JPH04254556A - 自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受 - Google Patents
自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受Info
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- JPH04254556A JPH04254556A JP3816091A JP3816091A JPH04254556A JP H04254556 A JPH04254556 A JP H04254556A JP 3816091 A JP3816091 A JP 3816091A JP 3816091 A JP3816091 A JP 3816091A JP H04254556 A JPH04254556 A JP H04254556A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度に優れた自
己潤滑摺動材料およびそれを用いて得られる無給脂軸受
に関するものである。
己潤滑摺動材料およびそれを用いて得られる無給脂軸受
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】黒鉛、ＭｏＳ２、ＷＳ２ 、ＢＮ等の固
体潤滑材と、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属粉末とを混合、
成形、焼結することによって、金属マトリックスに固体
潤滑材が分散した焼結体が得られることは知られている
。この焼結体を用いた軸受では、摺動時に焼結体中の固
体潤滑剤が軸受の摺動面上に表出供給され、膜状に展延
されることにより軸に対する摺動性が付与される。
体潤滑材と、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属粉末とを混合、
成形、焼結することによって、金属マトリックスに固体
潤滑材が分散した焼結体が得られることは知られている
。この焼結体を用いた軸受では、摺動時に焼結体中の固
体潤滑剤が軸受の摺動面上に表出供給され、膜状に展延
されることにより軸に対する摺動性が付与される。
【０００３】したがって、摺動面にグリース等の油を供
給しなくても、言い換えれば無給脂でも摺動材料として
使用に供することができる点が注目され、このような自
己潤滑摺動材料について、例えば特開昭６２−１９６３
５１ 号公報に見られるような種々の技術が提案されて
いる。
給しなくても、言い換えれば無給脂でも摺動材料として
使用に供することができる点が注目され、このような自
己潤滑摺動材料について、例えば特開昭６２−１９６３
５１ 号公報に見られるような種々の技術が提案されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自己潤滑摺動材料では、摺動性を高めると反比例的に機
械的強度が著しく劣るという問題点があった。
自己潤滑摺動材料では、摺動性を高めると反比例的に機
械的強度が著しく劣るという問題点があった。
【０００５】その理由は、無給脂で使用される摺動材で
は、マトリックス中に少なくとも３０ｖｏｌ ％以上の
固体潤滑剤が含有されていないと最低限の摺動特性が得
られないが、固体潤滑剤が ３０ｖｏｌ％以上含まれる
とマトリックスの強度は５分の１以下となるためである
。
は、マトリックス中に少なくとも３０ｖｏｌ ％以上の
固体潤滑剤が含有されていないと最低限の摺動特性が得
られないが、固体潤滑剤が ３０ｖｏｌ％以上含まれる
とマトリックスの強度は５分の１以下となるためである
。
【０００６】したがって、従来の自己潤滑摺動材料を全
体に用いた軸受は非常に脆くて強度が小さく、高面圧下
での使用には適さないことが判明している。前記特開昭
６２−１９６３５１ 号公報に開示されている自己潤滑
摺動材料では摺動性と共に望まれる強度の点で未だ充分
とはいえない。
体に用いた軸受は非常に脆くて強度が小さく、高面圧下
での使用には適さないことが判明している。前記特開昭
