JPH07151148A - すべり軸受用オ−バレイ合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 潤滑油温度の上昇した高温条件下において
も、耐摩耗性、耐疲労性を充分に発揮するすべり軸受オ
−バレイ合金を提供する。 ［構成］ ニッケルの薄メッキ３を施した軸受合金２の
上に、鉛、錫或いは鉛、錫、銅を含むメッキ浴を用いて
電気メッキを行なって、Ｐｂ−Ｓｎ或いはＰｂ−Ｓｎ−
Ｃｕの合金オ−バレイを形成させ、さらに、その上にシ
アン化銀浴からの電気メッキにより銀メッキを施した
後、１２０〜２２０℃に加熱してオ−バレイ層中に銀を
拡散させ、重量で銀０．１〜５％、錫２〜１２％若しく
はさらに銅０．１〜５％を含有して残余が実質的に鉛か
らなる新規なオ−バレイ合金４を作る。このオ−バレイ
合金層４を有するすべり軸受は、高油温下での耐摩耗
性、耐疲労性にすぐれ、摺動要素として極めて有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はすべり軸受用オ−バレイ
合金に係り、詳しくは、近年の内燃機関の出力増大によ
って潤滑油の温度が上昇した高温条件下においても耐摩
耗性及び耐疲労性を充分に発揮する鉛を主成分とするす
べり軸受用オ−バレイ合金に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関に使用されている軸受メ
タルは半割状若しくは円筒状の鋼を裏金とし、これに銅
系若しくはアルミニウム系の軸受合金を複層化したもの
である。これら高荷重用軸受として開発された銅−鉛軸
受合金、ブロンズ軸受合金およびアルミニウム軸受合金
等は耐荷重性はすぐれているが、軸受合金に必要なその
他の特性、すなわち、耐焼付性、埋収性、なじみ性等に
おいては問題があり、この解決のために埋収性、なじみ
性を備えた金属を軸受合金の上にオ−バレイする必要が
ある。例えば、従来の自動車用軸受では裏金上に中間層
として銅またはアルミニウム合金を焼結、鋳造または圧
接等の方法によって密着させ、更に、その上に厚さ１０
〜３０μのオ−バレイ層を施した３層軸受が使用されて
いる。このオ−バレイ層は軸受の耐摩耗性、なじみ性お
よび異物の埋収性向上の効果があり、オ−バレイの組成
としては従来から、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ
系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系等が知られ、特に、米国特許２
６０５１４９号によって開示された鉛８５〜９５％、錫
８〜１２％、銅２〜３％のＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系オ−バレ
イが最も多く使用されている。このオ−バレイ中の鉛は
軸受とジャ−ナルとのなじみ性および潤滑油中の異物の
埋収性を向上し、錫は耐食性を良くし、銅は耐疲労性向
上の役割を果している。

【０００３】しかし、近年、内燃機関が小型軽量化や高
出力化されるに伴なって軸受の使用条件がさらに過酷に
なり、上記のオ−バレイ層を施した軸受では潤滑油の温
度が上昇するにつれてオ−バレイが軟化し、耐摩耗性や
耐疲労性が悪くなる現象がクロ−ズアップされ、これら
の問題の改良されたオ−バレイ合金の開発が強く求めら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決することを目的としてなされたもので、具体的に
は、従来のオ−バレイ合金に銀を加えることによって、
高油温下における耐摩耗性及び耐疲労性を向上させた新
規なオ−バレイ合金を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は重量
で銀０．１〜５％、錫２〜１２％を含有して、若しくは
さらに銅０．１〜５％を含有して、残余が実質的に鉛か
らなることを特徴とするすべり軸受用オ−バレイ合金に
係る。

【０００６】従来のＰｂ−Ｓｎ系またはＰｂ−Ｓｎ−Ｃ
ｕ系オ−バレイ合金において、錫は鉛と固溶体となりマ
トリックスを形成して存在するもの、及びこのマトリッ
クス中に銅−錫の金属化合物を形成して存在するものが
あり、さらに残りの錫は微細な錫の結晶となってマトリ
ックス中に点在する。しかし、錫リッチなＰｂ−Ｓｎ共
晶温度が１８３℃と高くないため、高油温に接すると液
相が発生し、そのため、合金強度低下が著しくなってオ
−バレイの摩耗や疲労を引き起しやすい。本発明者はＰ
ｂ−Ｓｎ系またはＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金に別成分を加
えることによってＰｂ−Ｓｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系合
金オ−バレイの上記欠点を改善する研究を鋭意進めた結
果、銀の添加が著効のあることを認め、本発明に到達し
た。

