the types of hard materials of Examples 10 and 11 that are aluminum alloys for bearings that do not contain Cr, the average particle diameter, the added amount, and the evaluation results of each test.
表４に示すように、前記軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金は、８質量％のＳｎと、１．３質量％のＣｕと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いた。実施例１０は、硬質材としてＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含む軸受用アルミニウム合金であり、実施例１１は、硬質材として、ＴａＣを含み、更に、ＺｒＣを含む軸受用アルミニウム合金である。 As shown in Table 4, the aluminum alloy used as the base of the bearing aluminum alloy was an aluminum alloy composed of 8% by mass of Sn, 1.3% by mass of Cu, the balance Al and inevitable impurities. . Example 10 is a bearing aluminum alloy containing Mo (Si, Al) 2 as a hard material, and Example 11 is a bearing aluminum alloy containing TaC as a hard material and further containing ZrC.
耐焼付性試験の結果から、実施例１０と実施例１１の焼き付き荷重は、いずれも前記比較例１０より大きく、耐焼付性は優れていることがわかった。また、耐疲労性の結果から、実施例１０と実施例１１の疲労破壊を生じる荷重は、いずれも前記比較例１０より大きく、耐疲労性は優れていることがわかった。次に、耐摩耗性試験の結果から、実施例１０と実施例１１の摩耗深さは、前記比較例１０より小さく、耐摩耗性が優れていることがわかった。また、相手材摩耗深さについても、実施例１０と実施例１１は、いずれも前記比較例１０より小さく、相手材耐摩耗性が優れていることがわかった。 From the results of the seizure resistance test, it was found that the seizure loads of Example 10 and Example 11 were both larger than those of Comparative Example 10 and the seizure resistance was excellent. Further, from the results of fatigue resistance, it was found that the loads causing fatigue failure in Example 10 and Example 11 were both larger than those in Comparative Example 10 and the fatigue resistance was excellent. Next, from the results of the abrasion resistance test, it was found that the abrasion depths of Example 10 and Example 11 were smaller than those of Comparative Example 10 and the abrasion resistance was excellent. Moreover, also about the other party wear depth, Example 10 and Example 11 were both smaller than the said comparative example 10, and it turned out that the other party wear resistance is excellent.
続いて、ＩｎまたはＢｉを含有する軸受用アルミニウム合金を製造して、耐焼付性と耐疲労性を評価した。表５に、ＩｎまたはＢｉを含有する軸受用アルミニウム合金である実施例１２と実施例１３の硬質材の種類、平均粒径、添加量と、各試験の評価結果を示す。 Subsequently, an aluminum alloy for bearings containing In or Bi was manufactured, and seizure resistance and fatigue resistance were evaluated. Table 5 shows the types of hard materials of Examples 12 and 13, which are aluminum alloys for bearings containing In or Bi, average particle diameters, addition amounts, and evaluation results of the respective tests.
表５に示すように、Ｉｎを含有する実施例１２の軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金は、８質量％のＳｎと、１．３質量％のＣｕ、０．２質量％のＣｒ、３質量％のＩｎと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いた。また、Ｂｉを含有する実施例１３の軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金は、８質量％のＳｎと、１．３質量％のＣｕ、０．２質量％のＣｒ、２質量％のＢｉと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いた。なお、実施例１２は、硬質材としてＴａＣを含む軸受用アルミニウム合金であり、実施例１３は、硬質材として、Ｍｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２を含む軸受用アルミニウム合金である。 As shown in Table 5, the aluminum alloy serving as the base of the bearing aluminum alloy of Example 12 containing In was 8 mass% Sn, 1.3 mass% Cu, 0.2 mass% Cr, An aluminum alloy composed of 3% by mass of In, the balance Al and inevitable impurities was used. Further, the aluminum alloy serving as the base of the aluminum alloy for bearings of Example 13 containing Bi was 8 mass% Sn, 1.3 mass% Cu, 0.2 mass% Cr, 2 mass% Bi. And the aluminum alloy which consists of remainder Al and an unavoidable impurity was used. Example 12 is a bearing aluminum alloy containing TaC as a hard material, and Example 13 is a bearing aluminum alloy containing Mo (Si, Al) 2 as a hard material.
