JPH11293368A - 銅系摺動合金 - Google Patents

銅系摺動合金

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JPH11293368A
JPH11293368A JP10112799A JP11279998A JPH11293368A JP H11293368 A JPH11293368 A JP H11293368A JP 10112799 A JP10112799 A JP 10112799A JP 11279998 A JP11279998 A JP 11279998A JP H11293368 A JPH11293368 A JP H11293368A
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Naohisa Kawakami
直久 川上
Getsuko Higuchi
月光 樋口
Yoshiaki Sato
善昭 佐藤
Takayuki Shibayama
隆之 柴山
Keizo Mizuno
啓三 水野
Kenji Yamanouchi
健司 山之内
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KYB Corp
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Daido Metal Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性と非焼付性に優れた銅系摺動合金と
する。 【解決手段】 Ｃｕ合金に２〜３０重量％Ｐｂ相が分散
している。このＰｂ相に平均粒子径を５〜２５μｍとす
るＳｉＣ，ＳiＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＣ，Ｗ
Ｃ，ＴｉＮ等の硬質粒子が０．１〜６容量％含有してい
る。硬質粒子がＰｂ相に取り込まれていることによっ
て、耐摩耗性に優れるとともに非焼付性が向上する。ま
た、軟質のＰｂ相がクッションとなり、相手材に対する
アタック性が緩和され、また、Ｐｂ相も硬質粒子を包含
しているためにＰｂの流出が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性に優れる
銅系摺動合金に係り、特にすべり軸受、バルブプレート
などに適用される銅系摺動合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗性を高めた銅系摺動合金に関する
技術としては、特開平４ー８８１３７号公報に開示され
ている。この従来技術の合金は、銅合金粉末に黒鉛、二
硫化モリブデン、Ｐｂ等の固体潤滑剤とＳｉＣ，Ｓi
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＣ，ＷＣ，ＴｉＮ等の
硬質粒子を混合し、熱間押出しによって摺動合金を得て
いる。これら潤滑剤と硬質粒子をバランスよく適量配合
することによって耐摩耗性と非焼付性に優れた摺動合金
が得られるとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の摺動材
に要求される摺動特性などの性能はさらに高度のものが
要求されている。ここで上述した従来技術では、銅マト
リックス中に潤滑剤と硬質粒子を分散して、固体潤滑剤
により非焼付性を確保し、硬質粒子によって耐摩耗性を
得るものであって、固体潤滑剤と硬質粒子の含有量によ
って耐摩耗性と非焼付性の向上を図っている。このた
め、耐摩耗性を高めるために硬質粒子の含有量を高める
と非焼付性が低下し、一方、非焼付性を高めるために固
体潤滑剤の含有量を高めると耐摩耗性が低下するため
に、これらの性能の向上には限界があった。
【０００４】そこで、この発明では、銅マトリックスに
鉛相を分散し、この分散した鉛粒子中に硬質粒子を配置
することによって耐摩耗性と非焼付性に優れた銅系摺動
合金とすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、２
〜３０重量％Ｐｂを分散して含むＣｕ合金に、平均粒子
径を５〜２５μｍとする硬質粒子がＰｂ相中に０．１〜
６容量％含有している。
【０００６】銅合金は、Ｃｕに０．５〜１５重量％のＳ
ｎを含有することが望ましい（請求項２）。Ｓｎが０．
５重量％未満では合金の強度を強化する効果が得られな
い。また１５重量％を超えるとＣｕ−Ｓｎ化合物が多く
形成されて脆くなる。さらに、熱伝導率も低下して非焼
付性が低下する。また、銅合金には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｚｎ、Ｍｎ等のうちから選択された一種または二種
以上を総量で４０重量％以下添加してマトリックスの強
化を図ることもできる（請求項４）。更に、自己潤滑性
