JP2733736B2 - 銅鉛系合金軸受 - Google Patents
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Description
り、特に耐食性に優れる銅鉛合金軸受に関する。
合金層では、Cuマトリックス中に分散するPb粒子相
が、酸腐食を受け易い。特に、長期に使用された潤滑油
(以下、劣化油という。)では、変質した有機酸(R−
COOH)などの酸性物質により、Pb粒子相が非常に
腐食され易くなる。耐食性を改善するために軸受合金中
にSnやInを添加しても、これらの元素はCuマトリ
ックスに固溶するためPb粒子相の耐食性は改善されな
い。このため、この軸受合金中のPbをBiに変更し
(特開平4−202726)、耐腐食性を改善すること
が試みられているが、なじみ性、非焼付性が低下する等
充分な効果が得られていない。また、近年の内燃機関の
高出力化に伴って、更に高い耐疲労性や耐腐食性が必要
とされるに至っている。
n、PbーSnーCu、PbーSnーIn合金からなる
オーバーレイ層を設けてなじみ性を高めるばかりか、耐
腐食性をも高めたものが知られている。
金軸受には、熱処理工程および運転中に、オーバレイ中
のSnあるいはInが軸受合金中へ拡散して、オーバー
レイによる耐腐食性の特性などが失われることを防止す
るために、軸受合金層とオーバーレイと間にNi中間層
を設けている軸受も知られている。
系合金軸受の内、Ni中間層を設けていないものでは、
長期使用によりオーバレイが摩滅して、軸受合金層が露
出すると、直接潤滑油と接触して急速に腐食されてしま
うという課題があった。
中間層を設けるためにコスト高となるばかりか、長期使
用によりオーバレイが摩滅して、硬いNi中間層が露出
すると、内燃機関に焼付きを生じる原因となっている。
直接オーバーレイを設けるとともに、オーバーレイ界面
付近の領域の軸受合金層の耐腐食性を高めることによ
り、たとえオーバレイが摩滅して銅鉛軸受合金層が露出
しても高い耐腐食性を維持する銅鉛合金軸受とすること
である。
表面にCuメッキされた鋼裏金、裏金上の重量%で1〜
20%のNiを含み、マトリックス中にPb粒子相が分
散している銅鉛系の軸受合金層、及びInを含む鉛合金
のオーバーレイからなる多層軸受において、オーバレイ
中のInがオーバーレイ界面から30〜200μmの領
域で軸受合金層中のPb粒子相内に拡散して共存する層
となっている。
に、銅鉛系の軸受合金層と、Inを含む鉛合金のオーバ
ーレイからなる合わせ板が形成される。これに拡散処理
を施して、オーバーレイ中のInを、銅鉛系軸受合金中
へ拡散する。この拡散処理により、InはPb粒子相内
に拡散して共存し、In2〜10%含んだ濃度の高いP
b粒子相となる。そしてこのIn濃度の高いPb粒子相
が30〜200μmの厚さに分散された拡散層が形成さ
れる。この拡散層中のPb粒子相内にはIn濃度が高め
られており、Pb粒子相の耐腐食性を向上する。
軸受合金層が露出しても、耐腐食性に優れた拡散層によ
り、急速に腐食されることがない。すなわち、長期的に
耐腐食性に優れた銅鉛合金軸受とすることができる。
いて説明する。 (1)軸受合金 Ni:1〜20重量% Ni1%未満ではInによる耐腐食性の効果が得られな
い。すなわち、オーバーレイから拡散するIn、Snは
Cu−Sn−Inの反応生成物層を形成してしまい、P
b粒子中のIn濃度を高めることができない。
おける、拡散処理後の状態を示し、Sn,Inがオーバ
ーレイ側から軸受合金層へ拡散した状態を示している。
ここで、2%以上のIn濃度となっているPb粒子相か
らなる拡散層は、約20μmと浅いことを示している。
また、図1(B)は図1(A)の一部の拡大図であっ
て、オーバーレイと軸受合金の界面及びCuマトリック
ス中のPb粒子相の周囲に厚いCu−Sn−Inの反応
生成物が形成されていることが示されている。すなわ
ち、オーバーレイ中のSn、Inが軸受合金層へ拡散す
ると、拡散したSn、Inはオーバレイと軸受合金層と
の界面や、Pb粒子相の界面でCu−Sn−Inの反応
生成層物となって消費されてしまい、浅い拡散層しか形
成されず、また、Pb粒子相中のIn濃度も高められて
いない。このために、Pb粒子相の耐腐食性を高めるこ
とができない。
拡散処理後のSn、Inの拡散状態を示し、Sn,In
がオーバーレイ側から軸受合金層へ100μmと深く拡
散している。また、図2(B)は図2(A)の一部の拡
大図であって、Cu−Sn−Inの反応生成物の生成が
僅かであることが示されている。すなわち、オーバーレ
イ中のSn、Inが軸受合金層へ拡散すると、Cuマト
リックス中のNiによって、Cu−Sn−Inの反応生
成物の生成が防止されて、Pb粒子相内に拡散して共存
している。また、上記反応生成物によるInの消費量も
