JPH10246230A

JPH10246230A - 滑り軸受およびその使用方法

Info

Publication number: JPH10246230A
Application number: JP6249097A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanase; 剛柳瀬; Motohiro Miyasaka; 元博宮坂
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-14
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP3622938B2

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑剤の流出による消費を低減することがで
き、高い面圧で揺動するような用途に用いても寿命を長
くすることができる滑り軸受を提供する。【解決手段】鉄炭素合金基地中にマルテンサイトを含
むとともに、銅粒子および銅合金粒子の少なくともいず
れか一方が分散している鉄基焼結合金の気孔内に、常温
で半固態状または固態状で滴点６０℃以上の潤滑組成物
を充填し、この潤滑組成物は、極圧添加剤および固体潤
滑剤粒子の少なくともいずれか一方を含む油分およびワ
ックスを含有している。これにより、軸受の本体である
焼結合金が高い面圧に耐える強度と相手部材との馴染み
性とを兼ね備えるとともに、高い面圧でも良好な潤滑作
用を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、焼結合金の気孔内に
半固態状または固態状潤滑組成物を含有した滑り軸受に
係り、特に、軸受摺動面に高い面圧が作用するような用
途に用いて好適な滑り軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、滑り軸受としては多孔質焼結合金
製のものが提供されている。このような軸受の多くは、
多孔質焼結合金の気孔内に、軸受摺動面に作用する面圧
と滑り速度に応じて最適な粘度を有する潤滑油を含浸し
たものである。また、多孔質焼結合金としては、銅合金
あるいは鉄合金のものが多用されており、青銅合金のよ
うに軟質なものから焼入れされた合金鉄まで様々なもの
が提供されている。また、これらの合金中に黒鉛や二硫
化モリブデンのような固体潤滑剤を分散した合金もあ
る。

【０００３】ここで、潤滑油は、スピンドル油のような
低粘度のものから、２７００ｃＳｔ（センチストーク）
程度の高粘度のものまで実用に共されている（日刊工業
新聞社昭和３９年７月２５日発行、粉末冶金応用製品−
構成部品−３６項、表１．６）。また、常温で半固態状
や固態状を呈する潤滑剤としては、金属石鹸を増稠材と
して含有するグリース、グリースと油の混合物、固体潤
滑剤粒子を含む金属石鹸、石油系ワックスや合成ワック
ス、ＰＴＦＥ等の樹脂、金属鉛、黒鉛や二硫化モリブデ
ンのような固体潤滑剤などがある。

【０００４】グリースは、多孔質焼結合金の気孔内に含
浸して使用されることもあるが、含浸させるのにかなり
の手間を要するため、通常は、ポンプなどの適当な手段
によって摺動面に供給される。固体潤滑剤を除くその他
の潤滑剤を気孔内に含浸させる場合には、潤滑剤を加熱
溶融して流動性を高めることが行われる。また、固体潤
滑剤を用いる場合には、黒鉛や二硫化モリブデンなどの
粉末を油に分散させてペースト状にし、適当な方法によ
って摺動面に供給するのが一般的である。固体潤滑剤を
用いたもので摺動面に高い面圧が作用するような滑り軸
受としては、青銅合金製の軸受本体の内周面に黒鉛片を
ほぼ等間隔に埋め込んだものがある。

【０００５】このように、滑り軸受は、素材である軸受
合金はもちろんのこと潤滑形態にも様々な種類があり、
摺動形態、面圧、滑り速度、運転される環境などの種々
の使用条件に対応して、軸との馴染み性と摩擦係数およ
び耐久性を考慮し、軸受合金と潤滑剤の種類が選定され
る。とりわけ、極めて低い荷重や高速回転で使用する場
合や、逆に、大きな荷重が作用する場合や、軸受自身が
回転したり揺動や往復動するような用途の軸受では、軸
受合金の構成と潤滑剤の種類および潤滑形態の組合わせ
の微妙な違いが軸受特性に大きく影響を及ぼすことが多
いので、用途に応じて厳密に選定する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、３０ＭＰａ
以上の高い面圧で揺動しながら摺動するような軸受とし
ては、比較的硬い合金で構成するとともに、グリースや
それに近い高粘度の油を潤滑剤として使用すれば相応の
効果を得ることができる。しかしながら、この場合に
は、軸受から潤滑剤が流出消費されて軸受の周辺を汚染
するとともに、軸受の耐久性が低下するという問題があ
る。一方、耐久性については、前記した軸受の摺動面に
黒鉛のような固体潤滑剤片を斑点状に埋め込んだドライ
軸受が好適であるが、製造コストが他の軸受に比して２
〜３倍になるという欠点がある。よって、この発明は、
潤滑剤の流出による消費を低減することができ、高い面
圧で揺動するような用途に用いても寿命を長くすること
ができる滑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】本発明の第１の滑り軸受
は、鉄炭素合金基地中にマルテンサイトを含むととも
に、銅粒子および銅合金粒子の少なくともいずれか一方
が分散している鉄基焼結合金の気孔内に、常温で半固態
状または固態状で滴点６０℃以上の潤滑組成物を充填
し、潤滑組成物は、極圧添加剤および固体潤滑剤粒子の
少なくともいずれか一方を含む油分およびワックスを主
体としていることを特徴としている。

