JPH10330868A - 銅基焼結合金 - Google Patents
銅基焼結合金Info
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- JPH10330868A JPH10330868A JP9146374A JP14637497A JPH10330868A JP H10330868 A JPH10330868 A JP H10330868A JP 9146374 A JP9146374 A JP 9146374A JP 14637497 A JP14637497 A JP 14637497A JP H10330868 A JPH10330868 A JP H10330868A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
- F16C2204/18—Alloys based on copper with bismuth as the next major constituent
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｐｂを含まずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等の
摺動特性を有する焼結合金を提供する。 【解決手段】Ｂｉ又はＢｉ基合金からなるビスマス相１
を５〜５０重量％含有し、残部をＣｕ又はＣｕ基合金と
不可避の不純物とからなる銅相２で構成する。硬質の銅
相２が荷重を支持し、ビスマス相１が相手材との焼き付
きの発生を抑制するため、Ｃｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等
の摺動特性が発現される。
摺動特性を有する焼結合金を提供する。 【解決手段】Ｂｉ又はＢｉ基合金からなるビスマス相１
を５〜５０重量％含有し、残部をＣｕ又はＣｕ基合金と
不可避の不純物とからなる銅相２で構成する。硬質の銅
相２が荷重を支持し、ビスマス相１が相手材との焼き付
きの発生を抑制するため、Ｃｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等
の摺動特性が発現される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動材料として有
用な銅基焼結合金に関し、詳しくは鉛（Ｐｂ）を含まな
い銅基焼結合金に関する。
用な銅基焼結合金に関し、詳しくは鉛（Ｐｂ）を含まな
い銅基焼結合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】軸受ブッシュなどの摺動材料として、従
来より銅基焼結合金が多用されている。例えばＣｕ−１
０％Ｓｎ合金を基本材質とし、通常Ｐｂ、黒鉛などが添
加されてなる焼結合金は多孔構造を有しているため、焼
結含油軸受などに利用されている。
来より銅基焼結合金が多用されている。例えばＣｕ−１
０％Ｓｎ合金を基本材質とし、通常Ｐｂ、黒鉛などが添
加されてなる焼結合金は多孔構造を有しているため、焼
結含油軸受などに利用されている。
【０００３】またケルメットと通称されるＣｕ−Ｐｂ系
焼結合金は、特に優れた摺動特性を示すため摺動材料と
して広く用いられている。このＣｕ−Ｐｂ系焼結合金の
優れた摺動特性は、Ｃｕ相とＰｂ相とからなる組織構造
に起因し、硬質のＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ相が荷
重を支持し、Ｐｂ相が相手材との焼き付きの発生を抑制
するという作用に基づいている。
焼結合金は、特に優れた摺動特性を示すため摺動材料と
して広く用いられている。このＣｕ−Ｐｂ系焼結合金の
優れた摺動特性は、Ｃｕ相とＰｂ相とからなる組織構造
に起因し、硬質のＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ相が荷
重を支持し、Ｐｂ相が相手材との焼き付きの発生を抑制
するという作用に基づいている。
【０００４】しかしＣｕ−Ｐｂ系焼結合金からなる摺動
材料を劣化した潤滑油中で使用すると、Ｐｂ相が腐食さ
れるため特性が低下するという不具合がある。そこで米
国特許第 4,878,768号には、Ｐｂ相にＩｎを添加し耐食
性を向上させたＣｕ−Ｐｂ系焼結合金が開示されてい
る。また、Ｃｕ−Ｐｂ系焼結合金からなる軸受けライニ
ング表面に、Ｐｂ−Ｓｎ，Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ，Ｐｂ−Ｓ
ｎ−Ｉｎなどからなる表面めっき層（オーバレイ）を形
成することも行われている。オーバレイによりＣｕ−Ｐ
ｂ系焼結合金中のＰｂ相の腐食が抑制されるとともに、
なじみ性が向上するなど摺動性能が一層向上するため、
高出力エンジンのすべり軸受けなど高負荷条件となる部
分の材料としては、オーバレイ付きＣｕ−Ｐｂ系焼結合
金は不可欠の材料となっている。
材料を劣化した潤滑油中で使用すると、Ｐｂ相が腐食さ
れるため特性が低下するという不具合がある。そこで米