耐焼付性試験の結果から、実施例１２と実施例１３の焼き付き荷重は、いずれも前記比較例１０より大きく、耐焼付性は優れていることがわかった。また、耐疲労性試験の結果から、実施例１２と実施例１３の疲労破壊を生じる荷重は、いずれも前記比較例１０より大きく、耐疲労性は優れていることがわかった。 From the results of the seizure resistance test, it was found that the seizure loads of Example 12 and Example 13 were both larger than those of Comparative Example 10 and the seizure resistance was excellent. Further, from the results of the fatigue resistance test, it was found that the load causing fatigue failure in Example 12 and Example 13 was larger than that of Comparative Example 10 and the fatigue resistance was excellent.
更に、硬質材の平均粒径と添加量の影響を調べるため、表６に示す軸受用アルミニウム合金を製造して、耐焼付性と耐疲労性を評価した。表６に、比較例１２と比較例１３の硬質材の種類、平均粒径、添加量、各試験の評価結果を示す。 Further, in order to investigate the influence of the average particle size and the amount of addition of the hard material, bearing aluminum alloys shown in Table 6 were produced, and seizure resistance and fatigue resistance were evaluated. Table 6 shows the types of hard materials, average particle diameter, addition amount, and evaluation results of each test in Comparative Examples 12 and 13.
比較例１２と比較例１３の軸受用アルミニウム合金のベースとなるアルミニウム合金には、８質量％のＳｎと、１．３質量％のＣｕと、０．２質量％のＣｒと、残部Ａｌ及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を用いた。そして、表６に示すように、比較例１２と比較例１３の硬質材には、ＴａＣを使用した。比較例１２は、硬質材の平均粒径が１０μｍの軸受用アルミニウム合金であり、比較例１３は、硬質材の添加量が１０体積％の軸受用アルミニウム合金である。 The aluminum alloy used as the base of the bearing aluminum alloys of Comparative Examples 12 and 13 includes 8% by mass of Sn, 1.3% by mass of Cu, 0.2% by mass of Cr, the balance Al and inevitable. An aluminum alloy consisting of mechanical impurities was used. And as shown in Table 6, TaC was used for the hard material of Comparative Example 12 and Comparative Example 13. Comparative Example 12 is an aluminum alloy for bearings with an average particle size of a hard material of 10 μm, and Comparative Example 13 is an aluminum alloy for bearings with an addition amount of the hard material of 10% by volume.
比較例１２の焼き付き荷重と疲労破壊を生じる荷重は、いずれも前記比較例１０と同じであり、耐焼付性と耐疲労性は同等であることがわかった。また、比較例１３については、軸受用アルミニウム合金の溶湯の流動性が低下するとともに、圧延性も低下し、軸受用アルミニウム合金の製造が困難であることがわかった。 The seizure load and the load causing fatigue failure in Comparative Example 12 were both the same as in Comparative Example 10 and it was found that the seizure resistance and the fatigue resistance were equivalent. Moreover, about the comparative example 13, while the fluidity | liquidity of the molten aluminum alloy for bearings fell, rolling property also fell, and it turned out that manufacture of the aluminum alloy for bearings is difficult.
以上により、上記の軸受用アルミニウム合金によれば、従来品に比べて耐焼付性及び耐疲労性を更に向上させることができる。また、ＴｉＣよりも安価な上述した硬質材を使用することで、軸受用アルミニウム合金または軸受用アルミニウム合金からなる軸受の製造コストを抑えることができる。 As described above, according to the above-described aluminum alloy for bearings, it is possible to further improve the seizure resistance and the fatigue resistance as compared with the conventional products. Moreover, the manufacturing cost of the bearing which consists of an aluminum alloy for bearings or the aluminum alloy for bearings can be held down by using the hard material mentioned above cheaper than TiC.
