JPS63149413A - アルミニーム母材の軸受材料から成る潤滑層を有する転がり軸受部材用被覆材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属製保護被覆層とこの被覆層上に取り付
けたアルミ基材軸受材料の潤滑層、から成る、場合によ
っては固着被膜と整合被膜を伴う、転がり軸受、例えば
ラジアル軸受又はアキシアル軸受用の被覆材料に関する
。この場合、軸受材料はほぼ一様なアルミ合金であって
、この合金には、アルミ中に１〜３重量％、主に１．５
〜２．５重量％のニッケル、０．５〜２．５％、主に１
〜２重量％のマンガン、及び０〜２重量％の鉛の不純物
が含まれていて、しかも粒径が主に≦５μｍのニッケル
の分散強化粒子又はニッケル又は／及びマンガンを含有
する分散強化粒子を有する。

西独特許第３５１９４５２号公報から公知であるこの種
の被覆材料は、その様な軸受材料から作製された潤滑層
の動的負荷を高めることに関連して、顕著な軸受材料特
性を有する。しかしながら、実際には、この公知の被覆
材料を製作又は加工すると、表面を切削する時、一定の
困難が、例えば切断端部に対する傾斜によって、生じる
ことが知られている。

それ故、この発明の課題は、切削表面加工でもって生産
性及び加工性に関し転がり軸受部材に対する冒頭に述べ
た被覆材料を大幅に改良し、その場合、潤滑特性、特に
潤滑層用に使用される軸受材料の潤滑特性を改良するこ
とにある。

上記の課題は、この発明により、軸受材料を形成するア
ルミ合金が０．１と２重量％の間、主として０．８と１
．４重量％の間のビスマスを含有することによって解決
されている。

この発明によって、この種類に属する公知の被覆材料の
特性が、潤滑層の持続特性、整合特性及び特に温度安定
度に関して維持される。それどころか、この発明いよっ
て、潤滑層は潤滑特性を高め、そして潤滑特性を大幅に
改良する。しかし、何よりも、この発明により軸受台金
の切削性がニッケルとマンガンを含むアルミ母材で大幅
に改良される。切削表面加工の場合、小さな削り屑が生
じ、これが自動工作材料では根本的な制約となっている
。更に、加工によるささくれの形成が阻止される。

西独特許第３５１９４５９号公報によると、遅い切断速
度を使用する場合、合金に僅かな鉛を添加すると切削性
が改善されることが、既に注目されていた。しかしなが
ら、この鉛の添加は切削性を更に改良する必要性を未解
決のままにしていた。

西独特許第３５１９４５２号公報で公知の被覆材料の場
合のように一潤滑層を形成する軸受材料が完全に一様で
ない限す−ニソケルとマンガンの分散硬化粒子又はニッ
ケルとマンガンを含有する分散硬化粒子を入れることが
できる。この粒子は、大体≦５μｍの粒径を有し、この
場合、５より小さく、主に大きくても１μｍで、粒径が
５５８ｍの粒子は辺の長さが０．１ｍｍの立方体になる
。

この発明の特に有利な構成では、軸受を形成するアルミ
合金が、他の添加物として０．０２と１．５重量％、主
に０．３と０．８重量％の間にある銅を含有している。

この銅の添加によって、ニッケルとマンガンの添加物を
有するアルミ母材の公知軸受材料に存在する混晶の加工
硬化は、その硬度によってアルミ母材の硬度が高まる３
元又は４死相又は混品種も生じることによって改善され
る。他の利点として、ＡｌＮｉＭｎＢ１Ｃｕ合金は製造
の流れでその材料に応じた熱処理又は熱処理サイクルを
選定して、各添加状況の選定と必要性に応して硬度の値
を得る操作ができる可能性を提供する。この操作性が行
えるのは一判定できる限りでは一混晶の過飽和及び析出
物の大きさと量の制御によるものであるようである。銅
の添加は、切削性の改良、滑動性の向上及び潤滑特性の
改善のような、ビスマスの添加で得られた利点を害して
いない。むしろ、この特性を更に安定化している。

この発明の実施例を以下で図面に基づき更に詳しく説明
する。

第１図に示すヒストグラムには、２００時間に関するア
ルミ基材の潤滑層を有する被覆材料の動的負荷特性を示
す。この動的負荷特性は、１５０°Ｃでのアンダーウッ
ド（Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ）試験の残留負荷曲線から判定
されている。比較された被覆材料は、泪の保護材料と補
助被覆上に鋳造アルミ合金の薄板を被覆して、場合によ
っては純アルミのフォイルを中間位置に入れた潤滑層で
ある。

