JPH04183805A - 高温用焼結滑り軸受 - Google Patents

高温用焼結滑り軸受

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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」二の利用分野〉 この発明は、複写機のヒートローラ用軸受のように高温
環境下で用いられる焼結滑り軸受に関するものである。
〈従来の技術〉 従来より、例えば小型モータや家電品などに用いられる
焼結合金の滑り軸受は、その気孔内に潤滑油が含浸され
た焼結含油軸受が広く用いられている。
しかして、このような焼結含油軸受は、使用される環境
温度が２５０℃程度と高温の場合には含浸油が気孔から
流出し、劣化したり燃焼したりしてしまうため使用する
ことができなくなるという欠点を有している。
したがって、このような場合には合金７トリツクス中に
黒鉛や二硫化モリブデンのような固体潤滑剤を添加した
含油無しの焼結合金を適用するか、あるいは高温に耐え
る特殊な潤滑剤を注入したボールベアリングを適用する
のが一般的であった。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、固体潤滑焼結軸受は潤滑効果を出すため
に多量の固体潤滑剤を添加しなければならず、材料強度
が低下したりあるいは摩擦係数が高くなったりしてしま
うためにその用途が限られてしまい、また製造コストも
焼結含油軸受に比べて高価になる等の欠点がある。
一方、ボールベアリングを使用するものは、通常の焼結
滑り軸受に比べて著しく高価となるという欠点を有して
いる。
この発明は、」二記のような事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、高温環境下における
摺動特性に優れた安価な焼結滑り軸受を得ることにある
。
〈課題を解決するための手段〉 この発明は、上記のような目的を達成するために、多孔
性焼結合金の少なくとも摺動面側となる表層部の気孔内
に、温度２５０℃における溶融粘度が１０〜２０００セ
ンチポアズである熱可塑性樹脂が充填されていることを
特徴とする。
また、熱可塑性樹脂は、分子量が２０００〜９０００の
ポリエチレンであることを特徴とする。
さらに、焼結金属は、銅系合金または鉄系合金のマトリ
ックス中に黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、鉛、窒化硼素、珪酸マグネシウムの少なくとも１種
が分散していることを特徴とする。
多孔性の焼結金属としては、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ系およびＣ
ｏや炭化物生成元素を含有する鉄系合金。
Ｃｕ−８ｎ系合金、ＡＩ系合金などが適用できる。
また、これらの焼結合金中に上記した固体潤滑剤を含ま
せると、−層優れた摺動特性が得られるようになる。
但し、固体潤滑剤の含有量は最大２０体積％で、それ以
上では材料の強度が低く過ぎることになる。
気孔内に、焼結含油軸受の場合の油に代えて特定の熱可
塑性樹脂を充填することにより、高温環境下においてそ
の樹脂が軟化または液状になって摺動面を潤滑し、低い
摩擦係数が得られる。
熱可塑性樹脂は、気孔の大部分に含浸されているのが好
ましいが、軸受の表層部または内径面だけでも差支えな
い。
その熱可塑性樹脂の性状は、加熱冷却の繰り返しで劣化
しにくく金属を腐蝕させにくいとともに、温度２５０℃
における溶融粘度が１０〜２０００センチポアズ（ｃＰ
）のものであり、換言すると合成ワックスということが
できる。
そして、温度２５０℃における溶融粘度が１０ｃＰより
低いものは、使用中に軸受から流出する傾向が多くなり
軸受寿命が短くなり、一方温度２５０℃における溶融粘
度が２０００ｃＰより高いものは、軸受に熱可塑性樹脂
を含浸するとき、熱可塑性樹脂が変質しない程度の高温
に加熱しても粘度が高すぎて含浸しにくい。
合致する熱可塑性樹脂としては、低分子量のポリエチレ
ンやポリプロピレンなどで、好ましくは分子量が２００
０〜９０００のポリエチレンである。
その理由は、分子量が２０００より少ないと加熱したと
きに減耗するなど熱安定性が悪く使用中の粘度も低くな
ってしまうが、また分子量が９０００より多いものでは
溶融粘度が高すぎることとなるためである。
〈作用〉 多孔性焼結合金の気孔内に、所定の溶融粘度をもつ熱可
塑性樹脂を溶融させて含浸した軸受け、２００〜３００
℃程度の温度で使用すると合成ワックスが流体潤滑し、
摩擦係数が小さい滑り特性を示す。
軸受台金は、黒鉛や二硫化モリブデンなど固体潤滑剤を
含むものであると、常温で運転したときには合成ワック
スが流体潤滑できないのを補って摩耗を少なくし、高温
においては熱可塑性樹脂の流体潤滑と相俟って摩擦係数
および摩耗を低下させる。
〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明を説明する。
なお、含浸する熱可塑性樹脂は以下ワックスという。
実施例−１ 組成が重量比で９％Ｓｎ、３％ＣｏおよびＣｕ残りから
なる焼結体をサイジングして、気孔率が２０体積％で、
寸法が内径１０ｍｍ、外径１６ｍｍ。
＝　６− 全長１０ｍｍの軸受形状とし、これに下記のワックスま
たは油を含浸して試料とした。
（１）分子ｆＮ４０００のポリエチレンワックス（２）
分子！２０００のポリエチレンワックス（３）分子ｆｆ
１１０００のポリエチレンワックス（４）分子ｆｆ１７
５００のパーフルオロアルキルエーテル重合体（Ｐ　Ｆ
　Ｐ　Ｅ、弗素オイル）（５）分子量６３００のパーフ
ルオロアルキルエーテル重合体（弗素オイル） （６）αオレフイン合成油 これらの軸受試料を、大気中温度２５０℃で３時間保持
したのち冷却し、ワックスや油の流出状況を調べた。
第１表に各含浸材の粘度および調査結果を示す。
尚、試料番号は前記の含浸材番号に対応している。
第１表 試料番号４，５は通常の合成油の一例であるが、分子量
が比較的多くても粘度が低いため含浸油の流出が多い。
また、試料番号６のものはスラッジ化を生じており問題
外である。
さらに、試料番号１〜３のものは、温度環境２５０℃に
おける粘度は１０ｃＰ以」二のとき含浸油の流出が認め
られないことが分る。
実施例−２ 組成が重量比で９％錫、３％コバルトおよび残り銅から
なる混合粉に、さらに黒鉛粉を５％混合して成形し、焼
結およびサイジングして実施例１と同様の軸受とし、こ
れに上記と同じワックスまたは油を含浸して各試料を得
た。
これらの軸受試料は、れぞれ温度環境２００℃中で回転
する軸と接触させその摩擦係数を測定した。
但し、軸は炭素鋼（３４５Ｃ）を用い、滑り速度９ｍ／
分２面圧２０　Ｋｇｆ　／ｃｍ　２で、５００時間運転
時の比較を行なった。
」二記の測定結果を第２表に示す。
尚、試料番号は前記の含浸材番号に対応している。
第２表 上記の試料番号１，２のものは、低い摩擦係数を示して
いるのに比べ、運転中の粘度が低い試料番号３のものお
よび合成油を用いている試料番号４．５のものは高い値
を示している。
これは、軸受からの含浸油の流出による消耗が原因して
いるものと考察される。
また、試料番号６のように通常の潤滑油では、油の潤滑
作用はほとんど無くなっており、黒鉛の固体潤滑により
摺動しているものと考えられ、高い摩擦係数を示してい
る。
なお、軸受材料にＣｕ１．５重量％の鉄系焼結合金を用
いた場合においても傾向は同様であった。
軸受材料に各種の固体潤滑剤を添加した場合を比較する
と、摩擦係数はいずれも大差はなかったが、黒鉛が最も
低く、次いで二硫化モリブデン。
二硫化タングステン、窒化硼素、珪酸マグネシウム、鉛
であった。
〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明に係る焼結滑り軸受は、
多孔質焼結合金の気孔内に特定の熱可塑性樹脂を充填し
た構成としたことで、高温環境下で使用したときにも適
度な粘度の流体潤滑作用を発揮することとなり低い摩擦
係数を示すため、焼結滑り軸受として優れた品質性を得
ることができ、かつボールベアリングを使用するもの等
に比して安価となりコス）・面における向上を図ること
ができる。
従って、高温環境下で使用される複写機、高温装置、搬
送装置などの軸受として好適であり、焼結軸受の利用拡
大を図ることができる。
特許出願人　日立粉末冶金株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、多孔性焼結合金の少なくとも摺動面側となる表層部
    の気孔内に、温度２５０℃における溶融粘度が１０〜２
    ０００センチポアズである熱可塑性樹脂が充填されてい
    ることを特徴とする高温用焼結滑り軸受。 ２、熱可塑性樹脂は、分子量が２０００〜９０００のポ
    リエチレンであることを特徴とする請求項１記載の高温
    用焼結滑り軸受。 ３、焼結金属は、銅系合金または鉄系合金のマトリック
    ス中に黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
    鉛、窒化硼素、珪酸マグネシウムの少なくとも１種が分
    散していることを特徴とする請求項１または２記載の高
    温用焼結滑り軸受。
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