JP2595386B2 - 高速用多層摺動材料及びその製造方法 - Google Patents
高速用多層摺動材料及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平軸受に関するもので
あり、特に、近年の内燃機関の出力増大に伴う高速・高
回転化によって起こる潤滑油の温度上昇及びハウジング
への慣性力増大等の条件下で十分に性能を発揮する平軸
受に関する。
あり、特に、近年の内燃機関の出力増大に伴う高速・高
回転化によって起こる潤滑油の温度上昇及びハウジング
への慣性力増大等の条件下で十分に性能を発揮する平軸
受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来内燃機関に使用されている平軸受メ
タルの多層摺動材料は、鋼裏金、銅鉛軸受合金及び鉛合
金オーバーレイの多層構造からなり、高速、高荷重エン
ジンに広く適用されている。鋼裏金は耐荷重性、鉛合金
オーバーレイは銅鉛軸受合金の非焼付性、なじみ性、埋
収性、耐食性を補うために必要である。銅鉛軸受合金の
成分はＣｕ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系であり、鉛合
金オーバーレイの成分としてはＰｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｓ
ｎ−Ｓｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系
等が知られている。また、運転中にオーバーレイ中のＳ
ｎ等の成分が銅鉛軸受合金中へ拡散していくのを防止す
るため、鉛合金オーバーレイと銅鉛軸受合金の間にＮｉ
等のメッキ層を設けることもある。さらに、平軸受の最
表面には防錆の目的で、錫等の１０μｍ以下のメッキ層
が施されているものもある。
タルの多層摺動材料は、鋼裏金、銅鉛軸受合金及び鉛合
金オーバーレイの多層構造からなり、高速、高荷重エン
ジンに広く適用されている。鋼裏金は耐荷重性、鉛合金
オーバーレイは銅鉛軸受合金の非焼付性、なじみ性、埋
収性、耐食性を補うために必要である。銅鉛軸受合金の
成分はＣｕ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系であり、鉛合
金オーバーレイの成分としてはＰｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｓ
ｎ−Ｓｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系
等が知られている。また、運転中にオーバーレイ中のＳ
ｎ等の成分が銅鉛軸受合金中へ拡散していくのを防止す
るため、鉛合金オーバーレイと銅鉛軸受合金の間にＮｉ
等のメッキ層を設けることもある。さらに、平軸受の最
表面には防錆の目的で、錫等の１０μｍ以下のメッキ層
が施されているものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近の内燃機関、特に
自動車用エンジンの高性能化の一環として従来にない高
速回転化の傾向が見られるようになってきた。その結
果、エンジンの油温の上昇をもたらし、このようなエン
ジンの高速高温域条件下において、従来からの鉛合金オ
ーバーレイ／銅鉛軸受合金／鋼裏金からなる多層摺動材
料では、オーバーレイのワイピングが起こったり、摩耗
が激しかったりする等の問題が発生しており、更に高速
高温下において非焼付性及び耐摩耗性の一層優れた摺動
材料が要求されるようになってきた。また、エンジンの
高速回転化により軸受のハウジングが慣性力によって変
形を受けやすくなっている。この変形によって、軸受背
面にフレッチング摩耗が生ずる問題が発生している。こ
のため、軸受の鋼裏金を硬く、強度のある材料とするこ
とでフレッチング摩耗防止を図ったり、軸受をハウジン
グへ組付ける際の締代を高くして密着性を向上させるの
に耐え得るだけの強度が必要とされる。さらに、エンジ
ンの高速回転化に伴う油温の上昇によって、軸受の温度
環境は益々厳しくなってきており、耐熱強度が優れ、ワ
イピングが起こる原因となる反応層を下地層との境界に
形成しにくいようなオーバーレイ成分が要求されてきて
いる。また、軸受にかかる熱を素早く放散することので
きる熱伝導率の優れた軸受合金が望まれている。本発明
の目的は、従来の多層摺動材料を各層の物性について、
高速エンジンに適合するように、特に、焼付特性の観点
から追究し、また、平軸受としての耐荷重性、耐疲労性
についても従来の材料から低下させない、高速高温域で
優れた多層摺動材料及びその製造方法を提供することに
ある。
自動車用エンジンの高性能化の一環として従来にない高
速回転化の傾向が見られるようになってきた。その結
果、エンジンの油温の上昇をもたらし、このようなエン
ジンの高速高温域条件下において、従来からの鉛合金オ
