JP4214519B2 - 銅系摺動材料およびその製造方法 - Google Patents
銅系摺動材料およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4214519B2 JP4214519B2 JP2003401319A JP2003401319A JP4214519B2 JP 4214519 B2 JP4214519 B2 JP 4214519B2 JP 2003401319 A JP2003401319 A JP 2003401319A JP 2003401319 A JP2003401319 A JP 2003401319A JP 4214519 B2 JP4214519 B2 JP 4214519B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding material
- copper
- mass
- alloy
- sliding
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 86
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 79
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 54
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 48
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 33
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 14
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 35
- 229910020830 Sn-Bi Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910018728 Sn—Bi Inorganic materials 0.000 description 9
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010027439 Metal poisoning Diseases 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 208000008127 lead poisoning Diseases 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
- F16C2204/12—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、自動車、産業機械等の摺動部品に適した銅系摺動材料、特に鉛を含まない摺動材料およびその製造方法に関する。
自動車、産業機械等には、多数の回転部があり、該回転部には必ず摺動部品が設置されている。例えば、自動車では回転シャフトを受ける部分には軸受のような摺動部品が設置され、油圧機械のギヤーポンプでは歯車の側面を押さえるサイドプレートが、そしてピストンポンプではシリンダー、斜板、シュー等の摺動部品が設置されている。
ところで摺動部品が設置された機械が故障して修理に多大な費用がかかったり、古くなって使い勝手が悪くなったりした場合は廃棄されるが、省資源の関係から機械を構成する材料の多くは回収して再使用されている。しかしながら機械に設置された摺動部品は回収されることなく埋め立て処分されていた。なぜならば摺動部品の多くは鋼板と摺動材料を容易に分離できないからである。つまり摺動部品は、機械的強度を高めるため摺動材料と鋼板とが金属的な接合、即ち、摺動材量の金属と鋼板の金属中にそれぞれの金属原子が侵入した状態で接合されているため、摺動材料と鋼板を分離して回収することができない。従って、摺動部品を溶解して鉄材として回収しようとしても、鉄中に摺動材料成分が大量に含有されて鉄として使用できなくなる。このように摺動部品は再使用ができないことから、多くは産業廃棄物として埋め立て処分されていた。
従来の摺動材料の多くは、Cu合金にPbが添加された鉛青銅（LBC3）であった。鉛青銅は、CuとSn合金のマトリックス中に鉛が点在しているものであり、硬いCu・Sn合金のマトリックスが磨耗することなく相手側部材を保持し、鉛がマトリックスの表面を薄く延び広がって潤滑油の作用をすることにより潤滑性を良好にする。この鉛青銅は、安価で、しかも適度な摺動性を有することから、古くから各種の摺動部品に使用されてきたものである。しかしながら、鉛青銅使用の摺動部品が埋め立て処分され、該摺動部品に酸性雨が接触すると、摺動材料中の鉛成分が溶出して地下水を汚染するようになる。このように鉛を含んだ地下水を人間や家畜が長年月にわたって飲用すると、鉛が体内に蓄積されてついには鉛中毒をおこすとされている。そのため、現在は地球規模で鉛の使用が規制されるようになってきており、摺動部品を使用する業界においても鉛を含まない摺動材料が強く要求されている。
