JPH0428802A - 焼結摺動材料の製造方法 - Google Patents
焼結摺動材料の製造方法Info
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- JPH0428802A JPH0428802A JP2134184A JP13418490A JPH0428802A JP H0428802 A JPH0428802 A JP H0428802A JP 2134184 A JP2134184 A JP 2134184A JP 13418490 A JP13418490 A JP 13418490A JP H0428802 A JPH0428802 A JP H0428802A
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- alloy powder
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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。
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、内燃種間用ジャーナルメイン軸受、コンロッ
ド軸受などのすべり軸受、一般機械要素としてのブシュ
などに使用される銅・鉛系合金摺動材料の製造方法に関
するものである。
ド軸受などのすべり軸受、一般機械要素としてのブシュ
などに使用される銅・鉛系合金摺動材料の製造方法に関
するものである。
従来、銅・鉛系合金の摺動材料は銅・鉛系合金のアトマ
イズ粉を還元性雰囲気で焼結して製造していた。また、
バイメタル軸受の場合は混合粉を裏金上に散布して焼結
していた。
イズ粉を還元性雰囲気で焼結して製造していた。また、
バイメタル軸受の場合は混合粉を裏金上に散布して焼結
していた。
［発明が解決しようとする課題Ｊ
本発明者は、メカニカルアロイング法で作製した銅・鉛
合金粉末を焼結するとアトマイズ粉だけで焼結したもの
より、非常に細かな焼結組織が得られ、境界潤滑条件で
の摺動中に鉛が摺動面略全面に皮膜を作り、これが軸受
特性を向上することを確証し、その内容を平成２年５月
２５日に特許出願した。
合金粉末を焼結するとアトマイズ粉だけで焼結したもの
より、非常に細かな焼結組織が得られ、境界潤滑条件で
の摺動中に鉛が摺動面略全面に皮膜を作り、これが軸受
特性を向上することを確証し、その内容を平成２年５月
２５日に特許出願した。
しかし、メカニカルアロイング法で作成した銅・鉛合金
粉末を焼結すると焼結体の表面に多数のクラックが発生
し、良好な焼結体を得ることが非常に困難であることが
分かった。
粉末を焼結すると焼結体の表面に多数のクラックが発生
し、良好な焼結体を得ることが非常に困難であることが
分かった。
本発明は、メカニカルアロイング粉の焼結材のクラック
を防止するとともに従来の焼結材より優れた摺動特性を
改善することができる摺動材料の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
を防止するとともに従来の焼結材より優れた摺動特性を
改善することができる摺動材料の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の方法は、従来−船釣に軸受に使用されるＣｕ−
Ｐｂ合金のみならず、ｐｂと同等の軟質金属であるＩｎ
、Ｂｉ、Ｔｌなどを含有するＣｕ系合金も対象とする。
Ｐｂ合金のみならず、ｐｂと同等の軟質金属であるＩｎ
、Ｂｉ、Ｔｌなどを含有するＣｕ系合金も対象とする。
Ｉｎなどの含有量は５％未満では潤滑性、低摩擦性、な
じみ性が乏しく、方６０％超では強度が低下するので、
５〜６０％の含有量が好ましい。
じみ性が乏しく、方６０％超では強度が低下するので、
５〜６０％の含有量が好ましい。
メカニカルアロイング合金粉は高エネルギー型ボールミ
ルの中で機械的粉砕を繰返し作成した粉末であり、その
粒子の大きさはサブミクロン以下の非常に細かなもので
ある。メカニカルアロイング合金粉はＣｕとＰｂ、Ｉｎ
、Ｂｉ、Ｔｌの一種以上を含有している。各合金粉粒子
内でＣｕ相とｐｂ等の相が光学顕微鏡では識別されない
ほど微細に分散した粉末が得られる。なお、本願でいう
メカニカルアロイング法とは狭義のメカニカルアロイン
グとメカニカルグラインディングの総称である。
ルの中で機械的粉砕を繰返し作成した粉末であり、その
粒子の大きさはサブミクロン以下の非常に細かなもので
ある。メカニカルアロイング合金粉はＣｕとＰｂ、Ｉｎ
、Ｂｉ、Ｔｌの一種以上を含有している。各合金粉粒子
内でＣｕ相とｐｂ等の相が光学顕微鏡では識別されない
