JPH09249924A - 耐焼付性にすぐれた銅合金及びすべり軸受 - Google Patents
耐焼付性にすぐれた銅合金及びすべり軸受Info
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- JPH09249924A JPH09249924A JP8057874A JP5787496A JPH09249924A JP H09249924 A JPH09249924 A JP H09249924A JP 8057874 A JP8057874 A JP 8057874A JP 5787496 A JP5787496 A JP 5787496A JP H09249924 A JPH09249924 A JP H09249924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ケルメットで代表されるすべり軸受用銅合金
の摺動性能を高めるとともに、オーバレイを初期なじみ
に必要な程度以上の厚さとしなくとも軸受性能を保つこ
とができるようにする。 【解決手段】 Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及び／又はＣｒをＣｕマトリックス中
に固溶し、これらの元素の二次相が実質的に形成されて
いない銅合金。すべり軸受は、Ａｇ，Ｓｎななどの元素
を濃縮した銅合金表層３を有し、この層３に連続する銅
合金バルク部２は、少なくとも該層３との界面及びその
近傍２ａにおいてＡｇ，Ｓｎなどを固溶しかつこれらの
元素の二次相が実質的に生成されていない銅合金固溶体
からなる。
の摺動性能を高めるとともに、オーバレイを初期なじみ
に必要な程度以上の厚さとしなくとも軸受性能を保つこ
とができるようにする。 【解決手段】 Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及び／又はＣｒをＣｕマトリックス中
に固溶し、これらの元素の二次相が実質的に形成されて
いない銅合金。すべり軸受は、Ａｇ，Ｓｎななどの元素
を濃縮した銅合金表層３を有し、この層３に連続する銅
合金バルク部２は、少なくとも該層３との界面及びその
近傍２ａにおいてＡｇ，Ｓｎなどを固溶しかつこれらの
元素の二次相が実質的に生成されていない銅合金固溶体
からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、すべり軸受用銅合金に
関するものであり、さらに詳しく述べるならば、従来の
ケルメットよりも摺動特性がすぐれたすべり軸受用銅合
金及びこの合金を使用するすべり軸受に関するものであ
る。
関するものであり、さらに詳しく述べるならば、従来の
ケルメットよりも摺動特性がすぐれたすべり軸受用銅合
金及びこの合金を使用するすべり軸受に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】銅系摺動材料の代表であるケルメット
は、軟質金属又は樹脂からなるオーバレイを一般に１０
〜２０μｍを被着してエンジン部品に使用されている。
すべり軸受の使用初期にオーバレイは相手軸となじんで
摩耗し軸と軸受の焼付を起こり難くする。このようにオ
ーバレイの機能はなじみ性にある。また、オーバレイの
下地としてＮｉめっき（「Ｎｉバリヤー」と言われる）
をケルメット（「ライニング」と言われる）に設けるこ
とも一般に行われている。オーバレイが消失して下地の
ケルメットもしくはＮｉめっきが露出すると、焼付が起
こり易くなるために、従来のすべり軸受はオーバレイを
なじみに必要な厚さ以上に被着していた。
は、軟質金属又は樹脂からなるオーバレイを一般に１０
〜２０μｍを被着してエンジン部品に使用されている。
すべり軸受の使用初期にオーバレイは相手軸となじんで
摩耗し軸と軸受の焼付を起こり難くする。このようにオ
ーバレイの機能はなじみ性にある。また、オーバレイの
下地としてＮｉめっき（「Ｎｉバリヤー」と言われる）
をケルメット（「ライニング」と言われる）に設けるこ
とも一般に行われている。オーバレイが消失して下地の
ケルメットもしくはＮｉめっきが露出すると、焼付が起
こり易くなるために、従来のすべり軸受はオーバレイを
なじみに必要な厚さ以上に被着していた。
【０００３】ケルメットに含有されるＰｂ粒子が相手軸
により引き伸ばされて摺動面で軟質膜を作り、焼付を防
止する作用をもつのであるが、近年ますます過酷になる
摺動条件では、この作用だけでは不十分であるのが実際
である。したがって、従来のケルメットの耐焼付性を向
上させるために、Ｐ，ＡｌなどのＣｕマトリックスを強
化する元素を添加する、なじみ性が優れたＢｉなどを添
加する、グラファイトなどの耐焼付性向上成分を添加す
る、アルミナなどの耐摩耗性成分を添加する、樹脂を含
浸させた樹脂含浸焼結材料とするなどの提案がなされ、
それなりの成果を達成している。
により引き伸ばされて摺動面で軟質膜を作り、焼付を防
止する作用をもつのであるが、近年ますます過酷になる
摺動条件では、この作用だけでは不十分であるのが実際
である。したがって、従来のケルメットの耐焼付性を向
上させるために、Ｐ，ＡｌなどのＣｕマトリックスを強
化する元素を添加する、なじみ性が優れたＢｉなどを添
加する、グラファイトなどの耐焼付性向上成分を添加す
る、アルミナなどの耐摩耗性成分を添加する、樹脂を含
浸させた樹脂含浸焼結材料とするなどの提案がなされ、
それなりの成果を達成している。
【０００４】上記したすべり軸受と相手材の間を潤滑す
る潤滑油としては、エンジンオイル、トランスミッショ
ンオイル、ギヤオイル等があり、これらには硫黄系添加
剤が添加されていることが多い。
る潤滑油としては、エンジンオイル、トランスミッショ
ンオイル、ギヤオイル等があり、これらには硫黄系添加
剤が添加されていることが多い。
【０００５】まず、ガソリンエンジンオイルには、エン
ジンオイルの酸化劣化を防止するためのジアルキルモノ
サルファイド、エンジンオイルの酸化により発生するス
ラッジを洗浄するスルフォネート系もしくはフェネート
系金属洗浄剤、低粘度エンジンオイルの泡立ちを防止す
るジチオフォスフェートモリブデン化合物、ジチオカー
バメイトモリブデン化合物等が添加される。上記のジア
ルキルモノサルファイドは基油の酸化により生成するハ
イドロパーオキサイドをイオン的に分解すると考えられ
ている。しかしながら、これらの添加剤の副作用も指摘
されており、例えば、金属系洗浄剤は硫酸灰分スラッジ
を生成するために使用量が制限されている。また、泡立
ち防止剤もすべり軸受の性能に悪影響を及ぼすこともあ
ると言われている。
ジンオイルの酸化劣化を防止するためのジアルキルモノ
サルファイド、エンジンオイルの酸化により発生するス
ラッジを洗浄するスルフォネート系もしくはフェネート
系金属洗浄剤、低粘度エンジンオイルの泡立ちを防止す
るジチオフォスフェートモリブデン化合物、ジチオカー
