JPH0819947B2 - なじみ性のすぐれたＣｕ合金製焼結軸受およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれたなじみ性を有し、特になじみ運
転時間の著しい短縮化を可能とする乾式および含油タイ
プのCu合金製焼結軸受、およびその製造法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、一般に、 Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに必要に応じて、 C:0.1〜10％、MoS₂:0.1〜10％、 P:0.05〜２％、B:0.01〜２％、 Zn:0.01〜10％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがCuと不可
避不純物からなる組成（以上重量％、以下組成成分に関
する％は重量％を示す）、並びに５〜30％の多孔率を有
する乾式または含油タイプのCu合金製焼結軸受が知ら
れ、またこのCu合金製焼結軸受が通常の粉末冶金法にて
製造されることも良く知られるところである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の従来Cu合金製焼結軸受においては、装
置に組込まれてなじみ運転を行なう場合、一定の摩擦係
数を示すようになるまでに比較的長時間を要するのが現
状であり、したがつてコスト合理化の立場から、なじみ
運転時間の短縮化が強く望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、なじ
み性のすぐれたCu合金製焼結含油軸受を開発すべく研究
を行なつた結果、上記の乾式または含油タイプの従来Cu
合金製焼結軸受に、大気雰囲気中。不活性ガス雰囲気
中、還元性ガス雰囲気中、あるいは真空雰囲気中（これ
らの雰囲気のいずれでもよく、以下無条件雰囲気とい
う）、180〜350℃の範囲内の所定温度に加熱保持の条件
で熱処理を施すと、その表面部にSnおよびPbが溶出し
て、Sn−Pb合金層が形成されるようになり、このSn−Pb
合金層は軟質で、なじみ性の著しくすぐれた特性をもつ
ので、この結果のCu合金製焼結軸受のなじみ運転時間は
きわめて短かいものとなるという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
つて、 Sn:3〜20％、Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに必要に応じて、 C:0.1〜10％、MoS₂:0.1〜10％、 P:0.05〜２％、B:0.01〜２％、 Zn:0.01〜10％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがCuと不可
避不純物からなる組成、並びに５〜30％の多孔率を有す
るCu合金製焼結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍ
の軟質なSn−Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のす
ぐれた乾式または含油タイプのCu合金製焼結軸受、並び
に上記のSn−Pb合金層の溶出形成熱処理を、無条件雰囲
気中、180〜350℃の範囲内の所定温度に加熱保持の条件
で行なうなじみ性のすぐれた乾式または含油タイプのCu
合金製焼結軸受の製造法に特徴を有するものである。

つぎに、この発明の焼結軸受について、成分組成、多
孔率、熱処理温度、およびSn−Pb合金層の平均層厚を上
記の通りに限定した理由を説明する。

A.成分組成 （ａ） Sn Sn成分には、CuおよびPbと良くぬれ、強度を向上させ
る作用があるが、その含有量が３％未満では所望の強度
を確保することができず、一方その含有量が20％を越え
るとδ相が過大に析出し、脆化するようになることか
ら、その含有量を３〜20％と定めた。

（ｂ） Pb Pb成分には、素地に分散して潤滑性を向上させる作用
があるが、その含有量が0.1％未満では所望の潤滑性が
得られず、一方その含有量が20％を越えると、強度が低
下するようになることから、その含有量を0.1〜20％と
定めた。

（ｃ） ＣおよびMoS₂ これらの成分には、潤滑性向上効果があるので、特に
潤滑性が要求される場合に必要に応じて含有されるが、
その含有量が、それぞれC:0.1％未満およびMoS₂:0.1％
未満では所望の潤滑牲向上効果が得られず、一方その含
有量がC:10％およびMoS₂:10％をそれぞれ越えると、強
度低下が著しくなることから、その含有量をC:0.1〜10
％、MoS₂:0.1〜10％と定めた。

