JPH04124248A

JPH04124248A - 含油軸受用焼結合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04124248A
Application number: JP24258390A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kikuchi; 勇菊池
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-24

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】「発明の目的」本発明は含油軸受用焼結合金およびその製造方法に係り
、耐摩耗性に優れ、モータ回転時などにおける軸受温度
の上昇が少く、回転軸を損耗することがなく、なじみ性
の良好なＦｅ系含油軸受用焼結合金およびその好ましい
製造方法を提供しようとするものである。

（産業上の利用分野）洗濯機や攪拌ないし混合機器などのそれなりの負荷状態
で駆動される家庭用ないし各種産業用機器における軸受
材として利用される焼結合金およびその製造技術。

（従来の技術）軸受材としては耐熱摩耗性に優れ、使用時の温度上昇が
少く、また低コストであることが好ましいことは当然で
、従来からこのような軸受材を得べく種々の検討が重ね
られて来たが、これらの特質を共に満足することは容易
でない。

即ち、上記したようにそれなりの負荷を有する機器の軸
受材を量産的に得るためには焼結金属を用いることが不
可欠であり、このような焼結金属において含油せしめて
潤滑性を得しめ、しかも耐摩耗性などを得るためには鉄
系のものに黒鉛などの固形潤滑剤と共にＣｕやＰｂなど
の合金元素を２０％以下のように添加したものを用いる
ことが行われている。

（発明が解決しようとする課Ｂ）ところが前記したような家庭用ないし産業用機器におい
ても近時においては苛酷な条件で使用されることが多く
なりつつある。例えば家庭用洗濯機においては従来から
の２槽弐のものの外に、最近では全自動型のものの普及
が著しく、処理量の増加と共に一層苛酷な条件で使用さ
れるようになり、モータ軸受なども厳しい条件にさらさ
れるようになっている。

このようなことから使用時における温度上昇が大となり
摩耗も大となって耐用性に劣ることとならざるを得ない
。又前記したようにＣｕあるいはｐｂなどの合金元素を
多量に添加したものは必然的に高価となり、更になじみ
性などにおいて必ずしも好ましいものでない。

「発明の構成」（課題を解決するための手段）本発明は上記したような従来技術における課題を解消す
るように検討して創案されたものであって、以下の如く
である。

（１１Ｆｅ：　９２〜９７ｗｔ％、Ｃｕ：　１．５〜５
．０ｗｔ％、Ｓｎ　：　０．１〜１．３ｗｔ％を含有すると共に遊離炭素またはセメンタイトとしての
Ｃを０．３〜５ｗｔ％含有し、残部不可避不純物であっ
て、気孔率１２〜２５容量％の焼結組織としたことを特
徴とする含油軸受用焼結合金。

（２）　　Ｆｅ：　９２〜９７ｗｔ％、Ｃｕ　：　１．
５〜５．０ｗｔ％、Ｓｎ　：　０．１〜１．３ｗｔ％を含有すると共に遊離炭素またはセメンタイトとしての
Ｃを０．３〜５ｗｔ％と、ＭｎＳまたはＦｅＳの何れか
一方または双方を０．２５〜１゜２ｗｔ％含有し、残部
不可避不純物であって、気孔率１２〜２５容量％の焼結
組織としたことを特徴とする含油軸受用焼結合金。

（３）鉄粉９２〜９７−ｔ％、青銅粉２〜５皆ｔ％、黒
鉛質炭素０．３〜５ｗｔ％、ＭｎＳまたはＦｅＳの１種
または２種が１．２ｗｔ％の割合で混合した原料粉を圧
粉成形してから８５０℃以上１０００°Ｃ未満で焼結す
ることを特徴とする含油軸受用焼結合金の製造方法。

（作用）上記した本発明によるものの組成について−ｔ％（以下
単に％という）により説明すると以下の如くである。

Ｆｅ：９２〜９７％。

Ｆｅは本発明焼結合金の主体をなすもので、９２％以上
とすることにより適当な強度を得しめると共に低コスト
性を確保する。又その上限を９７％とすることにより他
のＣｕ、　Ｓｎおよび遊離炭素またはセメンタイトとし
てのＣを適量含有せしめ、耐摩耗性、軸受作用時の温度
上昇低減ないし回転軸に対する好ましいなしみ性を得し
める。

ＣＬＩ：１．５〜５．０％、Ｓｕ：０．１〜１．３％。

Ｃｕは本発明において、Ｓｕと共に、好ましくはそれら
の合金として含有せしめられることが必要で、Ｆｅヲベ
ースとした合金体においてその摩擦係数を低下して軸受
作用時の温度上昇を抑制し軸材を傷めることの少い製品
を得しめるもので、Ｃｕが１．５％未満、５ｎｌＪ＜０
．１％未満ではこれらの作用が乏しい。一方Ｃｕが５％
を超え、Ｓｒ＋が１．３％を超えると高価となると共に
材質的に脆くなり、寸法精度の高いことが要求される含
油軸受において寸法精度を満足させるべ〈実施されるサ
イジング加工において割れが発生し易くなり適切な製品
の製造が困難となる。

遊離炭素またはセメンタイトとしてのＣ：Ｏ，３〜５％
。

この遊離炭素またはセメンタイトとしてのＣは潤滑性を
与え、また摩耗を低減する作用をなし、０．３％以下で
はこのような作用が不充分で、一方５％を超えると強度
や耐摩耗性を劣化する。

気孔率＝１２〜２５容量％。

焼結組織における気孔率が１２容量％未満では含油軸受
として製品化した場合に適切な含油量が得られない。こ
れに対し２５容量％を超えると焼結合金体としての強度
が不充分となるのでこれを上限とする。

ＭｎＳまたはＦｅＳ　　：　０．２５〜１．２％。

ＭｎＳまたはＦｅＳの何れか一方または双方を含有する
ことにより軸材などと摩擦した場合に微細な摩耗粉を発
生して溶着化を防止すると共に軸材などの損傷を回避し
て安定な回転を得しめる。０．２５％未満ではこれらの
作用が不充分で、一方１．２％を超えると焼結合金組織
を脆弱化する傾向が認められるのでこれを上限とする。

製造に際し、鉄粉９２〜９７％、青銅粉２〜５％、黒鉛
質炭素０．３〜５％の割合に混合した原料粉を用いるこ
とにより、前記したようなＦｅ、　Ｃｕ、ＳｎおよびＣ
よりなる特定組成の焼結体を得しめる。

焼結温度：８５０〜１０００℃未満。

８５０℃未満では前記したような青銅粉を用いた条件下
においても適切な焼結が得られない。−方１０００℃以
上の焼結温度では添加したＣｕ−Ｓｎ合金の影響により
焼結が進行しすぎて変形が大きくなると共に、硬い組織
であるセメンタイトの発生量が多くなり強度や硬度は高
くなるものの、伸びが低下し、結局、軸受として要求さ
れる高い寸法精度を確保するために実施するサイジング
において形状を矯正し切れず、望む軸受寸法を得ること
ができない。

従って、本発明による焼結含油軸受を製造するためには
、特に寸法精度の面から１０００℃未満の温度での焼結
が必要条件とされる。

なお圧粉成形に際してはステアリン酸亜鉛のような気化
性潤滑剤を若干混合することが成形を容易ならしめ、し
かも焼結後における多孔組織形成に有利である。

（実施例）本発明によるものの具体的な実施例について説明すると
、本発明者等は添附図面第１図に示すように直径が２０
鶴の球体１の両端を切欠端面２．２となし、これらの切
欠端面２．２間の厚みが１４ｍとされたものに両切欠端
面２．２の中心部を貫通せしめて径１０１１の軸受孔３
を貫通させた軸受体１０を製造するに当り、８０メソシ
ユ以下の鉄粉と、Ｓｎが５〜２５％で残部がＣｕである
各種青銅粉および黒鉛粉と成型潤滑剤としてのステアリ
ン酸亜鉛を用い、次の第１表に示すような原料粉を配し
、均等に夫々混合せしめた。

青銅粉および黒鉛粉ならびにステアリン酸亜鉛の粒度は
以下の如くである。

青銅粉　　　　　　　　８０メツシユ以下黒鉛粉　　　
　　　　１００メツシユ以下ステアリン酸亜鉛　　２０
０メツシユ以下第表（重量部）前記した第１表の各原料粉を用いて圧粉成形し焼結、サ
イジングして第１図の軸受体を得たが、この場合の焼結
温度、気孔率は次の第２表の如くである。