ーバーレイ／銅鉛軸受合金／鋼裏金からなる多層摺動材
料では、オーバーレイのワイピングが起こったり、摩耗
が激しかったりする等の問題が発生しており、更に高速
高温下において非焼付性及び耐摩耗性の一層優れた摺動
材料が要求されるようになってきた。また、エンジンの
高速回転化により軸受のハウジングが慣性力によって変
形を受けやすくなっている。この変形によって、軸受背
面にフレッチング摩耗が生ずる問題が発生している。こ
のため、軸受の鋼裏金を硬く、強度のある材料とするこ
とでフレッチング摩耗防止を図ったり、軸受をハウジン
グへ組付ける際の締代を高くして密着性を向上させるの
に耐え得るだけの強度が必要とされる。さらに、エンジ
ンの高速回転化に伴う油温の上昇によって、軸受の温度
環境は益々厳しくなってきており、耐熱強度が優れ、ワ
イピングが起こる原因となる反応層を下地層との境界に
形成しにくいようなオーバーレイ成分が要求されてきて
いる。また、軸受にかかる熱を素早く放散することので
きる熱伝導率の優れた軸受合金が望まれている。本発明
の目的は、従来の多層摺動材料を各層の物性について、
高速エンジンに適合するように、特に、焼付特性の観点
から追究し、また、平軸受としての耐荷重性、耐疲労性
についても従来の材料から低下させない、高速高温域で
優れた多層摺動材料及びその製造方法を提供することに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関に用
いられる平軸受において、高速用多層摺動材料として各
層の成分及び選択された諸物性の組合せにより上記目的
を達成した。本発明の高速用多層摺動材料は、鋼裏金、
該鋼裏金に接合された銅鉛軸受合金及び該銅鉛軸受合金
に接合された鉛合金オーバーレイの三層構造からなり、
前記鋼裏金がビッカース硬さ１５５以上、０．２％耐力
４２kgｆ／mm2 以上であり、前記銅鉛軸受合金の熱伝導
率が０．２５ cal／cm・sec ・℃以上を有し、合金のビ
ッカース硬さが７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以
上であり、前記鉛合金オーバーレイがその重量比で錫２
〜８％、インジウム３〜１１％の範囲で含み、かつ鉛合
金オーバーレイの溶融開始温度が２５０℃を越える事を
特徴とする。本発明の高速用多層摺動材料製造方法は、
鋼裏金上に散布した銅鉛錫軸受合金粉末を焼結−圧延の
繰り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、その
繰り返し圧延の圧下率の総合計が投入時の裏金厚に対
し、７〜３５％の範囲で実施する事により、鋼裏金のビ
ッカース硬さ１５５以上、０．２％耐力４２kgｆ／mm2
以上、銅鉛軸受合金のビッカース硬さ７５以上、引張り
強さ１８kgｆ／mm2 以上の強度を持たせる事を特徴とす
る。
いられる平軸受において、高速用多層摺動材料として各
層の成分及び選択された諸物性の組合せにより上記目的
を達成した。本発明の高速用多層摺動材料は、鋼裏金、
該鋼裏金に接合された銅鉛軸受合金及び該銅鉛軸受合金
に接合された鉛合金オーバーレイの三層構造からなり、
前記鋼裏金がビッカース硬さ１５５以上、０．２％耐力
４２kgｆ／mm2 以上であり、前記銅鉛軸受合金の熱伝導
率が０．２５ cal／cm・sec ・℃以上を有し、合金のビ
ッカース硬さが７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以
上であり、前記鉛合金オーバーレイがその重量比で錫２
〜８％、インジウム３〜１１％の範囲で含み、かつ鉛合
金オーバーレイの溶融開始温度が２５０℃を越える事を
特徴とする。本発明の高速用多層摺動材料製造方法は、
鋼裏金上に散布した銅鉛錫軸受合金粉末を焼結−圧延の
繰り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、その
繰り返し圧延の圧下率の総合計が投入時の裏金厚に対
し、７〜３５％の範囲で実施する事により、鋼裏金のビ
ッカース硬さ１５５以上、０．２％耐力４２kgｆ／mm2
以上、銅鉛軸受合金のビッカース硬さ７５以上、引張り
強さ１８kgｆ／mm2 以上の強度を持たせる事を特徴とす
る。
【０００５】
【作用】鋼裏金においては、ハウジングが慣性力により
変形した際の裏金背面のフレッチング摩耗防止、また、
軸受とハウジングとの密着性を上げるため、軸受のハウ
ジングへの組付け時に締代を高く取れるように、硬く、
強度のある裏金とし、ビッカース硬さ１５５以上、０．
２％耐力４２kgｆ／mm2 以上とすることを特徴とする。
銅鉛軸受合金においては、摺動面にて発生した熱を、素
早く裏金、さらにはハウジングに伝達して熱放散するこ
とによって、非焼付性の向上を図ることを目的として、
熱伝導率を０．２５ cal／cm・sec ・℃以上を有するこ
とを特徴とする。また、耐疲労性の維持のため、ビッカ
ース硬さ７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上であ
ることを特徴とする。さらに、上記銅鉛軸受合金の成分
は、銅合金の熱伝導率を低下させるＳｎ量を０．５〜
２．０％の範囲と限定し、熱伝導率の向上を図っている
ことを特徴とする。鉛合金オーバーレイについては、高
温でのワイピング現象防止のために、溶融開始温度を上
昇させる必要がある。そのため、Ｓｎ及びＩｎ含有量を
低下させる必要があるが、耐摩耗性及び耐食性との相関
を考え、Ｓｎ；２〜８％，Ｉｎ；３〜１１％の範囲に限
定し、かつ溶融開始温度が２５０℃を越えることを特徴
とした。さらに、上記成分の鉛合金オーバーレイは、高
温でのＳｎ及びＩｎの熱拡散に伴う下地層との境界に反
応層が厚く形成されないため、ワイピング現象防止にも
役立っている。この各層を組合せた多層摺動材料は、非
焼付性が非常に優れ、耐摩耗性、耐疲労性も維持され、
高速エンジンの軸受材料として優れた性能が発揮され
る。さらに鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界に、厚さ１０
μｍ以下の銅または銅合金のメッキ層が施されているこ
とを特徴とし、鋼裏金と銅鉛軸受合金との接着強度を向
上させる。また、銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイと
の境界に、厚さ５μｍ以下のＮｉ，Ｃｏ，Ａｇまたはこ
れらの合金のメッキ層が施されている事を特徴とし、オ
ーバレイ中のＳｎ及びＩｎの銅鉛軸受合金中への拡散を
防止することによって、オーバーレイの耐摩耗性及び耐
食性の維持を図る。さらに鉛合金オーバーレイ及び鋼裏
金の最表面に、防錆を目的として厚さ３μｍ以下の錫、
鉛またはこれらの合金のメッキ層が施されている事を特
徴とする。さらに本発明の多層摺動材料を得る製造方法
は、鋼裏金上に散布した銅鉛錫軸受合金粉末を焼結−圧
延の繰り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、
その繰り返し圧延の圧下率の総合計が、投入時の裏金厚
に対し７〜３５％の範囲で実施する事により、鋼裏金及
び銅鉛軸受合金の機械的強度の向上を図り、その結果と
して、鋼裏金のビッカース硬さ１５５以上、０．２％耐
力４２kgｆ／mm2 以上、銅鉛軸受合金のビッカース硬さ
７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上の強度を持た
せる事を特徴としている。
変形した際の裏金背面のフレッチング摩耗防止、また、
軸受とハウジングとの密着性を上げるため、軸受のハウ
ジングへの組付け時に締代を高く取れるように、硬く、
強度のある裏金とし、ビッカース硬さ１５５以上、０．
２％耐力４２kgｆ／mm2 以上とすることを特徴とする。
銅鉛軸受合金においては、摺動面にて発生した熱を、素
早く裏金、さらにはハウジングに伝達して熱放散するこ
とによって、非焼付性の向上を図ることを目的として、
熱伝導率を０．２５ cal／cm・sec ・℃以上を有するこ
とを特徴とする。また、耐疲労性の維持のため、ビッカ
ース硬さ７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上であ
ることを特徴とする。さらに、上記銅鉛軸受合金の成分
は、銅合金の熱伝導率を低下させるＳｎ量を０．５〜
２．０％の範囲と限定し、熱伝導率の向上を図っている
ことを特徴とする。鉛合金オーバーレイについては、高
温でのワイピング現象防止のために、溶融開始温度を上
昇させる必要がある。そのため、Ｓｎ及びＩｎ含有量を
低下させる必要があるが、耐摩耗性及び耐食性との相関
を考え、Ｓｎ；２〜８％，Ｉｎ；３〜１１％の範囲に限
定し、かつ溶融開始温度が２５０℃を越えることを特徴
とした。さらに、上記成分の鉛合金オーバーレイは、高
温でのＳｎ及びＩｎの熱拡散に伴う下地層との境界に反
応層が厚く形成されないため、ワイピング現象防止にも
役立っている。この各層を組合せた多層摺動材料は、非
焼付性が非常に優れ、耐摩耗性、耐疲労性も維持され、
高速エンジンの軸受材料として優れた性能が発揮され
る。さらに鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界に、厚さ１０
μｍ以下の銅または銅合金のメッキ層が施されているこ
とを特徴とし、鋼裏金と銅鉛軸受合金との接着強度を向
上させる。また、銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイと
の境界に、厚さ５μｍ以下のＮｉ，Ｃｏ，Ａｇまたはこ
れらの合金のメッキ層が施されている事を特徴とし、オ
ーバレイ中のＳｎ及びＩｎの銅鉛軸受合金中への拡散を
防止することによって、オーバーレイの耐摩耗性及び耐
食性の維持を図る。さらに鉛合金オーバーレイ及び鋼裏
金の最表面に、防錆を目的として厚さ３μｍ以下の錫、
鉛またはこれらの合金のメッキ層が施されている事を特
徴とする。さらに本発明の多層摺動材料を得る製造方法
は、鋼裏金上に散布した銅鉛錫軸受合金粉末を焼結−圧
延の繰り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、
その繰り返し圧延の圧下率の総合計が、投入時の裏金厚
に対し７〜３５％の範囲で実施する事により、鋼裏金及
び銅鉛軸受合金の機械的強度の向上を図り、その結果と
して、鋼裏金のビッカース硬さ１５５以上、０．２％耐
力４２kgｆ／mm2 以上、銅鉛軸受合金のビッカース硬さ
７５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上の強度を持た
せる事を特徴としている。
【０００６】次に、本発明の高速用多層摺動材料及びそ
の製造方法について、前記特許請求の範囲の限定理由を
述べる。 (1) 鋼裏金 i) 硬さ ビッカース硬さ１５５以上 １５５未満では、高回転時のハウジングの微変形によっ
て、軸受背面のフレッチング摩耗が激しく生じる。 ii) ０．２％耐力 ４２kgｆ／mm2 以上 ４２kgｆ／mm2 未満では、軸受をハウジングに組付ける
際、締代を高くすると降伏を生じ、運転時にハウジング
との密着力が低下する。 (2) 銅鉛軸受合金 i) 熱伝導率 ０．２５ cal／cm・sec ・℃ ０．２５ cal／cm・sec ・℃未満では、摺動面にて発生
した熱を素早く裏金、さらにはハウジングに伝達して熱
放散するのに不十分であり、非焼付性が劣る。 ii) 硬さ ビッカース硬さ ７５以上 ７５未満では、強度不足となり、軸受合金の耐疲労性に
劣る。 iii)引張り強さ １８kgｆ／mm2 以上 １８kgｆ／mm2 未満では、強度不足であり、軸受合金の
耐疲労性に劣る。 iv) Ｐｂ含有量 １５〜３０％ １５％未満では、軸受合金として非焼付性、異物性埋収
性に劣り、３０％を越えると、強度が低下し、耐疲労性
に劣る。 v) Ｓｎ含有量 ０．５〜２．０％ ０．５％未満では、合金の強度及び耐食性が不十分であ
り、２．０％を越えると、合金の熱伝導率が低下し、熱
の伝達が悪くなり、非焼付性が劣る。 (3) 鉛合金オーバーレイ i) Ｓｎ含有量 ２〜８％ ２％未満では、オーバーレイの強度が低下し、耐摩耗性
に劣る。８％を越えるとＩｎ量との相関により、オーバ
ーレイの溶融開始温度が低くなると共に、オーバーレイ
と下地層との境界へ拡散が激しくなり、反応層を形成し
易くなり、ワイピング現象の原因となり、非焼付性に劣
る。 ii) Ｉｎ含有量 ３〜１１％ ３％未満では、特にＳｎとの共存性による耐食性に劣
る。１１％を越えると、Ｓｎ量との相関により、オーバ
ーレイの溶融開始温度が低くなると共に、オーバーレイ
と下地層との境界へ拡散が激しくなり、反応層を形成し
易くなり、ワイピング現象の原因となり、非焼付性に劣
る。 (4) 鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界の銅または銅合金
のメッキ層 厚さ １０μｍ以下 鋼裏金と銅鉛軸受合金との安定した接着力を確保するた
めに設ける層だが、１０μｍを越えるとコトス上昇につ
ながる。 (5) 銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイの境界のＮ
ｉ，Ｃｏ，Ａｇまたはこれらの合金のメッキ層 厚さ ５μｍ以下 鉛合金オーバーレイ中のＳｎ及びＩｎの銅鉛軸受合金中
への拡散を防止する層であるから、５μｍ以下で十分で
ある。 (6) 鉛合金オーバーレイ及び鋼裏金の最表面の錫、鉛
またはこれらの合金のメッキ層 厚さ ３μｍ以下 防錆を目的として設ける層であるので、３μｍ以下で十
分であり、３μｍを越えるとオーバーレイの表面特性を
低下させる。 (7) 繰り返し圧延の裏金の圧下率の総合計 ７〜３５
％ ７％未満では、鋼裏金及び銅鉛軸受合金の機械的強度が
前記請求の範囲を維持できず、高速エンジン用軸受に必
要な耐疲労性及び締代が確保できない。また、３５％を
越えると圧延回数が増え、コスト上昇につながり、その
割に機械的強度の向上もほとんどみられない。
の製造方法について、前記特許請求の範囲の限定理由を
述べる。 (1) 鋼裏金 i) 硬さ ビッカース硬さ１５５以上 １５５未満では、高回転時のハウジングの微変形によっ
て、軸受背面のフレッチング摩耗が激しく生じる。 ii) ０．２％耐力 ４２kgｆ／mm2 以上 ４２kgｆ／mm2 未満では、軸受をハウジングに組付ける
際、締代を高くすると降伏を生じ、運転時にハウジング
との密着力が低下する。 (2) 銅鉛軸受合金 i) 熱伝導率 ０．２５ cal／cm・sec ・℃ ０．２５ cal／cm・sec ・℃未満では、摺動面にて発生
した熱を素早く裏金、さらにはハウジングに伝達して熱
放散するのに不十分であり、非焼付性が劣る。 ii) 硬さ ビッカース硬さ ７５以上 ７５未満では、強度不足となり、軸受合金の耐疲労性に
劣る。 iii)引張り強さ １８kgｆ／mm2 以上 １８kgｆ／mm2 未満では、強度不足であり、軸受合金の
耐疲労性に劣る。 iv) Ｐｂ含有量 １５〜３０％ １５％未満では、軸受合金として非焼付性、異物性埋収
性に劣り、３０％を越えると、強度が低下し、耐疲労性
に劣る。 v) Ｓｎ含有量 ０．５〜２．０％ ０．５％未満では、合金の強度及び耐食性が不十分であ
り、２．０％を越えると、合金の熱伝導率が低下し、熱
の伝達が悪くなり、非焼付性が劣る。 (3) 鉛合金オーバーレイ i) Ｓｎ含有量 ２〜８％ ２％未満では、オーバーレイの強度が低下し、耐摩耗性
に劣る。８％を越えるとＩｎ量との相関により、オーバ
ーレイの溶融開始温度が低くなると共に、オーバーレイ
と下地層との境界へ拡散が激しくなり、反応層を形成し
易くなり、ワイピング現象の原因となり、非焼付性に劣
る。 ii) Ｉｎ含有量 ３〜１１％ ３％未満では、特にＳｎとの共存性による耐食性に劣
る。１１％を越えると、Ｓｎ量との相関により、オーバ
ーレイの溶融開始温度が低くなると共に、オーバーレイ
と下地層との境界へ拡散が激しくなり、反応層を形成し
易くなり、ワイピング現象の原因となり、非焼付性に劣
る。 (4) 鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界の銅または銅合金
のメッキ層 厚さ １０μｍ以下 鋼裏金と銅鉛軸受合金との安定した接着力を確保するた
めに設ける層だが、１０μｍを越えるとコトス上昇につ
ながる。 (5) 銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイの境界のＮ
ｉ，Ｃｏ，Ａｇまたはこれらの合金のメッキ層 厚さ ５μｍ以下 鉛合金オーバーレイ中のＳｎ及びＩｎの銅鉛軸受合金中
への拡散を防止する層であるから、５μｍ以下で十分で
ある。 (6) 鉛合金オーバーレイ及び鋼裏金の最表面の錫、鉛
またはこれらの合金のメッキ層 厚さ ３μｍ以下 防錆を目的として設ける層であるので、３μｍ以下で十
分であり、３μｍを越えるとオーバーレイの表面特性を
低下させる。 (7) 繰り返し圧延の裏金の圧下率の総合計 ７〜３５
％ ７％未満では、鋼裏金及び銅鉛軸受合金の機械的強度が
前記請求の範囲を維持できず、高速エンジン用軸受に必
要な耐疲労性及び締代が確保できない。また、３５％を
越えると圧延回数が増え、コスト上昇につながり、その
割に機械的強度の向上もほとんどみられない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。銅が表面
メッキされた鋼板上に、表１内に示す各成分の銅鉛錫合
金粉末を散布し、還元雰囲気炉内で７００〜９００℃の
温度で１０〜３０分間焼結し、その後、ロール間を通し
て、これらの複合焼結材を圧延し、さらに再焼結後、再
圧延を行い、焼結バイメタルを得た。尚、必要に応じ
て、前記再圧延を必要回数だけ繰り返し、圧下率の総合
計を７〜３５％となるようにしてもよいことはもちろん
である。尚、比較として銅メッキのない鋼板を用いて、
同様に焼結バイメタルを得た。表１に作製したバイメタ
ルの銅鉛軸受合金の成分、硬さ、引張り強さ、熱伝導
率、鋼裏金の硬さ、０．２％耐力、軸受合金と鋼裏金の
接着強さ、軸受合金と鋼裏金の境界のＣｕメッキの有
無、厚さ、及び圧延の総圧下率を示す。しかる後、プレ
ス、機械加工により、半円形の軸受形状を作製した。そ
の後、軸受合金を一般の電気メッキの場合と同様に脱脂
及び酸洗を行い、１〜２μｍ厚のニッケルメッキを行な
う。このニッケルメッキについては、一般のワット浴を
使用した。そして、その表面に一般によく知られている
硼弗化浴を用いて、鉛−錫合金メッキを行った。さら
に、その表面にスルファミン酸浴にてインジウムメッキ
を行い、その後、１〜２μｍ厚のＳｎメッキを行った。
その後、インジウムを合金化するために、１４０℃で２
時間熱処理を行った。表２に施した鉛合金オーバーレイ
の成分及び溶融開始温度を示す。以上、前記方法によっ
て得られた多層摺動材料について各層の組合せを表３に
示す。この組合せによって得られた多層摺動材料につい
て、高速条件下における非焼付性を確認するため、静荷
重下で軸周速２５ｍ／sec 、回転数９０００rpmの高速
焼付試験機を用いて、比較試験を行った。この試験の詳
細な条件を表４に示す。１時間のなじみ運転後、潤滑油
の給油量を１５０ml／min とし、静荷重を累積的に増加
させ、軸受の背面温度が２００℃を越えるか、または、
モーター駆動電流値が異常を示した時を焼付きと判定し
た。この焼付きが起こる前の面圧（焼付かない最高面
圧）を表３に示す。また、軸受の組付け前後の高さの変
化を確認するために、表３のＡ、Ｊ、Ｋの各々の組合せ
について、１時間のなじみ運転後、面圧３００kgｆ／cm
2 、回転数９０００rpm にて２０時間運転後、高さの測
定を行い比較した。この高さの変化量について表５に示
す。さらに、銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイとの境
界にニッケルメッキの有るものと無いものについて、表
２のNo.1のオーバーレイを施したもので耐食性の比較を
行った。その方法としては、抑制剤を含まないＳＡＥ１
０エンジン油に腐食剤としてオレイン酸を１％添加し、
その中に１３０℃で１００時間浸漬し、その腐食減量を
測定することによった。この腐食減量について表６に示
す。
メッキされた鋼板上に、表１内に示す各成分の銅鉛錫合
金粉末を散布し、還元雰囲気炉内で７００〜９００℃の
温度で１０〜３０分間焼結し、その後、ロール間を通し
て、これらの複合焼結材を圧延し、さらに再焼結後、再
圧延を行い、焼結バイメタルを得た。尚、必要に応じ
て、前記再圧延を必要回数だけ繰り返し、圧下率の総合
計を７〜３５％となるようにしてもよいことはもちろん
である。尚、比較として銅メッキのない鋼板を用いて、
同様に焼結バイメタルを得た。表１に作製したバイメタ
ルの銅鉛軸受合金の成分、硬さ、引張り強さ、熱伝導
率、鋼裏金の硬さ、０．２％耐力、軸受合金と鋼裏金の
接着強さ、軸受合金と鋼裏金の境界のＣｕメッキの有
無、厚さ、及び圧延の総圧下率を示す。しかる後、プレ
ス、機械加工により、半円形の軸受形状を作製した。そ
の後、軸受合金を一般の電気メッキの場合と同様に脱脂
及び酸洗を行い、１〜２μｍ厚のニッケルメッキを行な
う。このニッケルメッキについては、一般のワット浴を
使用した。そして、その表面に一般によく知られている
硼弗化浴を用いて、鉛−錫合金メッキを行った。さら
に、その表面にスルファミン酸浴にてインジウムメッキ
を行い、その後、１〜２μｍ厚のＳｎメッキを行った。
その後、インジウムを合金化するために、１４０℃で２
時間熱処理を行った。表２に施した鉛合金オーバーレイ
の成分及び溶融開始温度を示す。以上、前記方法によっ
て得られた多層摺動材料について各層の組合せを表３に
示す。この組合せによって得られた多層摺動材料につい
て、高速条件下における非焼付性を確認するため、静荷
重下で軸周速２５ｍ／sec 、回転数９０００rpmの高速
焼付試験機を用いて、比較試験を行った。この試験の詳
細な条件を表４に示す。１時間のなじみ運転後、潤滑油
の給油量を１５０ml／min とし、静荷重を累積的に増加
させ、軸受の背面温度が２００℃を越えるか、または、
モーター駆動電流値が異常を示した時を焼付きと判定し
た。この焼付きが起こる前の面圧（焼付かない最高面
圧）を表３に示す。また、軸受の組付け前後の高さの変
化を確認するために、表３のＡ、Ｊ、Ｋの各々の組合せ
について、１時間のなじみ運転後、面圧３００kgｆ／cm
2 、回転数９０００rpm にて２０時間運転後、高さの測
定を行い比較した。この高さの変化量について表５に示
す。さらに、銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイとの境
界にニッケルメッキの有るものと無いものについて、表
２のNo.1のオーバーレイを施したもので耐食性の比較を
行った。その方法としては、抑制剤を含まないＳＡＥ１
０エンジン油に腐食剤としてオレイン酸を１％添加し、
その中に１３０℃で１００時間浸漬し、その腐食減量を
測定することによった。この腐食減量について表６に示
す。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】
【表４】
【００１２】
【表５】
【００１３】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明で得
られた多層摺動材料は比較材と比べて、様々な点で高速
用エンジン軸受の材料として優れている。即ち、銅鉛軸
受合金は硬さ、引張り強さといった機械的強度は高いレ
ベルを維持しながら、熱伝導率を低下させない高速高温
域においてバランスのとれた成分系であり、製造条件に
おける圧延の総圧下率の高い事が、銅鉛軸受合金及び鋼
裏金の機械的強度を高いレベルに保持するのに効果があ
り、耐疲労性の向上及び軸受とハウジングの密着性を向
上させるための高い締代の確保に役立っている。また、
鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界に設けたＣｕメッキ層が
接着力の向上に寄与していると判断できる。さらに、バ
イメタルの圧延の総圧下率についていえば、組付け前後
の高さの変化量が本発明品は比較材の４分の１程度であ
り、エンジンの高速化に対応できる高い締代の確保に役
立っている。また、鉛合金オーバーレイについては本発
明品は高い溶融開始温度を維持しつつ、高速域で優れた
