JPH03281704A - すべり軸受用バイメタルの製造方法 - Google Patents

すべり軸受用バイメタルの製造方法

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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、銅系軸受材料の製造方法に関するものであり
、さらに詳しく述べるならば、銅鉛合金または鉛青銅合
金または青銅合金を裏金に接着したすべり軸受用の焼結
バイメタルの製造方法に関する。
本発明は、軸受材料の製造方法を改良するとともに、軸
受性能を改善し、特に低価格で高性能を要求される自動
車を始めとして、船舶、各種電気機械、OA機器、農業
機械、工作機械、食品機械及びその他の一般産業機械に
使用される銅合金系すべり軸受用バイメタルの製造方法
に関する。
〈従来の技術〉 従来の銅系軸受材料の製造方法は、裏金の上に銅合金粉
末を散布し、電気炉またはガス炉へ通し、還元性雰囲気
の中で一次焼結を行い、多孔性合金層を一次圧延にてつ
ぶした後、再び電気炉へ通し、二次焼結を行って合金層
の焼結度を高め、さらに二次圧延にてサイジング及び合
金層および裏金の強度アップを行っていた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 銅系焼結バイメタルの製造において、コストダウンする
ためには焼結速度を上げることが一番である。しかし従
来の電気炉による発熱体の抵抗加熱方式では、発熱体、
煉瓦またはマツフルからの輻射熱により材料が加熱され
るため、材料が焼結温度に達するまでに時間がかかり、
焼結速度を上げることを阻んでいる。そこで焼結速度を
上げるため、電気炉の炉長を長くしたり、焼結温度を上
げたりしているが、工場のスペースに限界があり、また
温度を上げると、過焼結になりやすく品質が安定せず、
工場生産での管理が難しい。また、裏金厚の厚いものは
、裏金の加熱に時間がかかり、合金表面が合金内面及び
接着面よりも速く加熱されるため表面から焼結が進み内
面を塞ぎ、還元ガスの流通を妨げ、充分な接着強度及び
合金の強度が得られない。そこで焼結炉に予熱ゾーンを
設け、合金の焼結温度寸前まで予熱して、粉末及び裏金
接着面の還元を行った後、本焼結ゾーンで焼結を行う。
従って、焼結速度の低下または炉の延長を伴うという問
題点があった。
本発明の目的は、従来技術の問題点を改良したすべり軸
受用銅合金バイメタルの製造方法を得ることである。
〈問題点を解決するための手段〉 第1発明として鋼から成る裏金と該鋼裏金に接合された
銅合金焼結層とを有する本発明のすべり軸受用バイメタ
ルの製造方法は、 銅合金焼結層用の銅合金粉末を鋼裏金上に載置する段階
と、 該銅合金粉末及び裏金を高周波誘導加熱により鋼のキュ
ーリー点付近まで、還元性雰囲気中で予備加熱する段階
と、 予備加熱された銅合金粉末及び裏金を、還元性雰囲気を
備えた電気抵抗炉またはガス炉内で770〜950℃の
温度範囲に加熱して銅合金粉末を焼結して銅合金焼結層
とし且つ同時に該銅合金焼結層を裏金に接合する段階と
を有することを更に有する。
第2発明として、前記第1発明の特徴部分に更に高周波
誘導加熱と、焼結と、圧延のうちの少なくとも一つの工
程を必要回数繰返すことを更に有する。
〈作用〉 焼結速度を向上させるために、本発明では還元雰囲気中
での高周波誘導加熱に着目した。裏金及び該裏金に載置
された粉末を高周波コイルの中を通すと、誘導電流(渦
電流)が裏金に流れ、渦電流損により裏金が直接加熱さ
れる。そのため加熱速度が速く、しかも効率よく加熱さ
れる。また裏金に集中的に電流が流れるため裏金から加
熱され、銅合金粉末は裏金からの熱伝導により裏金と粉
末との接触面即ち接着面から焼結が進行し、粉末表層の
焼結による還元性ガスの阻害が無く、ガスが充分に流通
されるため健全な焼結体が得られる。
しかし高周波の電磁誘導作用により、裏金が振動し、裏
金上に載置された粉末が崩れ落ちるという問題が残って
いる。そこで振動問題を解決するため100キロヘルツ
以上の周波数の高い高周波を適用した。電磁誘導力は周
