JPS6041142B2 - 軸受用アルミニウム合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸受用アルミニウム合金に関するものである
。

近年、アルミニウム合金製の軸受は、自動車、船舶、航
空機などに広く使用されるようになってきており、これ
らアルミニウム合金軸受は種々の形態で用いられている
が、就中鋼材裏金にバイメタルとし、必要に応じてその
表面にさらに鉛基合金を鍍金法などによってオーバーレ
ィしたものが用いられている。

このような目的に使用される軸受用のアルミニウム合金
の代表的なものとして、ＡＩ−Ｓｎ系合金およびＡＩ−
Ｓｉ−Ｃｄ合金があるが、上記Ａ１一Ｓｎ系合金は耐糠
付性、耐摩耗性などの軸受性能はすぐれているものの常
温および高温における強度が低く、このため高温高荷重
の使用に耐えられない欠点があり、またＡＩ−Ｓｉ−Ｃ
ｄ系合金はＡＩ一Ｓｎ系合金にみられる強度上の欠点は
、可成り改善されているが、有害なＣｄを含むところか
ら製造上に問題があった。

本発明者らは、この種軸受用アルミニウム合金における
上記の問題点の解決を図るべく種々研究を重ねた結果、
重量％にして３〜１０％のＺｎ、２〜６％のＳｉ、０．
５〜１．０％のＣｕを含有するＡＩの基合金に、０．５
〜３％のＰｂまたはＳｎもしくはこれらの両者を含有さ
せ、さらに０．０５〜０．６％のＭｎ、０．０５〜０．
３％のＣｒ、０．０５〜０．２５％のＺｒから選ばれた
１種または２種以上の元素を添加し含有させることによ
って、常温および高温における機械的強度高く、かつ、
すぐれた耐焼付性、耐摩耗性を有する軸受用合金を得る
ことに成功した。

すなわち、本発明の合金は、つぎのごとき組成のもので
ある。

‘１｝ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃ
ｕｏ．５〜１．０％およびＰｂｏ．５〜３％を必須成分
とし、さらにＭｎｏ．０５〜０．６％、Ｃｒｏ．０５〜
０．３％、Ｚｒｏ．０５〜０．２５％の１種または２種
以上を含み、残部実質的にＭからなる軸受用アルミニウ
ム合金。

【２｝ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃ
ｕｏ．５〜１．０％およびＳｎｏ．５〜３％を必須成分
とし、さらにＭｎｏ．０５〜０．６％、Ｃｒｏ．０５〜
０．３％、Ｚｒｏ．０５〜０．２５％の１種または２種
以上を含み、残部実質的にＮからなる軸受用アルミニウ
ム合金。

｛３｝ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃ
ｕｏ．５〜１．０％、合計量で０．６〜３％のＰｂおよ
びＳｎを必須成分とし、さらにＭｎｏ．０５〜０．６％
、Ｃｒｏ．０５〜０．３％、Ｚｒｏ．０５〜０．２５％
の１種または２種以上を含み、残部実質的にＡＩからな
る軸受用アルミニウム合金。

以下、本発明の合金について、さらに具体的に説明する
。

本発明における各合金成分元素の添加理由について以下
に述べる。

ｍ Ｚｎ３〜１０％ Ｚｎは合金に軸受村として必要な強度と耐摩耗性を与え
るものであり、含有量３％以下の添加では強度付与の効
果少なく、また１０％以上では合金が応力腐食を起し易
い。

【２｝ Ｓｉ２〜６％ Ｓｉ‘ま合金基質中に共晶として細かく均一に分散し、
耐摩耗性および強度を向上する。

２％以下の添加ではその効果が少く、また６％以上では
軸受材としての合金が腕硬に過ぎ、また加工性を低下さ
せる。

｛３’ Ｃｕｏ．５〜１．０％ Ｃｕは基質アルミニウム中に固熔して合金の強度を高め
る。

また耐摩耗性の向上にも寄与する。下限値０．５％以下
の添加では添加効果が少なく、上限値１．０％以上とな
ると耐食性が著しく劣化する。‘４）Ｐｂｏ．５〜３％ Ｐｂはアルミニウム中にほとんど圃落することなく単体
で結晶粒界に沿って分布し、合金に耐焼付性を与え、ま
た、ごみ埋収性を付与する効果を有する。

しかし０．５％以下ではその効果が少なく、また３％以
上では合金が脆くなり加工性を低下させる。｛５｝ Ｓ
ｎｏ．５〜３％ ＳｎはＰｂと同様にアルミニウム基質中にほとんど固溶
せずに単体で網目状ないし小粒状に分布し、これによっ
て合金に耐疲労性を向上させる効果がある。

０．５％以下ではその効果に乏しく、また３％以上では
合金が脆くなり加工性を低下させる。

しかして、上訂ＰｂとＳｎを同時に添加する場合は、両
者の合計が３％を超えると合金が著しく腕化するので、
この値以下に抑えることが望ましい。

【６）Ｍｎｏ．０５〜０．６％ Ｃｒｏ．０５〜０．３％ Ｚｒｏ．０５〜０．２５％ Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒはアルミニウム合金の再結晶防止作用
を有し、これによって合金の高温強度が向上する。

