JPS602373B2 - 軸受用亜鉛合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、重量比でアルミニウム（ＡＩ）３〜１５％、
銅（Ｃｕ）０．５〜１０％、珪素（Ｓｉ）０．５〜７％
、ホウ素（Ｂ）０．００５〜１％、残部亜鉛（Ｚｎ）よ
りなる、とくに低速度高荷重用途に使用されて好適な軸
受用亜鉛合金に関するものである。

従来、Ｚｎ合金は安価で鋳造性がよいなどの長所を有す
るため、とくにダィキャストによる機械部品、構造部品
あるいは日用品など多方面に使用されている。最近は軸
受用としての亜鉛合金の開発も進められているが、いず
れも耐摩耗性、耐荷重性が十分でなく、とくに相手材に
凝着しやすいために異常摩耗を起しやすいなどのクＣ点
が解決されていないというのが現状である。

また、軸受材料としては寸法精度よく滑らかな軸受沼動
面が得られやすいということも重要であるが、そのため
にはとくに切削加工性にすぐれることも重要な要素の一
つである。

本発明は低速度高荷重用途において、とくに耐摩耗性、
耐凝着性にすぐれ、しかも鋳造性、切削加工性にもすぐ
れた軸受用亜鉛合金を得ることを目的とする。

さて、重量比でＡＩを１０％前後含む軌一Ｎ合金は油潤
滑のもとで比較的良好な軸受性能を示すが、耐凝着性、
耐荷重性および速度特性が十分でない。

このＺｎ一ＡＩ合金はすべり速度が、たとえば３肌／ｍ
ｉｎ付近の低速度領域での限界荷重は１００ｋ９／めで
あるが、この荷重をわずかに超えると異常摩耗を起しや
すく、またこの合金は切削加工性が悪く、寸法精度よく
滑らかな軸受擢動面を得るのが難しい。

本発明は上述したＺｎ−ＡＩ合金の問題点を解決するべ
く、このＺｎ−ＡＩ合金に一定量のＣｕを添加すること
により、その限界荷重を１５０ｋ９′のに向上させ、耐
荷重性の向上に寄与することを見い出したが、耐凝着性
、耐摩耗性の改善までには至らず、やはり限界荷重をわ
ずかに超えると異常摩耗を起しやすい傾向を示した。

すなわち、限界荷重近辺あるいはそれ以上の荷重で摩耗
量が大きくなるばかりでなく異常摩耗を招く危険がある
。

ここで異常摩耗とは、摩擦胆団盤などをファクターとし
て正常に進行する定常摩耗とは異なり、相手材との凝着
、摩耗粉による摩擦面の堀り起しなどをともなうはげし
い摩耗を意味する。

本発明者は上述したＺｎ−ＡＩ合金に一定量のＣｕの添
加がその耐荷重性を向上させることに着目し、種々実験
の結果、Ｚｎ−ＡＩ−Ｃｕ合金にさらに一定量のＳｉお
よびＢを添加することによって前述した問題点が一挙に
解決され、すぐれた軸受性能を有するＺｎ合金を得るこ
とに成功した。

すなわち、重量比で３〜１５％、Ｃｕｏ．５〜１０％含
むＺｎ−ＡＩ−Ｃｕ合金にＳｉｏ．５〜７％、ＢＯ．０
０５〜１％を添加することにより、その限界荷重を３０
０ｋｇ／の以上に向上させ、しかも合金の凝着しやすい
性質がほとんど完全に解消され、異常摩耗を生じさせな
いというすぐれた軸受性能を有し、また鋳造性、切削加
工性にすぐれた軸受用Ｚｎ合金を得るに至ったのである
。

合金成分中のＣｕは合金の強度を増大させて耐荷重性、
耐摩耗性の向上に効果を発揮する元素で、その添加量が
０．５重量％以下ではその添加効果が発揮されず、１の
重量％を超えて添加すると合金中に硬いＺｎとの中間化
合物であるど相を晶出する量が顕著に現われ、合金の耐
摩耗性を向上させる反面、摩擦係数を増大せしめ合金を
脆くさせる煩向を示す。

したがって、Ｃｕの添加量は０．５〜１の重量％、就中
１〜３重量％が好ましい。

Ｓｉは合金中に均一かつ微細に分布して合金の耐摩耗性
、耐荷重性、さらには耐凝着性の向上などに効果を発揮
する元素である。

そして、その添加量が７重量％以上では合金中にＳｉの
析出量が多く、かつ粗大化し、後述するＢの添加によっ
ても合金中にＳｉを均一かつ微細に分布させることが難
しいのと合金の摩擦係数を増大させるばかりでなく腕さ
が目立ち始め、また切削加工性を損う結果となる。

また添加量が０．５重量％以下では耐摩耗性、耐凝着性
の改善が計れない。したがって、Ｓｉの添加量は０．５
〜７重量％、就中２〜４重量％が好ましい。

Ｂは合金中へ徴量の添加で、主として合金素地の組織を
微細化し、合金を強化する効果を発濁する。

そして、その添加量が０．００５重量％から添加効果が
発揮されるが、１重量％を超えて添加してもその効果に
顕著な差は現われない。

したがって、Ｂの添加量は０．００５〜１重量％が好ま
しい。

ＡＩはその添加量が７〜１１重量％で摩耗量がもっとも
少なくなる。

３重量％以上の添加でその効果が顕著に現われ始めるが
、１５重量％を超えてさらに多量に添加すると合金の強
度を向上させる反面、かえつて耐摩耗性を害し、またＳ
ｉおよびＢの添加効果が生かされなくなる。

したがって、ＡＩの添加量は３〜１５重量％、就中７〜
１１重量％が好ましい。

上述した合金成分において、このＢの添加による合金組
織の微細化は合金の耐摩耗性、耐荷重性などの軸受性能
の向上、さらには合金の切削加工性を良好ならしめるな
どの効果をもたらすもので、とくに軸受合金として重要
である。

以下、実施例について説明する。

山、Ｃｕ、ＡＩ−１６％Ｓｉ母合金の三者を黒鉛ルツボ
中８００℃の温度で溶解し、所定の合金組成となるよう
溶湯中にＺｎを投入して溶解したのち、鋳込み前にＢを
添加し温度を該温度に保って、あらかじめ１００午０の
温度に加温した金型に鋳込んだ。

このようにして得られた本発明の軸受合金鋳物の機械的
性質ならびに軸受性能の試験結果は下表に示すとおりで
ある。摩擦摩耗試験はつぎの条件で行なった。

試験片寸法：内径１２肋、外径１５．５肋、長さ胸舷相
手軸村：機械構造用炭素鋼（Ｓ４に）すべり速度：３ｍ
／ｍｉｎ 荷重：‘１’２００ｋ９／地スラスト荷重■３４０ｋ９
／仇スラスト荷重 摩擦距離：１５００の 潤滑：ＳＡＥＮＯ．３０エンジン油を試験前に摺鰯面に
塗布し、以後給油なし試験機：鈴木式スラスト試験機 なお、表中の摩耗量‘１｝、摩擦係数‘１１‘ま上記試
験条件中、荷重２００ｋｇ／のスラスト荷重で行なった
試験結果を示し、また摩耗量■、摩擦係数■は上記試験
条件中、荷重３４０ｋ９／塊スラスト荷重で行なった試
験結果を示すものである。

試験結果から、試料ＮＯ．１〜試料ＮＯ．３の合金は摩
擦係数が０．１以下の値を示し、本発明合金と大きな差
は認められなかったが、摩耗量が時間の経過とともに増
大し、いずれも試験途中で中止した。

一方、本発明の範囲内の合金、すなわち試料ＮＯ．４〜
試料ＮＯ．１１の合金は荷重２００ｋ９／地および荷重
３４０ｋｇ／あの条件下においても摩擦係数が０．１以
下の値を示し、試験時間中終始安定した楢動を示した。

表示した試料Ｎｏ．４〜試料ＮＯ．１１において、Ｓｉ
の添加量が０．５〜７重量％で、Ｓｉの合金中への析出
はＢの添加による相乗効果により均一かつ微細に分布し
ているのが確認された。とくに試料ＮＯ．６〜試料Ｎｏ
．８の合金、すなわちＳｉの添加量が２〜４重量％で最
も均一かつ微細な合金組織となり、試験結果からもわか
るように最もすぐれた軸受性能を発揮した。また、Ｓｉ
を７重量％を超えて添加したものは合金中にＳｉの析出
量も多く、Ｂの添加によっても析出物の形状が複雑とな
り、また形がくずれてますます大きな析出物となり、耐
摩耗性については本発明合金と大きな差は認められなか
ったが、摩擦係数が増大し、また合金の脆さを招来した
。

図は前述した試験条件で、本発明の試料ＮＯ．６の合金
と従来から低速度高荷重用の軸受合金として使用されて
いる高力黄鋼（ＨＢｓＣ）軸受とを耐久試験を行なって
その性能を比較したグラフである。図中符号ＡＩは本発
明合金、符号Ｂ２は高力黄鋼軸受で荷重２００ｋ９／地
の条件で行なった結果を示し、また符号Ａ２は本発明合
金、符号Ｂ２は高力黄鋼軸受で荷重３４０ｋ９′地の条
件で行なった結果を示す。

試験結果から荷重２００ｋｇ／地の条件では両者とも摩
擦係数が０．１以下を示し試験時間中安定した摺動を示
したが、荷重３４０ｋ９／洲の条件では高力黄節軸受は
摩擦時間３時間で摩擦係数が急激に上昇したため試験を
中止した。

一方、本発明の合金は荷重３４０【９／ふという高荷重
条件下においても摩擦係数が０．１以下と低い値を示し
、試験時間中終始安定した摺動を示した。

以上述べたように、本発明はＺｎ−山一Ｃｕ合金に一定
量のＳｉおよびＢを共添加することにより、合金中にＳ
ｉを均一かつ微細に分布させたもので、従来Ｚｎ合金軸
受の欠点とされていた耐摩耗性、耐荷重性、耐隣付性な
どの軸受特性を大幅に改善し、とくに高荷重条件下にお
いてもすぐれた軸受特性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の軸受用Ｚｎ合金と高力黄銅軸受との耐久試
験結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比でアルミニウム３〜１５％、銅０．５〜１０
   ％、珪素０．５〜７％、ホウ素０．００５〜１％、残部
   亜鉛よりなる軸受用亜鉛合金。