JPH0364426A - 高負荷摺動用焼結銅合金 - 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−１−の利用分野］ 本発明は高負荷て摺動する軸受部品等に好適な焼結銅合
金に関するちのである。

［従来の技術］ 滑り軸受等の摺動用焼結合金は、摺動特性がよく製造し
やすいこと等から、錫青銅系材料が古くから広い用途に
採用されている。更に、高面圧用には鉛、黒鉛、二硫化
モリブデン、等の固体潤滑剤を添加した材料がある。

ところで、一定の滑り速度で所定時間中に焼き付きを起
こさない最高面圧を主な銅系材料について比較すると、
黄銅、錫青銅、アルミ青銅の順に後者が高いことが知ら
れている。

例えば、相手材を０．４％Ｃの炭素鋼とし、滑り速度９
０ｍ／ｍｉｎで摺動したときの含油された各種焼結銅合
金の耐焼き付き限界面圧は、黄銅または錫青銅は約６０
ｋｇｆ／ｃｒｎ’、アルミ青銅が約８０　ｋ　ｇ　ｆ　
／　ｃ　ｍ″であり、より高負荷用の摺動材料としてア
ルミ青銅が好ましい。

アルミ青銅合金は耐蝕性にも優れ、溶製材料においては
、機械的性質を向」二するために通常Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ
を添加した実用アルミニウム青銅合金が知られている。

［発明が解決しようとする課題１ 前述したように焼結アルミ青銅合金は、比較的に高い面
圧でも耐摩耗性に優れているが、より高い１．００ｋｇ
ｆ／ｃｒｎ’程度の面圧で摺動させると短時間で焼き付
いてしまう。

例えば焼結含油軸受てみられるように、始動時には摺動
面に潤滑油膜が形成されにくいために金属接触になり、
アブレシブ摩耗（引っ揉き摩耗）または凝着摩耗を起こ
し、一ついには焼き付きに至ると考えられる。

この発明は、１００ｋｇｆ／ｃｍ″以」二〇面Ｉ王に耐
える焼結アルミニウム青銅合金を得ることにある。

〔課題を解決するための手段１ 本発明者らは、上記課題を解決するために研究を重ねた
結果、本発明に到達したもので、本発明は、 Ａ　Ｑ　：　６〜１５重量％、Ｃｏ：１〜ｌｏ重量％を
含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物がらなり、かつ組
織が銅アルミニウム合金基地中にＣ。

相が点・在していることを特徴とする高負荷摺動用焼結
銅合金、 Ｎｉ、Ｆｅ又はＭｎのうちの少なくとも１種を、合計で
２重量％以下含有する上記の高負荷摺動用焼結銅合金、
及び 黒鉛又は窒化硼素のうちの少なくとも１種を、合計で１
〜５重量％含有する一Ｊ二記２種の高負荷摺動用焼結銅
合金、 を提供するものである。

〔作用］ 以下、本発明における組成の限定理由を説明する。

Ａ℃はＣｕと合金する。Ａε含有量が６重量％より少な
いと機械的強度が低く、高面圧摺動の時に塑性流動し易
く、摺動面の気孔が閉鎖されて気孔に含浸されている潤
滑油の供給が困難になる。

方、１５重量％を越えて添加するとγ２相の析出が増加
し銅アルミニウム合金基地が脆化し、相手材を摩耗させ
易い傾向を示す。

コバル！・は銅アルミニウム金貨系基地に完全に固溶さ
せずに点在させるとアブレシブ摩耗を防ぐ作用をする。

点在するコバルト相の大きさは特に限定されないが、相
手材を摩耗させにくくすることを考慮すると、粒子径が
数十１１ｍよりは数μｍ程度の細かいほうが好ましい。

コバルト含有量が１屯凱％より少ないとアブ１ノシブ耐
摩耗性が不十分てあり、Ｉ　Ｑ　＠量％を越えても費用
の割りに効果が伴わない。

Ｎｉ、Ｆｅ又はＭｎを含むアルミ青銅合金基地は、Ｃ１
，Ｊ　−Ａ℃合金基地より強靭で重に耐面圧性が向上す
る。

Ｎｉ、Ｆｅ及びＭｎは、それぞれＡ℃及びＣｕと合金化
して基地を強化する。

また、Ｎ１及びＦｅは、ａ相領域を広げγ２相の析出を
抑制して靭性を付与する性質があり、Ｍｎは組織を球状
化し強度を向りさせる。

添加方法は、Ｎｉ、ＦＣ又はＭｎを含む銅合金粉か、又
はアルミ青銅合金粉の形で行うが、産ｍ−１ｘは繁用の
実用アルミ１牙銅合金であるＣ　ＩＪＡＡ−Ｆｅ合金系
又はＣＩＪ−Ａｆｆ−Ｆｅ−ＮｉＭｎ合令系が好ましい
。

但し、これらＮｉ、Ｆｅ及びＭｎの添加量が合計で１０
重量％を越えるアルミ青銅合金粉は、硬さが高く粉末成
形性が悪いから、粉末成形性を考慮すると、これら三元
素の添加量が合計で１０重重璧以下のアルミ青銅合金を
、例えば、５０％Ａ９−Ｃｕ合金扮及び銅粉と混合して
用い、その混合量も２０重量％以下とするべきである。

したがって、焼結銅合金におけるＮｉ、Ｆｅ、Ｍｎの合
計含有里を２重里％以下とした。

黒鉛及び窒化硼素は固体潤滑剤として作用する。アルミ
ニウム青銅合金の焼結は通常真空中で行われる。二硫化
モリブデンは加熱中に分解され易いのに対し、黒鉛及び
窒化硼素は加熱中に分解されることがない。黒鉛および
窒化硼素の添加量は、それぞれ又は両者の合計が１重量
％に満たないと潤滑性の向上が少なく、５組成％を越え
ると材料の強度が低下してしまう。

［実施例１ 以下に、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

下記の原料相を準備した。

（１）５０％Ａｆｆ銅合金扮 粒度３５０メツシユ以下 （２）１０％Ａｆ２−４％Ｆｅ銅合金粉粒度３５０メツ
シュ以下 （３）１０％Ａｆｉ−３％Ｎｉ−４％Ｆｅ−１％Ｍｎ銅
合金扮 粒度３５０メツシユ以ド （４）コバルト粉　　　粒度３５０メツシュ以下（５）
銅粉　　　　　　粒度１００メツシユ以下（６）錫粉　
　　　　　粒度２５０メツシユ以下（７）牢鉛扮　　　
　　粒度■００メツシュ以下（８）窒化硼素粉　　　粒
度３５０メツシユ以下（９）二硫化モリブデン粉 粒度３５０メツシュ以ド これらの粉末を用い第１表に示す組成になるように混合
し、所定寸法の軸受形状に圧粉成形しついで真空中で温
度９５０℃にて焼結した後、通常のザイシングを流し、
タービン油を含油して試ト）とした。試料の寸法は内径
１０ｍｍ、外径１６ｍｍ、全長１０ｍｍである。

なお、比較例である試料番号２９の錫青銅は、アンモニ
ア分解ガス中で焼結したものである。

試料番号１〜２８の焼結アルミ青銅合金基地の組織は、
α相を呈しており、試料番号１１−１８にはに相と考え
られる析出物が認められる。

また、コバルトを添加した試料は基地中に灰１イ色状の
コバルト本９子が；、’、Ｑ　／−Ｅ　しており、訳本
［番号１９〜２８には、粒界イ７１近に固体潤滑剤が認
められる。。

なお、試料番号１４〜１８に８いて、混合粉の圧縮性は
試料番号Ｉ４か６１８に向かってしだいに悪くなり、試
料番号１８では成形作業性が好ましくなかった。

次に各試料について軸受耐久試験を行った。５４５Ｃ炭
素鋼を熱処理した回転軸を用い、滑り速度９４ｍ／ｍｉ
ｎで、面圧を増加させて行き、摩擦係数が急上昇する面
圧を求め、その結果を第１表に限界面圧として表わした
。運転時の通常の摩擦係数は０．０２〜０．０４である
。

第１表のように、比１咬例の錫Ｍｔ銅、アルミニウム又
はコバルト添加量が過小又は過大なアルミ青銅に比べ、
本発明に係る合金、更に、ＮｉＦｅ、Ｍｎ及び固体潤滑
剤を含む合金は高い面圧で焼き付かないことがわかる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明の焼結合金は従来のアルミ寿
銅や錫青銅に比べ耐荷重性に優れているものであるから
、始動時に高負荷がかかる内燃機関のスターター軸受な
ど、摺動部品の寿命向上をはかることができ、また、高
負荷摺動部品への利用拡大を可能にしたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ａｌ：６〜１５重量％ Ｃｏ：１〜１０重量％ を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、かつ
   組織が銅アルミニウム合金基地中にＣｏ相が点在してい
   ることを特徴とする高負荷摺動用焼結銅合金。 ２　Ｎｉ、Ｆｅ又はＭｎのうちの少なくとも１種を、合
   計で２重量％以下含有する請求項１記載の高負荷摺動用
   焼結銅合金。 ３　黒鉛又は窒化硼素のうちの少なくとも１種を、合計
   で１〜５重量％含有する請求項１または２記載の高負荷
   摺動用焼結銅合金。