波数の平方根に反比例するものである。
いっぽう渦電流の浸透深さは第1表に示すように、周波
数が高くなるほど浸透深さは浅くなる。
従って裏金厚が浸透深さより薄くなると発熱の効率が悪
くなる。そこで自動車用軸受材料として一般に使用され
ている1mm〜2mmの裏金を効率よ(加熱するために
は200キロヘルツ程度の高い周波数が必要である。
しかし裏金材料である鉄鋼のキューリー点温度(約76
9℃)を越えると、第1表に示すように、渦電流の浸透
深さは裏金厚よりさらに深くなり、流れる電流は極一部
に限られ、発熱効率は極めて悪くなる。(板厚は電流の
浸透深さの4倍以上が実用的な有効値である)。そこで
還元雰囲気中での高周波誘導加熱を適用して裏金をキュ
ーリー点(769℃)付近まで急速に予備加熱を行い、
その後、通常の電気炉またはガス炉にて本焼結を行うも
のである。
このように高周波誘導加熱と電気炉またはガス炉を組み
合わせることにより焼結速度の大幅な十厨が可能となり
、熱効率の良い加熱方式であるため省エネルギーができ
、また裏金から加熱されるため、 接着面から焼結が進行して健全な焼結体が得られ、 品質の良いバイメタルが製造できるものである。
第1表 炭素鋼の誘導加熱における周波数と 電流の浸透深さ(mm) 〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。
実験は第1図に示すごとき基本的な装置にて実施した。
実施例1 10ミクロンの銅メッキ付低炭素鋼裏金1の該銅メッキ
上に、Cu−25%pb合金粉(−100メツシユ)2
を1. mm厚に散布し、還元雰囲気中(30% H,
、−N2)で高周波加熱炉3にて鋼のキューリー点付近
まで予備加熱した後、還元雰囲気中(30% N2−N
2)の電気炉4にて1次焼結をおこなった。次に冷却後
、図示省略の1次圧延(圧延率1%)にて焼結層の厚さ
を減少させた(密度の増加)。再び、図示省略の高周波
加熱コイルと電気炉にて前記と同様な条件で2次焼結を
行い焼結度をさらに高め、最後に図示省略の2次圧延(
圧延率4%)にてサイジング及び強度アップを行なった
。いっぽう、従来の方法は、図に示す装置において高周
波加熱コイル3を休止して実験した。
第2表に焼結条件及び実験結果を、本発明による方法と
従来の方法を比較して示す。結果から明らかなように、
高周波を利用したものは、裏金に直接誘導電流が流れ、
裏金が急速に加熱されるため焼結時間は短時間ですむ。
いっぽう、電気炉のみによる加熱は、裏金を焼結温度ま
で加熱するのに時間がかかり、短時間で焼結を終えたも
のは、未焼結で粉末間の結合が弱く、裏金との接着も弱
かった。従って焼結時間の合ル1は高周波を利用したも
のの倍量上の時間を要した。特に厚い裏金は時間を多く
要した。
なお、高周波発生装置は、200 kHxの真空管発振
機を使用したが粉末が振動して崩れることなく焼結され
た。
実施例2 10ミクロンの銅メッキ付低炭素鋼裏金1の銅メッキ上
に、Cu−10%Pb−10%Sn合金粉(−100メ
ツシユ)2を1mm厚に散布し、実施例1と同様に還元
雰囲気中(30% H2N2)で高周波加熱コイル3に
て鋼のキューリー点付近まで予備加熱した後、還元雰囲
気中(30% 82  N2)の電気炉4にて1次焼結
をおこなった。その後図示省略の1次圧延(圧延率4%
)にてポーラスをつぶし、再び図示省略の高周波加熱コ
イルと電気炉にて同様な条件で2次焼結を行い焼結度を
さらに高めた。
第3表に焼結条件および実験結果を、本発明による方法
と従来の方法を比較して示す。結果から明らかなように
、実施例1と同様に高周波を利用したものは、裏金が急
速に加熱されるため焼結時間は短時間ですみ、いっぽう
、電気炉のみによる加熱は、裏金を焼結温度まで加熱す
るのに時間がかかり、焼結時間の合計は高周波を利用し
たものの倍量上の時間を要した。特に厚い裏金は時間を
多く要した。
実施例3 10ミクロンの銅メッキ付低炭素鋼裏金1の該銅メッキ
上に、Cu〜1)%Sn合金粉[−120メツシユ+2
80メツシユ(Sn)]2を0.3■厚に散布し、実施
例1と同様に還元雰囲気中(30% N2−N2)で高
周波加熱コイル3にて鋼のキューリー点付近まで予備加
熱した後、還元雰囲気中(30% N2−N2)の電気
炉4にて1次焼結をおこなった。 第4表に焼結条件及
び実験結果を、本発明による方法と従来の方法を比較し
て示す。結果から明らかなように、実施例1と同様に高
周波を利用したものは、裏金が急速に加熱されるため焼
結時間は短時間ですみ、いっぽう、電気炉のみによる加
熱は、裏金を焼結温度まで加熱するのに時間がかかり、
焼結時間の合計は高周波を利用したものの倍量上の時間
を要した。特に厚い裏金は時間を多く要した。
なお、前記実施例1〜3において、一般公知公用である
接着を良好にするために鋼裏金は銅メッキ付のものを用
いたが、これに固執することなく、一般公知公用の銅メ
ッキなしのいわゆる鋼裏金に直接前記銅合金粉末を散布
し、焼結してもよい。
前記銅メッキの厚さは、実施例では10ミクロンとした
が、材質、用途等により数ミクロンから数拾ミクロンの
厚さとしてもよい。
また、前記銅メッキを用いたが、材質、用途等により銅
メッキ以外の例えばニッケルメッキなどの金属または合
金メッキを用いてもよい。
本バイメタルは、後工程で樹脂系材料を含侵焼成しドラ
イベアリング用材料に適用される。
〈発明の効果〉 本発明によれば、焼結バイメタルの製造において、還元
雰囲気中で高周波誘導加熱を利用して、裏金をキューリ
ー点付近まで急速加熱し、その後電気炉にて焼結を行う
従って、焼結速度の大幅な上昇が可能となり、生産性の
向−L及びコストダウンができる。また誘導電流が裏金
に集中的に流れ、粉末は裏金からの熱伝導により加熱さ
れる。そのため、裏金と合金の接着面から焼結が進行し
、順次表面へと進行した。従って、還元ガスの流通が良
く、品質の良い焼結バイメタルが得られた。
【図面の簡単な説明】
第1内研は本発明の実施例に係る焼結バイメタルの製造
方法を説明するための基本的なプラント原理図である。 1、裏金       2.粉末 3、高周波加熱炉   4、電気抵抗炉5、冷却室  
    6.アンコイラ−7、コイラー アレコイラー 第 図 コイラ−

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋼から成る裏金と該鋼裏金に接合された銅合金焼
    結層とを有するすべり軸受用バイメタルの製造方法であ
    って、 銅合金焼結層用の銅合金粉末を鋼裏金上に載置する段階
    と、 該銅合金粉末及び裏金を高周波誘導加熱により鋼のキュ
    ーリー点付近まで、還元性雰囲気中で予備加熱する段階
    と、 予備加熱された銅合金粉末及び裏金を、還元性雰囲気を
    備えた電気抵抗炉またはガス炉内で770〜950℃の
    温度範囲に加熱して銅合金粉末を焼結して銅合金焼結層
    とし且つ同時に該銅合金焼結層を裏金に接合する段階と
    を有するすべり軸受用バイメタルの製造方法。
  2. (2)焼結後のバイメタルを圧延して焼結層をち密化す
    る段階を更に有する請求項1のすべり軸受用バイメタル
    の製造方法。
  3. (3)高周波誘導加熱と、高周波誘導加熱後の焼結と、
    焼結後の圧延を2回以上繰返しておこなう請求項2のす
    べり軸受用バイメタルの製造方法。
  4. (4)高周波誘導加熱と、焼結と、圧延とのうちの少な
    くとも1つの工程を少なくとも1回繰返す請求項2のす
    べり軸受用バイメタルの製造方法。
  5. (5)銅合金焼結層は、銅鉛合金と鉛青銅合金と青銅合
    金とから成る群から選択された1種から成る請求項1の
    すべり軸受用バイメタルの製造方法。
  6. (6)高周波誘導加熱は100キロヘルツ以上の周波数
    を使用しておこなう請求項1のすべり軸受用バイメタル
    の製造方法。
  7. (7)鋼裏金層と銅合金焼結層との間には、銅メッキ層
    がある場合とない場合がある請求項1〜6のいずれか一
    項に記載のすべり軸受用バイメタルの製造方法。
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