JPS63169349A - すべり軸受用金属材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、好ましくはアルミニウム、銅又は鉄をベース
とするすべり軸受用金属材料に関し、特に、液晶硬化、
析出硬化及び／又は冷間硬化により硬化処理されたマト
リックスと、このマトリックス内に異質なものとして分
散されている微細分割された硬質相及び軟質相とから成
るすべり軸受用金属材料に関するものである。

〔従来の技術〕

この種のすべり軸受用金属材料は、あらゆる種類のすべ
り軸受に力伝達のために使用されるので、材料自体に課
される要件も極めて広範に亘ることになる。すべり軸受
用金属材料に関する条件はドイツ工業規格（ＤＩＮ）５
０２８２に規定されており、それによれば、高い摩耗抵
抗力以外にも、高い機械的負荷限界値、良好な適合性、
良好ななじみ特性及び応急作動特性、優れた耐腐蝕性、
良好な潤滑剤付着性、高い溝形成抵抗力などが所望され
る。このような条件下では、材料自体の特性が問題とさ
れるのではなく、これらの条件を満たすためには常にそ
の全摩擦系、つまり縁辺条件を含む特殊な使用例が知ら
れていなければならないので、必要とされるシステム特
性は計数によって具体化することは出来ず、単に、極め
て良い、良い、悪いなどの概念のみによって特徴づけら
れうるに過ぎない。

すべり軸受用金属材料としては、特に内燃機関において
アルミニウム又は銅をベースとした合金の有効性が多年
に亘り実証されており、この場合、混晶硬化、析出硬化
及び／又は冷間硬化により硬化処理されたマトリックス
内に、微細分割された硬質相及び軟質相が異質なものと
して分散されている。

アルミニウムをベースとしたすべり軸受材料の場合、マ
トリックスは銅及び／又は亜鉛を添加することによって
硬化される。

これに鉛、錫及び／又は珪素を加えると、硬化マトリッ
クス内には、珪化物及び／又はアルミ化物から成る硬質
相と、鉛及び／又は錫から成る軟質相とが生ずる。

錫及び／又は亜鉛を添加した銅ベースのすべり軸受材料
のグループにおいては、洞内で熔解した錫乃至亜鉛が混
晶硬化及び／又は析出硬化されたマトリックスを生ぜし
め、マトリクス内に制御された量のマンガン、鉄、珪素
、アルミニウム及び鉛を添加することにより、このマト
リックス内には、マンガン−珪化物、鉄−マンガン−珪
化物並びにこれらに相当するアルミ化物が硬質相として
分散され、鉛が軟質相として分散される。

材料の機械的な負荷限界値は混晶硬化、析出硬化並びに
冷間硬化によって高められるのに対し、その適合性は主
としてすべり軸受材料のマトリックスにより予め与えら
れた弾性特性と延性とによって左右される。殊に、埋設
特性、なじみ特性及び応急作動特性並びに耐摩耗抵抗特
性は、硬質相と軟質相とにより影響される。この場合、
軟質相が埋設特性、なじみ特性及び応急作動特性を高め
るのに対し、硬質相は耐摩耗抵抗を高め、硬質相の占め
る割合が大きくなれば、埋設特性と応急作動特性とが悪
化する。つまり、一方では、硬質相と軟質相とがこれと
接触する材料との協調性を高めるが、他方では前述した
各特性に対する硬質相及び／又は軟質相の有利な影響が
すべり軸受用金属材料の機械的な負荷能力を制限する。