Ｓ１０ 硬質材ペレット作製工程、Ｓ１２ 硬質材分散工程、Ｓ１４ 鋳造工程、Ｓ１６ 圧延工程。 S10 hard material pellet manufacturing process, S12 hard material dispersion process, S14 casting process, S16 rolling process.
Claims (4)
０．１質量％以上３質量％以下のＣｕと、
ＴｉＣよりも硬度が小さい硬質材と、
残部Ａｌ及び不可避的不純物と、
からなる軸受用アルミニウム合金であって、
前記硬質材は、ＴａＣまたはＭｏ（Ｓｉ、Ａｌ）２から選択される少なくとも１種であることを特徴とする軸受用アルミニウム合金。 2 mass% or more and 20 mass% or less of Sn,
0.1 mass% or more and 3 mass% or less of Cu,
A hard material having a smaller hardness than TiC;
The balance Al and inevitable impurities,
An aluminum alloy for bearings comprising:
The aluminum alloy for bearings, wherein the hard material is at least one selected from TaC or Mo (Si, Al) 2 .
前記硬質材は、更に、ＴｉＢ２、ＨｆＣ、ＺｒＣまたはＺｒＢ２から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする軸受用アルミニウム合金。 The aluminum alloy for bearings according to claim 1,
The hard alloy further includes at least one selected from TiB 2 , HfC, ZrC, or ZrB 2 .
前記硬質材は、更に、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする軸受用アルミニウム合金。 The aluminum alloy for bearings according to claim 1,
The hard alloy further includes at least one selected from AlN or Al 2 O 3 .
前記硬質材の含有量は、総量で０．３体積％以上８体積％以下であることを特徴とする軸受用アルミニウム合金。 The aluminum alloy for bearings according to any one of claims 1 to 3,
Content of the said hard material is 0.3 volume% or more and 8 volume% or less in total, The aluminum alloy for bearings characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005294917A JP2007100200A (en) | 2005-10-07 | 2005-10-07 | Aluminum alloy for bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005294917A JP2007100200A (en) | 2005-10-07 | 2005-10-07 | Aluminum alloy for bearing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007100200A true JP2007100200A (en) | 2007-04-19 |
Family
ID=38027420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005294917A Pending JP2007100200A (en) | 2005-10-07 | 2005-10-07 | Aluminum alloy for bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007100200A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4943558B2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-05-30 | 新日本製鐵株式会社 | High-strength hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof |
| CN102505084A (en) * | 2011-12-15 | 2012-06-20 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy added with TaC and preparation method for high-strength aluminum alloy |
| CN103060642A (en) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy subjected to carbonitride complex treatment and preparation method thereof |
| CN103131921A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy processed through nickel carbide and preparation method thereof |
| KR101436108B1 (en) | 2010-07-09 | 2014-09-01 | 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤 | Sliding member |
| CN109234561A (en) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 江苏大学 | A kind of preparation method of original position biphase particle enhanced aluminum-based composite material |
| CN111206166A (en) * | 2019-12-10 | 2020-05-29 | 江苏大学 | Preparation method of in-situ ternary nanoparticle reinforced aluminum matrix composite |
| CN112708804A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 江苏大学 | Graphene and in-situ nanoparticle reinforced aluminum-based composite material and preparation method thereof |
| KR20210134022A (en) | 2019-04-17 | 2021-11-08 | 가부시키가이샤 웰콘 | Vaporizer and its manufacturing method |
-
2005
- 2005-10-07 JP JP2005294917A patent/JP2007100200A/en active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9109275B2 (en) | 2009-08-31 | 2015-08-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High-strength galvanized steel sheet and method of manufacturing the same |
| JP4943558B2 (en) * | 2009-08-31 | 2012-05-30 | 新日本製鐵株式会社 | High-strength hot-dip galvanized steel sheet and manufacturing method thereof |
