JPS5911642B2 - ドライベアリングならびにその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はドライベアリングならびにその製造法とくに帯
鋼上に気孔率４０〜６０％を有し、かつ銅、錫もしくは
鉛またはこれらの合金の焼結層の孔隙中にエポキシグラ
ファイトを含浸せしめたドライベアリングならびにその
製造法に関する。

従来から、自動車その他の高速回転機器の回転部分には
種々の形式の軸受が使用されている。これは軸受をその
負荷重によつて分けると、軽荷重用のものから重荷重用
のものに一応分けられ、負荷重によつてそれに適した金
属組成が研究開発されているが、通常裏当材としての帯
鋼上に銅、錫、等の金属粉末を一様に散布し、これを高
温で焼結して製造されている。ベアリングの耐荷重特性
若しくは機械的強度を、 高めるために、一般に上記金
属粉末にシリコン、銅、マグネシウム、鉛、ニッケル、
クローム、チタン等の合金粉末を添加することも行なわ
れ、反焼付特性や潤滑性を向上させるために、鉛、錫、
カドミウム、ビスマス等の粉末を添加することが０ 行
なわれている。

しかしながら、軸受性能、主として耐負荷重性とともに
潤滑性を同時に向上させるのには自から限度があり、こ
れらを同時に充足させるために、焼結されるべき金属粉
末を配合することは困難に５ 近く、使用時には潤滑油
を用いるのが通例である。

例えば、機械的強度の向上には通常青銅の軸受では銅分
をふやすことが必要であるが、この事は反対に耐焼付特
性または潤滑性が低下して好ましくなく、またこれと反
対に耐焼付特性または潤滑ノ０ 性を向上させるには錫
または鉛分をふやすことになるが、これも機械的強度の
上からは好ましくなｂ’１０しかし、このように使用時
に潤滑油を要する通常の軸受は、自動車等の走行中には
常に潤滑油をフ５ 供給する必要があり、これに代つて
使用時に全く潤滑油を要しない軸受、所謂ドライベアリ
ングの開発が望まれ、これは提案されているが、未だ問
題が多いのが現状である。

すなわち、帯鋼上に球状の青銅粉末を焼結し、３０その
孔隙中に黒鉛粉末等を含浸させたドライベアリングが提
案されている。

この軸受は黒鉛粉末という潤滑性成分が存在するため、
走行中に給油することなく十分な潤滑性が保持でき、ド
ライベアリングとしての目的がある程度達成できるが、
耐３５熱強度が低く、かつ使用温度範囲がせまく、更に
黒鉛粉末と金属粉末との間の密着性で問題が多い。本発
明は上記欠点の解決を目的とし、とくにその使用温度範
囲が広く、合金若しくは金属粉末との密着性が大きく、
耐薬品性にもすぐれるドライベアリングならびにその製
造法を提案することを目的とする。すなわち、本発明は
帯鋼上に形成されしかも不規則孔隙が均一に分布された
焼結金属層中に熱硬化性エポキシグラフアイトを含浸さ
せて成ることを特徴とするドライベアリング。

また、本発明は帯鋼上に不規則形状の金属粉末を不規則
孔隙が平均に分布するよう散布し、かつ焼結し、その後
この孔隙中にペースト状の熱硬化性エポキシグラフアイ
トを含浸させてから、室温で少なくとも４８時間養生硬
化させるか、室温で３〜４時間養生させてから６０〜８
０℃で２〜３時間加熱硬化させることを特徴とするドラ
イベアリングの製造法。

以下本発明について詳しく説明する。

まず、第１図に示す通り、裏当材として帯鋼１を用い、
その帯鋼１の上に青銅等の銅合金粉末を散布する。

その後、この状態において帯鋼１とともに銅合金粉末を
７００〜１，０００℃で無加圧状態で焼結し、帯鋼１の
上に多孔質の銅合金の焼結層２を形成し、この焼結層２
はその気孔率が４０〜６０％になるよう不規則な孔隙が
分布させるよう構成する。また、上記の如く使用される
帯鋼としては通常の通リミガキ帯鋼若しくは銅メツキし
た帯鋼を使用すれば十分であり、更に、青銅合金粉末と
して錫２〜１０７０程度含むものが好ましく、青銅合金
粉末の代りに、鉛１０％以下程度の鉛青銅合金粉末を用
いることもできる。