バメイトモリブデン化合物等が添加される。上記のジア
ルキルモノサルファイドは基油の酸化により生成するハ
イドロパーオキサイドをイオン的に分解すると考えられ
ている。しかしながら、これらの添加剤の副作用も指摘
されており、例えば、金属系洗浄剤は硫酸灰分スラッジ
を生成するために使用量が制限されている。また、泡立
ち防止剤もすべり軸受の性能に悪影響を及ぼすこともあ
ると言われている。
【０００６】ディーゼルエンジンオイルにはすすによる
摩耗対策としてＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオりん酸亜
鉛）が添加される。ロータリーエンジンオイルには、硫
黄系極圧添加剤としては、硫化オレフィン、硫化油脂等
が、また有機金属系摩耗防止剤としてはチオりん酸亜
鉛、硫化モリブデンジチオカルバメートがそれぞれ添加
される。
摩耗対策としてＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオりん酸亜
鉛）が添加される。ロータリーエンジンオイルには、硫
黄系極圧添加剤としては、硫化オレフィン、硫化油脂等
が、また有機金属系摩耗防止剤としてはチオりん酸亜
鉛、硫化モリブデンジチオカルバメートがそれぞれ添加
される。
【０００７】トランスミッションオイル及びギアオイル
には、硫黄系極圧添加剤として硫化オレフィン、硫化油
脂等が、また有機金属系摩耗防止剤としてチオりん酸亜
鉛、硫化モリブデンジチオカルバメート、及び／または
りん系摩耗防止剤としてりん酸エステルアミン塩などが
添加されている。これらのオイル中のイオウ濃度は現在
の市販油では０．３７〜１．７％であり、またこれらの
添加剤の量が多いと銅の腐食が起こると言われている。
には、硫黄系極圧添加剤として硫化オレフィン、硫化油
脂等が、また有機金属系摩耗防止剤としてチオりん酸亜
鉛、硫化モリブデンジチオカルバメート、及び／または
りん系摩耗防止剤としてりん酸エステルアミン塩などが
添加されている。これらのオイル中のイオウ濃度は現在
の市販油では０．３７〜１．７％であり、またこれらの
添加剤の量が多いと銅の腐食が起こると言われている。
【０００８】上記した各種潤滑油が劣化すると、銅系摺
動材料は潤滑油による腐食の問題が起こることが知られ
ており、その腐食対策として本出願人は次のような特許
出願を行った。
動材料は潤滑油による腐食の問題が起こることが知られ
ており、その腐食対策として本出願人は次のような特許
出願を行った。
【０００９】米国特許第４８７８７６８号：ディーゼル
エンジンに使用されるすべり軸受のＣｕ−Ｐｂ系焼結合
金中のスケルトン内部の間隙に存在するＰｂ相が劣化油
により腐食するのを防止するためにＩｎをＰｂ相に添加
する。
エンジンに使用されるすべり軸受のＣｕ−Ｐｂ系焼結合
金中のスケルトン内部の間隙に存在するＰｂ相が劣化油
により腐食するのを防止するためにＩｎをＰｂ相に添加
する。
【００１０】特開平７−１１８７７７号：Ｚｎ−１５％
を超え４０％以下、黒鉛−０．５〜６％、及びＡｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 ，Ｆｅ3 Ｐの１種以上−０．５〜６％，残
部Ｃｕからなる焼結銅合金系摺動部材。この出願では劣
化トランスミッションオイルが銅合金表面にＣｕＳを形
成することによる腐食を防止するために上記した量のＺ
ｎを添加している。
を超え４０％以下、黒鉛−０．５〜６％、及びＡｌ2 Ｏ
3 ，ＳｉＯ2 ，Ｆｅ3 Ｐの１種以上−０．５〜６％，残
部Ｃｕからなる焼結銅合金系摺動部材。この出願では劣
化トランスミッションオイルが銅合金表面にＣｕＳを形
成することによる腐食を防止するために上記した量のＺ
ｎを添加している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のライニングに使
用されるケルメットのＰｂが劣化潤滑油により腐食して
表面が粗れ易い；Ｐｂが潤滑油中に溶出してしまい、Ｐ
ｂが存在した部分が空孔になり、ライニングの強度が低
下して座屈するなどの理由によりケルメットは耐焼付性
が低い。なお、硫黄系添加剤を添加した潤滑油を用いか
つ実機の使用条件をほぼ再現する条件で銅系摺動材料の
摺動試験を本発明者等が行ったところ、潤滑油の全酸価
が次のように著しく増大することが認められ、これと並
行して鉛の腐食が進行する。
用されるケルメットのＰｂが劣化潤滑油により腐食して
表面が粗れ易い；Ｐｂが潤滑油中に溶出してしまい、Ｐ
ｂが存在した部分が空孔になり、ライニングの強度が低
下して座屈するなどの理由によりケルメットは耐焼付性
が低い。なお、硫黄系添加剤を添加した潤滑油を用いか
つ実機の使用条件をほぼ再現する条件で銅系摺動材料の
摺動試験を本発明者等が行ったところ、潤滑油の全酸価
が次のように著しく増大することが認められ、これと並
行して鉛の腐食が進行する。
【００１２】 時間（ｈ） ０ ５０ １００ １５０ ２２０ 全酸価 （ｍｇＫＯＨ／ｇ） 1.3 6.4 18.0 21.5 22.3 強酸価 （ｍｇＫＯＨ／ｇ） 0 0 0.1 0.2 0.3 全塩基価（ｍｇＫＯＨ／ｇ） 3.8 0.5 0 0 0
【００１３】従来のすべり軸受では上述の理由によりオ
ーバレイをなじみに必要な最小限の厚さで被着すること
はできなかった。
ーバレイをなじみに必要な最小限の厚さで被着すること
はできなかった。
【００１４】従来オーバレイの下地として使用されてい
たＮｉバリヤーはケルメット中のＳｎの拡散を阻止して
ケルメットの耐食性を良好に保つ役割を担っていた。し
かし、その反面Ｎｉバリヤーが露出した時には、Ｎｉが
耐焼付性が低いために焼付が起こり易くなるという問題
がある。
たＮｉバリヤーはケルメット中のＳｎの拡散を阻止して
ケルメットの耐食性を良好に保つ役割を担っていた。し
かし、その反面Ｎｉバリヤーが露出した時には、Ｎｉが
耐焼付性が低いために焼付が起こり易くなるという問題
がある。
【００１５】ところで、最近金属材料表面が繰返し滑り
摩擦によりアモルファス化することを利用して各種金属
材料の表面の耐摩耗性を高めることができるとの研究が
発表され（トライボロジスト、Vol.41,No.2, 1996,pp11
5 〜120)ているので、今後かかる観点からの材料開発が
活発になることが予測されるが、本発明者は夙に銅合金
の特定添加元素により銅合金表面の摺動特性を高める研
究を鋭意行ってきた。上述したような技術の現況に鑑
み、本発明の第１の目的は耐焼付性がすぐれた銅合金及
びすべり軸受を提供することにある。本発明の第２の目
的は、オーバレイの厚さを薄くしても耐焼付性を良好に
することができる銅系すべり軸受を提供することにあ
る。本発明の第３の目的は、Ｎｉバリヤーがなくても耐
食性が良好に保たれる銅系すべり軸受を提供することに
ある。
摩擦によりアモルファス化することを利用して各種金属
材料の表面の耐摩耗性を高めることができるとの研究が