国特許第 4,878,768号には、Ｐｂ相にＩｎを添加し耐食
性を向上させたＣｕ−Ｐｂ系焼結合金が開示されてい
る。また、Ｃｕ−Ｐｂ系焼結合金からなる軸受けライニ
ング表面に、Ｐｂ−Ｓｎ，Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ，Ｐｂ−Ｓ
ｎ−Ｉｎなどからなる表面めっき層（オーバレイ）を形
成することも行われている。オーバレイによりＣｕ−Ｐ
ｂ系焼結合金中のＰｂ相の腐食が抑制されるとともに、
なじみ性が向上するなど摺動性能が一層向上するため、
高出力エンジンのすべり軸受けなど高負荷条件となる部
分の材料としては、オーバレイ付きＣｕ−Ｐｂ系焼結合
金は不可欠の材料となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年、地球環
境の保護の重要性が認められ、環境を害する恐れのある
Ｐｂの使用量を低減することが求められている。しかし
摺動材料用のＣｕ−Ｐｂ系焼結合金では、高い摺動特性
を得るためにはＰｂの使用量を３０〜４０％と多くせざ
るを得ない。
境の保護の重要性が認められ、環境を害する恐れのある
Ｐｂの使用量を低減することが求められている。しかし
摺動材料用のＣｕ−Ｐｂ系焼結合金では、高い摺動特性
を得るためにはＰｂの使用量を３０〜４０％と多くせざ
るを得ない。
【０００６】なお、特開平７−２５２６９３号公報に
は、Ｐｂを含まない合金からなるオーバレイが提案され
ている。しかしオーバレイ付きすべり軸受けにおいて
は、鋼製の裏金板上に０．３ｍｍ程度の厚さのＣｕ−Ｐ
ｂ系焼結合金層（ライニング）を形成し、その表面に１
０〜３０μｍの厚さのオーバレイを形成するのが一般的
である。
は、Ｐｂを含まない合金からなるオーバレイが提案され
ている。しかしオーバレイ付きすべり軸受けにおいて
は、鋼製の裏金板上に０．３ｍｍ程度の厚さのＣｕ−Ｐ
ｂ系焼結合金層（ライニング）を形成し、その表面に１
０〜３０μｍの厚さのオーバレイを形成するのが一般的
である。
【０００７】すなわちオーバレイに比べてライニングの
体積が格段に大きいので、Ｐｂの使用量を低減するなら
ば、オーバレイからＰｂを除くよりもライニングのＣｕ
−Ｐｂ系焼結合金からＰｂを除くのが特に有効である。
しかし、Ｐｂを含まずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等の
摺動特性を有するライニング材料は、現時点では見あた
らない。
体積が格段に大きいので、Ｐｂの使用量を低減するなら
ば、オーバレイからＰｂを除くよりもライニングのＣｕ
−Ｐｂ系焼結合金からＰｂを除くのが特に有効である。
しかし、Ｐｂを含まずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等の
摺動特性を有するライニング材料は、現時点では見あた
らない。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、Ｐｂを含まずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同
等の摺動特性を有する焼結合金を提供することを目的と
する。
ものであり、Ｐｂを含まずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同
等の摺動特性を有する焼結合金を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の銅基焼結合金の特徴は、Ｂｉ又はＢｉ基合金からな
るビスマス相を５〜５０重量％含有し、残部がＣｕ又は
Ｃｕ基合金と不可避の不純物とからなる銅相で構成され
ていることにある。また請求項２に記載の銅基焼結合金
の特徴は、請求項１に記載の銅基焼結合金において、ビ
スマス相はＳｎ、Ａｇ及びＩｎのうち少なくとも１種の
元素を含み、少なくとも１種の元素はビスマス相中にＳ
ｎであれば２０重量％以下、Ａｇであれば１０重量％以
下及びＩｎであれば５重量％以下の範囲で含有されるこ
とにある。
明の銅基焼結合金の特徴は、Ｂｉ又はＢｉ基合金からな
るビスマス相を５〜５０重量％含有し、残部がＣｕ又は
Ｃｕ基合金と不可避の不純物とからなる銅相で構成され
ていることにある。また請求項２に記載の銅基焼結合金
の特徴は、請求項１に記載の銅基焼結合金において、ビ
スマス相はＳｎ、Ａｇ及びＩｎのうち少なくとも１種の
元素を含み、少なくとも１種の元素はビスマス相中にＳ
ｎであれば２０重量％以下、Ａｇであれば１０重量％以
下及びＩｎであれば５重量％以下の範囲で含有されるこ
とにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の銅基焼結合金
は、Ｂｉ又はＢｉ基合金からなるビスマス相が５〜５０
重量％含有され、残部がＣｕ又はＣｕ基合金からなる銅
相から構成されている。この銅基焼結合金を摺動部に設
けると、硬質の銅相が荷重を支持し、ビスマス相が相手
材との焼き付きの発生を抑制するため、Ｃｕ−Ｐｂ系焼