（ｄ） ＰおよびＢ これらの成分には、液相焼結を行なわしめて強度を向
上させる作用があるので、高強度が要求される場合に必
要に応じて含有されるが、その含有量がそれぞれP:0.05
％未満およびB:0.01％未満では所望の強度向上効果が得
られず、一方その含有量が、それぞれP:2％およびB:2％
を越えると、寸法変化が著しく、かつ相手攻撃性が増大
するようになることから、その含有量を、それぞれP:0.
05〜２％、B:0.01〜２％と定めた。

（ｅ） Zn Zn成分には、素地に固溶して、これを強化する作用が
あるので、高強度が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が0.1％未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が10％を越えると相手
攻撃性が増大するようになることから、その含有量を0.
1〜10％と定めた。

B.多孔率 多孔率が５％未満では所望の潤滑特性が得られず、一
方多孔率が30％を越えると、極端に強度低下をきたすよ
うになることから、多孔率を５〜30％と定めた。

C.熱処理温度 熱処理温度が180℃未満では、実操業上、経済的にSn
−Pb合金層を形成するのが困難であり、一方その温度が
350℃を越えると、軸受が熱変形するようになることか
ら、その温度を180〜350℃と定めた。

D.Sn−Pb合金層の平均層厚 その平均層厚が0.1μｍ未満では所望のすぐれたなじ
み性を確保することができず、一方その平均層厚が10μ
ｍを越えると、軟質層の増大による摩耗進行の促進をう
ながすようになることから、その平均層厚を0.1〜10μ
ｍと定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明の焼結軸受を実施例により具体的に
説明する。

原料粉末として、いずれも−100meshのCu−Sn合金（S
n:10％含有）粉末、Cu−Pb合金（Pb:50％含有）粉末、P
b−Sn合金（Sn:50％含有）粉末、Cu−Sn−Pb合金（Sn:1
0％、Pb:10％含有）粉末、Cu粉末、Sn粉末、Pb粉末、黒
鉛粉末、MoS₂粉末、Cu−Ｐ合金（P:10％含有）粉末、Cu
−Ｂ合金（B:5％含有）粉末、およびZn粉末を用意し、
これら原料粉末を、それぞれ第１表に示される配合組成
に配合し、通常の条件で混合した後、0.5〜8ton/cm²の
範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでこ
の圧粉体を、分解天然ガス雰囲気中、600〜800℃の範囲
内の所定の温度で焼結して、実質的に配合組成と同一の
成分組成、並びに第１表に示される多孔率を有し、さら
に外径:16mm×内径:8mm×高さ:8mmの寸法をもつたCu合
金製焼結軸受を製造し、引続いて、このCu合金製焼結軸
受に対して、同じく第１表に示される条件でSn−Pb合金
層形成熱処理（この熱処理は、焼結後の冷却過程を利用
し、冷却途中における180〜350℃の範囲内の所定温度に
所定時間保持することによつて行なつてもよい）を施し
て、同じく第１表に示される平均層厚のSn−Pb合金層を
形成し、最終的にサイジング処理（このサイジング処理
は前記のSn−Pb合金層形成熱処理の前に行なつてもよ
い）し、多孔率 :18％以上のものについては含油処理を施すことによつ
て本発明Cu合金製焼結軸受１〜30を製造した。

つぎに、この結果得られた本発明Cu合金製焼結軸受１
〜30、並びに上記のSn−Pb合金層形成熱処理を行なわな
い以外は同一の条件で製造したCu合金製焼結軸受（これ
は従来Cu合金製焼結軸受に相当するので、以下従来Cu合
金製焼結軸受という）１〜30について、 相手材：直径8mmのS45C（中炭素鋼）製シヤフト、 周速:100m/min. 面圧:10Kgf/cm²、 の条件でなじみ試験を行ない、一定の摩擦係数を示すま
でに到る運転時間を測定した。これらの結果を第２表に
示した。なお、第２表には一定化した摩擦係数も示し
た。