殊にＭｎ，Ｃｒは合金成分として添加されたＰｂやＳｎ
が結晶粒界に沿って連続相として晶出するのを防止し、
均一分散化させる効果を有する。各下限値以下の添加で
はその効果が十分でなく、また上限値以上に過大に添加
するときは、造塊時に粗大な初晶を生じ易く、合金の硫
化の原因となるので好ましくない。

以上、本発明合金における各合金成分について、その添
加理由を述べたが、本発明合金においては上記各成分の
組成範囲内で適宜その配合を選ぶことによって、軸受用
途に応じた合金を得ることができる。

なお、本発明合金の鋳造に際して、一般にこの種のＡＩ
合金の鋳造組織の微細化剤として知られている０．０１
〜０．２％程度のＴｉを単独に、または０．００１〜０
．０５％程度の徴量のＢを併用して添加することは、合
金の常温における強度の向上と加工性の改善に一層の効
果があるので好ましいことである。

以下、本発明合金の実施例を掲げる。

第１表に、本実施例に使用した合金の化学組成を示す。

第１表第１表中、実施番号１〜５は本発明合金、実施番
号６および７は比較合金である。

また実施番号８および９は従来合金を例示したものであ
る。これらの合金は金型鋳造によってスラブに鋳造し、
この鉾塊を５３び０×仙ｒの均質化処理を施して４５０
ｑ０の温度で板厚６肌まで熱間圧延した後、さらに板厚
１肋に冷間圧延し、３００午０で熱処理して○材とした
ものについて常温および高温（１００℃、１５０００、
２００ｏｏおよび３００ｑＣ）における機械的性質を測
定した。また合金の耐摩耗性および耐暁付性を調べるた
め鋼環・試験片線接触式のティムケン試験を行った。そ
れらの結果を以下に示す。‘１｝ 常温機械的性質第
２ 表 第２表は、常温における各合金の機械的性質を測定した
結果を示したものである。

第２表より本発明合金（実施番号１〜５）は、従来合金
（実施番号８および９）に較べて常温における坑張力、
耐力、硬度において、はるかにすぐれ高荷重軸受村とし
てすぐれた性能を有することが判る。

■ 高温機械的性質 第 ３ 表 第３表は、本発明合金（実施番号２，４および５）と比
較合金（実施番号６）と従釆合金（実施番号８および９
）について、１００ｑ○、１５ぴ○、２００℃および２
５０ｏｏの各温度における抗張力（ＯＢ）と伸び（６）
について測定した結果である。

第３表より、Ｍｎ，ＣｒまたはＺｒを添加した本発明合
金は、添加しない比較合金に較べて、高温における機械
的性質が改善されており、また従釆合金に較べて、はる
かにすぐれた抗張力（ＯＢ）および伸び（６）を示し、
本発明合金が十分高速高荷重に耐え得るものであること
が判る。糊 耐摩耗耐嘘付性 第４表 第４表は、鋼環・試験片線接触方式のティムケン試験機
による耐摩耗性、耐競付性試験結果を示したものである
。

試験条件は、鋼環荷重４．鼠ｋ９で試験片上に設置し、
回転速度８０仇ｐｍ（周速２．０７机／ｍｉｎ）でＩＱ
分間廻転させ、そのときの試験片上に生じた摩耗痕の面
積を測定した。第４表より本発明合金（実施番号２，４
および５）は、いずれも比較合金（実施番号７）、従来
合金（実施番号８および９）より摩耗面積が少なく、耐
摩耗性においても良好であることが判る。

なお、同試験における瞬間最高温度は４５０℃に達した
が、いずれの試験片においても競付を生ずることはなか
った。以上述べたように、本発明合金金は、従来合金に
較べて常温高温いずれも機械的強度においてまさり、ま
た耐摩耗性、耐嫌付性も良好であって、高速高荷重軸受
用アルミニウム合金としてすぐれた性能を有する合金で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃｕ０
   ．５〜１．０％およびＰｂ０．５〜３％を必須成分とし
   、さらにＭｎ０．０５〜０．６％、Ｃｒ０．０５〜０．
   ３％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１種または２種以上
   を含み、残部実質的にＡｌからなる軸受用アルミニウム
   合金。 ２ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃｕ０
   ．５〜１．０％およびＳｎ０．５〜３％を必須成分とし
   、さらにＭｎ０．０５〜０．６％、Ｃｒ０．０５〜０．
   ３％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１種または２種以上
   を含み、残部実質的にＡｌからなる軸受用アルミニウム
   合金。 ３ 重量％にてＺｎ３〜１０％、Ｓｉ２〜６％、Ｃｕ０
   ．５〜１．０％、合計量で０．５〜３％のＰｂおよびＳ
   ｎを必須成分とし、さらにＭｎ０．０５〜０．６％、Ｃ
   ｒ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１
   種または２種以上を含み、残部実質的にＡｌからなる軸
   受用アルミニウム合金。