結合金と同等の摺動特性が発現される。
は、Ｂｉ又はＢｉ基合金からなるビスマス相が５〜５０
重量％含有され、残部がＣｕ又はＣｕ基合金からなる銅
相から構成されている。この銅基焼結合金を摺動部に設
けると、硬質の銅相が荷重を支持し、ビスマス相が相手
材との焼き付きの発生を抑制するため、Ｃｕ−Ｐｂ系焼
結合金と同等の摺動特性が発現される。
【００１１】ここでビスマス相の含有量が５重量％未満
であると、相手材との焼き付きが発生しやすくなり、ビ
スマス相を５０重量％を超えて含有すると高荷重が作用
する部位への適用が困難となる。ビスマス相はＳｎ、Ａ
ｇ及びＩｎのうち少なくとも１種の元素を含むことが望
ましい。これらの元素はいずれもビスマス相と銅相との
密着性を向上させ、材料強度を向上させる作用を奏す
る。しかしあまり多く添加すると、銅基焼結合金が硬く
なりすぎてなじみ性が低下する。したがって、合計添加
量は２０重量％以下とすることが望ましい。
であると、相手材との焼き付きが発生しやすくなり、ビ
スマス相を５０重量％を超えて含有すると高荷重が作用
する部位への適用が困難となる。ビスマス相はＳｎ、Ａ
ｇ及びＩｎのうち少なくとも１種の元素を含むことが望
ましい。これらの元素はいずれもビスマス相と銅相との
密着性を向上させ、材料強度を向上させる作用を奏す
る。しかしあまり多く添加すると、銅基焼結合金が硬く
なりすぎてなじみ性が低下する。したがって、合計添加
量は２０重量％以下とすることが望ましい。
【００１２】ここにおいて、Ｓｎの添加量が多くなりす
ぎると銅基焼結合金の融点が低下し、高温下での摺動特
性が低下する。したがってＳｎの添加量はビスマス相の
２０重量％以下とすることが望ましい。またＳｎより影
響力は小さいものの、ＩｎもＳｎと同様に銅基焼結合金
の融点を低下させるので、Ｉｎの添加量は５重量％以下
とすることが望ましい。
ぎると銅基焼結合金の融点が低下し、高温下での摺動特
性が低下する。したがってＳｎの添加量はビスマス相の
２０重量％以下とすることが望ましい。またＳｎより影
響力は小さいものの、ＩｎもＳｎと同様に銅基焼結合金
の融点を低下させるので、Ｉｎの添加量は５重量％以下
とすることが望ましい。
【００１３】またＡｇを添加しても銅基焼結合金の融点
が低下するが、ＳｎやＩｎより低下する度合いが小さ
く、Ａｇを例えば５０重量％以上添加しても融点が２６
２℃より低下することはない。しかしＡｇの添加により
銅基焼結合金が硬くなりすぎ、なじみ性が低下するの
で、Ａｇの添加量は１０重量％以下とするのが望まし
い。本発明の銅基焼結合金は、従来のＣｕ−Ｐｂ系焼結
合金と同様に用いることができる。例えばすべり軸受
け、ブッシュなど高強度の鋼板表面のライニングとして
使用することができる。また高出力エンジンのすべり軸
受けであれば、裏金表面に本発明の銅基焼結合金からな
るライニングを形成し、さらにその表面にオーバレイを
設けることができる。
が低下するが、ＳｎやＩｎより低下する度合いが小さ
く、Ａｇを例えば５０重量％以上添加しても融点が２６
２℃より低下することはない。しかしＡｇの添加により
銅基焼結合金が硬くなりすぎ、なじみ性が低下するの
で、Ａｇの添加量は１０重量％以下とするのが望まし
い。本発明の銅基焼結合金は、従来のＣｕ−Ｐｂ系焼結
合金と同様に用いることができる。例えばすべり軸受
け、ブッシュなど高強度の鋼板表面のライニングとして
使用することができる。また高出力エンジンのすべり軸
受けであれば、裏金表面に本発明の銅基焼結合金からな
るライニングを形成し、さらにその表面にオーバレイを
設けることができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。図１に本実施例の銅基焼結合金の概略構
成図を示す。この銅基焼結合金は、Ｂｉ又はＢｉ基合金
からなるビスマス相１を５〜５０重量％含有し、残部が
Ｃｕ又はＣｕ基合金からなる銅相２と、図示しない不可
避の不純物とで構成されている。
的に説明する。図１に本実施例の銅基焼結合金の概略構
成図を示す。この銅基焼結合金は、Ｂｉ又はＢｉ基合金
からなるビスマス相１を５〜５０重量％含有し、残部が
Ｃｕ又はＣｕ基合金からなる銅相２と、図示しない不可
避の不純物とで構成されている。
【００１５】（実施例１）＃１００以下の市販の純Ｃｕ
粉末９５重量部と、＃１００以下の市販の純Ｂｉ粉末５
重量部とを混合し、表１に示す条件で圧粉して、直径１
０ｍｍ、厚さ約２ｍｍの円柱ペレット形状に成形した。
そして表２に示す条件で焼結し、実施例１の銅基焼結合
金を得た。
粉末９５重量部と、＃１００以下の市販の純Ｂｉ粉末５
重量部とを混合し、表１に示す条件で圧粉して、直径１
０ｍｍ、厚さ約２ｍｍの円柱ペレット形状に成形した。
そして表２に示す条件で焼結し、実施例１の銅基焼結合
金を得た。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】 （実施例２〜５）純Ｂｉ粉末の配合割合を表３に示すよ
うに異ならせたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。
