JPH04168295A - Plain bearing - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
A0発明の目的
(1)産業上の利用分野
本発明はすべり軸受、特に、ライニング層上に、境界層
を介してPb−3n−In合金よりなる表面層を有する
すべり軸受の改良に関する。Detailed Description of the Invention A0 Object of the Invention (1) Industrial Application Field The present invention relates to a sliding bearing, particularly a sliding bearing having a surface layer made of a Pb-3n-In alloy on a lining layer with a boundary layer interposed therebetween. Regarding improvements to bearings.
この種すべり軸受は、主として内燃機関におけるクラン
クシャフトのジャーナル部、コンロッドの大端部等に適
用される。This type of sliding bearing is mainly applied to a journal portion of a crankshaft, a large end portion of a connecting rod, etc. in an internal combustion engine.
(2)従来の技術
従来、前記すべり軸受の製造に当っては、例えばライニ
ング層上に、Pb−Sn合金層とIn単体層(またはI
n−3n合金層)とを電気メンキにより順次形成して軸
受素材を製作し、次いで、その素材に熱拡散処理を施す
、といった方法が採用されている。(2) Prior Art Conventionally, in manufacturing the above-mentioned sliding bearing, for example, a Pb-Sn alloy layer and an In single layer (or an I
A method has been adopted in which a bearing material is manufactured by sequentially forming a bearing material (n-3n alloy layer) by electric polishing, and then the material is subjected to a thermal diffusion treatment.
前記熱拡散処理によって、Pb−3n−In合金よりな
る表面層が形成され、その際、InおよびSnの偏析に
よって境界層が形成される。A surface layer made of a Pb-3n-In alloy is formed by the thermal diffusion treatment, and a boundary layer is formed by segregation of In and Sn.
(3)発明が解決しようとする課題
本発明者等は前記境界層について種々検討を加えた結果
、その境界層は表面層の耐剥離性、強度等に直接影響を
与える重要なファクタであり、その境界層の構成要素で
あるSn−In偏析物の金属組織的形態の如何によって
、すべり軸受の耐焼付き性が大いに左右されることを究
明した。(3) Problems to be Solved by the Invention The present inventors have conducted various studies regarding the boundary layer, and have found that the boundary layer is an important factor that directly affects the peeling resistance, strength, etc. of the surface layer. It has been found that the seizure resistance of a plain bearing is greatly influenced by the metallographic form of Sn-In segregation, which is a component of the boundary layer.
本発明はこのような観点よりなされたもので、前記境界
層の構成要素であるSn−In偏析物の金属組織的形態
を特定することによって、耐焼付き性を大幅に向上させ
得るようにした前記すべり軸受を提供することを目的と
する。The present invention has been made from this point of view, and by specifying the metallographic form of the Sn-In segregation that is a component of the boundary layer, it is possible to significantly improve the seizure resistance. The purpose is to provide sliding bearings.
B0発明の構成
(1)課題を解決するための手段
本発明は、ライニング層上に、境界層を介してPb−3
n−In合金よりなる表面層を有するすべり軸受におい
て、前記境界層の少なくとも前記表面層との界面側を、
52重量%以上のSnを含有するSn−In固溶体より
構成したことを特徴とする。B0 Structure of the Invention (1) Means for Solving the Problems The present invention provides Pb-3 on the lining layer via the boundary layer.
In a sliding bearing having a surface layer made of an n-In alloy, at least the interface side of the boundary layer with the surface layer,
It is characterized by being composed of a Sn--In solid solution containing 52% by weight or more of Sn.
(2)作 用
前記のように、境界層の少なくとも表面層との界面側を
特定量のSnを含有するSn−In固溶体より構成する
と、そのSn−In固溶体が表面層との密着性が良いこ
とに起因して表面層の耐剥離性が高められる。またSn
−In固溶体は表面層を構成するPb−3n−In合金
の組成バランスを崩すことがないので、表面層の強度、
耐食性等の低下が回避される。(2) Effect As mentioned above, when at least the interface side of the boundary layer with the surface layer is composed of a Sn-In solid solution containing a specific amount of Sn, the Sn-In solid solution has good adhesion with the surface layer. Due to this, the peeling resistance of the surface layer is improved. Also Sn
-In solid solution does not disturb the compositional balance of the Pb-3n-In alloy that constitutes the surface layer, so the strength of the surface layer
Deterioration of corrosion resistance etc. is avoided.
これにより、すべり軸受の耐焼付き性を大幅に向上させ
ることが可能である。Thereby, it is possible to significantly improve the seizure resistance of the sliding bearing.