を有するＭoＳ2、ＷＳ2、ＢＮ、グラファイトの固体潤
滑剤を添加して耐摩耗性の向上を図ることもできる（請
求項５）。
【０００７】ＰｂはＣｕ合金のマトリックス中に分散し
たＰｂ相を形成し、耐摩耗性と非焼付性が発揮される。
Ｐｂの含有量が２重量％未満では、硬質粒子をＰｂ相中
に取り込めないために非焼付性の向上が望めない。３０
重量％を超えると強度が低下するので、２〜３０重量％
とする。好ましくは、５〜２５重量％とする。Ｐｂ相
は、均一に分散していることが望ましく、Ｐｂ含有量が
少ない場合には非連続の粒子状に、多い場合には連続し
た網目状に存在するが、いずれの状態であってもよい。
【０００８】硬質粒子は、ＳｉＣ，ＳiＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，
Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＣ，ＷＣ，ＴｉＮ等の金属の酸化物、窒
化物、炭化物などが使用でき（請求項３）、平均粒子径
は５〜２５μｍとする。２５μｍを越えると、特にＰｂ
含有量が少ない場合にはＰｂ相に取り込むことが困難に
なり、相手材をアタックする傾向が高くなる。また、平
均粒子径が５μｍ未満では、均一に分散させることが困
難になる。これらの理由により硬質粒子の平均粒子径
は、５〜２５μｍとするが、８〜２０μｍが好ましく、
また特に、１０〜１８μｍのものでは、Ｐｂ相中に取り
込みやすくなるとともに、相手材の摺動面の粗さを矯正
して滑らかにする作用が発揮される。
【０００９】ここで、硬質粒子は、Ｃｕ合金のマトリッ
クス中に分散したＰｂ相に包まれて存在しているため
に、図４に示すように、摺動面では、軟質のＰｂ相３が
クッションとなり、マトリックス１の表面に露出してい
る硬質粒子２による相手材に対するアタック性が緩和さ
れる。
【００１０】また、硬質粒子２が存在しない状態のＰｂ
相３では、図５に示すように、摺動時にＰｂが摺動面上
へ運び去られ易いが、本発明では、図４に示すように、
硬質粒子２の存在によってＰｂの流出が阻止される。さ
らに硬質粒子が脱落しても、Ｐｂ相による埋収性によっ
て再度Ｐｂ相に捕捉されるためアブレッシブ摩耗が緩和
される。
【００１１】硬質粒子がＰｂ相に取り込まれていること
によって、耐摩耗性に優れるとともに非焼付性が向上す
る。このため、硬質粒子の量は、Ｐｂの含有量に依存す
るが、０．１〜６容量％程度が望ましく、０．１容量％
未満では、耐摩耗性を向上する効果が少ない。６容量％
を越えると、Ｐｂ相に包み込まれていない硬質粒子が増
加して、相手材への攻撃性が大きくなる。なお、硬質粒
子の０．１〜６容量％は、Ｃｕ合金の組成やＰｂ含有量
によって変るが、例えばＳｉＣの場合に重量％に換算し
て大略０．０３〜２．２重量％に相当する。
【００１２】また、本発明の合金の製造方法としては、
粉末焼結法が望ましい（請求項６）。熱間押出法では、
Ｐｂ相が押出方向に延びて方向性を生じるとともに、Ｐ
ｂ相中に硬質粒子が包含されにくくなる。銅系粉末とし
て合金粉末の他、混合粉末を使用してもよい。なお、銅
系摺動合金のみで形成される摺動材（請求項７）、例え
ば、油圧ポンプやモータの弁板やシューなどでは、圧粉
焼結法が好適である。また、裏金に銅系摺動合金を接合
して形成される摺動材（請求項８）、例えば、すべり軸
受などでは、裏金に原料粉末を散布した後焼結する焼結
法が好適である。なお、焼結する際や後に圧延して密度
を高めるとさらに高い強度の摺動材とすることができ
る。
【００１３】
【発明の効果】請求項１の発明では、２〜３０重量％Ｐ
ｂを分散して含むＣｕ合金に、平均粒子径を５〜２５μ
ｍとする硬質粒子がＰｂ相中に０．１〜６容量％含有さ
れていることによって、耐摩耗性に優れた銅系摺動合金
とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を比較例と
ともに詳細に説明する。表１に示す本実施例（実施例１
〜実施例１０）および比較例１〜比較例４に示す各組成
になるように２５０μｍ以下の粒子径の合金粉末に、硬
質粒子として平均粒子径８μｍのＡｌ2Ｏ3粉末または１
５μｍのＳｉＣ粉末を混合機により１時間混合した。こ
の混合粉末を銅メッキした厚さ１．２ｍｍの鋼板上に散
布し、還元雰囲気中で７００〜９００°Ｃに加熱して初
回の焼結を２０分間行い、その後ロール圧延した。さら
に初回の焼結と同じ条件で焼結及びロール圧延を行なっ
て裏金に銅系摺動合金を接合した摺動材を得た。得られ
た摺動合金の厚さは０．６ｍｍであった。なお、固体潤
滑剤としてグラファイトを添加した実施例３，４等や比
較例４では、合金粉末等とともに混合機に装入して混合
した。
【００１５】図１は、このようにして製作した実施例２
の組織を示す電子顕微鏡写真を模式的に表わした図であ
って、銅合金のマトリックス中に、Ｐｂ相が非連続の粒
状に分散し、硬質粒子がこのＰｂ相中に存在している。
