JPH0346536B2 - - Google Patents
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- JPH0346536B2 JPH0346536B2 JP56010042A JP1004281A JPH0346536B2 JP H0346536 B2 JPH0346536 B2 JP H0346536B2 JP 56010042 A JP56010042 A JP 56010042A JP 1004281 A JP1004281 A JP 1004281A JP H0346536 B2 JPH0346536 B2 JP H0346536B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
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- B22F2009/041—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by mechanical alloying, e.g. blending, milling
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Al−Pb軸受用焼結合金に関する。
近時、Al−Pb合金は、軸受材料あるいは超電
導材料として注目を浴び、種々の研究がなされて
いる。 しかし、Al−Pb合金は、次の理由によりその
製造がきわめて困難である。すなわち第１図に
Al−Pbの状態図を示すようにAlに対するPbの最
大溶解度は658.5℃の偏晶温度において0.02重量
％（1.5原子％）、Pbに対するAlの溶解度は0.9重
量％（0.12原子％）で、何れも極めて小さい。し
かもAlの比重が2.70に対してPbが11.36でPbの比
重はAlの4.2倍である。したがつて、Al−Pb合金
を例えば鋳造法により製造する場合、通常の溶解
ではAlとPbは、比重差によつて上下２相に分離
し、冷却すれば658.5℃でAl相が、326.8℃でPb相
が別々に凝固する。このことから融体溶解度曲線
の温度以上（例えば20重量％Pbでは1080℃以上、
40重量％Pbでは1300℃以上）の高温から急速冷
却する方法がある。しかし、この方法はAl及び
Pbを高温で融解するため、大気中では酸化が激
しく、不活性雰囲気中で製造しなければならず、
製造が困難である。 また、粉末冶金法により製造する場合、Al粉
とPb粉との比重差が大きいため、両粉末の混合
過程において二相に分離しやすく均一に混合する
ことは難しい。しかも両粉末の溶解度が極めて小
さいため焼結も困難である。 一方、前記従来法によつては、複数の構成要素
が均一に分散した合金を得られないとされている
合金系を、ボールミルを用いて製造可能とした機
械的合金化法が特公昭50−37631号公報に開示さ
れている。 しかしながら、前記公報にはAl粉末とPb粉末
とを組合せたAl−Pb焼結合金については具体的
に開示されておらず、依然として有用なAl−Pb
焼結合金は得られていなかつた。 また、前記公報記載の発明者であるジエイ、エ
ス、ベンジヤミン（J.S.Benjamin）等によつて、
更に、２種類の金属粉末をボールミルを用いて、
２種類の金属を層状の分布構造としたり、ランダ
ムな均質分布構造とするとこが報告されている
が、Al−Pb焼結合金については、何ら具体的に
報告されていない。 そこで、従来から機械的性能の優れた有用な
Al−Pb焼結合金の出現が望まれていた。 本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであ
り、Al中にPbが層状若しくは粒状に均一に分散
した分布構造を有し、減衰能特性、摩擦特性、発
熱特性等の機械的性能が優れており、良質な軸受
材料として利用できるAl−Pb軸受用焼結合金を
提供することを目的とする。 すなわち、本発明の第１の発明のAl−Pb軸受
用焼結合金は、５〜40重量％のPbと残部Alから
なるAl−Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部
AlおよびPbは、残部Al中にPbが層状に分布した
分布構造を有することを特徴とする。 また、本発明の第２の発明のAl−Pb軸受用焼
結合金は、５〜40重量％のPbと残部Alとからな
るAl−Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部Al
およびPbは、残部Al中にPbが粒状に分布した分
布構造を有することを特徴とする。 次に、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金をその
製造方法とともに図面を参照して説明する。 まず、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の成分
となるAl粉末とPb粉末とをPb粉末が５〜40重量
％となるように混合する。Al粉末としては、20
〜500メツシユ程度とくに好ましくは80〜325メツ
シユの噴霧粉を用いる。Pb粉末としては、20メ
ツシユ以下の細かい粉末、とくに好ましくは200
〜350メツシユの噴霧粉を用いる。Al粉末及びPb
粉末にこのような細かい粉末を用いるのは、Al
粉末中にPb粉末をなるべく均一に分散させるた
めである。 また、Al中に含まれるPbを５〜40重量％に限
定した理由は、得られるAl−Pb軸受用合金の減
衰能（吸振）特性と強度とを考慮したもので、５
％未満では減衰能特性が小さく軸受として適当で
はなく、また40重量％を越えると強度が軸受には
不十分であるためである。 次いで、Pb粉末とAl粉末との混合粉末を第２
図に示すようなボールミルを用いて、Al相の周
囲にPb相を形成するようにして機械的に複合化
して複合化物を製する。ボールミルは、回転軸１
上に台２を取付けて、この一側に収納容器３を入
れ、更にこの収納容器３に各種サイズ、例えば直
径が12mm、15mm、20mm及び30mmの超硬合金製ボー
ル４を入れたものである。更に説明すると、収容
容器３は円筒状をしており、内部の収容空間の寸
法は、内径70mm、高さ80mmであり、その円筒状の
中心軸を回転軸１に対して約50mm程度偏心するよ
うにして台２に取付けられており、前記超硬合金
製ボール４は１個だけ入られている。このボール
ミルの収納容器３内に、上記Al粉末とPb粉末と
の混合物を入れて収納容器３を所定速度で回転さ
せると、遠心力を得たボール４の作用により、
Pb粉末がAl粉末中に均一に分散し、かつ機械的
な複合化がなされる。 本発明のAl−Pb軸受用焼結合金を製造する場
合は、単にAl中にPbを均一に分散させるだけで
なく、ボールミルによる複合化物の作製に際し
て、複合化のために付与する総仕事量を可変調整
することにより、最終生成物である本発明のAl
−Pb軸受用焼結合金中のPbの分布構造を可変調
整するようにしている。このボールミルによる総
仕事量の可変調整は、同一のボールミルを一定速
度で回転させる場合には処理時間を長短に調整す
ればよく、また、同一のボールミルを回転速度を
可変したりしてもよい。また、性能の異なるボー
ルミルを複数用意しておき、目的に応じて各ボー
ルミルを使いわけるようにしてもよい。 このボールミルによる総仕事量の可変調整に基
づくAlへのPbの分布構造の可変具合の判定は、
総仕事量の変化に応じて、最終生成物であるAl
−Pb焼結合金の硬度およびPbの分布構造がどの
ように変化するのかを、例えば、第３図および第
４図に示すように、予め求めておき、その後製造
したAl−Pb焼結合金について総仕事量と硬度の
変化傾向を測定し、第３図のデータと変化傾向を
比較することによつて判定することができる。 その具体的内容を第３図および第４図に基づい
て説明する。 第３図は第２図のボールミルに直径12mmの１個
の超硬合金ボール４を入れて約400r.p.m.で回転
させて複合化を行なうようにした場合の処理時間
と、測定荷重25ｇにおけるマイクロビツカース硬
度との関係を示したものである。図中黒丸（●）
は、−80／＋150メツシユのAl粉末と、−200メツ
シユのPb粉末とをAl−20重量％Pbとなるように
混合した試料、白丸（○）は、−150／＋325メツ
シユのAl粉末と、−200メツシユのPb粉末とをAl
−20重量％Pbとなるように混合した試料である。
また、（×）は、−150／＋325メツシユのAl粉末
のみの比較試料を示す。 この第３図から明らかなように、処理時間1000
分までは、硬度が高低に変動しつつも巨視的には
次第に硬度が高くなる増大傾向を示し、処理時間
が1000分を越えると、次第に硬度が低くなる減少
傾向を示し、その後一定値をとるように変化す
る。また、この処理時間が、1000分以内のもの
は、第４図イに顕微鏡写真で示すようにPbが層
状に分布する。これに対し1000分を越えるもは、
同図ロに示すようにPb相が粒状に分布する。 更に、第３図に基づいてPb相の分布構造の生
成過程を説明する。 ボールミルによるAI粉末とPb粉末との複合化
処理が開始されると、Al粉末の外周にPb粉末が
機械的に強制的に圧着されて行き、Alの粒界に
Pbが入り込むような分布を呈する。その後、ボ
ールミルによる総仕事量の増加に伴つて、１つの
Al粒子の周りに圧着されているPbの周りに更に
Pbが圧着されて行き、単位粒子が粗大化する。
この粗大化がある程度進行すると、Pbが剪断応
力が小さいためすべりを生じ、粗大化した単位粒
子が折れまがり、粒子が微細化する。そして、ボ
ールミルの総仕事量の増加に応じてこの粒子の粗
大化および微細化を繰返しながら、Pb相が層状
に分布して行く。第３図において、処理時間が
1000分以内の場合に、Al−Pb軸受用焼結合金の
硬度が巨視的に見ると増大傾向にあるのは、Al
とPbとの圧着粒子が次第に微細化して行くため
であり、微視的に見ると硬度が上下するのは圧着
粒子が粗大化した時に硬度が高くなり、微細化し
た時に硬度が低下するためである。Pbの層状分
布構造における各粒子の微細化がボールミルの総
仕事量の増加に伴なつて進行し、Al−Pb軸受用
焼結合金の硬度が最高値となつた時より更にボー
ルミルの総仕事量が増大すると、各粒子が更に微
細化されてPbは粒状になつて分布するようにな
る。その層状と粒状の分岐点が第３図の実施例に
おいては、処理時間が約1000分以内か以上かによ
る。 このように総仕事量の増大に対応して、硬度が
増大傾向にある場合には、Pbの分布構造は層状
であり、硬度が減少傾向にある場合には、Pbの
分布構造は粒状であるという関係が存在するの
で、製造しようとする任意のPbの成分割合を有
するAl−Pb軸受用焼結合金に対して、総仕事量
と硬度との関係を求めて、その硬度の変化傾向よ
りPbの分布構造を適正に判定することができる。 例えば、第３図の例においては、Pbが層状に
分散した分布構造を有するAl−Pb軸受用焼結合
金を得るためには、処理時間300〜600分が適当
で、この時のAl−Pb軸受用焼結合金の硬度は40
〜60Kg／mm2である。また、Pbを粒状に分散させ
たAl−Pb軸受用焼結合金を得るためには、処理
時間は2000分程度が好ましく、この時の硬度は50
Kg／mm2程度となつている。 次いで、本実施例においては、複合化した複合
物を圧縮成形後焼結して、Al−Pb軸受用焼結合
金を製する。ここでの圧縮成形及び焼結は、常法
に従つて行ない、例えば圧縮形成を３トン／cm2ま
たはそれ以下の加圧力で、焼結を500〜900℃、真
空度10-2mmHg程度で0.5〜1.5時間行なう。 この焼結によりAl粉末同志が焼結して、Pbは
圧粉体時の分散状態、すなわち層状の分布構造ま
たは粒状の分布構造をそのまま維持して焼結され
る。 なお、Al粉末とPb粉末との混合物を機械的に
複合化した後、圧縮成形せず無加圧状態で所定形
状に成形し、この後焼結するようにしてもよい。 このようにして得られた本発明のAl−Pb軸受
用焼結合金は、減衰能特性が良好であり、また摩
擦特性が優れている。また焼結材なので含油でき
る。従つて、軸受材料としてきわめて有効であ
る。 そして、Pb相が粒状に分布したAl−Pb軸受用
焼結合金の方が、層状に分布したものに比較し
て、減衰能特性に優れている。これは粒状分布構
造の方が剪断応力の小さいPbがより微細かつ均
一に分布しているからである。 次に、本発明の具体的な実施例につき説明す
る。 以下の実施例においてAl粉末として、80メツ
シユを通過する噴霧粉を、Pb粉末として100メツ
シユを通過する憤霧粉をそれぞれ用いた。 実施例 １ () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40％を、
前記超硬度高速遠心ボールミルを用いて前記と
同一運転条件で400分間乾式混合して機械的に
複合化したAl−Pbからなる複合粉を作成し、
ついで金型に入れ、これを成形圧力２トン／cm2
で形成し、しかる後焼成温度650℃で真空中
（〜10-2mmHg）で30分間焼結し、本発明のAl−
Pb軸受用焼結合金（No.１〜No.５）を得た。こ
のようにして得た各Al−Pb軸受用焼結合金の
Pbの分散状態を観察し、抗折強度を測定した。
その結果を製造条件とともに第１表に示す。ま
た、試料No.１からNo.５の代表として、No.５の焼
結合金の表面の顕微鏡写真を第６図イに示す。 () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40重量
％を超硬製高速遠心ボールミルで2000分間乾式
混合し、機械的に複合したAl−Pbからなる複
合粉を作成して混合し、これを２トン／cm2で形
成し、つづいて焼成温度650℃で30分間真空中
（〜10-2mmHg）で焼成し、Al−Pb軸受用焼結
合金（No.６〜No.10）を得た。 このようにして得た各Al−Pb軸受用焼結合
金のPbの分散状態及び抗折強度の測定値を第
１表に示す。また、試料No.６からNo.10の代表と
して、No.10の焼結合金の表面の顕微鏡写真を第
６図ロに示す。 実施例 ２ 試料No.１〜５につき無含油、No.６〜10につき無
含油及び含油状態で比摩耗量を測定し、その耐摩
擦性を調べた。その結果を第２表に示す。これと
比較するために、従来の軸受材料として最も耐摩
耗性が優れているとされているものに属する鉛青
銅第４種（No.11）及びAl−4.4重量％Cu−0.8重量
％Si−0.4重量％Mg（No.12）につき比摩耗量を測
定し、その結果を第２表に併記する。 なお、この場合試験機は、大越式迅速摩耗試験
機を用い、摩擦速度を3.62ｍ／秒、最終荷重を
2.1Kg／mm2とした。 第２表から本発明のAl−Pb軸受用焼結合金は、
無含油の場合には数値データとしてはばらつきが
あるけれども、従来の最上の耐摩耗性を有する軸
受材料と、ほぼ同等もしくはそれ以上の耐摩耗性
を有し、従来のものに比べて摩擦特性が優れてい
ることがわかる。特に、試料No.５、８、９、10は
それぞれ比摩耗量の数値が１桁も優れている。 実施例 ３ 本発明に係る試料No.３、８及び比較試料No.11に
ついて含油状態での摩擦による発熱特性を、大越
式迅速摩耗試験機を用い、摩擦特性3.62ｍ／秒、
最終荷重を５Kgの条件で測定し、その結果を第５
図に示す。なお、図中A3は、No.３の試料、A8は
No.８の試料、A11はNo.11の試料をそれぞれ示す。 第５図から本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の
発熱特性は、従来の最上の発熱特性を有する軸受
材料とされている鉛青銅系に比較して、層状の分
布構造を有するものは、従来例とほぼ同等の発熱
特性を有しており、粒状の分布構造を有するもの
は一段と優れた発熱特性を有しており、極めて優
れていることが分る。 実施例 ４ 試料No.１〜10で減衰能を測定し、これを第３表
に示す。これと比較するために純アルミニウム焼
結材（No.13）、純アルミニウム鋳造材（No.14）及
びAl−4.4重量％Cu−0.8重量％Si−0.4重量％Mg
焼結材（No.．15）につき減衰能を測定し、これを
第３表に併記する。なお、ここで、減衰能は、歪
振幅が５×10-4で測定した値で、両端自由横振動
法により振動周波数300〜600C／Ｓで測定した。 第３表から、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金
は減衰能特性が従来のものより遥かに良好であ
り、軸受の騒音源となる振動を低下できることが
わかる。また、Pb相が粒状に分布しているAl−
Pb軸受用焼結合金（No.６〜10）の方が、層状に
分布しているもの（No.１〜５）より、同一組成同
志においてそれぞれ減衰能に優れていることがわ
かる。 以上の如く本発明のAl−Pb軸受用焼結合金は、
Al中にPbが層状若しくは粒状に分散した分布構
造を有するものであるから、摩擦特性、減衰能特
性、発熱特性等の機械的性能が優れており、軸受
材料としてきわめて有効となる等の効果を奏す
る。
導材料として注目を浴び、種々の研究がなされて
いる。 しかし、Al−Pb合金は、次の理由によりその
製造がきわめて困難である。すなわち第１図に
Al−Pbの状態図を示すようにAlに対するPbの最
大溶解度は658.5℃の偏晶温度において0.02重量
％（1.5原子％）、Pbに対するAlの溶解度は0.9重
量％（0.12原子％）で、何れも極めて小さい。し
かもAlの比重が2.70に対してPbが11.36でPbの比
重はAlの4.2倍である。したがつて、Al−Pb合金
を例えば鋳造法により製造する場合、通常の溶解
ではAlとPbは、比重差によつて上下２相に分離
し、冷却すれば658.5℃でAl相が、326.8℃でPb相
が別々に凝固する。このことから融体溶解度曲線
の温度以上（例えば20重量％Pbでは1080℃以上、
40重量％Pbでは1300℃以上）の高温から急速冷
却する方法がある。しかし、この方法はAl及び
Pbを高温で融解するため、大気中では酸化が激
しく、不活性雰囲気中で製造しなければならず、
製造が困難である。 また、粉末冶金法により製造する場合、Al粉
とPb粉との比重差が大きいため、両粉末の混合
過程において二相に分離しやすく均一に混合する
ことは難しい。しかも両粉末の溶解度が極めて小
さいため焼結も困難である。 一方、前記従来法によつては、複数の構成要素
が均一に分散した合金を得られないとされている
合金系を、ボールミルを用いて製造可能とした機
械的合金化法が特公昭50−37631号公報に開示さ
れている。 しかしながら、前記公報にはAl粉末とPb粉末
とを組合せたAl−Pb焼結合金については具体的
に開示されておらず、依然として有用なAl−Pb
焼結合金は得られていなかつた。 また、前記公報記載の発明者であるジエイ、エ
ス、ベンジヤミン（J.S.Benjamin）等によつて、
更に、２種類の金属粉末をボールミルを用いて、
２種類の金属を層状の分布構造としたり、ランダ
ムな均質分布構造とするとこが報告されている
が、Al−Pb焼結合金については、何ら具体的に
報告されていない。 そこで、従来から機械的性能の優れた有用な
Al−Pb焼結合金の出現が望まれていた。 本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであ
り、Al中にPbが層状若しくは粒状に均一に分散
した分布構造を有し、減衰能特性、摩擦特性、発
熱特性等の機械的性能が優れており、良質な軸受
材料として利用できるAl−Pb軸受用焼結合金を
提供することを目的とする。 すなわち、本発明の第１の発明のAl−Pb軸受
用焼結合金は、５〜40重量％のPbと残部Alから
なるAl−Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部
AlおよびPbは、残部Al中にPbが層状に分布した
分布構造を有することを特徴とする。 また、本発明の第２の発明のAl−Pb軸受用焼
結合金は、５〜40重量％のPbと残部Alとからな
るAl−Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部Al
およびPbは、残部Al中にPbが粒状に分布した分
布構造を有することを特徴とする。 次に、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金をその
製造方法とともに図面を参照して説明する。 まず、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の成分
となるAl粉末とPb粉末とをPb粉末が５〜40重量
％となるように混合する。Al粉末としては、20
〜500メツシユ程度とくに好ましくは80〜325メツ
シユの噴霧粉を用いる。Pb粉末としては、20メ
ツシユ以下の細かい粉末、とくに好ましくは200
〜350メツシユの噴霧粉を用いる。Al粉末及びPb
粉末にこのような細かい粉末を用いるのは、Al
粉末中にPb粉末をなるべく均一に分散させるた
めである。 また、Al中に含まれるPbを５〜40重量％に限
定した理由は、得られるAl−Pb軸受用合金の減
衰能（吸振）特性と強度とを考慮したもので、５
％未満では減衰能特性が小さく軸受として適当で
はなく、また40重量％を越えると強度が軸受には
不十分であるためである。 次いで、Pb粉末とAl粉末との混合粉末を第２
図に示すようなボールミルを用いて、Al相の周
囲にPb相を形成するようにして機械的に複合化
して複合化物を製する。ボールミルは、回転軸１
上に台２を取付けて、この一側に収納容器３を入
れ、更にこの収納容器３に各種サイズ、例えば直
径が12mm、15mm、20mm及び30mmの超硬合金製ボー
ル４を入れたものである。更に説明すると、収容
容器３は円筒状をしており、内部の収容空間の寸
法は、内径70mm、高さ80mmであり、その円筒状の
中心軸を回転軸１に対して約50mm程度偏心するよ
うにして台２に取付けられており、前記超硬合金
製ボール４は１個だけ入られている。このボール
ミルの収納容器３内に、上記Al粉末とPb粉末と
の混合物を入れて収納容器３を所定速度で回転さ
せると、遠心力を得たボール４の作用により、
Pb粉末がAl粉末中に均一に分散し、かつ機械的
な複合化がなされる。 本発明のAl−Pb軸受用焼結合金を製造する場
合は、単にAl中にPbを均一に分散させるだけで
なく、ボールミルによる複合化物の作製に際し
て、複合化のために付与する総仕事量を可変調整
することにより、最終生成物である本発明のAl
−Pb軸受用焼結合金中のPbの分布構造を可変調
整するようにしている。このボールミルによる総
仕事量の可変調整は、同一のボールミルを一定速
度で回転させる場合には処理時間を長短に調整す
ればよく、また、同一のボールミルを回転速度を
可変したりしてもよい。また、性能の異なるボー
ルミルを複数用意しておき、目的に応じて各ボー
ルミルを使いわけるようにしてもよい。 このボールミルによる総仕事量の可変調整に基
づくAlへのPbの分布構造の可変具合の判定は、
総仕事量の変化に応じて、最終生成物であるAl
−Pb焼結合金の硬度およびPbの分布構造がどの
ように変化するのかを、例えば、第３図および第
４図に示すように、予め求めておき、その後製造
したAl−Pb焼結合金について総仕事量と硬度の
変化傾向を測定し、第３図のデータと変化傾向を
比較することによつて判定することができる。 その具体的内容を第３図および第４図に基づい
て説明する。 第３図は第２図のボールミルに直径12mmの１個
の超硬合金ボール４を入れて約400r.p.m.で回転
させて複合化を行なうようにした場合の処理時間
と、測定荷重25ｇにおけるマイクロビツカース硬
度との関係を示したものである。図中黒丸（●）
は、−80／＋150メツシユのAl粉末と、−200メツ
シユのPb粉末とをAl−20重量％Pbとなるように
混合した試料、白丸（○）は、−150／＋325メツ
シユのAl粉末と、−200メツシユのPb粉末とをAl
−20重量％Pbとなるように混合した試料である。
また、（×）は、−150／＋325メツシユのAl粉末
のみの比較試料を示す。 この第３図から明らかなように、処理時間1000
分までは、硬度が高低に変動しつつも巨視的には
次第に硬度が高くなる増大傾向を示し、処理時間
が1000分を越えると、次第に硬度が低くなる減少
傾向を示し、その後一定値をとるように変化す
る。また、この処理時間が、1000分以内のもの
は、第４図イに顕微鏡写真で示すようにPbが層
状に分布する。これに対し1000分を越えるもは、
同図ロに示すようにPb相が粒状に分布する。 更に、第３図に基づいてPb相の分布構造の生
成過程を説明する。 ボールミルによるAI粉末とPb粉末との複合化
処理が開始されると、Al粉末の外周にPb粉末が
機械的に強制的に圧着されて行き、Alの粒界に
Pbが入り込むような分布を呈する。その後、ボ
ールミルによる総仕事量の増加に伴つて、１つの
Al粒子の周りに圧着されているPbの周りに更に
Pbが圧着されて行き、単位粒子が粗大化する。
この粗大化がある程度進行すると、Pbが剪断応
力が小さいためすべりを生じ、粗大化した単位粒
子が折れまがり、粒子が微細化する。そして、ボ
ールミルの総仕事量の増加に応じてこの粒子の粗
大化および微細化を繰返しながら、Pb相が層状
に分布して行く。第３図において、処理時間が
1000分以内の場合に、Al−Pb軸受用焼結合金の
硬度が巨視的に見ると増大傾向にあるのは、Al
とPbとの圧着粒子が次第に微細化して行くため
であり、微視的に見ると硬度が上下するのは圧着
粒子が粗大化した時に硬度が高くなり、微細化し
た時に硬度が低下するためである。Pbの層状分
布構造における各粒子の微細化がボールミルの総
仕事量の増加に伴なつて進行し、Al−Pb軸受用
焼結合金の硬度が最高値となつた時より更にボー
ルミルの総仕事量が増大すると、各粒子が更に微
細化されてPbは粒状になつて分布するようにな
る。その層状と粒状の分岐点が第３図の実施例に
おいては、処理時間が約1000分以内か以上かによ
る。 このように総仕事量の増大に対応して、硬度が
増大傾向にある場合には、Pbの分布構造は層状
であり、硬度が減少傾向にある場合には、Pbの
分布構造は粒状であるという関係が存在するの
で、製造しようとする任意のPbの成分割合を有
するAl−Pb軸受用焼結合金に対して、総仕事量
と硬度との関係を求めて、その硬度の変化傾向よ
りPbの分布構造を適正に判定することができる。 例えば、第３図の例においては、Pbが層状に
分散した分布構造を有するAl−Pb軸受用焼結合
金を得るためには、処理時間300〜600分が適当
で、この時のAl−Pb軸受用焼結合金の硬度は40
〜60Kg／mm2である。また、Pbを粒状に分散させ
たAl−Pb軸受用焼結合金を得るためには、処理
時間は2000分程度が好ましく、この時の硬度は50
Kg／mm2程度となつている。 次いで、本実施例においては、複合化した複合
物を圧縮成形後焼結して、Al−Pb軸受用焼結合
金を製する。ここでの圧縮成形及び焼結は、常法
に従つて行ない、例えば圧縮形成を３トン／cm2ま
たはそれ以下の加圧力で、焼結を500〜900℃、真
空度10-2mmHg程度で0.5〜1.5時間行なう。 この焼結によりAl粉末同志が焼結して、Pbは
圧粉体時の分散状態、すなわち層状の分布構造ま
たは粒状の分布構造をそのまま維持して焼結され
る。 なお、Al粉末とPb粉末との混合物を機械的に
複合化した後、圧縮成形せず無加圧状態で所定形
状に成形し、この後焼結するようにしてもよい。 このようにして得られた本発明のAl−Pb軸受
用焼結合金は、減衰能特性が良好であり、また摩
擦特性が優れている。また焼結材なので含油でき
る。従つて、軸受材料としてきわめて有効であ
る。 そして、Pb相が粒状に分布したAl−Pb軸受用
焼結合金の方が、層状に分布したものに比較し
て、減衰能特性に優れている。これは粒状分布構
造の方が剪断応力の小さいPbがより微細かつ均
一に分布しているからである。 次に、本発明の具体的な実施例につき説明す
る。 以下の実施例においてAl粉末として、80メツ
シユを通過する噴霧粉を、Pb粉末として100メツ
シユを通過する憤霧粉をそれぞれ用いた。 実施例 １ () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40％を、
前記超硬度高速遠心ボールミルを用いて前記と
同一運転条件で400分間乾式混合して機械的に
複合化したAl−Pbからなる複合粉を作成し、
ついで金型に入れ、これを成形圧力２トン／cm2
で形成し、しかる後焼成温度650℃で真空中
（〜10-2mmHg）で30分間焼結し、本発明のAl−
Pb軸受用焼結合金（No.１〜No.５）を得た。こ
のようにして得た各Al−Pb軸受用焼結合金の
Pbの分散状態を観察し、抗折強度を測定した。
その結果を製造条件とともに第１表に示す。ま
た、試料No.１からNo.５の代表として、No.５の焼
結合金の表面の顕微鏡写真を第６図イに示す。 () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40重量
％を超硬製高速遠心ボールミルで2000分間乾式
混合し、機械的に複合したAl−Pbからなる複
