JPH10205539A - 銅系すべり軸受 - Google Patents

銅系すべり軸受

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JPH10205539A
JPH10205539A JP9024265A JP2426597A JPH10205539A JP H10205539 A JPH10205539 A JP H10205539A JP 9024265 A JP9024265 A JP 9024265A JP 2426597 A JP2426597 A JP 2426597A JP H10205539 A JPH10205539 A JP H10205539A
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alloy
zinc
bearing
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Hideo Tsuji
秀雄 辻
Hideo Ishikawa
日出夫 石川
Yasuo Ido
康夫 井戸
Takayuki Shibayama
隆之 柴山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐焼付き性及び耐疲労性に優れるとともに、環
境に優しい銅系すべり軸受を提供する。 【解決手段】裏金層１と、裏金層１上に銅合金からなる
軸受合金層２と、錫基またはアルミニウム基のオーバー
レイ４からなる銅系すべり軸受において、軸受合金層２
とオーバーレイ４との間に亜鉛２０〜５０重量％を含む
銅ー亜鉛合金からなる中間層３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、銅系すべり軸
受、特に、銅系の軸受合金層上に、錫またはインジウム
を含有するオーバーレイからなるすべり軸受に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１に示すように、従来から、裏金層１
に銅系合金からなる軸受合金層２を設け、更にこの軸受
合金層２上にオーバーレイ４を設けた銅系すべり軸受が
知られている。軸受合金層２上にオーバーレイを設ける
のは、なじみ性や異物埋収性などを高めるためであり、
Ｐｂ基にＳｎ、Ｉｎを含有する合金やＳｎ基合金が知ら
れている。
【０００３】これらの銅系すべり軸受において、Ｓｎや
Ｉｎを含有するオーバーレイ４が直接、軸受合金層２に
接触しているとオーバーレイ４と軸受合金層２との境界
に脆いＣｕーＳｎの化合物層を形成して耐疲労性が低下
する。このため、Ｓｎを含有するオーバーレイを設けた
銅系すべり軸受では、軸受合金層２とオーバーレイとの
間にＮｉやＡｇの中間層を設けて、脆いＣｕーＳｎの化
合物層の形成を防止している。
【０００４】ここで、Ｎｉの中間層３を構成した軸受で
は、オーバーレイ４の摩耗に伴って、中間層３が露出す
ると、シャフトが硬い中間層に直接接触して、焼付きを
生じやすくなる。この焼付きを防止するために、中間層
３を２〜３ミクロンの薄い層として、たとえ中間層３が
一部分で露出しても僅かな間に摩耗消失させて、下層の
軸受合金層２を露出させるようにしている。これによ
り、中間層３が軸受面の広い範囲を同時に露出しないよ
うにして、耐焼付き性の向上を図っている。また、軸受
の円周方向に深さ数ミクロンの溝を多数並列形成した軸
受も知られている。これはオーバーレイ４が摩減して
も、中間層３が一度に大きく露出しないように対策を施
したものである。
【０００５】さらに、本出願人による特開平７ー１９０
０６４号には、軸受合金層２とＳｎやＩｎを含む鉛基オ
ーバーレイとの間に銅ー亜鉛の中間層３を設けたものが
開示されている。この発明では、オーバーレイ中のＳｎ
やＩｎが軸受合金層２へ拡散することを防止して、脆い
ＣｕーＳｎの化合物層の形成を防止するとともに、銅ー
亜鉛合金の軟らかい中間層３によって耐焼付き性を向上
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらＮｉの
中間層３を薄くしたり、深さ数ミクロンの溝を設けて
も、耐焼付け性の向上には限界があった。また、最近で
は、廃棄する際を考慮して、Ｐｂを含んでいない軸受が
要望されるようになっている。そこで本発明は、中間層
３をＮｉめっきによることなく、銅ー亜鉛合金から構成
することによって、軸受合金層２とオーバーレイ４との
間の脆いＣｕーＳｎの化合物層の形成を防止して、耐焼
付き性及び耐疲労性に優れるとともに、鉛を使用しない
環境に優しい銅系すべり軸受を提供することを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、裏
金層と、裏金層上に銅合金からなる軸受合金層と、軸受
合金層上に亜鉛２０〜５０重量％を含む銅ー亜鉛合金か
らなる中間層と、中間層上のＳｎ基オーバーレイとから
構成している。
【０００８】また、請求項３の発明では、裏金層、裏金
層上に銅合金からなる軸受合金層と、軸受合金層上に亜
鉛２０〜５０重量％を含む銅ー亜鉛合金からなる中間層
及びこの中間層上に錫５〜５５重量％を含むアルミニウ
ム基オーバーレイ層とから構成している。
【０００９】この請求項１または請求項３の発明によ
り、ＣｕーＳｎ合金の脆い化合物層の形成が防止される
ので、耐疲労性が高くなる。また、オーバーレイが摩耗
しても、柔らかい銅ー亜鉛合金の中間層が露出するため
に、耐焼付き性が高くなる。軸受合金層は、銅合金、特
にＰｂを含有する銅ー鉛合金、Ｓｎを含有する銅ー錫合
金など、銅を含有する軸受合金に広く適用できる。
【００１０】銅ー亜鉛合金からなる中間層は、２０〜５
０重量％亜鉛、残部銅のものを使用することができる。
亜鉛２０重量％未満ではオーバーレイと軸受合金層の境
界のＣｕーＳｎ化合物の形成を防止する効果が少ない。
亜鉛５０重量％を越えると、オーバーレイが摩滅した後
の摺動特性が悪くなり、耐疲労性が低下する。このため
中間層は２０〜５０重量％亜鉛の銅ー亜鉛合金とする。
特に、２５〜３５重量％が望ましい。
【００１１】中間層の厚さは、０．５〜１０．０μｍが
望ましく、０．５μｍ未満ではＣｕーＳｎ化合物の形成
を防止する効果が少ない。また、１０．０μｍを越える
と脆くなり耐疲労性が低下する。
【００１２】Ｓｎ基オーバーレイには、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃ
ｕ、Ｓｂ、Ａｇから選ばれた１種または２種以上を０．
１〜２５重量％添加すると、耐摩耗生が向上する。０．
１重量％未満ではその効果が少なく、２５重量％を越え
ると融点が低下して高温での耐摩耗生が低下する（請求
項２）。
【００１３】Ａｌ基オーバーレイには、異物埋収性や耐
摩耗性を高めるためにＳｎ５〜５５重量％を添加する。
Ｓｎが５５重量％を越えると耐疲労性が低下する。ま
た、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれた１種または２
種以上を０．１〜３重量％添加すると、さらに耐摩耗性
が向上する。Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇの総量が３重量％
を越えると融点が低下して高温での耐摩耗生が低下する
（請求項４）。
【００１４】ＣｕーＺｎ合金の中間層を形成するには、
湿式の電気めっきや乾式のＰＶＤ法などの適宜方法を適
用することができ、その方法には限定されない。例えば
軸受合金上に直接ＣｕーＺｎ合金をめっきする方法また
はＺｎーＳｎなどのＺｎ合金によってめっきを形成した
上にオーバーレイ層を形成し、その後１３０°Ｃで４時
間程度の熱処理を施すことで、軸受合金中のＣｕとめっ
き中のＺｎとによってＣｕーＺｎ合金からなる中間層を
形成することもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は 裏金層と裏金層上に銅合金からなる軸受合金層と、
軸受合金層上に亜鉛２０〜５０重量％を含む銅ー亜鉛合
金からなる中間層と、該中間層上の錫基オーバーレイと
からなるすべり軸受とすることによって、耐疲労性に優
れるとともに耐焼付き性に優れた銅系すべり軸受とする
ことができる。
【００１６】また、請求項３の発明では、裏金層、該裏
金層上に銅合金からなる軸受合金層と、該軸受合金層上
に亜鉛２０〜５０重量％を含む銅ー亜鉛合金からなる中
間層及び該中間層上に錫５〜５５重量％を含むアルミニ
ウム基オーバーレイ層とからなるすべり軸受とすること
によって、耐疲労性に優れるとともに耐焼付き性に優れ
た銅系すべり軸受とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例及び比較
例に基づいて詳細に説明する。８μｍの銅メッキを施し
た鋼板（ＳＰＥＳ）の上に、軸受合金（２３重量％Ｐ
ｂ，３．５重量％Ｓｎ，残Ｃｕ）の粉末を散布し、還元
雰囲気炉内で７００〜９００°Ｃの温度で１０〜３０分
間の焼結を行った。その後、ロール間で圧延した。これ
を二回繰り返してバイメタルを得た。得られたバイメタ
ルの板厚は、総板厚１．６ｍｍ、軸受合金層の厚さが
０．３５ｍｍであった。このようにして得られたバイメ
タルを切断し、機械加工の工程を経て、半割り軸受の試
験片を作成した。この試験片に対して、水系洗浄脱脂、
電解脱脂、酸洗いの順で前処理を施した後、表１に示す
中間層と厚さ２０μｍのオーバーレイをめっきにより形
成した。
【００１８】
【表１】
【００１９】中間層は、ＺｎーＳｎ合金をめっきした後
にオーバーレイを形成し、その後１３０°Ｃで４時間程
度の熱処理を施すことで、軸受合金中のＣｕとめっき中
のＺｎとによってＣｕーＺｎ合金からなる中間層を形成
した。
【００２０】オーバーレイは、実施例１０と比較例６に
ついてはＰＶＤ法により形成し、それ以外の実施例及び
比較例については湿式の電気めっきにより形成した。中
間層とオーバーレイの組成と厚さはＥＰＭＡによる断面
組織から確認した。これらの軸受について、曽田式疲労
試験機により表２に示す条件で疲労試験を行い、最大疲
労面圧を求めた。そして、表１に示す結果が得られた。
【００２１】
【表２】
【００２２】表１に示す疲労試験の結果によれば、中間
層を形成していない比較例１、比較例２では、オーバー
レイが剥離したが、これはオーバーレイ中のＳｎが拡散
して、軸受合金層とオーバーレイとの境界に脆い銅錫合
金を形成して、オーバーレイの接合力が低下して剥離し
たものと考えられる。
【００２３】中間層のＺｎの組成が５重量％とＺｎ濃度
が低い比較例３では、中間層によってオーバーレイ中の
Ｓｎの拡散を十分に防止することができていないため
に、２０ＭＰａの低い最大疲労面圧を示したものと思わ
れる。一方、中間層のＺｎの組成が７０重量％とＺｎ濃
度が高い比較例４では、オーバーレイが摩耗して中間層
が露出すると摺動特性が悪くなって耐疲労性が低下した
ものと思われる。
【００２４】一方、実施例１〜１０では、中間層によっ
てＳｎ，Ｉｎが拡散することを十分に防止して、高い最
大疲労面圧を示していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅系すべり軸受の構成を模式的に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１…裏金 ２…軸受合金層 ３…中間層 ４…オーバーレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴山 隆之 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 裏金層と、該裏金層上に銅合金からなる
    軸受合金層と、該軸受合金層上に亜鉛２０〜５０重量％
    を含む銅ー亜鉛合金からなる中間層と、該中間層上の錫
    基オーバーレイとからなる銅系すべり軸受。
  2. 【請求項２】 錫基オーバーレイ層は、インジウム、
    銅、亜鉛、アンチモン、銀から選ばれた１種または２種
    以上を０．１〜２５重量％、残部錫からなることを特徴
    とする請求項１に記載の銅系すべり軸受。
  3. 【請求項３】 裏金層、該裏金層上に銅合金からなる軸
    受合金層と、該軸受合金層上に亜鉛２０〜５０重量％を
    含む銅ー亜鉛合金からなる中間層及び該中間層上に錫５
    〜５５重量％を含むアルミニウム基オーバーレイ層とか
    らなる銅系すべり軸受。
  4. 【請求項４】 アルミニウム基オーバーレイ層には、イ
    ンジウム、亜鉛、銅、銀から選ばれた１種または２種以
    上を０．１〜３重量％、を含むことを特徴とするを請求
    項３に記載の銅系すべり軸受。
  5. 【請求項５】 銅ー亜鉛合金中間層は、めっき法により
    形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載
    の銅系すべり軸受。
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