JPH0362782B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 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、それに
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。 〔従来の技術〕 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、この中で例ばAl
−６％Sn−1.5％Si−１％Cu0.5％Ni（以下、すべ
て重量％）、Al−20％Sn−１％Cu等が使用さて
いる。しかしながら、前者の合金は錫含有量が低
いため硬さが高く、そのためS50Cの高周波焼入
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
軟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。 本発明は係る従来技術の問題点を解決するため
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を起こさず、従来のAl
−Sn系合金軸受け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、亜鉛10〜30％、シ
リコ0.2〜５％、銅0.1〜３％、鉛、インジウムの
うち少くとも一種を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、バナジウムのうち少くとも一種を0.2〜３
％を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、特定比率の亜鉛、シリコン、銅
及び鉛、インジウムのうち少くとも１種を添加す
ることにより耐焼付性を大幅に改善したものであ
る。 次に各成分の限定理由について述べる。 亜鉛の含有量を14〜25％としたのは、14％未満
では耐焼付性が低下し、また25％を超えると合金
が硬くなり過ぎ圧延等の塑性加工性が低下し更に
なじみ性、耐焼付性も低下するからである。 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する働きをするが、
0.2％未満では添加した結果は認められず、その
ためマトリツクスの機械的性質を改善することが
できない。また５％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、インジウムのうち少くとも一種を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％を超えると特に鉛の場合均一
な分布が得られないからである。 更に、本発明においては、鉛、インジウムのう
ち少なくとも１種に加え、アルミマトリツクスの
機械的性質を更に改善するため、マグネシウム、
クロム、ニオブ、バナジウムのうち少くとも一種
を0.2〜３％添加することができる。３％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よい。 次に実施例に基づき本発明を説明する。 実施例 １ 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）１〜５の比較材として使
用した合金（以下、従来合金という）６〜８の化
学成分を示す。

【表】 最初Al地金を溶解し、次いでAl−Cu母合金、
Al−Si母合金、Al−Mn母合金を目的成分に応じ
て溶解した、後亜鉛、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１，５と従来合金７，８
の場合の荷重の摩擦係数の関係を第１図に示す。
第１図より、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ことが判る。 なお、本発明合金１，５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と同様な方法で作成した各々の供試材
と圧延と焼鈍を施こし、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、合金層の圧さ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こ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あ
げることにより行なつた。その後、焼付の発生し
た回転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１〜５と従来合金６〜８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１〜５
と従来合金６〜８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、従来合金は疲労亀裂が発生するまで
の時間がすべて15〜20時間であつたのに対し、本
発明合金は20〜30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を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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比で亜鉛14〜25％、シリコン0.2〜５％、
   銅0.1〜３％、鉛、インジウムのうち少くとも一
   種を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 重量比で亜鉛14〜25％、シリコン0.2〜５％、
   銅0.1〜３％、鉛、インジウムのうち少くとも一
   種を0.2〜５％、マグネシウム、クロム、ニオブ、
   バナジウムのうち少くとも一種を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。