また、第１図および第２図には、それぞれ本発明Cu合
金製焼結軸受２および従来Cu合金製焼結軸受２の表面断
面部における金属顕微鏡による金属組織写真を示した。

〔発明の効果〕

第２表および第１、２図に示される結果から、本発明
Cu合金製焼結軸受１〜30においては、いずれも表面部に
形成されたSn−Pb合金層によつて一定の摩擦係数を示す
に到るまでの運転時間が、このSn−Pb合金層の形成がな
い従来Cu合金製焼結軸受１〜30に比して、相対的に著し
く短かく、かつこれより低い摩擦係数を示すことが明ら
かである。

上述のように、この発明の方法によれば、なじみ性の
すぐれたCu合金製焼結軸受を製造することができ、これ
によつてなじみ運転時間の著しい短縮化がはかれるの
で、コスト合理化に寄与するところ大なるものがあるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明Cu合金製焼結軸受の表面断面部を示す金
属顕微鏡による金属組織写真、第２図は従来Cu合金製焼
結軸受の表面断面部を示す金属顕微鏡による金属組織写
真である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｃ 33/14 Ａ 7123−3Ｊ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）、並びに５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼
   結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−
   Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のすぐれたCu合金
   製焼結軸受。
2. 【請求項２】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに、 C:0.1〜10％、 MoS₂:0.1〜10％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがCuと不可避不
   純物からなる組成（以上重量％）、並びに５〜30％の多
   孔率を有するCu合金製焼結軸受の表面部に、平均層厚:
   0.1〜10μｍの軟質なSn−Pb合金層を溶出形成してなる
   なじみ性のすぐれたCu合金製焼結軸受。
3. 【請求項３】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに、 P:0.05〜２％、 B:0.01〜２％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがCuと不可避不
   純物からなる組成（以上重量％）、並びに５〜30％の多
   孔率を有するCu合金製焼結軸受の表面部に、平均層厚:
   0.1〜10μｍの軟質なSn−Pb合金層を溶出形成してなる
   なじみ性のすぐれたCu合金製焼結軸受。
4. 【請求項４】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに、 Zn:0.1〜10％、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）、並びに５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼
   結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−
   Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のすぐれたCu合金
   製焼結軸受。
5. 【請求項５】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、 C:0.1〜10％、 MoS₂:0.1〜10％、 のうちの１種または２種を含有し、さらに、 P:0.05〜２％、 B:0.01〜２％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがCuと不可避不
   純物からなる組成（以上重量％）、並びに５〜30％の多
   孔率を有するCu合金製焼結軸受の表面部に、平均層厚:
   0.1〜10μｍの軟質なSn−Pb合金層を溶出形成してなる
   なじみ性のすぐれたCu合金製焼結軸受。
6. 【請求項６】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、 C:0.1〜10％、 MoS₂:0.1〜10％、 のうちの１種または２種を含有し、さらに、 Zn:0.1〜10％、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）、並びに５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼
   結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−
   Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のすぐれたCu合金
   製焼結軸受。
7. 【請求項７】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、さらに P:0.05〜２％、 B:0.01〜２％、 のうちの１種または２種を含有し、さらに、 Zn:0.1〜10％、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）、並びに５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼
   結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−
   Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のすぐれたCu合金
   製焼結軸受。
8. 【請求項８】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、 C:0.1〜10％、 MoS₂:0.1〜10％、 のうちの１種または２種を含有し、 P:0.05〜２％、 B:0.01〜２％、 のうちの１種または２種を含有し、さらに、 Zn:0.1〜10％、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）、並びに５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼
   結軸受の表面部に、平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−
   Pb合金層を溶出形成してなるなじみ性のすぐれたCu合金
   製焼結軸受。
9. 【請求項９】Sn:3〜20％、 Pb:0.1〜20％、 を含有し、かつ５〜30％の多孔率を有するCu合金製焼結
   軸受に、無条件雰囲気中、180〜350℃の範囲内の所定温
   度に加熱保持の条件でSn−Pb合金溶出熱処理を施して、
   その表面部に平均層厚:0.1〜10μｍの軟質なSn−Pb合金
   層を溶出形成することを特徴とするなじみ性のすぐれた
   Cu合金製焼結軸受の製造法。