JP3316172B2 - アルミニウム合金軸受の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金軸受の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム合
金軸受、特にPb−Sn系のオーバーレイ付きアルミニ
ウム合金軸受の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から初期なじみや異物埋収性を高め
るために、オーバーレイ付きのアルミニウム合金軸受は
広く知られており、またオーバーレイとしては、Sn基
やPb基のものが知られている。一般にアルミニウム軸
受合金上にオーバーレイを形成するには、湿式メッキが
広く使用されている。しかし、アルミニウム軸受合金上
に直接Sn基やPb基のめっきを形成すると接着力が弱
いために、アルミニウム軸受合金上に2μm程度のニッ
ケル、コバルトまたは鉄などの硬質金属の接着層を設
け、その上にSn基やPb基の合金をめっきすることに
よって接着力の大きなオーバーレイを形成している。こ
れら接着層を設けたアルミニウム合金軸受は、使用によ
りオーバーレイが摩耗すると、硬い接着層が露出し、焼
付やかじりが発生しやすくなる。このため、接着層をな
しにすることによる焼付やかじりを減少させる試みが従
来からなされている。
【0003】特開昭61ー153286号公報には、ア
ルミニウム軸受合金に1〜30μmの錫層を直接接合し
た発明が開示されている。
【0004】また、特開平1ー307512号公報に
は、アルミニウム軸受合金上にSn基オーバーレイによ
り被覆したすべり軸受が開示されている。この発明で
は、アルミニウム軸受合金とオーバーレイとの間に0.
5μm以下の薄いニッケル、コバルト、鉄のいずれかと
オーバーレイとが混在した接着層を形成することによっ
て、接着性の高いオーバーレイとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】錫基オーバーレイは、
非焼付性がPb基のオーバーレイと比較して小さく、オ
ーバーレイをPb基として非焼付性をより高めたアルミ
ニウム合金軸受としてこれらの性質を向上することが望
まれている。しかし、アルミニウム層上に錫をメッキす
るのに比較して、強い酸性液を使用する鉛のメッキで
は、めっき浴にアルミニウムが溶解して、アルミニウム
軸受合金上に直接鉛をメッキすることが困難であった。
【0006】そこで、本発明では、従来困難であったP
b基オーバーレイを、硬い接着層を設けることなく接合
して、非焼付性の高いPbーSn系のオーバーレイ付き
アルミニウム合金軸受を得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
【0008】
【0009】請求項1のアルミニウム合金軸受の製造方
法では、Pb−Sn系のオーバーレイは、アルミニウム
軸受合金層上にジンケート処理と、0・05〜0.5μ
m厚さのニッケル、コバルトまたは鉄屑を形成する薄膜
めっき処理と、1〜3μmの錫をめっきする錫めっき処
理と、鉛または鉛合金をめっきするオーバーレイめっき
処理とを順次施し、その後に加熱して錫めっき層を拡散
し、ニッケル、コバルトまたは鉄のいずれかとオーバー
レイとが混在した接着層と、Pb−Sn系のオーバーレ
イを形成する拡散処理により得られる。
【0010】すなわち、オーバーレイ中の錫の含有量
は、錫めっき処理による錫めっき層が拡散処理によりオ
ーバーレイ中に拡散するために、錫めっき層とオーバー
レイめっき層の厚さにより影響される。オーバーレイの
融点は錫の濃度が高くなるに従って低下する。このた
め、オーバーレイ中の錫濃度が5〜20重量%となるよ
うに、錫接着層の厚さは定められる。例えば、2μmの
錫メッキ層を形成し、純鉛のオーバーレイめっき層を1
8μm形成して拡散処理を施すと、Pbー6%Snのオ
ーバーレイが構成される。但し、錫めっき層が1μm未
満では、オーバーレイとの接着力が小さくなるため、少
なくとも1μm以上とする。
【0011】なお、オーバーレイめっき層をPbーSn
合金となるめっきをしてもよい。この場合には、拡散処
理によりオーバーレイ中に拡散してくる錫めっき層の錫
成分との合計がPbーSn系オーバーレイの錫濃度にな
る。なお、オーバーレイには、重量%で5〜20%Sn
の他、10%以下の銅、15%以下のインジウム、15
%以下のアンチモンなどを含有することができる(請求
項2)。
【0012】また、ニッケル、コバルトまたは鉄のいず
れかの薄膜めっき処理により形成される層は0.05〜
0.5μm厚さの場合に、拡散処理によりオーバーレイ
と混在した接着層が形成される。0.05μmより薄い
と軸受合金層との接着力が不十分で、0.5μmより厚
いと、オーバーレイが摩滅した時の非焼付性が悪くな
る。
【0013】
【発明の効果】
【0014】請求項の発明では、裏金層に接合された
アルミニウム軸受合金層にPb−Sn系のオーバーレイ
を形成するに際して、アルミニウム軸受合金層上にジン
ケート処理と、0.05〜0.5μm厚さのニッケル、
コバルトまたは鉄のいずれかの層を形成する薄膜めっき
処理と、錫をめっきする錫めっき処理と、鉛または鉛合
金をめっきするオーバーレイめっき処理とを順次施し、
その後に加熱して錫めつき層を拡散し、Ni、Co、F
eのいずれかとオーバーレイとが混在した接着層と、P
b−Sn系のオーバーレイを形成する拡散処理を施して
いる。これにより、非焼付性の高いアルミニウム合金軸
受を製造することができる。このようにして製造された
アルミニウム合金軸受では、アルミニウム軸受合金層と
オーバーレイとの間に、ニッケル、コバルトまたは鉄の
いずれかとオーバーレイとが混在した接着層が0.05
〜0.5μmの厚さで存在しているために、Pb−Sn
系のオーバーレイであつても剥離することが無く、ま
た、この接着層が露出しても、非焼付性の高いアルミニ
ウム合金軸受とすることができる
【0015】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を詳細に
説明する。鋼板に、軸受合金層として、20%Snー1
%CuーAlのアルミニウム合金板をロール圧延法によ
り圧着し、厚さ1.2mmの裏金層に厚さ0.45mm
のアルミニウム合金軸受層を形成した。次にこれを35
0゜Cで4時間熱処理し、すべり軸受用素材としてのバ
イメタルを製造した。このバイメタルを軸受性能試験用
寸法の半割軸受形状にプレス加工し、更に所定寸法(外
径56mm、長さ17mmおよび厚さ1.5mm)に機
械加工した後、水系洗浄剤により脱脂した。その後、無
水炭酸ソーダとリン酸ソーダと苛性ソーダの水溶液中で
温度50゜Cで約60秒アルカリエッチング、酸処理、
ジンケート処理(苛性ソーダを主とする水溶液中に酸化
亜鉛を溶解し、20゜Cで約20秒間浸漬し、表面に亜
鉛を析出させる処理)を行なった。
【0016】実施例については、続いて、ニッケル無電
解めっき処理(硫酸ニッケルを主にした水溶液中で50
゜C、約15〜60秒間浸漬し、30秒間で0.15μ
mの厚さになるように液濃度を調整)した。次に、硫酸
浴中で電気めっきにより厚さ2μmの錫めっきを被覆し
た後、Pb基オーバーレイを電気めっきで10μm被覆
した。更に、165゜Cで、1時間拡散処理を施して、
錫めっきをPb基オーバーレイ中に拡散して図1に模式
的に示すように、裏金層1、軸受合金層2、混在した接
着層3及びオーバーレイ4からなる構造の実施例の試験
試料を得た。
【0017】比較例1〜3は、上述したジンケート処理
に続いて、硫酸浴中の電気めっきにより厚さ10μmの
Pb基オーバーレイを電気めっきして、アルミニウム合
金軸受層上に直接オーバーレイを形成し、図2に模式的
に示す構造の比較例の試験試料を得た。
【0018】比較例4〜6は、上述したジンケート処理
に続いて、ニッケル無電解めっき処理により厚さ2μm
のニッケル接着層を形成した。続いて、Pb基オーバー
レイを電気めっきで10μm被覆し、図3に模式的に示
す構造の比較例の試験試料を得た。
【0019】比較例7は、ジンケート処理に続いて、ニ
ッケル無電解めっき処理し、0.15μmの厚さのニッ
ケル層を形成した。次に、硫酸浴中で電気めっきにより
厚さ10μmのSnー5%Cuめっきによるオーバーレ
イを形成し、図4に模式的に示す構造の比較例の試験試
料を得た。
【0020】また、比較例8は、ジンケート処理に続い
て、ニッケル無電解めっき処理し、0.15μmの厚さ
のニッケル層を形成した。次に、ホウフッ化浴中で電気
めっきにより厚さ10μmのSn−7%Sbめっきによ
るオーバーレイを形成し、図4に模式的に示す構造の比
較例の試験試料を得た。表に示す各試験試料について、
接着力試験、疲労試験、焼付試験を行なった。
【0021】
【表】
【0022】接着力試験は、接着テープ(セロハンテー
プ)をオーバーレイの表面に接着し、これを引き剥がし
た。接着テープのみを再び引き剥すことができた場合を
良好、接着テープにオーバーレイが付着して剥がれた場
合を剥離とした。この結果、アルミニウム軸受合金層に
接着層を形成しないで直接オーバーレイをメッキした比
較例1〜3では、接着テープにオーバーレイが付着して
剥がれた。
【0023】疲労試験は、100゜Cに予熱したSAE
20の潤滑油を使用し、回転数3250rpmで各荷重
の下に20時間運転した。疲労が生じなかった最大荷重
を最大疲労荷重とした。この結果、比較例1〜3では、
荷重が500kgf/cm2でオーバーレイの剥離を生
じた。また、実施例1〜3では、950kgf/cm2
の最大疲労荷重を示し、Ni接着層が存在する比較例4
〜6と同等以上の効果が得られた。
【0024】焼付試験は、100゜Cに予熱したSAE
20の潤滑油を使用し、回転数3600rpmで1時間
無負荷でならし運転した後、潤滑油の供給を12.5c
c/minに絞り100kgf/cm2の負荷を与え、
その後10分経過する毎に100kgf/cm2づつ累
積して荷重を増加させた。軸受背面温度が220゜Cを
越えるか、または試験時の軸駆動の電流値が20アンペ
アを越えた時点を焼付と判定した。
【0025】比較例1〜3では、100kgf/cm2
の負荷でオーバーレイが剥がれ、焼付試験を継続するこ
とができなかった。また比較例4〜6では、オーバーレ
イが存在することにより、1200kgf/cm2の最
大焼付荷重を示した。一方、比較例7、8では1200
kgf/cm2の最大焼付荷重を示し、Sn系オーバー
レイよりもPb−Sn系オーバーレイの方が非焼付性の
高い結果が得られた。
【0026】なお、ニッケルとオーバーレイの混在する
接着層について説明したが、ニッケルに代えてコバルト
または鉄とオーバーレイが混在する接着層についても、
試験したところ、ニッケルとオーバーレイの混在する接
着層により構成した試験試料の場合と同じ傾向を示す試
験結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1〜3を模式的に示す断面図
【図2】比較例1〜3を模式的に示す断面図
【図3】比較例4〜6を模式的に示す断面図
【図4】比較例7、8を模式的に示す断面図
【符号の説明】
1…裏金層 2…軸受合金層 3…接着層 4…オーバーレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−307512(JP,A) 特開 平5−106018(JP,A) 特開 平2−101190(JP,A) 特開 昭61−221399(JP,A) 特開 昭62−110021(JP,A) 特開 昭63−101517(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 17/00 - 17/26 F16C 33/00 - 33/28 C23C 18/00 - 20/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏金層に接合されたアルミニウム軸受合
    金層にPb−Sn系のオーバーレイを形成するに際し
    て、アルミニウム軸受合金層上にジンケート処理と、
    0.05〜0.5μm厚さのニッケル、コバルトまたは
    鉄のいずれかの層を形成する薄膜めっき処理と、1〜3
    μmの錫をめっきする錫めっき処理と、鉛または鉛合金
    をめっきするオーバーレイめっき処理とを順次施し、そ
    の後に加熱して錫めっき層を拡散してPb−Sn系のオ
    ーバーレイを形成する拡散処理を施すことにより、前記
    アルミニウム軸受合金層とオーバーレイとの間に、ニッ
    ケル、コバルトまたは鉄のいずれかとオーバーレイとが
    混在した接着層を0.05〜0.5μmの厚さで存在さ
    せたことを特徴とするアルミニウム合金軸受の製造方
  2. 【請求項2】 オーバーレイは、重量%で5〜20%S
    n、0〜10%Cu、0〜15%In、0〜15%S
    b、残部がPbからなることを特徴とする請求項1記載
    のアルミニウム合金軸受の製造方法
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