JP4349719B2 - アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 - Google Patents
アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4349719B2 JP4349719B2 JP2000128838A JP2000128838A JP4349719B2 JP 4349719 B2 JP4349719 B2 JP 4349719B2 JP 2000128838 A JP2000128838 A JP 2000128838A JP 2000128838 A JP2000128838 A JP 2000128838A JP 4349719 B2 JP4349719 B2 JP 4349719B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered
- alloy
- aluminum bronze
- powder
- back metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度で耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れたアルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青銅焼結軸受材料は、Ｃｕ合金の粉末を帯鋼上に散布後、還元性雰囲気を有する焼結炉で一次焼結を行い、この焼結材を圧延して合金層の密度を上げ、再び焼結炉で二次焼結を行い製造する方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この青銅焼結軸受材料は、軸受運転中に表面の摺動面側に硫化や酸化が起こるが、青銅の硫化膜や酸化膜は低強度であり厚く成長し摺動表面より容易に取り去られるため、耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が充分ではない。
【０００４】
そのため、従来の青銅焼結軸受材料で耐摩耗性向上のため硬質粒子を含有するものもあるが、摺動面での硬質粒子と相手側との摩擦熱により硬質粒子に接する青銅の腐食が激しく発生し硬質粒子の脱落が起こりやすい。
【０００５】
また、アルミニウム青銅合金粉末や、Ｃｕ合金とＡｌやＡｌ合金の混合粉末を用いる試みもあるが、アルミニウム青銅合金粉末を用いる場合は、焼結雰囲気に還元力の強い水素ガスを用いてもアルミニウム青銅粉末表面の酸化膜は還元されないため、粉末同士や、粉末と帯鋼との焼結が殆ど進まず、実用的なアルミニウム青銅焼結軸受材料は得られない。
【０００６】
Ｃｕ合金とＡｌやＡｌ合金の混合粉末を用いる場合は、焼結炉中でＣｕ合金の粉末表面の還元ガスによる酸化膜の還元が充分に起こる前に、融点の低いＡｌやＡｌ合金が溶解しＣｕ合金の粉末表面に拡散するが、この拡散したＡｌがＣｕ合金の粉末の酸化膜を還元し、表面に還元ガスでも還元できない強固な酸化膜を作るため粉末同士や、粉末と帯鋼との焼結が不十分となり、やはり、実用的なアルミニウム青銅焼結軸受材料は得られない。
【０００７】
さらに、鋳造法により鋼裏金なしのアルミニウム青銅ソリッド軸受を造る製造方法もある。一般的な軸受形状としてブシュ形状があるが、ブシュ形状の軸受は軸受運転中におけるハウジングからのブシュの抜け出しや軸との共回りを防止するため、ハウジング内径よりブシュ外径を若干大きくする締め代で固定されている。そのため、軸受には周方向の圧縮応力が発生し設計上軸受が降伏しない様に、軸受の厚さや幅が決定されるが、アルミニウム青銅ソリッド軸受は、鋼裏金付ではないので降伏応力は低く、締め代により発生する周方向の圧縮応力で降伏しないためには軸受の厚さを厚くしたり、軸受幅を広くしたりしなければならない。このためこの軸受は高価になり、かつ、軸受装置も大きくならざるを得ない。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、高強度で耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、かつ、安価で軸受装置をコンパクトにできるアルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層する。
【００１０】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層する。
【００１１】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１２】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１４】
また、前記Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層は、さらに、０．１〜１５体積％の硬質粒子を含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
アルミニウム青銅焼結軸受材料の製造は、一次焼結と二次焼結とを行う。
【００１９】
一次焼結は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末を通常の鋼裏金上に散布し、還元性雰囲気を有する焼結炉で行なう。この一次焼結は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士および、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と鋼裏金とをある程度焼結させ、次工程でＡｌまたはＡｌ合金の箔や粉末の圧着と、ＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化をさせ、次工程の二次焼結は冷間圧延でＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化およびＡｌ青銅層
を形成するために行う焼結である。
【００２０】
一次焼結の完了した焼結材料表面は凹凸状となり、ＡｌまたはＡｌ合金の箔または、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末の圧着は容易であり、ＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化の為に行う圧延と同時に行うことができる。
【００２１】
二次焼結では、ＡｌまたはＡｌ合金の箔または粉末を圧着した焼結材が焼結炉中でＡｌまたはＡｌ合金の融点に達するとＡｌまたはＡｌ合金が液相化し、急激にＣｕまたはＣｕ合金へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、所定の焼結温度に達するとＣｕまたはＣｕ合金層が一層緻密に焼結される。
【００２２】
ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布し焼結する場合は、一次焼結で硬質粒子が分散状態で焼結されＡｌまたはＡｌ合金の箔または、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末の圧着後に行う二次焼結でも硬質粒子が溶融しないため分散状態でより緻密に焼結される。
【００２３】
本焼結工程が完了した段階でＣｕ系焼結層が得られるが、このＣｕ系焼結層は、アルミニウム青銅層または、アルミニウム青銅層とアルミニウムを含まないＣｕまたはＣｕ合金層が鋼裏金上に積層され、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、アルミニウム青銅層と鋼裏金との二層となるか、または、アルミニウム青銅層と、アルミニウムを含まないＣｕまたはＣｕ合金層と、鋼裏金との三層となる。
【００２４】
アルミニウム青銅焼結軸受材料は、アルミニウム青銅層と鋼裏金との密着性は良好であり、また、アルミニウム青銅層とＣｕまたはＣｕ合金層およびＣｕまたはＣｕ合金層と鋼裏金との密着性も良好であり、軸受材料として充分な密着力を有する。
【００２５】
図１は、アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第１実施例を説明するための図を示す。１は鋼裏金となる帯鋼、６は粉末を散布するタンク、５は帯鋼１を巻き戻すアンコイラー、１０は帯鋼１を巻き取るリコイラーである。
【００２６】
帯鋼１上にＣｕまたはＣｕ合金の粉末２を散布し、一次焼結炉３で一次焼結して、ある程度ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士と、ＣｕまたはＣｕ合金と帯鋼とを焼結させる。この一次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われる。
【００２７】
一次焼結された焼結材表面は凹凸状となり、圧延ロール７にてアンコイラー１１より巻き戻されたＡｌまたはＡｌ合金の箔４の圧着は容易で、焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化と厚さ調整が行われる。
【００２８】
続いて、表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔４が圧着された焼結材が二次焼結炉８に入り、二次焼結が行われる。この二次焼結で、まず、ＡｌまたはＡｌ合金の箔４の融点になるとＡｌまたはＡｌ合金の箔４は液相化し、ＣｕまたはＣｕ合金層へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、さらに焼結が進みアルミニウム青銅層が緻密となり、アルミニウム青銅層と帯鋼１が強固に焼結され、アルミニウム青銅焼結軸受材料が製造される。
【００２９】
また、鋼裏金となる帯鋼１との界面側にＡｌを含まないＣｕまたはＣｕ合金とする場合は、圧延ロール７で緻密化されたＣｕまたはＣｕ合金層がこの二次焼結でより緻密に焼結され、ＣｕまたはＣｕ合金層と帯鋼１がより強固に焼結される。
【００３０】
この二次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われ、圧延ロール９で二次焼結後の焼結材の厚さ調整が行われる。
【００３１】
図３は、本発明の製造方法により製造された第１実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。このアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ｃｕ合金の粉末にＣｕ−５重量％ＳｎとＭｏの粉末との混合粉末と、Ａｌの箔を用いて製造したものを示し、Ｍｏ粒子を含有するＣｕ合金層（Ｃｕ―Ｓｎ層）とアルミニウム青銅層とが鋼裏金となる帯鋼１に積層されたものである。
【００３２】
図２は、アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第２実施例を説明するための図を示す。帯鋼１上にＣｕまたはＣｕ合金の粉末２を散布し、一次焼結炉３で一次焼結して、ある程度ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士と、ＣｕまたはＣｕ合金と帯鋼を焼結させる。この一次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われる。
【００３３】
一次焼結された焼結材表面は凹凸状となり、圧延ロール７にて散布タンク１２より散布されたＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３の圧着は容易で、焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化と厚さ調整が行われる。
【００３４】
続いて、表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３が圧着された焼結材が二次焼結炉８に入り、二次焼結が行われる。この二次焼結で、まず、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３が融点になるとＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３は液相化し、ＣｕまたはＣｕ合金層へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、さらに焼結が進みアルミニウム青銅層が緻密となり、アルミニウム青銅層と帯鋼１が強固に焼結され、アルミニウム青銅焼結軸受材料が製造される。
【００３５】
また、帯鋼１との界面側にＡｌを含まないＣｕまたはＣｕ合金とする場合は圧延ロール７で緻密化されたＣｕまたはＣｕ合金層がこの二次焼結でより緻密に焼結され、ＣｕまたはＣｕ合金層と帯鋼１がより強固に焼結される。
【００３６】
この二次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われ、圧延ロール９では二次焼結後の焼結材の厚さ調整が行われる。
【００３７】
図４は、本発明の製造方法により製造された第２実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。このアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ｃｕの粉末とＡｌの粉末を用いて製造したものを示し、アルミニウム青銅層が鋼裏金となる帯鋼１に積層されたものである。
【００３８】
次に、本発明の製造方法により製造したアルミニウム青銅焼結軸受材料によるアルミニウム青銅焼結軸受と、従来の鋳造法による鋼裏金なしのアルミニウム青銅ソリッド軸受との比較につき述べる。本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受と従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受は組成が同じなら同等の表面性能、耐摩耗性、耐腐食性を有する。
【００３９】
前記したごとくアルミニウム青銅ソリッド軸受は、鋼裏金付ではないので降伏応力は低く、締め代により発生する周方向の圧縮応力で降伏しないためには軸受の厚さを厚くしたり、軸受幅を広くしたりしなければならず、このため軸受は高価になり、かつ、軸受装置も大きくならざるを得ないが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は鋼裏金付とすることができたため降伏応力が高く、従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受に対して軸受寸法を薄く、狭くすることができるので安価で軸受装置をコンパクトにすることができる。
【００４０】
また、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は、鋼裏金付とすることができ高強度のため、締め代を大きくして軸受背面をハウジング内面に緊密に密着させられ、軸受運転中のブシュやハウジングのフレッチング損傷を最小限に抑制でき、また、発生した熱の放熱性も向上し軸受を長寿命とすることができる。
【００４１】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受は、従来の鋳造法によるアルミニウム青銅ソリッド軸受では不可能な耐摩耗性向上のための硬質粒子含有が可能である。
【００４２】
次に、本発明の製造方法により製造したアルミニウム青銅焼結軸受材料によるアルミニウム青銅焼結軸受と、従来の青銅焼結軸受材料による青銅焼結軸受との比較につき述べる。
【００４３】
従来の青銅焼結軸受材料による青銅焼結軸受は、軸受運転中に表面の摺動面側に硫化や酸化が起こるが青銅の硫化膜や酸化膜は低強度であり、かつ、厚く成長し摺動表面より容易に取り去られるため、耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が充分でないが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は、摺動面の酸化膜が緻密で高強度でありかつ厚く成長しないため軸受運転中も容易に取り去られることはなく、また、酸化膜が破壊され新生面が露出しても急速に酸化膜が形成されるので耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が優れたものとすることができる。
【００４４】
さらに、従来の青銅焼結軸受材料で耐摩耗性向上のため硬質粒子を含有する軸受は、軸受運転中の摺動面での硬質粒子と相手軸との摩擦熱により硬質粒子に接する青銅の腐食が激しく発生し硬質粒子の脱落が起こりやすいが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受材料で硬質粒子を含有する軸受は、耐腐食性が優れるため硬質粒子は脱落し難く、耐摩耗性、耐焼付性を長期安定的に発揮できる。
【００４５】
なお、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末はＣｕを主成分として、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉなどを必要により含有し、耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることもできる。
【００４６】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ａｌ合金箔またはＡｌ合金の粉末はＡｌを主成分として、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎなどを必要により含有し、耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることもできる。
【００４７】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、硬質粒子として焼結過程で溶融しないＭｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ３Ｐ、ＦｅＢ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｆｅ２Ｂ、ＮｉＢ、ＡｌＮ、Ｃなどの金属または非金属を添加できる。
【００４８】
次に、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料の摩耗試験、焼付試験と疲労試験結果を説明する。実施例の試料はアトマイズ法により製造したＣｕまたはＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）あるいはアトマイズ法により製造したＣｕまたはＣｕ合金の粉末にＭｏやＣ粉末を０．１〜１５体積％混合後、鋼裏金に散布し、温度７５０〜１０５０℃の還元性雰囲気下で１５〜３０分焼結して得られた焼結材表面にロールでアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着し、同時に焼結層を緻密化し再び７５０〜１０５０℃の還元性雰囲気下で１５〜３０分焼結後、冷間圧延を施しアルミニウム青銅焼結軸受材料を完成させた。
【００４９】
表１に試料Ｎｏ．１〜２１の組成を示す。Ｎｏ．１〜１３は本発明の実施例であり、Ｎｏ．１４〜２１は比較例である。本発明の実施例Ｎｏ．１、２、９〜１２は鋼裏金との密着界面側がＡｌを含有しないＣｕ系焼結層となる様に、Ｎｏ．３〜８、１３は鋼裏金との密着界面側が摺動面側と同量のＡｌを含有するアルミニウム青銅層となる様にアルミニウム青銅焼結軸受材料を完成させた。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｎｏ．１５は本発明範囲外であるＡｌ含有量が１５重量％、Ｎｏ．１６、１７は硬質粒子（Ｍｏ、Ｃ）含有量が１７体積％となり、鋼裏金との界面側がＡｌを含有するＣｕ系焼結層となる様に上記焼結方法でアルミニウム青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５２】
Ｎｏ．１４、２０、２１は表１に示したＣｕまたはＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）をアトマイズ法により製造後、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着する工程を除き、上記焼結方法で青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５３】
Ｎｏ．１８、１９は表１に示したうちＭｏやＣを除く組成のＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）をアトマイズ法により製造しＭｏやＣが表１の組成となるように混合後、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着する工程を除き、上記焼結方法で青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５４】
試験供試品の形状は摩耗試験、焼付試験は平板であり、疲労試験は半割軸受形状である。
【００５５】
今回実施した摩耗試験の条件は以下である。
１．試験機 円筒平板型摩擦摩耗試験機
２．すべり速度 ６０ｍ／ｍｉｎ
３．荷重 ２９４０Ｎ
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １００℃
６．潤滑方法 油浴
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．２
８．試験時間 １Ｈｒ
【００５６】
今回実施した焼付試験条件を以下に示す。
１．試験機 円筒平板型摩擦摩耗試験機
２．すべり速度 ６０ｍ／ｍｉｎ
３．荷重 ９８Ｎ／１０ｍｉｎ毎
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １００℃
６．潤滑方法 油浴
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．２
８．焼付判定基準 摩擦面背面温度が２００℃以上
【００５７】
今回実施した疲労試験条件を以下に示す。
１．試験機 アンダーウッド試験機
２．回転数 ３５００ｒｐｍ
３．面圧 ８８．２ＭＰａ
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １５０℃
６．潤滑方法 強制潤滑
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．０２
８．疲労性評価 軸受合金に割れが発生せず、正常な状態で運転できた時間
【００５８】
試料Ｎｏ．１〜２１の摩擦試験、焼付試験、疲労試験の結果は表１の右側欄に示す。
【００５９】
本発明の実施例Ｎｏ．１〜１３は、従来の内燃機関で軸受として使用されている比較例Ｎｏ．２０、２１と比較すると耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性共優れていることがわかる。
【００６０】
本発明でＡｌを０．１〜１３重量％含有する効果はＡｌを全く含有しない比較例Ｎｏ．１４に対し本発明の実施例でＡｌのみを含有するＣｕ合金であるＮｏ．１〜４、１２，１３は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、また、本発明のＡｌ含有量範囲を越えてＡｌを含有する比較例Ｎｏ．１５に対し本発明のＡｌ含有量範囲内上限のＡｌを含有するＮｏ．１２、１３は特に耐疲労性が優れている。
【００６１】