うに異ならせたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。
【００１８】（実施例６〜１９）純Ｂｉ粉末の代わり
に、表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を１５重量
部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金
を調製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示すビスマス
相の組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化し、ふる
い分けした＃１００以下のものを用いた。
に、表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を１５重量
部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金
を調製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示すビスマス
相の組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化し、ふる
い分けした＃１００以下のものを用いた。
【００１９】（実施例２０）純Ｃｕ粉末の代わりに、＃
１００以下の市販のＣｕ−３．５Ｓｎ合金粉末を用い、
純Ｂｉ粉末を１５重量部用いたこと以外は実施例１と同
様にして銅基焼結合金を調製した。 （実施例２１）純Ｃｕ粉末の代わりに、ＪＩＳ Ｃ５１
０１（りん青銅１種）粉末を用い、純Ｂｉ粉末を１５重
量部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合
金を調製した。なお、ＪＩＳ Ｃ５１０１（りん青銅１
種）粉末は、市販の伸展材を油目やすりで粉末化し、ふ
るい分けした＃１００以下のものを用いた。
１００以下の市販のＣｕ−３．５Ｓｎ合金粉末を用い、
純Ｂｉ粉末を１５重量部用いたこと以外は実施例１と同
様にして銅基焼結合金を調製した。 （実施例２１）純Ｃｕ粉末の代わりに、ＪＩＳ Ｃ５１
０１（りん青銅１種）粉末を用い、純Ｂｉ粉末を１５重
量部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合
金を調製した。なお、ＪＩＳ Ｃ５１０１（りん青銅１
種）粉末は、市販の伸展材を油目やすりで粉末化し、ふ
るい分けした＃１００以下のものを用いた。
【００２０】（実施例２２）純Ｃｕ粉末の代わりに、Ｊ
ＩＳ Ｃ５２１２（りん青銅３種）粉末を用い、純Ｂｉ
粉末を１５重量部用いたこと以外は実施例１と同様にし
て銅基焼結合金を調製した。なお、ＪＩＳ Ｃ５２１２
（りん青銅３種）粉末は、市販の伸展材を油目やすりで
粉末化し、ふるい分けした＃１００以下のものを用い
た。
ＩＳ Ｃ５２１２（りん青銅３種）粉末を用い、純Ｂｉ
粉末を１５重量部用いたこと以外は実施例１と同様にし
て銅基焼結合金を調製した。なお、ＪＩＳ Ｃ５２１２
（りん青銅３種）粉末は、市販の伸展材を油目やすりで
粉末化し、ふるい分けした＃１００以下のものを用い
た。
【００２１】（実施例２３）純Ｃｕ粉末の代わりにＪＩ
Ｓ Ｃ５１０１（りん青銅１種）粉末を用い、純Ｂｉ粉
末の代わりに表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を
１５重量部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基
焼結合金を調製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示す
ビスマス相の組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化
し、ふるい分けした＃１００以下のものを用いた。
Ｓ Ｃ５１０１（りん青銅１種）粉末を用い、純Ｂｉ粉
末の代わりに表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を
１５重量部用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基
焼結合金を調製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示す
ビスマス相の組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化
し、ふるい分けした＃１００以下のものを用いた。
【００２２】（比較例１）表３に示すように、＃１００
以下の市販の純Ｃｕ粉末のみを用いたこと以外は実施例
１と同様にして銅基焼結合金を調製した。 （比較例２〜３）純Ｂｉ粉末の配合割合を表３に示すよ
うに異ならせたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。