発表され（トライボロジスト、Vol.41,No.2, 1996,pp11
5 〜120)ているので、今後かかる観点からの材料開発が
活発になることが予測されるが、本発明者は夙に銅合金
の特定添加元素により銅合金表面の摺動特性を高める研
究を鋭意行ってきた。上述したような技術の現況に鑑
み、本発明の第１の目的は耐焼付性がすぐれた銅合金及
びすべり軸受を提供することにある。本発明の第２の目
的は、オーバレイの厚さを薄くしても耐焼付性を良好に
することができる銅系すべり軸受を提供することにあ
る。本発明の第３の目的は、Ｎｉバリヤーがなくても耐
食性が良好に保たれる銅系すべり軸受を提供することに
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Ｃｕマト
リックスに固溶している特定の元素を含む銅合金を使用
したライニングの最表面に特定元素の濃縮層が形成され
ることにより上記第１〜第３の目的を達成することがで
きることを解明した。かかる新しい知見に基づいて為さ
れた本発明は、Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及びＣｒからなる群より選択される少
なくとも１種の元素をＣｕマトリックス中に固溶し、こ
れらの元素からなるあるいはこれらの元素を含む二次相
が実質的に形成されていない銅合金及びこの銅合金を裏
金に接着したすべり軸受もしくは接着しないソリッドす
べり軸受に関する。
リックスに固溶している特定の元素を含む銅合金を使用
したライニングの最表面に特定元素の濃縮層が形成され
ることにより上記第１〜第３の目的を達成することがで
きることを解明した。かかる新しい知見に基づいて為さ
れた本発明は、Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及びＣｒからなる群より選択される少
なくとも１種の元素をＣｕマトリックス中に固溶し、こ
れらの元素からなるあるいはこれらの元素を含む二次相
が実質的に形成されていない銅合金及びこの銅合金を裏
金に接着したすべり軸受もしくは接着しないソリッドす
べり軸受に関する。
【００１７】Ｃｕマトリックスに固溶している特定の添
加元素は摩擦熱の発生やライニング表面組織の変化と並
行してライニング表面に移動して、部分的に添加元素の
濃縮層を形成し、これがさらに潤滑油中の硫黄系添加剤
と反応して硫黄系化合物となり、また潤滑油中の酸素と
添加元素が反応して酸素系化合物となる。これらの濃縮
層及び硫黄系化合物などは固体潤滑作用が優れており、
高面圧下でも摺動特性が優れており、かつ耐食性も良好
である。
加元素は摩擦熱の発生やライニング表面組織の変化と並
行してライニング表面に移動して、部分的に添加元素の
濃縮層を形成し、これがさらに潤滑油中の硫黄系添加剤
と反応して硫黄系化合物となり、また潤滑油中の酸素と
添加元素が反応して酸素系化合物となる。これらの濃縮
層及び硫黄系化合物などは固体潤滑作用が優れており、
高面圧下でも摺動特性が優れており、かつ耐食性も良好
である。
【００１８】以下、濃縮層の耐焼付性を調べた基礎実験
結果を説明する。表１の組成をもつ合金板もしくは金属
板を試験片（面積１ｃｍ2 ，粗さ１．０〜１．５μｍＲ
ｚ）に加工し、これを次の条件の耐焼付試験に供した。
結果を説明する。表１の組成をもつ合金板もしくは金属
板を試験片（面積１ｃｍ2 ，粗さ１．０〜１．５μｍＲ
ｚ）に加工し、これを次の条件の耐焼付試験に供した。
【００１９】 試験機：図２に示すピンオンディスク試験機 すべり速度：１５ｍ／ｓ 荷重：荷重漸増（ステップ式）５００Ｎ／１０ｍｉｎ 油種：１０Ｗ−３０ 油温：室温 相手材：Ｓ５５Ｃ焼入れ（Ｈｖ５５０〜６５０）、粗
さ；０．５〜０．８μｍＲｚ
さ；０．５〜０．８μｍＲｚ
【００２０】図２において、５は給油パッド、６は油圧
シリンダー、７は試験片、８はディスク、９はバランス
ウェイト、１０はロードセルである。試験結果を表１に
示す。
シリンダー、７は試験片、８はディスク、９はバランス
ウェイト、１０はロードセルである。試験結果を表１に
示す。
【００２１】
【００２２】この表よりＣｕ，Ａｇ，Ｓｎなどの純金属
よりも〜の化合物もしくは共晶組成がおよそ１．５
倍以上の耐焼付性をもつことがわかる。
よりも〜の化合物もしくは共晶組成がおよそ１．５
倍以上の耐焼付性をもつことがわかる。
【００２３】さらに、表１と同様の組成につき摩擦係数
及び凝着摩耗を測定する基礎試験を行なった。 試験機：図３に示すバウデン・テーバー式スティックス
リップ試験機 すべり速度：０．０６ｍ／ｓ 荷重：５Ｎ 潤滑条件：オイル塗布 相手材：ＳＵＪ２（直径８ｍｍ） 図３において、１１はピン、１２は試験片、１３はヒー
ターである。試験結果を表２に示す。 （以下余白）
及び凝着摩耗を測定する基礎試験を行なった。 試験機：図３に示すバウデン・テーバー式スティックス
リップ試験機 すべり速度：０．０６ｍ／ｓ 荷重：５Ｎ 潤滑条件：オイル塗布 相手材：ＳＵＪ２（直径８ｍｍ） 図３において、１１はピン、１２は試験片、１３はヒー
ターである。試験結果を表２に示す。 （以下余白）
【００２４】
【００２５】表２より酸化スズ相当組成をもつが最も
凝着しがたいことが分かる。Ａｇ−Ｓｎはこれに次ぐ
耐凝着性をもっている。純Ａｇ及びＣｕ−Ｓｎ，は
やや良好な耐凝着性をもっており、純Ｃｕの耐凝着性は
最も不良である。以上の基礎実験により、上記の化合物
もしくは化合物に相当する高濃度のＡｇ，Ｓｎなどをラ
イニングの表面に形成することにより、ライニングの耐
焼付性を高めることができるとの着想に到着した。
凝着しがたいことが分かる。Ａｇ−Ｓｎはこれに次ぐ
耐凝着性をもっている。純Ａｇ及びＣｕ−Ｓｎ，は
やや良好な耐凝着性をもっており、純Ｃｕの耐凝着性は
最も不良である。以上の基礎実験により、上記の化合物
もしくは化合物に相当する高濃度のＡｇ，Ｓｎなどをラ
イニングの表面に形成することにより、ライニングの耐
焼付性を高めることができるとの着想に到着した。
【００２６】さらに研究を進めた結果、Ａｇ，Ｓｎなど
は使用前のライニング中で一旦固溶していることが重要
であり、上記添加元素は使用前に二次相を形成してはな
らないことが分かった。具体的には後述のＸ線回折条件
で二次相が摺動に関係する合金の表面部位に認められて
はならない。二次相が形成されているＣｕ合金のマトリ
ックスでは添加元素が平衡状態で固溶しているかあるい
は非平衡状態で固溶しているのいずれにせよ、摺動後の
ランニング表面に濃縮しない。
は使用前のライニング中で一旦固溶していることが重要
であり、上記添加元素は使用前に二次相を形成してはな
らないことが分かった。具体的には後述のＸ線回折条件
で二次相が摺動に関係する合金の表面部位に認められて
はならない。二次相が形成されているＣｕ合金のマトリ
ックスでは添加元素が平衡状態で固溶しているかあるい
は非平衡状態で固溶しているのいずれにせよ、摺動後の