鉛を含まない摺動材料としては、Cuを主成分としてSn、Ag、Bi、Ni、Fe、Al、Mn、Co、Zn、Si、P等を添加したものであるが、近時はCu基にSnとBiを添加したCu-Sn-Bi合金の銅系摺動材料が多数提案されている。この銅系摺動材料は、Biが従来の鉛青銅のPbと同様の作用、即ち、BiがCu・Sn合金のマトリックス表面を薄く覆って潤滑油の作用をし、良好な摺動特性を呈するようになっている。
Cu-Sn-Bi合金の銅系摺動材料の公知文献としての特開平9-249924号（特許文献１）は、Cuマトリックス中にAg、Sn、Sb、In、Mn、Fe、Bi、Zn、Ni、Crのいずれかを固溶させたものである。特開平10-330868号（特許文献２）は、Cu基にBiが5〜50重量％含有し、Bi相中にSn、Ag、Inの１種以上が含有されたものである。特開2001-81523号（特許文献３）は、Cu基にSn0.5〜15重量％、Bi1〜20重量％、硬質粒子0.1〜10体積％含有したものである。特開2001-220630号（特許文献４）は、Bi1〜10重量％含有し、Bi相の周りに金属間化合物が存在しているものである。特開2001-240925号（特許文献５）は、Cu基にSn0.5〜15重量％、WC、W2C、MoC2の１種以上を0.1〜10体積％含有したものである。特開2002-285262号（特許文献６）は、Cu基にSn1.5〜15質量％、Bi1.5〜15質量％、固体潤滑剤1.5〜20体積％含有するものである。特開2003-194061号（特許文献７）は、Cu基にSn1〜11質量％、Bi25質量％以下含有するものである。特開2003-269456号（特許文献８）は、Sn0.5〜15質量％、Ni0.2〜10質量％、硬質粒子0.4〜10容積％、Bi10質量％以下含有するものである。
ところで従来のCu-Sn-Bi合金の銅系摺動材料（以下、銅系摺動材料という）は、一般の摺動部品に使用するには特に問題ないが、使用状況が厳しい機械、例えば油圧機械や建設機械等で使用する場合は充分とはいえなかった。つまり油圧機械のように高速で回転するものを受ける斜板はPV値が高くなくてはならず、また建設機械のように高荷重のかかる軸受のような摺動部品は使用中に鋼板と摺動材料が剥離しないために鋼板との接合強度が充分に高く、しかもマトリックスが適度な硬さを有していなければならない。しかしながら従来の銅系摺動材料は高速・高加重に対してはPV値、接合強度おいて充分に満足できるものではなかった。
本発明者らが従来の銅系摺動材料における問題点について鋭意検討を重ねた結果、従来の銅系摺動材料は、鋼板との接合強度が充分でなく、また潤滑剤としての作用があまり現れていないことから高速・高荷重に対応できないものであることが分かった。その理由は、従来のCu-Sn-Bi合金の銅系摺動材料は、SnやBiの添加量が適切でなく、また潤滑作用のあるBi中にCuやSnが含有されているからである。本発明は、銅系摺動材料において、過酷な使用条件に適した量のSnが添加されており、しかもBiが潤滑剤としての効果を充分に発揮することができる摺動材料およびその製造方法を提供することにある。
請求項１の発明は、Bi2〜20質量％、Sn10超〜25質量％、残部Cuからなり、しかもCuとSnとの合金がマトリックスを形成しているとともに該マトリックス中にBiが点在していることを特徴とする銅系摺動材料である。
請求項２の発明は、前記マトリックス中に点在しているBi中にはCuやSnが含有されていないことを特徴とする請求項１記載の銅系摺動材料である。
請求項３の発明は、前記マトリックス中に固体潤滑剤が点在していることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の銅系摺動材料である。
請求項４の発明は、Cu、Bi、Snからなる摺動材料が焼結により鋼板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の銅系摺動材料である。
請求項５の発明は、Cu、Bi、Sn、からなる摺動材料の表面には、摺動性樹脂が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の銅系摺動材料である。
請求項６の発明は、Sn0〜20質量％、残部Cuからなる第１合金粉末と、Sn30〜60質量％、残部Biからなる第２合金粉末を所定の配合となるように混合し、この混合した粉末を鋼板上に散布した後、還元雰囲気中で焼結して合金粉末同士および合金粉末と鋼板とを接合したことを特徴とする銅系摺動材料の製造方法である。
本発明の摺動材料は、Cu・Sn合金のマトリックス中にBiが点在しているおり、しかも該Bi中にはCuやSnがほとんど含まれていないため、Biが潤滑剤の作用を充分に発揮して摺動性を良好にし、またSnの適度な含有量がマトリックスの硬さを相手側材を傷付けることなく、また摺動材料の摩耗を軽減する。本発明の摺動材の製造方法は、Cu・Snからなるマトリックス中にBiを均一に点在させるとともに、Bi中にCuやSnを含有させないため、摺動材の摺動特性を充分に発揮させることができる。