合粉を作成して混合し、これを２トン／cm2で形
成し、つづいて焼成温度650℃で30分間真空中
（〜10-2mmHg）で焼成し、Al−Pb軸受用焼結
合金（No.６〜No.10）を得た。 このようにして得た各Al−Pb軸受用焼結合
金のPbの分散状態及び抗折強度の測定値を第
１表に示す。また、試料No.６からNo.10の代表と
して、No.10の焼結合金の表面の顕微鏡写真を第
６図ロに示す。 実施例 ２ 試料No.１〜５につき無含油、No.６〜10につき無
含油及び含油状態で比摩耗量を測定し、その耐摩
擦性を調べた。その結果を第２表に示す。これと
比較するために、従来の軸受材料として最も耐摩
耗性が優れているとされているものに属する鉛青
銅第４種（No.11）及びAl−4.4重量％Cu−0.8重量
％Si−0.4重量％Mg（No.12）につき比摩耗量を測
定し、その結果を第２表に併記する。 なお、この場合試験機は、大越式迅速摩耗試験
機を用い、摩擦速度を3.62ｍ／秒、最終荷重を
2.1Kg／mm2とした。 第２表から本発明のAl−Pb軸受用焼結合金は、
無含油の場合には数値データとしてはばらつきが
あるけれども、従来の最上の耐摩耗性を有する軸
受材料と、ほぼ同等もしくはそれ以上の耐摩耗性
を有し、従来のものに比べて摩擦特性が優れてい
ることがわかる。特に、試料No.５、８、９、10は
それぞれ比摩耗量の数値が１桁も優れている。 実施例 ３ 本発明に係る試料No.３、８及び比較試料No.11に
ついて含油状態での摩擦による発熱特性を、大越
式迅速摩耗試験機を用い、摩擦特性3.62ｍ／秒、
最終荷重を５Kgの条件で測定し、その結果を第５
図に示す。なお、図中A3は、No.３の試料、A8は
No.８の試料、A11はNo.11の試料をそれぞれ示す。 第５図から本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の
発熱特性は、従来の最上の発熱特性を有する軸受
材料とされている鉛青銅系に比較して、層状の分
布構造を有するものは、従来例とほぼ同等の発熱
特性を有しており、粒状の分布構造を有するもの
は一段と優れた発熱特性を有しており、極めて優
れていることが分る。 実施例 ４ 試料No.１〜10で減衰能を測定し、これを第３表
に示す。これと比較するために純アルミニウム焼
結材（No.13）、純アルミニウム鋳造材（No.14）及
びAl−4.4重量％Cu−0.8重量％Si−0.4重量％Mg
焼結材（No.．15）につき減衰能を測定し、これを
第３表に併記する。なお、ここで、減衰能は、歪
振幅が５×10-4で測定した値で、両端自由横振動
法により振動周波数300〜600C／Ｓで測定した。 第３表から、本発明のAl−Pb軸受用焼結合金
は減衰能特性が従来のものより遥かに良好であ
り、軸受の騒音源となる振動を低下できることが
わかる。また、Pb相が粒状に分布しているAl−
Pb軸受用焼結合金（No.６〜10）の方が、層状に
分布しているもの（No.１〜５）より、同一組成同
志においてそれぞれ減衰能に優れていることがわ
かる。 以上の如く本発明のAl−Pb軸受用焼結合金は、
Al中にPbが層状若しくは粒状に分散した分布構
造を有するものであるから、摩擦特性、減衰能特
性、発熱特性等の機械的性能が優れており、軸受
材料としてきわめて有効となる等の効果を奏す
る。
【表】
【表】
【表】
【表】
ところで、前記構成の本発明のAl−Pb軸受用
焼結合金はAlとPbとの２元素によつて構成され
ているが、以下にAl、Pbに他の元素を加えた本
発明とは構成の異なる軸受用焼結合金（以下、３
元系軸受用焼結合金という）を説明する。 この３元系軸受用焼結合金は、前記の本発明と
同様の成分からなるAlとPbとに、更に他の活性
元素、例えばAl粉末同志を活性焼結させる元素
であるMgを少量、例えば合金全体に対して２重
量％添加したものである。 このMgは一方のAlとの間でAl3Mg2、
Al30Mg23およびAl12Mg17の合金となり、他方の
Pbとの間でMg2Pbの合金となり、Al粉末同士お
よびPb粉末同士が活性焼結したり、両合金のMg
部分が互いに強固に連結したり、MgがAl並びに
Pb中に固溶する等して、製せられた３元系軸受
用焼結合金の強度が非常に高くなると、考えられ
る。 次に、その具体的な例につき説明する。 以下の例においてAl粉末として、80メツシユ
を通過する噴霧粉を、鉛粉末として100メツシユ
を通過する噴霧粉、Mgとして200メツシユを通
過する粉末をそれぞれ用いた。 例 １ () Al粉末95〜60重量％、鉛粉末５〜40％を、
前記超硬度高速遠心ボールミルを用いて前記と
同一運転条件で400分間乾式混合して機械的に
複合化したAl−Pbからなる複合粉を作成し、
これの全重量に対してMg粉末を２重量％加え
て更に混合し、ついで金型に入れ、これを成形
圧力２トン／cm2で形成し、しかる後焼成温度
650℃で真空中（〜10-2mmHg）で30分間焼結
し、３元系軸受用焼結合金（No.ａ〜No.ｅ）を得
た。このようにして得た各３元系軸受用焼結合
金のPbの分散状態を観察し、抗折強度を測定
した。その結果を製造条件とともに第４表に示
す。 () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40重量
％を超硬製高速遠心ボールミルで2000分間乾式
混合し、機械的に複合したAl−Pbからなる複
合粉を作成し、更にこれの全重量に対してマグ
ネシウムを２重量％加えて更に混合し、これを
２トン／cm2で形成し、つづいて焼成温度650℃
で30分間真空中（〜10-2mmHg）で焼成し、３
元系軸受用焼結合金（No.ｆ〜No.ｊ）を得た。 このようにして得た各３元系軸受用焼結合金
のPbの分散状態及び抗折強度の測定値を第４
表に示す。 () Al粉末80重量％、Pb粉末20重量％を超硬
製高速遠心ボールミルで2000分間乾式混合し、
機械的に複合したAl−Pb合金粉末を作成し、
これの全重量に対してマグネシウムを２重量％
加えて更に混合し、つづいて焼成温度600〜900
℃で真空中（〜10-2mmHg）で30分間焼成し３
元系軸受用焼結合金（No.k1〜No.ｏ）を得た。 この各３元系軸受用焼結合金のPbの分散状
態及び抗折強度の測定値を第４表に示す。 例 ２ 試料No.ａ〜ｅおよびｈ、ｊにつき無含油及び含
油状態で比摩耗量を測定し、その耐摩擦性を調べ
た。その結果を第５表に示す。これと比較するた
めに鉛青銅第４種（No.11）及びAl−4.4重量％Cu
−0.8重量％Si−0.4重量％Mg（No.12）につき比摩
耗量を測定し、その結果を第５表に併記する。 なお、この場合試験機は、大越式迅速摩耗試験
機を用い、摩擦速度を3.62ｍ／秒、最終荷重を
2.1Kg／mm2とした。 第５表から前記各例の３元系軸受用焼結合金
が、前記本発明の各実施例と同様に、従来のもの
に比べて摩擦特性が優れていることがわかる。 例 ３ 本例に係る試料No.ｃ、ｈ及び比較試料No.11につ
いて含油状態での摩擦による発熱特性を、大越式
迅速摩耗試験機を用い、摩擦特性3.62ｍ／秒、最
終荷重を５Kgの条件で測定し、その結果を第５図
に示す。なお、図中Acは、No.ｃの試料AhはNo.ｈ
の試料、A11はNo.11の試料をそれぞれ示す。 第５図から前記例の３元系軸受用焼結合金の発
熱特性は、前記本発明の各実施例と同様に、極め
て優れていることが分る。 例 ４ 試料No.ａ〜ｊについて減衰能を測定し、これを
第６表に示す。これと比較するために純アルミニ
ウム焼結材（No.13）、純アルミニウム鋳造材（No.
14）及びAl−4.4重量％Cu−0.8重量％Si−0.4重
量％Mg焼結材（No.．15）につき減衰能を測定
し、これを第６表に併記する。なお、ここで、減
衰能は、歪振幅が５×10-4で測定した値で、両端
自由横振動法により振動周波数300〜600C／Ｓで
測定した。 第６表から、本各例の３元系軸受用焼結合金
は、前記本発明の各実施例と同様に、減衰能特性
が従来のものより遥かに優れていることがわか
る。
焼結合金はAlとPbとの２元素によつて構成され
ているが、以下にAl、Pbに他の元素を加えた本
発明とは構成の異なる軸受用焼結合金（以下、３
元系軸受用焼結合金という）を説明する。 この３元系軸受用焼結合金は、前記の本発明と
同様の成分からなるAlとPbとに、更に他の活性
元素、例えばAl粉末同志を活性焼結させる元素
であるMgを少量、例えば合金全体に対して２重
量％添加したものである。 このMgは一方のAlとの間でAl3Mg2、
Al30Mg23およびAl12Mg17の合金となり、他方の
Pbとの間でMg2Pbの合金となり、Al粉末同士お
よびPb粉末同士が活性焼結したり、両合金のMg
部分が互いに強固に連結したり、MgがAl並びに
Pb中に固溶する等して、製せられた３元系軸受
用焼結合金の強度が非常に高くなると、考えられ
る。 次に、その具体的な例につき説明する。 以下の例においてAl粉末として、80メツシユ
を通過する噴霧粉を、鉛粉末として100メツシユ
を通過する噴霧粉、Mgとして200メツシユを通
過する粉末をそれぞれ用いた。 例 １ () Al粉末95〜60重量％、鉛粉末５〜40％を、
前記超硬度高速遠心ボールミルを用いて前記と
同一運転条件で400分間乾式混合して機械的に
複合化したAl−Pbからなる複合粉を作成し、
これの全重量に対してMg粉末を２重量％加え
て更に混合し、ついで金型に入れ、これを成形
圧力２トン／cm2で形成し、しかる後焼成温度
650℃で真空中（〜10-2mmHg）で30分間焼結
し、３元系軸受用焼結合金（No.ａ〜No.ｅ）を得
た。このようにして得た各３元系軸受用焼結合
金のPbの分散状態を観察し、抗折強度を測定
した。その結果を製造条件とともに第４表に示
す。 () Al粉末95〜60重量％、Pb粉末５〜40重量
％を超硬製高速遠心ボールミルで2000分間乾式
混合し、機械的に複合したAl−Pbからなる複
合粉を作成し、更にこれの全重量に対してマグ
ネシウムを２重量％加えて更に混合し、これを
２トン／cm2で形成し、つづいて焼成温度650℃
で30分間真空中（〜10-2mmHg）で焼成し、３
元系軸受用焼結合金（No.ｆ〜No.ｊ）を得た。 このようにして得た各３元系軸受用焼結合金
のPbの分散状態及び抗折強度の測定値を第４
表に示す。 () Al粉末80重量％、Pb粉末20重量％を超硬
製高速遠心ボールミルで2000分間乾式混合し、
機械的に複合したAl−Pb合金粉末を作成し、
これの全重量に対してマグネシウムを２重量％
加えて更に混合し、つづいて焼成温度600〜900
℃で真空中（〜10-2mmHg）で30分間焼成し３
元系軸受用焼結合金（No.k1〜No.ｏ）を得た。 この各３元系軸受用焼結合金のPbの分散状
態及び抗折強度の測定値を第４表に示す。 例 ２ 試料No.ａ〜ｅおよびｈ、ｊにつき無含油及び含
油状態で比摩耗量を測定し、その耐摩擦性を調べ
た。その結果を第５表に示す。これと比較するた
めに鉛青銅第４種（No.11）及びAl−4.4重量％Cu
−0.8重量％Si−0.4重量％Mg（No.12）につき比摩
耗量を測定し、その結果を第５表に併記する。 なお、この場合試験機は、大越式迅速摩耗試験
機を用い、摩擦速度を3.62ｍ／秒、最終荷重を
2.1Kg／mm2とした。 第５表から前記各例の３元系軸受用焼結合金
が、前記本発明の各実施例と同様に、従来のもの
に比べて摩擦特性が優れていることがわかる。 例 ３ 本例に係る試料No.ｃ、ｈ及び比較試料No.11につ
いて含油状態での摩擦による発熱特性を、大越式
迅速摩耗試験機を用い、摩擦特性3.62ｍ／秒、最
終荷重を５Kgの条件で測定し、その結果を第５図
に示す。なお、図中Acは、No.ｃの試料AhはNo.ｈ
の試料、A11はNo.11の試料をそれぞれ示す。 第５図から前記例の３元系軸受用焼結合金の発
熱特性は、前記本発明の各実施例と同様に、極め
て優れていることが分る。 例 ４ 試料No.ａ〜ｊについて減衰能を測定し、これを
第６表に示す。これと比較するために純アルミニ
ウム焼結材（No.13）、純アルミニウム鋳造材（No.
14）及びAl−4.4重量％Cu−0.8重量％Si−0.4重
量％Mg焼結材（No.．15）につき減衰能を測定
し、これを第６表に併記する。なお、ここで、減
衰能は、歪振幅が５×10-4で測定した値で、両端
自由横振動法により振動周波数300〜600C／Ｓで
測定した。 第６表から、本各例の３元系軸受用焼結合金
は、前記本発明の各実施例と同様に、減衰能特性
が従来のものより遥かに優れていることがわか
る。
【表】
【表】
【表】
【表】
第１図はAl−Pb合金の状態図、第２図は本発
明のAl−Pb軸受用焼結合金を製造する場合に使
用するボールミルの断面図、第３図はボールミル
による処理時間とAl−Pb軸受用焼結合金のマイ
クロビツカース硬度との関係を示す図、第４図イ
はPbが層状に分布した本発明のAl−Pb軸受用焼
結合金の顕微鏡写真、同図ロはPbが粒状に分布
した本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写
真、第５図は摩擦による発熱特性を示す図、第６
図イはPbが層状に分布した試料No.５に係る本発
明のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写真、同図
ロはPbが粒状に分布した試料No.10に係る本発明
のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写真である。
明のAl−Pb軸受用焼結合金を製造する場合に使
用するボールミルの断面図、第３図はボールミル
による処理時間とAl−Pb軸受用焼結合金のマイ
クロビツカース硬度との関係を示す図、第４図イ
はPbが層状に分布した本発明のAl−Pb軸受用焼
結合金の顕微鏡写真、同図ロはPbが粒状に分布
した本発明のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写
真、第５図は摩擦による発熱特性を示す図、第６
図イはPbが層状に分布した試料No.５に係る本発
明のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写真、同図
ロはPbが粒状に分布した試料No.10に係る本発明
のAl−Pb軸受用焼結合金の顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ５〜40重量％のPbと残部AlとからなるAl−
Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部Alおよび
Pbは、残部Al中にPbが層状に分布した分布構造
を有することを特徴とするAl−Pb軸受用焼結合
金。 ２ ５〜40重量％のPbと残部AlとからなるAl−
Pb軸受用焼結合金であつて、前記残部Alおよび
Pbは、残部Al中にPbが粒状に分布した分布構造
を有することを特徴とするAl−Pb軸受用焼結合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010042A JPS57123901A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Production of al-pb sintered alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56010042A JPS57123901A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Production of al-pb sintered alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57123901A JPS57123901A (en) | 1982-08-02 |
| JPH0346536B2 true JPH0346536B2 (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=11739330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56010042A Granted JPS57123901A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Production of al-pb sintered alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57123901A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5760837B2 (ja) * | 2011-08-11 | 2015-08-12 | 株式会社Ihi | 蓄熱材及び蓄熱システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5037631A (ja) * | 1973-08-06 | 1975-04-08 |
-
1981
- 1981-01-26 JP JP56010042A patent/JPS57123901A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57123901A (en) | 1982-08-02 |
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