た\し、Sn−In固溶体におけるSn含有量が52重
量%未満になると、そのSn含有量が共晶点である49
%に近似するため、Sn−In固溶体の耐熱性が低下し
て、結果的にすべり軸受の耐焼付き性が悪化する。However, when the Sn content in the Sn-In solid solution is less than 52% by weight, the Sn content is at the eutectic point49
%, the heat resistance of the Sn-In solid solution decreases, and as a result, the seizure resistance of the sliding bearing deteriorates.
(3)実施例
第1.第2図において、すべり軸受1は、エンジンにお
けるクランクシャフトのジャーナル部、コンロンドの大
端部等に通用されるもので、第1および第2半体I1.
1□よりなる。両半体1゜、1□は同一構造を有し、裏
金2の相手部材との摺動面倒に順次、ライニング層3、
Niメツキバリヤ層4、境界層5および表面層6を形成
したものである。必要に応じて、裏金2およびライニン
グ層3間にはCuメツキ層が形成され、またライニング
層3および境界層5間のNiメツキバリヤ層4を省くこ
ともある。(3) Example 1. In FIG. 2, a sliding bearing 1 is commonly used in a journal part of a crankshaft, a large end part of a connecting rod, etc. in an engine, and is used in first and second halves I1.
Consists of 1□. Both halves 1° and 1□ have the same structure, and are sequentially coated with lining layers 3,
A Ni plating barrier layer 4, a boundary layer 5 and a surface layer 6 are formed. If necessary, a Cu plating layer is formed between the back metal 2 and the lining layer 3, and the Ni plating barrier layer 4 between the lining layer 3 and the boundary layer 5 may be omitted.
裏金2は圧延鋼板より構成され、その厚さはすべり軸受
1の設定厚さにより決められる。ライニング層3はCu
、Cu合金、Aj!、A1合金等より構成され、その厚
さは50〜500μm、通常は300μm程度である。The backing metal 2 is made of a rolled steel plate, and its thickness is determined by the set thickness of the sliding bearing 1. Lining layer 3 is Cu
, Cu alloy, Aj! , A1 alloy, etc., and its thickness is 50 to 500 μm, usually about 300 μm.
境界層5はSn−In偏析物より構成され、その厚さは
2μm以下である。また表面層6はPb−3n−In合
金より構成され、その厚さは5〜50μm、通常は20
μm程度である。The boundary layer 5 is composed of Sn--In segregation and has a thickness of 2 μm or less. The surface layer 6 is made of a Pb-3n-In alloy and has a thickness of 5 to 50 μm, usually 20 μm.
It is about μm.
表面層6を構成するPb−3n−In合金は、2〜12
重量%のSn、1〜10重量%のInおよび残部pbと
いった組成を有する。The Pb-3n-In alloy constituting the surface layer 6 is 2 to 12
It has a composition of % Sn by weight, 1-10% In by weight, and the balance PB.
この種すべり軸受1、したがって半体1..12の製造
に当っては、第3図に示すようにライニング層3上に、
Niメツキバリヤ層4を介してPb−3n合金層7と、
In単体層8とを電気メツキにより順次形成して軸受素
材1゜を製作し、次いでその素材1゜に熱拡散処理を施
すものである。This type of plain bearing 1 and hence the half body 1. .. 12, on the lining layer 3, as shown in FIG.
Pb-3n alloy layer 7 via Ni plating barrier layer 4,
A 1° bearing material is manufactured by sequentially forming In single layers 8 by electroplating, and then the material 1° is subjected to a thermal diffusion treatment.
Pb−3n合金層7を形成するためのメツキ液としては
、
ホウフッ化鉛Pb(BF4)z ・・・・・・・・・
150g’#2ホウフッ化スズSn(BF4)z・・・
・・・・・・・・・25 g/J2ホウフッ酸HBF4
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
0g/lハイドロキノン ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・2 g/42ゼラチン
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・1g/2ベ ブ ト ン ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 g
7iβ−ナフトール ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・1 g#!よりなる溶液が用
いられ、電気メツキにおける電流密度は1〜IOA/d
n?に設定される。The plating solution for forming the Pb-3n alloy layer 7 is lead borofluoride Pb(BF4)z...
150g'#2 Tin borofluoride Sn (BF4)z...
・・・・・・・・・25 g/J2 borofluoric acid HBF4
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
0g/l hydroquinone ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・2 g/42 gelatin
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・1g/2beton ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 g
7iβ-naphthol ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・1 g#! The current density in electroplating is 1 to IOA/d.
n? is set to
In単体層8を形成するためのメンキ液としては、
ホウフッ化インジウムIn(BF4)ユ ・・・200
g/ffiホウフフ化アンモニウムNH,BF4・・
・・・・35g/lホ ウ 酸 H,BO,・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20g/
lホウフッ酸(HBF、) ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・20 g / I!。As the Menki liquid for forming the In single layer 8, indium borofluoride In (BF4)...200
g/ffi ammonium fluoride NH, BF4...
・・・35g/l boric acid H, BO,・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20g/
lBorofluoric acid (HBF, ) ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・20 g/I! .
よりなる溶液が用いられ、電気メツキにおける電流密度
は5〜IOA/drrrに設定される。The current density in electroplating is set at 5 to IOA/drrr.
またIn単体層8を形成するための他のメツキ液として
は、アルカリシアンメツキ液である、塩化インジウムI
nCl!、、・・・・・・・・・・・・50 g/j2
シアン化カリウムKCN・・・・・・・・・・・・15
0 g/12水酸化カリウムKOH・・・・・・・・・
・・・・・・40 g/j2デキストリン ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30g
/lよりなる溶液が用いられ、電気メツキにおける電流
密度は1〜IOA/drdに設定される。Other plating solutions for forming the In single layer 8 include alkaline cyan plating solution, indium chloride I
nCl! ,,・・・・・・・・・50 g/j2
Potassium cyanide KCN・・・・・・・・・・・・15
0 g/12 Potassium hydroxide KOH・・・・・・・・・
・・・・・・40 g/j2 dextrin ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30g
/l solution is used, and the current density in electroplating is set to 1 to IOA/drd.
熱拡散処理は、処理温度120〜200°C1処理時間
10〜70分間の条件下に、軸受素材1゜を保持してP
b−3n合金層7およびIn単体層8間に金属相互拡散
を生じさせるもので、この処理によりPb−3n−In
合金よりなる表面層6が形成され、その際InおよびS
nの偏析によって境界層5が形成される。この場合、P
b、Sn、Ir+のライニング層3側への拡散はNiメ
ンキバリヤ層4によって阻止される。Thermal diffusion treatment is performed by holding the bearing material at 1° under conditions of a treatment temperature of 120 to 200°C and a treatment time of 10 to 70 minutes.
This process causes metal interdiffusion between the b-3n alloy layer 7 and the In single layer 8, and this process causes the Pb-3n-In
A surface layer 6 made of an alloy is formed, with In and S
A boundary layer 5 is formed by the segregation of n. In this case, P
Diffusion of B, Sn, and Ir+ toward the lining layer 3 is prevented by the Ni barrier layer 4.
前記と同一構成の複数の軸受素材1゜を製作し、熱拡散
処理における処理温度を150°Cに設定すると共に処
理時間を種々変えてすべり軸受I〜■を得た。A plurality of bearing materials 1° having the same configuration as above were manufactured, and the treatment temperature in the heat diffusion treatment was set at 150°C, and the treatment time was varied to obtain sliding bearings I to ①.
表Iは、各すべり軸受■〜■における前記処理時間と境
界層5を構成するSn−In偏析物との関係を示す。こ
の場合の境界層5の厚さは0.5μmである。Table I shows the relationship between the processing time and the Sn--In segregated substances constituting the boundary layer 5 for each of the sliding bearings (1) to (2). The thickness of the boundary layer 5 in this case is 0.5 μm.
表中、InzNtzおよびInSnnは金属間化合物で
ある。In the table, InzNtz and InSnn are intermetallic compounds.
表 ■
表■はすべり軸受■、■、■のX線回折結果を示す。こ
の結果は、JCPDS (ジヨイント・コミンティ・パ
ウダ・デイフラクト・スタンダーズ)による。Table ■ Table ■ shows the X-ray diffraction results of sliding bearings ■, ■, and ■. This result is based on JCPDS (Joint Committee Powder Defect Standards).
表 ■
すべり軸受■の境界層5は、表■よりSn−In固溶体
より構成され、またすべり軸受■の境界層5は、表■よ
りSn−In固溶体と金属間化合物In3Ni、とより
構成され、さらにすべり軸受■の境界層5は、表■より
二種の金属間化合物InSn4およびInzNizより
構成されることが判る。第4図はすべり軸受■における
境界層5のX線回折図である。From Table ■, the boundary layer 5 of the sliding bearing ■ is composed of a Sn-In solid solution, and from the Table ■, the boundary layer 5 of the sliding bearing ■ is composed of a Sn-In solid solution and the intermetallic compound In3Ni, Furthermore, it can be seen from Table 1 that the boundary layer 5 of the sliding bearing 1 is composed of two types of intermetallic compounds InSn4 and InzNiz. FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of the boundary layer 5 in the sliding bearing (2).
表■は、各すべり軸受1〜■のテスト結果を示す。Table (2) shows the test results for each sliding bearing 1 to (2).
実機テストは、各すべり軸受を、4サイクル内燃機関に
おけるコンロッドの大端部に適用し、機関回転数をゼロ
から8000rp−まで上昇させ、これを10回繰返す
ことにより行われた。The actual machine test was conducted by applying each sliding bearing to the large end of a connecting rod in a four-stroke internal combustion engine, increasing the engine speed from zero to 8000 rpm, and repeating this 10 times.
単体テストは、回転軸に各すべり軸受を摺擦させ、その
すべり軸受に対する負荷荷重を漸次増加させることによ
り行われた。The unit test was conducted by sliding each sliding bearing on the rotating shaft and gradually increasing the load applied to the sliding bearing.
単体テスト条件は次の通りである。回転軸の材質 JI
S 548C材に窒化処理を施したもの、回転軸の回
転数 600Orpm、給油温度 12o ”c、給油
圧力 3 kg/cd、負荷荷重 1kg/sec。The unit test conditions are as follows. Rotating shaft material JI
Nitrided S548C material, rotating shaft rotation speed 600 rpm, oil supply temperature 12o''c, oil supply pressure 3 kg/cd, applied load 1 kg/sec.
表■の単体テストにおける数値は、すべり軸受■の焼付
き発生面圧を100として表わしである。The numerical values in the unit test in Table (2) are expressed with the surface pressure at which seizure occurs in the sliding bearing (2) as 100.
表 ■
第5図は、単体テストを行った場合の各すべり軸受1〜
■における境界層5のSn含有量と焼付き発生面圧との
関係を示す。Table ■ Figure 5 shows the results of each sliding bearing 1 to 1 when performing a unit test.
The relationship between the Sn content of the boundary layer 5 and the surface pressure at which seizure occurs in (2) is shown.
表■および第5図より、すべり軸受■〜■は優れた耐焼
付き性を示すことが明らかであり、このような好結果を
得るためには境界層5の少なくとも表面層6側を、52
重量%以上のSnを含有するSn−In固溶体より構成
することが必要である。It is clear from Table 1 and FIG.
It is necessary to constitute the Sn--In solid solution containing Sn in an amount of at least % by weight.
その理由は、特定量のSnを含有するSn−In固溶体
は表面層6との密着性が良いため表面層6の耐剥離性が
高められ、またSn−In固溶体は表面層6を構成する
Pb−3n−In合金の組成バランスを崩すことがない
ので、表面層6の強度、耐食性等の低下が回避されるか
らである。The reason for this is that the Sn-In solid solution containing a specific amount of Sn has good adhesion with the surface layer 6, which increases the peeling resistance of the surface layer 6, and the Sn-In solid solution has good adhesion to the surface layer 6. This is because the compositional balance of the -3n-In alloy is not disturbed, so deterioration of the strength, corrosion resistance, etc. of the surface layer 6 is avoided.
耐焼付き性向上の観点より、Sn−In固溶体における
Sn含有量の上限値は68重量%に設定され、好ましい
Sn含有量は54重量%以上、66重量%以下である。From the viewpoint of improving seizure resistance, the upper limit of the Sn content in the Sn-In solid solution is set to 68% by weight, and the preferable Sn content is 54% by weight or more and 66% by weight or less.
すべり軸受■の境界N5は金属間化合物!nxN1□を
含んでいるが、表面層6との界面側はSn−In固溶体
より構成され、一方、InゴNi2はNiメンキバリヤ
層4の界面側に形成されている、この金属間化合物In
zNizはすべり軸受の耐焼付き性には同等影響を与え
ない。Boundary N5 of sliding bearing ■ is an intermetallic compound! nxN1□, but the interface side with the surface layer 6 is composed of a Sn-In solid solution, while IngoNi2 is formed on the interface side of the Ni barrier layer 4. This intermetallic compound In
zNiz does not have the same effect on the seizure resistance of plain bearings.
すべり軸受Iの境界層5はSn−In固溶体より構成さ
れているが、その固溶体におけるSn含有量は50重量
%であって共晶点49重量%に近似しており、その結果
、すべり軸受■は境界層5におけるSn含有量の不足に
起因して耐熱性が低く、結果的にすべり軸受■〜■に比
べて耐焼付き性が劣る。The boundary layer 5 of the sliding bearing I is composed of a Sn-In solid solution, and the Sn content in the solid solution is 50% by weight, which is close to the eutectic point of 49% by weight, and as a result, the sliding bearing I The heat resistance is low due to the insufficient Sn content in the boundary layer 5, and as a result, the seizure resistance is inferior to the plain bearings ① to ②.
すべり軸受V〜■の境界層5においては、Sn含有量が
68重量%を上回っており、それに起因して金属間化合
物InSn4が生成され、その■nSn4が表面層6の
密着性を弱め、また表面層6を構成するPb−3n−I
n合金の組成バランスを崩して表面層6の強度、耐食性
等を低下させている。その結果、すべり軸受V〜■の耐
焼付き性が悪化するのである。In the boundary layer 5 of the sliding bearings V to ■, the Sn content exceeds 68% by weight, and as a result, an intermetallic compound InSn4 is generated, which weakens the adhesion of the surface layer 6, and Pb-3n-I constituting the surface layer 6
This disrupts the compositional balance of the n-alloy and reduces the strength, corrosion resistance, etc. of the surface layer 6. As a result, the anti-seizure properties of the sliding bearings V to (2) deteriorate.
C0発明の効果
本発明によれば、ライニング層および表面層間に存する
境界層の構成を前記のように特定することによって、耐
焼付き性を大幅に向上させたすべり軸受を提供すること
ができる。C0 Effects of the Invention According to the present invention, by specifying the structure of the boundary layer existing between the lining layer and the surface layer as described above, it is possible to provide a sliding bearing with significantly improved seizure resistance.
第1.第2図はすべり軸受を示し、第1図は分解平面図
、第2図は第1図■−■線断面図、第3図は第2図に対
応する軸受素材の断面図、第4図はX線回折図、第5図
は境界層のSn含有量と焼付き発生面圧との関係を示す
グラフである。
1・・・すべり軸受、3・・・ライニング層、5・・・
境界層、6・・・表面層
特 許 出 願 人 本田技研工業株式会社代理人
弁理士 落 合 健同
仁 木 −明第1図
H
第3図 第2図
第4図
・: InJiz
−一−−−−→−2e1st. Figure 2 shows a plain bearing, Figure 1 is an exploded plan view, Figure 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Figure 1, Figure 3 is a sectional view of the bearing material corresponding to Figure 2, and Figure 4. is an X-ray diffraction diagram, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the Sn content of the boundary layer and the surface pressure at which seizure occurs. 1... Sliding bearing, 3... Lining layer, 5...
Boundary layer, 6...Surface layer patent Applicant Agent for Honda Motor Co., Ltd.
Patent Attorney Kendo Ochiai
InJiz -1 Figure 1 H Figure 3 Figure 2 Figure 4: InJiz -1---→-2e
Claims (2)
In合金よりなる表面層を有するすべり軸受において、
前記境界層の少なくとも前記表面相との界面側を、52
重量%以上のSnを含有するSn−In固溶体より構成
したことを特徴とするすべり軸受。(1) On the lining layer, Pb-Sn-
In a sliding bearing having a surface layer made of In alloy,
At least the interface side with the surface phase of the boundary layer is 52
A sliding bearing characterized in that it is made of a Sn-In solid solution containing at least % by weight of Sn.
値を68重量%に設定した、第(1)項記載のすべり軸
受。(2) The sliding bearing according to item (1), wherein the upper limit of the Sn content in the Sn-In solid solution is set to 68% by weight.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999057448A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Federal-Mogul Corporation | Multi-layer engine bearings and method of manufacture |
JP2009203504A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Daido Metal Co Ltd | Sliding member |
CN101846135A (en) * | 2010-06-23 | 2010-09-29 | 广州市安达汽车零件有限公司 | High-strength tin-indium alloy coating bushing |
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1990
- 1990-10-30 JP JP29271690A patent/JP2805543B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1999057448A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Federal-Mogul Corporation | Multi-layer engine bearings and method of manufacture |
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JP2009203504A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Daido Metal Co Ltd | Sliding member |
CN101846135A (en) * | 2010-06-23 | 2010-09-29 | 广州市安达汽车零件有限公司 | High-strength tin-indium alloy coating bushing |
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