非焼付特性を示した。さらに、銅鉛軸受合金と鉛合金オ
ーバーレイの境界にＮｉメッキ層を設けることで、鉛合
金オーバーレイの腐食減量が５分の１程度になり、軸受
材料の耐食性の向上に一役をになっていると判断でき
る。これら優れた各層の組合せからなる本発明の多層摺
動材料は高速域での焼付試験においても安定して高いレ
ベルを示しており、本発明の効果が明確である。以上の
事から、本発明に示した鋼裏金、銅鉛軸受合金及び鉛合
金オーバーレイ等の成分、諸物性及び製造方法の改善、
向上によって得られた多層摺動材料は、内燃機関の高速
域における潤滑油の温度上昇及びハウジングへの慣性力
増大等の苛酷な条件下で非焼付性という点で従来の多層
摺動材料にない高い水準を有するものである。
られた多層摺動材料は比較材と比べて、様々な点で高速
用エンジン軸受の材料として優れている。即ち、銅鉛軸
受合金は硬さ、引張り強さといった機械的強度は高いレ
ベルを維持しながら、熱伝導率を低下させない高速高温
域においてバランスのとれた成分系であり、製造条件に
おける圧延の総圧下率の高い事が、銅鉛軸受合金及び鋼
裏金の機械的強度を高いレベルに保持するのに効果があ
り、耐疲労性の向上及び軸受とハウジングの密着性を向
上させるための高い締代の確保に役立っている。また、
鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界に設けたＣｕメッキ層が
接着力の向上に寄与していると判断できる。さらに、バ
イメタルの圧延の総圧下率についていえば、組付け前後
の高さの変化量が本発明品は比較材の４分の１程度であ
り、エンジンの高速化に対応できる高い締代の確保に役
立っている。また、鉛合金オーバーレイについては本発
明品は高い溶融開始温度を維持しつつ、高速域で優れた
非焼付特性を示した。さらに、銅鉛軸受合金と鉛合金オ
ーバーレイの境界にＮｉメッキ層を設けることで、鉛合
金オーバーレイの腐食減量が５分の１程度になり、軸受
材料の耐食性の向上に一役をになっていると判断でき
る。これら優れた各層の組合せからなる本発明の多層摺
動材料は高速域での焼付試験においても安定して高いレ
ベルを示しており、本発明の効果が明確である。以上の
事から、本発明に示した鋼裏金、銅鉛軸受合金及び鉛合
金オーバーレイ等の成分、諸物性及び製造方法の改善、
向上によって得られた多層摺動材料は、内燃機関の高速
域における潤滑油の温度上昇及びハウジングへの慣性力
増大等の苛酷な条件下で非焼付性という点で従来の多層
摺動材料にない高い水準を有するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 特許法第30条第１項適用申請有り 平成２年11月２日ダ イヤモンドホールにおいて開催された社団法人日本機械 学会「チャレンジ・エンジンシステムズ」講習会におい て発表 特許法第30条第１項適用申請有り 「トライボロジーの 最新技術」講習会教材（平成３年１月14日）社団法人日 本機械学会発行第64〜65ページに発表 特許法第30条第１項適用申請有り 平成３年２月７日名 古屋通信ビルにおいて開催された社団法人日本機械学会 東海支部第69回「トライボロジーの最新技術」講習会に おいて発表 審判番号 平7−21432 (72)発明者 山本 康一 愛知県小牧市南外山東原1685番地の13 (72)発明者 石川 日出夫 愛知県小牧市大字南外山1828番地の７ (72)発明者 永井 陽兒 愛知県名古屋市緑区神沢一丁目1319番地 (72)発明者 酒井 健至 愛知県一宮市丹陽町多加木484番地の２ (56)参考文献 特開 昭56−16603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−9389（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−503150（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 鋼裏金、該鋼裏金に接合された銅鉛軸受
合金及び該銅鉛軸受合金に接合された鉛合金オーバーレ
イの三層構造からなり、前記鋼裏金がビッカース硬さ１
５５以上、０．２％耐力４２kgｆ／mm2 以上であり、ま
た前記銅鉛軸受合金の熱伝導率が０．２５ cal／cm・se
c ・℃以上を有し、合金のビッカース硬さが７５以上、
引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上であり、前記鉛合金オー
バーレイがその重量比で錫２〜８％、インジウム３〜１
１％の範囲で含み、かつ鉛合金オーバーレイの溶融開始
温度が２５０℃を越える高速用多層摺動材料。 - 【請求項２】 前記第１項記載の銅鉛軸受合金がその重
量比で鉛１５〜３０ ％、錫０．５〜２．０％の範囲で
含む銅合金である高速用多層摺動材料。 - 【請求項３】 前記第１項記載の多層摺動材料に於て、
鋼裏金と銅鉛軸受合金との境界に厚さ１０μｍ以下の銅
または銅合金のメッキ層が施されている事を特徴とする
高速用多層摺動材料。 - 【請求項４】 前記第１項記載の多層摺動材料に於て、
銅鉛軸受合金と鉛合金オーバーレイとの境界に厚さ５μ
ｍ以下のＮｉ、Ｃｏ、Ａｇまたはこれらの合金のメッキ
層が施されている事を特徴とする高速用多層摺動材料。 - 【請求項５】 前記第１項記載の多層摺動材料に於て、
鉛合金オーバーレイ及び鋼裏金の最表面に厚さ３μｍ以
下の錫、鉛又はこれらの合金のメッキ層が施されている
事を特徴とする高速用多層摺動材料。 - 【請求項６】 前記第１項記載の多層摺動材料を得る製
造方法に於て、鋼裏金上に散布した銅鉛錫軸受合金粉末
を焼結−圧延の繰り返しによりバイメタルを製造する工
程を有し、その繰り返し圧延の圧下率の総合計が投入時
の裏金厚に対し、７〜３５％の範囲で実施する事によ
り、鋼裏金のビッカース硬さ１５５以上、０．２％耐力
４２kgｆ／mm2 以上、銅鉛軸受合金のビッカース硬さ７
５以上、引張り強さ１８kgｆ／mm2 以上の強度を持たせ
る事を特徴とする高速用多層摺動材料の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026314A JP2595386B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 高速用多層摺動材料及びその製造方法 |
| US07/834,085 US5328772A (en) | 1991-02-20 | 1992-02-12 | Multilayer sliding material for high-speed engine and method of producing same |
| DE4204140A DE4204140A1 (de) | 1991-02-20 | 1992-02-12 | Mehrschichtiges gleitmaterial fuer hochgeschwindigkeitsmotoren und verfahren zu deren herstellung |
| KR1019920002158A KR950005846B1 (ko) | 1991-02-20 | 1992-02-14 | 고속엔진용 다층 슬라이딩 재료 및 이들의 제조방법 |
| GB9203696A GB2253016B (en) | 1991-02-20 | 1992-02-20 | Bearings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026314A JP2595386B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 高速用多層摺動材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539811A JPH0539811A (ja) | 1993-02-19 |
| JP2595386B2 true JP2595386B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=12189919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026314A Expired - Lifetime JP2595386B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 高速用多層摺動材料及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5328772A (ja) |
| JP (1) | JP2595386B2 (ja) |
| KR (1) | KR950005846B1 (ja) |
| DE (1) | DE4204140A1 (ja) |
| GB (1) | GB2253016B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE102008019631A1 (de) | 2007-04-24 | 2009-04-23 | Daido Metal Co., Ltd. | Gleitbauteil |
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1991
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Cited By (1)
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Also Published As
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