JPH06280090A - すべり軸受材料 - Google Patents
すべり軸受材料Info
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- JPH06280090A JPH06280090A JP9195293A JP9195293A JPH06280090A JP H06280090 A JPH06280090 A JP H06280090A JP 9195293 A JP9195293 A JP 9195293A JP 9195293 A JP9195293 A JP 9195293A JP H06280090 A JPH06280090 A JP H06280090A
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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Abstract
グ、中間層及びPb−Sn−In−Cu合金表面層を含
んでなるすべり軸受材料の溶融剥離を妨げる。 【構成】 合金表面層と中間層の間の境界層が、厚みが
0.1〜5μmでありかつ、30〜70重量%のCu6
Sn5 と10重量%以下(0を含む)のIn3 Ni2 を
含む。
Description
ンクシャフトのジャーナル部及びコンロッドの大端部な
どに使用されるすべり軸受材料に関するものである。特
に本発明は、通常ライニングと称されるケルメット、ア
ルミニウム軸受合金などの軸受合金層と、Niめっきな
どの中間層と、Pb−Sn−In−Cu合金表面層(通
常「オーバレイ」と称される)を含んでなるすべり軸受
材料の耐焼付性及び耐疲労性を中間層とオーバレイの間
の境界層を特定することにより改良する技術に関するも
のである。
合金の出願をしている。 特公昭60−41695号公報:5ないし20%のス
ズ、0.05ないし10%のインジウムと、0.05な
いし5%の銅とを含み、残部鉛及び不可避化合物鉛合
金。この出願以前の3元系オーバレイ用Pb合金では主
として耐摩耗性が不足していたために、銅などを4元成
分として添加することにより耐摩耗性を改善し、オーバ
レイの総合性能を高めることが同公報に謳われている。
20%のスズ、10%を超え15%以下のインジウム
と、0.05ないし5%の銅とを含み、残部鉛及び不可
避的不純物よりなる鉛合金。この合金は、の合金より
もインジウム含有量を多くすることによって、オーバレ
イ表面における潤滑油のぬれ角度を小さくし、耐摩耗性
となじみ性を同時に良好にし、オーバレイの総合性能を
高めるものである。
20%のスズ、0.05ないし15%のインジウムと、
0.01ないし0.05%未満の銅とを含み、残部鉛及
び不可避的不純物よりなる合金。この合金は、のP
b合金よりも銅の含有量を少なくすることによってめっ
き組織を緻密にし、耐摩耗性を改善し、オーバレイの総
合性能を高めることが同公報に謳われている。上記した
従来技術〜から窺われるように従来のオーバレイの
改良は組成の面から為されていた。
して、NiバリヤとPb−Sn−In三元系オーバレイ
の間の境界層の金属組織に着目したすべり軸受の性能を
向上する試みが特開平4−168295号公報にてな
されており、ここでは境界層を52%以上のSnを含有
するSn−In固溶体とすることが提案されている。
動車においてはすべり軸受の焼付が起こり、軸受の性能
不足が指摘されるに至った。トラブルが起こった軸受を
観察すると、焼付が起こった部分のオーバレイでは局部
的温度上昇により溶融が起こり、溶融部でオーバレイの
剥離が起こっていることが認められた。
(の公報、第8欄、第27行)あるいは120°C程
度(の公報、第7欄、第39行)程度と想定されてお
り、この温度はPb合金の融点よりはるかに低いので、
オーバレイが溶融することは想定されていなかった。こ
れに反して、高速走行車で焼付いた軸受では、メッキ組
織(Pb,Sn,In,Cuなどがほとんど識別されな
い粒子分散組織−部分的に熱拡散の跡も認められる)と
は明らかに異なる溶融−凝固組織(Pbマトリックス中
にSnなどが分散した組織)が認められた。またの従
来技術では境界層の固溶体組織が表面層(オーバレイ)
との密着性が良いという観点から組織の評価が為されて
いる。
−Sn−In−Cu四元系オーバレイを施したすべり軸
受の性能を検討したところ、軸受が熱負荷を受け、オー
バレイ中のSn,In,CuがNiオーバレイ界面に拡
散して生成した化合物層の中に種々の化合物が存在し、
そのなかでInSn4 の割合が多い場合はオーバレイ界
面の融点が低下し、摺動時の発熱により低融点相が溶け
出し、溶融剥離から焼付に至ることが解明された。
発生量を少なくすることによりPb−Sn−In−Cu
四元系オーバレイを施したすべり軸受の耐焼付性を高め
ることを目的とするものである。
成する本発明のすべり軸受材料は、ライニングと、中間
層と、Pb−Sn−In−Cu合金表面層を含んでなる
すべり軸受材料において、前記中間層と前記Pb−Sn
−In−Cu合金層との間に0.1〜5μmの厚さを有
しかつ30〜70重量%のCu6 Sn5 と10重量%以
下(0を含む)のIn3 Ni2 を含む境界層が形成され
ていることを特徴とするものである。
いてCu6 Sn5 はCu−Sn状態図でη又はη’相と
して知られている金属間化合物であって、その量が30
%未満であると、該化合物として固定されないSnがI
nSn4 化合物を形成しその量が極めて多くなる。すな
わち、Snの一部は金属状態となり、残りのSnがIn
と化合してSn−In系金属間化合物をつくるが、その
際に後者の化合物が多量に作られる。したがってCu6
Sn5 の量を所定量以上にすることが必要である。一方
Cu6 Sn5 が70重量%を超えるとオーバレイ中のか
なりのSnがNiバリヤの方に拡散した状態がもたらさ
れ、オーバレイ中のSnが枯渇してその性能、特に耐食
性が劣化する。
Sn系状態図でγ相として知られているInSn4 が生
成する傾向も大となる。なおこのInSn4 はIn固溶
体と極めて低融点の共晶を形成することが状態図で知ら
れている。Pb系オーバレイ中のIn固溶量は多いから
In固溶体が形成することは状態図上ではほとんど起こ
り得ないが、めっき組織ではInが金属形態で存在する
ことも十分にあり得るので、境界層では拡散によりIn
が富化しIn固有体が生成しInSn4 と低融点の共晶
をつくるおそれがある。よって本発明ではInSn4 の
量を規制することにより溶融現象が起こらないようにし
た。
しくは金属、これにNiが固溶した合金、In3 Ni2
、Ni3 Sn2 などが境界層に混在している。これら
の種類及び量は上記したCu6 Sn5 とIn3 Ni2 の
量に従属して決定されるので、本発明では種類及び量を
規制しないこととした。
界層で疲労剥離が起こり易くなって耐疲労性が低下す
る。また境界層の厚みが0.1μm以下であるとめっき
した直後の境界層の状態と実質的に差が無く、軸受使用
中に熱履歴によりオーバレイ中の添加元素、すなわちI
n,SnがNiバリヤに拡散し、Niバリヤ界面で富化
する。するとInSn4 が非常に生成し易くなるので好
ましくない。
合金の好ましい組成につき説明する。スズはなじみ性、
耐食性、耐疲労性および耐摩耗性などを高める元素であ
る。スズの含有量が2%未満ではこれらの効果がない。
一方スズが10%以上になると、スズはケルメットなど
の表面に境界層として被着されたNiめっき層に拡散し
てNi−Sn化合物を作り易くなる。この化合物層が厚
くなると、オーバレイが剥離を起こし易くなる。
金の融点が低下し、その溶融が起こり易くなり、高速運
転下での焼付が起こり易くなる。ここで、Pb合金また
はオーバレイの融点とはインゴットの融点ではなくメッ
キにより作られたオーバレイ合金の融点である。好まし
いスズ量は3〜8%である。
は耐食性向上の効果がないと説明されているが、この低
スズ組成範囲のPb合金については耐焼付性などは性質
の説明もされていず実施例もない。事実低速回転で本発
明合金(すなわち従来合金でスズ5%未満の比較例合
金)を試験すると耐食性不良が認められ、耐焼付性など
の優位性は認められない。このことから低速回転では起
こらないオーバレイの溶融が高速運転では起こり、その
対策として5%未満のスズ量限定の必要性が生じると言
える。
る元素である。インジウムの量が0.05%未満ではこ
れらの効果がない。一方、インジウムの量が10%を超
えると、オーバレイの融点が低下して上述の不所望の現
象が起こる。したがって、本発明ではインジウムの含有
量は0.05〜10%であることが必要であり、好まし
くは0.5〜8%、より好ましくは7〜8%である。
ある。銅の量が0.1%未満ではこれらの効果がない。
一方銅が5%を越えるとオーバーレイが硬くなり、なじ
み性が低下し、焼付性が低下する。したがって本発明で
は銅の含有量は0.1〜5%であることが好ましく、よ
り好ましくは0.3%〜3%、特に0.5〜1.5%で
ある。
本的には従来技術〜に説明されているところと同じ
ようにライニング上に四元系めっきにより作成する。好
ましくは、公知のホウフッ化鉛150〜200g/l,
ホウフッ化スズ5〜15g/l,ホウフッ化銅1〜3g
/l,ゼラチン約2g/l,ハイドロキノン約2g/l
のめっき浴を使用して、めっき時間を調節してめっきを
行うとPb−Sn−Cu三元合金めっきが得られる。同
様に公知のフラッシュめっき、またはシアン化アルカリ
浴によりインジウムめっきを行い、最後にIn層とPb
−Sn−Cu三元合金めっき層間の拡散を行う。オーバ
ーレイのめっき厚さは3〜25μm であることが好まし
い。
に形成するような条件の熱処理を行う。そのためには保
持温度は150〜200℃、保持温度への昇温速度は1
0〜100℃/分、保持温度からの冷却速度は1〜10
0℃/分での熱処理を行うことが必要である。より好ま
しい冷却速度は10〜50℃/分である。本発明のすべ
り軸受用鉛合金は高速回転・走行条件下での耐焼付性及
び耐疲労性の両方が良好である。本発明で言う高速走行
あるいは高速回転とは回転数6000rpm以上又は周
速16m/s以上を意味する。以下実施例によりさらに
詳しく本発明を説明する。
成及び厚みを示すオーバレイを1〜3μmのNiめっき
を施したケルメット上にめっきした。ただしサンプルN
o.12はアルミニウム合金にめっきした例である。Pb−Sn−Cuめっき組成及び条件 Pb(BF4 )2 :50〜200 g/l Sn(BF4 )2 : 5〜30 g/l Cu(BF4 )2 : 0.1〜10 g/l HBF4 :50〜200 g/l H.Q. : 0.1〜10 g/l ペプトン : 0.1〜10 g/l ゼラチン : 0.1〜10 g/l 電流密度 : 1〜10A/dm2 浴温 :20〜30℃Inめっき浴組成及び条件 スルファミン酸In :100〜200 g/l スルファミン酸Na :100〜200 g/l スルファミン酸 : 10〜50 g/l NaCl : 20〜80 g/l ブドウ糖 : 5〜11 g/l トリエタノールアミン:1.5〜3.5 g/l 電流密度 : 1〜2A/dm2 浴温 : 25〜35℃
である。焼付試験 試験機 :多面積テスター回転数 :2400rpm(20m/s) 負荷荷重:10kg/cm2 /sec
付性)及び繰り返し数(耐疲労性)を表1に示す。
受面積の10%に達したときの繰返し数である。なお、
Cu6 Sn5 及びIn3 Ni2の量は軸受表面をエッチン
グし境界層を露出させX線回折により分析して定量化し
たものである。
散温度を表2に示す。
折のピークプロファイルを示す。サンプル3の熱処理前
のX線回折像のピークプロファイルを図2に示す。これ
らの図よりNiバリヤ界面に熱処理によりCu6 Sn5
とIn3 Niが形成され特にCu6 Sn5 化合物の形成
量が多くなっていることが分かる。また、図1にはIn
Sn4 のピークは見られず、InSn4 が形成されてい
ないことが明らかである。なおサンプル3の熱処理後の
オーバーレイ成分はSn6.8%、In7.5%、Cu
1.0%であった。
ルは剥離発生温度(耐焼付性)及び繰り返し数(耐疲労
性)の両方について優れた性能を示すことが明らかであ
る。
ーバレイと中間層との境界相の組織を特定することによ
り高速走行下での溶融現象を防止することができる。
ルである。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ライニングと、中間層と、Pb−Sn−
In−Cu合金表面層とを含んでなるすべり軸受材料に
おいて、前記中間層と前記Pb−Sn−In−Cu合金
層との間に厚みが0.1〜5μmでありかつ、30〜7
0重量%のCu6 Sn5 と10重量%以下(0を含む)
のIn3 Ni2 を含む境界層が形成されていることを特
徴とするすべり軸受材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09195293A JP3195118B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | すべり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09195293A JP3195118B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | すべり軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06280090A true JPH06280090A (ja) | 1994-10-04 |
JP3195118B2 JP3195118B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14040921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09195293A Expired - Lifetime JP3195118B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | すべり軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3195118B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1048753A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-02 | Federal-Mogul Wiesbaden GmbH | Multilayer material for sliding elements and process for the production thereof |
US7153591B2 (en) | 2003-06-30 | 2006-12-26 | Daido Metal Company Ltd. | Sliding member |
KR100751103B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2007-08-22 | 페데랄-모굴 비스바덴 게엠베하 | 슬라이드 베어링용 적층 복합재 |
US7431507B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-10-07 | Daido Metal Company Ltd | Sliding member |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP09195293A patent/JP3195118B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1048753A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-02 | Federal-Mogul Wiesbaden GmbH | Multilayer material for sliding elements and process for the production thereof |
KR20000071748A (ko) * | 1999-04-28 | 2000-11-25 | 리하르트 그라빈스키,로버트 게오르게 알렉산더 | 미끄럼 요소용 다층 재료 및 그 제조 방법 |
US6337145B1 (en) | 1999-04-28 | 2002-01-08 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. | Multilayer material for sliding elements and process for the production thereof |
KR100751103B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2007-08-22 | 페데랄-모굴 비스바덴 게엠베하 | 슬라이드 베어링용 적층 복합재 |
US7153591B2 (en) | 2003-06-30 | 2006-12-26 | Daido Metal Company Ltd. | Sliding member |
US7431507B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-10-07 | Daido Metal Company Ltd | Sliding member |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3195118B2 (ja) | 2001-08-06 |
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