JPH0213019B2

JPH0213019B2 -

Info

Publication number: JPH0213019B2
Application number: JP17876887A
Authority: JP
Inventors: Takeo Segawa; Chukichi Umeki
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1990-04-03
Also published as: JPS6421028A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は軸受用銅合金、とくに低速度高荷重条
件下で使用されて好適な軸受用銅合金に関するも
のである。〔従来の技術〕従来、低速度高荷重条件下で使用される軸受用
銅合金としては、例えばJIS−Ｈ−5102で規定さ
れている高力黄銅鋳物３種（重量比でCu：60.0％
以上、Mn：2.5〜5.0％、Fe：2.0〜4.0％、Al：
3.0〜6.0％、Sn：0.5％以下、不純物：Pb0.2％以
下、Si0.1％以下、残部：Zn）または４種（重量
比でCu：60.0％以上、Mn：2.5〜5.0％、Fe：2.0
〜4.0％、Al：5.0〜7.5％、Sn：0.2％以下、不純
物：Pb0.2％以下、Si0.1％以下、残部：Zn）が使
用されている。これら銅合金を低速度高荷重条件下で使用する
軸受用途においてはその摺動面に、黒鉛を主体と
する固体潤滑剤もしくはポリテトラフルオロエチ
レン樹脂（PTFE）あるいは鉛（Pb）を主体と
する固体潤滑剤を埋設して所謂固体潤滑剤埋込型
の無給油軸受として、あるいは固体潤滑剤埋込み
に加えて潤滑油を含浸・塗布して使用されてい
る。〔発明が解決しようとする問題点〕上述した高力黄銅鋳物は、低速度高荷重条件下
で使用する軸受用途において優れた軸受性能を示
すことから賞用されているが、近年の機械装置の
大型化、精密化等に伴い、従来の軸受性能では満
足されない分野が出現した。すなわち、機械装置の大型化等により、従来の
軸受では硬度が低くかつ耐摩耗性が十分でなく長
期間の使用に耐え難いということである。本発明は、上述した点に鑑み、従来の高力黄銅
鋳物からなる軸受の軸受性能をより向上させた軸
受用銅合金を得ることを目的とするものである。〔問題点を解決するための手段〕本発明者等は、上記目的を達成するべく鋭意研
究の結果、従来の高力黄銅鋳物の成分中、とくに
マンガンの添加量を多量にすること、あるいはマ
ンガンの多量添加に加えて一定量のニツケルおよ
びあるいはホウ素を添加することにより、従来の
軸受性能を大幅に向上させることを確認し本発明
に到達した。すなわち、本発明は、重量比で、マンガン６
〜10％、鉄１〜４％、アルミニウム６〜９％、亜
鉛15〜30％、残部銅からなる軸受用銅合金、重
量比で、マンガン６〜10％、鉄１〜４％、アルミ
ニウム６〜９％、ニツケル３％以下およびあるい
はホウ素0.1％以下、亜鉛15〜30％、残部銅から
なる軸受用銅合金である。つぎに各成分元素の作用効果および限定理由に
ついて述べる。成分中の亜鉛（Zn）は、成分中の銅（Cu）と
固溶して合金の強度を向上させるとともに、溶解
時に溶湯の脱酸作用をなし鋳造性を改善する。そ
の添加量が30重量％以上ではγ相が析出して合金
を脆くさせ、また添加量が15重量％以下では軸受
性能を低下させる。したがつて、Znの添加量は
15〜30重量％が適当である。アルミニウム（Al）は、合金の機械的性質、
とくに強度、硬度を増大させる。その添加量が９
重量％以上では合金を脆くさせ、また６重量％以
下では硬度を低下させる。したがつて、Alの添
加量は６〜９重量％が適当である。鉄（Fe）は、合金組織を微細化させるもので、
その添加量が４重量％以上では合金組織の微細化
を損ない、粗大なFeを析出して合金の機械的性
質を低下させ、また１重量％以下では合金組織を
微細化させる効果が発揮されない。したがつて、
Feの添加量は１〜４重量％が適当である。マンガン（Mn）は、合金の硬度を増大させる
とともに合金の摺動面に埋設された固体潤滑剤の
相手材表面および軸受摺動面への潤滑被膜の造膜
性を助長し、軸受性能の向上に寄与する。その添
加量が10重量％以上では合金を脆くさせ、また６
重量％以下では上述した効果が発揮されない。し
たがつて、Mnの添加量は６〜10重量％が適当で
ある。図は、Fe：３重量％、Al：7.5重量％、Zn：25
重量％、残部Cuと一定とし、これにMnを３〜10
重量％まで変化させて、合金の硬度（ブリネル硬
度）および軸受の耐摩耗性との関係を実験した結
果を示すグラフである。なお、軸受の耐摩耗性は下記に示す条件で48時
間摩擦試験したのちの摩耗量で評価した。軸受試料−上記成分組成を黒鉛ルツボ中に投入
し溶解したのち、砂型に鋳造して直
径40mm、長さ100mmの合金丸棒を製
作した。ついで合金丸棒を機械加工
により、外径30mm、内径20mm、長さ
20mmのブツシユを製作し、該ブツシ
ユの端面にPTFEを主体とする固体
潤滑剤を円周６等配して埋設し、こ
れを軸受試料とした。相手材−機械構造用炭素鋼（S45C）試験条件−摩擦速度 1.5m/min 荷重 1200Kg/cm² 摩擦面に潤滑油を塗布試験機−スラスト摩擦試験機試験結果を示すグラフからわかるように、Mn
の添加量が６〜10重量％で合金の硬度および耐摩
耗性とも大幅な向上が認められる。一般に固体潤滑剤埋込型軸受においては、軸受
摺動面および相手材表面への該固体潤滑剤の被膜
形成の巧拙が軸受性能に多大な影響をもたらすも
のである。上述した実験において、Mnを６〜10
重量％含んだ軸受は試験後の軸受摺動面および相
手材表面に固体潤滑剤の被膜が一様に造膜されて
いることを確認した。この固体潤滑剤被膜の造膜
性は、とくに成分中のMnの添加量の多寡による
ものと考えられ、Mnの添加量が５重量％以下の
ものは軸受摺動面および相手材表面に固体潤滑剤
の一様な被膜が形成されておらず、結果として耐
摩耗性に大きな相違が現れたものと推察される。上述した成分組成に対し、一定量のニツケルお
よびあるいはホウ素を添加することにより、上述
した軸受性能をさらに向上させることができる。ニツケル（Ni）は、合金の強度および硬度を
増大させる。その添加量が３重量％以上では成分
中のAlと結合してかえつて合金の硬度を低下さ
せる。したがつて、Niの添加量は３重量％以下、就
中0.5〜２重量％が好ましい。ホウ素(B)は、極微量の添加で合金の硬度を増大
させる。しかし、その添加量が0.1重量％以上添
加しても合金の硬度は増加しない。したがつて、
Ｂの添加量は0.1重量％以下、就中0.00001〜0.001
重量％が好ましい。〔実施例〕以下、本発明の実施例について説明する。実施例 Mn：７重量％、Fe：３重量％、Al：7.5重量
％、Zn：25重量％、残部Cuを黒鉛ルツボに投入
し、溶解したのち、砂型に鋳造して直径40mm、長
さ100mmの合金丸棒を製作した。ついで合金丸棒を機械加工により、外径30mm、
内径20mm、長さ20mmのブツシユを製作し、該ブツ
シユの端面にPTFEを主体とする固体潤滑剤を円
周６等配して埋設し、これを軸受試料とした。実施例 Mn：７重量％、Fe：３重量％、Al：7.5重量
％、Zn：25重量％、Ni：１重量％、残部Cuを黒
鉛ルツボに投入し、溶解し溶解したのち、砂型に
鋳造して直径40mm、長さ100mmの合金丸棒を製作
した。ついで合金丸棒を機械加工により、外径30
mm、内径20mm、長さ20mmのブツシユを製作し、該
ブツシユの端面にPTFEを主体とする固体潤滑剤
を円周６等配して埋設し、これを軸受試料とし
た。実施例 Mn：７重量％、Fe：３重量％、Al：7.5重量
％、Zn：25重量％、Ｂ：0.0001重量％、残部Cu
を黒鉛ルツボに投入し、溶解し溶解したのち、砂
型に鋳造して直径40mm、長さ100mmの合金丸棒を
製作した。ついで合金丸棒を機械加工により、外
径30mm、内径20mm、長さ20mmのブツシユを製作
し、該ブツシユの端面にPTFEを主体とする固体
潤滑剤を円周６等配して埋設し、これを軸受試料
とした。実施例 Fe：３重量％、Al：7.5重量％、Mn：７重量
％、Zn：25重量％、Ni：１重量％、Ｂ：0.0001
重量％、残部Cuを黒鉛ルツボに投入し、溶解し
たのち、砂型に鋳造して直径40mm、長さ100mmの
合金丸棒を製作した。ついで合金丸棒を機械加工
により、外径30mm、内径20mmmm、長さ20mmのブツ
シユを製作し、該ブツシユの端面にPTFEを主体
とする固体潤滑剤を円周６等配して埋設し、これ
を軸受試料とした。（比較例） Fe：３重量％、Al：４重量％、Mn：３重量
％、Zn：25重量％、Sn：0.1重量％、残部Cuを黒
鉛ルツボに投入し、溶解し溶解したのち、砂型に
鋳造して直径40mm、長さ100mmの合金丸棒を製作
した。ついで合金丸棒を機械加工により、外径30
mm、内径20mm、長さ20mmのブツシユを製作し、該
ブツシユの端面にPTFEを主体とする固体潤滑剤
を円周６等配して埋設し、これを軸受比較料とし
た。下表は、上記実施例１〜実施例および比較例
について軸受性能を試験した結果を示すものであ
る。なお、試験条件は前記した試験条件と同一の
条件で行つた。

【表】（効果）本発明は、上述した成分組成からなるもので、
以下の特有の効果を有する。 (1) 重量比で、Mn：６〜10％、Fe：１〜４％：
Al：６〜９％、Zn：15〜30％、残部Cuからな
る軸受用銅合金は、従来の銅合金に比べ合金の
硬度を大幅に増大させるとともに耐摩耗性も大
幅に向上させることができ、とくに低速度高荷
重条件下で使用されてその性能をいかんなく発
揮するものである。 (2) 上記成分組成に、さらに一定量のNiおよび
あるいはＢを添加したものは上記軸受性能をさ
らに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図は、合金成分中のMn添加量と合金の硬度お
よび耐摩耗性との関係について実験した結果を示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で、マンガン６〜10％、鉄１〜４％、
アルミニウム６〜９％、亜鉛15〜30％、残部銅か
らなる軸受用銅合金。２重量比で、マンガン６〜10％、鉄１〜４％、
アルミニウム６〜９％、ニツケル３％以下および
あるいはホウ素0.1％以下、亜鉛15〜30％、残部
銅からなる軸受用銅合金。