本発明の銅系摺動材料は、Biの添加量が2質量％よりも少ないと、マトリックス中に点在するBiの量が少なくなり、潤滑性が充分に現れない。しかるにBiの添加量が20質量％よりも多くなると鋼板との接合強度が弱くなって建設機械のように高荷重のかかる摺動部品として使用したときに摺動材料が鋼板から剥離してしまう。
またSnの添加量が10質量％以下であると、Cu・Sn合金のマトリックスの硬さが油圧機械の斜板のように高速回転となる摺動部品に対しては摩擦特性が充分でなくなり、焼き付けを起こしてしまう。しかるにSnの添加量が25質量％よりも多くなると、かえって硬さが硬くなりすぎて相手側となる部材を傷付けるようになる。
本発明では、Cu・Sn合金のマトリックス中にBiが均一に点在しており、しかも該Bi中にはCuやSnが存在していない。つまりBi中にCuやSnが存在していると、Bi特有の潤滑性が薄れてしまうため、本発明ではBi中にCuやSnを存在させないようにしてある。
一般に、摺動材料は、強度が充分でないため鋼板に接合させて使用するが、その製造方法は焼結法による。従来の摺動材料の焼結法に用いる合金粉末は、摺動材料の合金を溶融させておいて、それをアトマイズ法で摺動材料組成の合金粉末にする。そして該合金粉末を鋼板上に散布してから還元雰囲気中で加熱して合金粉末同士および合金粉末と鋼板とを接合していた。しかしながら摺動材料組成の合金粉末を焼結すると、Bi中にCuやSnが残ってしまいBiの潤滑特性を充分に発揮できない。本発明の摺動材料の製造方法は、Cu-Sn合金からなる第１合金粉末と、Sn-Bi合金からなる第２合金粉末を均一に混合して混合粉末にし、該混合粉末を鋼板上に散布して焼結を行うため、Bi中にはCuやSnが存在しなくなる。その理由は、Sn-Bi合金粉末は融点が低いため700℃以上の焼結温度で溶融状態となっている。この溶融したSn-BiがCu-Sn粉末やCu粉末に接触すると、Cuと合金しやすいSnがSn-Bi合金から選択的に抜け出てCu-Sn粉末やCu粉末中に拡散して合金化する。そのためBi中にはSnやCuが存在しなくなり、Biの潤滑特性が充分に発揮できるようになる。
本発明の銅系摺動材料の製造方法において、第１合金粉末のCu-Sn合金粉末は、Snが20質量％よりも多くなるとマトリックス中のSn含有量も多くなってマトリックスを必要以上に硬くして相手側材を傷付けたり、鋼板との接合強度が弱くなったりする。本発明に使用する第１合金粉末は、Snを含まないCu単体の粉末でもよい。
また本発明の銅系摺動材料の製造方法に使用するSn-Bi合金の第２合金粉末は、Sn含有量が30質量％よりも少なかったり、60質量％よりも多かったりすると液相線温度が高くなって焼結時に第合金粉末中に拡散しにくくなる。
本発明では、鋼板上に混合粉を散布して銅系摺動材料を製造したものであり、このまま摺動材料として使用できることは勿論であるが、さらに焼結した摺動材料に摺動性樹脂を被覆して使用することも可能である。摺動性樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレンを主成分としたものであり、水に混合したディスパージョンの形で焼結した摺動材料の多孔質部分に含侵させる。
また本発明の銅系摺動材料は、Cu・Snマトリックス中にMoS2、WC、黒鉛等の固体潤滑剤を点在させてもよい。マトリックス中に固体潤滑剤が点在していると、摺動材料の潤滑特性、特にPV値が良好となり、焼き付けが起こりにくくなる。
実施例と比較例を表１に示す。
古来からあるLBC3の摺動材料は、多くの産業機械の摺動部に問題なく使われていた。従って、本発明の銅系摺動材料も、摺動特性がLBC3と同等以上であることを目的としている。LBC3の油を使わないドライ状態でのPV値は、45Kg/cm2・m/secである。これに対して本発明の銅系摺動材料のPV値は、約50〜90Kg/cm2・m/secの実力値を有している。また接合強度とは、摺動材料と鋼板との接合強度であり、10Kg/mm2以上であれば、建設機械の摺動部に用いても充分に使用可能である。硬さは、Hv100以上であれば高荷重に対しても摺動材料が摩耗することはない。
表１からも明らかなように、全ての実施例の銅系摺動材料はドライでのPV値がLBC3のPV値である45Kg/cm2・m/sec以上であり、接合強度も10Kg/mm2以上である。
ここで本発明銅系摺動材料の製造方法における実施例と比較例について説明する。
１．実施例１
第１合金粉末（Cu-12Sn合金粉末）：90質量％
第２合金粉末（Sn-58Bi合金粉末）：10質量％
計算上の合金組成：Cu-16Sn-６Bi
鋼板：直径90mm、厚さ6mm、材質S45C
製造工程は以下のとおりである。
(1)混合工程：第１合金粉末と第２合金粉末をY字混合機で均一に混合する。
(2)散布工程：鋼板上に混合粉末を厚さ2mmに散布する。
(3)一次焼結工程：混合粉末が散布された鋼板をアンモニア分解ガスを用いた焼結炉で720〜760℃で焼結を行い、粉末同士、粉末と鋼板とを金属的に接合して複層材を得る。
(4)一次押圧工程：前記複層材をプレスにより500〜900トンで押圧し、焼結層の緻密化を図る。
(5)二次焼結工程：焼結層が緻密化された複層材を前述焼結炉で720〜760℃で二次焼結する。