第１図で比較されている被覆材料は、以下のものである
。即ち、 Ａｒｍ／八ｌＮへ２Ｍｎ１Ｂｉｌ、固着被膜と整合被膜
：よ無し。

へ１：鋼／ＡｌＮｉ２Ｍｎ１Ｂｉｌ、０．５重量％の洞
を付加、固着被膜と整合被膜は無し。

Ｂ：鋼／Ａｌ５ｎ６、通常の品物、固着被膜と整合被膜
は無し。

Ｃ：鋼／Ａｌ５ｎ２０　、通常の品物、固着被膜と整合
被膜は無し。

Ｄ　：　　ｍ／ＡｌＮｉ２Ｍｎ１Ｂｉｌハｉ／Ｐｂ５ｎ
ｌＯＣｕ２（メッキ）、両方ともメンキしたＮ＋接着被
膜とＰｂ５ｎｌＯＣｕ２整合被膜付き。

ＤＩ：　崎／　ＡｌＮｉ２Ｍｎ１ＢｉｌＣｕ０．５　／
　Ｎｉ　／　Ｐｂ５ｎｌＯＣｕ２（メッキ）、両方とも
メッキしたＮｉ固着被膜とＰｂ５ｎｌＯＣｕ２の整合被
膜付き。

Ｅ　：　ｍ／Ａｌ５ｎ６／Ｎｉ／Ｐｂ５ｎｌＯＣｕ２（
メッキ）、通常の品物、両方ともメッキしたＮｉ固着被
膜とＰｂ５ｒ＋１０Ｃｕ２の整合被膜付き。

Ｆ　：　１ｍ／ＡｌＺｎ３／Ｎｔ／Ｐｂ５ｎｌＯＣｕ２
（メッキ）、公知の硬質アルミ合金、両方ともメンキし
たＮｉ固着被膜とＰｂ５ｎｌＯＣｕ２の整合被膜付き。

ヒストグラムから分かるように、柵の保護被覆とＡｌＮ
ｉ２Ｍｎ１Ｂｉｌの潤滑層を有する被覆材料を使用する
と、アルミ被覆に破断が認められる前に、動的負荷特性
が６０　Ｎ／ｍｍ２に達する。このようなＡｌＮｉ２Ｍ
ｎ１Ｂｉｌの潤滑層は、特に切削加工性があり、高い潤
滑特性と、公知の潤滑層に比べて本質的に改良された潤
滑特性を示す。ヒストグラムのＡＩに示しであるように
、このような潤滑層は　０．５重量％の銅を添加すると
更に改良され、アルミ被覆に破断が認められる前に、約
６５　Ｎ／ｍｍ２の動的負荷特性に達する。

ヒストグラムのＤ部分から分かるように、Ｎｉ固着被膜
とＰｂ５ｎｌＯＣｕ２の整合被膜を潤滑層にメッキする
と、転がり軸受の動的負荷特性は、通常化じる潤滑層の
疲労領域でも上昇し、アルミ被覆の疲労破断が認められ
るまでには、約７５　Ｎ／ｍｍｚに達する。ヒストグラ
ムのＤ部分に示す被覆材料の場合でも、特に、へｌＮｉ
２Ｍｎ１Ｂｉ１合金に０．５重量％を添加すると、疲労
特性の向上が認められる。ヒストグラムの０１部分から
分かるように、この方法では、アルミ被覆の疲労破断が
認められる前に、被覆材料の動的負荷特性が８０　Ｎ／
ｍｍ”に達する。この場合、ヒストグラムのＤと旧部分
に相当する被覆材料は、潤滑層を形成する軸受材料の本
質的に改良された切削性、及び向上した潤滑特性と改良
された潤滑特性を更に示す。このような特性と動的負荷
特性に対する数値の改良は、整合被膜を付けた、又は付
けないＡｌ５ｎ６及びＡｌ５ｎ２０に対する例Ｂ、Ｃ及
び已に示すように、平均的な負荷特性を有する従来のア
ルミ母材の転がり軸受材料では達成されない。鋳造Ａｌ
Ｎ４２１１ＮＩＢｊｌ軸受合金の潤滑層を有する転がり
軸受の動的負荷特性は、硬質アルミ軸受材料、例えば例
Ｆに示す鋳造ＡｌＺｎ３合金の潤滑層を有する軸受材料
でのみ知られているような、大きさになる。銅を０．０
２〜１．５重量％添加した鋳造ＡｌＮ４２ＭＮｌＢ１１
軸受合金の潤滑層を有する転がり軸受の動的負荷特性は
、既にこの程度の値に達している。この場合、両方の潤
滑層に同し厚さの整合被膜を付けていると、０．５重量
％の銅を添加した＾ｌＮｉ２Ｍｎ１Ｂｉｌ軸受合金の潤
滑層の疲労のない領域の特性は、鋳造ＡｌＺｎ３合金の
潤滑層の対応する特性より高くなっている。その場合、
この公知の鋳造ＡｌＺｎ３合金にちょとした整合被膜を
付けてもよくて、この合金は、耐腐食性、耐摩耗性等に
対する安定度のような、軸受材料の他の特性に関して、
マンガン、ニッケル、ビスマス及び、場合によって、銅
を僅かに添加したアルミ母材の軸受合金に対して見られ
る特性よりかなり望ましくない特性を示す。