【０００８】上記構成の滑り軸受にあっては、鉄炭素合
金基地中に硬いマルテンサイトを含む一方で、軟質な銅
粒子および／または銅合金粒子（以下、これらを銅粒子
等と総称する）が点在したものであるから、高面圧下で
も摩耗や変形が抑制されるとともに、銅粒子等が適度に
変形して相手部品である軸と馴染み易くなる。特に、滑
り軸受が軸に対して往復移動するような使用条件では、
軸受の性能と寿命を伸ばす上で軸との馴染み性は極めて
重要である。さらに、軸受が揺動するような使用条件で
は、摺動面に局所的に高い面圧が作用するから、滑り軸
受の寿命を伸ばすためにはマルテンサイトの存在も極め
て重要である。よって、本発明の滑り軸受は、滑り軸受
が往復移動しつつ揺動するような使用条件でとりわけ性
能が発揮されると言える。

【０００９】また、ワックスと油の混合物に極圧添加剤
および固体潤滑剤粒子の少なくともいずれか一方が分散
した潤滑組成物は、常温で固態状又は半固態状であるか
ら、高い面圧が作用しても摺動面の油膜が破れることが
少なく、しかも、高い粘性故に滑り軸受からの流出漏洩
も少ない。さらに、潤滑組成物に含有されたワックス
は、液状の油や金属石鹸を含むグリースに比べて熱膨張
係数が格段に大きいので、運転による温度上昇で気孔か
ら固態状又は半固態状の潤滑組成物が速やかに浸出し、
軸との金属接触摩擦が少ない油膜による潤滑形態をもた
らすことができる。なお、潤滑組成物を常温で固態状ま
たは半固態状に維持するためには、滴点（滴点法で測定
した融点）は６０℃以上である必要がある。また、鉄炭
素合金基地中に固体潤滑剤を含有させることもでき、そ
の場合には、自己潤滑性が一層向上する。

【００１０】次に、本発明の第２の滑り軸受は、鉄炭素
合金基地中にマルテンサイトを含むとともに、銅粒子お
よび銅合金粒子の少なくともいずれか一方と、鉄炭素合
金基地より硬質な鉄基合金粒子およびコバルト基合金粒
子の少なくともいずれか一方とが分散している鉄基焼結
合金の気孔内に、常温で半固態状または固態状で滴点６
０℃以上の潤滑組成物を充填し、潤滑組成物は、極圧添
加剤および固体潤滑剤粒子の少なくともいずれか一方を
含む油分およびワックスを主体とすることを特徴として
いる。

【００１１】上記構成の滑り軸受は、第１の滑り軸受の
鉄炭素合金基地中に、鉄炭素合金基地より硬質な鉄基合
金粒子やコバルト基合金粒子を分散させたもので、この
ような硬質粒子の存在により、耐摩耗性がより一層向上
されたものとなる。鉄基合金粒子としては、粉末ハイス
の原料となる合金粉が好適である。また、コバルト基合
金粒子としては、肉盛り溶射用に市販されている耐熱耐
摩耗性合金粉（たとえば、キャボット社製、商品名：コ
バメット）が好適である。

【００１２】上記第１、第２の滑り軸受では、軸との摺
動面に複数の溝を備え、その溝に、油に固体潤滑剤粒子
を分散させたペーストまたは上記した潤滑組成物を充填
することができる。このように構成することにより、ペ
ーストや潤滑組成物が熱膨張して摺動面に容易に浸出す
るため、摺動面の潤滑が円滑に行われる。なお、溝は、
摺動方向と交差あるいは平行に設けることができる。ま
た、鉄炭素合金の摺動面以外の外面の気孔を目潰しする
ことにより、熱膨張した固態状又は半固態状潤滑組成物
が摺動面に向かって積極的に押し出されるので、潤滑が
さらに良好になる。

【００１３】前述のように、本発明の滑り軸受は、支持
する軸が揺動する状態で使用する場合や、滑り軸受自体
が回転する状態で使用する場合にとりわけ性能が発揮さ
れる。よって、本発明は、そのような使用態様によって
上述した滑り軸受あるいは以下に述べる滑り軸受を使用
することを特徴とする使用方法でもある。また、この明
細書に記載した滑り軸受は、軸との摺動面に作用する面
圧が３０ＭＰａ以上の条件で使用した場合にも抜きん出
た性能が発揮されるので、このような使用方法も本発明
の一つである。さらに、この明細書に記載した滑り軸受
は、温度６０℃未満の常温で使用することで上記した作
用、効果を確実に奏するものであるから、このような使
用方法も本発明の一つである。加えて、これら３種類の
使用方法のうち２つまたは３つを組み合わせた使用方法
も本発明の一つである。以下、本発明の好適な実施の形
態についてさらに詳細に説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、滑り軸受（以下、単に軸受
と称する）の本体である焼結合金は、以下に示す５種類
の形態が好適である。（１）焼結合金１焼結合金１は、鉄粉、銅粉、黒鉛粉を以下の成分組成と
なるように混合し、混合粉を成形して焼結したものであ
る。すなわち、焼結合金１は、組成が重量比でＣ：０．
３〜１．５％、Ｃｕ：７〜３０％、残部が実質的にＦｅ
からなる成分組成を有し、基地がマルテンサイトを主体
とする組織の鉄炭素系合金であり、基地中に銅および／
または鉄を含む銅合金の形で粒子状に分散したものであ
る。この焼結合金１に不可避的に含有される不純物とし
ては、鉄粉中に通常含まれるＭｎ及びＳｉが挙げられ
る。

【００１５】基地の組織は全てマルテンサイトであって
も良く、一部にトルースタイトやベイナイトが含まれて
いても同等の性質を示す。さらに、一部にソルバイトが
含まれていても良い。基地の硬さはマイクロビッカーカ
ス硬さ４５０〜７５０程度が良い。また、Ｃは黒鉛の形
で混合粉に添加し、焼結によってＣをＦｅの基地中に拡
散させる。また、焼結は、銅粉の形で添加されたＣｕが
Ｆｅと完全に合金化しない温度と時間で行い、焼結後に
焼入れ焼戻しする。なお、焼入れは、焼結の冷却過程で
行うこともできる。ここで、Ｃの含有量が０．３重量％
を下回ると材料強度が不充分で摩耗し易くなり、１．５
重量％を超えて含有すると硬くなり過ぎて相手部材であ
る軸の摩耗を促進する。よって、焼結合金１中のＣの含
有量は、０．３〜１．５重量％とした。なお、黒鉛粉が
混合粉末中で偏在している部分では、焼結体の基地に遊
離黒鉛の形で残存する場合があり、遊離黒鉛は固体潤滑
作用を奏する。

【００１６】Ｃｕは、焼結中に一部がＦｅの基地中に拡
散し、一部はＦｅを溶かし混んで銅合金を形成する。よ
って、焼結合金を冷却すると、鉄炭素系合金の基地に銅
または銅合金相の形態で分散した組織状態になる。銅ま
たは銅合金は比較的軟質であるから、相手部材である軸
への攻撃性を抑える作用をするとともに、適度に変形し
て軸との馴染み性を向上させる。しかしながら、Ｃｕの
含有量が７重量％を下回るとその効果が不充分であり、
３０重量％を超えて含有すると、材料強度が低くなるの
で面圧が高い場合は摩耗し易くなる。よって、Ｃｕの含
有量は、７〜３０重量％とした。なお、Ｃｕの含有量は
１５重量％前後が最適である。

【００１７】焼結合金の気孔には、後述する潤滑組成物
が充填されるが、有効気孔率は通常の焼結含油軸受と同
様に１５〜２０％程度が好ましい。面圧が特に高い場合
で軸受材料の強度および耐摩耗性が一層求められる場合
には、気孔率を１５％より低くして密度を高めることも
できるが、有効気孔率が１０％未満では充填される潤滑
組成物の量が少なすぎて潤滑剤の油膜切れが生じること
がある。逆に、潤滑を優先する場合には、気孔率を２０
％よりも大きくすることもできるが、有効気孔率が２５
％（密度：約５．８ｇ／ｃｍ³）を上回ると、材料強度
が低くて耐摩耗性が低下することがあるので注意が必要
である。

【００１８】（２）焼結合金２焼結合金２は、前記焼結合金１の基地中に、Ｃ：０．６
〜１．７％、Ｃｒ：３〜５％、Ｗ：１〜２０％、Ｖ：
０．５〜６％を含有する比較的硬質なＦｅ基合金粒子
を、焼結合金２の全体の重量に対して５〜３０重量％分
散させた合金である。このＦｅ基合金粒子は、高速度工
具鋼（ハイス鋼）の一種に相当する組成を有し、粉末ハ
イスの原料である合金粉の形で混合粉に添加する。この
焼結合金２は、マルテンサイトを含む鉄炭素系基地にさ
らに硬い合金粒子が分散しているため、軸との摺動時に
基地の変形を効果的に低減し、基地への負担を低減す
る。よって、より高い面圧（例えば、面圧８０ＭＰａ以
上）での使用に適する軸受になる。

【００１９】ここで、Ｆｅ基合金粒子の焼結合金２の全
体の重量に対する含有量が５重量％未満であると、上記
した効果が不充分となり、含有量が３０重量％を上回る
と相手部材の摩耗が促進し、結局は軸受としての性能が
劣化する。よって、Ｆｅ基合金粒子の含有量は５〜３０
重量％とした。言い換えると、添加するＦｅ基合金粉末
の重量は、混合粉末全体の重量に対して５〜３０％であ
る。