【０００７】すなわち、Ｐｂ−Ｓｎ系またはＰｂ−Ｓｎ
−Ｃｕ系合金に銀を添加すると、合金中の銀リッチな部
分ではＡｇ₃Ｓｎの金属間化合物が析出する。

【０００８】そのため、上記Ｐｂ合金の液相が発生する
共晶温度が高くなり、同時に合金の硬さも向上するので
圧縮抵抗及び耐クリ−プ性も向上する。従って、本発明
による銀を添加したオ−バレイ合金は従来のＰｂ−Ｓｎ
系またはＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金に較べて高油温での耐
摩耗性、耐疲労性が大巾に改善される。

【０００９】本発明のオ−バレイ合金は電気メッキ法や
スパッタリング等の気相メッキ法で製造できるが、低コ
ストで製造できる電気メッキ法が有利である。例えば、
鉛、錫または鉛、錫、銅の各硼弗化物を含む処理浴を用
いて軸受合金面に従来の如く電気メッキし、該軸受合金
層上にＰｂ−Ｓｎ系またはＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系の従来の
合金を析出させた後、このオ−バレイ合金の上に例えば
シアン化銀浴からの電気メッキにより銀メッキを施す。
また、シアン浴でなく市販されている非シアン浴でも密
着が確保されれば勿論銀メッキに使用できる。その後、
１２０〜２２０℃に加熱し、従来のオ−バレイ層の中に
銀を拡散させて本発明の組成を有するオ−バレイ合金層
を得ることができる。

【００１０】本発明はオ−バレイ合金中の各元素の役割
と添加量は以下の如くである。

【００１１】すなわち、錫は鉛の耐食性を向上させる
が、銀が共存する時には低含有量においてもその効果が
保持され、一方、含有量が多くなると液相発生温度が低
下し、耐疲労性及び耐摩耗性が劣化する傾向があり、本
発明においては２〜１２％必要である。

【００１２】銅はオ−バレイ合金の耐疲労性を向上させ
るために添加されるが、含有量が０．１〜５％で好性能
を発揮する。０．１％以下では効果が不充分であり、５
％以上ではかえって耐疲労強度を落とし、耐食性も低下
する。

【００１３】銀は前述の如くＰｂ−Ｓｎ系またはＰｂ−
Ｓｎ−Ｃｕ系合金の液相発生温度を上昇させると共に硬
さを増加させ、高油温下での合金層の耐摩耗性と耐疲労
性を向上させる。０．１％未満ではその効果が期待でき
ず、５％を超えて添加するとオ−バレイ合金のなじみ
性、埋収性が低下するばかりでなく経済的にも障害とな
る。従って、銀の添加量は０．１〜５％が好適である。

【００１４】図１は本発明のすべり軸受用オ−バレイ合
金を有するすべり軸受の断面構成図である。図１におい
て符号１は裏金、２は銅またはアルミニウム合金層、３
はニッケルまたはニッケル合金メッキ層、４が本発明の
オ−バレイ合金層である。この本発明によるオ−バレイ
合金の改善された耐摩耗性、耐疲労性を反映して、本発
明にもとづく図１のすべり軸受は摺動要素としてすぐれ
た特性を示し、極めて有用である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１６】実施例１．まず、軸受合金に対して一般の
電気メッキの場合と同様に脱脂及び酸洗を行なった後、
約１．５ミクロン厚のニッケルまたはニッケル合金メッ
キを行なった。このニッケルまたはニッケル合金の薄メ
ッキ層は、銅系軸受合金の場合、内燃機関の運転時にオ
−バレイ中の錫が下地の銅系軸受合金中に拡散してオ−
バレイの耐腐食性が劣化するのを防止する。また、アル
ミニウム系軸受合金の場合、オ−バレイの密着性を向上
させる。このニッケルまたはニッケル合金メッキの上に
下記浴組成（Ａ）のメッキ浴及び電流密度で電気メッキ
を行なった。 硼弗化鉛（金属鉛として） ６０〜１２０ｇ／ｌ 硼弗化錫（金属錫として） ２〜 １２ｇ／ｌ 浴組成（Ａ） 硼弗化水素酸 ４０〜 ５０ｇ／ｌ レゾルシン １〜 ５ｇ／ｌ ゼラチン ０．１〜０．５ｇ／ｌ 電流密度 １〜４Ａ／ｄｍ²