以下の市販の純Ｃｕ粉末のみを用いたこと以外は実施例
１と同様にして銅基焼結合金を調製した。 （比較例２〜３）純Ｂｉ粉末の配合割合を表３に示すよ
うに異ならせたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。
【００２３】（比較例４〜６）純Ｂｉ粉末の代わりに、
表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を１５重量部用
いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調
製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示すビスマス相の
組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化し、ふるい分
けした＃１００以下のものを用いた。
表３に示す＃１００以下のＢｉ合金粉末を１５重量部用
いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調
製した。なおＢｉ合金粉末は、表３に示すビスマス相の
組成で溶製した合金を油目やすりで粉末化し、ふるい分
けした＃１００以下のものを用いた。
【００２４】（比較例７）＃１００以下の市販の純Ｃｕ
粉末９５重量部と、＃１００以下の市販の純Ｐｂ粉末５
重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。 （比較例８）＃１００以下の市販の純Ｃｕ粉末９０重量
部と、＃１００以下の市販の純Ｐｂ粉末１０重量部を用
いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調
製した。
粉末９５重量部と、＃１００以下の市販の純Ｐｂ粉末５
重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼
結合金を調製した。 （比較例８）＃１００以下の市販の純Ｃｕ粉末９０重量
部と、＃１００以下の市販の純Ｐｂ粉末１０重量部を用
いたこと以外は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調
製した。
【００２５】（比較例９）＃１００以下の市販のＣｕ−
３．５Ｓｎ−２４Ｐｂ合金粉末の所定量と、＃１００以
下の市販のＣｕ−３．５Ｓｎ合金粉末の所定量とを、表
３に示す組成割合となるように混合したこと以外は実施
例１と同様にして銅基焼結合金を調製した。
３．５Ｓｎ−２４Ｐｂ合金粉末の所定量と、＃１００以
下の市販のＣｕ−３．５Ｓｎ合金粉末の所定量とを、表
３に示す組成割合となるように混合したこと以外は実施
例１と同様にして銅基焼結合金を調製した。
【００２６】（比較例１０）＃１００以下の市販のＣｕ
−３．５Ｓｎ−２４Ｐｂ合金粉末のみを用いたこと以外
は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調製した。
−３．５Ｓｎ−２４Ｐｂ合金粉末のみを用いたこと以外
は実施例１と同様にして銅基焼結合金を調製した。
【００２７】
【表３】
【００２８】（試験例）上記のそれぞれの焼結合金を、
直径４ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板形状に切削し、黄銅製の
基台に設けられた深さ約０．６ｍｍの穴に圧入するとと
もにエポキシ樹脂で接着した。これをピン試験片に用
い、直径４ｍｍの表面を摩擦面として、表４に示す条件
にてピンオンディスク型の摩擦摩耗試験を行った。そし
て摩擦係数、摩擦面の摩耗量、摩擦面のビッカース硬さ
を測定し、結果を表５及び図６〜図８に示す。
直径４ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板形状に切削し、黄銅製の
基台に設けられた深さ約０．６ｍｍの穴に圧入するとと
もにエポキシ樹脂で接着した。これをピン試験片に用
い、直径４ｍｍの表面を摩擦面として、表４に示す条件
にてピンオンディスク型の摩擦摩耗試験を行った。そし
て摩擦係数、摩擦面の摩耗量、摩擦面のビッカース硬さ
を測定し、結果を表５及び図６〜図８に示す。
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】（評価）先ず摩擦係数について見ると、各
実施例の焼結合金は比較例１〜９に比べて摩擦係数が低
く、実用されている比較例１０のＣｕ−Ｐｂ系焼結合金
と同等の０．２以下であり、優れた摩擦特性を示してい
る。また実施例１〜５の比較より、純Ｂｉの濃度が増加
するにつれて摩擦係数が低くなっていることがわかる。
さらに実施例８〜１１は実施例３よりも摩擦係数が低い
ことから、ビスマス相１は純ＢｉよりＢｉ基合金とする
ことが摩擦低減に有効であることがわかる。
実施例の焼結合金は比較例１〜９に比べて摩擦係数が低
く、実用されている比較例１０のＣｕ−Ｐｂ系焼結合金
と同等の０．２以下であり、優れた摩擦特性を示してい