第２〜４図は、軸受シェル、即ち半分割の転がり軸受の
二つから合成した転がり軸受に対する被覆材料の応用が
示しである。

第３図に示す転がり軸受の場合、畑から成る金属製支持
体１がある。この支持体１の上には、厚さ０．２〜０．
５　ｍｍのＡｌＮｉ２Ｍｎ１Ｂｉｌ製潤滑層２がローラ
メッキで直接取り付けである。この潤滑層２には、電気
化学的なメッキ、部ち電気的な方法で、厚さが０．００
１〜０．００２　ｍｍの薄いニッケル被膜３が被覆しで
ある。このニッケル製固着被膜３の上に、電気的な方法
で化合物Ｐｂ５ｎｌＯＣｕ２のホワイトメタル製整合被
膜４が厚さ０．０５〜０．１ｍｍにして被覆しである。

被覆材料の全体は、亜鉛又は亜鉛・釣合金製で、主に電
気メッキした耐腐食被覆５によって取り囲んである。こ
の場合、整合被膜４の表面に何も生じないが、支持体１
の領域には特に有効な耐腐食を示す薄いフラッシュが大
切である。

第４図の例では、金属製の支持体ｌ自体が、被覆材料と
して形成しである。つまり、泪の支持体７と、例えば鉛
青銅又は亜鉛青銅から成る潤滑特性を有する中間層８で
構成されている。例えば、ＡｌＺｎＳ製の中間層８も利
用できる。この中間層８の上には、薄いニッケル被膜９
　（０，００１ｍｍ＝０．ｏ。

２　ｍｍの厚さ）がカソードスパッタリングによって拡
散防止層として被覆しである。−このニッケル被膜９の
上には、カソードスパッタリング、特に磁場を利用した
高出力カソードスパッタリングによって、２．５重量％
のニッケル、２重量％のマンガン、１．２重量％のビス
マス及び０．５重量％の銅と、残りがアルミニームのア
ルミニーム・ニッケル・マンガン・ビスマス・調合金製
の潤滑層６が被覆しである。同時に、この潤滑層６には
機械的な表面加工性がないことも要求されるとしても、
即ち、軸受材料の改良された切削性が考に入れられなく
ても、ここでは、この潤滑層がビスマスの添加で得られ
た潤滑特性の向上と潤滑特性の改良によって役立ってい
る。

潤滑層６は、この例でもカソードスパッタリングによっ
て被覆した薄い（０，００１ｍｍ　〜０．００２ｍｍの
厚さの）固着被膜３で被覆されている。この固着被膜の
上には、再びホワイトメタル合金の整合被膜又は整合被
膜４が約０．０２　ｍｍ＝０．０３ｍｍの厚さにカソー
ドスパッタリングによって被覆しである。

上記の被膜を被覆するためには、例えば、Ｈａｒｔｍｕ
ｔ　Ｆｒｅｙの文献［カソードスパッタリング、将来の
成膜方法Ｊ　ＣＫａｔｈｏｄｅｎｚｅｒｓｔａｕｂｅｎ
、　Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇｓｍｅｔｈｏｄｅｎ　ｍ
ｉｔ　Ｚｕｋｕｎｆｔ）　ＶＤＴ−Ｚｅｉｔｕｎｇ　１
２３　（１９８１）。

Ｎｒ、　１２．頁５１９〜５２５から公知であるように
、カソードスパッタリング１成膜方法が考えられる。

カソードスパッタリング、成膜方法を利用する代わりに
、潤滑層、固着被膜、整合被膜及び前記の拡散防止被膜
は減圧蒸着又は電気メッキによっも付着させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、動的負荷特性に対するヒストグラム。 第２図は、半分割にした転がり軸受の形状のこの発明に
よる被覆材料の斜視図。 第３図は、第２図の被覆材料の■−■に相当する部分の
断面図。 第４図は、第２図の被覆材料の■−■に相当する部分の
変形した実施例での断面図。 図中引用記号； ｌ・・・支持体、 ２．６・・・潤滑層、 ３・・・固着被膜、 ４・・・整合被膜、 ５・・・耐腐食被膜、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属製支持体と、この支持体上に被せたアルミニー
   ム母材の軸受材料から成り、場合によっては、被覆した
   固着被膜及び整合被膜を有する潤滑層から構成され、軸
   受材料は、アルミニームの中に通常許容される１〜３％
   の不純物、主として１．５〜２．５重量％のニッケル、
   ０．５〜２０５重量％、特に１〜２重量％のマンガン及
   び０〜２重量％の鉛を有し、粒径が≦５μｍのニッケル
   とマンガンの分散強度粒子、又はニッケル及び／又はマ
   ンガンを含有する分散強度粒子を有するほぼ一様なアル
   ミニーム合金である、例えばラヂアル転がり軸受又はア
   キシアル転がり軸受である転がり軸受部材用の被覆材料
   において、 軸受材料を形成するアルミニーム合金には、０．１と２
   重量％、主に０．８と１．４重量％の間にあるビスマス
   が添加してあることを特徴とする被覆材料。 ２）軸受材料を形成するアルミニーム合金は、他の添加
   物として０．０２と１．５重量％、主に０．３と０．８
   重量％の間の銅を含有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の被覆材料。