Ａｌを０．１〜１３重量％含有し硬質粒子を０．１〜１５体積％含有する本発明の効果はＡｌおよび硬質粒子を含有しない比較例Ｎｏ．１４に対し本発明の実施例でＡｌおよび硬質粒子を含有するＮｏ．６〜１１は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、また、本発明の硬質粒子含有範囲を越えて硬質粒子を含有するＮｏ．１６、１７に対しＡｌ含有量は同一で硬質粒子含有量範囲内上限の硬質粒子を含有するＮｏ．８、１１は耐焼付性、耐疲労性に優れていることがわかる。
【００６２】
さらに、本発明の硬質粒子含有範囲内の硬質粒子を含有しＡｌを含有しない比較例Ｎｏ．１８、１９に対し、同量の硬質粒子とＡｌとを含有する本発明の実施例Ｎｏ．７、１０は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、試験後の摩擦面を観察すると比較例Ｎｏ．１８、１９は硬質粒子周辺のＣｕ合金の腐食により硬質粒子の脱落が多いが、本発明実施例Ｎｏ．７、１０では脱落量が少なく耐腐食性にも優れていることがわかる。
【００６３】
なお、アルミニウム青銅層の組成および厚さは、Ｃｕ合金の粉末の組成、Ａｌ合金の箔や粉末の組成、一次焼結前のＣｕまたはＣｕ合金粉末の散布厚、圧着するＡｌまたはＡｌ合金の箔厚やＡｌまたはＡｌ合金の粉末散布厚、ＡｌまたはＡｌ合金の箔や粉末の圧着時の圧下率、二次焼結時の焼結温度などの調整により、所要の状態にできる。
【００６４】
また、本発明の製造方法で完成したアルミニウム青銅焼結軸受材料は、従来の鋳物で造ったアルミニウム青銅軸受と同様な熱処理が後処理として可能で、多くの軸受用途に適合するアルミニウム青銅組織とすることが可能である。
【００６５】
鋼裏金界面側のＣｕまたはＣｕ合金にＡｌを含ませない場合の理由は、アルミニウム青銅層とＣｕまたはＣｕ合金層および、ＣｕまたはＣｕ合金層と鋼裏金との密着性は軸受材料として充分な密着力を有し、緻密に焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の強度は高く摺動面側はアルミニウム青銅層であるので、鋼裏金界面側のＣｕまたはＣｕ合金にＡｌを含む本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料と同等の性能を有するからである。
【００６６】
また、摺動面側のアルミニウム青銅のＡｌを１３重量％以下（０％を含まず）に限定する理由は、１３重量％を超えると軸受材料として脆くなり過ぎて実用に供せないからである。
【００６７】
また、硬質粒子を０．１〜１５体積％に限定する理由は、０．１体積％未満では耐摩耗性、耐焼付性の向上が不充分で、１５体積％を越えると軸受材料として脆くなり過ぎて実用に供せないからである。
【００６８】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は必要により固体潤滑材として焼結過程で溶融しないグラファイト、ＷＳ２、ＭｏＳ２などを添加することもできる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明により従来製造できなかった鋼裏金付のアルミニウム青銅焼結軸受材料を得ることができる。本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金付にできるため、従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受材料より高強度で、軸受寸法も小さくすることができ、安価にもできる。また、軸受とハウジングを緊密に密着させることができるのでフレッチング損傷を軽減でき、長寿命である。
【００７０】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、硬質粒子の添加が可能であり耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることができる。
【００７１】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、従来の青銅焼結軸受材料より耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、硬質粒子を添加しても軸受運転中に発生する腐食による硬質粒子の脱落は極めて少ないものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第１実施例を説明するための図を示す。
【図２】アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第２実施例を説明するための図を示す。
【図３】本発明の製造方法により製造された第１実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。
【図４】本発明の製造方法により製造された第２実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。
【符号の説明】
１ 帯鋼
２ ＣｕまたはＣｕ合金の粉末
３ 一次焼結炉
４ ＡｌまたはＡｌ合金の箔
５ アンコイラー
６ 散布タンク
７ 圧延ロール
８ 二次焼結炉
９ 圧延ロール
１０ リコイラー
１１ アンコイラー
１２ 散布タンク
１３ ＡｌまたはＡｌ合金の粉末
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度で耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れたアルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青銅焼結軸受材料は、Ｃｕ合金の粉末を帯鋼上に散布後、還元性雰囲気を有する焼結炉で一次焼結を行い、この焼結材を圧延して合金層の密度を上げ、再び焼結炉で二次焼結を行い製造する方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この青銅焼結軸受材料は、軸受運転中に表面の摺動面側に硫化や酸化が起こるが、青銅の硫化膜や酸化膜は低強度であり厚く成長し摺動表面より容易に取り去られるため、耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が充分ではない。
【０００４】
そのため、従来の青銅焼結軸受材料で耐摩耗性向上のため硬質粒子を含有するものもあるが、摺動面での硬質粒子と相手側との摩擦熱により硬質粒子に接する青銅の腐食が激しく発生し硬質粒子の脱落が起こりやすい。
【０００５】
また、アルミニウム青銅合金粉末や、Ｃｕ合金とＡｌやＡｌ合金の混合粉末を用いる試みもあるが、アルミニウム青銅合金粉末を用いる場合は、焼結雰囲気に還元力の強い水素ガスを用いてもアルミニウム青銅粉末表面の酸化膜は還元されないため、粉末同士や、粉末と帯鋼との焼結が殆ど進まず、実用的なアルミニウム青銅焼結軸受材料は得られない。
【０００６】
Ｃｕ合金とＡｌやＡｌ合金の混合粉末を用いる場合は、焼結炉中でＣｕ合金の粉末表面の還元ガスによる酸化膜の還元が充分に起こる前に、融点の低いＡｌやＡｌ合金が溶解しＣｕ合金の粉末表面に拡散するが、この拡散したＡｌがＣｕ合金の粉末の酸化膜を還元し、表面に還元ガスでも還元できない強固な酸化膜を作るため粉末同士や、粉末と帯鋼との焼結が不十分となり、やはり、実用的なアルミニウム青銅焼結軸受材料は得られない。
【０００７】
さらに、鋳造法により鋼裏金なしのアルミニウム青銅ソリッド軸受を造る製造方法もある。一般的な軸受形状としてブシュ形状があるが、ブシュ形状の軸受は軸受運転中におけるハウジングからのブシュの抜け出しや軸との共回りを防止するため、ハウジング内径よりブシュ外径を若干大きくする締め代で固定されている。そのため、軸受には周方向の圧縮応力が発生し設計上軸受が降伏しない様に、軸受の厚さや幅が決定されるが、アルミニウム青銅ソリッド軸受は、鋼裏金付ではないので降伏応力は低く、締め代により発生する周方向の圧縮応力で降伏しないためには軸受の厚さを厚くしたり、軸受幅を広くしたりしなければならない。このためこの軸受は高価になり、かつ、軸受装置も大きくならざるを得ない。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、高強度で耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、かつ、安価で軸受装置をコンパクトにできるアルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層する。
【００１０】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層する。
【００１１】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１２】
また、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１４】
また、前記Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層は、さらに、０．１〜１５体積％の硬質粒子を含有するＣｕまたはＣｕ合金からなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
アルミニウム青銅焼結軸受材料の製造は、一次焼結と二次焼結とを行う。
【００１９】
一次焼結は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末を通常の鋼裏金上に散布し、還元性雰囲気を有する焼結炉で行なう。この一次焼結は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士および、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と鋼裏金とをある程度焼結させ、次工程でＡｌまたはＡｌ合金の箔や粉末の圧着と、ＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化をさせ、次工程の二次焼結は冷間圧延でＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化およびＡｌ青銅層
を形成するために行う焼結である。
【００２０】
一次焼結の完了した焼結材料表面は凹凸状となり、ＡｌまたはＡｌ合金の箔または、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末の圧着は容易であり、ＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化の為に行う圧延と同時に行うことができる。
【００２１】
二次焼結では、ＡｌまたはＡｌ合金の箔または粉末を圧着した焼結材が焼結炉中でＡｌまたはＡｌ合金の融点に達するとＡｌまたはＡｌ合金が液相化し、急激にＣｕまたはＣｕ合金へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、所定の焼結温度に達するとＣｕまたはＣｕ合金層が一層緻密に焼結される。
【００２２】
ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布し焼結する場合は、一次焼結で硬質粒子が分散状態で焼結されＡｌまたはＡｌ合金の箔または、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末の圧着後に行う二次焼結でも硬質粒子が溶融しないため分散状態でより緻密に焼結される。
【００２３】
本焼結工程が完了した段階でＣｕ系焼結層が得られるが、このＣｕ系焼結層は、アルミニウム青銅層または、アルミニウム青銅層とアルミニウムを含まないＣｕまたはＣｕ合金層が鋼裏金上に積層され、アルミニウム青銅焼結軸受材料は、アルミニウム青銅層と鋼裏金との二層となるか、または、アルミニウム青銅層と、アルミニウムを含まないＣｕまたはＣｕ合金層と、鋼裏金との三層となる。
【００２４】
アルミニウム青銅焼結軸受材料は、アルミニウム青銅層と鋼裏金との密着性は良好であり、また、アルミニウム青銅層とＣｕまたはＣｕ合金層およびＣｕまたはＣｕ合金層と鋼裏金との密着性も良好であり、軸受材料として充分な密着力を有する。
【００２５】
図１は、アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第１実施例を説明するための図を示す。１は鋼裏金となる帯鋼、６は粉末を散布するタンク、５は帯鋼１を巻き戻すアンコイラー、１０は帯鋼１を巻き取るリコイラーである。
【００２６】
帯鋼１上にＣｕまたはＣｕ合金の粉末２を散布し、一次焼結炉３で一次焼結して、ある程度ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士と、ＣｕまたはＣｕ合金と帯鋼とを焼結させる。この一次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われる。
【００２７】
一次焼結された焼結材表面は凹凸状となり、圧延ロール７にてアンコイラー１１より巻き戻されたＡｌまたはＡｌ合金の箔４の圧着は容易で、焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化と厚さ調整が行われる。
【００２８】
続いて、表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔４が圧着された焼結材が二次焼結炉８に入り、二次焼結が行われる。この二次焼結で、まず、ＡｌまたはＡｌ合金の箔４の融点になるとＡｌまたはＡｌ合金の箔４は液相化し、ＣｕまたはＣｕ合金層へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、さらに焼結が進みアルミニウム青銅層が緻密となり、アルミニウム青銅層と帯鋼１が強固に焼結され、アルミニウム青銅焼結軸受材料が製造される。
【００２９】
また、鋼裏金となる帯鋼１との界面側にＡｌを含まないＣｕまたはＣｕ合金とする場合は、圧延ロール７で緻密化されたＣｕまたはＣｕ合金層がこの二次焼結でより緻密に焼結され、ＣｕまたはＣｕ合金層と帯鋼１がより強固に焼結される。
【００３０】
この二次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われ、圧延ロール９で二次焼結後の焼結材の厚さ調整が行われる。
【００３１】
図３は、本発明の製造方法により製造された第１実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。このアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ｃｕ合金の粉末にＣｕ−５重量％ＳｎとＭｏの粉末との混合粉末と、Ａｌの箔を用いて製造したものを示し、Ｍｏ粒子を含有するＣｕ合金層（Ｃｕ―Ｓｎ層）とアルミニウム青銅層とが鋼裏金となる帯鋼１に積層されたものである。
【００３２】
図２は、アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第２実施例を説明するための図を示す。帯鋼１上にＣｕまたはＣｕ合金の粉末２を散布し、一次焼結炉３で一次焼結して、ある程度ＣｕまたはＣｕ合金の粉末同士と、ＣｕまたはＣｕ合金と帯鋼を焼結させる。この一次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われる。
【００３３】
一次焼結された焼結材表面は凹凸状となり、圧延ロール７にて散布タンク１２より散布されたＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３の圧着は容易で、焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の緻密化と厚さ調整が行われる。
【００３４】
続いて、表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３が圧着された焼結材が二次焼結炉８に入り、二次焼結が行われる。この二次焼結で、まず、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３が融点になるとＡｌまたはＡｌ合金の粉末１３は液相化し、ＣｕまたはＣｕ合金層へ拡散し、短時間で固相のアルミニウム青銅層が形成され、さらに焼結が進みアルミニウム青銅層が緻密となり、アルミニウム青銅層と帯鋼１が強固に焼結され、アルミニウム青銅焼結軸受材料が製造される。
【００３５】
また、帯鋼１との界面側にＡｌを含まないＣｕまたはＣｕ合金とする場合は圧延ロール７で緻密化されたＣｕまたはＣｕ合金層がこの二次焼結でより緻密に焼結され、ＣｕまたはＣｕ合金層と帯鋼１がより強固に焼結される。
【００３６】
この二次焼結は通常還元性雰囲気で、７５０〜１０５０℃、１０〜３０分間行われ、圧延ロール９では二次焼結後の焼結材の厚さ調整が行われる。
【００３７】
図４は、本発明の製造方法により製造された第２実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。このアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ｃｕの粉末とＡｌの粉末を用いて製造したものを示し、アルミニウム青銅層が鋼裏金となる帯鋼１に積層されたものである。
【００３８】
次に、本発明の製造方法により製造したアルミニウム青銅焼結軸受材料によるアルミニウム青銅焼結軸受と、従来の鋳造法による鋼裏金なしのアルミニウム青銅ソリッド軸受との比較につき述べる。本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受と従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受は組成が同じなら同等の表面性能、耐摩耗性、耐腐食性を有する。
【００３９】
前記したごとくアルミニウム青銅ソリッド軸受は、鋼裏金付ではないので降伏応力は低く、締め代により発生する周方向の圧縮応力で降伏しないためには軸受の厚さを厚くしたり、軸受幅を広くしたりしなければならず、このため軸受は高価になり、かつ、軸受装置も大きくならざるを得ないが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は鋼裏金付とすることができたため降伏応力が高く、従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受に対して軸受寸法を薄く、狭くすることができるので安価で軸受装置をコンパクトにすることができる。
【００４０】
また、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は、鋼裏金付とすることができ高強度のため、締め代を大きくして軸受背面をハウジング内面に緊密に密着させられ、軸受運転中のブシュやハウジングのフレッチング損傷を最小限に抑制でき、また、発生した熱の放熱性も向上し軸受を長寿命とすることができる。
【００４１】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受は、従来の鋳造法によるアルミニウム青銅ソリッド軸受では不可能な耐摩耗性向上のための硬質粒子含有が可能である。
【００４２】
次に、本発明の製造方法により製造したアルミニウム青銅焼結軸受材料によるアルミニウム青銅焼結軸受と、従来の青銅焼結軸受材料による青銅焼結軸受との比較につき述べる。
【００４３】
従来の青銅焼結軸受材料による青銅焼結軸受は、軸受運転中に表面の摺動面側に硫化や酸化が起こるが青銅の硫化膜や酸化膜は低強度であり、かつ、厚く成長し摺動表面より容易に取り去られるため、耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が充分でないが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受は、摺動面の酸化膜が緻密で高強度でありかつ厚く成長しないため軸受運転中も容易に取り去られることはなく、また、酸化膜が破壊され新生面が露出しても急速に酸化膜が形成されるので耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性が優れたものとすることができる。
【００４４】
さらに、従来の青銅焼結軸受材料で耐摩耗性向上のため硬質粒子を含有する軸受は、軸受運転中の摺動面での硬質粒子と相手軸との摩擦熱により硬質粒子に接する青銅の腐食が激しく発生し硬質粒子の脱落が起こりやすいが、本発明によるアルミニウム青銅焼結軸受材料で硬質粒子を含有する軸受は、耐腐食性が優れるため硬質粒子は脱落し難く、耐摩耗性、耐焼付性を長期安定的に発揮できる。
【００４５】
なお、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末はＣｕを主成分として、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉなどを必要により含有し、耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることもできる。
【００４６】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、Ａｌ合金箔またはＡｌ合金の粉末はＡｌを主成分として、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎなどを必要により含有し、耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることもできる。
【００４７】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、硬質粒子として焼結過程で溶融しないＭｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｆｅ３Ｐ、ＦｅＢ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｆｅ２Ｂ、ＮｉＢ、ＡｌＮ、Ｃなどの金属または非金属を添加できる。
【００４８】
次に、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料の摩耗試験、焼付試験と疲労試験結果を説明する。実施例の試料はアトマイズ法により製造したＣｕまたはＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）あるいはアトマイズ法により製造したＣｕまたはＣｕ合金の粉末にＭｏやＣ粉末を０．１〜１５体積％混合後、鋼裏金に散布し、温度７５０〜１０５０℃の還元性雰囲気下で１５〜３０分焼結して得られた焼結材表面にロールでアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着し、同時に焼結層を緻密化し再び７５０〜１０５０℃の還元性雰囲気下で１５〜３０分焼結後、冷間圧延を施しアルミニウム青銅焼結軸受材料を完成させた。
【００４９】
表１に試料Ｎｏ．１〜２１の組成を示す。Ｎｏ．１〜１３は本発明の実施例であり、Ｎｏ．１４〜２１は比較例である。本発明の実施例Ｎｏ．１、２、９〜１２は鋼裏金との密着界面側がＡｌを含有しないＣｕ系焼結層となる様に、Ｎｏ．３〜８、１３は鋼裏金との密着界面側が摺動面側と同量のＡｌを含有するアルミニウム青銅層となる様にアルミニウム青銅焼結軸受材料を完成させた。
【００５０】
【表１】
Ｎｏ．１５は本発明範囲外であるＡｌ含有量が１５重量％、Ｎｏ．１６、１７は硬質粒子（Ｍｏ、Ｃ）含有量が１７体積％となり、鋼裏金との界面側がＡｌを含有するＣｕ系焼結層となる様に上記焼結方法でアルミニウム青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５２】
Ｎｏ．１４、２０、２１は表１に示したＣｕまたはＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）をアトマイズ法により製造後、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着する工程を除き、上記焼結方法で青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５３】
Ｎｏ．１８、１９は表１に示したうちＭｏやＣを除く組成のＣｕ合金の粉末（−６０メッシュ）をアトマイズ法により製造しＭｏやＣが表１の組成となるように混合後、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔あるいは粉末を圧着する工程を除き、上記焼結方法で青銅焼結軸受材料を製造したものである。
【００５４】
試験供試品の形状は摩耗試験、焼付試験は平板であり、疲労試験は半割軸受形状である。
【００５５】
今回実施した摩耗試験の条件は以下である。
１．試験機 円筒平板型摩擦摩耗試験機
２．すべり速度 ６０ｍ／ｍｉｎ
３．荷重 ２９４０Ｎ
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １００℃
６．潤滑方法 油浴
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．２
８．試験時間 １Ｈｒ
【００５６】
今回実施した焼付試験条件を以下に示す。
１．試験機 円筒平板型摩擦摩耗試験機
２．すべり速度 ６０ｍ／ｍｉｎ
３．荷重 ９８Ｎ／１０ｍｉｎ毎
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １００℃
６．潤滑方法 油浴
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．２
８．焼付判定基準 摩擦面背面温度が２００℃以上
【００５７】
今回実施した疲労試験条件を以下に示す。
１．試験機 アンダーウッド試験機
２．回転数 ３５００ｒｐｍ
３．面圧 ８８．２ＭＰａ
４．潤滑油 １０Ｗ−３０
５．油温 １５０℃
６．潤滑方法 強制潤滑
７．相手軸 Ｓ４５Ｃ 粗さ Ｒａ０．０２
８．疲労性評価 軸受合金に割れが発生せず、正常な状態で運転できた時間
【００５８】
試料Ｎｏ．１〜２１の摩擦試験、焼付試験、疲労試験の結果は表１の右側欄に示す。
【００５９】
本発明の実施例Ｎｏ．１〜１３は、従来の内燃機関で軸受として使用されている比較例Ｎｏ．２０、２１と比較すると耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性共優れていることがわかる。
【００６０】
本発明でＡｌを０．１〜１３重量％含有する効果はＡｌを全く含有しない比較例Ｎｏ．１４に対し本発明の実施例でＡｌのみを含有するＣｕ合金であるＮｏ．１〜４、１２，１３は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、また、本発明のＡｌ含有量範囲を越えてＡｌを含有する比較例Ｎｏ．１５に対し本発明のＡｌ含有量範囲内上限のＡｌを含有するＮｏ．１２、１３は特に耐疲労性が優れている。
【００６１】
Ａｌを０．１〜１３重量％含有し硬質粒子を０．１〜１５体積％含有する本発明の効果はＡｌおよび硬質粒子を含有しない比較例Ｎｏ．１４に対し本発明の実施例でＡｌおよび硬質粒子を含有するＮｏ．６〜１１は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、また、本発明の硬質粒子含有範囲を越えて硬質粒子を含有するＮｏ．１６、１７に対しＡｌ含有量は同一で硬質粒子含有量範囲内上限の硬質粒子を含有するＮｏ．８、１１は耐焼付性、耐疲労性に優れていることがわかる。
【００６２】
さらに、本発明の硬質粒子含有範囲内の硬質粒子を含有しＡｌを含有しない比較例Ｎｏ．１８、１９に対し、同量の硬質粒子とＡｌとを含有する本発明の実施例Ｎｏ．７、１０は耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性に優れ、試験後の摩擦面を観察すると比較例Ｎｏ．１８、１９は硬質粒子周辺のＣｕ合金の腐食により硬質粒子の脱落が多いが、本発明実施例Ｎｏ．７、１０では脱落量が少なく耐腐食性にも優れていることがわかる。
【００６３】
なお、アルミニウム青銅層の組成および厚さは、Ｃｕ合金の粉末の組成、Ａｌ合金の箔や粉末の組成、一次焼結前のＣｕまたはＣｕ合金粉末の散布厚、圧着するＡｌまたはＡｌ合金の箔厚やＡｌまたはＡｌ合金の粉末散布厚、ＡｌまたはＡｌ合金の箔や粉末の圧着時の圧下率、二次焼結時の焼結温度などの調整により、所要の状態にできる。
【００６４】
また、本発明の製造方法で完成したアルミニウム青銅焼結軸受材料は、従来の鋳物で造ったアルミニウム青銅軸受と同様な熱処理が後処理として可能で、多くの軸受用途に適合するアルミニウム青銅組織とすることが可能である。
【００６５】
鋼裏金界面側のＣｕまたはＣｕ合金にＡｌを含ませない場合の理由は、アルミニウム青銅層とＣｕまたはＣｕ合金層および、ＣｕまたはＣｕ合金層と鋼裏金との密着性は軸受材料として充分な密着力を有し、緻密に焼結されたＣｕまたはＣｕ合金層の強度は高く摺動面側はアルミニウム青銅層であるので、鋼裏金界面側のＣｕまたはＣｕ合金にＡｌを含む本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料と同等の性能を有するからである。
【００６６】
また、摺動面側のアルミニウム青銅のＡｌを１３重量％以下（０％を含まず）に限定する理由は、１３重量％を超えると軸受材料として脆くなり過ぎて実用に供せないからである。
【００６７】
また、硬質粒子を０．１〜１５体積％に限定する理由は、０．１体積％未満では耐摩耗性、耐焼付性の向上が不充分で、１５体積％を越えると軸受材料として脆くなり過ぎて実用に供せないからである。
【００６８】
さらに、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は必要により固体潤滑材として焼結過程で溶融しないグラファイト、ＷＳ２、ＭｏＳ２などを添加することもできる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明により従来製造できなかった鋼裏金付のアルミニウム青銅焼結軸受材料を得ることができる。本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、鋼裏金付にできるため、従来のアルミニウム青銅ソリッド軸受材料より高強度で、軸受寸法も小さくすることができ、安価にもできる。また、軸受とハウジングを緊密に密着させることができるのでフレッチング損傷を軽減でき、長寿命である。
【００７０】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、硬質粒子の添加が可能であり耐摩耗性、耐焼付性をさらに向上させることができる。
【００７１】
また、本発明のアルミニウム青銅焼結軸受材料は、従来の青銅焼結軸受材料より耐焼付性、耐摩耗性、耐腐食性に優れ、硬質粒子を添加しても軸受運転中に発生する腐食による硬質粒子の脱落は極めて少ないものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第１実施例を説明するための図を示す。
【図２】アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法の第２実施例を説明するための図を示す。
【図３】本発明の製造方法により製造された第１実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。
【図４】本発明の製造方法により製造された第２実施例のアルミニウム青銅焼結軸受材料の組織断面写真を示す。
【符号の説明】
１ 帯鋼
２ ＣｕまたはＣｕ合金の粉末
３ 一次焼結炉
４ ＡｌまたはＡｌ合金の箔
５ アンコイラー
６ 散布タンク
７ 圧延ロール
８ 二次焼結炉
９ 圧延ロール
１０ リコイラー
１１ アンコイラー
１２ 散布タンク
１３ ＡｌまたはＡｌ合金の粉末
Claims (5)
- ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層することを特徴とするアルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法。
- ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上にＣｕ系焼結層を積層することを特徴とするアルミニウム青銅焼結軸受材料の製造方法。
- 鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の箔を圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなることを特徴とするアルミニウム青銅焼結軸受材料。
- 鋼裏金と、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末または、ＣｕまたはＣｕ合金の粉末と硬質粒子との混合粉末を前記鋼裏金上に散布後焼結し、得られた焼結材表面にＡｌまたはＡｌ合金の粉末を散布し圧着後焼結し前記鋼裏金上に積層したＣｕ系焼結層とを有し、前記Ｃｕ系焼結層は、Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層とし、前記鋼裏金との界面側はＡｌ成分を含まないＣｕまたはＣｕ合金からなり、表面の摺動面側は１３重量％以下のＡｌを含有するＣｕまたはＣｕ合金からなることを特徴とするアルミニウム青銅焼結軸受材料。
- 前記Ｓｎを含まないＣｕ系焼結層は、さらに、０．１〜１５体積％の硬質粒子を含有するＣｕまたはＣｕ合金からなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のアルミニウム青銅焼結軸受材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000128838A JP4349719B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000128838A JP4349719B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001303107A JP2001303107A (ja) | 2001-10-31 |
| JP4349719B2 true JP4349719B2 (ja) | 2009-10-21 |
Family
ID=18638213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000128838A Expired - Fee Related JP4349719B2 (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4349719B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4794814B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2011-10-19 | 大豊工業株式会社 | 銅合金焼結摺動材料 |
| JP5213791B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2013-06-19 | 大同メタル工業株式会社 | 背面層を有するすべり軸受 |
| JP2013023732A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | Ａｌ青銅焼結合金摺動材料およびその製造方法 |
| CN104259439B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-10-05 | 西安理工大学 | 一种铝青铜-不锈钢双金属复合材料的制备方法 |
-
2000
- 2000-04-28 JP JP2000128838A patent/JP4349719B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001303107A (ja) | 2001-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4675563B2 (ja) | 軸受およびその製造方法 | |
| JP4215285B2 (ja) | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 | |
| JP3859344B2 (ja) | 摺動材料，摺動部材およびその摺動部材の製造方法 | |
| JP3839740B2 (ja) | 摺動材料 | |
| KR100814656B1 (ko) | Ｐｂ 를 함유하지 않은 구리 합금 접동 재료 | |
| JP2008144253A (ja) | 銅系摺動材料及びその製造方法 | |
| GB2084186A (en) | Alloy for antifriction bearing layers and process of forming an antifriction layer on a steel supporting strip | |
| JP2010533756A (ja) | 無鉛焼結潤滑材料及びその製造のための焼結粉末 | |
| JP2733736B2 (ja) | 銅鉛系合金軸受 | |
| JPH06192774A (ja) | 高強度裏金を有する銅合金すべり軸受及びその製造方法 | |
| JP3446809B2 (ja) | 複層焼結摺動部材およびその製造方法 | |
| JP3861771B2 (ja) | 平軸受およびその製造方法 | |
| US5665480A (en) | Copper-lead alloy bearing | |
| JP4349719B2 (ja) | アルミニウム青銅焼結軸受材料およびその製造方法 | |
| JP2001335812A (ja) | 鉛フリー平軸受およびその製造方法 | |
| CN112555283B (zh) | 滑动构件 | |
| CN112555284A (zh) | 滑动构件 | |
| JP2001107106A (ja) | 銅系焼結摺動材料 | |
| JP2001107162A (ja) | 青銅系焼結合金とそれを用いた軸受及び製造方法 | |
| JP2008144252A (ja) | 銅系摺動材料の製造方法及びその方法で製造した銅系摺動材料 | |
| JP3754353B2 (ja) | 複合めっき被膜付き摺動部材 | |
| JP2003214433A (ja) | アルミニウム青銅軸受材料の製造方法 | |
| JP3308473B2 (ja) | 摺動用メタルおよびその製造方法 | |
| JP2005098294A (ja) | スワッシュプレートおよびその製造方法 | |
| JPS5939481B2 (ja) | 複層からなる焼結摺動部材ならびにその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061017 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080624 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080822 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090714 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090721 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130731 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |