JPH06108229A - 非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料 - Google Patents

非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料

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JPH06108229A
JPH06108229A JP4257087A JP25708792A JPH06108229A JP H06108229 A JPH06108229 A JP H06108229A JP 4257087 A JP4257087 A JP 4257087A JP 25708792 A JP25708792 A JP 25708792A JP H06108229 A JPH06108229 A JP H06108229A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 オーバーレイの耐疲労性、耐摩耗性等の強度
を向上させ、さらに、非焼付性を向上させるために、タ
ーゲットの成分を改良する。 【構成】 鋼裏金層、軸受合金層およびスパッタリング
によるオーバーレイから構成される３層すべり軸受にお
いて、前記オーバーレイの組成が下記（１）〜（３）の
いずれかであるすべり軸受材料。 （１） 重量で Ｓｎ：１０〜８０％、Ｃｕ：０．１〜
５％、Ｓｂ：０．０５〜３％、Ａｌ：残部 （２） 前記（１）に更にＰｂおよび／またはＢｉを１
０％以下含有する。 （３） 前記（１），（２）に更にＳｉを５％以下含有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はすべり軸受のオーバーレ
イの改良に関し、特に自動車、船舶、産業機器の内燃機
関の高出力化に対応した非焼付性に優れたオーバーレイ
を有するすべり軸受材料に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の内燃機関の高出力化および高回転
化に伴って、軸受合金の表面に、電気メッキによりオー
バーレイを施して、なじみ性、埋収性、耐焼き付き性等
の表面特性を改善してきた。また近年スパッタリングに
よりオーバーレイを施して耐疲労性、耐磨耗性および耐
食性を改善し軸受性能の改良がなされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気メッキによるオー
バーレイとして、Ｐｂ−Ｓｎ，Ｐｂ−Ｉｎ−Ｓｎ，Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｃｕ等があるが、Ｐｂ合金であるため軟らか
く、なじみ性、埋収性、耐焼き付き性等は優れている
が、耐疲労性、耐摩耗性に劣る。近年内燃機関は、高性
能化および省エネルギー化のため出力が増大され、さら
にコンパクトな設計がなされ軸受の幅が狭められ、軸受
にかかる面圧がますます大きくなってきている。その結
果、最近の内燃機関の高出力化に対応出来なくなってき
た。また廃液処理にも莫大な費用がかかる。一方、前述
の問題を解決するために、スパッタリングによりＡｌ−
２０Ｓｎ合金のオーバーレイを適用し耐疲労性、耐磨耗
性および耐食性の向上がなされてきたが、硬度が高いた
め、非焼付性に劣る問題がある。
【０００４】
【問題を解決するための手段】オーバーレイの耐疲労
性、耐摩耗性等の強度を向上させるためスパッタリング
技術に注目した。スパッタリングは目的とする成分のタ
ーゲットを作成することにより真空中で容易に基板上に
蒸着させることができる。従って、電気メッキでは困難
なアルミ合金として適用することが可能である。アルゴ
ンイオンがターゲットに衝突し、その衝突エネルギーで
弾き飛ばされたターゲットの成分が基板上に衝突し蒸着
されるものである。従ってオーバーレイの成分は、ター
ゲットの成分と同等のものが得られるが、オーバーレイ
の組成および硬度は、ターゲットと比べ非常に微細均一
であり硬い。この微細均一な組織および高い硬度が、オ
ーバーレイの耐疲労性、耐摩耗性等の強度を向上させ
る。しかしさらに、非焼付性を向上させるために、本発
明はターゲットの成分の改良をはかったものである。こ
れらの改良は、特許請求範囲（１）〜（５）に示される
通りである。すなわち （１）鋼裏金層、軸受合金層およびスパッタリングによ
るオーバーレイから構成される３層すべり軸受材料にお
いて、該スパッタオーバーレイの組成が重量比でＳｎ：