図２は、Ｐｂを２３重量％含有する実施例５の組織を示
す電子顕微鏡写真を模式的に表わした図であって、銅合
金のマトリックス中に、Ｐｂ相が連続した網目状に均一
に分散し、硬質粒子がこのＰｂ相中に存在している。図
３は、比較例４の組織を示す電子顕微鏡写真を模式的に
表わした図であって、銅合金のマトリックス中に、約５
μｍのＰｂ相が分散しているが、Ｐｂ含有量が１重量％
と少ないために、硬質粒子が銅合金のマトリックスの境
界に存在している。
【００１６】次に、上述した焼結バイメタルを外径２
７．２ｍｍ及び内径２２ｍｍのワッシャー形に切断して
平板の試験片とし、合金面を平滑に仕上げた上で、摩耗
試験および焼付試験を行なった。
【００１７】
【表１】
【００１８】摩耗試験は、鈴木試験機により、表２に示
す条件で行なった。
【００１９】
【表２】
【００２０】この摩耗試験により表３の結果が得られ
た。
【００２１】
【表３】
【００２２】これにより、硬質粒子を含有しない比較例
２では、１６μｍと大きな摩耗量を示し、ＳｉＣを１．
５容量％添加した実施例２では、２μｍとなり、著しく
耐摩耗性が改善されていることが判明した。また、Ｐｂ
の含有量が１重量％の比較例４では、摩耗量が２５μｍ
と大きく、またＰｂの含有量が３５重量％の比較例３に
おいても、摩耗量が２２μｍと大きかった。次に焼付試
験を、鈴木試験機により、表４に示す条件で行なった。
【００２３】
【表４】
【００２４】この焼付試験により表５の結果が得られ
た。
【００２５】
【表５】
【００２６】硬質粒子を含有しない比較例１、比較例２
では、焼付かない最高面圧が１５ＭＰａとやや低く、一
方、Ｐｂを１重量％しか含まない比較例４では、１０Ｍ
Ｐａと低い値を示した。一方、実施例１〜実施例１０で
は、いずれも２０ＭＰａ以上の焼付かない最高面圧を示
した。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２の組織を示す電子顕微鏡写真の模式図
【図２】実施例５の組織を示す電子顕微鏡写真の模式図
【図３】比較例４の組織を示す電子顕微鏡写真の模式図
【図４】摺動面における硬質粒子の状態を示す断面図
【図５】摺動面におけるＰｂの状態を示す断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 32/00 Ｃ２２Ｃ 32/00 Ｂ Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｆ１６Ｃ 33/12 Ａ 33/14 33/14 Ａ (72)発明者 樋口 月光 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 (72)発明者 佐藤 善昭 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 (72)発明者 柴山 隆之 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 (72)発明者 水野 啓三 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 山之内 健司 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２〜３０重量％Ｐｂを分散して含むＣｕ
    合金に、平均粒子径を５〜２５μｍとする硬質粒子がＰ
    ｂ相中に０．１〜６容量％含有されていることを特徴と
    する銅系摺動合金。
  2. 【請求項２】 ０．５〜１５重量％のＳｎを含有する請
    求項１に記載の銅系摺動合金 。
  3. 【請求項３】 硬質粒子が金属の酸化物、窒化物、炭化
    物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の銅系
    摺動合金 。
  4. 【請求項４】 総量で４０重量％以下のＮｉ、Ｆｅ、Ａ
    ｌ、Ｚｎ、Ｍｎのうちから選択された一種または二種以
    上を含有する請求項１〜３記載の銅系摺動合金 。
  5. 【請求項５】 総量で１〜２０容量％のＭoＳ2、Ｗ
    Ｓ2、ＢＮ、グラファイトのうちから選択された一種ま
    たは二種以上を含有する請求項１〜４記載の銅系摺動合
    金 。
  6. 【請求項６】 原料粉末を混合した後、焼結して製造す
    ることを特徴とする請求項１〜５記載の銅系摺動合金の
    製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜５記載の銅系摺動合金によっ
    て形成されていることを特徴とする摺動材。
  8. 【請求項８】 請求項１〜５記載の銅系摺動合金が裏金
    に接合されていることを特徴とする摺動材。
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