ほど微細に分散した粉末が得られる。なお、本願でいう
メカニカルアロイング法とは狭義のメカニカルアロイン
グとメカニカルグラインディングの総称である。
アトマイズ合金粉は水またはガスアトマイズにより得ら
れ、メカニカルアロイング合金粉と同様にＣｕとＰｂ、
Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌの一種以上を含有する合金粉末である
場合と、Ｃｕ粉またはＣｕ合金粉単体あるいは単体粉末
を混合した混合粉の場合がある。したがってアトマイズ
合金粉には次のようなものがある： （イ）Ｃｕ−Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔ１合金粉末、（ロ）
Ｃｕ粉末、（ハ）Ｃｕ合金粉（Ｃｕ−３ｎ粉、Ｃｕ−Ｐ
粉、Ｃｕ−８ｂ−Ｆｅ−Ｎｉ・Ｍｎ粉など）、（ニ）（
ロ）と（ハ）の混合粉末、（ホ）（イ）と（ロ）の混合
粉末、（へ）（イ）と（ハ）の混合粉末。以下これらを
総称してアトマイズ合金粉という。
れ、メカニカルアロイング合金粉と同様にＣｕとＰｂ、
Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌの一種以上を含有する合金粉末である
場合と、Ｃｕ粉またはＣｕ合金粉単体あるいは単体粉末
を混合した混合粉の場合がある。したがってアトマイズ
合金粉には次のようなものがある： （イ）Ｃｕ−Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔ１合金粉末、（ロ）
Ｃｕ粉末、（ハ）Ｃｕ合金粉（Ｃｕ−３ｎ粉、Ｃｕ−Ｐ
粉、Ｃｕ−８ｂ−Ｆｅ−Ｎｉ・Ｍｎ粉など）、（ニ）（
ロ）と（ハ）の混合粉末、（ホ）（イ）と（ロ）の混合
粉末、（へ）（イ）と（ハ）の混合粉末。以下これらを
総称してアトマイズ合金粉という。
アトマイズ合金粉は細かいほど微細焼結組織が得られる
ので、微細なアトマイズ合金粉が好ましくその平均粒径
は２００ｔＬｍ以下が望ましい。
ので、微細なアトマイズ合金粉が好ましくその平均粒径
は２００ｔＬｍ以下が望ましい。
好ましくは平均粒径で１００μｍ以下である。
アトマイズ合金粉とメカニカルアロイング合金粉の割合
については、前者が多すぎると焼結組織が粗くなり後者
が多すぎると焼結が困難になる。
については、前者が多すぎると焼結組織が粗くなり後者
が多すぎると焼結が困難になる。
なお、主成分のＣｕ以外の副成分については、必要があ
ればアトマイズ合金粉のいづれかに配合しておくか、別
途に副成分粉末として用意し混合してもよい。
ればアトマイズ合金粉のいづれかに配合しておくか、別
途に副成分粉末として用意し混合してもよい。
方、アトマイズ合金粉の混合粉を使用するときは、後述
する熱特性の観点から少な（とも上記（イ）を混合する
のがよい。
する熱特性の観点から少な（とも上記（イ）を混合する
のがよい。
本出願人の同日出願である平成２年５月２５日付特許願
に開示されたように擬片状状のｐｂ相が微細、均一かつ
密集し、ｐｂが軸受摺動面の略全面に浸み出す焼結組織
を得るためには、全粉末に対しメカニカルアロイング合
金粉を２０〜９０重量％としてアトマイズ合金粉は残部
すなわち８０〜１０重量％とするとよい。好ましいメカ
ニカルアロイング合金粉の割合は３０〜７０重量％、よ
り好ましくは３０〜５０重量％とするとよい。また副成
分粉末を用いる場合は、アトマイズ合金粉の一部を置き
換える形で配合割合を設定すればよい。
に開示されたように擬片状状のｐｂ相が微細、均一かつ
密集し、ｐｂが軸受摺動面の略全面に浸み出す焼結組織
を得るためには、全粉末に対しメカニカルアロイング合
金粉を２０〜９０重量％としてアトマイズ合金粉は残部
すなわち８０〜１０重量％とするとよい。好ましいメカ
ニカルアロイング合金粉の割合は３０〜７０重量％、よ
り好ましくは３０〜５０重量％とするとよい。また副成
分粉末を用いる場合は、アトマイズ合金粉の一部を置き
換える形で配合割合を設定すればよい。
なお副成分としては摺動材料としての総成分割合で、５
ｎ１５％以下、好ましくは０．５〜１２％、Ｓｂ、Ｆｅ
、Ｎｉ、Ｍｎを各５％以下、２１％以下、好ましくは０
．００１〜０．５％、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔ１５〜６０
％とするとよい。
ｎ１５％以下、好ましくは０．５〜１２％、Ｓｂ、Ｆｅ
、Ｎｉ、Ｍｎを各５％以下、２１％以下、好ましくは０
．００１〜０．５％、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔ１５〜６０
％とするとよい。
方、アトマイズ合金粉は添加量が少なくとも焼結性を多
少は改善できるが、１０重量％未満であると焼結性改善
の効果が少ない。
少は改善できるが、１０重量％未満であると焼結性改善
の効果が少ない。
アトマイズ合金粉の割合が１０重量部以上であると焼結
性が良好になり、焼結温度６５０〜９００℃の焼結で割
れや歪がほとんど起こらない。
性が良好になり、焼結温度６５０〜９００℃の焼結で割
れや歪がほとんど起こらない。
ｐｂの配合が２０％以上、特に３０％以上とｐｂの配合
が多い場合は６５０〜８００℃で焼結することが好まし
い。
が多い場合は６５０〜８００℃で焼結することが好まし
い。
メカニカルアロイング合金粉１重量部に対してアトマイ
ズ合金粉の割合が全体の８０重量％を超えると、焼結体
の組織が従来のアトマイズ合金粉を焼結した焼結体と同
様に粗（かつｐｂ等の粒子が網目状になるので、アトマ
イズ合金粉に比べて粉末の製法が長時間を要しコスト高
になるメカニカルアロイング合金粉末を使用する利点が
少な（なる。メカニカルアロイング粉とアトマイズ合金
粉を混合した混合粉を調製するにはこれらの各合金粉末
をボールミル、などで５〜１０時間混合する。混合粉は
２〜５ ｔ ｏ ｎ ／ ｃ ｍ ”の圧力で成型し、
あるいは裏金に混合粉を散布し次に６５０〜９００℃で
焼結する。もしくは裏金上に混合粉を散布し、−次焼結
を行い、ロール等で一次焼結粉を圧下し、次に６５０〜
９００℃で二次焼結する。
ズ合金粉の割合が全体の８０重量％を超えると、焼結体
の組織が従来のアトマイズ合金粉を焼結した焼結体と同
様に粗（かつｐｂ等の粒子が網目状になるので、アトマ
イズ合金粉に比べて粉末の製法が長時間を要しコスト高
になるメカニカルアロイング合金粉末を使用する利点が
少な（なる。メカニカルアロイング粉とアトマイズ合金
粉を混合した混合粉を調製するにはこれらの各合金粉末
をボールミル、などで５〜１０時間混合する。混合粉は
２〜５ ｔ ｏ ｎ ／ ｃ ｍ ”の圧力で成型し、
あるいは裏金に混合粉を散布し次に６５０〜９００℃で
焼結する。もしくは裏金上に混合粉を散布し、−次焼結
を行い、ロール等で一次焼結粉を圧下し、次に６５０〜
９００℃で二次焼結する。
〔作用１
第３図はＣｕ＋３０ｗｔ％ｐｂのメカニカルアロイング
合金粉を圧粉してＨ２ガスによる還元性雰囲気中で加熱
・昇温して圧粉体を焼結しながら熱膨張係数の温度に対
する変化を測定した結果を示している。
合金粉を圧粉してＨ２ガスによる還元性雰囲気中で加熱
・昇温して圧粉体を焼結しながら熱膨張係数の温度に対
する変化を測定した結果を示している。
第４図は同じ組成のＣｕ ＋ ３０ ｗ ｔ％ｐｂのア
トマイズ粉を図１と同じように測定した結果を示してい
る。
トマイズ粉を図１と同じように測定した結果を示してい
る。
第４図のメカニカルアロイング合金粉の膨張係数の絶対
値とその変化量が全温度域で第３図のアトマイズ粉より
大きいことがわかる。この結果はメカニカルアロイング
粉の大きな熱膨張がその焼結困難の原因となっているこ
とを示している。
値とその変化量が全温度域で第３図のアトマイズ粉より
大きいことがわかる。この結果はメカニカルアロイング
粉の大きな熱膨張がその焼結困難の原因となっているこ
とを示している。
第３図と第４図を重ね合わせると熱膨張係数の変化が互
いに逆の方向に変化している部分が多いことがわかる。
いに逆の方向に変化している部分が多いことがわかる。
そこでメカニカルアロイング合金粉とアトマイズ粉の混
合粉を焼結することにより、その熱膨張係数の変化は互
いにキャンセルされ、その変化を大幅に減少させること
が可能となる。
合粉を焼結することにより、その熱膨張係数の変化は互
いにキャンセルされ、その変化を大幅に減少させること
が可能となる。
平均粒径８０ａｍのＣｕ＋３０ｗｔ％ｐｂの水アトマイ
ズで作った合金粉とそれを５０時間のメカニカルアロイ
ングにかけた平均粒径１μｍ以下の合金粉を割合で５０
ｖｖｔ％づつボールミルで１０時間混合したものを３ｔ
ｏｎ／ｃｍ”の圧力で寸法φ１３ｍｍＸ厚さ３ｍｍの圧
粉体に成形し水素ガス雰囲気中で７００℃／まで加熱し
、７００℃で６０分焼結して５０個のサンプルを作製し
た。焼結体の組織写真は第１図の如くなり、銅地の中に
鉛相の粗い部分と細かい部分が混在しており、前者はア
トマイズ合金粉、後者はメカニカルアロイング合金粉に
由来する特徴ある組織が得られた。一方、メカニカルア
ロイング合金粉末のみを上記方法および条件で焼結した
ところ３０個にクラックが発生した。その焼結組織を第
２図（Ｂ）に示す。
ズで作った合金粉とそれを５０時間のメカニカルアロイ
ングにかけた平均粒径１μｍ以下の合金粉を割合で５０
ｖｖｔ％づつボールミルで１０時間混合したものを３ｔ
ｏｎ／ｃｍ”の圧力で寸法φ１３ｍｍＸ厚さ３ｍｍの圧
粉体に成形し水素ガス雰囲気中で７００℃／まで加熱し
、７００℃で６０分焼結して５０個のサンプルを作製し
た。焼結体の組織写真は第１図の如くなり、銅地の中に
鉛相の粗い部分と細かい部分が混在しており、前者はア
トマイズ合金粉、後者はメカニカルアロイング合金粉に
由来する特徴ある組織が得られた。一方、メカニカルア
ロイング合金粉末のみを上記方法および条件で焼結した
ところ３０個にクラックが発生した。その焼結組織を第
２図（Ｂ）に示す。
上記したアトマイズ粉のみを焼結した材料の組織を第２
図（Ａ）に示す。第２図（Ａ）よりアトマイズ合金粉を
焼結した材料ではｐｂ層の網状組織が認められる。
図（Ａ）に示す。第２図（Ａ）よりアトマイズ合金粉を
焼結した材料ではｐｂ層の網状組織が認められる。
本発明によればメカニカルアロイング合金粉を使用して
いるにもかかわらず、焼結中のクラック発生を防止し、
Ｐｂ、Ｉｎ等の軟質金属相が微細に分布した焼結体を作
ることができる。したがって、Ｐｂ、Ｉｎ等の軟質金属
相を微細に分布することにより軸受の負荷能力を高める
ことができる。
いるにもかかわらず、焼結中のクラック発生を防止し、
Ｐｂ、Ｉｎ等の軟質金属相が微細に分布した焼結体を作
ることができる。したがって、Ｐｂ、Ｉｎ等の軟質金属
相を微細に分布することにより軸受の負荷能力を高める
ことができる。
負荷能力以外の軸受特性はｐｂ等の組織により左右され
る。すなわちｐｂなどが網状組織を破壊し、擬片状組織
に近付くに従って耐摩耗性が向上し、軸受使用初期の摩
擦係数が高められる。したがって、軸受の使用用途に従
ってアトマイズ粉とメカニカルアロイング合金粉の割合
を調節して所望の性質を得ることができる。
る。すなわちｐｂなどが網状組織を破壊し、擬片状組織
に近付くに従って耐摩耗性が向上し、軸受使用初期の摩
擦係数が高められる。したがって、軸受の使用用途に従
ってアトマイズ粉とメカニカルアロイング合金粉の割合
を調節して所望の性質を得ることができる。
第１図は本発明実施例の方法により作製された焼結体の
金属顕微鏡組織写真（倍率１００倍）第２図（Ａ）、（
Ｂ）は比較例の方法により作製された焼結体の金属顕微
鏡組織写真（倍率１゜Ｏｆｇ）であって、（Ａ）図は合
金粉末のみを使用したもの、（Ｂ）図はメカニカルアロ
イング合金粉のみを使用したものである。 第３図はメカニカルアロイング合金粉末のＨ２中焼結時
の熱膨張係数の変化を示すグラフ、第４図はアトマイズ
合金粉末にて第３図と同様のグラフである。 特許出願人 大豊工業株式会社
金属顕微鏡組織写真（倍率１００倍）第２図（Ａ）、（
Ｂ）は比較例の方法により作製された焼結体の金属顕微
鏡組織写真（倍率１゜Ｏｆｇ）であって、（Ａ）図は合
金粉末のみを使用したもの、（Ｂ）図はメカニカルアロ
イング合金粉のみを使用したものである。 第３図はメカニカルアロイング合金粉末のＨ２中焼結時
の熱膨張係数の変化を示すグラフ、第４図はアトマイズ
合金粉末にて第３図と同様のグラフである。 特許出願人 大豊工業株式会社
Claims (1)
- １．Ｐｂ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｔｌから選択された少なくとも
一種を含有し、Ｃｕが主成分であるメカニカルアロイン
グ合金粉とＣｕまたはＣｕ合金からなるアトマイズ粉を
混合し、得られた混合粉を焼結することを特徴とする焼
結摺動材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2134184A JP2904355B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 焼結摺動材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2134184A JP2904355B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 焼結摺動材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428802A true JPH0428802A (ja) | 1992-01-31 |
| JP2904355B2 JP2904355B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15122405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2134184A Expired - Fee Related JP2904355B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 焼結摺動材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2904355B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008099840A1 (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Taiho Kogyo Co. Ltd. | Pbフリー銅基焼結摺動材料 |
