JPH03199348A - 焼結合金軸受 - 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】 「発明の目的」 本発明は焼結合金軸受に係り、強度的および耐食性が良
好で、しかもなじみ性に優れた低コストな焼結合金軸受
を提供しようとするものである。

（産業上の利用分野） 回転軸を支承するための焼結合金軸受。

（従来の技術） 軸受材として用いられる焼結合金には従来から種々のも
のがあるが、主要なものとしては銅系と鉄系とがある。

即ち銅系としてはＣｕ−５ｎ、　Ｃｕ−５ｎ−Ｃ，Ｃｕ
−３ｎ　　Ｐｂ　　Ｃ合金があり、又鉄系にはＦｅ−Ｃ
，Ｆｅ−Ｐｂ−Ｃ，Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ合金などが多様に提
案され、且つ実用化されている。ところがこのような従
来のものにおいて、鉄系のものは銅系のものに比較して
低コストであって機械的強度は高いが、硬度が高いので
軸材に対するなじみが好ましいものでなく、又耐食性に
劣る。これに対し銅系のものではそれらの特性が対称的
な関係を採る。

そこでこれらの中間的なものとして鉄に対し銅を５〜３
０％の範囲で添加した鉄−銅系のものがあり、又鉄に黄
銅を添加することに関する特開昭５６−５１５５４　、
’［ｌＷ［５６−９６００１ｆｔトカア６．　ＩＩＩち
鉄系のものにおける強度を保持せしめつつ、銅系のもの
におけるなじみ性や耐食性を附与しようとするものであ
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように鉄系と銅系のものの中間的特性を目的とし
た鉄−銅系および鉄と黄銅とを用いたものにおいては、
上記したような鉄系のものの特性と銅系のものの特性の
中間的特性のものとして得られ、従って鉄系と銅系のも
のの不利点がカバーされることとなるが、鉄粉を用いた
ことによる有利性を保持した条件下で銅系焼結体の有利
性を適切に有せしめようとするものであることからなじ
み性において必ずしも充分でない。

このなじみ性の如何は負荷を掛けて軸材を回転させた場
合に、その駆動当初における電流値に影響し、即ちなじ
み性に劣った軸受材の場合には駆動当初において電流値
が異常に高くなり、しかも相当時間に亘ってこの電流上
昇状態が継続してから定常電流値に戻って駆動継続され
ることになる。

これに対しなじみ性に優れた軸受材の場合にはその上昇
電流値が低く、しかも短時間内に定常電流に復するので
近時におけるヘッドホンステレオなどの小型音響機器に
関するモータ軸受として好ましいものとされている。つ
まり電流値の異常上昇やその継続時間の少いことが小型
音響機器において好ましいことは明かであるが、このよ
うな要請に即した軸受材を上記した従来の技術において
得ることができない。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、以下の如くである。

１、　　Ｆｅ　：　２０〜８０ｗｔ％、　　Ｃｕ　：　
１５〜７７ｗｔ％。

Ｚｎ　：　１〜２６ｗｔ％、　　Ｐｂ：０．５〜７ｗｔ
％以下、Ｓｎ　：　０．５〜７　ｗｔ％ を含有し、残部が不可避的不純物より成り、気孔率８〜
３Ｑｖｏｆ％として圧粉成形、焼結されたことを特徴と
する焼結合金軸受。

２、　　Ｆｅ　：　２０〜８０ｗｔ％、　　Ｃｕ　：　
１５〜７７ｗｔ％。

Ｚｎ　：　１〜２６ｗｔ％、　　Ｐｂ：０．５〜７ｗｔ
％以下、Ｓｎ　：　０．５　〜７　ｗｔ％ を含有すると共に黒鉛または二硫化モリブデンなどの固
形潤滑剤を７ｗｔ％以下含有し、残部が不可避的不純物
より成り、気孔率８〜３０ｖｏ７！％として圧粉成形、
焼結されたことを特徴とする焼結合金軸受。

（作　用） ｗｔ％（以下単に％という〉で、Ｆｅが２０％以上含有
せしめられることにより得られる焼結合金体に好ましい
機械的強度を得しめ、又低コスト性を得しめる。好まし
い範囲としては３５％以上、より好ましくは４５％以上
である。又このＦｅの上限については一般的には８０％
であり、この限度を超えるようなことは後述するその他
の成分の添加量を縮減し、耐食性、更にはなしみ性を有
効に得難いこととなる。好ましい上限としては６５％で
あり、より好ましくは６０％である。

Ｃｕについては、耐食性を附与し、又焼結合金体組織の
安定化と、後述するＺｎ、　Ｓｎおよびｐｂなどの好ま
しい添加分布状態を得る上において枢要であって、これ
らの効果を得るためには１５％以上が必要であり、一方
その上限については７７％であって、この限度を超える
ことは前記ＦｅおよびＺｎ。

Ｓｎ、　Ｐｂの添加量を制限し、５元金属焼結体として
の調和された特性を得難いこととなる。好ましい範囲と
しては２０〜５０％であり、より好ましくは３０〜４０
％である。

Ｚｎは、上記したようにＦｅ粉による骨格的作用を確保
した焼結金属体において好ましい耐食性を得しめる。１
％未満ではたとえＦＪ５）量が２０％であっても他の成
分の存することなどからしてその効果が不充分であり、
一方２６％を超えて含有せしめることはその効果が飽和
するだけでなく、他の成分添加量を制限することとなっ
て好ましくない。

好ましい範囲としては３〜１８％である。

ｐｂは、本発明におけるＦｅ粉末の骨格的機能を採用し
た焼結合金体において目的とするなじみ性を得る上にお
いて主要な作用をなし、その量が０．５％未満では所期
するような、なじみ性の改善が得難い。又７％を超えて
添加することは戒程Ｆｅ粉量の多い条件下であっても得
られる焼結合金体の強度を急激に低下させることとなる
ので、Ｆｅ粉末を用いたことによるメリットなどは大幅
に低下するので好ましくない。適切な添加量範囲として
は１、０〜５％であるが、より適切な範囲としては１．
５〜４％であって、用いられたＦｅ量を考慮して適宜に
決定する。

Ｓｎは、上記のようなｐｂを用いてなじみ性を改善する
ようにした本範囲の場合において、そのｐｂ添加による
強度劣化を回避するための主要な成分であって、０．５
％以下ではその効果が不充分である。

一方７％を超えて添加することは高価となり、しかもｐ
ｂが多口に含有されたような条件下でもその効果が飽和
するので好ましくない。

本発明によるものは軸受材として黒鉛または二硫化モリ
ブデンのような固形潤滑剤を含有させることが好ましい
ものであることは従来からの焼結合金軸受におけると同
じであり、その量は０．５％以上であるが、７％を超え
て添加することは強度劣化を来すので好ましくない。好
ましい範囲としては０．５〜２％程度である。

前記したようなＣｕ、　Ｚｎ、　Ｓｎについては単体で
添加含有せしめてよいことは当然であるが、それらが合
金体として添加されてよい。即ち黄銅粉末として用いる
ことであって、黄銅はＣｕ、　Ｚｎを主体とし、Ｓｎ、
　Ｐｂ、＾１．Ｐｅなどを若干量を含有したものであっ
て、このものを用いＰｂ、　Ｓｎなどを更に添加するこ
とが一般的に好ましい。つまりＣｕとＺｎを合金化した
黄銅は各別に添加混合して均一化することの煩わしさを
解消するだけでな（、Ｚｎの偏析の如きに原因したβ相
の発生などを防止し好ましい製品を得しめる。

Ｚｎ分を何れにして含有した本発明によるものの焼結に
当っては鉄箱内収納または木炭粉中への埋装のようなＺ
ｎ揮散防止を図ることが適切である。

圧粉成形ないしサイジングにより得られる焼結合金体の
気孔率としては８〜３０％であり、気孔率８％未満では
一般的に含油せしめて軸受として用いられるこの種製品
において含油量が適切に得られないことから好ましくな
い、気孔率の上限は３０％程度であり、３０％を超える
ような気孔率のものは戒程鉄粉を大量に用い、又Ｃｕ、
　Ｚｎ、　Ｓｎなどを用いて強度を確保するように処置
したとしても適切な焼結合金体としての強度が得られな
い。

好ましい気孔率の範囲としては１２〜２５％程度である
。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施例について説明すると
、本発明者等は前記したような本発明に従い、ＦｅＸＣ
ＬＩ％　Ｚｎｓ　ＰｂおよびＳｎの含有量を種々に変え
た焼結合金の組成を鉄粉と黄銅粉および鉛粉（および酸
化鉛）を用いて調整した。即ちＣｕとＺｎを共に含有さ
せるものであるからそれらの合金体である黄銅粉を用い
ることが好ましいことは上記の如くであって、場合によ
っては一般的な黄銅組成のものに対して更にＺｎｓ　Ｐ
ｂ、　Ｓｎの何れか１種または２種以上を添加増量せし
めたものを溶解してから噴霧処理した粉末として準備し
、そのような黄銅の粉末を採用したものであり、このよ
うにして準備された本発明焼結合金組成の若干例は次の
第１表における製造例１−１２の如くである。又この本
発明に対する比較例としては鉄粉の銅粉を２０％配合し
た比較例、Ｆｅ：５０％にＣｕ：３５％、Ｚｎ：１４％
で、Ｐｂ　：　０．３％、Ｓｎ　：　０．２％と本発明
範囲外の比較例２、Ｃｕ：９０％でＳｎ　：　９．５％
の青銅系である比較例３を製造した。

なお用いた鉄粉は１５０〜２５０メツシユのものであり
、青銅鋳物粉およびハンダ粉は６０〜３５０メツシユの
もので、これらを混合したものを外径７Ｍ、内径２■で
、全長が２．５ｎの軸受材に成形し、これを鉄製容器内
にメツシュ材を敷いて装入すると共に同じく鉄製蓋を施
して還元性雰囲気で焼結し、次いでサイジングして気孔
率２０％の標準的な一定状態の外径７．０２■、内径２
．０１−で長さ２．５Ｎである焼結製品とした。

具体的な各製品についての配合、焼結条件は以下の如く
である。

製造例１：鉄粉８０部にＣｕ−１７％Ｚｎの黄銅粉１８
部と、Ｐｂ−５０％Ｓｎのハンダ粉２部を混合したもの
を前記軸受形状に成形して、これを９００℃で焼結した
。

製造例２：鉄粉２０部に電解銅粉７７部、亜鉛粉末１部
、Ｐｂ−５０％Ｓｎのハンダ粉２部を混合して成形して
から９８０℃で焼結した。

製造例３：鉄粉３２部にＣｕ−４０％Ｚｎの黄銅粉６５
部とＰｂ−１７％Ｓｎのハンダ粉３部を混合し成形し、
これを８５０℃で焼結した。

製造例４：鉄粉３０部にＣｕ−７％Ｚｎ−１０％ｐｂ−
１０％Ｓｎの噴霧合金粉７０部を混合し成形して、これ
を８５０℃で焼結した。

製造例５：鉄粉５０部にＣｕ−３０％Ｚｎ−４％Ｓｎ　
−６％ｐｂの噴霧合金粉５０部を混合し成形して、これ
を８３０℃で焼結した。

製造例６：鉄粉５２部にＣｕ−３１％Ｚｎ−２％Ｓｎ　
−４％ｐｂの噴霧合金粉５０部を混合し成形して、これ
を８３０℃で焼結した。

製造例７：鉄粉６０部にＣｕ−２５％Ｚｎ−５％Ｓｎ　
−４％ｐｂの噴霧合金粉４０部を混合し成形して、これ
を８３０℃で焼結した。

製造例８：鉄粉４４部にＣｕ−１４％Ｚｎ−５％Ｓｎ９
％Ｐｂの噴霧合金粉５６部を混合し成形して、これを８
３０℃で焼結した。

製造例９：鉄粉２５．５部にＣｕ−３０％Ｚｎの黄銅粉
６５部と、Ｐｂ−５３％Ｓｎのハンダ粉を９゜５部を混
合し成形して、これを８６０℃で焼結した。

製造例１Ｏ二鉄粉４９．５部にＣｕ−３０％Ｚｎ−８％
ｐｂ２％Ｓｎの噴霧合金粉５０部と黒鉛粉０．５部を混
合し成形して、これを８５０℃で焼結した。

製造例１１：鉄粉４９．５部にＣｕ−３０％Ｚｎ−８％
ｐｂ２％Ｓｎの噴霧合金粉５０部と二硫化モリブデン粉
０．５部を混合し成形して、これを８５０℃で焼結した
。

製造例１２：鉄粉５０部にＣｕ−３１％Ｚｎ−５％ｐｂ
−２％Ｓｎの噴霧合金粉４８部と黒鉛粉１部、および二
硫化モリブデン粉の各１部づつを混合し成形して、これ
を８７０℃で焼結した。

比較例１：鉄粉８０部に銅粉２０部を配合成形したもの
を１０００℃で焼結した。

（ＪＩＳ　　ＳＢＦ　　２２１８） 比較例２：鉄粉５０部にＣｕ−３０％Ｚｎ　（不純物と
して０．６％のｐｂ、０．４％のＳｎを含む〉の黄銅粉
４９．５部と０．５％の黒鉛を配合したものを８９０℃
で焼結した。

比較例３：銅粉９０部に錫粉９．５部、黒鉛粉０．５部
を混合して７８０℃で焼結した。

（ＪＩＳ　　ＳＢＫ　　２１１Ｂ） 上記のようにして得られた各製品はター、ビン油＃３２
を含浸せしめてからそれぞれ試験に供した。

試験は荷重５００ｇ、回転数を２００Ｏｒｐｍ−定とし
て行った。尚、シャフトは１．９９８ｍｍで５ＵＳ４２
０Ｊ２製である。

これらの試験についての結果は次の第２表の如くである
。

即ち本発明によるものは、Ｆｅ：８０％のような高Ｆｅ
量のものであっても、青銅系による比較例３と同レベル
のなじみ性を有していることが確認され、その他のもの
においては何れもそれ以上のなじみ性を有していること
がなじみ時間（軸材の回転開始後定常駆動電流値を示す
までの時間であって少ない方がなじみ性に優れている）
によって確認され、定常電流、起動電流、摩擦係数など
においても良好であることが知られた。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは強度的に優れ、
しかも好ましい耐食性を有すると共に摩擦係数が小で、
特になじみ性に卓越した性能を有し、近時における各種
音響機器などに利用するに好ましい軸受材を低コストに
提供し得るものであって、工業的にその効果の大きい発
明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：１５〜７７ｗｔ％
   、Ｚｎ：１〜２６ｗｔ％、Ｐｂ：０．５〜７ｗｔ％以下
   、Ｓｎ：０．５〜７ｗｔ％ を含有し、残部が不可避的不純物より成り、気孔率８〜
   ３０ｖｏｌ％として圧粉成形、焼結されたことを特徴と
   する焼結合金軸受。 ２、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：１５〜７７ｗｔ％
   、Ｚｎ：１〜２６ｗｔ％、Ｐｂ：０．５〜７ｗｔ％以下
   、Ｓｎ：０．５〜７ｗｔ％ を含有すると共に黒鉛または二硫化モリブデンなどの固
   形潤滑剤を７ｗｔ％以下含有し、残部が不可避的不純物
   より成り、気孔率８〜３０ｖｏｌ％として圧粉成形、焼
   結されたことを特徴とする焼結合金軸受。