る。また実施例１〜５の比較より、純Ｂｉの濃度が増加
するにつれて摩擦係数が低くなっていることがわかる。
さらに実施例８〜１１は実施例３よりも摩擦係数が低い
ことから、ビスマス相１は純ＢｉよりＢｉ基合金とする
ことが摩擦低減に有効であることがわかる。
【００３２】一方、摩耗量について見ると、各実施例の
焼結合金の摩耗量は実用されている比較例１０に比べて
多いものの、比較例８のＣｕ−５Ｐｂ合金より少なく耐
摩耗性に優れていることがわかる。そして銅相２をＣｕ
基合金とした実施例２０〜２２は、摩擦係数は比較例１
０より低く、摩耗量も比較例１０と比べて遜色なく、摩
擦特性にきわめて優れている。
焼結合金の摩耗量は実用されている比較例１０に比べて
多いものの、比較例８のＣｕ−５Ｐｂ合金より少なく耐
摩耗性に優れていることがわかる。そして銅相２をＣｕ
基合金とした実施例２０〜２２は、摩擦係数は比較例１
０より低く、摩耗量も比較例１０と比べて遜色なく、摩
擦特性にきわめて優れている。
【００３３】そしてビスマス相１をＢｉ基合金とし、か
つ銅相２をＣｕ基合金とした実施例２３では、摩擦係数
の低さと摩耗量の少なさとが両立し、各実施例のなかで
特に摩擦特性に優れている。さらに各実施例の焼結合金
のビッカース硬さは、実用されている比較例１０と同等
以上であり、材料強度も高いことがわかる。
つ銅相２をＣｕ基合金とした実施例２３では、摩擦係数
の低さと摩耗量の少なさとが両立し、各実施例のなかで
特に摩擦特性に優れている。さらに各実施例の焼結合金
のビッカース硬さは、実用されている比較例１０と同等
以上であり、材料強度も高いことがわかる。
【００３４】次にビスマス相１について見ると、実施例
６〜１９では実施例３に比べて摩耗量が低減し、ビッカ
ース硬さが大きくなる傾向が認められ、特にＳｎが増え
るにつれてその傾向が顕著に認められる。したがってＢ
ｉへのＳｎ、Ａｇ、Ｉｎの添加はいずれもビスマス相１
と銅相２との密着性を向上させて材料強度を高める効果
があると考えられる。
６〜１９では実施例３に比べて摩耗量が低減し、ビッカ
ース硬さが大きくなる傾向が認められ、特にＳｎが増え
るにつれてその傾向が顕著に認められる。したがってＢ
ｉへのＳｎ、Ａｇ、Ｉｎの添加はいずれもビスマス相１
と銅相２との密着性を向上させて材料強度を高める効果
があると考えられる。
【００３５】しかし実施例６、実施例９及び実施例１２
の摩擦特性は実施例３と大差なく、したがってＳｎ、Ａ
ｇ、Ｉｎの添加量が０．１重量％未満では効果が不十分
である。なお実施例８では高い摩擦特性を示すのに、比
較例４のようにＳｎの添加量が２０重量％を超えると、
摩擦係数が高くなるとともに摩耗量が増大する。したが
ってＳｎの添加量は２０重量％以下とするのが望まし
い。
の摩擦特性は実施例３と大差なく、したがってＳｎ、Ａ
ｇ、Ｉｎの添加量が０．１重量％未満では効果が不十分
である。なお実施例８では高い摩擦特性を示すのに、比
較例４のようにＳｎの添加量が２０重量％を超えると、
摩擦係数が高くなるとともに摩耗量が増大する。したが
ってＳｎの添加量は２０重量％以下とするのが望まし
い。
【００３６】また実施例１４では高い摩擦特性を示すの
に、比較例６のようにＩｎの添加量が５重量％を超える
と摩擦係数が高くなるとともに摩耗量が増大する。した
がってＩｎの添加量は５重量％以下とするのが望まし
い。このようにＳｎ及びＩｎの過剰の添加による摩擦特
性の低下は、ビスマス相１の融点が低下することに起因
すると考えられる。一方、Ａｇを添加してもビスマス相
１の融点が低下するが、その程度はＳｎ及びＩｎの場合
に比べて小さく、例えばＳｎを２０重量％添加すると共
晶合金であるＢｉ−Ｓｎ合金の完全溶融点は約２００℃
となるが、Ａｇを５０重量％まで添加しても融点が２６
２℃より低くなることはない。しかし、比較例５のよう
にＡｇの添加量が１０重量％を超えると、摩擦係数が高
くなるとともに摩耗量が増大する。
に、比較例６のようにＩｎの添加量が５重量％を超える
と摩擦係数が高くなるとともに摩耗量が増大する。した
がってＩｎの添加量は５重量％以下とするのが望まし
い。このようにＳｎ及びＩｎの過剰の添加による摩擦特
性の低下は、ビスマス相１の融点が低下することに起因
すると考えられる。一方、Ａｇを添加してもビスマス相
１の融点が低下するが、その程度はＳｎ及びＩｎの場合
に比べて小さく、例えばＳｎを２０重量％添加すると共
晶合金であるＢｉ−Ｓｎ合金の完全溶融点は約２００℃
となるが、Ａｇを５０重量％まで添加しても融点が２６
２℃より低くなることはない。しかし、比較例５のよう
にＡｇの添加量が１０重量％を超えると、摩擦係数が高
くなるとともに摩耗量が増大する。
【００３７】
【表６】
【００３８】表６に各実施例及び比較例におけるビスマ
ス相１のビッカース硬さと鉛のビッカース硬さを示す。
表６から明らかなように、Ａｇの添加量が多いほどビス
マス相１が硬くなっている。すなわち比較例５のように
Ａｇの添加量が１０重量％を超えると摩擦係数が高くな
るとともに摩耗量が増大する原因は、ビスマス相１が硬
くなりすぎてなじみ性が低下したことによるものと考え
られる。したがってＡｇの添加量は１０重量％以下とす
ることが望ましい。
ス相１のビッカース硬さと鉛のビッカース硬さを示す。
表６から明らかなように、Ａｇの添加量が多いほどビス
マス相１が硬くなっている。すなわち比較例５のように
Ａｇの添加量が１０重量％を超えると摩擦係数が高くな
るとともに摩耗量が増大する原因は、ビスマス相１が硬
くなりすぎてなじみ性が低下したことによるものと考え
られる。したがってＡｇの添加量は１０重量％以下とす
ることが望ましい。
【００３９】本発明の銅基焼結合金は、そのままで摺動
部材として用いることができるし、図２に示すように本
発明の銅基焼結合金からなる摺動部材１０表面にオーバ
レイ１１を設けてもよい。また本発明の銅基焼結合金
は、図３に示すように裏金１００のライニング１２とし
て用いることができる。また図４に示すように、本発明
の銅基焼結合金からなるライニング１２表面にオーバレ
イ１３を設けてもよい。
部材として用いることができるし、図２に示すように本
発明の銅基焼結合金からなる摺動部材１０表面にオーバ
レイ１１を設けてもよい。また本発明の銅基焼結合金
は、図３に示すように裏金１００のライニング１２とし
て用いることができる。また図４に示すように、本発明
の銅基焼結合金からなるライニング１２表面にオーバレ
イ１３を設けてもよい。
【００４０】さらに、図５に示すように、ライニング１
２とオーバレイ１３の間にバリヤめっき層１４を設ける
ことも好ましい。このようにすれば、オーバレイ１３が
経時でライニング１２中へ拡散するのが抑制され耐久性
が向上する。
２とオーバレイ１３の間にバリヤめっき層１４を設ける
ことも好ましい。このようにすれば、オーバレイ１３が
経時でライニング１２中へ拡散するのが抑制され耐久性
が向上する。
【００４１】
【発明の効果】すなわち本発明の銅基焼結合金によれ
ば、鉛を用いずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等の摩擦摺
動特性を発現する。したがって環境を害する恐れのある
鉛の使用量の低減に寄与し、オーバレイ付きすべり軸受
けのライニング材などとして好適に用いることができ
る。
ば、鉛を用いずにＣｕ−Ｐｂ系焼結合金と同等の摩擦摺
動特性を発現する。したがって環境を害する恐れのある
鉛の使用量の低減に寄与し、オーバレイ付きすべり軸受
けのライニング材などとして好適に用いることができ
る。
【図１】本発明の実施例の銅基焼結合金の概略構成を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】本発明の実施例の銅基焼結合金の使用例の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例の銅基焼結合金の使用例の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の銅基焼結合金の使用例の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例の銅基焼結合金の使用例の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】実施例及び比較例の焼結合金の摩擦係数を示す
棒グラフである。
棒グラフである。
【図７】実施例及び比較例の焼結合金の摩耗量を示す棒
グラフである。
グラフである。
【図８】実施例及び比較例の焼結合金のビッカース硬さ
を示す棒グラフである。
を示す棒グラフである。
１：ビスマス相 ２：銅相
フロントページの続き (72)発明者 不破 良雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 志村 好男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 堀田 滋 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ビスマス又はビスマス基合金からなるビ
スマス相を５〜５０重量％含有し、残部が銅又は銅基合
金からなる銅相と不可避の不純物とで構成されているこ
とを特徴とする銅基焼結合金。 - 【請求項２】 前記ビスマス相は錫、銀及びインジウム
のうち少なくとも１種の元素を含み、少なくとも１種の
該元素は該ビスマス相中に錫であれば２０重量％以下、
銀であれば１０重量％以下及びインジウムであれば５重
量％以下の範囲で含有されることを特徴とする請求項１
記載の銅基焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146374A JPH10330868A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 銅基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146374A JPH10330868A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 銅基焼結合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10330868A true JPH10330868A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15406278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9146374A Pending JPH10330868A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 銅基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10330868A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007277720A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-25 | Miba Gleitlager Gmbh | 軸受要素用滑り層および軸受要素 |
| WO2008099840A1 (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Taiho Kogyo Co. Ltd. | Pbフリー銅基焼結摺動材料 |
| WO2008140100A1 (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pbフリー銅合金摺動材料、及びすべり軸受 |
| WO2009093664A1 (ja) | 2008-01-23 | 2009-07-30 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | 焼結銅合金摺動材の製造方法及び焼結銅合金摺動材 |
| US7678173B2 (en) | 2004-01-15 | 2010-03-16 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper-alloy sliding material |
| US7854996B2 (en) | 2004-07-20 | 2010-12-21 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding material and a method for its manufacture |
| US7906222B2 (en) | 2006-07-11 | 2011-03-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding material and a method for its manufacture |
| EP2322676A1 (en) * | 2008-09-10 | 2011-05-18 | Taiho Kogyo Co., Ltd | SLIDING COMPONENT CONSISTING OF Pb-FREE Cu-Bi TYPE SINTERED MATERIAL |
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| US10041148B2 (en) | 2006-08-05 | 2018-08-07 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper alloy sliding material |
| WO2019009015A1 (ja) | 2017-07-03 | 2019-01-10 | オイレス工業株式会社 | 複層焼結板及びその製造方法 |
| JP6940801B1 (ja) * | 2020-12-25 | 2021-09-29 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材、軸受、摺動部材の製造方法、軸受の製造方法 |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP9146374A patent/JPH10330868A/ja active Pending
Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5289065B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2013-09-11 | 大豊工業株式会社 | Ｐｂフリー銅基焼結摺動材料 |
| KR101140191B1 (ko) | 2007-02-14 | 2012-05-02 | 다이호 고교 가부시키가이샤 | Ｐｂ 프리 구리기 소결 슬라이딩 재료 |
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