第表又これら第１．２表の本発明によるものとは別に比較例
として前記と同じ８０メツシユ以下の鉄粉９４．５部に
Ｃｕ粉１．５部、鉛粉４．０部およびステアリン酸亜鉛
０．５部の割合に混合し圧粉成形したものを１０５０℃
で焼結して第１図と同じ含油率２４．４容量％の軸受体
としたものを比較材１とした。更に同し鉄粉９５．５部
に電解銅粉２部、黒鉛粉２．５部、ステアリン酸亜鉛０
．５部を配合し、圧粉成形したものを１０００℃で焼結
、サイジングして含油率１９．３容量％で同じ形状、寸
法の軸受体としたものを比較材２とした。

上記のようにして得られた本発明軸受体および比較材に
関し、それぞれタービン油＃８３を含浸せしめ、その軸
受孔に３４５Ｃ生材による径９．９９０論でシャフト面
粗度が０．８　Ｓ〜１．６８の軸材を挿嵌し、荷重１５
ｋｇの負荷条件で１８０Ｏｒｐｍの回転速度で５００時
間の回転軸受性能試験を実施した。試料各５個について
の内径平均摩耗量は次の第３表に示す如くである。

第表即ち本発明によるものは何れも５μｍ以下で、特にＭｎ
ＳまたはＦｅＳを含有させた階８以下のものにおいては
その摩耗量が３μｍ未満であって耐用性に優れ、且つ軸
材に対するなじみ性なども優れたものであることが確認
された。これに対し比較材１のものは３０〜４０時間で
８０％前後が焼付を発生し前記したような苛酷な試験な
いし使用条件に耐え得ないもので、前記データは焼付か
なかった１個についてのデータである。比較材２のもの
は摩耗量が本発明材の１０倍前後に達することは第３表
の如くである。

又前記した試験時における軸受の温度上昇を測定した結
果は第４表に要約して示す如くであって、本発明による
ものは何れも１時間以後において大幅な温度低下が認め
られ、５時間以後においては一般的に比較材１のものの
温度上昇値の半分以下となるが、特に階８〜寛１０、隘
１２〜隘１４のものにおいては著しい温度低下を確保し
得る。

「発明の効果」以上説明したよ・うな本発明によるときはＦｅが９２％
以上の鉄粉を主体とした軸受用焼結合金であるから低コ
ストに製品を得しめることは明かであり、しかも軸材回
転時の温度上昇が少く相当に苛酷な回転条件下において
も焼付などを生ずることがなく、又軸材を傷めることが
なくて軸材とのなじみが良好であり、摩耗量も僅少で耐
用性に優れ長期に亘って安定且つ卓越し７た軸受性能を
維持することのできる含油軸受用焼結材を有利に製造し
提供し得るものであるから工業的にその効果の大きい発
明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明の実施例における軸受体の断面図である。然して第１図において、１は軸受球体、２は切欠端面、
３は軸受孔を示すものである。氾１図 φ２０（球）一〜−−−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｆｅ：９２〜９７ｗｔ％、Ｃｕ：１．５〜５．０
ｗｔ％、Ｓｎ：０．１〜１．３ｗｔ％を含有すると共に遊離炭素またはセメンタイトとしての
Ｃを０．３〜５ｗｔ％含有し、残部不可避不純物であっ
て、気孔率１２〜２５容量％の焼結組織としたことを特
徴とする含油軸受用焼結合金。
（２）Ｆｅ：９２〜９７ｗｔ％、Ｃｕ：１．５〜５．０
ｗｔ％、Ｓｎ：０．１〜１．３ｗｔ％を含有すると共に遊離炭素またはセメンタイトとしての
Ｃを０．３〜５ｗｔ％と、ＭｎＳまたはＦｅＳの何れか
一方または双方を０．２５〜１．２ｗｔ％含有し、残部
不可避不純物であって、気孔率１２〜２５容量％の焼結
組織としたことを特徴とする含油軸受用焼結合金。
（３）鉄粉９２〜９７ｗｔ％、青銅粉２〜５ｗｔ％、黒
鉛質炭素０．３〜５ｗｔ％、ＭｎＳまたはＦｅＳの１種
または２種が１．２ｗｔ％の割合で混合した原料粉を圧
粉成形してから８５０℃以上１０００℃未満で焼結する
ことを特徴とする含油軸受用焼結合金の製造方法。