JPH0293096A - 滑り軸受の表面合金層の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、滑り軸受の表面合金層の製造法に関し、さら
に詳しくは、高負荷用滑り軸受の表面に鉛−親御銅合金
層を施すに際して、各金属の共通可溶性塩として有機ス
ルホン酸塩を含む電解浴を用いて合金層を電気めっきす
ることを特徴とする滑り軸受の表面合金層の製造法に関
する。

［従来技術とその問題点］ 従来、自動車用エンジンやディーゼル機関等の往復動内
燃機関に使用されている軸受メタルは、反別状又は円筒
状の鋼を裏金として、これに銅系又はアルミニウム系の
軸受台金を複層化したものである。これら高荷重用軸受
として開発された銅−鉛軸受合金、ブロンズ軸受及びア
ルミニウム軸受合金等は、耐荷重性は優れているが、軸
受台金に必要なその他の特性、すなわち耐焼付性、埋収
性、なじみ性等においては問題があり、滑り軸受の初期
なじみ性や耐摩耗性を向上させる目的でめっき等により
滑り軸受の軸受面に軟質低融点合金の薄膜をオーバーレ
イすることがよく行われている。このオーバーレイ層は
、軸受の低摩耗性、なじみ性向上の効果があり、オーバ
ーレイの組成としては従来から、特公昭５２−４２１２
８号及び米国特許２６０５１４９号明細書などに示され
ているよつなＰｂ−３ｎ−Ｃｕ系、Ｐｂ−３ｎ−ｓｂ系
、Ｐｂ−３ｎ−Ｉｎ系等が使用されている。特に、鉛８
５〜９５％、錫８〜１２％、銅２〜３％のＰｂ−３ｎ−
Ｃｕ系オーバーレイか最も多く使用されている。このオ
ーバーレイ中の鉛は軸受とジャーナルとのなじみ性及び
潤滑油中の異物の埋収性を向上させ、錫は耐食性を良く
し、銅は耐疲労性を向上させる役割を果している。

しかしながら、この三元合金めっきの場合、めっき浴に
はホウフッ化物を使用する場合が多い。

また、近年内燃機関の出力が大きくなり、潤滑油の温度
が上昇するにつれてオーバーレイが軟化し、耐摩耗性が
悪くなり、腐蝕を起こすという問題があるため、Ｐｂ−
３ｎ−Ｃｕ系にアンチモンやインジュウムを加えて改良
されている（特開昭６１−２２１３９９号、特開昭６１
−２６６５４４号）。これらのめっき浴もホウフッ化物
を使用している。ホウフッ化物は腐食性、毒性が激しく
、めっき設備や作業に大きな負担となるばかりでなく、
排水処理が非常に困難である。

ホウフッ化物浴を使用する際の問題は高度な処理技術を
用いれば一応解決できるが、処理に多額の出費を伴い、
経済的損失は少なくない。また、ホウフッ化浴は浴中の
全金属イオン濃度が８０〜１６０ｇ／ｌ　と非常に高濃
度であり、公害面はもちろんであるが経済的にも欠点が
多い、しかも、得られるめっきの外観は粗く、析出物の
組成管理が非常に難しい。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述のような滑り軸受の表面合金層の製造に
おける多数の問題点に鑑み発明されたものであり、ホウ
フッ化浴に代えて環境及び公害対策上問題の少ない有機
スルホン酸浴を用いることによって上述した問題点を解
決しようとするものである。事実、ホウフッ化浴に代え
て有機スルホン酸浴を用いることにより、排水処理が容
易で、環境及び公害対策上の問題が少ないという利点が
得られる。さらに、従来のホウフッ化゛浴では浴中の全
金属イオン濃度が高濃度でなければならず、まためっき
の外観は粗く、析出物の組成もばらつくが有機スルホン
酸浴を用いることによって、浴中の全金属イオン濃度を
１０〜５０ｇ／ｌ程度の低濃度にまで低下させることが
でき、それでもなお得られる合金めっき層の外観が良好
となり、しかも析出物組成がばらつかないという利点が
得られる。

