JPH04333A - 耐焼き付性および耐摩耗性に優れた銅基焼結合金 - 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〕 この発明は、温度：　１０ａ〜３００℃の範囲内で使用
される耐焼き付性および耐摩耗性に優れた銅基焼結合金
に関するものであり、この合金は、パン焼き器、オーブ
ンレンジ、乾燥機の温風送風器などの軸受は部材として
用いることのできる耐焼き付性および耐摩耗性に優れた
銅基焼結合金に関するものである。さらに、この合金は
内燃機関の吸気用バルブガイド部材としても使用できる
ものである。

〔従来の技術〕

従来、Ｓｎを含有する耐焼き付性および耐摩耗性に優れ
た銅基焼結合金部材としては、特開平１−４２５３７号
公報に示されるような、重量％で、Ｃｕ−１０％５ｎ−
０，３％ｐ−３％Ｎｉの代表組成に黒鉛等の固体潤滑剤
を添加した銅基焼結合金が知られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記Ｃｕ−１０％５ｎ−０，３％Ｐ−３％Ｎ１
の代表組成に黒鉛等の固体潤滑剤を添加した銅基焼結合
金は、摺動特性は優れているものの耐摩耗性が十分でな
く、使用中に１００〜３００℃に加熱されるが潤滑油を
含浸させることのできない機器の軸受は部材として用い
ることは適当でない。

例えば、パン焼き器、オーブンレンジ、乾燥機の温風送
風器などの軸受けは使用中に１００〜３００℃に加熱さ
れるが、上記軸受けに潤滑油が含浸していると、上記加
熱により崎軸受けに含浸されている潤滑油が浸み出て蒸
発し、パン焼き器で焼いているパン、オーブンレンジで
加熱している食品、乾燥機で乾燥している衣類などに潤
滑油の匂いが付く。したがって、これら機器の軸受けに
は、潤滑油含浸軸受けを使用することができないのであ
る。

しかし、一般の機器の軸受けに潤滑油を含浸しないと、
摩耗が激しく、長期の使用に耐えることができないとい
う課題があった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者らは、潤滑油を含浸させなくとも耐摩
耗性および耐焼き付性に優れた軸受は用銅基焼結合金を
得るべく研究を行った結果、Ｓｎ：６〜１５重量％、 を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
のＣｕ合金素地中に、平均粒径：１〜ｌ〇−を有する酸
化物が１〜１５容量％均一に分散し、かつ空孔が１〜１
５容量％分布した組織を有する銅基焼結合金は、温度＝
１００〜３００℃程度の温度に加熱されても耐摩耗性お
よび耐焼き付性に優れており、この銅基焼結合金を上記
機器の軸受けとして用いた場合、潤滑油を含浸させなく
とも軸受けとして長期間の使用に耐えることができると
いう知見を得たのである。

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、Ｓｎ：６〜１５重量％を含有し、残りがＣｕおよ
び不可避不純物からなる組成のＣｕ合金素地中に、平均
粒径：１〜１０−の範囲内の酸化物が１〜１５容量％均
一に分散し、かつ空孔が１〜１５容量％分布した組織を
有する銅基焼結合金に特徴を有するものである。

上記酸化物は、Ａｌｌ酸化物、Ｓｌ酸化物、Ｚｒ酸化物
、Ｃｒ酸化物、およびＷ酸化物の一種または二種以上を
含むことが必要である。

つぎに、この発明の銅基焼結合金の酸化物および空孔を
上記のごとく限定した理由について説明する。

（ａ）　　５ｎ Ｓｎは、Ｃｕと共に素地を形成し、合金の強度および靭
性を向上させる作用があり、さらに酸素と結合して酸化
物を形成し、常温および１００〜３００℃での耐焼き付
性および耐摩耗性を改善する作用を有するが、６重量％
未満ではその効果がなく、一方、１５重量％を越えて含
有すると、熱伝導度が低下すると共に温度：１００〜３
００℃下での耐焼き付性が低下するようになる。

したがって、Ｓｎの含有量は、６〜１５重量％に定めた
。

（ｂ）空孔 空孔は、摺動面に分布し、特に温度１１００〜３００℃
下での空孔の変形による耐焼き付性および馴染み性を改
善する作用を有するが、１容量％未満てはその効果が得
られず、一方、１５容量％より多く分布すると強度が低
下するのみでなく、熱伝導度が低下することにより逆に
耐熱性が悪くなり、温度１１００〜３００℃下での耐焼
き付性が低下し、また耐摩耗性も低下するので好ましく
ない。

したがって、空孔の分布量は、１〜１５容量％に定めた
。

（ｃ）酸化物 酸化物はこの発明の銅基焼結合金素地中に均一に分散し
て、常温および高温での耐摩耗性を向上させ、耐熱性の
改善によって温度１１００〜３００℃下での耐摩耗性を
向上させる作用があるが、平均粒径：１−未満および１
容量％では効果がなく、方、その平均粒径が１０庫を越
えて粗大化するか、１５容量％を越え−ると、合金の強
度および靭性が低下するほか、相手攻撃性を増すので好
ましくない。

したがって、酸化物は、平均粒径：１〜１０ｍでかつそ
の合計を１〜１５容量％に定めた。この発明の銅基焼結
合金素地中に均一に分散している酸化物は、Ａｊ７酸化
物、Ｓｔ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＷ酸
化物の一種または二種以上であることが必要である。

なお、この発明の銅基焼結合金は、不可避不純物として
Ｐ、Ｍｇ、Ｚｎおよびｐｂを含有する場合があるが、そ
の含有量が合計で１．５％以下であれば、合金特性が何
等損なわれるものでないので、その含有量を許容できる
。

この発明のＳｎ：６〜１５重量％を含有し、残りがＣｕ
および不可避不純物からなる組成のＣｕ合金素地中に、
平均粒径：１〜ｌ０ＺＺ１１を有する酸化物が１〜１５
容量％均一に分散しかっ空孔が１〜１５容量％分布した
組織を有する銅基焼結合金を製造するには、予め酸化物
をＣｕ−Ｓｎ合金中に分散させたＣｕ−Ｓｎ母合金を水
アトマイズすることにより得られたＣｕ−Ｓｎ合金粉末
を原料粉末として用いる。この原料粉末は、Ｃｕ−Ｓｎ
合金素地中に微細酸化物が強固に結合している。また、
上記素地中に微細酸化物が強固に結合しているＣｕ　−
Ｓｎ合金粉末を通常のＣｕ−５ｎアトマイズ粉末に混合
した混合粉末を使用してもよい。しかし、通常のＣｕ−
５ｎアトマイズ粉末に平均粒径：ｌ。

趨以下の酸化物粉末を添加し混合し、得られた混合粉末
をプレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結しても
この発明の銅基焼結合金は得られない。通常のＣｕ−８
ｎアトマイズ粉末に平均粒径：１０ｔａ以下の酸化物粉
末を添加し混合すると、酸化物粉末が微粉末であるため
に、均一に混合することは難しく、この混合粉末をプレ
ス成形して焼結しても酸化物粉末は空孔内に凝集するが
または空孔に接触して機械的に存在しており、脱落しゃ
すく耐摩耗性および相手攻撃性に問題が生じるのみでな
く、偏析しやすいという欠点が生じるからである。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明の銅基焼結合金を実施例により具体的
に説明する。

先ず、平均粒径：１〜１０虜の範囲内のＡｌ酸化物粉末
、Ｓｔ酸化物粉末、Ｚｒ酸化物粉末、Ｃｒ酸化物粉末、
およびＷ酸化物粉末を用意し、これら酸化物粉末をＳｎ
：６〜１５重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不
純物からなる組成のＣｕ合金溶湯に添加し、Ｃｕ−Ｓｎ
母合金を作製し、このＣｕ−Ｓｎ母合金を水アトマイズ
することにより上記Ｃｕ−Ｓｎ母合金とほぼ同一組成の
原料粉末を作製し、これら原料粉末を５〜７　ｔｏｎ／
　ｃｄの範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、
露点二〇℃〜−３０℃の水素ガス中、２５０〜９５０℃
の範囲内の所定の温度で１時間保持の条件で焼結し、つ
いで空孔量をコントロールするために、必要に応じて３
００〜６００℃の範囲内の所定の温度に１分間保持後、
再加圧を行うことにより、第１表のＣｕ−Ｓｎ母合金と
ほぼ同一組成を有し、第１表に示される空孔量および酸
化物平均粒径を有する本発明Ｃｕ基焼結合金１〜２５お
よび比較Ｃｕ基焼結合金１〜１２からなる、縦：１０＋
ｎ、横：ｌ（ｌｓｍ、長さ：４０−ｍの寸法を有するブ
ロックを作製した。

さらに、通常のＣｕ−Ｓｎ合金アトマイズ粉末に、平均
粒径：５趨のＡｌ酸化物粉末、ｓ１酸化物粉末、Ｚｒ１
ｌｌ化物粉末、Ｃ「酸化物粉末、およびＷ酸化物粉末を
配合し、混合し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉
体を焼結して比較Ｃｕ基焼結合金１３〜１８からなる縦
＋１０報、横：１０＋ｎ、長さ＋４０ｍｍの寸法を有す
るブロックを作製した。

上記比較Ｃｕ基焼結合金１〜１８は、いずれも構成成分
のうちのいずれかの成分含有量、酸化物平均粒径、空孔
含有量または製造方法がこの発明の条件から外れたもの
（この発明の条件がら外れたものを第１表において秦印
を付して示した）である。

一方、相手材として５ＵＨ３鋼材で外径：４０１１ＪＩ
。

内径：３０龍、厚さ＋１５ｍｍの寸法を有するリングを
作製した。上記ブロックおよびリングを用いて、第１図
に示されるように、ブロックｌをリング２に接するよう
に組合わせ、ブロック１に荷重：２−をかけ、室温およ
び温度：　３００”Ｃの雰囲気下でリング２を摺動速度
：１．２ｍ／秒で回転せしめ、焼き付が生じて摩擦係数
か急増するに至るまでリング２の回転を続け、摩擦係数
が急増し、焼き付と判定されるに至るまでの時間および
焼き付に至った時点でのブロック１の摩耗量を測定する
と共にリング２の面状態を観察するブロック・オン・リ
ング型摩耗試験機を用いた加速摩耗試験を実施し、それ
らの測定値および観察結果を第１表に示した。上記リン
グ面の観察結果は、試験後のリング面がほぼ平滑である
ときは○、荒れ面であるときは△、凝着面であるときは
×として第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明Ｃｕ基焼結合金１〜
２５は、いずれも従来Ｃｕ基溶製合金に比べて、−段と
優れた耐摩耗性および耐焼き付性をもち、また比較Ｃｕ
基焼結合金１〜１８に見られるように、構成成分、酸化
物平均粒径および空孔および製造方法のうちいずれかで
もこの発明の範囲または条件から外れると、耐摩耗性、
耐焼き付性もしくは相手攻撃性、のうち少なくともいず
れかの性質が劣ったーものとなることが明らかである。

上述のように、この発明のＣｕ基焼結合金は、常温およ
び温度：３００℃下での耐摩耗性および耐焼き付性を有
するので、潤滑油を使用することができずに高温度に曝
らされる、パン焼き器、オーブンレンジ、乾燥機などの
潤滑油の匂いが付くことの嫌う機器の回転軸受は部材に
使用しても、長期にわたって優れた性能を発揮すること
ができ工業上優れた効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ブロック・オン・リング型摩耗試験方法を示
す説明図である。 １・・・ブロック、　　　　　　２・・・リング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ：６〜１５重量％、 を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
   のＣｕ合金素地中に、 平均粒径：１〜１０μｍを有する酸化物：１〜１５容量
   ％が均一に分散し、かつ空孔が１〜１５容量％分布した
   組織を有することを特徴とする耐焼き付性および耐摩耗
   性に優れた銅基焼結合金。
2. （２）上記酸化物は、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸
   化物、Ｃｒ酸化物、およびＷ酸化物の一種または二種以
   上を含み、かつそれらの酸化物の合計が１〜１５容量％
   であることを特徴とする請求項１記載の耐焼き付性およ
   び耐摩耗性に優れた銅基焼結合金。