１０〜８０％、Ｃｕ：０．１〜５％、Ｓｎ：０．０５〜
３％、残部Ａｌと不可避不純物よりなることを特徴とす
る非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材
料。 （２）１項記載のオーバーレイの組成において、更にＰ
ｂおよび、またはＢｉを１０％以下を含むことを特徴と
する非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受
材料。 （３）１項、２項記載のオーバーレイの組成において、
更に５％以下のＳｉを含むことを特徴とする非焼付性に
優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料。
【０００５】
【作用】次に、本発明のオーバーレイの組成を、前記特
許請求の範囲に記載のごとく限定する理由と、その作用
効果について、まとめて列記する。 （１）Ａｌ：残部 優れた耐食性と強度を有し、以下に示す（２）〜（７）
項の元素と組み合わせて使用することにより、耐疲労
性、耐摩耗性、耐荷重性、非焼付性及びなじみ性等に優
れたオーバーレイ合金を作る。 （２）Ｓｎ：１０〜８０重量％ この合金からなるオーバーレイのなじみ性、埋収性、耐
焼き付き性等の表面性能を改善させる。１０％未満では
その効果は薄く、または８０％を越えるとオーバーレイ
の機械的性質を著しく低下させる。 （３）Ｃｕ：０．１〜５重量％ Ａｌマトリックスの機械的強度を改善するのに役立っ
て、かかるオーバーレイの耐疲労性、耐摩耗性、耐荷重
性等の機械的性質を改善する。０．１％未満では添加の
効果がなく、５％を越えると著しく脆くなり、オーバー
レイの疲労強度を低下させる。 （４）Ｓｂ：０．０５〜３重量％ Ａｌマトリックスの機械的強度を改善するのに役立っ
て、かかるオーバーレイの耐疲労性、耐摩耗性、耐荷重
性等の機械的性質を改善する。また、後述のＰｂをＡｌ
合金中に微細かつ均一に分散させることに役立つため、
ＰｂをＡｌ合金中に微細かつ均一に分散させたターゲッ
トの作成が容易であり、しいては均一な組成のオーバー
レイが得られる。０．０５％未満ではその効果は薄く、
また３％を越えるとオーバーレイの硬度は上がるが、脆
くなるため軸受性能を低下させるので好ましくない。 （５）Ｐｂ：０〜１０重量％ 親油性、非焼き付き性を改善する。この場合、１０％を
越えるとＡｌマトリックス中に微細かつ均一に分散させ
ることが非常に困難となり、微細かつ均一に分散させた
ターゲットの作成が困難となる。 （６）Ｂｉ：０〜１０重量％ Ｓｎと合金化しＳｎの潤滑特性ならびになじみ性を改善
し、非焼付性をより向上させる。１０％を越える融点が
下がり疲労強度を低下させる。 （７）Ｓｉ：０．５〜５重量％ Ａｌマトリックスの耐クリープ性および非焼き付き性を
改善するために使用されるものであり、０．１％未満で
はその効果は薄く、また３％を越えると脆くなるため軸
受性能を低下させるので好ましくない。またオーバーレ
イの厚さは、５〜３０ミクロンが有利である。次に、本
発明のオーバーレイと軸受合金の間にもうける中間層の
組成および、その作用効果について列記する。 （１）ＺｎまたはＺｎ合金の中間層 軸受合金としてＡｌ合金を使用し、その上にオーバーレ
イをスパッタリングにて接着させる場合、Ａｌ合金の表
面の強固な酸化皮膜を除去するため、電気メッキの場合
と同様に湿式浴でジンケート処理を行い、表面の強固な
酸化皮膜をＺｎまたはＺｎ合金で置換した上に、オーバ
ーレイを蒸着させ、より強い接着を得るまた中間層の厚
さは、０．５〜３ミクロンが有利である。 （２）ＮｉまたはＮｉ合金の中間層 軸受合金としてＣｕ合金を使用して、Ｓｎを含む合金を
オーバーレイとして使用する場合、ＳｎがＣｕ合金中へ
時間とともに拡散し、オーバーレイ中のＳｎ成分が低下
すると同時に、接着面に脆いＣｕＳｎ化合物が生成さ
れ、接着力が低下する。そこで軸受合金の上にＮｉまた
はＮｉ合金の中間層をスパッタリングまたは電気メッキ
で接着させ、その上にオーバーレイを蒸着させ、より安
定した接着を得る。また中間層の厚さは、１〜３ミクロ
ンが有利である。軸受合金層の厚さは０．２〜１．５mm
である。また、軸受合金は、Ｃｕ−２０〜３５％Ｐｂ−
０〜２％Ｓｎ、Ｃｕ−５〜２５％Ｐｂ−２〜１２％Ｓ
ｎ、Ａｌ−５〜６０％Ｓｎ−２〜８％Ｓｉ−０．２〜２
％Ｃｕ−０〜２％Ｐｂ、およびＡｌ−５〜２０％Ｐｂ−
２〜１０％Ｓｎ−０．２〜２％Ｃｕ−０〜４％Ｓｉ−０
〜１％Ｍｎのうちのいずれか一種を使用するのが好まし
い。
【０００６】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を更に具体的に
説明する。表１は本発明の軸受メタルに使用したオーバ
ーレイ、中間層および軸受合金層の成分とオーバーレイ
の硬度および焼付試験の結果を示したものである。表１
に示されるオーバーレイの成分からなるアルミ合金のタ
ーゲットを鋳造にてそれぞれ作成した。次に表１に示さ
れる銅合金からなる合金層成分を鋼裏金に焼結、圧延工
程によりバイメタルを作成し、その後機械加工により製
造された軸受メタルに電気メッキによりＮｉを２ミクロ
ン付着させ中間層とした。この中間層は、ＮｉまたはＮ
ｉ合金をスパッタリングにより作成することも可能であ
る。次にＮｉメッキした軸受メタルおよびＮｉメッキの
無い軸受メタルのそれぞれを、スパッタリング治具に組
み付けチャンバー内に挿入し、真空引き後アルゴンを導
入しイオンボンバードを行って軸受メタルの表面を清浄
にした。その後、前述の方法で作成されたアルミ合金を
ターゲットとして使用することによりスパッタリングを
行い、表１に示された成分のオーバーレイを軸受メタル
の表面にそれぞれ１５ミクロン付着させた。次に表１に
示されるアルミ合金からなる合金層成分を鋼裏金に鋳造
および圧接工程によりバイメタルを作成し、その後機械
加工により製造された軸受メタルに、ジンケート処理に
よりアルミ表面の酸化皮膜を０．５ミクロンの厚さのＺ
ｎ皮膜に置換し中間層とした。次にＺｎ置換した軸受メ
タルおよびＺｎ置換の無い軸受メタルを、前述と同様な
方法で表１に示された成分のオーバーレイをそれぞれ１
０ミクロン付着させた。こうして作成した軸受メタル
を、マイクロビッカース硬度計にてオーバーレイ表面の
硬度を１０グラムの荷重にて測定した。次に、表２に示
される条件にて焼付試験を実施した。
【０００７】
【発明の効果】本発明は表１に示されるように、比較品
と比べ優れた焼付特性を有する。 （１）オーバーレイとしてＡｌ−Ｓｎ−ＣｕおよびＡｌ
−Ｓｎ−Ｃｕ−ＰｂにＳｂを添加することにより、銅合
金とアルミ合金のいずれの下地合金に対しても、また中
間層の有無にかかわず、非焼付性が向上する。 （２）オーバーレイとして、さらにＰｂおよび、または
Ｂｉを添加することにより非焼付性がいっそう向上す
る。 （３）オーバーレイとして、さらにＳｉを添加すること
により非焼付性がいっそう向上する。 （４）よって本発明品は、スパッタオーバーレイの特徴
である優れた耐疲労性、耐摩耗性、耐食性に加えて非焼
付性を改善し、内燃機関の高出力化に適したすべり軸受
材料である。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鋼裏金層、軸受合金層およびスパッタリ
    ングによるオーバーレイから構成される３層すべり軸受
    材料において、該スパッタオーバーレイの組成が重量比
    でＳｎ：１０〜８０％、Ｃｕ：０．１〜５％、Ｓｂ：
    ０．０５％〜３％、残部Ａｌと不可避不純物よりなるこ
    とを特徴とする非焼付性に優れたオーバーレイを有する
    すべり軸受材料。
  2. 【請求項２】 １項記載のオーバーレイの組成におい
    て、更にＰｂおよび、またはＢｉを１０％以下を含むこ
    とを特徴とする非焼付性に優れたオーバーレイを有する
    すべり軸受材料。
  3. 【請求項３】 １項、２項記載のオーバーレイの組成に
    おいて、更に５％以下のＳｉを含むことを特徴とする非
    焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料。
  4. 【請求項４】 軸受合金が銅合金でありオーバーレイと
    該軸受合金の間にＮｉまたはＮｉ合金の中間層をもうけ
    ることを特徴とする非焼付性に優れたオーバーレイを有
    するすべり軸受材料。
  5. 【請求項５】 軸受合金がアルミ合金でありオーバーレ
    イと該軸受合金の間にＺｎまたはＺｎ合金の中間層をも
    うけることを特徴とする非焼付性に優れたオーバーレイ
    を有するすべり軸受材料。
JP4257087A 1992-09-28 1992-09-28 非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料 Expired - Fee Related JP2679920B2 (ja)

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