以下、本発明の構成について述べる。

本発明において使用するめっき浴は、下記の（ａ）及び
（ｂ）よりなる群から選ばれた有機スルホン酸及びそれ
らの有機スルホン酸のめっき金属塩を含有するものであ
る。

（ａ）一般式 ％式％ ［ここでＲはＣ＋−ｓのアルキル基を表し、Ｒ１は水酸
基、アリール基、アルキルアリール基、カルホキシル基
又はスルホン酸基を表し、そして該アルキル基の任意の
位置にあってよく、ｎはＯ〜３の整数を表わす］ で示される脂肪族有機スルホン酸。

（ｂ）一般式 Ｓｏ、ＩＩ ［ここでＲ２は水酸基、アルキル基、アリール基、アル
キルアリール基、カルボキシル基又はスルホン酸基を表
し、ｍはＯ〜３の整数を表わすＪで示される芳香族スル
ホン酸。

本発明のオーバーレイめっき浴に用いられる上記（ａｌ
及び（ｂ）の有機スルホン酸の中でも、特に２−ヒドロ
キシェタンスルホン酸、２−ヒドロキシプロパンスルホ
ン酸、メタンスルホン酸、２−カルボキシエタンスルホ
ン酸、スルホコハク酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−フェ
ノールスルホン酸、が好ましい、有機スルホン酸の金属
塩は、これらのスルホン酸を通常の方法により金属塩と
することにより容易に得られる。

これら有機スルホン酸とそれらの金属塩は同一のスルホ
ン酸でも又は異種のスルホン酸に由来するものでもよい
。鉛塩の濃度は金属イオンに換算して１５〜４０ｇ／１
．好ましくは２０〜３５ｇ／ｌである。錫塩の濃度は金
属イオンに換算して２〜１０ｇ／１．好ましくは３〜８
ｇ／Ｉである。銅塩の濃度は金属イオンに換算して０．
５〜５ｇ／１．好ましくは１〜４ｇ／】である、鉛、錫
及び銅の配合比率は用途に応じて任意に変更することが
できる。

但し、全金属イオンの合計は１０〜５０ｇ／ｌ、好まし
くは２０〜４０ｇ／ｌの範囲とする。また遊離の有機ス
ルホン酸の濃度は２〜２５０ｇ／Ｉ、好ましくは５〜１
５０ｇ／ｌである。

本発明で使用されるめっき浴は、さらに、めっき浴及び
析出物の性能向上のため各種の添加剤を含有できる。こ
のような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、組成安
定化剤、界面活性剤、平滑添加剤などがあげられる。こ
のような添加剤としては、各種の知られた添加剤を使用
できるが、以下にその好ましい例を示す。

酸化防止剤としては、好ましくはレゾルシノール、ピロ
カテコール、ハイドロキノン、フロログリシツール、ピ
ロガロール等の多価フェノールであり、添加濃度はＯ，
１〜２０ｇ／１．好ましくは０．５〜５ｇ／ｌである。

組成安定化剤は、例えば下記一般式 ［ここでＲ１及びＲ２は同−又は異なっていてもよく、
それぞれ水素原子、０１〜１８直鎖若しくは分岐鎖状ア
ルキル基、Ｃ＋−Ｉａ直鎖若しくは分岐鎖状アルコキシ
、低級アルキル基又はＣ３〜７シクロアルキル基を表わ
し、成るいはＲ，及びＲ２は一緒になって炭素環又は複
素環を形成することができ、Ａは低級アルキレン基を表
わす］ を有するグアナミン化合物が有効である。−例として、
β−Ｎ−ドデシルアミノプロビオグアナミン、β−Ｎ−
へキシルアミノプロピオグアナミン、ピペリジンプロビ
オグアナミン、シクロへキシルアミノプロピオグアナミ
ン、モルホリンプロピオグアナミン、β−Ｎ−（２−エ
チルへキシロキシプロピルアミノ）プロピオグアナミン
、β−Ｎ−（ラウリルオキシプロピルアミノ）プロピオ
グアナミン等であり、添加濃度はＯ６１〜１゜ｇ／１．
好ましくは０５〜３ｇ／ｌである。