(6)二次押圧工程：焼鈍した複層材をプレスにより200〜600トンで押圧して、鋼板を所定の硬さにする。
(7)仕上げ工程：複層材の焼結層を旋盤で所定の厚さまで切削するとともに、焼結層の表面を平滑に仕上げる。
第１合金粉末（Cu-12Sn合金粉末）：90質量％
第２合金粉末（Sn-58Bi合金粉末）：10質量％
計算上の合金組成：Cu-16Sn-６Bi
鋼板：直径90mm、厚さ6mm、材質S45C
製造工程は以下のとおりである。
(1)混合工程：第１合金粉末と第２合金粉末をY字混合機で均一に混合する。
(2)散布工程：鋼板上に混合粉末を厚さ2mmに散布する。
(3)一次焼結工程：混合粉末が散布された鋼板をアンモニア分解ガスを用いた焼結炉で720〜760℃で焼結を行い、粉末同士、粉末と鋼板とを金属的に接合して複層材を得る。
(4)一次押圧工程：前記複層材をプレスにより500〜900トンで押圧し、焼結層の緻密化を図る。
(5)二次焼結工程：焼結層が緻密化された複層材を前述焼結炉で720〜760℃で二次焼結する。
(6)二次押圧工程：焼鈍した複層材をプレスにより200〜600トンで押圧して、鋼板を所定の硬さにする。
(7)仕上げ工程：複層材の焼結層を旋盤で所定の厚さまで切削するとともに、焼結層の表面を平滑に仕上げる。
上記実施例１で得られた銅系摺動材料の焼結層を光学顕微鏡で組織を観察したところ、Cu・Sn合金のマトリックス中にBiが均一に点在していた。そして該Biの成分をXMA(X線マイクロアナライザー）で測定したところ、Bi中にCuやSnの存在は認められなかった。
２．実施例２
第１合金粉末（Cu-12Sn合金粉末）：90質量％
第２合金粉末（Sn-58Bi合金粉末）：10質量％
計算上の合金組成：Cu-16Sn-6Bi
鋼板：直径90mm、厚さ6mm、材質S45C
製造工程は以下のとおりである。
(1)混合工程：第１合金粉末と第２合金粉末をY字混合機で均一に混合する。
(2)散布工程：鋼板上に混合粉末を厚さ２mmに散布する。
(3)焼結工程：混合粉末が散布された鋼板をアンモニア分解ガスを用いた焼結炉で720〜760℃で焼結を行い、粉末同士、粉末と鋼板とを金属的に接合して複層材を得る。
(4)樹脂含侵工程：複層材の焼結層上にポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、二硫化モリブデンからなるディスパージョンを載置し、ローラーで押圧して、多孔質の焼結層に摺動性樹脂を含侵させる。
(5)乾燥工程：200℃の乾燥炉でディスパージョンの水分を乾燥させる。
(6)焼成工程：水分が乾燥させられた複層材を焼成炉で350〜400℃に加熱して摺動性樹脂を緻密化する。
(7)仕上げ工程：焼結層に含侵させた樹脂を旋盤で所定の厚さまで切削する。
第１合金粉末（Cu-12Sn合金粉末）：90質量％
第２合金粉末（Sn-58Bi合金粉末）：10質量％
計算上の合金組成：Cu-16Sn-6Bi
鋼板：直径90mm、厚さ6mm、材質S45C
製造工程は以下のとおりである。
(1)混合工程：第１合金粉末と第２合金粉末をY字混合機で均一に混合する。
(2)散布工程：鋼板上に混合粉末を厚さ２mmに散布する。
(3)焼結工程：混合粉末が散布された鋼板をアンモニア分解ガスを用いた焼結炉で720〜760℃で焼結を行い、粉末同士、粉末と鋼板とを金属的に接合して複層材を得る。
(4)樹脂含侵工程：複層材の焼結層上にポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、二硫化モリブデンからなるディスパージョンを載置し、ローラーで押圧して、多孔質の焼結層に摺動性樹脂を含侵させる。
(5)乾燥工程：200℃の乾燥炉でディスパージョンの水分を乾燥させる。
(6)焼成工程：水分が乾燥させられた複層材を焼成炉で350〜400℃に加熱して摺動性樹脂を緻密化する。
(7)仕上げ工程：焼結層に含侵させた樹脂を旋盤で所定の厚さまで切削する。
３．比較例１
合金粉末：Cu-10Sn-1Bi
製造工程は実施例１と同じ。
合金粉末：Cu-10Sn-1Bi
製造工程は実施例１と同じ。
上記実施例２で得られた摺動材料の焼結層を光学顕微鏡で組織を観察したところ、マトリックス中に前述実施例１、２と異なる色のBiが点在していた。該Biの成分をXMA(X線マイクロアナライザー）で測定したところ、Bi中にSnの存在が認められた。
本発明の銅系摺動材料は、特に軸受、油圧機械の斜板、サイドプレート、シュー等の過酷な条件で使用する摺動部品に適している。これらの摺動部品は、摺動材料を鋼板に接合して強度を持たせることにより過酷な使用条件でも長期間にわたって信頼性のある摺動性が維持できる。しかしながら本発明の銅系摺動材料は、上記摺動部品に限らず、事務機、家電製品、精密機械等の摺動部にも使用可能である。また本発明の銅系摺動材料は、好ましくは鋼板に接合して使用するが、鋼板に接合しなくとも単体、即ち圧粉焼結、ロストワックス、板材等でも使用することができるものである。
Claims (5)
- Bi2〜20質量％、Sn10超〜25質量％、残部Cuからなり、しかもCuとSnとの合金がマトリックスを形成しているとともに該マトリックス中にBiが点在しており、Bi中には不純物としての含有を除きCuやSnが含有されていないことを特徴とする銅系摺動材料。
- 前記マトリックス中に固体潤滑剤が点在していることを特徴とする請求項１に記載の銅系摺動材料。
- Cu、Bi、Snからなる摺動材料が焼結により鋼板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の銅系摺動材料。
- Cu、Bi、Sn、からなる摺動材料の表面には、摺動性樹脂が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の銅系摺動材料。
- Sn0〜20質量％、残部Cuからなる第１合金粉末と、Sn30〜60質量％、残部Biからなる第２合金粉末を、Bi2〜20質量％、Sn10超〜25未満質量％、残部Cuの配合となるように混合し、この混合した粉末を鋼板上に散布した後、還元雰囲気中で焼結して合金粉末同士および合金粉末と鋼板とを接合したことを特徴とする銅系摺動材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003401319A JP4214519B2 (ja) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | 銅系摺動材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003401319A JP4214519B2 (ja) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | 銅系摺動材料およびその製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005163074A JP2005163074A (ja) | 2005-06-23 |
| JP2005163074A5 JP2005163074A5 (ja) | 2006-10-19 |
| JP4214519B2 true JP4214519B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=34725290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003401319A Expired - Lifetime JP4214519B2 (ja) | 2003-12-01 | 2003-12-01 | 銅系摺動材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4214519B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107022692A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-08-08 | 华南理工大学 | 一种放电等离子体辅助球磨制备Cu‑Sn‑Bi轴承合金的方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4476634B2 (ja) * | 2004-01-15 | 2010-06-09 | 大豊工業株式会社 | Ｐｂフリー銅合金摺動材料 |
| US7906222B2 (en) | 2006-07-11 | 2011-03-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding material and a method for its manufacture |
| CN101541989B (zh) | 2006-08-05 | 2014-05-28 | 大丰工业株式会社 | 无铅铜合金滑动材料 |
| WO2008140100A1 (ja) | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pbフリー銅合金摺動材料、及びすべり軸受 |
| US9028582B2 (en) | 2008-01-23 | 2015-05-12 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Process for production of sintered copper alloy sliding material and sintered copper alloy sliding material |
| JP5492089B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2014-05-14 | 大豊工業株式会社 | ＰｂフリーＣｕ−Ｂｉ系焼結材料製摺動部品 |
| CN102151833A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 合肥工业大学 | 高性能环保铜铋双金属轴承材料及其制造方法 |
| JP5981868B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2016-08-31 | 大豊工業株式会社 | 摺動部材およびすべり軸受 |
| JP6893836B2 (ja) | 2017-07-03 | 2021-06-23 | オイレス工業株式会社 | 複層焼結板及びその製造方法 |
| JP6940801B1 (ja) * | 2020-12-25 | 2021-09-29 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材、軸受、摺動部材の製造方法、軸受の製造方法 |
-
2003
- 2003-12-01 JP JP2003401319A patent/JP4214519B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107022692A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-08-08 | 华南理工大学 | 一种放电等离子体辅助球磨制备Cu‑Sn‑Bi轴承合金的方法 |
| CN107022692B (zh) * | 2017-03-30 | 2019-10-18 | 华南理工大学 | 一种放电等离子体辅助球磨制备Cu-Sn-Bi轴承合金的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005163074A (ja) | 2005-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4675563B2 (ja) | 軸受およびその製造方法 | |
| JP4215285B2 (ja) | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 | |
| JP3939931B2 (ja) | 銅系複層摺動材料 | |
| US4505987A (en) | Sliding member | |
| JP3859344B2 (ja) | 摺動材料，摺動部材およびその摺動部材の製造方法 | |
| CN107523716B (zh) | 用于摩擦衬片的烧结摩擦材料 | |
| JP4214519B2 (ja) | 銅系摺動材料およびその製造方法 | |
| JP2001271129A (ja) | 焼結材料および複合焼結摺動部材 | |
| US8703660B2 (en) | Lead-free sintered lubricating material and sinter powder for manufacture of the same | |
| KR20110137811A (ko) | 납프리 구리계 소결 슬라이딩 재료 및 슬라이딩 부품 | |
| JP2008280613A (ja) | 銅系焼結摺動材料および複層焼結摺動部材 | |
| JP3013946B2 (ja) | 耐焼付性に優れた多層複合摺動材料 | |
| JP3861771B2 (ja) | 平軸受およびその製造方法 | |
| GB2285060A (en) | Copper-head alloy bearing | |
| JP4462297B2 (ja) | 摺動材料およびその製造方法 | |
| JPH079046B2 (ja) | 銅系焼結体 | |
| JP4236665B2 (ja) | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 | |
| EP2368053B1 (en) | Bearing material | |
| JP2001050273A (ja) | 銅系摺動材料 | |
| JP3835915B2 (ja) | 銅基焼結軸受材料およびその製造方法 | |
| JP2006037180A (ja) | 耐焼付性に優れたＰｂフリー銅合金複合摺動材 | |
| JP4794814B2 (ja) | 銅合金焼結摺動材料 | |
| KR20040100300A (ko) | 미끄럼베어링의 제조방법 및 그 물건 | |
| JP2003231931A (ja) | 滑り軸受材料および軸受部品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060904 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061107 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080804 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081001 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081023 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20081003 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4214519 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |