JPH03247732A - 摺動材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、摺動材料に関するものであり、さらに詳しく
述べるならばすべり軸受、特に相手軸の粗さが粗いかか
つ／または軸材質が鋳鉄のようにマトリックスの一部が
脱落しやすい軸を相手材として使用されるために耐摩耗
性が要求されるか、あるいは潤滑油に対する耐食性が要
求される摺動材料に関するものである。

（従来の技術） 従来ブシュ材料として多用されていた青銅及び鉛青銅は
、耐摩耗性、耐荷重性に優れた摺動材料であるが、最近
の軸受の使用条件の変化特に、高面圧化、高油温化等に
伴ない、軸受の摩耗トラブルが多発するようになり、特
に耐摩耗性に優れる摺動材料の出現が期待されていた。

このような使用条件変化に応じて、鉛青銅に硬質物を添
加し、鋼板上に焼結した摺動材料が使用されている。

本出願人が提案した特公昭５７−５０８４４号号の発明
はかかる摺動材料に属し、その特徴とするところは、１
０〜４０％のＰｂ　　１〜３０％の硬質材料、残部Ｃｕ
の組成、あるいは１０〜４０％のＰｂ、１〜３０％の硬
質材料、０，１〜１０％のＳｎおよび／または０．１〜
５％のＳｂ、残部Ｃｕの組成を有し、硬質材料として、
Ｍｎ、　Ｇｏ。

Ｆｅ３Ｐ、　ＦｅＢ、　ＦｅＪまたは特定組成のＮｉ、
Ｇｏ系自溶合金を使用するところにある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前掲特公昭５７−５０８４４号の摺動材料
ではｐｂ量が１０〜４０％と定められている。このｐｂ
量はなじみ性を良好にはするが、摺動中に硬質物がＰｂ
相から脱落してしまい、硬質物の効果を十分に発揮でき
ない欠点があることが分かった。また、特にオートマチ
ライクのトランスミッションなどに上記摺動材料を使用
すると、温度が１２０〜１３０℃の潤滑油によりｐｂが
腐食されやすく、軸受強度が低下するなどの欠点もある
ことが分かった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、重量百分率で、０６１〜１５％のＳｎと、０
．１〜３０％の下記（ａ）〜（ｄ）群の少な（とも１群
から選択された少なくとも１種の硬質物とを含み、残部
が実質的にＣｕからなる焼結合金より構成される摺動材
料を第１の発明とし、重量百分率で、０．１〜１５％の
Ｓｎと、０．１〜１０％未満のｐｂと、０．１〜３０％
の下記（ａ）〜（ｄ）群の少なくとも１群から選択され
た少なくとも１種の硬質物とを含み、残部が実質的にＣ
ｕからなる焼結合金より構成される摺動材料を第２の発
明とする。

硬質物 （ａ）ＦｅｚＰ、　Ｆｅ３Ｐ、　ＦｅＢ、　Ｆｅ３Ｂ、
　Ｍｎ、　Ｇｏ、　Ｇｏ系自溶性合金、ＣＯ系自溶性合
金、Ｎｉ系自溶性合金（ｂ）Ｆｅ−Ｃｒ、　Ｆｅ−Ｍｎ
、　Ｆｅ−Ｎｉ、　Ｆｅ−５ｉ、　Ｆｅ−ＷＦｅ−Ｍｎ
、　Ｆｅ−Ｎｉ、　Ｆｅ−Ｓｉ、　Ｆｅ−Ｎｂ、　Ｃｕ
Ｐ、　Ｃ：ｒ、　Ｗ（ｃ）ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，Ｂ４
Ｃ，ＴｉＮ、　　立方晶ＢＮＳｉＪ４．　ＳｉＯ□、　
ＺｒＯ□、Ａ１Ａｌ２０３（ｄ）Ｓｉ−、Ｃｕ−Ｓｉ、
　ＦｅＳ以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は、耐食性向上の手段として第１発明においては
ｐｂを含有させないＣｕ−３ｎの２元系合金に、耐摩耗
性向上の手段として硬質物を添加することを特徴とする
。

従来Ｃｕ系軸受合金においてはなじみ性や潤滑性を高め
るために、ｐｂが添加されていたが、潤滑油による腐食
が起こり易い状況ではｐｂの腐食が先ず起こり、続いて
硬質物や金属相の脱落が起こり、強度が低下して軸受の
寿命が尽きてしまうことがあった。これに対して、第１
発明に係るｐｂ無添加・Ｃｕ系軸受合金はなじみ性や潤
滑性は不満足と考えられるが、耐食性は良好であり、ｐ
ｂ不存在と硬質物分散の結果耐摩耗性は非常に優れてお
り、これらの結果なじみ性よりも腐食と摩耗が重要視さ
れる環境では、第１発明の軸受台金は優れた特性を示す
。

第１発明におけるＳｎは機械的強度および耐食性を向上
させる。その効果を得るためには１％以上のＳｎを添加
することが必要であり、１５％を超えて添加すると脆い
Ｃｕ−３ｎの金属間化合物を析出させて、Ｃｕマトリッ
クスの耐荷重性、耐衝撃性を劣化させる。好ましいＳｎ
の添加量は３〜１０％である。

耐摩耗性向上の方策として、青銅マトリクスに硬質物（
Ｆｅ３ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂなど）の１種
又は２種以上を重量％で１〜３０％添加して焼結する。

上記各種の硬質物の粉末をＣｕ、Ｓｎ粉末に混合して焼
結すると、Ｃｕ粒子の境界またはＣｕ粒子中に硬質物が
分散して存在し、相手材と摺動する時に相手材と接触し
て合金の摩耗を防止する。

硬質物のＡ群はリン化物およびこれと同等の特性を有す
る自溶合金であり、Ｂ群はフェロアロイおよびこれと同
等の特性を有する化合物および非鉄金属であり、０群は
炭化物、窒化物および酸化物であり、これらの群に属さ
ない５１−Ｍｎ、高Ｓ　１−Ｃｕ合金、および硫化物が
Ｄ群である。

硬質物は添加量が０．１％未満であると、耐摩耗性向上
に有効ではなく、一方３０％を超えると、相手材を疵つ
ける欠点や合金の焼結性を低下させる欠点が現れる。好
ましい硬質物の添加量は０．３〜１０％、より好ましく
は０．５〜７％である。

第２発明の合金は、なじみ性および潤滑性を第１発明に
対して向上させるために、若干の耐食性劣化を犠牲にし
て０．１〜１０％ｐｂを添加するものである。ｐｂは添
加量が０．１％未満ではなじみ性等の向上に寄与せず、
１０％を超えると耐食性が著しく低下する。好ましいｐ
ｂの添加量は３〜９％である。

上記合金を製造するには、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂなどの金属
粉末または合金粉末（粒度１７７μｍ以下）および硬質
物粉末（粒度１００μｍ以下）を■型ブレンダにより混
合し、混合粉を散布した裏金鋼板とともに６５０〜９０
０℃で焼結を行う。

（作用） 第１図は第２発明の摺動材料の組織を模式的に示すもの
で、１はｐｂ粉粒子２はＣｕ粒子の集合であり、硬質物
粒子３は主にｐｂ粒子１とＣｕ粒子２の境界またはＣｕ
粒子２中に分散し、一部はｐｂ粒子１中に分散して存在
している。

また上記硬質物粒子３は通常用いられている摺動相手材
より硬いため、相手材によって損耗することが少ない。

このことは相手材面粗さが大きい場合の摺動特性の維持
に役立つ。例えば表面粗さの大きい材料としてＤＣＩ　
　（球状黒鉛鋳鉄）またはねずみ鋳鉄を想定すると、こ
れらの材料は摺動表面の球状または片状の黒鉛が脱落し
て表面が粗くなるため、この粗い表面の突部が摺動材料
を傷つけＣｕ粒子を脱落させる傾向を生じさせる。この
ような理由から従来のこの種摺動材料では相手材の表面
粗さが大きくなると急激に耐焼付性が悪化していた。し
かるに硬質物粒子３はこれらの相手材より硬いため、相
手材の表面粗さが大きい場合でもこれによって損耗する
ことが少なく、この結果これらの相手材に対しても優れ
た耐焼伺性を示す。なおりＣＩの硬度はヴイッカース硬
さ（Ｈｖ）で鋳造時２００前後であり、これを熱処理し
て４００前後であり、これに対し硬質物はいずれもこれ
以上の硬さを示す。

摺動材料表面は潤滑油にさらされており、腐食がさらに
進行すると、ｐｂ粒子１は表面のみならず焼結体の内部
までも腐食により脱落してしまい、軸受の強度が低下し
寿命が尽きてしまう。潤滑油によるｐｂの腐食機構は電
気化学的（ｐｂとＣｕの電位が後者が貴、前者が卑であ
ることによる）腐食よりも化学的なものであると考えら
れ、腐食性媒体は、■潤滑油に混入したエンジンの燃焼
ガスにより生成する無機酸による腐食、■潤滑油中の有
機酸による腐食、■潤滑油への添加剤による腐食などが
考えられる。これらの腐食媒体のうちどの媒体がｐｂ粉
粒子腐食させるかは、摺動材料の用途と機器の使用条件
による。例えば、自動変速器のトランスミッションに使
用される軸受では■の可能性が最も高く、過酷な運転を
されるエンジン周りの軸受では■の可能性が最も高い。

潤滑油への添加剤が種々使用されているが、軸受の摩耗
までは念頭に入れないで添加剤が考えれらているのが実
情であるので、添加剤により思いもよらない腐食■が起
こっている疑いもある。

本発明者はｐｂ粒子１を合金化することによりｐｂ粒子
１の化学的耐食性を向上する方法を検討したが、試験し
たあらゆる種類の合金元素がＣｕ粒子２に合金化されて
しまったので、これに代わる方法としてｐｂの含有量を
少なくしてｐｂ粒子３を少量にするかあるいは全（存在
させない方法を考案した。この結果、軸受寿命が高めら
れたので、耐食性を高めることが、硬質物による上記効
果を発揮する上での前提になっていることが分かった◇ 以下、実施例により本発明を説明する。

（実施例） Ｃｕ−０，１〜２５％Ｐｂ−０，１〜１５％Ｓｎの成分
を持つ鉛青銅粉末またはＣｕ−０，１〜１５％Ｓｎの成
分をもつ青銅をガスアトマイズ法により粉末とし、この
粉末のうち１７７μｍ以下の粉末を原料として用いた。

一方、硬質物としては６３μｍ以下の粉末を準備した。

鉛青銅粉末または青銅粉末を第１表の組成になるように
配合し、■型ブレンダーで１５分間混合した。その後こ
の混合粉を脱脂、サンディングされた鋼板上に１．３５
ｍｍ散布して、温度７００〜８５０℃のＨ２雰囲気中で
１５〜６０分間焼結、ロールで圧延加工を施した後、再
度同じ条件で２回目の焼結を行いバイメタル材を得た。

この材料を所定の大きさに切断して、摩耗試験用のテス
トピースを得た。

以下同様の方法で第１表に示す成分でテストピースを作
成して摩擦試験を行った。

摩擦試験の条件を以下に示す。

試験条件 試験機　　二円筒平板型摩擦摩耗試験機すべり速度：０
．４２ｍ／ｓ 荷重　　　＋　２０ｋｇｆ 油種　　　：　ＡＴＦ油（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔ、ｒ
ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｌｕｉｄ油） 油温　　　：１００℃ 相手軸　　：３５５Ｃ（焼入れ） 軸あらさ　：０．８μｍＲｚ 試験時間　：６０ｍ１ｎ 焼付試験条件 試験機　　ニスラスト試験機 回転数　　：１１０００ｒｐ 荷重　　　：２０ｋｇ／１０ｍ１ｎの割合で増加 潤滑　　　二油種−ＡＴＦ油、潤滑法−どぶ漬は法 油温　　　：５０℃ 相手軸　　：Ｓ５’５Ｃ（焼入れ） 軸あらさ　：３μｍＲｚ 焼付荷重単位：１０ｋｇ 腐食試験条件 試験機　　： 油種　　　・ 油温　　　・ 時間　　　・ 試験結果を第１ 静的油煮試験機 ＡＴＦ油中どぶ漬け １７０±５℃ ２００時間 表および第２表に示す。

（以下余白） 表１より本発明の試料は耐食性、耐摩耗性および耐焼付
性が比較材より優れていることが明らかである。

表２はｐｂ含有量を５％と一定にして各種硬質物を使用
した結果を示す。硬質物の種類により耐焼付性は最低値
と最高値で約２倍の範囲で変化しているが、いずれにせ
よ比較材よりは優れていることが分かる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る摺動材料は相手軸の
粗さが大きく摩耗が起こり易い環境、潤滑油による腐食
が起こり易い環境、あるいは摩耗と腐食が同時に進行す
る環境で使用された時に優れた性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２発明の摺動材料の金属組織を模式的に示す
図面である。 １−Ｐｂ粒子、２−Ｃｕ粒子の集合、 ３−硬硬質粒子 第 図 手続補正帯 （自発） 平成 ２年 ３月２８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量百分率で、０．１〜１５％のＳｎと、０．１〜
   ３０％の下記（ａ）〜（ｄ）群の少なくとも１群から選
   択された少なくとも１種の硬質物とを含み、残部が実質
   的にＣｕからなる焼結合金より構成されていることを特
   徴とする摺動材料。 （ａ）Ｆｅ＿２Ｐ、Ｆｅ＿３Ｐ、ＦｅＢ、Ｆｅ＿３Ｂ、
   Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃｏ系自溶性合金、Ｃｏ系自溶性合金、Ｎ
   ｉ系自溶性合金（ｂ）Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−
   Ｎｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｖ、
   Ｆｅ−Ｔｉ、Ｆｅ−Ｎｂ、ＣｕＰ、Ｃｒ、Ｗ（ｃ）Ｓｉ
   Ｃ、ＴｉＣ、ＷＣ、Ｂ＿４Ｃ、ＴｉＮ、立方晶ＢＮ、Ｓ
   ｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３（ｄ）Ｓｉ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｓｉ、ＦｅＳ ２、重量百分率で、０．１〜１５％のＳｎと、０．１〜
   １０％未満のＰｂと、０．１〜３０％の下記（ａ）〜（
   ｄ）群の少なくとも１群から選択された少なくとも１種
   の硬質物とを含み、残部が実質的にＣｕからなる焼結合
   金より構成されていることを特徴とする摺動材料。 （ａ）Ｆｅ＿２Ｐ、Ｆｅ＿３Ｐ、ＦｅＢ、Ｆｅ＿３Ｂ、
   Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃｏ系自溶性合金、Ｃｏ系自溶性合金、Ｎ
   ｉ系自溶性合金（ｂ）Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−
   Ｎｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｖ、
   Ｆｅ−Ｔｉ、Ｆｅ−Ｎｂ、ＣｕＰ、Ｃｒ、Ｗ（ｃ）Ｓｉ
   Ｃ、ＴｉＣ、ＷＣ、Ｂ＿４Ｃ、ＴｉＮ、立方晶ＢＮ、Ｓ
   ｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３（ｄ）Ｓｉ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｓｉ、ＦｅＳ