６２−１９６３５１ 号公報に開示されている自己潤滑
摺動材料では摺動性と共に望まれる強度の点で未だ充分
とはいえない。
【０００７】さらに、建設機械等の高面圧下での使用で
は、ピッチングを伴う異常摩耗が発生する可能性が大き
く、より一層の強度向上が求められている。また、従来
の自己潤滑摺動材料は、例えば固体潤滑剤として粒径
１００μｍ〜 １ｍｍ程度のグラファイトおよび金属粉
末として平均粒径 １００μｍ の鉄粉を用いて製造さ
れていた。したがって固体潤滑剤に配合される金属粉末
の粒径は比較的大きく、また固体潤滑剤は柔らかいため
に、製造工程における成形時に固体潤滑剤が変形し、そ
の結果として焼結体のマトリックスと固体潤滑剤との間
にすき間、いわゆる切欠きを生じることが避けられない
と言う問題点があった。
は、ピッチングを伴う異常摩耗が発生する可能性が大き
く、より一層の強度向上が求められている。また、従来
の自己潤滑摺動材料は、例えば固体潤滑剤として粒径
１００μｍ〜 １ｍｍ程度のグラファイトおよび金属粉
末として平均粒径 １００μｍ の鉄粉を用いて製造さ
れていた。したがって固体潤滑剤に配合される金属粉末
の粒径は比較的大きく、また固体潤滑剤は柔らかいため
に、製造工程における成形時に固体潤滑剤が変形し、そ
の結果として焼結体のマトリックスと固体潤滑剤との間
にすき間、いわゆる切欠きを生じることが避けられない
と言う問題点があった。
【０００８】その結果この切欠き部分に応力が集中し、
摺動材料の機械的強度を低下させる原因となっていた。 したがって本発明の目的は、機械的強度がさらに改善さ
れた自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受を
提供することにある。
摺動材料の機械的強度を低下させる原因となっていた。 したがって本発明の目的は、機械的強度がさらに改善さ
れた自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述したような目的を達
成するため、本発明では機械的強度低下の原因となる切
欠きの発生を防止する手段として、粒径４５μｍ 以下
の細かい金属粉末を使用することとした。すなわち本発
明の自己潤滑摺動材料は、固体潤滑剤を１０〜８０ｖｏ
ｌ ％含む焼結体であって、この焼結体のマトリックス
を生成するための金属粉末に粒径４５μｍ以下のものを
用いたことを要旨とするものである。
成するため、本発明では機械的強度低下の原因となる切
欠きの発生を防止する手段として、粒径４５μｍ 以下
の細かい金属粉末を使用することとした。すなわち本発
明の自己潤滑摺動材料は、固体潤滑剤を１０〜８０ｖｏ
ｌ ％含む焼結体であって、この焼結体のマトリックス
を生成するための金属粉末に粒径４５μｍ以下のものを
用いたことを要旨とするものである。
【００１０】さらに、本発明の無給脂軸受は摺動部を形
成する摺動材料が固体潤滑剤を１０〜８０ｖｏｌ ％含
む焼結体であって、この焼結体のマトリックスを生成す
るための金属粉末に粒径４５μｍ 以下のものを用いた
自己潤滑摺動材料であるとともに、この摺動部の非摺動
面側に固体潤滑剤を含まない焼結体を配したことを要旨
とするものである。
成する摺動材料が固体潤滑剤を１０〜８０ｖｏｌ ％含
む焼結体であって、この焼結体のマトリックスを生成す
るための金属粉末に粒径４５μｍ 以下のものを用いた
自己潤滑摺動材料であるとともに、この摺動部の非摺動
面側に固体潤滑剤を含まない焼結体を配したことを要旨
とするものである。
【００１１】本発明の自己潤滑摺動材料の最大の特徴で
あるマトリックス形成部に充当される粒径４５μｍ 以
下の金属粉末としては、粉末治金法において通常用いら
れるＦｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属粉末およびこれらの金属
を主体とした合金粉末が何れも使用可能である。粒径４
５μｍ 以下の微粉を得るには、例えば噴霧法によって
製造した粉末を３５０ メッシュのふるいにかける、等
の方法をよればよい。
あるマトリックス形成部に充当される粒径４５μｍ 以
下の金属粉末としては、粉末治金法において通常用いら
れるＦｅ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属粉末およびこれらの金属
を主体とした合金粉末が何れも使用可能である。粒径４
５μｍ 以下の微粉を得るには、例えば噴霧法によって
製造した粉末を３５０ メッシュのふるいにかける、等
の方法をよればよい。
【００１２】固体潤滑剤としては、黒鉛、ＭｏＳ２、Ｗ
Ｓ２ 、ＢＮ等がいずれも使用可能であり、好ましくは
３０μｍ 〜１０００μｍ 程度に造粒したものが用い
られる。また水ガラスコートした黒鉛も使用可能である
。この固体潤滑剤の量は焼結体の１０〜８０ｖｏｌ％が
適当であって、これより少ないと無給油の摺動材として
安定した潤滑性が得られず、また多すぎると強度が確保
できない。
Ｓ２ 、ＢＮ等がいずれも使用可能であり、好ましくは
３０μｍ 〜１０００μｍ 程度に造粒したものが用い
られる。また水ガラスコートした黒鉛も使用可能である
。この固体潤滑剤の量は焼結体の１０〜８０ｖｏｌ％が
適当であって、これより少ないと無給油の摺動材として
安定した潤滑性が得られず、また多すぎると強度が確保
できない。
【００１３】本発明の無給脂軸受は、摺動部を摺動材料
で構成し、この摺動部の非摺動面側にこれを補強するた
めの潤滑剤を有さない高強度焼結体を配することにした
。摺動部の厚みは、摺動性と強度を考慮して０．５ 〜
２ｍｍの範囲とするのが好ましい。また、高強度焼結体
の製造に使用される金属粉末は、通常のものでよく摺動
材料のマトリックスとなる金属粉末と同一であっても異
種の金属粉末であってもよい。
で構成し、この摺動部の非摺動面側にこれを補強するた
めの潤滑剤を有さない高強度焼結体を配することにした
。摺動部の厚みは、摺動性と強度を考慮して０．５ 〜
２ｍｍの範囲とするのが好ましい。また、高強度焼結体
の製造に使用される金属粉末は、通常のものでよく摺動
材料のマトリックスとなる金属粉末と同一であっても異
種の金属粉末であってもよい。
【００１４】また、本発明の無給脂軸受は焼結体で構成
されているから多孔性であって、内部に１０〜２５ｖｏ
ｌ ％程度の空孔を有する。この空孔に溶浸剤を溶浸さ
せることは強度や耐摩耗性を向上させる上で効果的であ
る。この溶浸剤としては例えば、１５〜４０ｗｔ％のＳ
ｎを含むＣｕ−Ｓｎ 化合物を主体とする。Ｃｕ−Ｓｎ
系溶浸剤が通常用いられ、これにさらにＰｂを３〜４
０ｗｔ％配合したものも好適に用いられる。
されているから多孔性であって、内部に１０〜２５ｖｏ
ｌ ％程度の空孔を有する。この空孔に溶浸剤を溶浸さ
せることは強度や耐摩耗性を向上させる上で効果的であ
る。この溶浸剤としては例えば、１５〜４０ｗｔ％のＳ
ｎを含むＣｕ−Ｓｎ 化合物を主体とする。Ｃｕ−Ｓｎ
系溶浸剤が通常用いられ、これにさらにＰｂを３〜４
０ｗｔ％配合したものも好適に用いられる。
【００１５】
【作用】図１（ａ） 、（ｂ） は、摺動材料を製造す
るために、固体潤滑剤と金属粉末とを混合し成形した際
の状態を示す図であり、本発明の細かい金属粉末を使用
した場合と、粗い金属粉末を使用した場合とを比較する
ためのものである。
るために、固体潤滑剤と金属粉末とを混合し成形した際
の状態を示す図であり、本発明の細かい金属粉末を使用
した場合と、粗い金属粉末を使用した場合とを比較する
ためのものである。
【００１６】まず、図１（ａ） のように粗い金属粉末
を用いた場合には、固体潤滑剤１と金属粉末２とが当接
する部分において粉体間に大きなすき間、すなわち切欠
きとなる隙間が存在していることがわかる。切欠きが発
生した場合はその部分には応力が集中することから、切
欠きにより強度が著しく低下する。また、摺動時にはこ
の切欠き部分から摩耗が進行していく。
を用いた場合には、固体潤滑剤１と金属粉末２とが当接
する部分において粉体間に大きなすき間、すなわち切欠
きとなる隙間が存在していることがわかる。切欠きが発
生した場合はその部分には応力が集中することから、切
欠きにより強度が著しく低下する。また、摺動時にはこ
の切欠き部分から摩耗が進行していく。
【００１７】これに対し、細かい金属粉末を用いた図１
（ｂ） の場合には、金属粉末２が固体潤滑剤１の外周
に沿ってすき間なく球形に近い球状に取り囲んでいる。 その結果、切欠きの成因となる粉体間の隙間発生が少な
く前述したような不都合が回避される。
（ｂ） の場合には、金属粉末２が固体潤滑剤１の外周
に沿ってすき間なく球形に近い球状に取り囲んでいる。 その結果、切欠きの成因となる粉体間の隙間発生が少な
く前述したような不都合が回避される。
【００１８】また、細粒を用いる別の効果として、同じ
重量に対して金属粉末の個数が増加する点が挙げられる
。これにより固体潤滑剤の間に金属粉末が介在する確率
が大となり、固体潤滑剤同士の付着が防止される。その
結果、固体潤滑剤の分散性が良好となる。このように、
切欠きが少なく、固体潤滑剤の分散性が良好な摺動材 料を摺動面に用いた軸受では、耐摩耗性および強度、特
に抗折強度が従来に比べて大巾に改善される。
重量に対して金属粉末の個数が増加する点が挙げられる
。これにより固体潤滑剤の間に金属粉末が介在する確率
が大となり、固体潤滑剤同士の付着が防止される。その
結果、固体潤滑剤の分散性が良好となる。このように、
切欠きが少なく、固体潤滑剤の分散性が良好な摺動材 料を摺動面に用いた軸受では、耐摩耗性および強度、特
に抗折強度が従来に比べて大巾に改善される。
【００１９】
【発明の効果】したがって、本発明によって、建設機械
等の無給脂軸受を高面圧下にて使用する際のピッチング
を伴う異常摩耗に対しても十分に耐え得る高強度の摺動
材料およびそれを用いた軸受が提供されることになるの
である。
等の無給脂軸受を高面圧下にて使用する際のピッチング
を伴う異常摩耗に対しても十分に耐え得る高強度の摺動
材料およびそれを用いた軸受が提供されることになるの
である。
【００２０】
【実施例】次に、本発明を軸受のブッシュに適用した実
施例を示す。この実施例のブッシュは次の工程により得
られた。
施例を示す。この実施例のブッシュは次の工程により得
られた。
【００２１】■ふるい分けアトメル４６００（神戸製鋼
製、Ｆｅ−２Ｎｉ−０．５Ｍｏ）合金粉をふるいにかけ
、粒径４５μｍ 以下の細粒径を分離した。
製、Ｆｅ−２Ｎｉ−０．５Ｍｏ）合金粉をふるいにかけ
、粒径４５μｍ 以下の細粒径を分離した。
【００２２】■混合
内径層の粉末成分として■で得たアトメル４６００の細
粒、ＰおよびＣを表１の組成で用い、これらの全体量に
対して４０ｖｏｌ ％の造粒黒鉛をさらに加えてＶ型混
合機にて混合した。外径層の粉末成分としては、ふるい
にかけないアトメル４６００の粗粒、ＰおよびＣを同様
にＶ型混合機にて混合した。
粒、ＰおよびＣを表１の組成で用い、これらの全体量に
対して４０ｖｏｌ ％の造粒黒鉛をさらに加えてＶ型混
合機にて混合した。外径層の粉末成分としては、ふるい
にかけないアトメル４６００の粗粒、ＰおよびＣを同様
にＶ型混合機にて混合した。
【００２３】■成形
まず、二層給粉治具により二層給粉を行った。この二層
給粉は、成形型を仕切り板により外径部と内径部とに仕
切り、外径部に外径層用粉末を、内径部に内径層用粉末
をそれぞれ充填した。充填後仕切り板を引上げ、ＣＩＰ
により加圧成形を実施した。成形圧力は４ｔ／ｃｍ２
であった。
給粉は、成形型を仕切り板により外径部と内径部とに仕
切り、外径部に外径層用粉末を、内径部に内径層用粉末
をそれぞれ充填した。充填後仕切り板を引上げ、ＣＩＰ
により加圧成形を実施した。成形圧力は４ｔ／ｃｍ２
であった。
【００２４】■焼結
■で得られた成形体をアンモニア分解ガス雰囲気中で１
０５０℃の焼結温度にて焼結を行なった。
０５０℃の焼結温度にて焼結を行なった。
【００２５】■溶浸
溶浸剤としてＣｕ−２０Ｓｎ を用い、１０５０℃のア
ンモニア分解ガス雰囲気中で溶浸を行なった。
ンモニア分解ガス雰囲気中で溶浸を行なった。
【００２６】また、比較例１、２として表１に併せ示す
成分組成で実施例と同様にブッシュを作成した。なお、
比較例１では実施例と同様に溶浸剤を溶浸させたが、比
較例２では溶浸は行なわなかった。
成分組成で実施例と同様にブッシュを作成した。なお、
比較例１では実施例と同様に溶浸剤を溶浸させたが、比
較例２では溶浸は行なわなかった。
【００２７】次に、実施例および比較例１、２のブッシ
ュについて摩耗試験および抗折強度試験を行なった。こ
のうち、摩耗試験はブッシュを図２に示す軸受試験機に
取り付け、図３に示されるサイクルに従った試験条件に
てシャフト１０を揺動させ（揺動角：１８０ ℃）、シ
ャフト１０の揺動による供試ブッシュ１１の摺動面の摩
耗量を測定した。なお、１２は可動ハウジング、１３は
熱電対、Ｗは所定の付加圧力である。摩耗試験の結果を
図４に、抗折強度試験の結果を図５に示す。
ュについて摩耗試験および抗折強度試験を行なった。こ
のうち、摩耗試験はブッシュを図２に示す軸受試験機に
取り付け、図３に示されるサイクルに従った試験条件に
てシャフト１０を揺動させ（揺動角：１８０ ℃）、シ
ャフト１０の揺動による供試ブッシュ１１の摺動面の摩
耗量を測定した。なお、１２は可動ハウジング、１３は
熱電対、Ｗは所定の付加圧力である。摩耗試験の結果を
図４に、抗折強度試験の結果を図５に示す。
【００２８】また、実施例（ａ） および比較例１（ｂ
） のブッシュの内径層の金属組織の顕微鏡写真を図６
に示す。 これらの写真の比較により、実施例（ａ） では比較例
１（ｂ） よりも黒鉛の形が球形に近く、個々の黒鉛が
良く分散していることが確認された。
） のブッシュの内径層の金属組織の顕微鏡写真を図６
に示す。 これらの写真の比較により、実施例（ａ） では比較例
１（ｂ） よりも黒鉛の形が球形に近く、個々の黒鉛が
良く分散していることが確認された。
【表１】
【図１】（ａ） 、（ｂ） は、成形時における固体潤
滑剤と金属粉末との状態を示す模式図でである。
滑剤と金属粉末との状態を示す模式図でである。
【図２】摩耗試験に使用する軸受試験機の概略図である
。
。
【図３】摩耗試験の試験条件を示すグラフである。
【図４】負荷回数と摩耗量の関係を示すグラフである。
【図５】抗折強度を示すグラフである。
【図６】（ａ） 、（ｂ） は摺動材料の金属組織を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
１ 固体潤滑剤
２ 金属粉末
Claims (3)
- 【請求項１】 固体潤滑剤を１０〜８０ ｖｏｌ％含
む焼結体であって、この焼結体のマトリックスを生成す
るための金属粉末に粒径４５μｍ 以下のものを用いた
ことを特徴とする自己潤滑摺動材料。 - 【請求項２】 摺動部を形成する摺動材料が、固体潤
滑剤を１０〜８０ ｖｏｌ％含む焼結体であって、この
焼結体のマトリックスを生成するための金属粉末に粒径
４５μｍ 以下のものを用いた自己潤滑摺動材料である
とともに、この摺動部の非摺動面側に固体潤滑剤を含ま
ない焼結体を配したことを特徴とする無給脂軸受。 - 【請求項３】 前記摺動部を形成する焼結体およびこ
の摺動部の非摺動面側に配される焼結体の穿孔中に、焼
結体の強度特性を向上させる溶浸剤を溶浸させたことを
特徴とする請求項２に記載の無給脂軸受。
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| JP03816091A JP3214862B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受 |
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|---|---|---|---|
| JP03816091A JP3214862B2 (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 自己潤滑摺動材料およびそれを用いた無給脂軸受 |
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|---|---|---|---|---|
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-
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