ランニング表面に濃縮しない。
【００２７】上記の添加元素に共通する特長は（イ）硫
化物を形成し易い、（ロ）銅と合金され易くかつ銅を著
しく硬化させない、（ハ）劣化潤滑油に対する耐食性が
良好である、（ニ）ライニング表面に濃縮され易い，
（ホ）濃縮物の摩擦係数、耐食性、非疑着性などの特性
がすぐれている、（ヘ）固溶が可能である、（ト）析出
し難いなどである。上記添加元素以外のＣａ，Ｎａなど
は（イ）は満足するが銅と合金されないので（ロ）を満
足せず、Ｐｂは（ハ）の面で採用できず、Ｔｉ，ＶはＣ
ｕ自体より硫化物を生成し難いから（イ）を満足しな
い。Ｗは質量が大きいために銅合金中を移動し難く
（ニ）を満足しない。また、Ｐｂは鋳造中の重力偏析を
解消する均一化が不可能であり、（ヘ）を満足しない。
Ｍｇは（イ）を満足するが（ホ）を満足しない。
化物を形成し易い、（ロ）銅と合金され易くかつ銅を著
しく硬化させない、（ハ）劣化潤滑油に対する耐食性が
良好である、（ニ）ライニング表面に濃縮され易い，
（ホ）濃縮物の摩擦係数、耐食性、非疑着性などの特性
がすぐれている、（ヘ）固溶が可能である、（ト）析出
し難いなどである。上記添加元素以外のＣａ，Ｎａなど
は（イ）は満足するが銅と合金されないので（ロ）を満
足せず、Ｐｂは（ハ）の面で採用できず、Ｔｉ，ＶはＣ
ｕ自体より硫化物を生成し難いから（イ）を満足しな
い。Ｗは質量が大きいために銅合金中を移動し難く
（ニ）を満足しない。また、Ｐｂは鋳造中の重力偏析を
解消する均一化が不可能であり、（ヘ）を満足しない。
Ｍｇは（イ）を満足するが（ホ）を満足しない。
【００２８】本発明においては添加元素が軸受として使
用中の銅合金中にある程度の期間固溶状態を保ってお
り、摩擦が進行する；軸とランニングの固体接触がひん
ぱんになるなどの状態に至ってから、添加元素がライニ
ング摺動面で濃縮し、次に硫黄、酸素などと反応するこ
とが必要である。したがって、析出し易い添加元素は容
易に二次相を形成するために濃縮物の供給源となる固溶
元素が不足する不都合を招く。したがって（ト）の特徴
も重要であり、公知の析出型合金の添加元素は本発明か
らは除外されている。なお、ＮｉはＳｉと共存すると析
出することはよく知られているが、本発明ではＳｉは不
純物であるので、Ｎｉは析出型元素とはならない。本発
明による上記添加元素はこれら（イ）〜（ヘ）を全て満
足するが、特にＡｇは（ロ）〜（ホ）の性質が優れてい
る。ＳｎはＡｇには総合的性能では及ばないが、（ホ）
が良好である。したがって、本発明においてはＡｇを必
須添加元素とし、その他の元素、特にＳｎを添加するこ
とが好ましい。
用中の銅合金中にある程度の期間固溶状態を保ってお
り、摩擦が進行する；軸とランニングの固体接触がひん
ぱんになるなどの状態に至ってから、添加元素がライニ
ング摺動面で濃縮し、次に硫黄、酸素などと反応するこ
とが必要である。したがって、析出し易い添加元素は容
易に二次相を形成するために濃縮物の供給源となる固溶
元素が不足する不都合を招く。したがって（ト）の特徴
も重要であり、公知の析出型合金の添加元素は本発明か
らは除外されている。なお、ＮｉはＳｉと共存すると析
出することはよく知られているが、本発明ではＳｉは不
純物であるので、Ｎｉは析出型元素とはならない。本発
明による上記添加元素はこれら（イ）〜（ヘ）を全て満
足するが、特にＡｇは（ロ）〜（ホ）の性質が優れてい
る。ＳｎはＡｇには総合的性能では及ばないが、（ホ）
が良好である。したがって、本発明においてはＡｇを必
須添加元素とし、その他の元素、特にＳｎを添加するこ
とが好ましい。
【００２９】添加元素を摺動面に十分に濃縮させるため
には総量で０．１ｗｔ％以上を含有させることが好まし
い。添加元素が固溶しているならば、その上限は特に数
値的に限定されない。しかしながら、Ａｇ：０．１〜２
ｗｔ％，Ｓｎ：１〜１０ｗｔ％，Ｃｄ：０．１〜５ｗｔ
％，Ｍｎ：０．１〜５ｗｔ％，Ｆｅ：０．０１〜１０ｗ
ｔ％，Ｂｉ：１〜３０ｗｔ％、Ｚｎ：１〜３０％，Ｎ
ｉ：５〜５０％、及びＣｒ：１〜５％の範囲が好まし
い。より好ましくは、Ａｇ：０．３〜１．０ｗｔ％，Ｓ
ｎ：１〜７ｗｔ％，Ｃｄ：０．３〜３ｗｔ％，Ｍｎ：２
０〜３０ｗｔ％，Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂｉ：１
〜２０％、Ｚｎ：１５〜２０％，Ｎｉ：１〜３％、及び
Ｃｒ：１〜３％である。
には総量で０．１ｗｔ％以上を含有させることが好まし
い。添加元素が固溶しているならば、その上限は特に数
値的に限定されない。しかしながら、Ａｇ：０．１〜２
ｗｔ％，Ｓｎ：１〜１０ｗｔ％，Ｃｄ：０．１〜５ｗｔ
％，Ｍｎ：０．１〜５ｗｔ％，Ｆｅ：０．０１〜１０ｗ
ｔ％，Ｂｉ：１〜３０ｗｔ％、Ｚｎ：１〜３０％，Ｎ
ｉ：５〜５０％、及びＣｒ：１〜５％の範囲が好まし
い。より好ましくは、Ａｇ：０．３〜１．０ｗｔ％，Ｓ
ｎ：１〜７ｗｔ％，Ｃｄ：０．３〜３ｗｔ％，Ｍｎ：２
０〜３０ｗｔ％，Ｆｅ：０．０１〜５ｗｔ％，Ｂｉ：１
〜２０％、Ｚｎ：１５〜２０％，Ｎｉ：１〜３％、及び
Ｃｒ：１〜３％である。
【００３０】Ｎｉ，ＶなどのようなＣｕとの全率固溶元
素を除いて添加元素はＣｕマトリックス中に非平衡に固
溶させることが濃縮層形成の面で有利である。これは、
添加元素が析出しようとするエネルギーなどが濃縮を促
進するためと考えられるが、本発明者が発見した濃縮現
象は一般的な析出現象では完全に説明できないことも言
及する。上記した元素の平衡固溶量は、二元系合金は状
態図（M. Hansen,Constitution of Binary Alloys, Mcg
rawhill Book Company, New York, 1964）より定められ
る固溶量である。例えば、２００℃付近でＡｇは０．１
ｗｔ％，Ｓｎは１．３ｗｔ％，Ｃｄは０．５ｗｔ％，Ｃ
ｒは０．０５ｗｔ％である。また三元系合金では、上記
元素の何れか１種が二元系合金の平衡固溶量を超えた組
成の合金は非平衡固溶量の添加元素を含有しているもの
と実用的に扱ってよい。
素を除いて添加元素はＣｕマトリックス中に非平衡に固
溶させることが濃縮層形成の面で有利である。これは、
添加元素が析出しようとするエネルギーなどが濃縮を促
進するためと考えられるが、本発明者が発見した濃縮現
象は一般的な析出現象では完全に説明できないことも言
及する。上記した元素の平衡固溶量は、二元系合金は状
態図（M. Hansen,Constitution of Binary Alloys, Mcg
rawhill Book Company, New York, 1964）より定められ
る固溶量である。例えば、２００℃付近でＡｇは０．１
ｗｔ％，Ｓｎは１．３ｗｔ％，Ｃｄは０．５ｗｔ％，Ｃ
ｒは０．０５ｗｔ％である。また三元系合金では、上記
元素の何れか１種が二元系合金の平衡固溶量を超えた組
成の合金は非平衡固溶量の添加元素を含有しているもの
と実用的に扱ってよい。
【００３１】本発明において添加元素を非平衡に固溶し
た銅合金の製造方法は鋳造法またはアトマイズ法による
ことが好ましい。鋳造法の場合は溶湯を１００℃／分以
上の冷却速度で冷却することにより添加元素を強制的に
固溶させる方法によることができる。その後の工程では
添加元素が析出しないような条件で加工などを行うこと
ができるが、細心の条件管理が必要になるので連続鋳造
帯などをそのままライニングとして使用することが好ま
しい。焼結法の場合は、アトマイズ粉は銅合金液体を高
速冷却し、その後焼結を添加元素の固溶温度域で行いそ
の後例えば５０℃／分の冷却速度で急速冷却を行う。
た銅合金の製造方法は鋳造法またはアトマイズ法による
ことが好ましい。鋳造法の場合は溶湯を１００℃／分以
上の冷却速度で冷却することにより添加元素を強制的に
固溶させる方法によることができる。その後の工程では
添加元素が析出しないような条件で加工などを行うこと
ができるが、細心の条件管理が必要になるので連続鋳造
帯などをそのままライニングとして使用することが好ま
しい。焼結法の場合は、アトマイズ粉は銅合金液体を高
速冷却し、その後焼結を添加元素の固溶温度域で行いそ
の後例えば５０℃／分の冷却速度で急速冷却を行う。
【００３２】上記添加成分以外には０．０１〜０．５％
のＰを脱酸剤もしくは焼結促進剤として添加することが
できる。上記組成の残部はＣｕの他にＳｉ、Ｏなどの銅
に通常含まれる不純物である。銅の純度は竿銅、電気
銅、電解精製銅，ＯＦＨＣなどいずれであってもよい。
なお、不純物として許容されるＳはＣｕに対して殆ど固
溶度がないために、Ｃｕ−Ｓ系二次相として存在する
が、Ｓ量が不純物程度であると添加成分の硫黄系化合物
層の形成は妨げられない。
のＰを脱酸剤もしくは焼結促進剤として添加することが
できる。上記組成の残部はＣｕの他にＳｉ、Ｏなどの銅
に通常含まれる不純物である。銅の純度は竿銅、電気
銅、電解精製銅，ＯＦＨＣなどいずれであってもよい。
なお、不純物として許容されるＳはＣｕに対して殆ど固
溶度がないために、Ｃｕ−Ｓ系二次相として存在する
が、Ｓ量が不純物程度であると添加成分の硫黄系化合物
層の形成は妨げられない。
【００３３】本発明の銅合金を焼結材料として使用する
場合は、焼結空孔に樹脂を含浸させることができる。こ
の含浸樹脂としては摺動材料として使用されるほとんど
の樹脂を使用することができるが、ＰＩ，ＰＡＩ，ＰＥ
Ｉ，ＰＥＥＫ，芳香族ＰＡ，フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、ＰＴＦＥ、及び他のフッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＥＴ
ＦＥ，ＦＥＰ）などを好ましく使用することができる。
樹脂の量は３０〜８０体積％であることが好ましく、よ
り好ましくは４０〜６０体積％である。焼結材料の空孔
率は７０〜２０体積％であることが好ましく、より好ま
しくは６０〜４０体積％である。
場合は、焼結空孔に樹脂を含浸させることができる。こ
の含浸樹脂としては摺動材料として使用されるほとんど
の樹脂を使用することができるが、ＰＩ，ＰＡＩ，ＰＥ
Ｉ，ＰＥＥＫ，芳香族ＰＡ，フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、ＰＴＦＥ、及び他のフッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＥＴ
ＦＥ，ＦＥＰ）などを好ましく使用することができる。
樹脂の量は３０〜８０体積％であることが好ましく、よ
り好ましくは４０〜６０体積％である。焼結材料の空孔
率は７０〜２０体積％であることが好ましく、より好ま
しくは６０〜４０体積％である。
【００３４】含浸樹脂中に固体潤滑剤、耐摩耗性添加剤
等も混合することができる。これらは具体的には、グラ
ファイト、ＰＴＦＥ、Ｐｂ，Ｐｂ−Ｓｎ合金、フッ化カ
ーボン、フッ化Ｐｂなどの固体潤滑剤、Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，クレイ、タルク、ＴｉＯ2 ，ムラ
イト、炭化カルシウム、Ｚｎ，ＡｌＮ，Ｆｅ3 Ｐ，Ｆｅ
2 Ｂ，Ｎｉ2 Ｂ，ＦｅＢ，などの耐摩耗性添加剤、ガラ
ス繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維などの無
機繊維、芳香族ＰＡなどの有機繊維、ＳｉＣウィスカな
どのウィスカ、Ｃｕ繊維、ステンレス繊維などの金属繊
維である。
等も混合することができる。これらは具体的には、グラ
ファイト、ＰＴＦＥ、Ｐｂ，Ｐｂ−Ｓｎ合金、フッ化カ
ーボン、フッ化Ｐｂなどの固体潤滑剤、Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，クレイ、タルク、ＴｉＯ2 ，ムラ
イト、炭化カルシウム、Ｚｎ，ＡｌＮ，Ｆｅ3 Ｐ，Ｆｅ
2 Ｂ，Ｎｉ2 Ｂ，ＦｅＢ，などの耐摩耗性添加剤、ガラ
ス繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維などの無
機繊維、芳香族ＰＡなどの有機繊維、ＳｉＣウィスカな
どのウィスカ、Ｃｕ繊維、ステンレス繊維などの金属繊
維である。
【００３５】上記したすべり軸受用銅合金の圧延材もし
くは焼結材を裏金に接着してすべり軸受とすることがで
きる、また裏金に接着しないソリッド軸受とすることも
できる。本発明に係る銅合金はブシュ用の場合はオーバ
レイを被着しないで使用され、エンジン各用種軸受、コ
ンロッド軸受、その他の内燃機関用軸受の場合はオーバ
レイを被着してすべり軸受として使用される。潤滑油中
で高温下で摺動することによりオーバレイが初期なじみ
で摩耗し、下地ライニングが露出すると、あるいはオー
バレイなしの銅合金が次第に摩耗すると添加元素が表面
近傍に次第に移動し、部分的に薄膜に添加元素リッチ相
を形成する。
くは焼結材を裏金に接着してすべり軸受とすることがで
きる、また裏金に接着しないソリッド軸受とすることも
できる。本発明に係る銅合金はブシュ用の場合はオーバ
レイを被着しないで使用され、エンジン各用種軸受、コ
ンロッド軸受、その他の内燃機関用軸受の場合はオーバ
レイを被着してすべり軸受として使用される。潤滑油中
で高温下で摺動することによりオーバレイが初期なじみ
で摩耗し、下地ライニングが露出すると、あるいはオー
バレイなしの銅合金が次第に摩耗すると添加元素が表面
近傍に次第に移動し、部分的に薄膜に添加元素リッチ相
を形成する。
【００３６】摺動後のライニングの表面をＳＩＭＳ（２
次イオン質量分析Secondary Ion Mass Spectroscopy ）
法で添加元素を分析すると、これらが濃縮している領域
が認められる。このような濃縮層では添加元素が合金バ
ルク中よりも例えば濃度比で１．３倍以上と高められて
おり、容易に分析により検出可能である。この濃縮層は