【００２０】Ｆｅ基合金粒子は、マルテンサイトを含む
鉄炭素系基地よりも硬質であれば成分組成は任意である
が、成分に含まれる炭素等の元素が焼結中に基地へ拡散
して硬さが均一化してしまうようなものは、製造コスト
の割りに効果が不充分となる。また、そのような硬質相
粒子としてＮｉ基硬質合金を用いることも考えられる
が、その場合には、Ｎｉ基硬質合金のＮｉが周辺の基地
中へ一方的に拡散して硬質合金の硬さが低下し、しか
も、硬質合金と基地との固着性が悪く不適当である。よ
って、硬質相粒子を構成するＦｅ基合金粒子としては、
上記のような不都合が生じないものを選定する必要があ
り、たとえば以下に示す合金が好適である。

【００２１】（３）焼結合金３焼結合金３は、前記焼結合金１の基地中に、Ｃ：０．６
〜１．７％、Ｃｒ：３〜５％、Ｗ：１〜２０％、Ｖ：
０．５〜６％、ＭｏまたはＣｏの少なくとも１種：２０
％以下を含有する比較的硬質なＦｅ基合金粒子を、焼結
合金３の全体の重量に対して５〜３０重量％分散させた
合金である。このＦｅ基合金粒子は、高速度工具鋼の一
種に相当する組成を有し、粉末ハイスの原料である合金
粉の形で混合粉に添加される。この焼結合金３の作用、
効果は前述と同様である。

【００２２】（４）焼結合金４焼結合金４は、前記焼結合金１の基地中に、Ｍｏ：５５
〜７０％を含有する比較的硬質なＭｏ―Ｆｅ合金粒子
を、焼結合金４の全体の重量に対して５〜３０重量％分
散させた合金である。このＭｏ―Ｆｅ合金粒子は、ＪＩ
Ｓ規格に規定された炭素含有量が少ないフェロモリブデ
ン合金粉の形で混合粉に添加される。この焼結合金４の
作用、効果は前述と同様である。

【００２３】（５）焼結合金５焼結合金５は、焼結合金１の基地中に、Ｃｒ：５〜１５
％、Ｍｏ：２０〜４０％、Ｓｉ：１〜５％を含有するＣ
ｏ合金粒子を、焼結合金５の全体の重量に対して５〜３
０重量％分散させた合金である。この合金粒子は、肉盛
り溶射用に市販されている耐熱耐摩耗性合金粉（たとえ
ば、キャボット社製、商品名：コバメット）である。こ
の焼結合金５の作用、効果は前述と同様である。なお、
前記（２）〜（５）の焼結合金は、特開平８―１０９４
５０号公報で本出願人が既に提案した合金である。

【００２４】（６）焼結合金６焼結合金６は、焼結合金１〜５の基地中に、黒鉛、二硫
化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、窒化け
い素、弗化黒鉛、エンスタタイトの少なくとも１種の粒
子を３重量％以下分散させた合金である。固体潤滑作用
のあるこれら粒子は、摺動中の金属接触を少なくし、耐
摩耗性を向上させる。これらの成分は、含有量が多いほ
ど効果があるが、３％を超えて含有すると基地の強度を
低下させて摩耗を促進することがある。

【００２５】次に、これらの焼結合金１〜６の気孔に
は、以下のような潤滑組成物を充填する。この潤滑組成
物は、滴点が６０℃以上であり、常温で半固態状または
固態状をしていて、油分とワックスの混合物中に極圧添
加剤および固体潤滑剤粒子の一方または両方を含むもの
である。ワックスは、石油系のパラフィンワックス、マ
イクロクリスタリンワックス、植物系のカルナバワック
ス、ライスワックス、キャンデリラワックス、動物系の
みつろう、鉱物系のモンタンワックス、合成のポリエチ
レンワックスのいずれかである。

【００２６】中でも石油系のパラフィンワックス、マイ
クロクリスタリンワックスは、添加する油分としてギヤ
油、作動油、タービン油のような市販の工業用潤滑油と
なじみ性が良いという特長と、熱膨張係数が格段に大き
いため、摺動による昇温で早期に摺動面へ浸出し易いと
いう特長がある。例えば、常温から６０℃までの体積膨
張は、市販のグリースが約０．５％であるのに対し、例
えばマイクロクリスタリンワックスにギヤ油を７０％添
加混合した潤滑組成物では約３％である。

【００２７】ワックスはそれ自身で潤滑効果があるが、
油分を含むと、面圧と滑り速度に適合する潤滑組成物と
しての適当な硬さと油分自身の潤滑効果が得られるよう
になる。高い面圧では、固体潤滑と流体潤滑の中間的な
潤滑が望ましく、摺動部は液状となっているとしても、
潤滑組成物全体としては運転摺動中に半固態状または固
態状態であれば良い。潤滑組成物が固態のペースト状と
いうことができる状態であるときの混和稠度は、４０℃
で４００である。４０℃の混和稠度が４００を超える
と、潤滑組成物が柔らかすぎて流動性を示すようにな
り、高い面圧が作用する使用条件には不適となる。ま
た、潤滑組成物がワックスだけのような硬さを有する
と、硬過ぎて剪断抵抗が高いため潤滑効果が低くなる。
前記したワックスでは、油分は潤滑組成物のうちの３０
〜８０％程度の範囲にすると好適である。また、油分と
しては石油系潤滑油や合成潤滑油が用いられ、粘度が高
いものを用いると多くの油分を含有させることができ好
適である。軸受の一般的な使用温度は常温から５０℃程
度であるから、使用温度で固態状または半固態状を示す
ために潤滑組成物の滴点は６０℃以上とする。

【００２８】ワックスと油分の混合物だけでも潤滑性は
良好であるが、高い面圧が作用しても油膜が破れないよ
うにするために、極圧添加剤および固体潤滑剤粒子の少
なくともいずれか一方を添加する。これらを添加するこ
とによって、軸受と軸との金属接触が抑制され、軸受性
能が長期にわたって維持される。極圧添加剤の添加に際
しては、ギヤ油や各種作動油等の工業用潤滑油には極圧
添加剤が含まれているので、ギヤ油等を用いれば良い。
また、ギヤ等には、酸化防止剤や錆止め剤、さらには増
稠剤等が含まれているので好適である。

【００２９】極圧添加剤としては、例えば硫黄系ではオ
レフィンポリサルファイド、硫化油脂、ジアルキルサル
ファイド、塩素系では塩素化パラフィン、りん系ではア
リル燐酸エステル、複合型ではクロロナフサザンデー
ト、有機金属塩ではナフテン酸鉛、チオ燐酸亜鉛、その
他としてＭｏコンプレックス、ほう酸塩等が知られてい
る。極圧添加剤は、適当な油に混合した状態で、または
単体で前述のワックスおよび油分に添加することができ
る。潤滑組成物中の極圧添加剤の含有量は１．５重量％
を超えてもそれ以上の効果が望めないので、１．５重量
％以下、好ましくは０．５〜１重量％が良い。

【００３０】また、極圧添加剤に替えて黒鉛、二硫化モ
リブデン、二硫化タングステンＰＴＦＥ、弗化黒鉛、弗
化カルシウム等の固体潤滑剤粒子を添加しても効果が得
られる。これら固体潤滑剤粒子は、予め油分に混合分散
させておいてからワックスと混合すると製造が容易であ
る。潤滑組成物中の固体潤滑剤の含有量は１．５〜２．
５重量％であることが望ましい。固体潤滑剤の含有量が
１．５重量％未満であると高面圧に対する効果が不充分
となり、２．５重量％を上回ると潤滑組成物の見掛硬さ
が高くなって潤滑が不安定になる虞があるからである。
固体潤滑剤粒子は、焼結合金の気孔への含浸性を良くす
るために粒径が５０μｍ以下のものを用いると良い。軸
受の耐久性をさらに良好にするためには、極圧添加剤と
固体潤滑剤粒子の両方を含有させることが望ましい。

【００３１】潤滑組成物の製造方法は使用時の面圧によ
って適宜選定するが、たとえば粘度１５０〜２５００ｃ
Ｓｔ程度の極圧添加剤入り潤滑油をヒーター付きの減圧
容器に充填し、ワックスの融点より約１０〜５０℃程度
高い温度に加熱して液状にしておく。この潤滑油に、ワ
ックスおよび固体潤滑剤を添加して混合する。この液状
にされた潤滑組成物の中に前述の焼結合金軸受を浸漬
し、油の含浸と同様に減圧容器を密封、減圧して気孔内
に潤滑組成物を含浸させる。この潤滑組成物は、グリー
スに比べて加熱中の粘度が低いため含浸し易く、冷却し
たときに油分が分離し難いので高面圧下での性能が優れ
ている。減圧容器から取り出した軸受の表面には、液状
の潤滑組成物が水たまりのように付着することがあるの
で、液状のうちに熱風を当てるか遠心力を与えるかして
除去するか、軸受の孔にマンドレルを通して拭き取って
おくことが望ましい。また、油脂類は結晶が小さいと摩
擦特性が良好になるので、含浸処理した軸受を急冷して
油脂類の結晶を小さくすると良い。

【００３２】上記のような軸受は、マルテンサイトを含
む硬い鉄炭素系合金基地に軟質な銅や銅合金相が分散し
ているので、軸受の本体である焼結合金が高い面圧に耐
える強度と相手部材との馴染み性とを兼ね備えている。
また、焼結合金の気孔に、油分およびワックスに極圧添
加物や固体潤滑剤を含む潤滑組成物が充填されているの
で、相手部材と摺動すると、温度上昇に伴って気孔内の
潤滑組成物が膨張し、これが摺動面に浸出して圧力を発
生するから、摺動面が金属接触せずに潤滑され、高い面
圧でも良好な潤滑作用を示す。また、潤滑組成物が常温
で固態状または半固態状であるから、軸受の外に流れ出
るようなことがない。よって、軸受の周囲を汚染しない
ことは言うまでもなく、潤滑効果を長時間持続すること
ができ、軸受の性能を長期にわたって維持することがで
きる。

【００３３】なお、軸受の摺動面に摺動方向と交差する
方向あるいは平行な方向に複数の溝を設け、その溝にも
前述した潤滑組成物、または油に固体潤滑剤粒子を分散
させてペースト状にしたものを充填しておくと、潤滑が
さらに円滑に行われるようになる。特に、このように構
成すると、最初から軸に潤滑剤が接触しているので、運
転初期の潤滑が円滑に行われる。また、軸受の摺動面以
外の外面を封孔または小さな気孔に目漬しすれば、潤滑
組成物が熱膨張したときに摺動面へ積極的に浸出するの
で、潤滑組成物の圧力が高くなって摩耗が効果的に防止
される。

【００３４】この軸受は、低面圧では摩擦係数が高いの
で最適とはいえないが、面圧が３０ＭＰａ以上で使用さ
れる用途に好適である。このような用途としては、例え
ば、貨物昇降機のエキスパンダー用軸受、ブルトーザー
やパワーショベルのような建設機械の関節用軸受、プレ
ス機械用軸受、車輌等制動装置リンク用軸受、ヒンジ用
軸受、物品移動ロボットの関節軸受、キャスター用軸受
などが挙げられる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。軸受の焼結合金を製作するために下記の原料粉
末を用意した。アトマイズ鉄粉：粒度１００メッシュ以下電解銅粉：粒度１００メッシュ以下黒鉛粉：粒度２００メッシュ以下鉄合金粉Ａ：高速度工具鋼ＳＫＨ２相当の組成で、Ｆ
ｅ―０．８％Ｃ―４％Ｃｒ―１８％Ｗ―１％Ｖ、粒度２
００メッシュ以下鉄合金粉Ｂ：高速度工具鋼ＳＫＨ５１相当の組成で、
Ｆｅ―０．８％Ｃ―５％Ｃｒ―６％Ｗ―５％Ｍｏ―１％
Ｖ、粒度２００メッシュ以下鉄合金粉Ｃ：Ｆｅ―６５％Ｍｏ、粒度２００メッシュ
以下Ｃｏ合金粉：Ｃｏ―８．５％Ｃｒ―２８％Ｍｏ―２．
５％Ｓｉ、粒度２００メッシュ以下（キャポット社製、
品名：コバメット）エンスタタイト粉：日本タルク製ステアリン酸亜鉛粉

【００３６】

【表１】

【００３７】これらの粉末を表１に示す割合で混合し
た。なお、ステアリン酸亜鉛は、成型時の潤滑のために
添加するものであり、これを除く混合粉末を１００％と
したときに、全ての混合粉末に０．７５％添加した。各
混合粉末について密度６．２ｇ／ｃｍ³の軸受円筒形状
に圧粉成形し、成形体を還元雰囲気中、最高温度１１０
０℃で焼結した。次に、焼結体を温度８５０℃の浸炭雰
囲気中で保持したのち焼入れを行い、１８０℃で４０分
間焼戻しを行った。そして、切削加工により、内径１０
ｍｍ、外径１６ｍｍ、高さ１０ｍｍの軸受形状にした
後、脱脂剤中で超音波を与えて試料表面および気孔内の
焼戻し油を除去し試験用試料とした。試料１の断面の顕
微鏡組織は、基地がマルテンサイトとトルースタイト
で、赤みのある銅が分散していた。また、鉄基硬質合金
を含む試料２〜４および６は、組織中に、分散している
粒状炭化物に加えて硬質粒子がさらに点在した顕微鏡組
織であった。

【００３８】次に、比較のための試料として、組成がＣ
ｕ―１０％Ｓｎ―０．５％Ｎｉ―０．５％黒鉛であり、
銅錫合金基地中にニッケルと黒鉛粒子が分散した有効気
孔率が２０％の焼結合金製軸受（試料番号７）を作成し
た。

【００３９】次に、気孔に含浸する潤滑組成物として下
記のものを準備した。（ａ）温度４０℃における粘度２２０ｃＳｔの市販の極
圧添加剤入り工業用ギヤ油６０重量％と、滴点７０℃の
パラフィンワックス４０重量％とを９０℃に加熱、混合
した後、この混合物９９重量％に対し、粒子径５０μｍ
以下の鱗片状黒鉛粉１重量％を混合した潤滑組成物潤滑
組成物：滴点６５℃、２５℃における混和稠度１５０
（下線部数値につきご確認下さい）（ｂ）温度４０℃における粘度４６０ｃＳｔの市販の極
圧添加剤入り工業用ギヤ油７０重量％と、滴点８０℃の
マイクロクリスタリンワックス３０重量％を１００℃に
加熱、混合した潤滑組成物：滴点７５℃、２５℃におけ
る混和稠度１８０

【００４０】（ｃ）前記（ｂ）の潤滑組成物９８重量％
に、粒子径２μｍ以下の二硫化モリブデン粉２重量％を
混合（工業用ギヤ油に予備混合した状態で添加）した潤
滑組成物：滴点７５℃、２５℃における混和稠度１８０（ｄ）滴点が９５℃の市販のカルシウムグリース（ｅ）温度４０℃における粘度３２０ｃＳｔの市販の極
圧添加剤入り工業用ギヤ油

【００４１】これらの潤滑組成物を上記した各軸受試料
に含浸した。含浸は加熱ヒーター付きの減圧含浸器を用
い、含浸温度は潤滑組成物（ａ）は９０℃、（ｂ）およ
び（ｃ）は１００℃、（ｄ）は１５０℃、（ｅ）は５０
℃で行った。次に、これらの軸受試料について軸受耐久
試験を行った。軸受耐久試験は、軸受試料を試験機のハ
ウジングに固定し、軸受試料の孔に焼入れされた構造用
炭素鋼の軸を装着して軸心と直角方向に均等に荷重を加
え、面圧６０ＭＰａの状態で繰り返し半回転させて行っ
た。軸受試料の周辺の気温は４０℃とし、最大摺動速度
は１ｍ／分とした。この試験条件は、高面圧下で低速摺
動であり、摺動面の潤滑が困難な状態と言うことができ
る。表２に、軸受試料の温度が安定している状態から温
度上昇傾向が認められたときまでの摺動距離（単位：
ｍ）を示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２に示すように、比較的軟質な青銅合金
で構成された試料７と比較すると、本発明の鉄合金製軸
受（試料１〜６）は耐久性が格段に優れていることが判
る。また、鉄炭素系焼入れ組織の基地に銅と鉄銅合金が
分散した合金からなる試料１は、硬質粒子が分散されて
いる合金（試料２〜６）と比較すると耐久性はやや劣っ
ているが、面圧がやや低い用途であれば特性は充分であ
る。また、硬質粒子が分散されている合金（試料２〜
５）の耐久性は総じて高く大差がないが、これらと比較
すると、基地に固体潤滑剤を含有する試料６は、さらに
良好な耐久性を示すことが判った。

【００４４】次に、軸受の気孔に含浸された潤滑剤の種
類による耐久性を比較すると、高粘度ギヤ油（ｅ）やグ
リス（ｄ）を含浸させた試料に比べて、ワックスとギヤ
油の混合潤滑組成物（ｂ）およびそれに固体潤滑剤を含
むもの（ａおよびｃ）を含浸させた試料は、耐久性が格
段に優れていることが判る。グリース（ｄ）は、その粘
性の大きさからある程度の耐久性を有するものと思われ
たが、ギヤ油と比較してもそれ程良好とは言えない結果
となった。その原因は、グリースを加熱して液状とした
後に冷却すると、グリースから油分が分離する現象が生
じ、試料の気孔に含浸させる際にも同様の現象が生じて
潤滑能力が変化したためと考えられる。

【００４５】なお、グリースを含浸した試料では試料か
らのグリースの流出はやや少なかったが、高粘度ギヤ油
（ｅ）を含浸させた試料では、試験中に油が軸受端面に
伝って流出しており、潤滑油のロスになって耐久性に影
響しているとともに、軸受の周辺を汚染することが予想
される。また、ワックスとギヤ油の混合潤滑組成物
（ｂ）およびそれに固体潤滑剤を含むもの（ａおよび
ｃ）を含浸させた試料では、軸受内周の面取部と軸との
間に浸出が認められたが、流出はしていなかった。