| EP2239345A4 (en) * | 2008-01-23 | 2013-06-19 | Taiho Kogyo Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A SLIP MATERIAL FROM SINTERED COPPER ALLOY AND SLIP MATERIAL FROM SINTERED COPPER ALLOY |
| US9434005B2 (en) | 2007-05-15 | 2016-09-06 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper-alloy sliding material, and plain bearing |
| US10041148B2 (en) | 2006-08-05 | 2018-08-07 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper alloy sliding material |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP2134184A patent/JP2904355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10041148B2 (en) | 2006-08-05 | 2018-08-07 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper alloy sliding material |
| WO2008099840A1 (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Taiho Kogyo Co. Ltd. | Pbフリー銅基焼結摺動材料 |
| JP5289065B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2013-09-11 | 大豊工業株式会社 | Ｐｂフリー銅基焼結摺動材料 |
| US9434005B2 (en) | 2007-05-15 | 2016-09-06 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Pb-free copper-alloy sliding material, and plain bearing |
| EP2239345A4 (en) * | 2008-01-23 | 2013-06-19 | Taiho Kogyo Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A SLIP MATERIAL FROM SINTERED COPPER ALLOY AND SLIP MATERIAL FROM SINTERED COPPER ALLOY |
| US9028582B2 (en) | 2008-01-23 | 2015-05-12 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Process for production of sintered copper alloy sliding material and sintered copper alloy sliding material |
| US9669461B2 (en) | 2008-01-23 | 2017-06-06 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Process for production of sintered copper alloy sliding material and sintered copper alloy sliding material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2904355B2 (ja) | 1999-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |