JPH057451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は公知の銅／鉛／スズ合金から作る、軸
受特に内燃機関（internal combustion motors）
の軸受の減摩層用新規合金、及び鋼支持ストリツ
プに該減摩層を形成して軸受の製造に用いられる
材料を形成する方法に関する。 よく知られているように、前記のような軸受は
通常鋼支持ストリツプに「ブロンズ」合金と普通
呼ばれている銅／鉛／スズ系合金によつて構成さ
れる減摩層を一体化している。 この種の軸受を製造する公知方法においては、
２つの異なる方法即ち流延法か粉末冶金法によつ
て鋼支持ストリツプにCu−Pb−Sn合金を一体化
している。 流延法では鋼ストリツプの両縁部を連続溝の形
で折曲げてから、還元ふん囲気下約1000℃に加熱
し、その後溶融ボツクスに入れ、ここで1200℃の
温度で溶融する合金を該鋼ストリツプに注ぐ。こ
のようにして得られたストリツプを急冷すると、
鉛が薄く均一に分布する構造体が得られる。 応用範囲がより広い粉末冶金法では、組成を十
分な範囲から選択できるCu−Pb−Sn系合金でス
トリツプをライニングできる。 第１段階（粉末化段階）では、組成が確定され
ている合金を溶融してから、小径のオリフイスか
ら注入し、流下する金属流れをガスまたは水の噴
射によつて粉末化させ、これによつてほぼ球形の
粉末粒子を得るが、この形は調節できる。 各粒子を冷却している間に、Cu−Snマトリツ
クスに鉛が非常に薄い形で分布する。第２段階
（焼結段階）において、十分な厚さにブロンズ合
金を鋼ストリツプに付着させる。このようにして
被覆されたストリツプを705゜〜1000℃の温度で
（ふん囲気の調節された）炉に入れ、粉末粒子を
相互に焼結すると同時に、鋼支持ストリツプに焼
結させる。この段階では、熱力学的な現象のため
に、ブロンズ相と鉛相の転移及び再分布が起きる
結果、Pb相が確実に分布するが、この相の厚さ
は第１段階の粉末段階における粒子のそれとは同
じではない。焼結の次に、ストリツプを圧延機ロ
ールに送つて、焼結粒子の密度を高めると共に、
細孔を完全に取除く。この後、ストリツプを再焼
結して、既に前の工程で変形したブロンズを構造
的に強化する。この場合、寸法の調節及び／又は
物理的／機械的特性の向上のためにストリツプを
再圧延することは可能である。 焼結後にPb相が再分布する結果、得られる減
摩層の構成では、第１図に示すように、Pb球体
が連続性を維持するような大きさで存在すると共
に、Pb球体が相互連結している。軸受に適用す
る合金の特性例えば耐疲労性、耐荷重性、耐食性
などを改善し、かつ摩擦係数を低下させることが
焼結体の変わらない研究目標であつた。また、軸
受部材や内燃機関（motors）の製造分野におい
ては、既にブロンズマトリツクスのPb相の分散
体が薄くかつ均一で不連続になればなる程、酷使
される内燃機関に適用した場合に軸受の性能が良
好になることが知られている。同様に、ブロンズ
相のPb相が連続的になつていると、余りにも長
い間高温で使用されている間に潤滑油内で起きる
酸性の化学反応により、例えば軸受合金から鉛が
取去られることも広く知られている。 従つて、本発明の目的はブロンズ（Cu−Pb−
Sn）合金から粉末冶金法によつて作る軸受用合
金において、所定量のNiを配合することによつ
て公知焼結合金よりもPb相が薄くかつ均一に分
布している新規構成をもつ新規軸受用合金を提供
することにある（第２図参照）。 本発明の別な目的は鋼支持ストリツプに減摩性
Cu−Sn−Pb系相を形成して、粉末冶金法によつ
て軸受を製造するさいに使用できる複合ストリツ
プの新規製造方法を提供することにある。本発明
によれば、公知粉末化、焼結及び圧延操作とは異
なる操作を必要とせずに、鉛がきわめて薄く分布
している、耐摩耗性及び耐けん引性のすぐれた減
摩層を得ることができる。 本発明によれば、鋼支持ストリツプ上で焼結す
るための金属粉末粒子製造用の、粉末化前の新規
な合金が、公知の銅−錫−鉛合金に、該公知合金
がまだ溶融状態にある時に所定の量のニツケルを
添加することにより提供される。 このニツケル添加によつて、Cu−Sn−Pb合金
の熱力学的焼結特性を変えることが可能になるだ
けではなく、Pb相が薄くかつより均一に分布し
ていると同時に不連続になつている減摩軸受層の
形で該合金が得られる（第２図参照）。 焼結によつて得られる公知Cu−Pb−Sn系軸受
用合金にNiを添加する第４の長所はニツケルを
含有する粉末は従来の焼結温度よりも低い温度で
焼結でき、また操作速度も速いことである。とい
うのは、ニツケルは拡散現象に好ましい影響を与
えるので経済的に有利だからである。 第２図に示す構成では、鉛の球体が薄くかつ不
連続に存在している上に、ブロンズ（Cu−Sn−
Pb）マトリツクスがニツケルの存在のためによ
り大きな機械抵抗をもつて存在している。 硬度や引張り強度などの物理的／機械的特性を
改善するために銅にニツケル（白銅）の使用は既
に知られているにもかかわらず、本発明によるニ
ツケル添加はCu−Sn−Pb合金粉の焼結操作時に
鉛球体の集塊化を防止あるいは抑制することを第
１の目的とするもので、ニツケルの添加によつて
得られる機械抵抗の向上は二次的なものである。 本発明の目的物である合金の各構成元素の配合
比は重量比で次の通りである。 Pb−８〜27％ Sn−0.5〜10％ Ni−２〜10％ Cu−残部 高速回転する軸を支持する軸受の材料を製造す
る場合には、Pb含有率が高く、そしてSn含有率
が低い合金を使用し、一方軸が低速ではあるが大
きな荷重を受けて回転する用途では、Pb含有率
が低く、そしてSn含有率が高い合金を使用する
ことが知られている。軸受の用途に応じて上記金
属元素の配合率を選択する。 一例として、表にNi含有Cu−Pb−Sn合金と
Ni無添加Cu−Pb−Sn合金の特性を比較するため
に併記しておく。

【表】 表に示した結果によれば、Ni添加Cu−Pb−Sn
合金はNi無添加Cu−Pb−Sn合金よりも耐食性が
２倍以上大きい。 また、Ni添加は引張り強度や耐摩耗性などの
合金の機械的特性からみても有利である。 これら焼結材は酷使される内燃機関の軸受に適
用するのに望ましい相分布をもつ構成体の形成を
可能にするものである。該構成体ではPb相はCu
−Sn−Niマトリツクスに有利に分散している。 表に示した化学元素の配合率を個別にまたは同
時に変えることによつて、軸受の各用途に合う組
成物を得ることができる。従つて、表の数値は単
なる本発明の実施例に過ぎないものであつて、本
発明の範囲を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のCu−Sn−Pb合金の粒子の焼結
によつて得た減摩層と鋼支持ストリツプとを有す
る複合ストリツプの拡大断面図であり、そして第
２図は本発明による新規合金の粒子の焼結によつ
て得た減摩層を示す第１図と同様な図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 向上された機械的特性を有し、且つ焼結時に
   鉛の小球体の集塊が防止され、そして耐腐食性が
   向上されて、特に減摩軸受に適した、ニツケル２
   〜10重量％、鉛８〜27重量％、錫0.5〜10重量％、
   及び銅残部から成る粉末合金。 ２ 銅、錫および鉛から成る溶融合金にニツケル
   を添加して溶融合成合金を生成し、該溶融合成合
   金を粉末化して減摩軸受層に適した粉末合金を生
   成することを特徴とする、ニツケル２〜10重量
   ％、鉛８〜27重量％、錫0.5〜10重量％、及び銅
   残部から成る粉末合金の製造方法。 ３ ニツケル２〜10重量％、鉛８〜27重量％、錫
   0.5〜10重量％、及び銅残部からなる合金の粉末
   粒子の層を焼結した鋼製支持ストリツプからな
   り、前記銅、錫及びニツケルが改善された機械的
   特性と耐腐食性を有するマトリツクスを生成する
   ように、前記焼結層は薄い均質に分布された不連
   続鉛相を有することを特徴とした減摩軸受材料。 ４ 向上された機械的特性を有し、且つ焼結時に
   鉛の小球体の集塊が防止されそして耐腐食性が向
   上されて、特に減摩軸受に適した、ニツケル２〜
   10重量％、鉛８〜27重量％、錫0.5〜10重量％、
   及び銅残部から成る粉末合金の層を鋼製支持スト
   リツプ上に塗布し；該鋼製支持ストリツプ上の前
   記粉末層を、粒子相互及び粒子と該ストリツプと
   を焼結させるのに十分高い温度で焼結し；このよ
   うにして得られた焼結粒子を有する鋼製支持スト
   リツプを圧延し；そして該圧延ストリツプを再度
   焼結して、焼結層内に均質に分布された不連続鉛
   相を有する減摩軸受材料を得ることを特徴とす
   る、減摩軸受材料の製造方法。