JPH1060561A - 耐焼付性にすぐれたすべり軸受 - Google Patents
耐焼付性にすぐれたすべり軸受Info
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- JPH1060561A JPH1060561A JP9152160A JP15216097A JPH1060561A JP H1060561 A JPH1060561 A JP H1060561A JP 9152160 A JP9152160 A JP 9152160A JP 15216097 A JP15216097 A JP 15216097A JP H1060561 A JPH1060561 A JP H1060561A
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Abstract
し、特にオーバレイの厚さを薄くしても初期に焼き付き
を生じないようなすぐれた耐焼付性をもつすべりすべり
軸受を提供する。 【解決手段】 Ag,Sn,Sb,In,Al,Mg及
び/又はCdを含有し、残部が実質的にCuからなる銅
合金2を裏金1に接着してなり、少なくとも摺動面近傍
2aにおいて前記元素がCuマトリックス中に固溶さ
れ、これらの元素の二次相が実質的に形成されていず、
かつ前記銅合金の相手軸との摺動面に前記元素どうしの
あるいはこれらの元素とCuとの六方晶化合物4aを含
有する層3が形成されている。
Description
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、特に耐焼付性が優れたすべり軸
受に関するものである。
は、軟質金属又は樹脂からなるオーバレイを一般に10
〜20μm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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
たNiバリヤーはオーバレイ中のSn,Inがライニン
グ中のPb相に拡散すること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。
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
発表されている(トライボロジスト、Vol.41, No.2, 19
96, 115 〜120 )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
金への特定添加元素により銅合金表面に形成される化合
物を利用して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
は耐焼付性に優れた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。
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六方晶化合物また
は共晶の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。すなわち、
本発明に係るすべり軸受は、Ag,Sn,Sb,In,
Al,Mg及びCdからなる群より選択される少なくと
も1種の元素を含有し、残部が実質的にCuからなる銅
合金を裏金に接着してなり、少なくとも摺動面近傍にお
いて前記少なくとも1種の元素がCuマトリックス中に
固溶され、これらの元素が二次相が実質的に形成してい
ず、かつ前記銅合金の相手軸との摺動面に前記元素どう
しのあるいはこれらの元素とCuとの六方晶化合物を含
有する層が形成されていることを特徴とする耐焼付性に
優れたすべり軸受である。さらに、本発明に係るすべり
軸受は、Ag,Sn,Sb,In,Al,Mg及びCd
からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有
し、残部が実質的にCuからなる銅合金を裏金に接着し
てなり、少なくとも摺動面近傍において前記少なくとも
1種の元素がCuマトリックス中に固溶され、これらの
元素の二次相が実質的に形成していず、かつ前記銅合金
の相手軸との摺動面に前記元素どうしのあるいはこれら
の元素とCuとの共晶組成領域を有する層が形成されて
いることを特徴とする耐焼付性に優れたすべり軸受であ
る。以下、本発明を詳しく説明する。
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、濃縮がある程度進行すると六方晶の化
合物が形成され、あるいは共晶組成となる。この六方晶
化合物及び共晶組成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。
実験結果を説明する。表1の組成をもつ合金板もしくは
金属板を鋳造及び圧延により加工し、平衡状態図に示さ
れる六方晶化合物が形成されるように熱処理を行った。
但し、共晶組成のNo.3はこの熱処理を行わなかっ
た。その後試験片(面積1cm2 ,粗さ1.0〜1.5
μmRz)に加工し、これを次の条件の耐焼付試験に供
した。
さ;0.5〜0.8μmRz
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。
よりも1〜15の六方晶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。金属A
g(No.17)及び金属Sn(No.18)は耐焼付
性が優れないが、これらの金属結晶が微細に混合した共
晶(No.3)は耐焼付性が優れている。このように異
種元素共存による効果が認められる。一方、六方晶は異
種元素共存による効果とへき開性のため耐焼付性が向上
していると考えられる。MoS2,グラファイト、h−
BNなどhcp構造の物質はへき開性を有するため、低
摩擦特性を示し、この結果耐焼付性が向上するので、本
発明の六方晶化合物がすぐれた耐焼付性を示すことは同
じように考えられる。
No.3(AgSn共晶).No.10(Cu−Sn共晶)につ
き摩擦係数及び耐凝着性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。
たいことが分かる。純Agはこれに次ぐ耐凝着性をもっ
ている。純Ag、No.3の共晶、No.1の六方晶は
すぐれた耐擬着性をもっており、純Snの耐凝着性は不
良であり、また純Cuの耐凝着性は最も不良である。以
上の基礎実験により、上記の六方晶化合物もしくは共晶
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。
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難い。
b,Alなどの添加元素に共通する特長は(イ)銅と合
金され易くかつ銅を著しく硬化させない、(ロ)劣化潤
滑油に対する耐食性が良好である、(ハ)ライニング表
面に濃縮され易い,(ニ)異種元素が共存した場合の摩
擦擦係数、耐食性、非疑着性などの特性がすぐれてい
る、(ホ)固溶が可能である、(ヘ)析出し難い、
(ト)六方晶化合物もしくは共晶を形成するなどであ
る。上記添加元素以外のCa,Naなどは(イ)を満足
せず、Pbは(ロ)の面で採用できず、V,Wは質量が
大きいために銅合金中を拡散し難く(ハ)を満足しな
い。また、Pb,Biは融点の差が大きいため鋳造中の
相分離を解消し難く、(ホ)を満足しない。
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(ヘ)の特徴も重要であり、公知の析出型銅
合金の添加元素は本発明からは除外されている。
n(ζ−ゼータ相)は重量比で85:15もしくはこの
近傍組成のAg,Snが軸受の表面に存在しかつこれら
の量がCuの固溶限を越えており、かつ化合物生成のエ
ネルギーが与えられることにより、軸受表面に形成され
る。このエネルギーはAg,SnがCu合金マトリック
ス中に固溶し、好ましくは過飽和に固溶しており、これ
らの元素の二次相がマトリックス中に形成されていない
ならば、通常の軸受の摺動条件の温度、例えば油温12
0℃以上で与えられる。あるいは同等の条件で軸受を使
用前に、軸からの圧力に相当する圧力を加えかつ油温に
相当する熱を加え、使用中に相当する温度勾配を与える
処理を行うこともできる。これらの元素は軸受の表面層
に濃縮しその状態でも摺動性能は高められるが、さらに
これら元素の一部が六方晶化合物を形成することにより
摺動性能はさらに高められる。勿論六方晶化合物の割合
が多くなるにつれて摺動性能はさらに高くなる。
同じであるが特長的点をCu−Ag−Sn系(Ag=
3.5wt%,Sn=96.5wt%に比較的融点が低
いAg3 SnとSnの共晶点が存在する)について説明
すると、Cu−Ag−Sn系合金に(過飽和に)固溶し
たAg,Snが軸受表面層に濃縮すると、Ag3 Snと
SnがCuマトリックス表面に薄く、又は微細に存在す
る組織となり、表1、2に示されたように単独元素より
も著しく優れた摺動特性が達成される。
せて六方晶化合物もしくは共晶を形成するるためには総
量で0.1wt%以上を含有させることが好ましい。
は特に数値的に限定されない。しかしながら、Ag,S
n:1〜10wt%,Cd,In,Mg,Sb,Al:
1〜15wt%(2種以上の場合は合計量)が好まし
い。
は状態図(M. Hansen,Constitution of Binary Alloys,
Mcgrawhill 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
0.1wt%,Snは1.3wt%,Cdは0.5wt
%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。
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℃/分以上の冷却速度で冷却を行う。
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。
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。PTFE及びそのほ他
のフッ素系樹脂を使用する場合は焼結材料の空孔率を小
さく、好ましくは60〜20%にすることができる。
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,球状カーボンなどの耐摩耗性
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、Si
C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。
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ことが多い
が、使用条件により軸受構造がこれらに限定されるもの
ではない。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。
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。このような濃縮層は、1μm以下と非常
に薄く、かつ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、かつ濃縮元素の一
部が六方晶化合物または共晶となっている。なお濃度比
が2倍以上の領域において六方晶化合物または共晶が形
成され易い。さらに摺動が進むと、濃縮層が潤滑油中の
硫黄と反応する。
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4参照),
(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。
バレイ付きすべり軸受は、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、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,Al,M
g及びCdからなる群より選択された元素どうしのある
いはこれらの少なくとも1種の元素とCuとの六方晶化
合物を含有する層よりなり、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耐焼付性が優れたすべり軸
受、及び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,Al,Mg
及びCdからなる群より選択された元素どうしのあるい
はこれらの少なくとも1種の元素のとCuとの共晶組成
をもつ層よりなり、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
ことを特徴とする耐焼付性が優れたすべり軸受である。
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2の表面には1μm以下のA
g,Snなどの濃縮した層3が形成されており、その領
域内にさらにこれらの元素が高濃度に濃縮した層4が形
成されている。その一部に六方晶化合物あるいは共晶組
成4aが作られる。なお、共晶組成とは完全な共晶組成
のみならず、過共晶及び亜共晶をも意味している。以
下、六方晶化合物のあるいは共晶組成4aを便宜上六方
晶化合物4aと称し、これが耐焼付性、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。
する固溶体組織をもつ合金からなる。六方晶化合物4a
はバルク2aから供給されたAg,Snなどが濃縮して
化合物が形成されているものであり、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。このような濃縮と化合物形成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。
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
より上記の六方晶化合物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
2〜8μm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、樹脂系オーバレイ、MoS2 +樹
脂系オーバレイを使用することができる。
た後合金表面に形成される添加元素の濃縮層及び六方晶
化合物層は耐食性が優れているために、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。
150μm以下)を1000℃/秒の溶湯冷却速度で作
製し、この粉末を板厚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℃、10分の条件で焼結し、その後50℃/分の
冷却速度で冷却した。一方比較例1〜6では焼結後の冷
却速度が50℃/時間であった点を除いて実施例と同様
の条件での処理を行った。得られた焼結材を圧延し(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。さらに、比較例7〜8として
従来使用される軸受材を供試した。なお、表3におい
て、表層における最大強度はバルク(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。
回折(条件:Cu管球、30KV、150mA)を行っ
た結果、比較例の組織はCuのピークの他に、Cu−S
n金属間化合物Ag及びSnなどのピークなどが認めら
れた。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A
g及びSnから構成されていることが分かる。一方本発
明実施例ではCuのピークのみが認められ、Ag,Sn
は固溶体として存在することが分かる。
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。
間摺動後の表層を上記条件でX線回折した結果を図6及
び図7(図6における強度500cps以下の拡大図−
但しバックグラウンドからの雑音のピークは概略を表
す)に示す。ところでASTMによる六方晶のAg3 S
nのX線回折データ(4−0800,MINOR CO
RRECTION版)は、d=2.29nm;I/I1
=100,d=2.39nm,I/I1 =80;d=
1.76nm,I/I1 =80;d=2.36nm,I
/I1 =60であり、このデータと図に示す測定結果が
よく一致しているので、表層にはε−Ag3 Snが生成
されていることが確認された。また図6,7には金属C
u結晶、Ag結晶からのピークも認められ、これらは図
1の領域3,4からの回折したものである。
では摺動中に添加元素が表層に濃縮しかつ六方晶化合物
を形成することにより耐焼付性を高めているが、一方ラ
イニングが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。
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。
ある。
機の図である。
表(表3)である。
ートである。
Claims (20)
- 【請求項1】 Ag,Sn,Sb,In,Al,Mg及
びCdからなる群より選択される少なくとも1種の元素
を含有し、残部が実質的にCuからなる銅合金を裏金に
接着してなり、少なくとも摺動面近傍において前記少な
くとも1種の元素がCuマトリックス中に固溶され、こ
れらの元素の二次相が実質的に形成されていず、かつ前
記銅合金の相手軸との摺動面に前記元素どうしのあるい
はこれらの元素とCuとの六方晶化合物を含有する層が
形成されていることを特徴とする耐焼付性に優れたすべ
り軸受。 - 【請求項2】 Ag,Sn,Sb,In,Al,Mg及
びCdからなる群より選択される少なくとも1種の元素
を含有し、残部が実質的にCuからなる銅合金を裏金に
接着してなり、少なくとも摺動面近傍において前記少な
くとも1種の元素がCuマトリックス中に固溶され、こ
れらの元素の二次相が実質的に形成されしていず、かつ
前記銅合金の相手軸との摺動面に前記元素どうしのある
いはこれらの元素とCuとの共晶組成領域を有する層が
形成されていることを特徴とする耐焼付性に優れたすべ
り軸受。 - 【請求項3】 前記銅合金中の前記少なくとも1種の元
素の総量が0.1wt%以上である請求項1または2記
載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【請求項4】 Cuマトリックス中に固溶されている前
記少なくとも1種の元素が非平衡に固溶していることを
特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の耐
焼付性に優れたすべり軸受。 - 【請求項5】 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4までの何れ
か1項記載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【請求項6】 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5記載の耐焼付性に優れた
すべり軸受。 - 【請求項7】 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6までの何れか1項記
載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【請求項8】 請求項1から7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耐
焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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
記載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【請求項10】 オーバレイの厚さが2〜8μmである
請求項9記載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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記載の耐焼
付性に優れたすべり軸受。 - 【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,A
l,Mg及びCdからなる群より選択された元素どうし
のあるいはこれらの少なくとも1種の元素とCuとの六
方晶化合物の層よりなり、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耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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,A
l,Mg及びCdからなる群より選択された元素どうし
のあるいはこれらの少なくとも1種の元素とCuとの共
晶組成をもつ層よりなり、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耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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記載の耐焼
付性に優れたすべり軸受。 - 【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記載の耐焼付性に優れた
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
の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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記載の耐焼付性に優
れたすべり軸受。 - 【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17
までの何れか1項記載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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項記載の耐焼付性に優れたすべり軸受。 - 【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
の耐焼付性に優れたすべり軸受。
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- 1997-06-10 JP JP15216097A patent/JP3657742B2/ja not_active Expired - Lifetime
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