１μｍ以下と非常に薄いので物質の同定が困難である
が、化合物であると考えられる。さらに摺動が進むと、
濃縮層が潤滑油中の硫黄と反応して添加元素及び硫黄の
濃縮層が形成される。
次イオン質量分析Secondary Ion Mass Spectroscopy ）
法で添加元素を分析すると、これらが濃縮している領域
が認められる。このような濃縮層では添加元素が合金バ
ルク中よりも例えば濃度比で１．３倍以上と高められて
おり、容易に分析により検出可能である。この濃縮層は
１μｍ以下と非常に薄いので物質の同定が困難である
が、化合物であると考えられる。さらに摺動が進むと、
濃縮層が潤滑油中の硫黄と反応して添加元素及び硫黄の
濃縮層が形成される。
【００３７】本発明に係るすべり軸受の潤滑に使用され
る潤滑油の基油及び添加剤は全く制限がない。添加剤と
して含有されることがある硫黄系添加剤は、（ポリ）サ
ルファイド（スルフィド）、スルフォネート、スルフィ
ネート、スルフェネート、フェネート系（図９参照），
（ジ）チオフォスフェート化合物、チオケトン、チオア
セタール、チオカルボン酸とその誘導体、スルホキシド
とその誘導体、スルフォニル、スルフィニル、スルフェ
ニル、ＺｎＤＴＰ等の化合物がある。すなわち、これら
の有機硫黄化合物は何れもすべり軸受の摺動温度である
１００〜１６０℃において反応性がある硫酸系酸に分解
し、銅合金表面の濃縮物と反応する。
る潤滑油の基油及び添加剤は全く制限がない。添加剤と
して含有されることがある硫黄系添加剤は、（ポリ）サ
ルファイド（スルフィド）、スルフォネート、スルフィ
ネート、スルフェネート、フェネート系（図９参照），
（ジ）チオフォスフェート化合物、チオケトン、チオア
セタール、チオカルボン酸とその誘導体、スルホキシド
とその誘導体、スルフォニル、スルフィニル、スルフェ
ニル、ＺｎＤＴＰ等の化合物がある。すなわち、これら
の有機硫黄化合物は何れもすべり軸受の摺動温度である
１００〜１６０℃において反応性がある硫酸系酸に分解
し、銅合金表面の濃縮物と反応する。
【００３８】上記知見により完成した本発明に係るすべ
り軸受は裏金に接着されたもしくは接着されない銅合金
の表面をオーバレイで被覆してなるすべり軸受におい
て、オーバレイが初期なじみにより部分的に摩滅して表
出された銅合金の摺動面が、少なくとも部分的に、Ａ
ｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ
及びＣｒからなる群より選択された少なくとも１種の元
素ならびにＳ及びＯの１種又は２種を濃縮した銅合金表
層あるいは少なくとも１種の元素に加えて硫黄及び酸素
の１種又は２種を濃縮した銅合金表層よりなり、この銅
合金表層に連続する銅合金バルク部は、少なくとも該銅
合金表層との界面及びその近傍において少なくとも１種
の元素を固溶しかつ該少なくとも１種の元素からなるも
しくはこの元素を含む二次相が実質的に生成されていな
い銅合金固溶体からなることを特徴とするすべり軸受。
り軸受は裏金に接着されたもしくは接着されない銅合金
の表面をオーバレイで被覆してなるすべり軸受におい
て、オーバレイが初期なじみにより部分的に摩滅して表
出された銅合金の摺動面が、少なくとも部分的に、Ａ
ｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ
及びＣｒからなる群より選択された少なくとも１種の元
素ならびにＳ及びＯの１種又は２種を濃縮した銅合金表
層あるいは少なくとも１種の元素に加えて硫黄及び酸素
の１種又は２種を濃縮した銅合金表層よりなり、この銅
合金表層に連続する銅合金バルク部は、少なくとも該銅
合金表層との界面及びその近傍において少なくとも１種
の元素を固溶しかつ該少なくとも１種の元素からなるも
しくはこの元素を含む二次相が実質的に生成されていな
い銅合金固溶体からなることを特徴とするすべり軸受。
【００３９】図１には本発明に係る裏金付すべり軸受を
模式的に示す。１は鋼板などよりなる裏金であり、２は
裏金に圧接、焼結などにより接合されたライニングであ
り、オーバレイは摩滅した結果ライニングの表面が露出
されている。ライニング１の表面には１μｍ以下のＡ
ｇ，Ｓｎ，Ｏなどの濃縮した層３、すなわち銅合金表層
（以下「濃縮層」と言う）が形成されており、その一部
に硫黄系化合物４が存在し、これが摺動方向に薄く伸ば
されている。これらが耐焼付性、耐凝着性、耐摩耗性、
耐食性などを従来のケルメットを大幅に上回るレベルま
で向上させる。裏金１は軟鋼板、合金鋼板あるいはその
表面処理（ショットブラスト、酸洗、めっきなど）板で
ある。
模式的に示す。１は鋼板などよりなる裏金であり、２は
裏金に圧接、焼結などにより接合されたライニングであ
り、オーバレイは摩滅した結果ライニングの表面が露出
されている。ライニング１の表面には１μｍ以下のＡ
ｇ，Ｓｎ，Ｏなどの濃縮した層３、すなわち銅合金表層
（以下「濃縮層」と言う）が形成されており、その一部
に硫黄系化合物４が存在し、これが摺動方向に薄く伸ば
されている。これらが耐焼付性、耐凝着性、耐摩耗性、
耐食性などを従来のケルメットを大幅に上回るレベルま
で向上させる。裏金１は軟鋼板、合金鋼板あるいはその
表面処理（ショットブラスト、酸洗、めっきなど）板で
ある。
【００４０】ライニング２は通常全体が本発明が特徴と
する固溶体組織をもつ合金からなる。濃縮層３はバルク
２ａから供給されたＡｇ，Ｓｎなどが濃縮したものであ
り、図１に示した状態よりさらにライニングが摩耗する
と、より内部のバルク２ａから供給されるＡｇ，Ｓｎに
より新しい濃縮層３が形成されるために、長期に亘って
すぐれた性能が発揮される。このような濃縮を可能にす
るためには固溶元素が濃縮層３との界面及び近傍に存在
することが必要である。ここで近傍とはライニングの摩
滅量とＡｇ，Ｓｎなどの移動距離に関連するが、自動車
エンジン用軸受で前者を最大２０μｍとすると使用前ラ
イニングの表面から約３０μｍ程度である。したがっ
て、前記表面から３０μｍより深い部分２ｂではＡｇ，
Ｓｎは一部析出していても本発明のすべり軸受の性能が
低下することはない。
する固溶体組織をもつ合金からなる。濃縮層３はバルク
２ａから供給されたＡｇ，Ｓｎなどが濃縮したものであ
り、図１に示した状態よりさらにライニングが摩耗する
と、より内部のバルク２ａから供給されるＡｇ，Ｓｎに
より新しい濃縮層３が形成されるために、長期に亘って
すぐれた性能が発揮される。このような濃縮を可能にす
るためには固溶元素が濃縮層３との界面及び近傍に存在
することが必要である。ここで近傍とはライニングの摩
滅量とＡｇ，Ｓｎなどの移動距離に関連するが、自動車
エンジン用軸受で前者を最大２０μｍとすると使用前ラ
イニングの表面から約３０μｍ程度である。したがっ
て、前記表面から３０μｍより深い部分２ｂではＡｇ，
Ｓｎは一部析出していても本発明のすべり軸受の性能が
低下することはない。
【００４１】本発明のすべり軸受において初期なじみ性