また、これら青銅合金粉末を単独で使用しなくとも、青
銅合金粉末に銅合金粉末を加えた混合粉末も使用できる
が、この場合でも、錫若しくは鉛が上記の通りの範囲に
含まれているのが好ましい。この理由は、適度な潤滑性
を与えるほか十分な機械的強度が保持できるからである
。なお、以上の通りに焼結層２を構成する場合に分布す
る孔隙の形状は不規則なものが好ましく、このため本発
明では常法の如く、球状、角状等正規形状の粉末を使用
することなく、不規則の形状の粉末、とくにその上で寸
法が不均一のものを使用する。

すなわち、一般に軸受を製造する場合に、多孔質焼結層
では球状等の正規形状の粉末を用いることが多く、粉末
間に画成される孔隙は星型に近いものとして均一に形成
される。

しかしながら、このように孔隙の形状が整つていると、
後述の如く、この孔隙中にエポキシグラフアイト等を充
填させる場合は、該グラフアイトと粉末とが十分に密着
することなく、使用中に該グラフアイトが破損落下し、
このために性能が損なわれ易い。この点、本発明の如く
不規則な形状の粉末を使用する場合は、これを無加圧若
しくはそれに近い状態で焼結すると、粉末相互間に画成
される孔隙の形状は整うことなく、不ぞろいのものとな
り、該グラフアィトは十分な密着性をもつて含浸できる
。以上の通りに帯鋼１の上に多孔質の焼結合金層２を形
成した後に、この焼結層２の孔隙中に熱硬化性エポキシ
グラフアイトをペースト状として含浸させる。

この熱硬化性エポキシグラフアイトとはエポキシ樹脂を
雇鉛化処理し、少なくともその一部をグラフアイト化し
たもので、本発明では完全に黒鉛化したもの、つまり天
然黒鉛結晶に近いものが少なくとも５０％含まれている
ものが好ましい。この理由は少なくとも５０％黒鉛化さ
れているものが含まれていないと、ドライベアリングと
して所要の潤滑特性が得られないからであるが、黒鉛化
されているものがあまり多いと、黒鉛に近くなり加熱時
の収縮率が大きくなつて焼結層２中への密着性が劣化す
る。このため、黒鉛化されているものは９５％、好まし
くは８０％以下が好ましい。次に、上記の通りにペース
ト状の熱硬化性エポキシグラフアイトを含浸した後、こ
の軸受を養生してから加熱処理し、含浸された該グラフ
アイトを硬化させる。

この場合、養生条件としては室温で３〜４時間程度保持
すれば十分であり、加熱条件は６０〜８０℃の加温状態
で２〜４時間保持すれば十分である。また、このように
本発明において、含浸後に養生ならびに加熱処理するの
は次の理由である。すなわち、該グラフアイトは硬化剤
を添加したエポキシ樹脂を黒鉛化したもので、通常の黒
鉛やグラフアイトに比べると、金属との密着性に優れる
。

しかしながら、本発明においては焼結層中の孔隙は不規
則のために、その孔隙になじむのに相当の時間を要する
。この点、上記の如く含浸後に予め養生すると、孔隙の
形状が不規則であつても該グラフアイトは孔隙中によく
なじむ。また、その後加熱処理すると、含浸された該グ
ラフアイトは完全に硬化し、孔隙中に完全に充填される
。また、該グラフアイトは元来がエポキシ樹脂であつて
、その特性はある程度残しているために、他の黒鉛材料
とは相違して、機械的特性ならびに化学的特性にすぐれ
、その使用温度範囲も広く、きわめて優れた潤滑性成分
となる。また、上記の通りに養生処理と硬化処理とを分
けることなく、例えば室温で４８時間以上保持すれば該
グラフアイトを養生しかつ硬化させることもできる。

次に、実施例について説明する。

まず、裏当材としてミガキ帯鋼を使用し、このミガキ帯
鋼の上に、次の表に示す通りの４種の金属粉末を散布し
た。

次に、これを無加圧状態のままで常法の通り約８００℃
程度で加熱処理して焼結し、帯鋼の上に多孔質の焼結層
を形成した。次に、これら各焼結層について、その気孔
率をしらべたところいずれも５０％内外であり、またこ
のような気孔率が保持できるように上記の如く金属粉末
を散布し焼結した。次に、上記の通りに構成した軸受に
おいて、熱硬化性エポキシグラフアイトペースト（黒鉛
６５７０）を孔隙中に含浸し、その後室温で２時間保持
してから７０℃で３時間加熱して含浸グラフアイトを硬
化させた。

以上の通りに構成した４種の軸受について、大越式摩耗
試験機によつてその摩耗特性をしらべたところ、何んら
の給油をすることなく、はじめの摩耗特性や潤滑性は何
れのものもほとんど変化することがなかつた。

しかしながら、２００時間後になると、本発明に係るも
の以外のものは急速に摩耗特性や潤滑特性が劣化した。
また各軸受につき、その断面をしらべたところ、第２図
ａ−ｃの通りであり、とくに本発明に係るものは第２図
ａの通りであり、比較例は第２図ｂならびにｃの通りで
あつた。この結果から明らかな通り、２種の比較例の孔
隙の形状は規則正しい形状のものとして形成されている
ため、該グラフアイトはきわめて離脱し易く、そのため
、使用時間がある程度経過するとその性態が劣化する。

これに反し、本発明に係るものは孔隙の形状が不規則で
あつて、このため、含浸されたものは容易に離脱するこ
となく、その特性は長時間使用でも全く劣化することが
なかつた。また、更に市販の黒鉛を含浸させたものと比
較試験したところ、本発明に係るものは比較品の少なく
とも１．５倍以上の潤滑特性を持つていた。以上詳しく
説明した通り、本発明は焼結層中に不規則形状の孔隙を
均一に分布させて形成し、これに熱硬化性エポキシグラ
フアイトペーストを含浸させて成るものである。したが
つて、含浸されるのは熱硬化性エポキシグラフアイトペ
ーストであり、それは硬化後に−４『Ｇ〜２０５℃程度
の如く広範囲の温度で耐えられるから、使用範囲を広く
とれる。また、更に該含浸剤は耐薬品性にもすぐれ、酸
、アルカリはもとより油および水等にたえられるため、
きわめてすぐれた安定性を軸受として示す。

該グラフアイトはペーストから硬化されるときに収縮率
は１．０％以下で、きわめて小さく、しかも焼結層の孔
隙の形状が不規則のために、孔隙内で十分に密着する。
また、上記構成の本発明に係る軸受は焼結時の表面状態
で使用するよりも、例えば３．２ｓ以下程度の粗さにな
るよう仕上げするのが好ましく更に組立時には表面に小
量のグリースをぬつておくと、更にその性能は向上する
。

また、ブロンズ粉末の場合は、その中のＳｎ成分を２％
よりも５％程度まで向上させると、軸受特性は一層向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例に係るドライベアリングの断面図
、第２図ａは第１図に示すドライベラリングの断面を示
す顕微鏡写真、第２図ｂならびに第２図ｃはそれぞれ比
較例の断面を示す顕微鏡写真である。 符号、１・・・・・・帯鋼、２・・・・・・焼結層、３
・・・・・・含浸エポキシグラフアイトペースト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 帯鋼上に形成されしかも不規則孔隙が均一に分布さ
   れた焼結金属層中に熱硬化性エポキシグラファイトを含
   浸させて成ることを特徴とするドライベアリング。 ２ 帯鋼上に不規則形状の金属粉末を不規則孔隙が平均
   に分布するよう散布しかつ焼結し、その後この孔隙中に
   ペースト状の熱硬化性エポキシグラファイトを含浸させ
   てから、室温で少なくとも４８時間養生硬化させるか、
   室温で３〜４時間養生させてから６０〜８０℃で２〜３
   時間加熱硬化させることを特徴とするドライベアリング
   の製造法。