JPH0220718B2

JPH0220718B2 -

Info

Publication number: JPH0220718B2
Application number: JP2789485A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Imai
Original assignee: NDC Co Ltd
Current assignee: NDC Co Ltd
Priority date: 1985-02-14
Filing date: 1985-02-14
Publication date: 1990-05-10
Also published as: JPS61186499A

Description

【発明の詳細な説明】

〈発明の目的〉産業上の利用分野本発明は平軸受に係り、詳しくは、近年の内燃
機関の出力増大による潤滑油の温度上昇および高
温における潤滑油の酸化等によつて生成する有機
酸の増大等の条件下で十分に性能を発揮する平軸
受に係る。従来の技術従来、内燃機関に使用されている軸受メタルは
半割状若しくは円筒状の鋼を裏金とし、これに銅
系若しくはアルミニウム系の軸受合金を複層化し
たものである。これら高荷重用軸受として開発さ
れた銅−鉛軸受合金、ブロンズ軸受合金およびア
ルミニウム軸受合金等は耐荷重性は優れている
が、軸受合金に必要なその他の特性、すなわち、
耐焼付性、埋収性、なじみ性等においては問題が
あり、この解決のために埋収性、なじみ性を備え
た金属を軸受合金の上にオーバレイする必要があ
る。例えば、従来の自動車用軸受では裏金上に中
間層として銅またはアルミニウム合金を焼結、鋳
造または圧接等の方法によつて密着させ、更に、
その上に厚さ10〜30μのオーバレイ層を施した３
層軸受が使用されている。このオーバレイ層は軸
受の耐荷重性、耐摩耗性、なじみ性および異物の
埋収性向上の効果があり、オーバレイの組成とし
ては従来から、Pb−Sn系、Pb−Sn−Sb系、Pb
−Sn−Cu系、Pb−Sn−In系等が知られ、特に、
米国特許2605149号によつて開示された鉛85〜95
％、錫８〜12％、銅２〜３％のPb−Sn−Cu系オ
ーバレイが最も多く使用されている。このオーバ
レイ中の鉛は軸受とヂヤーナルとのなじみ性およ
び潤滑油中の異物の埋収性を向上し、錫は耐食性
を良くし、銅は耐疲労性向上の役割を果してい
る。しかし、近年、内燃機関の出力が大きくなり、
潤滑油の温度が上昇するにつれ、オーバレイが軟
化し、耐摩耗性が悪くなる傾向にあり、更に、高
温によつて潤滑油の酸化が促進されて有機酸等の
腐食性生成物が生成し、オーバレイを腐食する問
題があるため、これらの改良されたオーバレイの
開発が求められている。発明が解決しようとする問題点本発明はこれらの問題点を解決することを目的
とし、具体的には、従来のオーバレイに亜鉛また
は亜鉛とインジウムを加えることによつてオーバ
レイの耐熱性を向上させ、高温においても耐摩耗
性が低下せず、また、耐食性も良好なオーバレイ
を提供することを目的とする。〈発明の構成〉問題点を解決するための手段ならびにその作用本発明は、内燃機関に用いられる平軸受の基体
の表面に亜鉛0.5〜10％を含み、更に、錫0.5〜25
％、銅0.1〜５％、アンチモン0.1〜５％、砒素0.1
〜５％若しくはインジウム0.1〜10％より成る群
のうち少なくとも１種を含有し、残余が実質的に
鉛よりなるオーバレイ層が形成されて成ることを
特徴とする。以下、図面により本発明を詳しく説明する。第１図ａおよびｂは本発明平軸受の一例を示す
斜視図および矢視Ａ−Ａ方向の断面図、第２図は
本発明品および従来品平軸受の温度による硬度変
化を示すグラフ、第３図は従来品に対する本発明
品の腐食比を示すグラフ、第４図は本発明品およ
び従来品の腐食量、摩耗量、疲労強度を示すグラ
フである。第１図において符号１は裏金、２は銅またはア
ルミニウム合金層、３はニツケルメツキ層、４は
オーバレイ層を示す。本発明は従来のPb−Sn系、Pb−Sn−Sb系、
Pb−Sn−Cu系オーバレイに亜鉛または亜鉛とイ
ンジウムを加えることにより耐熱性を向上させ、
高温でも耐摩耗性が低下せず、更に、耐食性の良
好なオーバレイを得るものであるが、従来のオー
バレイに亜鉛または亜鉛とインジウムを含有させ
るためには、メツキ液中にこれらの金属の化合物
を添加し、他の成分と同時に軸受合金層上に析出
させることは技術的に非常に困難である。従つ
て、本発明では従来のオーバレイの上に所望成分
のオーバレイが得られるように亜鉛または亜鉛と
インジウムを別々に電気メツキし、メツキ後、
100〜150℃の温度で２時間加熱し、従来のオーバ
レイ中に相互拡散させることにより解決した。このようにすると、Zn−Sn，In−Pbの親和性
が良いので加熱により相互拡散して従来のオーバ
レイ中に均一に拡散し、所望成分を含むオーバレ
イが得られる。次に、本発明に係るオーバレイ中の各元素の役
割および添加量について説明すると、次の通りで
ある。まず、錫は鉛ベースのオーバレイ層において耐
食性とともに耐摩耗性を向上させるが、添加量５
％以下においてもインジウムを共存する時には
0.5％まで低下させて、十分に耐食性ならびに耐
摩耗性が保持できる。また、添加量が25％以上に
なると、高温での硬度が低下し耐摩耗性が低下す
る。次に、錫の代りにインジウムを単独で、また
は、錫とともにインジウムを添加して耐食性を向
上させることもできる。すなわち、インジウムは
鉛ベースのオーバレイ層では錫とともに耐食性を
向上させ、このことは従来から知られている。ま
た、インジウムは高価であることが障害となつて
いる。しかし、内燃機関の高出力化により潤滑油
の温度上昇が著しくなり、高温下では錫を添加す
るよりインジウムを添加するのが好ましい。ま
た、錫の含有量を少なくし、錫と共存させてイン
ジウムを添加することもできる。インジウムの添
加量はインジウムによる化学的低食性の向上の効
果が0.1％以下では無く、また、10％以上添加す
ると、耐摩耗性が低下するので0.1〜10％が好ま
しい。次に、鉛ベースの中に錫および／又はインジウ
ムを含めるほか、必須成分として亜鉛を含める。この亜鉛は錫との間で金属間化合物を生成し易
い。この点、オーバレイ層の形成時には、はじめ
に、鉛ベース中に錫および／又はインジウムを含
めたメツキ層を形成し、このメツキ層上に亜鉛を
メツキしてから、熱処理するのが好ましい。この
ように２つのメツキ層から構成し、熱処理によつ
て亜鉛を拡散させると、亜鉛は錫とは金属間化合
物を生成せず、安定して鉛ベース中に拡散でき
る。また、はじめに形成する鉛ベース中に亜鉛と錫
および／又はインジウムとを含ませるほかに、
銅、アンチモンまたは砒素を含ませることができ
る。しかし、これらは耐摩耗性を改善するが錫が
含まれるときには錫と結合して金属間化合物を生
成し、これら金属間化合物は耐摩耗性ならびに耐
疲労性についての添加効果はあるが、硬く、脆い
性質を持つている。このため、単味又は含量で５％以上添加する
と、逆に耐疲労強度が低下して運転寿命が低下
し、なかでも、銅は耐食性も低下する。また、こ
れらは0.1％以下の添加では効果が無い。実施例以下、実施例により更に説明する。実施例１まず、軸受合金を一般の電気メツキの場合と同
様に脱脂および酸洗を行なつた後、1.0〜2.0μ厚
のニツケルメツキを行なう。このニツケルメツキ
の役割は銅系軸受合金の場合、内燃機関の運転時
にオーバレイ中の錫が中間層の銅合金中に拡散
し、オーバレイの耐食性が低下するのを防止する
ためである。このメツキの上に下記浴組成(A)のメツキ浴およ
び電流密度で鉛77〜93％、錫５〜25％、銅1.5〜
3.5％を含有するオーバレイを電気メツキする。浴組成(A)硼弗化鉛硼弗化錫硼弗化銅硼弗化水素酸ゼラチン 30〜120ｇ／５〜30ｇ／ 1.5〜3.5ｇ／ 40〜50ｇ／ 0.1〜0.5ｇ／電流密度 1.0〜3.0A／ｄm² 次に、この上に浴組成(B)で亜鉛メツキを行な
う。浴組成(B)硼弗化亜鉛塩化アンモニウム硼弗化アンモニウム PH 190〜210ｇ／ 40〜60ｇ／ 30〜40ｇ／ 3.0〜4.0 亜鉛メツキ後の平軸受は裏金−銅合金−ニツケ
ル−従来のオーバレイ−亜鉛の５層からなり、こ
の５層からなる平軸受を100〜150℃で２時間加熱
すると、亜鉛メツキ層が下地のオーバレイ層と相
互に拡散し、以下の組成の新オーバレイ層が得ら
れる。鉛 62〜92.5％錫５〜25％銅２〜３％亜鉛 0.5〜10％実施例２実施例１と同様のPb−Sn−Cu系オーバレイメ
ツキの上に下記浴組成(c)および電流密度でインジ
ウムメツキを行なう。浴組成(C)硼弗化インジウム硼酸硼弗化アンモニウム PH 90〜110ｇ／ 20〜30ｇ／ 40〜60ｇ／ 1.5〜2.0 電流密度 1.0〜3.0A／ｄm² 次に、実施例１と同様な条件で亜鉛メツキを行
ない、100〜150℃で２時間加熱し、各メツキ層を
相互拡散させることにより以下の組成の新オーバ
レイが得られる。鉛 52〜92％錫５〜25％銅２〜３％亜鉛 0.5〜10％インジウム 0.5〜10％実施例３実施例１の浴組成(A)から銅成分を除き、同様な
条件で、鉛75〜95％、錫５〜25％のオーバレイメ
ツキを行なつた後、浴組成(B)の条件で亜鉛メツキ
を行なう。次に、100〜150℃の温度で２時間加熱し、亜鉛
を下地のオーバレイメツキ層に相互拡散させるこ
とにより、以下の組成の新オーバレイが得られ
る。鉛 65〜94.5％錫５〜25％亜鉛 0.5〜10％実施例４実施例１と同様に軸受合金にニツケルメツキを
行なつた後、実施例１の浴組成(A)に硼弗化砒素
2.0〜4.0ｇ／を加えた浴組成中でメツキを行な
い、鉛68.5〜90.5％、錫５〜25％、銅2.5〜3.5％、
砒素2.0〜3.0％のオーバレイメツキを得、更に、
その上に浴組成(B)によつて亜鉛メツキを行ない実
施例１と同様に加熱して相互拡散させることによ
り、以下の組成の新オーバレイが得られる。鉛 59〜91.5％錫５〜25％銅２〜３％砒素１〜３％亜鉛 0.5〜10％実施例５前記実施例１〜３の方法によつて得られた第１
表に示す各組成の本発明オーバレイ及び従来の
Pb−Sn−Cu系オーバレイについて常温〜200℃
における硬度変化を測定した結果を第２図に、ま
た、従来例を100とした場合の本発明オーバレイ
の腐食比を第３図に示す。

【表】すなわち、第２図において本発明品ロ〜ニは従
来品イに較べ高温においても硬度低下が少なく、
従つて、耐摩耗性の低下も少ないことが分る。また、第３図において本発明品は従来品に較べ
耐食性は大巾に改良されていることを示してい
る。実施例６実施例１〜４の方法によつて得られた第２表の
成分組成よりなる10種類（本発明品７種類、従来
品３種類）について下記試験条件により腐食量、
摩耗量および疲労強度を測定した結果を第４図に
示す。

【表】

【表】第４図において本発明品は従来品に較べて耐食
性、耐摩耗性および疲労強度が大巾に改良されて
いることが分る。なお、試験条件は以下の通りである。ａ腐食液……SHE10（不含抑制剤）にオレイン
酸１％添加（121℃×50時間）ｂ摩耗量……試験機アンダーウツドテストマシ
ン、荷重560Kgｆ／cm²、回転数3500r.p.m.、オ
ーバレイ厚0.020mm、軸受背面温度175℃、潤滑
油SAE20W−40、時間100時間ｃ疲労強度……試験機アンダーウツドテストマ
シン、荷重560Kgｆ／cm²、回転数3500r.p.m.、
オーバレイ厚0.020mm、軸受背面温度175℃、潤
滑油SAE20W−40 〈発明の効果〉以上詳しく説明したように、従来のオーバレイ
層に亜鉛または亜鉛とインジウムを加えることに
よつて第２〜４図に示すように耐食性、耐摩耗性
および疲労強度が大巾に改良され、近年の内燃機
関の出力増大による潤滑油の温度上昇および高温
における潤滑油の酸化により生成する有機酸等の
増大等に十分に対応できる新しいオーバレイ層を
備えた平軸受が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは本発明平軸受の一例を示す
斜視図および矢視Ａ−Ａ方向の断面図、第２図は
本発明品および従来品の平軸受の温度による硬度
変化を示すグラフ、第３図は従来品に対する本発
明品の腐食比を示すグラフ、第４図は本発明品お
よび従来品の腐食量、摩耗量、疲労強度を示すグ
ラフである。符号１……裏金、２……銅またはアルミニウム
合金層、３……ニツケルメツキ層、４……オーバ
レイ層。

Claims

【特許請求の範囲】１亜鉛0.5〜10％を含むとともに、錫0.5〜25％
および／またはインジウム0.1〜10％を含有し、
残余が実質的に鉛よりなるオーバレイ層が、内燃
機関用平軸受の表面に形成されていることを特徴
とする平軸受。２亜鉛0.5〜10％を含むとともに、錫0.5〜25％
および／またはインジウム0.1〜10％を含有し、
更に、銅0.1〜５％、アンチモン0.1〜５％または
砒素0.1〜５％のうちの少なくとも１種を含有し、
残余が実質的に鉛よりなるオーバレイ層が、内燃
機関用平軸受の表面に形成されていることを特徴
とする平軸受。