界面活性剤は非イオン系及びカチオン系界面活性剤が有
効であり、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル
、ポリエチレングリコールノニルフェノールエーテル、
ボリオキシエチレンポリオキシブロビレンエーテル、ス
チレン化フェノールのエチレンオキシド及びプロピレン
オキシド付加物、ポリオキシエチレンアルキルアミンな
どがあげられる。界面活性剤の濃度は０．１〜３０ｇ／
ｌ、好ましくは０．５〜Ｌｏｇ／Ｉである。

平滑添加剤としては、例えばゼラチン、ペプトン、Ｎ−
（３−ヒドロキシブチリデン）−ｐ−スルファニル酸、
Ｎ−ブチリデンスルファニル酸、Ｎ−シンナモイルスル
ファニル酸、８−プロピルキノイルエーテル、１−（３
−ヒドロキシブテン−１）ベンゾトリアゾールなどであ
り、添加濃度は０１〜１０ｇ／ｌ、好ましくは０．５〜
３ｇ／ｌである。

［実施例］ 次に本発明を実施例について説明するが、本発明はこれ
ら数例によって限定されるものでし丈ない。

実Ｗ± 下記組成を有するオーバーレイ合金めっき水溶液を調製
した。

て添加） として添加） として添加） ２−ヒドロキシプロパンスルホ ン酸 ｌＯロ　ｇ／ｌ ハイドロキノン ポリオキシエチレンドブシルア ミン β−Ｎ−ドデシルアミノプロビ オグアナミン ４　ｇ／１ ５ｇ／Ｌ １．５ｇ／ｌ ゼラチン １ｇ／ｌ 得られためっき浴を３０℃に加温し、脱脂、酸洗した銅
板を陰極とし、陽極に鉛を用いて電流密度２　Ａ／ｄｍ
”で電気めっきを行った。得られた合金めっきの組成は
Ｐ　ｂ　８２．１％、５ｎ１１．５％、Ｃｕ　６．４％
であり、外観は良好な灰白色半光沢で微細結晶のもので
あった。

夫巖困ユ 下記組成を有するオーバーレイ合金めつき水溶液を調製
した。

鉛イオン（メタンスルホン酸鉛　　　２０　ｇ／ｌの水
溶液として添加） ２価錫イオン（メタンスルホン　　　　５ｇ／ｌ酸錫の
水溶液として添加） ２価銅イオン（メタンスルホン　　　　１．３ｇ／ｌ酸
銅の水溶液として添加） メタンスルホン酸　　　　　　　　　　４８　ｇ／ｌピ
ロカテコール　　　　　　　　　　　　２ｇ／ｌスチレ
ン化フェラフエノールμ　　　　５　ｇ／ｌンオキサイ
ド７モル付加物 β−Ｎ−へキシルアミノプロピ　　　　２ｇ７１才グア
ナミン Ｎ−（３−ヒドロキシブチリゾ　　　　Ｉｇ／ｌン）−
ｐ−スルファニル酸 得られためっき浴で実施例１と同じ条件でめっきを行っ
た。得られた組成はＰｂ８０．４％、Ｓｎ６．９％、Ｃ
ｕ　５．７％であり、外観は良好な灰白色半光沢で微細
結晶のものであった。

よＲ眉 下記組成を有するオーバーレイ合金めっき水溶液を調製
した。

ホウフッ化鉛（金属鉛として）　　　　　６０　ｇ／ｌ
ホウフッ化錫（金属錫として）　　　　　１５　ｇ／ｌ
ホウフッ化銅（金属銅として）　　　　　４ｇ／ｌホウ
フッ化水素酸　　　　　　　　　５０　ｇ／ｌレゾルシ
ノール　　　　　　　　　　　　４ｇ／ｌゼラチン　　
　　　　　　　　　　　　０．４ｇ／ｌ得られためっき
浴で実施例１と同一条件でめっきを行った。得られた組
成はＰｂ７７．７％、５ｎ１６．０％、Ｃｕ　６．３％
であり、外観は灰黒色で本発明のめっき浴から得られた
ものより、粗な結晶のものであった。

実ｍ旦 下記組成を有するオーバーレイ合金めっき水溶液を調製
した。

鉛イオン（２−カルボキシエタ　　　　３０　ｇ／Ｉン
スルホン酸鉛の水溶液として 添加） ２価錫イオン（２−カルボキシ　　　　６ｇ／ｌエタン
スルホン酸錫の水溶液と して添加） ２価銅イオン（２−カルボキシ エタンスルホン酸銅の水溶液と して添加） ２ｇ／ｌ インジウムイオン（２−カルボ キシエタンスルホン酸インジウ ムの水溶液として添加） ２　ｇ／１ ２−カルボキシエタンスルホ ン酸 ８０　ｇ／ｌ ハイドロキノン ２　ｇ／ｌ ポリオキシエチレンポリオキシ　　　　５　ｇ／ｌプロ
ピレンエーテル Ｎ−ブチリデンスルファニル酸　　　　１ｇ／ｌ得られ
ためっき浴で、電流密度３　Ａ／ｄｍ”として他は実施
例１と同じ条件でめっきを行った。得られた組成はＰｂ
７４．５２％、５ｎ１２．４％、Ｃｕ４．２％、Ｉｎ６
．４であり、外観は良好な灰白色半光沢で、微細結晶の
ものであった。

支嵐狙Ａ 下記組成を有するオーバーレイ合金めっき水溶液を調製
した。

鉛イオン（ｐ−フェノールスル　　　３０　ｇ／ｌホン
酸鉛の水溶液として添加） ２価錫イオン（ｐ−フェノール　　　　５．５ｇ／ｌス
ルホン酸錫の水溶液として添 加） ２価銅イオン（ｐ−フェノール スルホン酸銅の水溶液として 添加） １．５ｇ／ｌ ｐ−フェノールスルホン酸 レゾルシノール ６５　　ｇ／１ ４ｇ／ｌ ポリオキシエチレンステアリル エーテル ３　　ｇ／ｌ β−Ｎ−（２−エチルへキシロキシ プロピルアミノ）プロピオグアナ ミン ２．５ｇ／ｌ ゼラチン　　　　　　　　　　　　　　０．５ｇ／ｌ得
られためっき浴を２５℃とし、他は実施例１と同じ条件
でめっきを行った。得られた組成はＰｂ８０．４％、５
ｎ１３．２％、Ｃｕ　４．１％であり、外観は良好な灰
白色で微細結晶のものであった。

実ＪＬｆ吐互 下記組成を有するオーバーレイ合金めっき水溶液を調製
した。

鉛イオン（２−ヒドロキシエタ　　　　２５　ｇ／ｌン
スルホン酸鉛の水溶液として 添加） ２価錫イオン（２−ヒドロキシ　　　　３．５ｇ／ｌエ
タンスルホン酸錫の水溶液と して添加） ２価銅イオン（２−ヒドロキシ ェタンスルホン酸銅の水溶液と して添加） １．５ｇ／ｌ メタンスルホン酸 １００　　ｇ／ｌ ハイドロキノン ５　　ｇ／ｌ ポリオキシエチレンドブシルア ミン ６．５ｇ／１ Ｎ−（３−ヒドロキシブチリブ ン）−ｐ−スルファニル酸 ０．５ｇ／ｌ β−Ｎ−ドデシルアミノプロビ オグアナミン ２　　ｇ／ｌ 得られためつき浴で電流密度を１．２．３Ａ／ｄｍ２と
変化させ、他は実施例１と同じ条件でめっきを行った。

得られた組成を次表に掲げる。

各電流密度において浴組成に近い析出物が得られ、しか
も実施例１〜４と同じように良好な外観を呈した。

実迦目Ｉ旦 下記組成を有するオーバーレイめっき水溶液を調製した
。

鉛イオン（スルホコハク酸鉛の　　　２０　ｇ／ｌ水溶
液として添加） ２価錫イオン（スルホコハク酸　　　　５　ｇ／ｌ錫の
水溶液として添加） ２価銅イオン（スルホコハク酸　　　　３ｇ／ｌ銅の水
溶液として添加） アンチモンイオン（スルホコバ　　　　３．５ｇ／ｌり
酸アンチモンの水溶液として 添加） スルホコハク酸　　　　　　　　　　　６０　ｇ／ｌピ
ロガロール　　　　　　　　　　　　　３　ｇ／ｌポリ
エチレングリコールノニル　　　　７．５ｇ／ｌフェノ
ールエーテル １−（３−ヒドロキシブテン−０，７５ｇ／＋１）ベン
ゾトリアゾール β−Ｎ−（ラウリルオキシプロ　　　　１．５ｇ／ｌビ
ルアミノ）プロピオグアナ ミン 得られためつき浴を３０”Ｃに加温し、脱脂、酸洗した
銅−鉛合金を陰極として、陽極に鉛板を用いて電流密度
２　Ａ／ｄｍ”で電気めっきを行った。得られた組成は
Ｐｂ６２．４％、５ｎ１５．３％、Ｃｕ７．４％、５ｂ
１２．５％であり、灰白色半光沢の良好な外観であった
。

Ｘ巖里ｌ 下記組成を有するオーバーレイめつき水溶液を調製した
。

鉛イオン（メタンスルホン酸鉛　　　２５　ｇ／ｌの水
溶液として添加） ２価錫イオン（メタンスルホン　　　　４．５ｇ／ｌ酸
錫の水溶液として添加） ２価銅イオン（メタンスルホン　　　　１．３ｇ／ｌ酸
銅の水溶液として添加） ｐ−フェノールスルホン酸　　　　　＋ｏｏ　ｇ／ｌボ
リオキシエチレンドデシルア　　　　５ｇ／ｌミン ゼラチン　　　　　　　　　　　　　　０．５ｇ／ｌβ
−Ｎ−ドデシルアミノブロビ　　　　２ｇ／１オグアナ
ミン 得られためっき浴で実施例６と同じ条件で銅−鉛合金に
予めニッケルめっきした後にこのめっきを行った。得ら
れた組成はＰｂ８２％、５ｎ１４．３％、Ｃｕ　３．７
％であり、灰白色の良好な外観であった。

［発明の効果］ 上述のように、本発明によれば有機スルホン酸浴を用い
ることによって、外観が良好で、析出物組成の安定な表
面合金層が得られるという効果がある。また、排水処理
が容易であり、環境及び公害対策上の問題が少ないとい
う利点がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下記の（ａ）及び（ｂ）よりなる群から選ばれた有
   機スルホン酸及びそれらの有機スルホン酸のめっき金属
   塩を含む電解浴を用いて電気めっきすることを特徴とす
   る滑り軸受の表面合金層の製造法。 （ａ）一般式 （Ｒ＿１）＿ｎ−Ｒ−ＳＯ＿３Ｈ ［ここでＲはＣ＿１＿〜＿５のアルキル基を表わし、Ｒ
   ＿１は水酸基、アリール基、アルキルアリール基、カル
   ボキシル基又はスルホン酸基を表し、そして該アルキル
   基の任意の位置にあってよく、ｎは０〜３の整数を表わ
   す］ で示される脂肪族有機スルホン酸。 （ｂ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［ここでＲ＿２は水酸基、アルキル基、アリール基、ア
   ルキルアリール基、カルボキシル基又はスルホン酸基を
   表し、ｍは０〜３の整数を表わす］で示される芳香族ス
   ルホン酸。２）電解浴中の有機スルホン酸のめっき金属
   塩の濃度が全金属イオンに換算して１０〜５０ｇ／ｌの
   低濃度範囲である請求項１記載の滑り軸受の表面合金層
   の製造法。