JPH0362781B2

JPH0362781B2 -

Info

Publication number: JPH0362781B2
Application number: JP56210846A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fuwa; Joji Myake; Masahiro Okada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1981-12-26
Publication date: 1991-09-27
Also published as: JPS58113344A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアルミニウム軸受合金に係り、詳しく
は耐焼付性に優れた高荷重、高速摺動条件下でも
使用可能なアルミニウム軸受合金に関する。近年、自動車用内燃機関は省エネ、高性能化の
必要から小型軽量化、高出力化が図られ、されに
伴つて係る場所に使用される軸受摺動部材は従来
より高荷重、高温度の厳しい条件下での使用に耐
えることが要求される。従来のアルミニウム軸受合金としては、主とし
てAl−Sn系合金が公知であり、この中で例えば
Al−６％Sn−1.5％Si−１％Cu−0.5％Ni（以下、
すべて重量％）、Al−20％Sn−１％Cu等が使用
されている。しかしながら、前者の合金は錫含有
料が低いため硬さが高く、そのためS50Cが高周
波焼入材の如き硬い軸を必要とし、また耐焼付性
に劣るという欠点を有する。一方、後者の合金は
前者の合金に比べ耐疲労性は若干劣るものの錫含
有量が多いため硬度は低く、従つて球状黒鉛鋳鉄
材の如き柔らかい軸に使用でき、また埋収性、耐
焼付性も良好なため、現在多用されている。しかしながら、後者の合金であつても、ターボ
チヤージヤーの使用等に伴いより高速回転、高負
荷の条件下で使用される場合には潤滑油膜が薄く
なつたときに耐焼付性が十分ではないという問題
を生じる。本発明に係る従来技術の問題転を解決するため
になされたものであり、高速回転、高負荷の内燃
機関に使用されても焼付きを起こさず、従来の
Al−Sn−系合金軸受よりも優れた埋収性、耐疲
労性を有するアルミニウム軸受合金を提供するこ
とを目的とする。係る目的は本発明によれば、錫22〜40％、シリ
コン11〜20％、銅0.1〜３％、鉛を0.2〜５％の残
部アルミニウムからなるアルミニウム軸受合金に
よつて達成される。更には、前記合金にマグネシウム、クロム、ニ
オブ、バナジウム、マンガンのうち少なくとも１
種を0.2〜３％添加することにより機械的性質を
改善することができる。以下、本発明について詳細に説明する。本発明に係るアルミニウム軸受合金はアルミニ
ウムを母材とし、特定比率の錫、シリコン、銅、
鉛を添加することにより耐焼付性を大幅に改善し
たものである。次に各成分の添加理由、成分範囲の限定理由に
ついて述べる。錫は潤滑金属として耐焼付性を改善するもので
あるが、22％未満では摩擦係数が高く、40％を超
えると合金の硬さが低下し、錫の均一な分布が得
られず、耐焼付性、低疲労性が低下する。シリコンはアルミマトリツクス中に存在しマト
リツクスの塑性流動を防止し、かつ相手材とのな
じみを良くする働きをするが、11％未満では添加
した効果は認められず、また20％を超えるとマト
リツクスが脆くなり、圧延等の塑性加工性が低下
する。銅はアルミマトリツクスの強度をあげ耐疲労性
を向上させるが、0.1％未満では添加の効果が明
確でなく、また３％を超えると硬くなり特になじ
み性、耐焼付性が低下する。鉛を0.2〜５％と限定したのは、潤滑性を付与
し耐焼付性を改善するためであり、0.2％未満で
は耐焼付性の改善はみられず、５％を超えると均
一な分布が得られず耐疲労性が低下するからであ
る。また、本発明においては、アルミマトリツクス
の機械的性質を更に改善するため、鉛と併用し、
マグネシウム、クロム、ニオブ、バナジウム、マ
ンガンのうち少くとも１種を0.2〜３％添加する
ことができる。0.2％未満では添加した効果が認
められず、また３％を超えると合金自体の硬度が
高くなり、脆くなつてなじみ性、耐焼付性を害す
る。なお、本発明に係るアルミニウム軸受合金にお
いて、アルミマトリツクス中に通常の精錬では避
けられない不純物が含まれていても良い。次に、実施例に基づき本発明を説明する。実施例表１に実施例に使用した本発明に係る合金（以
下、本発明合金という）１〜６と比較材として使
用しあ合金（以下、従来合金という）７，８の化
学成分を示す。

【表】最初Al地金を溶解し、次いでAl−Cl母合金、
Al−Si母合金を目的成分に応じて溶解した後、
鉛、錫等を添加して表１に示す化学成分を有する
アルミニウム合金を調整した。このアルミニウム
合金溶湯を金型に注入し縦300mm、横40mm、厚さ
６mmの板状供試材を作製した。この供試材を使つて荷重と摩擦係数の関係を求
めた。試験は、上記供試材の各々を表面粗さ
0.8μRzとし、これにJIS S45C製で高周波焼入を
施しHv650、表面粗さ0.8μRzとした円柱の端面
を押し付け、5W−30の基油を用い速度２ｍ／sec
で摩擦することにより行なつた。このときの本発明合金１，３と従来合金７，８
の場合の荷重と摩擦係数の関係を第１図に示す。
第１図により、本発明合金の摩擦係数は従来合金
の摩擦係数とほぼ同等であることが判る。なお、本発明合金１，３以外の本発明合金もほ
ぼ同じ摩擦係数を示した。実施例２実施例１と同様な方法で作製した各々の供試材
と圧延と焼鈍を施し、これらの合金と裏金鋼板と
を圧接してバイメタル材とし、加工して供試軸受
を製作した。この供試軸受の形状は、軸受の内径
φ60mm、幅36mm、合金層の厚さ0.25mmである。係
る軸受を用いて焼付試験を行ない焼付荷重を求め
た。この試験は、軸部材としてJIS S50C高周波
焼入材を使用し、この軸についているアンバラン
スマスが回転するとにより軸受材に遠心荷重が付
加されることを利用し、一定油温（80℃）の強制
潤滑下において焼付を起こすまで回転を上げるこ
とにより行なつた。その後、焼付の発生した回路
数から焼付面圧を算出した。この試験結果を第２図に示す。第２図は本発明
合金１〜６と従来合金７，８の焼付面圧を示す
が、この図より本発明合金はいずれも従来合金よ
り優れた耐焼付性を示していることが判る。実施例３実施例２と同じ方法で表１の本発明合金１〜６
と従来合金７，８の各々について供試軸受を製作
し耐疲労性について検討した。軸受の形状は、軸
受内径φ42mm、幅19mm、合金層厚さ0.15mmである。
この耐疲労試験は、軸部材としてJIS S50C高周
波焼入材を用い、強制潤滑下（潤滑油SAE＃30、
油温110℃）で軸回転数2500rpm、軸受荷重600
Kg／cm²を付与し、軸受内面に疲労亀裂が発生する
までの時間を測定することにより行なつた。この結果、従来合金７，８は肥料亀裂が発生す
るまでの時間がそれぞれ15時間、20時間であつた
のに対し、本発明合金はすべて20〜25時間であ
り、本発明合金の方が耐疲労性が同等か又は優れ
ていることが判つた。以上の実施例より、本発明合金は従来合金に比
べ次のような特徴を有することが判る。 (1) 耐焼付性が格段に優れている。 (2) 耐疲労性は同等か優れている。 (3) 摩擦係数は同等である。このため、本発明合金により作製した軸受は、
高速回転、高負荷の内燃機関に使用しても焼付を
起こさず、また疲労により亀裂を発生することも
なく優れた軸受性能発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金及び従来合金の摩擦特性を
示す図、第２図は本発明合金及び従来合金の焼付
特性を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で錫22〜40％、シリコン11〜20％、銅
0.1〜３％、鉛0.2〜５％及び残部アルミニウムか
らなるアルミニウム軸受合金。２重量比で錫22〜40％、シリコン11〜20％、銅
0.1〜３％、鉛0.2〜５％、マグネシウム、クロ
ム、ニオブ、バナジウム、マンガンのうち少なく
とも１種を0.2〜３％及び残部アルミニウムから
なるアルミニウム軸受合金。