JPS5919181B2

JPS5919181B2 - 焼結摺動部材

Info

Publication number: JPS5919181B2
Application number: JP4842680A
Authority: JP
Inventors: 卓男佐々木
Original assignee: Nippon Oil Seal Industry Co Ltd
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1984-05-02
Also published as: JPS56146863A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は焼結摺動部材に係り、更に詳しくは、鉄系焼結
材に硫黄又は錫等の添加物を加えて、優れた軸受特性を
有するようにした焼結摺動部材に関するものである。

従来から、青銅系、鉄系などの焼結壱油軸受が広く実用
に供されているが、これらの軸受性能は軸受の使用限界
を与えるＰｖ値（摺動面に作用する単位面積当りの軸受
圧力Ｐと摺動速度りとの積）によつて表わされている。

そして、従来は、この値が連続使用で１０００ｋｇ／ｃ
Ｔｎ２・ｍ／ｍｉｎ程度までが限界であつた。こ
の軸受使用限界値は、軸受の材質、摺動面の仕上、表面
処理、君浸用潤滑油等により向上することが可能である
が、後三者による向上は、微々たるものである。即ち、
使用限界値の大巾な向上は軸受材料そのものの改良によ
らなければならないのである。本発明の目的は、かかる
ＰＶ値によつて示される軸受使用限界値を向上させるこ
とにあり、その要旨は重量比で硫黄２〜１０％、黒鉛０
〜８％、残部鉄から成る焼結摺動部材で、上記組成に錫
１〜５％を添加した含油軸受用の焼結摺動部材である。

硫黄が１０ｑ６以上になると圧粉性、及び焼結合金とし
ての強度が低下し脆くなるので上限を１０としたもので
ある。焼結によつて得られる摺動部材では、その摺動面
に完全な流体潤滑被膜は形成され難く、金属接触を伴う
境界潤滑であるから、かじり又は焼付を防止することも
、硫黄を添加することによつて、得られるのである。

更に、摺動初期の相手軸材へのなじみが硫黄の添加によ
り非常に促進されることがこの実験により判明した。又
、黒鉛の添加により軸受使用限界値が向上する。

この黒鉛１．５ｑ６以上添加すると、黒鉛は遊離黒鉛と
して残留するので、乾燥軸受として使用できるほど潤滑
性が増大する。しかし、８％以上になると基材の機械的
強度が低下し、更に、焼結による体積膨張が大きくなり
、その寸法精度を出すことが困難になるので注意を要す
る。本発明の錫を添加することの利点は焼結作用を促進
することである。

即ち、焼結温度を下げることができると共に焼結時間を
短縮することができる。更に、錫を添加することによつ
て、焼結強度を１０〜３０％程度向上することができる
。

しかし、錫を５Ｃｆ６以上添加すると、鉄一錫化合物が
発生するために、強度が低下し脆くなるので注意を要す
る。

上述のように、本発明の焼結摺動部材は硫黄の添加量を
増加させると共に、錫を添加することによつて、従来の
焼結食油軸受よりもなじみ性が良く、かじり及び焼付が
生じがたい特性が得られる。

具体例として、本発明の焼結摺動部材は製粉用ミルロー
ルの軸受として用い、ＰＶ値で１５００ｋｇ／ｃＩｎ
２・ｍ／ｍｉｎで連続１０００時間以上の使用に
耐えることが実験により確認された。次に、本発明の製
造方法について述べる。

焼結材料の原料粉末として、鉄は環元鉄粉、黒鉛は天然
黒鉛を用い、硫黄の場合は、硫黄２〜３重量％のとき硫
黄粉末として用い、３〜１０重量％のとき硫黄鉄粉Ｆｅ
Ｓ２（バイライト）の形で用いた。更に、錫は搗砕錫粉
とした。硫黄をパイライトの形で添加するのは焼結の際
の飛散を少なくするためである。次に粉末成形は１〜４
ｔ０ｎ／ＣＩＬ２の圧力で行ない、焼結は８５０〜１０
５０℃で２０〜ω分間分解アンモニアガス雰囲気炉で行
なつた。この焼結体は必要に応じて１〜６ｔ０ｎ／Ｃ：
ｆ！Ｌ２の圧力で再圧縮成形、又はサイジングを行なう
。そして、最後に自油処理を経て製品とされる。

以下、本発明の実施例について説明する。比較例１硫黄粉末２〜１０重量％、残部鉄粉末から成る混合粉末
を、ｖ型混合機を用いて３０分間混合し、これを成形機
を用いて成形圧力２〜４ｔ０ｎ．／０ＴＪＬ２で成形し
、次いで焼結温度８５０〜１０５０℃゛ＣＯ分間分解ア
ンモニアガス雰囲気炉中で暁結した。