【００４６】次に、試料２（高速度工具鋼ＳＫＨ２相当
組成の硬質相分散合金）の焼結体端面と外周面を塑性流
動させて目漬しした後、熱処理を施し、軸受所定寸法に
切削加工するとともに内周面に摺動方向に沿う５本の溝
を形成した。この焼結軸受に潤滑組成物ｃ（ワックス＋
ギヤ油＋二硫化モリブデン）を前記と同様にして含浸し
た。この試料を試験機のハウジングに圧入し、前記と同
様に耐久試験を行ったところ、摺動距離は１９００ｍで
あった。このように耐久性が格段に優れているのは、潤
滑組成物が内周の溝に充填されている分だけ多いこと
と、溝から潤滑組成物が摺動面に供給され易いこと、端
面と外周面が液密に閉鎖されているので、潤滑組成物が
熱膨張により摺動面に供給され易いことによるものと考
えられる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の軸受にお
いては、マルテンサイトを含む硬い鉄炭素系合金基地に
軟質な銅や銅合金相が分散しているので、軸受の本体で
ある焼結合金が高い面圧に耐える強度と相手部材との馴
染み性とを兼ね備えている。また、焼結合金の気孔に、
油分およびワックスに極圧添加物や固体潤滑剤を含む潤
滑組成物が充填されているので、摺動面が金属接触せず
に潤滑され、高い面圧でも良好な潤滑作用を示す。ま
た、潤滑組成物が常温で固態状または半固態状であるか
ら、軸受の外に流れ出るようなことがなく、軸受の周囲
を汚染しないことは言うまでもなく、潤滑効果を長時間
持続することができ、軸受の性能を長期にわたって維持
することができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】次に、気孔に含浸する潤滑組成物として下
記のものを準備した。（ａ）温度４０℃における粘度２２０ｃＳｔの市販の極
圧添加剤入り工業用ギヤ油６０重量％と、滴点７０℃の
パラフィンワックス４０重量％とを９０℃に加熱、混合
した後、この混合物９９重量％に対し、粒子径５０μｍ
以下の鱗片状黒鉛粉１重量％を混合した潤滑組成物潤滑
組成物：滴点６５℃、２５℃における混和稠度１５０（ｂ）温度４０℃における粘度４６０ｃＳｔの市販の極
圧添加剤入り工業用ギヤ油７０重量％と、滴点８０℃の
マイクロクリスタリンワックス３０重量％を１００℃に
加熱、混合した潤滑組成物：滴点７５℃、２５℃におけ
る混和稠度１８０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄炭素合金基地中にマルテンサイトを含
むとともに、銅粒子および銅合金粒子の少なくともいず
れか一方が分散している鉄基焼結合金の気孔内に、常温
で半固態状または固態状で滴点６０℃以上の潤滑組成物
を充填し、この潤滑組成物は、極圧添加剤および固体潤
滑剤粒子の少なくともいずれか一方を含む油分およびワ
ックスを主体としていることを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】鉄炭素合金基地中にマルテンサイトを含
むとともに、銅粒子および銅合金粒子の少なくともいず
れか一方と、上記鉄炭素合金基地より硬質な鉄基合金粒
子およびコバルト基合金粒子の少なくともいずれか一方
とが分散している鉄基焼結合金の気孔内に、常温で半固
態状または固態状で滴点６０℃以上の潤滑組成物を充填
し、この潤滑組成物は、極圧添加剤および固体潤滑剤粒
子の少なくともいずれか一方を含む油分およびワックス
を含有していることを特徴とする滑り軸受。
【請求項３】前記鉄炭素合金基地より硬質な鉄基合金
粒子またはコバルト基合金粒子の含有量が５〜３０重量
％であることを特徴とする請求項２に記載の滑り軸受。
【請求項４】Ｃｕの含有量が７〜３０重量％であるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の滑り軸
受。
【請求項５】前記鉄炭素合金基地中に黒鉛、二硫化モ
リブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、窒化けい
素、弗化黒鉛、エンスタタイトの１種または２種以上の
粒子を３重量％以下含有していることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の滑り軸受。
【請求項６】前記ワックスは、パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、ラ
イスワックス、キャンデリラワックス、みつろう、モン
タンワックス、ポリエチレンワックスのいずれかである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の滑り
軸受。
【請求項７】前記ワックスは、パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックスの少なくともいずれか一
方であり、前記油分は極圧添加剤を含む工業用潤滑油で
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
滑り軸受。
【請求項８】前記ワックスの含有量が２０〜４０重量
％であり、このワックスは、０．５〜１．５重量％の極
圧添加剤および１．５〜２．５重量％の固体潤滑剤粒子
の少なくともいずれか一方を含有することを特徴とする
請求項７に記載の滑り軸受。
【請求項９】軸との摺動面に複数の溝を備えており、
その溝に、油に固体潤滑剤粒子を分散させたペーストま
たは前記潤滑組成物を充填したことを特徴とする請求項
１〜８のいずれかに記載の滑り軸受。
【請求項１０】前記鉄炭素合金の摺動面以外の外面の
気孔を目潰ししたことを特徴とする請求項１〜９のいず
れかに記載の滑り軸受。
【請求項１１】支持する軸が揺動するか滑り軸受が回
転する状態で使用することを特徴とする請求項１〜１０
のいずれかに記載の滑り軸受の使用方法。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれかに記載の滑
り軸受の使用方法であって、軸との摺動面に作用する面
圧が３０ＭＰａ以上の条件で使用することを特徴とする
滑り軸受の使用方法。
【請求項１３】請求項１〜１０のいずれかに記載の滑
り軸受の使用方法であって、温度６０℃未満の常温で使
用することを特徴とする滑り軸受の使用方法。
【請求項１４】請求項１〜１０のいずれかに記載の滑
り軸受の使用方法であって、支持する軸が揺動するか滑
り軸受が回転する条件と、使用する軸との摺動面に作用
する面圧が３０ＭＰａ以上の条件と、温度６０℃未満の
常温で使用する条件のうちの２つまたは３つの条件で使
用することを特徴とする滑り軸受の使用方法。