【００１７】次にこのメッキの上に銀メッキを施した。
この銀メッキは通常のシアン浴を用い、電流密度１〜３
Ａ／ｄｍ²で各種の厚さに仕上げた。

【００１８】銀メッキ後、１２０〜２２０℃の温度で約
一時間加熱処理し、銀をＰｂ−Ｓｎオ−バレイ合金層の
中に拡散させ、本発明の所定の組成のオ−バレイ合金を
得た。尚、オ−バレイ合金層の厚さは全て２０ミクロン
とした。

【００１９】実施例２．上記実施例１と同様に軸受合金
上にニッケルまたはニッケル合金メッキを行ない、この
メッキ上に下記浴組成（Ｂ）のメッキ浴及び電流密度で
電気メッキを行なった。 硼弗化鉛（金属鉛として） ６０〜１２０ｇ／ｌ 硼弗化錫（金属錫として） ２〜 １２ｇ／ｌ 浴組成（Ｂ） 硼弗化銅（金属銅として） ０．１〜 ５ｇ／ｌ 硼弗化水素酸 ４０〜 ５０ｇ／ｌ レゾルシン １〜 ５ｇ／ｌ ゼラチン ０．１〜０．５ｇ／ｌ 電流密度 １〜４Ａ／ｄｍ²

【００２０】上記メッキの上に、銀メッキと拡散熱処理
を実施例１と同様に行なって、本発明の所定の組成のオ
−バレイ合金を得た。

【００２１】また、従来オ−バレイ合金として、Ｐｂ−
Ｓｎ合金は実施例１の浴組成（Ａ）を用い、Ｐｂ−Ｓｎ
−Ｃｕ合金は実施例２の浴組成（Ｂ）を用いて、夫々を
製作した。

【００２２】本発明オ−バレイ合金の耐摩耗性及び耐疲
労性も評価するため、アンダ−ウッド試験により、荷重
５８．６ＭＰａ、周速８ｍ／秒、オ−バレイ厚０．０２
ｍｍ、軸受背面温度１７５℃、潤滑油ＳＡＥ＃３０、相
手軸Ｓ４５Ｃ・粗さ０．８Ｓ、試験時間６０時間の条件
で試験し、摩耗厚さの測定と目視による外観疲労具合の
観察を行なった。

【００２３】前記実施例１、２の方法によって得られた
本発明のオ−バレイ合金と従来合金の各組成及びアンダ
−ウッド試験による評価結果を表１に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１からわかるように、Ｎｏ．１〜９の本
発明オ−バレイ合金は、Ｎｏ．１０、１１の従来オ−バ
レイ合金に較べて高油温条件下での摩耗が少なく、疲労
程度も良好であり、これは明らかに銀の添加による効果
と判断される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、鉛系オ−バレイ合
金に対して銀を添加するという新しい発想によって、重
量で銀０．１〜５％、錫２〜１２％を含有して、若しく
はさらに銅０．１〜５％を含有して、残余が実質的に鉛
からなる本発明のすべり軸受用オ−バレイ合金は、高油
温条件下における耐摩耗性、耐疲労性が、銀を添加しな
い従来品に較べて格段に向上している。

【００２７】従って、本発明のオ−バレイ合金を、銅系
或いはアルミニウム系等の軸受合金の上にオ−バレイし
たすべり軸受は、出力増大した内燃機関の高温条件下に
おいても摺動要素としてすぐれた特性を示し、非常に有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のすべり軸受用オ−バレイ合金を有する
すべり軸受の断面構成図である。

【符号の説明】

１ 裏金 ２ 銅又はアルミニウム軸受合金層 ３ ニッケル又はニッケル合金薄メッキ層 ４ オ−バレイ合金層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で銀：０．１〜５％、錫：２〜１
   ２％を含有して、残余が実質的に鉛からなることを特徴
   とするすべり軸受用オ−バレイ合金。
2. 【請求項２】 重量％で銀：０．１〜５％、錫：２〜１
   ２％、銅：０．１〜５％を含有して、残余が実質的に鉛
   からなることを特徴とするすべり軸受用オ−バレイ合
   金。