JP2016089214A - すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 - Google Patents
すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016089214A JP2016089214A JP2014224358A JP2014224358A JP2016089214A JP 2016089214 A JP2016089214 A JP 2016089214A JP 2014224358 A JP2014224358 A JP 2014224358A JP 2014224358 A JP2014224358 A JP 2014224358A JP 2016089214 A JP2016089214 A JP 2016089214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- primary crystal
- copper alloy
- less
- sliding
- bearing
- 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
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
- F16C33/121—Use of special materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
- B22D11/004—Copper alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—Alloys based on zinc
- C22C18/02—Alloys based on zinc with copper as the next major constituent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
- F16C2204/14—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
【課題】Mn−Si化合物が破壊されて異物になりにくいすべり軸受用銅合金およびすべり軸受を提供する。【解決手段】本発明のすべり軸受用銅合金およびすべり軸受は、25wt%以上かつ48wt%以下のZnと、1wt%以上かつ7wt%以下のMnと、0.5wt%以上かつ3wt%以下のSiと、1wt%以上かつ10wt%以下のBiと、を含有し、残部が不可避不純物とCuとからなるすべり軸受用銅合金であって、相手軸との摺動面に分散するMn−Si初晶の粒子の幅の平均値が3μm以上であることを特徴とする。【選択図】図2
Description
本発明は、黄銅系のすべり軸受用銅合金およびすべり軸受に関する。
Mn−Si化合物が摺動面に晶出している軸受が知られている(特許文献1、参照)。特許文献1において、Mn−Si化合物の粒子が相手軸の摺動方向に伸長して分散している。
しかしながら、Mn−Si化合物が伸張しすぎると、伸張方向の直交方向にMn−Si化合物が細くなり、摺動面に垂直方向の軸荷重によって破壊されやすくなるという問題があった。そして、破壊したMn−Si化合物が軸受から脱落して異物となり、当該異物によって軸受が摩耗したり、当該異物によって相手軸を傷付けるという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、Mn−Si化合物が破壊されて異物になりにくいすべり軸受用銅合金およびすべり軸受を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、Mn−Si化合物が破壊されて異物になりにくいすべり軸受用銅合金およびすべり軸受を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明のすべり軸受用銅合金およびすべり軸受は、25wt%以上かつ48wt%以下のZnと、1wt%以上かつ7wt%以下のMnと、0.5wt%以上かつ3wt%以下のSiと、1wt%以上かつ10wt%以下のBiと、を含有し、残部が不可避不純物とCuとからなるすべり軸受用銅合金であり、相手軸との摺動面に分散するMn−Si初晶の粒子の幅の平均値が3μm以上である。
前記のように構成したすべり軸受用銅合金およびすべり軸受において、相手軸との摺動面に分散するMn−Si初晶の粒子の幅の平均値が3μm以上であるため、Mn−Si初晶の幅方向に力が作用した場合にMn−Si初晶が破壊されることを防止できる。従って、Mn−Si初晶が破壊されて異物になることを防止できる。ここで、Mn−Si初晶の幅方向とは、Mn−Si初晶の長さ方向の直交方向である。Mn−Si初晶の長さ方向とは、長さが最大となるようにMn−Si初晶の輪郭上に両端点が存在する線分を形成した場合における当該線分の方向である。
ここで、25.0wt%以上のZnを含有することにより、Cu−Znマトリクスの強度を強化することができるとともに、潤滑油中のS成分による硫化腐食を抑制することができる。なお、35.0wt%以上のZnを含有することにより、より優れた耐摩耗性を得ることができる大きさまでMn−Si初晶の粒子を成長させることができる。また、Znの含有量を48.0wt%以下に抑えることにより、Cu−Znマトリクス中にγ相が多量に析出することを防止でき、Cu−Znマトリクスが脆くなることを防止できる。
また、1.0wt%以上のMnおよび0.5wt%以上のSiを含有することにより、耐摩耗性を向上させるのに十分なMn−Si初晶の粒子を析出させることができる。一方、Mnの含有量を7.0wt%以下に抑え、Siの含有量を3.0wt%以下に抑えることにより、Mn−Si初晶が過剰に析出することによって靭性が低下することを防止できる。さらに、1wt%以上かつ10wt%以下のBiを含有することにより、摺動面に存在する軟らかいBiの粒子によって耐焼付性を向上させることができる。また、Mn−Si初晶が破壊されても、Biの粒子が破壊されたMn−Si初晶を埋収し、異物の発生を抑制できる。なお、本発明の銅合金は、不可避不純物を含有し得る。
また、本発明のすべり軸受用銅合金およびすべり軸受は、ビッカース硬さが100以上かつ200以下であってもよい。このようにビッカース硬さを抑制することにより、Mn−Si初晶が破壊されてMn−Si初晶の突起が形成された場合でも、相手軸になじんでMn−Si初晶の突起を抑制することができる。従って、Mn−Si初晶の突起が相手軸を傷つけることを防止できる。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)ラジアル軸受の構成:
(2)ラジアル軸受の製造方法:
(3)実験結果:
(4)他の実施形態:
(1)ラジアル軸受の構成:
(2)ラジアル軸受の製造方法:
(3)実験結果:
(4)他の実施形態:
(1)ラジアル軸受の構成:
図1は、本発明の一実施形態にかかるすべり軸受用銅合金によって形成されたすべり軸受としてのラジアル軸受1(フローティングブシュ)の斜視図である。ラジアル軸受1は、例えば内燃機関用のターボ式過給機において、タービン翼とコンプレッサ翼とが軸方向の両端に備えられた相手軸2(一点鎖線)に作用する荷重をラジアル方向に支持する。ラジアル軸受1は円筒状に形成されており、軸方向に直交する断面が円環形状となっている。これにより、ラジアル軸受1の内側にて相手軸2を軸受け可能となる。本実施形態のラジアル軸受1の内径は7.5mmであり、外径は13.6mmである。ラジアル軸受1と相手軸2との間に潤滑油としてのエンジンオイルの油膜が形成される。相手軸2が回転することにより、ラジアル軸受1の内側の表面である摺動面1a上において相手軸2が摺動する。なお、図示しないが相手軸2に作用する荷重をスラスト方向に支持するスラストベアリングもラジアル軸受1と同一の銅合金によって形成してもよい。また、ラジアル軸受1は、半割形状の軸受部品を円筒状に2個組み合わせることによって形成されてもよい。
図1は、本発明の一実施形態にかかるすべり軸受用銅合金によって形成されたすべり軸受としてのラジアル軸受1(フローティングブシュ)の斜視図である。ラジアル軸受1は、例えば内燃機関用のターボ式過給機において、タービン翼とコンプレッサ翼とが軸方向の両端に備えられた相手軸2(一点鎖線)に作用する荷重をラジアル方向に支持する。ラジアル軸受1は円筒状に形成されており、軸方向に直交する断面が円環形状となっている。これにより、ラジアル軸受1の内側にて相手軸2を軸受け可能となる。本実施形態のラジアル軸受1の内径は7.5mmであり、外径は13.6mmである。ラジアル軸受1と相手軸2との間に潤滑油としてのエンジンオイルの油膜が形成される。相手軸2が回転することにより、ラジアル軸受1の内側の表面である摺動面1a上において相手軸2が摺動する。なお、図示しないが相手軸2に作用する荷重をスラスト方向に支持するスラストベアリングもラジアル軸受1と同一の銅合金によって形成してもよい。また、ラジアル軸受1は、半割形状の軸受部品を円筒状に2個組み合わせることによって形成されてもよい。
以下、ラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金について説明する。すべり軸受用銅合金は、40.0wt%のZnを含有し、4.0wt%のMnを含有し、1.4wt%のSiを含有し、3.5wt%のBiを含有し、残部がCuと不可避不純物とからなる。不可避不純物はMg,Ni,Ti,B,Pb,Cr等であり、精錬もしくはスクラップにおいて混入する不純物である。不可避不純物の含有量は、全体で1.0wt%以下である。すべり軸受用銅合金における各元素の質量は、ICP発光分光分析装置(島津製作所製ICPS−8100)によって計測した。
図2Aは、ラジアル軸受1の摺動面1aの写真(200倍)である。ラジアル軸受1の摺動面1aの写真は、電子顕微鏡(日本電子製 JSM6610A)で撮影した写真である。図2Aに示すように、ラジアル軸受1の摺動面1aにおいては、Cu−Znマトリクス5(灰色)中に、Mn−Si初晶4(黒色)とBi粒子3とが分散している。Mn−Si初晶4は棒状、円形状または環状の断面形状を有しており、Bi粒子3はほぼ円形状の断面形状を有している。
200倍または400倍の摺動面1aの写真の画像(以下、解析画像)を画像解析装置(ニレコ社製 LUZEX_AP)に入力し、当該画像解析装置によって解析画像を以下の手順で解析した。まず、Mn−Si化合物(Mn−Si初晶4以外にMn−SiとCu−Znとの共晶も含む)の像が黒色となり、Mn−Si化合物以外の像が白色となるように、解析画像の明るさとコントラストを調整した。図2Bは、Mn−Si初晶4の像が黒色となり、Mn−Si化合物の像以外が白色となるように調整された解析画像を示す。図2Bの解析画像を所定の明るさで二値化することにより、Mn−Si化合物の像をMn−Si初晶4以外の像から分離した。さらに、Mn−Si初晶4の像の円相当径(計測パラメータ:HEYWOOD)を計測し、円相当径が3μm以上のMn−Si初晶4の像を抽出した。これは、円相当径が3μm未満となるMn−Si化合物(おもにMn−SiとCu−Znとの共晶)を解析対象から除外するためである。
次に、円相当径が3μm以上のMn−Si初晶4の粒子の像のそれぞれについて画像解析装置によって幅(計測パラメータ:幅)と長さ(計測パラメータ:最大長)を計測した。そして、円相当径が3μm以上のMn−Si初晶4の粒子の像の幅の平均値と長さの平均値とを算出した。円相当径が3μm以上のMn−Si初晶4の粒子の像の幅の平均値は8μmであり、長さの平均値は20μmであった。
図2Cは、Mn−Si初晶4の粒子の像の模式図である。図2Cに示すように、Mn−Si初晶4の粒子の像の長さは、両端がMn−Si初晶4の粒子の像の輪郭X上に位置する線分Lのうち、長さが最大となる線分Lの長さである。線分Lの方向を長さ方向とし、当該線分Lの直交方向を幅方向とする。次に、線分Lを挟んで当該線分Lと平行な2本の直線M1,M2であって、Mn−Si初晶4の粒子の像を幅方向から挟む直線M1,M2を形成した。そして、幅方向における直線M1,M2間の距離をMn−Si初晶4の幅として計測した。なお、Mn−Si初晶4の粒子の像が環状である場合、内側の輪郭は無視することとした。
ラジアル軸受1のビッカース硬さを計測したところHV185であった。ビッカース硬さは、マイクロビッカース硬さ計(明石製作所製 MVK−EII)によって、1kgの荷重で試験片上の測定点に形成した圧痕の大きさ(2個の対角線の長さの平均値)を測定点のビッカース硬さとして計測した。ラジアル軸受1上における3〜7点の測定点にて測定したビッカース硬さの平均値をラジアル軸受1のビッカース硬さとして採用した。
(1−1)耐摩耗性の評価:
ラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金の耐摩耗性を評価するために摩耗試験を行った。図3Aは、摩耗試験に使用した円筒平板型摩擦摩耗試験機を説明する模式図である。摩耗試験は、潤滑油としてのエンジンオイル(流動パラフィン)Fに一部が浸漬した状態で円柱状の相手軸Aを回転させるとともに、相手軸Aに所定の静荷重が作用するように試験片Tを相手軸Aに接触させることにより行った。試験片Tは、ラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金と同一条件で形成し、平面板状とした。相手軸Aは、ラジアル軸受1が軸受けする相手軸2と同等の材料で形成し、具体的に焼き入れ処理を行ったSCM415(クロムモリブデン鋼)で形成した。相手軸Aの回転軸方向における試験片Tの長さaを10mmとし、相手軸Aの底面の半径rを20mmとした。摺動部における相手軸Aの試験片Tに対する相対移動速度bが200mm/secとなるように、相手軸Aの回転速度を制御した。また、静荷重を139Nとし、潤滑油の温度を室温とし、試験時間cを3600sec(1時間)とした。以上の条件で摩耗試験を行った後に、表面粗さ計(小坂研究所製 SE3400)よって試験片Tにおける相手軸Aとの摺動部の深さのプロフィールを計測した。そして、深さのプロフィールにおける平坦部(非摩耗部)と最深部との深さの差を摩耗深さdとして計測した。
ラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金の耐摩耗性を評価するために摩耗試験を行った。図3Aは、摩耗試験に使用した円筒平板型摩擦摩耗試験機を説明する模式図である。摩耗試験は、潤滑油としてのエンジンオイル(流動パラフィン)Fに一部が浸漬した状態で円柱状の相手軸Aを回転させるとともに、相手軸Aに所定の静荷重が作用するように試験片Tを相手軸Aに接触させることにより行った。試験片Tは、ラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金と同一条件で形成し、平面板状とした。相手軸Aは、ラジアル軸受1が軸受けする相手軸2と同等の材料で形成し、具体的に焼き入れ処理を行ったSCM415(クロムモリブデン鋼)で形成した。相手軸Aの回転軸方向における試験片Tの長さaを10mmとし、相手軸Aの底面の半径rを20mmとした。摺動部における相手軸Aの試験片Tに対する相対移動速度bが200mm/secとなるように、相手軸Aの回転速度を制御した。また、静荷重を139Nとし、潤滑油の温度を室温とし、試験時間cを3600sec(1時間)とした。以上の条件で摩耗試験を行った後に、表面粗さ計(小坂研究所製 SE3400)よって試験片Tにおける相手軸Aとの摺動部の深さのプロフィールを計測した。そして、深さのプロフィールにおける平坦部(非摩耗部)と最深部との深さの差を摩耗深さdとして計測した。
さらに、下記の(1)式によって、比摩耗量Kを算出した。
Lは摺動距離であり、摩耗試験において試験片T上を摺動した相手軸Aの表面の長さである。摺動距離Lは、相対移動速度bに試験時間cを乗算した値(b×c)である。Vは、摩耗試験において摩耗した試験片Tの体積(摩耗体積)である。(1)式に示すように、比摩耗量Kとは、試験片Tに単位荷重(1N)を作用させた場合に、単位摺動距離(1mm)あたりに摩耗した試験片Tの体積を意味する。比摩耗量Kが小さいほど、耐摩耗性が高いことを意味する。
次に、摩耗体積Vについて説明する。図3Bは、摩耗体積Vを説明する模式図である。図3Bにおいてハッチングで示すように、試験片Tのうち摩耗した部分の形状は、相手軸Aのうち、摩耗試験の終了時において試験片Tに入り込んだ部分の形状となると考えることができる。相手軸Aの円形状の底面のうち中心Cから試験片Tの摺動面1aに直交する半径CP0において相手軸Aが最も深く入り込み、当該半径CP0において相手軸Aが入り込んでいる深さが摩耗深さdとなる。ここで、相手軸Aの底面の円周上において、摩耗試験の終了時において試験片Tに入り込んだ部分の下限の点をそれぞれP1,P2と表すと、摩耗体積Vは、相手軸Aの底面のうち円弧P1P2と弦P1P2とによって囲まれた部分の面積に試験片Tの長さaを乗算することにより得ることができる。相手軸Aの底面のうち円弧P1P2と弦P1P2とによって囲まれた部分の面積は、円弧P1P2と半径CP1,CP2とによって囲まれた扇形の面積S1から、弦P1P2と半径CP1,CP2とによって囲まれた三角形の面積S2を減算した面積となる。従って、摩耗体積Vは以下の(2)式によって算出できる。
前記扇形の面積S1は以下の(3)式によって算出できる。
ここで、θは、半径CP1,CP2が相手軸Aの底面の中心Cにてなす角度の半分を表す。なお、角度θは、以下の(4)式を満足する。
一方、前記三角形の面積S2は図形の対称性から以下の(5)式によって算出できる。
以上のようにして、本実施形態のラジアル軸受1を構成するすべり軸受用銅合金の比摩耗量Kを計測したところ、1.1410-9mm2/Nと良好であった。
以上説明したように、本実施形態では、相手軸2との摺動面1aに分散するMn−Si初晶4の粒子4の幅の平均値が3μm以上であるため、Mn−Si初晶4の幅方向に力が作用した場合にMn−Si初晶4が破壊されることを防止できる。従って、Mn−Si初晶4が破壊されて異物になることを防止できる。結果として、異物が摩耗を促進することを防止し、良好な耐摩耗性を実現できた。また、ビッカース硬さを200以下に抑制することにより、Mn−Si初晶4が破壊されてMn−Si初晶4の突起が形成された場合でも、相手軸2になじんでMn−Si初晶4の突起を抑制することができる。従って、Mn−Si初晶4の突起が相手軸2を傷つけることを防止できる。
(2)ラジアル軸受の製造方法:
本実施形態においてラジアル軸受1は、a.溶融、b.連続鋳造、c.切断、d.機械加工の各工程を順に行うことにより製造される。以下、各工程について説明する。
本実施形態においてラジアル軸受1は、a.溶融、b.連続鋳造、c.切断、d.機械加工の各工程を順に行うことにより製造される。以下、各工程について説明する。
a.溶融
まず、40.0wt%のZnを含有し、4.0wt%のMnを含有し、1.3wt%のSiを含有し、3.4wt%のBiを含有し、残部がCuと不可避不純物とからなるすべり軸受用銅合金が形成できるように各原料を計量して用意した。本実施形態では、Cuのインゴットと、Znのインゴットと、Cu−Mnのインゴットと、Cu−Siのインゴットと、Biのインゴットとをそれぞれを計量して用意した。ここでは、目標とするラジアル軸受1の機械特性に応じた質量の原料を用意すればよい。目標とするラジアル軸受1の機械特性は、例えば相手軸2の機械特性に応じて定められる。次に、用意した各原料を高周波誘導炉によって1200℃まで加熱する。これにより、各インゴットが融解する。その後、Arガスの気泡を分散噴出させて、水素ガスや介在物の除去を行う。
まず、40.0wt%のZnを含有し、4.0wt%のMnを含有し、1.3wt%のSiを含有し、3.4wt%のBiを含有し、残部がCuと不可避不純物とからなるすべり軸受用銅合金が形成できるように各原料を計量して用意した。本実施形態では、Cuのインゴットと、Znのインゴットと、Cu−Mnのインゴットと、Cu−Siのインゴットと、Biのインゴットとをそれぞれを計量して用意した。ここでは、目標とするラジアル軸受1の機械特性に応じた質量の原料を用意すればよい。目標とするラジアル軸受1の機械特性は、例えば相手軸2の機械特性に応じて定められる。次に、用意した各原料を高周波誘導炉によって1200℃まで加熱する。これにより、各インゴットが融解する。その後、Arガスの気泡を分散噴出させて、水素ガスや介在物の除去を行う。
b.連続鋳造
次に、すべり軸受用銅合金の溶融材料を鋳型に注入し、当該鋳型の開口からすべり軸受用銅合金を鋳造方向に連続的に引き抜き、そのまま室温まで冷却することにより、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒を形成する。例えば、炭素で形成された鋳型によって1060℃にて鋳造を行い、90mm/minの引抜速度で引き抜いて連続鋳造棒を形成する。
溶融状態から連続鋳造における凝固過程において、まずMn−Si初晶4が晶出し、その後Cu−Znマトリクス5が晶出し、最後にMn−SiとCu−Znとの共晶が凝固すると考えられる。なお、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒の直径は、ラジアル軸受1の外径よりも機械加工における切削量だけ大きくされる。
次に、すべり軸受用銅合金の溶融材料を鋳型に注入し、当該鋳型の開口からすべり軸受用銅合金を鋳造方向に連続的に引き抜き、そのまま室温まで冷却することにより、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒を形成する。例えば、炭素で形成された鋳型によって1060℃にて鋳造を行い、90mm/minの引抜速度で引き抜いて連続鋳造棒を形成する。
溶融状態から連続鋳造における凝固過程において、まずMn−Si初晶4が晶出し、その後Cu−Znマトリクス5が晶出し、最後にMn−SiとCu−Znとの共晶が凝固すると考えられる。なお、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒の直径は、ラジアル軸受1の外径よりも機械加工における切削量だけ大きくされる。
c.切断
次に、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒をラジアル軸受1の厚み(相手軸2の長さ方向の厚み)ごとに切断する。
次に、すべり軸受用銅合金の連続鋳造棒をラジアル軸受1の厚み(相手軸2の長さ方向の厚み)ごとに切断する。
d.機械加工
最後に、切断後のすべり軸受用銅合金の連続鋳造棒に対して切削加工やプレス加工をすることにより、ラジアル軸受1を完成させる。ここでは、相手軸2の外径よりも所定量だけ大きい内径を有する貫通穴を形成するとともに、ラジアル軸受1の外径の大きさが設計値と一致するように切削加工を行う。
最後に、切断後のすべり軸受用銅合金の連続鋳造棒に対して切削加工やプレス加工をすることにより、ラジアル軸受1を完成させる。ここでは、相手軸2の外径よりも所定量だけ大きい内径を有する貫通穴を形成するとともに、ラジアル軸受1の外径の大きさが設計値と一致するように切削加工を行う。
(3)実験結果:
表1は、実施例1,2と比較例1,2の材料組成を示す表である。表2は、比較例1,2と比較例1,2についての実験結果を示す表である。なお、実施例2は第1実施形態と同じである。また、表2の摩耗量比の値は、実施例2の比摩耗量Kで比較例1,2と実施例1,2の比摩耗量Kを除算した値である。
表1は、実施例1,2と比較例1,2の材料組成を示す表である。表2は、比較例1,2と比較例1,2についての実験結果を示す表である。なお、実施例2は第1実施形態と同じである。また、表2の摩耗量比の値は、実施例2の比摩耗量Kで比較例1,2と実施例1,2の比摩耗量Kを除算した値である。
比較例1はSiとMnを含まない材料組成であり、SiとMn以外は第1実施形態の材料組成と同様である。実施例1,2は、第1実施形態と同様の材料組成を有する。連続鋳造における保持時間や冷却速度を調整することにより、実施例2よりも実施例1の方がMn−Si初晶4が小さくなるようにした。また、連続鋳造よりも結晶粒形状に指向性が生じやすい押出成型により形成した比較例2においては、アスペクト比が6.5となり、Mn−Si初晶4が細長形状となった。
図4A〜4Cは比較例2と実施例1,2におけるMn−Si初晶4の幅のヒストグラムであり、図4D〜4Fは比較例2と実施例1,2におけるMn−Si初晶4の長さのヒストグラムである。図4A〜4Cに示すように、比較例2ではMn−Si初晶4の幅の最頻値が3μm未満であるのに対して、実施例1,2ではMn−Si初晶4の幅の最頻値が3μm以上であった。
表1に示すように、Mn−Si初晶4の幅が比較例2よりも大きく、かつ、ビッカース硬さが比較例2よりも小さい実施例1,2においては良好な耐摩耗性が得られている。
比較例1においては、摺動面1aに硬質のMn−Si初晶4が存在しておらず、摩耗が進行したものと考えられる。また、比較例2においては、摺動面1aに硬質のMn−Si初晶4が存在しているが、Mn−Si初晶4の幅が2μmと小さく、破壊したMn−Si初晶4が異物となって摩耗が進行したものと考えられる。また、比較例2においては、ビッカース硬さがHV210と大きく、破壊したMn−Si初晶4が摺動面1aに突出した状態が維持され、相手軸2が傷つき、それにより摩耗が進行したものと考えられる。
比較例1においては、摺動面1aに硬質のMn−Si初晶4が存在しておらず、摩耗が進行したものと考えられる。また、比較例2においては、摺動面1aに硬質のMn−Si初晶4が存在しているが、Mn−Si初晶4の幅が2μmと小さく、破壊したMn−Si初晶4が異物となって摩耗が進行したものと考えられる。また、比較例2においては、ビッカース硬さがHV210と大きく、破壊したMn−Si初晶4が摺動面1aに突出した状態が維持され、相手軸2が傷つき、それにより摩耗が進行したものと考えられる。
(4)他の実施形態:
前記実施形態においては、本発明の銅合金によってラジアル軸受1を形成した例を示したが、本発明の銅合金によって他の摺動部材を形成してもよい。例えば、本発明の銅合金によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等を形成してもよい。また、本発明のすべり軸受用銅合金は、連続鋳造以外の製造方法で製造されてもよい。
前記実施形態においては、本発明の銅合金によってラジアル軸受1を形成した例を示したが、本発明の銅合金によって他の摺動部材を形成してもよい。例えば、本発明の銅合金によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等を形成してもよい。また、本発明のすべり軸受用銅合金は、連続鋳造以外の製造方法で製造されてもよい。
1…ラジアル軸受、2…相手軸、3…Bi粒子、4…Mn−Si初晶、5…Cu−Znマトリクス。
Claims (4)
- 25wt%以上かつ48wt%以下のZnと、
1wt%以上かつ7wt%以下のMnと、
0.5wt%以上かつ3wt%以下のSiと、
1wt%以上かつ10wt%以下のBiと、を含有し、
残部が不可避不純物とCuとからなるすべり軸受用銅合金であって、
相手軸との摺動面に分散するMn−Si初晶の粒子の幅の平均値が3μm以上であることを特徴とするすべり軸受用銅合金。 - ビッカース硬さが100以上かつ200以下である、
請求項1に記載のすべり軸受用銅合金。 - 25wt%以上かつ48wt%以下のZnと、
1wt%以上かつ7wt%以下のMnと、
0.5wt%以上かつ3wt%以下のSiと、
1wt%以上かつ10wt%以下のBiと、を含有し、
残部が不可避不純物とCuとからなるすべり軸であって、
相手軸との摺動面に分散するMn−Si初晶の粒子の幅の平均値が3μm以上であることを特徴とするすべり軸受。 - ビッカース硬さが100以上かつ200以下である、
請求項3に記載のすべり軸受。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014224358A JP2016089214A (ja) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
EP15857760.1A EP3199653A4 (en) | 2014-11-04 | 2015-11-04 | Copper alloy for sliding bearing, and sliding bearing |
PCT/JP2015/080988 WO2016072405A1 (ja) | 2014-11-04 | 2015-11-04 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
CN201580058075.8A CN107109537A (zh) | 2014-11-04 | 2015-11-04 | 滑动轴承用铜合金以及滑动轴承 |
US15/522,977 US20170314098A1 (en) | 2014-11-04 | 2015-11-04 | Copper alloy for bearing and bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014224358A JP2016089214A (ja) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016089214A true JP2016089214A (ja) | 2016-05-23 |
Family
ID=55909130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014224358A Pending JP2016089214A (ja) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170314098A1 (ja) |
EP (1) | EP3199653A4 (ja) |
JP (1) | JP2016089214A (ja) |
CN (1) | CN107109537A (ja) |
WO (1) | WO2016072405A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016098381A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 大豊工業株式会社 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
JP2016125111A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 大豊工業株式会社 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003119527A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Chuetsu Metal Works Co Ltd | 摺動部用無鉛銅合金 |
JP2003155531A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-05-30 | Kaibara:Kk | 耐摩耗性、耐焼付性に優れた摺動材料用黄銅系合金 |
JP2004137512A (ja) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | Daido Metal Co Ltd | 摺動用銅基合金 |
JP2014095127A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 銅合金 |
JP2014095126A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 銅合金 |
-
2014
- 2014-11-04 JP JP2014224358A patent/JP2016089214A/ja active Pending
-
2015
- 2015-11-04 CN CN201580058075.8A patent/CN107109537A/zh active Pending
- 2015-11-04 WO PCT/JP2015/080988 patent/WO2016072405A1/ja active Application Filing
- 2015-11-04 EP EP15857760.1A patent/EP3199653A4/en not_active Withdrawn
- 2015-11-04 US US15/522,977 patent/US20170314098A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003119527A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Chuetsu Metal Works Co Ltd | 摺動部用無鉛銅合金 |
JP2003155531A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-05-30 | Kaibara:Kk | 耐摩耗性、耐焼付性に優れた摺動材料用黄銅系合金 |
JP2004137512A (ja) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | Daido Metal Co Ltd | 摺動用銅基合金 |
JP2014095127A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 銅合金 |
JP2014095126A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 銅合金 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016098381A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 大豊工業株式会社 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
JP2016125111A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 大豊工業株式会社 | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107109537A (zh) | 2017-08-29 |
EP3199653A1 (en) | 2017-08-02 |
WO2016072405A1 (ja) | 2016-05-12 |
US20170314098A1 (en) | 2017-11-02 |
EP3199653A4 (en) | 2017-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5253440B2 (ja) | 内燃機関用過給機のすべり軸受 | |
JP2012215251A (ja) | 内燃機関用過給機のスラスト軸受 | |
JP2010159443A (ja) | 摺動部材用高力黄銅合金および摺動部材 | |
WO2016072405A1 (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
WO2014073630A1 (ja) | 銅合金 | |
WO2016111083A1 (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
WO2016080225A1 (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
JP6023557B2 (ja) | 銅合金 | |
JP6602737B2 (ja) | 肉盛合金および肉盛部材 | |
JP6376822B2 (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
JP2016125112A (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
JP6259709B2 (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
JP5823361B2 (ja) | アルミニウム合金およびギヤポンプのサイドプレート | |
RU2613234C2 (ru) | Литая латунь | |
JP2015175059A (ja) | すべり軸受用銅合金およびすべり軸受 | |
JP2016169434A (ja) | 黄銅系すべり軸受用合金および黄銅系すべり軸受 | |
JP2018141212A (ja) | 摺動部材用銅合金及び摺動部材 | |
JP7227099B2 (ja) | 摺動部材 | |
JP6582096B1 (ja) | 摺動部材 | |
WO2020166118A1 (ja) | すべり軸受用アルミニウム合金およびすべり軸受 | |
JP2021017936A (ja) | 摺動部材 | |
WO2018174259A1 (ja) | 耐摩耗性銅亜鉛合金及びこれを用いた機械装置 | |
JP2015071797A (ja) | アルミニウム合金および摺動部材 | |
JP2015071801A (ja) | アルミニウム合金および摺動部材 | |
Kumar et al. | Pushp* and KL Sahoo |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180605 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181127 |