を確保するオーバレイは、ライニングの耐焼付性不足を
補うように厚く被着する必要はない。すなわち、本発明
の銅合金は耐焼付性が優秀であり、事実露出することに
より上記の濃縮層が形成されるのでオーバレイを厚く被
着する必要はない。したがって、オーバレイは初期なじ
みの目的のみに薄く形成することが、オーバレイによる
コスト増大を抑える面からも好ましい。オーバレイの厚
さは１〜２５μｍが好ましく、より好ましくは２〜８μ
ｍである。オーバレイとしてはＰｂ基、Ｓｎ基等の金属
オーバレイ、あるいは樹脂系オーバレイを使用すること
ができる。以下、実施例により本発明をより詳しく説明
する。
を確保するオーバレイは、ライニングの耐焼付性不足を
補うように厚く被着する必要はない。すなわち、本発明
の銅合金は耐焼付性が優秀であり、事実露出することに
より上記の濃縮層が形成されるのでオーバレイを厚く被
着する必要はない。したがって、オーバレイは初期なじ
みの目的のみに薄く形成することが、オーバレイによる
コスト増大を抑える面からも好ましい。オーバレイの厚
さは１〜２５μｍが好ましく、より好ましくは２〜８μ
ｍである。オーバレイとしてはＰｂ基、Ｓｎ基等の金属
オーバレイ、あるいは樹脂系オーバレイを使用すること
ができる。以下、実施例により本発明をより詳しく説明
する。
【００４２】本発明の銅合金が潤滑油に長時間さらされ
た後合金表面に形成される添加元素の濃縮層は耐食性が
優れているために、銅合金中のスズによりライニングの
耐食性を高めることは必須ではない。したがって、ライ
ニングの銅合金がスズを含有する場合でも従来のように
Ｎｉバリヤーをオーバレイとライニングの間に施す必要
はない。このために、オーバレイが摩耗してＮｉバリヤ
ーが露出した際の焼付のおそれがなくなる。但し、相手
軸の加工精度が低い場合などには、オーバレイを厚くし
たＮｉバリヤーを設けて、Ｓｎの拡散を防止することが
好ましい。以下、実施例により本発明をより詳しく説明
する。
た後合金表面に形成される添加元素の濃縮層は耐食性が
優れているために、銅合金中のスズによりライニングの
耐食性を高めることは必須ではない。したがって、ライ
ニングの銅合金がスズを含有する場合でも従来のように
Ｎｉバリヤーをオーバレイとライニングの間に施す必要
はない。このために、オーバレイが摩耗してＮｉバリヤ
ーが露出した際の焼付のおそれがなくなる。但し、相手
軸の加工精度が低い場合などには、オーバレイを厚くし
たＮｉバリヤーを設けて、Ｓｎの拡散を防止することが
好ましい。以下、実施例により本発明をより詳しく説明
する。
【００４３】
実施例１ 表３に組成を示す銅合金アトマイズ粉末（粒径１５０μ
ｍ以下）を板厚１．５ｍｍの鋼板（ＳＰＣＣ）に厚さが
２ｍｍとなるように散布し、水素ガス雰囲気中で８５０
℃、３５分の条件で焼結し、その後実施例については５
０℃／ｍｉｎ以上の速度で急冷し、比較例については８
℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却し、その後圧延し（板厚減
少率７％）、焼結層の厚さが０．３ｍｍのバイメタル状
軸受素材を製造した。
ｍ以下）を板厚１．５ｍｍの鋼板（ＳＰＣＣ）に厚さが
２ｍｍとなるように散布し、水素ガス雰囲気中で８５０
℃、３５分の条件で焼結し、その後実施例については５
０℃／ｍｉｎ以上の速度で急冷し、比較例については８
℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却し、その後圧延し（板厚減
少率７％）、焼結層の厚さが０．３ｍｍのバイメタル状
軸受素材を製造した。
【００４４】 備考：表層濃縮層はバルク（焼結層の内部）に対する各
元素のオージェ分析による強度比で表した濃度である。
元素のオージェ分析による強度比で表した濃度である。
【００４５】実施例の及び比較例のを焼付試験開始
前にＸ線回折（条件：Ｃｕ管球、３０ＫＶ、１５０ｍ
Ａ）を行った結果をそれぞれ図４（拡大図６）及び図５
（拡大図７）にそれぞれ示す。比較例の組織はＣｕの
ピークの他に、Ｃｕ−Ｓｎ金属間化合物Ａｇ及びＳｎの
ピークが認められる。したがって、この銅合金はＡｇ，
Ｓｎを固溶したＣｕ固溶体と二次相としてのＣｕ−Ｓｎ
金属間化合物Ａｇ及びＳｎから構成されていることが分
かる。一方図４，６（本発明実施例）にはＣｕのピー
クのみが認められる。
前にＸ線回折（条件：Ｃｕ管球、３０ＫＶ、１５０ｍ
Ａ）を行った結果をそれぞれ図４（拡大図６）及び図５
（拡大図７）にそれぞれ示す。比較例の組織はＣｕの
ピークの他に、Ｃｕ−Ｓｎ金属間化合物Ａｇ及びＳｎの
ピークが認められる。したがって、この銅合金はＡｇ，
Ｓｎを固溶したＣｕ固溶体と二次相としてのＣｕ−Ｓｎ
金属間化合物Ａｇ及びＳｎから構成されていることが分
かる。一方図４，６（本発明実施例）にはＣｕのピー
クのみが認められる。
【００４６】バイメタル素材を図２に関して説明した焼
付試験の試験片に加工し、ピンオンディスク式焼付試験
を行い、焼付荷重を求めまた焼付発生時の表面をオージ
ェ分析して表層濃度を求めた結果を表３に示す。
付試験の試験片に加工し、ピンオンディスク式焼付試験
を行い、焼付荷重を求めまた焼付発生時の表面をオージ
ェ分析して表層濃度を求めた結果を表３に示す。
【００４７】図４〜７及び表３より固溶体組織の銅合金
では摺動中に添加元素が表層に濃縮して耐焼付性を高め
ているが、一方固溶体と二次相の組織を有する銅合金で
は摺動中の添加元素の表層への濃縮が起こらないので耐
焼付性が不良であることが分かる。
では摺動中に添加元素が表層に濃縮して耐焼付性を高め
ているが、一方固溶体と二次相の組織を有する銅合金で
は摺動中の添加元素の表層への濃縮が起こらないので耐
焼付性が不良であることが分かる。
【００４８】実施例２ 実施例１の方法でバイメタルを製作し、その後ほうふっ
化電気めっき浴によりＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕめっき層を形成
し、その後Ｉｎめっき層を電気めっきより形成し、続い
て１５０℃で４０分間の拡散を行った。なお、予備実験
によりこの熱処理では図８（表４）に示す実施例合金で
はＡｇ，ＳｎはＣｕ固溶体中に留められており、二次相
として分離しないことを確認しておいた。銅合金の組成
及びオーバーレイの組成、厚さは図８（表４）に示した
ものである。表４に構成を示したすべり軸受を下記条件
で実機試験を行った。 エンジン：Ｌ４−２リッターディーゼルエンジン（ター
ボチャージャー付き） 回転数：４０００ｒｐｍ 軸受面圧：７０ＭＰａ 潤滑油種：ＣＤ１０Ｗ−３０ 油温：１２５℃ 試験時間：４００ｈ
化電気めっき浴によりＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕめっき層を形成
し、その後Ｉｎめっき層を電気めっきより形成し、続い
て１５０℃で４０分間の拡散を行った。なお、予備実験
によりこの熱処理では図８（表４）に示す実施例合金で
はＡｇ，ＳｎはＣｕ固溶体中に留められており、二次相
として分離しないことを確認しておいた。銅合金の組成
及びオーバーレイの組成、厚さは図８（表４）に示した
ものである。表４に構成を示したすべり軸受を下記条件
で実機試験を行った。 エンジン：Ｌ４−２リッターディーゼルエンジン（ター
ボチャージャー付き） 回転数：４０００ｒｐｍ 軸受面圧：７０ＭＰａ 潤滑油種：ＣＤ１０Ｗ−３０ 油温：１２５℃ 試験時間：４００ｈ
【００４９】試験の結果を示す図８（表４）より本発明
のすべり軸受はオーバレイの厚さが薄いにも拘らず摩耗
量が少ない。比較例のすべり軸受は焼付が起こるかある
いは摩耗量が著しく多い。
のすべり軸受はオーバレイの厚さが薄いにも拘らず摩耗
量が少ない。比較例のすべり軸受は焼付が起こるかある
いは摩耗量が著しく多い。
【００５０】
【発明の実施の形態】以上説明したように、本発明は従
来のすべり軸受が直面していた諸問題を抜本的に解決す
るので、内燃機関用などの部品として従来のケルメット
を代替することが期待される。
来のすべり軸受が直面していた諸問題を抜本的に解決す
るので、内燃機関用などの部品として従来のケルメット
を代替することが期待される。
【図１】本発明に係るすべり軸受の構造を示す概念図で
ある。
ある。
【図２】ピンオンディスク試験機の図である。
【図３】バウデン・テーバー式スティックスリップ試験
機の図である。
機の図である。
【図４】表３の銅合金のＸ線回折像を示す図である。
【図５】表３の銅合金のＸ線回折像を示す図である。
【図６】図４の拡大図である。
【図７】図５の拡大図である。
【図８】実施例２におけるすべり軸受の構造及び性能を
示す図表（表４）である。
示す図表（表４）である。
【図９】フェネート化合物の構造式を示す図である。
１ 裏金 ２ ライニング ２ａ バルク ３ 濃縮層 ５ 給油パッド ６ 油圧シリンダー ７ 試験片 ８ ディスク ９ バランスウェイト １０ ロードセル １１ ピン １２ 試験片 １３ ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋爪 克行 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内
Claims (20)
- 【請求項１】 Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及びＣｒからなる群より選択される少
なくとも１種の元素をＣｕマトリックス中に固溶し、こ
れらの元素からなるあるいはこれらの元素を含む二次相
が実質的に形成されていないことを特徴とする耐焼付性
にすぐれた銅合金。 - 【請求項２】 前記少なくとも１種の元素の総量が０．
１ｗｔ％以上である請求項１記載の耐焼付性にすぐれた
銅合金。 - 【請求項３】 前記少なくとも１種の元素が非平衡にＣ
ｕマトリックス中に固溶していることを特徴とする請求
項１又は２記載の耐焼付性にすぐれた銅合金。 - 【請求項４】 前記少なくとも１種の元素がＡｇとＡｇ
以外の元素の２種以上である請求項１から３までの何れ
か１項に記載の耐焼付性にすぐれた銅合金。 - 【請求項５】 前記少なくとも１種の元素がさらにＳｎ
を含む２種以上である請求項４記載の耐焼付性にすぐれ
た銅合金。 - 【請求項６】 さらに０．０１〜０．５ｗｔ％のＰを含
むことを特徴とする請求項１から５までの何れか１項記
載の耐焼付性にすぐれた銅合金。 - 【請求項７】 請求項１から６までの何れか１項記載の
銅合金を裏金に接着したすべり軸受。 - 【請求項８】 請求項１から６までの何れか１項記載の
銅合金を裏金に接着しないでソリッド形態で使用するす
べり軸受。 - 【請求項９】 厚さが１〜２５μｍのオーバレイにより
前記銅合金を被覆したことを特徴とする請求項７又は８
記載のすべり軸受。 - 【請求項１０】 オーバレイの厚さが２〜８μｍである
請求項９記載のすべり軸受。 - 【請求項１１】 オーバレイが前記銅合金に直接接着さ
れていることを特徴とする請求項９又は１０記載のすべ
り軸受。 - 【請求項１２】 銅合金の表面をオーバレイで被覆して
なるすべり軸受において、前記オーバレイが初期なじみ
により部分的に摩滅して表出された前記銅合金の摺動面
が、少なくとも部分的に、Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及びＣｒからなる群より選
択された少なくとも１種の元素を濃縮した銅合金表層よ
りなり、この銅合金表層に連続する銅合金バルク部は、
少なくとも該銅合金表層との界面及びその近傍において
前記少なくとも１種の元素を固溶しかつ該少なくとも１
種の元素からなるもしくはこの元素を含む二次相が実質
的に生成されていない銅合金固溶体からなることを特徴
とするすべり軸受。 - 【請求項１３】 銅合金の表面をオーバレイで被覆して
なるすべり軸受において、前記オーバレイが初期なじみ
により部分的に摩滅して表出された前記銅合金の摺動面
が、少なくとも部分的に、Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ及びＣｒからなる群より選
択された少なくとも１種の元素ならびにＳ及びＯの１種
又は２種を濃縮した銅合金表層よりなり、この銅合金表
層に連続する銅合金バルク部は、少なくとも該銅合金表
層との界面及びその近傍において前記少なくとも１種の
元素を固溶しかつ該少なくとも１種の元素からなるもし
くはこの元素を含む二次相が実質的に生成されていない
銅合金固溶体からなることを特徴とするすべり軸受。 - 【請求項１４】 前記少なくとも１種の元素の総量が
０．１ｗｔ％以上である請求項１２又は１３記載のすべ
り軸受。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１種の元素が前記バル
ク部においてＣｕマトリックス中に非平衡に固溶してい
ることを特徴とする請求項１４記載のすべり軸受。 - 【請求項１６】 前記少なくとも１種の元素がＡｇとＡ
ｇ以外の元素の２種以上である請求項１４又は１５記載
のすべり軸受。 - 【請求項１７】 前記少なくとも１種の元素がさらにＳ
ｎを含む２種以上である請求項１６記載のすべり軸受。 - 【請求項１８】 前記銅合金がさらに０．０１〜０．５
ｗｔ％のＰを含むことを特徴とする請求項１２から１８
までの何れか１項記載のすべり軸受。 - 【請求項１９】 前記オーバレイが直接銅合金に被着さ
れていることを特徴とする請求項１２から１８までの何
れか１項記載のすべり軸受。 - 【請求項２０】 前記少なくとも１種の元素が前記銅合
金のバルクの濃度に対して１．３倍以上銅合金表層に濃
縮されている請求項１２から１９までの何れか１項記載
のすべり軸受。
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