現代の内燃機関構造では、その点火圧が高められ、ひい
ては高い運転温度での高いすべり軸受負荷率が生ずるの
で、すべり軸受に課される厳しい条件を満たすためには
、すべり軸受材料における充分に高い負荷能力と機械的
負荷限界値とが保証されていなければならない。しかも
、この場合、機械的な負荷力、つまり強度の限界が越え
られてはならない一方、所定の摩耗値も、特に負荷が高
い場合には潤滑油膜の厚さが薄くなり、ひいては高い負
荷にさらされたすべり軸受がより長く混合摩擦領域で回
転することになるという理由から、やはり越えられては
ならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明の課題とするところは、これらの各条件
をそれぞれ満足させるように、機械的な負荷限界とその
他のシステム特性との間の妥協点を見出すことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題を解決すべく提案された本発明によれば、冒
頭に述べた形式の組織構造を有するすべり軸受用金属材
料において、硬質相の容積が軟質相の容積よりも大であ
る場合には、軟質相に対する硬質相の容積比が１．５〜
２．５であり、また軟質相の容積の占める割合が１．０
％よりも大きくかつ４．０％以下であるように設定され
ている。また、軟質相の容積が硬質相の容積よりも大で
ある場合には、軟質相に対する硬質相の容積比が０．１
８〜０゜７０であり、また硬質相の容積の占める割合が
３．０〜８．０％であるように設定されている。

本発明によるすべり軸受用金属材料において、硬質相の
容積が軟質相の容積よりも大である場合には、軟質相に
対する硬質相の容積比を１．７５〜０゜２５に設定して
おくと有利であり、軟質相の容積が硬質相の容積よりも
大である場合には、軟質相に対する硬質相の容積比を０
．２５〜０．６０に設定しておくと有利である。

硬化処理されたアルミニウムマトリックスにおいて、硬
質相の容積が軟質相の容積よりも大である場合には、硬
質相として珪素が、また軟質相として鉛及び／又はビス
マスが用いられるのが好ましく、軟質相の容積が硬質相
の容積よりも大である場合には、軟質相として錫が、ま
た硬質相として珪素が用いられるのが好ましい。

銅をベースとして硬化処理されたマトリックスにおいて
、硬質相の容積が軟質相の容積よりも大である場合には
、硬質相としてマンガン−珪化物及び／又は鉄−マンガ
ン−珪化物が、また軟質相として鉛が用いられるのが好
ましい。

本発明によるすべり軸受用金属材料は、溶融治金法又は
粉末冶金法若しくは陰極スパッタリング（放電管陰極の
壊変による金属粉末生成）によって効果的に製造するこ
とが可能であり、また非複合軸受及び複合軸受にそれぞ
れ用いることができる。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例につき本発明の詳細な説明
する。

この実施例で用いたアルミニウム−錫合金Ａｌ５ｎ３゜
の場合、付加的な珪素含有率が１．０．２．０．２．５
．５．０．１０．０％にそれぞれ設定されている。従っ
て、軟質相としての錫の量が硬質相としての珪素の量を
上回っており、硬質相の容積が占める割合は０〜１５％
である。更に、別のアルミニウム−珪素合金Ａｌ５ｉ５
には、１０，１５．２０％の付加的な鉛が、またアルミ
ニウム−珪素−合金＾ｌ５ｉｚには５％の鉛が組込まれ
ている。従って、硬質相としての珪素の量が軟質相とし
ての鉛の量を上回っており、軟質相の容積が占める割合
は１〜５％である。これらの合金は、り　＝　５　Ｎ　
／＋＋＋ｎ＋”の負荷条件及びＶ　＝　９ｍｓ＋／ｓｅ
ｃのすべり速度条件のもとてビン−ディスク法により混
合摩擦領域においてテストされ、すべり特性の尺度とし
ての摩擦係数及び応急作動特性の尺度としての運動時間
が測定され、１０を最高値とした品質係数によるすべり
軸受材料の相対的な評価が行われた。

図示のグラフにおいては、アルミニウムすべり軸受材料
の品質係数が軟質相の占める容積に対する硬質相の占め
る容積の比に関連してプロットされている。このグラフ
から明らかなように、軟質相の容積の方が大であって軟
質相に対する硬質相の比が１以下であるアルミニウム−
すべり軸受材料の運動（走行）特性は、本発明により規
定された軟質相に対する硬質相の容積比が維持される限
り、硬質相によって著しく改善される。軟質相の容積の
方が大である場合には、硬質相の占める容積の割合を軟
質相の占める容積の割合よりも大きくすると、その走行
特性は明らかに悪化する。

また、硬質相の占める容積の割合が軟質相の占める容積
の割合よりも大きくてその容積比が１より大である場合
には、軟質相に対する硬質相の容積比を本発明により規
定した値に維持しさえすれば、軟質相の増大により走行
特性が著しく改善される。

つまり、混合摩擦領域内におけるすべり軸受用金属材料
の走行特性は、硬質相と軟質相とが占める各容積の比を
正しく設定することによって、最適なものに調整するこ
とができる。しかも、この場合、容積比の設定は材料の
製造法の如何とは無関係に行われうる。また、材料組織
の構成を高精度で均等に行うならば、全てのシステム特
性を特に効果的に組合せることが可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明によるアルミニウムすべり軸受材料の品質係
数を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、混晶硬化、析出硬化及び／又は冷間硬化により硬化
   処理されたマトリックスと、このマトリックス内に異質
   なものとして分散されている微細分割された硬質相及び
   軟質相とから成るすべり軸受用金属材料において、 軟質相に対する硬質相の容積比が１．５〜２．５となる
   ように硬質相の容積が軟質相の容積よりも大であり、ま
   た軟質相の容積の占める割合が１．０％よりも大きくか
   つ４．０％以下であることを特徴とするすべり軸受用金
   属材料。 ２、上記金属材料がアルミニウム、銅又は鉄をベースと
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のすべり軸受用金属材料。 ３、軟質相に対する硬質相の容積比が１．７５〜２．２
   ５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載のすべり軸受用金属材料。 ４、硬化処理されたアルミニウムマトリックス内に、硬
   質相として珪素が、また軟質相として鉛及び／又はビス
   マスがそれぞれ分散されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のすべり軸受
   用金属材料。 ５、銅−混晶内に、硬質相としてマンガン−珪化物及び
   ／又は鉄−マンガン−珪化物が、また軟質相として鉛が
   それぞれ分散されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項〜第３項のいずれかに記載のすべり軸受用金属
   材料。 ６、溶融冶金法又は粉末冶金法若しくは陰極スパッタリ
   ングによって製造されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載のすべり軸受用
   金属材料。 ７、前記金属材料を非複合軸受又は複合軸受の材料とし
   て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６
   項のいずれかに記載のすべり軸受用金属材料。 ８、混晶硬化、析出硬化及び／又は冷間硬化により硬化
   処理されたマトリックスと、このマトリックス内に異質
   なものとして分散されている微細分割された硬質相及び
   軟質相とから成るすべり軸受用金属材料において、 軟質相に対する硬質相の容積比が０．１８〜０．７０と
   なるように軟質相の容積が硬質相の容積よりも大であり
   、また硬質相の容積の占める割合が３．０〜８．０％で
   あることを特徴とするすべり軸受用金属材料。 ９、上記金属材料がアルミニウム、銅又は鉄をベースと
   していることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載
   のすべり軸受用金属材料。 １０、軟質相に対する硬質相の容積比が０．２５〜０．
   ６０であることを特徴とする特許請求の範囲第８項又は
   第９項に記載のすべり軸受用金属材料。 １１、アルミニウム−混晶内に、軟質相として錫が、ま
   た硬質相として珪素がそれぞれ分散されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項〜第１０項のいずれかに
   記載のすべり軸受用金属材料。 １２、溶融冶金法又は粉末冶金法若しくは陰極スパッタ
   リングによって製造されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項〜第１１項のいずれかに記載のすべり軸
   受用金属材料。 １３、前記金属材料を非複合軸受又は複合軸受の材料と
   して用いることを特徴とする特許請求の範囲第８項〜第
   １２項のいずれかに記載のすべり軸受用金属材料。