| US9051967B2 (en) | 2010-07-09 | 2015-06-09 | Daido Metal Company Ltd. | Sliding member |
| KR101436108B1 (en) | 2010-07-09 | 2014-09-01 | 다이도 메탈 고교 가부시키가이샤 | Sliding member |
| CN103060642A (en) * | 2011-10-24 | 2013-04-24 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy subjected to carbonitride complex treatment and preparation method thereof |
| CN103131921A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy processed through nickel carbide and preparation method thereof |
| CN103131921B (en) * | 2011-12-05 | 2016-02-10 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | Aldural of a kind of carbonization nickel process and preparation method thereof |
| CN102505084A (en) * | 2011-12-15 | 2012-06-20 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | High-strength aluminum alloy added with TaC and preparation method for high-strength aluminum alloy |
| CN109234561A (en) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 江苏大学 | A kind of preparation method of original position biphase particle enhanced aluminum-based composite material |
| CN109234561B (en) * | 2018-10-31 | 2020-11-20 | 江苏大学 | Preparation method of in-situ dual-phase nanoparticle reinforced aluminum matrix composite |
| KR20210134022A (en) | 2019-04-17 | 2021-11-08 | 가부시키가이샤 웰콘 | Vaporizer and its manufacturing method |
| CN111206166A (en) * | 2019-12-10 | 2020-05-29 | 江苏大学 | Preparation method of in-situ ternary nanoparticle reinforced aluminum matrix composite |
| CN112708804A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 江苏大学 | Graphene and in-situ nanoparticle reinforced aluminum-based composite material and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101265391B1 (en) | Pb-FREE COPPER ALLOY SLIDING MATERIAL AND PLAIN BEARINGS | |
| KR100187616B1 (en) | Sintered friction material composite copper alloy powder used therefor and manufacturing method thereof | |
| US4857267A (en) | Aluminum base bearing alloy and method of producing same | |
| WO2019221106A1 (en) | Iron-based sintered alloy valve seat for internal combustion engine | |
| US6332904B1 (en) | Mixed powder metallurgy process | |
| JP5110398B2 (en) | Iron-based sintered alloy, method for producing iron-based sintered alloy, and connecting rod | |
| WO2009122985A1 (en) | Iron-base sintered alloy for valve sheet and valve sheet for internal combustion engine | |
| JP3839740B2 (en) | Sliding material | |
| EP2105518A2 (en) | Sliding bearing | |
| JP7111484B2 (en) | sliding member | |
| CN102878204A (en) | Multilayered bearing shell | |
| JP2738999B2 (en) | High wear-resistant aluminum bronze casting alloy, sliding member using the alloy | |
| JP2007100200A (en) | Aluminum alloy for bearing | |
| JP5412530B2 (en) | Aluminum alloy for slide bearing, slide bearing and manufacturing method thereof | |
| JP5231312B2 (en) | Plain bearing | |
| JP4116166B2 (en) | Slide bearing and manufacturing method thereof | |
| JP4422255B2 (en) | Aluminum base bearing alloy | |
| US6899844B2 (en) | Production method of aluminum alloy for sliding bearing | |
| JP7376998B2 (en) | Alloys for sliding parts, sliding parts, internal combustion engines, and automobiles | |
| JPS62235455A (en) | Aluminum bearing alloy and its production | |
| JP2002309333A (en) | Aluminum alloy, aluminum alloy for plain bearing and plain bearing | |
| KR100940117B1 (en) | Fe based alloy for self-lubricating bearing, manufacturing method for the same and self-lubricating bearing manufactured therefrom | |
| JP7219198B2 (en) | Copper alloy sliding material | |
| JPH1180854A (en) | Coppery sintered friction material and its production | |
| US11572606B2 (en) | High-tensile brass alloy and high-tensile brass alloy product |