少ないために、軸受合金層中へ深い拡散を示している。
他方Ni濃度が高くなると、摺動相手部材である軸に対
する軸受としてのなじみ性が低下する傾向を示し、20
%を超えるとこの傾向が顕著となるので、1〜20%と
した。
ると合金が過度に硬く脆くなり、また熱伝導率の低下に
より非焼付性が低下するので、0.5〜8重量%とし
た。 Pb:8〜30重量% Pb8%未満では非焼付性に劣り、30%を超えると合
金の強度を低下させるので、8〜30重量%とした。 P:0.2重量以下 Pが0.2%を超えると合金が過度に硬くなって、軸に
対するなじみ性が低下するので、0.2重量以下とし
た。
し、15%を超えるとオーバーレイの融点が低くなり、
ワイピング現象(溶融流動現象)が生じ易くなるので、
0.1〜15重量%とした。 Sn:18重量%以下 18%を超えるとオーバーレイの融点が低くなり、ワイ
ピング現象(溶融流動現象)が生じ易くなるので、18
重量%以下とした。 Cu:5重量%以下 Cuが5%を超えるとオーバーレイが硬くなり脆化する
ので、5重量%以下とした。
方200μmを超えるとオーバーレイ中のIn濃度が減
少してオーバーレイそのものの耐腐食性の低下が生じる
ので、30〜200μmとした。
裏金又は表面にCuメッキされた鋼裏金、銅鉛系の軸受
合金層、及びInを含む鉛合金オーバーレイからなる多
層軸受において、オーバーレイ界面から30〜200μ
mの領域で軸受合金層中のPb粒子相内にオーバレイ中
のInが拡散して共存する拡散層となっているので、た
とえオーバーレイが摩滅して軸受合金が露出しても、耐
腐食性に優れた拡散層により、長期に耐摩耗性に優れた
銅鉛系合金軸受とすることができる。
する。8μmの銅メッキを施した鋼裏金の上に表1に示
す本実施例(実施例1〜実施例7)の各組成の銅鉛系合
金粉末を散布し、還元雰囲気炉内に挿入後700〜90
0℃の温度で10〜30分間の焼結を行った。その後、
合金の密度を高め所定の強さを得るため、ロール間を通
して初回の圧延、さらに再度の焼結、圧延を行ってバイ
メタルを得た。また、このバイメタルの製造方法と同様
にして比較例(比較例8〜比較例10)のバイメタルも
作成した。こうして得られたバイメタルの板厚は、総厚
1.60mm、軸受合金層の厚さ0.35mmであっ
た。また、各バイメタルの合金硬さ、引張強さは表1に
示す結果となった。
〜比較例10のバイメタルを幅25mm、長さ50mm
に切断した後、合金面を平滑に仕上げ、背面側の銅メッ
キを除去し試験片を作成した。その後電気メッキにより
Pb−Sn9%−In9%−Cu1%の組成からなる、
厚さ20μmのオーバーレイを施し温度165℃で10
00時間の拡散処理を行った。拡散処理後のオーバーレ
イ中のSn、Inの重量変化、および軸受合金層内のS
n、Inが拡散した深さを表2に示す。
び比較例8〜比較例10の試験片について、オーバーレ
イを付けたままのもの(O.L付)及びオーバーレイを
除去したもの(O.L除去)の腐食試験を行った。腐食
試験は、タクシーにて1万Km走行後の酸化の進行した
潤滑油に浸漬して、130℃における1000時間後の
腐食量を調べた。腐食量は、各試験片の試験前後の重量
差を表面積で除した数値とした、その結果を表3に示
す。
〜比較例10から、オーバレイが付いた状態では、その
腐食量は余り変化がなく、オーバーレイによる耐腐食性
の効果が示されている。しかし、オーバーレイを除去し
た試験片では、比較例8〜比較例10で、腐食量が著し
く増大する。これに対して、実施例1〜実施例7では、
余り腐食されていない。特にNiが10%以上の実施例
5〜実施例7では、オーバレイ付きと余り変わらない腐
食量を示した。
Claims (3)
- 【請求項1】 鋼裏金又は表面にCuメッキされた鋼裏
金、該裏金上の重量%で1〜20%のNiを含み、マト
リックス中にPb粒子相が分散している銅鉛系の軸受合
金層、及びInを含む鉛合金のオーバーレイからなる多
層軸受において、前記オーバレイ中のInがオーバーレ
イ界面から30〜200μmの領域で軸受合金層中のP
b粒子相内に拡散して共存する層となっていることを特
徴とする銅鉛系合金軸受。 - 【請求項2】 請求項1記載の軸受合金が重量%で1〜
20%のNi、0.5〜8%のSn、8〜30%のP
b、0.2%以下のP、残部がCu及び不可避不純物か
らなることを特徴とする銅鉛系合金軸受。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の軸受合金
層上のオーバーレイが、重量%で0.1〜15%のIn
を含み、更に18%以下のSn、5%以下のCuの内い
ずれか一方或いは両方を含み残部がPb及び不可避不純
物から成ることを特徴とする銅鉛系合金軸受。
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