その後、焼結体の寸法を所定の公差に入れるべく、１〜
３ｔ０ｎ／Ｃｍ２の圧力でサイジングを行ない、内径φ
２０ｍ１×外径φ３０詣Ｘ長さ２０１ｉ１ｔの焼結摺動
部材を得た。このものの成分組成及び圧環強度性能は表
中試料番号１〜４に示す通りである。比較例２硫黄粉
末２重量％、黒鉛粉末３重量％、残部鉄粉末から成る混
合粉末を比較例１と同一の条件で製造して焼結摺動部材
を得た。

このものの成分組成及び圧環強度性能は表中試料番号５
に示す通りである。実施例３硫黄粉末２重量％、錫粉末３重量％、残部鉄粉末から成
る混合粉末を比較例１と同一の条件で製造し、焼結摺動
部材を得た。

このものの成分組成及び圧環強度性能は表中試料番号６
に示す通りである。又、圧環強度は次の式により算出し
た。

次に得られた摺動部材にＳＡＥ３Ｏのオイルを真空自浸
した後、ジヤーナル軸受試験機を用いて、次の試験条件
で摩擦係数及び軸受温度を測定した。

これは、室温で一定面圧下で速度を順次上昇させ、無給
油連続運転を行なつたものである。その結果は第１図に
摺動部材の回転に於ける摩擦係数のグラフを、第２図に
摺動部材の温度上昇のグラフを示す。そして、試験条件
は次の通りである。にはＪＩＳ焼結自有軸受中最も一般
的に使用されているＳＢＦ４ｌｌ８組成の材料を、ｖに
は同じくＳＢＫｌ２ｌ８組成の材料を示した。

この結果から明らかなように、硫黄を添加した本発明の
材料は、従来の焼結自有軸受に比較して顕著にＰＶ値で
示される軸受性能の向上が認められる。

又、ジヤーナル軸受試験機を用いて室温に於て速度１５
０ｍ／Ｍｉｎ（２４００ｒｐｍ）、面圧１０ｋｇ／Ｃ！
ＩＬ２（４０ｋｇ）、Ｐ値１５００ψＲ２Ｘｌｍｉｎの
試験条件で、無給油連続運転を行なつて、軸受の温度上
昇を測定した。

その結果は第３図に示す通りである。

第３図のＩは比較例１の１では比較材料としてＪＩＳ焼
結自油軸受のＳＢＦ４ｌｌ８組成を用いた。又、６浸用
潤滑油は流動パラフインを用いたものである。に示す従
来の焼結自油軸受は、運転直後の摩擦の為の温度上昇が
生じた後一端温度が下つたかに見えたが、その直後急激
に温度が上昇した為、運転を停止したものである。これ
に対し、本発明の摺動部材は運転開始時の温度上昇も少
なく、その後も徐々に温度が低下して非常に安定した状
態を示した。

以上、本発明の焼結摺動部材は硫黄等を添加した効果に
より、ＰＶ値で示される軸受の使用限界値を十分に向上
せしめたものである。

又、前述の図１及び図２から明らかなように、硫黄の自
有の割合が１０％及び黒鉛の自有の割合が８％に上昇す
るにつれて、摺動部の摩擦係数及び温度上昇が低下して
特性が良好になるが、表１より明らかなように圧環強度
は低下する。

そこで表１の実施例３から明らかなように、錫を１〜５
％添付することにより、上述の特性を損うことなく、圧
環強度を向上させることが期待できる。従つて、本願発
明の焼結摺動部材は安価な材料を用いて、摩擦係数等を
低下させると共に、焼結強度を大きく向上させることが
期待できるのである。

【図面の簡単な説明】図面は本発明の実施態様を示すものであつて、第１図は
本発明の摺動部材を従来の焼結自油軸受と比較しながら
、ＰＶ値と摩擦係数との関係を示す図表。第２図は第１図と同様に比較しながらＰＶ値と温度上昇
との関係を示す図表。第３図は本発明の基礎データ用の
比較例１の摺動部材と従来の焼結自有軸受とを比較しな
がら、軸受としての連続回転による温度上昇の関係を示
す図表である。１，は本発明の基礎データ用の焼結摺動
部材、は本発明の焼結摺動部材、，Ｖ・・・従来の焼結
自油軸受材料。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比で硫黄２〜１０％、錫１〜５％を含有し、残
部鉄より成る焼結摺動部材。