JPS5852454A - 軸受用亜鉛合金 - 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】 本発明け、重量比でアルミニウム（ＡＩ）　３〜１５チ
、鉗（Ｃｕ、）０５〜１０％、珪素（Ｓｉ）　、０５〜
’７％、ホウ素（Ｂ）　ＱＯＯ５〜１　％　、残部亜鉛
（Ｚｎ）　よりなる、とくに低速度高荷重用途に使用さ
れて好適な軸受用亜鉛合金に関するものである。

従来、　Ｚｎ合金は安価で鋳造性がよいなどの長所を有
するため、とくにダイキャストによる機械部品、構造部
品あるいは日用品など多方面に使用されている。

最近は軸受用としての曲鉛合金の開発も進めらねている
が、いずれも耐摩耗性、耐荷重性が十分でなく、と、く
に相手材に凝着しやすいために異常摩耗を起しやすいな
どの欠点が解決されていないというのが現状である。

また、軸受材料としては寸法精度よく滑らかな軸受摺動
面が得られやすいという−ととも重要であるが、そのた
めにはとくに切削加工性にすぐれることも重要な要素の
一つである。

本発明は低速度高荷重用途において、とくに耐摩耗性、
　ｉｔ＃着性にすぐれ、しかも鋳造性、切削加工性にも
すぐれた軸受用亜鉛合金を得ることを目的とする。

さて、重量比でＡ１を１０％前後含むＺｎ　−Ａ１合金
は油潤滑のもとて比較的良好な軸受性能を示すが、耐凝
着性、耐荷重性および速度特性が十分でないこのＺｎ　
−Ａ１合金はすべり速度が、たとえば３ｍ／ｍｉｎ付近
の低速度領域での限界荷重は１００ｋｙ／ａｍであるが
、この荷重をわずかに超えると異常摩耗を起しやすく、
またこの合金は切削加工性が悪く、寸法精度よく滑らか
な軸受摺動面を得るのが難しい。

本発明は上述したＺｎ　−Ａ１合金の問題点を解決する
べく、このＺｎ　−Ａ１合金に−ｅｔのＣｕを添加する
ことにより、その限界荷重を１５　ＱｋｙＣｍに向上さ
せ、耐荷重性の向上に寄与することを見い出したが、耐
凝着性、耐摩耗性の改善までには至らず、やは快限界荷
重をわずかに超えると異常摩耗を起しやすい傾向を示し
た。

すなわち、限界荷重近辺あるいはそれ以上の荷重で摩耗
量が大きくなるばかりでなく異常摩耗を招く危険がある
ワ ここで異常摩耗とは、摩擦距離などをファクターとして
正常に進行する定常摩耗とけ異なり、相手材との凝着、
摩耗粉による＊捧面の堀り起し力どをともなうはげしい
摩耗を意味する。

本発明者は上述したＺｎ　−Ａ１合金に一定量のＣｕの
添加がその耐荷重性を向上させることに着目し、種々実
験の結果％Ｚｎ　−Ａｌ　−Ｏｕ金合金さらに一定量の
ｓｌおよびＢを添加することによって前述した問題点が
一挙に解決され、すぐれた軸受性能を有するＺｎ合金を
得ることに成功した。

すなわち、重量比で３〜１５チ、０ｕ０５〜１０％含む
Ｚｎ　−Ａｍ　−（！ｕ金合金日１α５〜７％、３００
０５〜１％を添加することにより、その限界荷重を３ｏ
ｏｋｇｒ１以上に向上させ、しかも合金の凝着しやすい
性質がほとんど完全に解消され、異常摩耗を生じさせな
いというすぐれた軸受性能を有し、また鋳造性、切削加
工性にすぐれた軸受用Ｚｎ合金を得るに至ったのである
。

合金成分中のＣｕは合金の強度を増大させて耐荷重性、
耐摩耗性の向上に効果を発揮する元素で。

その添加量が０５重量％以下ではその添加効果が発揮さ
ねず、　１０重量％ヲ超えて添加すると合金中に硬いＺ
ｎとの中間化合物であるε相を晶出する量が顕著に現わ
れ、合金の耐摩耗性を向上させる反面、摩擦係数を増大
せしめ合金を脆くさせる傾向を示す。

したがって、　Ｃｕの添加量は０５〜１０重量％、就中
１〜３重量％が好ましい。

Ｓｌは合金中に均一かつ微細に分布して合金の耐摩耗性
、耐荷重性、さらには１凝着性の向上などに効果を発揮
する元素である。

そして、その添加量が１重量−以上では合金中に８１の
析出量が多く、かつ粗大化し、後述するＢの添加によっ
ても合金中に８１を均一かつ微細に分布させることが難
しいのと合金の摩擦係数を増大させるばかりでなく脆さ
が目立ち始め、ｉた切削加工性を損う結果となる。また
添加量が０５１Ｊｔチ以下では耐摩耗性、耐凝着性の改
善が計れない。

したがって％Ｓ１の添加量は０５〜１重量Ｌｌｙ、就中
２〜４重量％が好ましい。

Ｂは合金中へ微量の添′加で、主として合金素地の組織
を微細化し、合金を強化する効果を発揮する。

そして、その添加量が０００５重量−から添加効果が発
揮されるが、１重量％を超えて添加してもその効果に顕
著な差は現われない。

したがって、Ｂの添加量は０００５〜１重量％が好まし
い。

Ａ１はその添加量が７〜１１重量％で摩耗量がもつとも
少なくなる。

３重量％以上の添加でその効果が顕著に現われ始めるが
、　１５重量％を超えてさらに多量に添加すると合金の
強度を向上させる反面、かえって耐摩耗性を害し、また
ＳｌおよびＢの添加効果が生かされなくなる。

し六がって、Ａｌの添加量は３〜１５重ｔチ、就中７〜
１１重量％が好ましい。

１鉾した合金成分において、このＢの添加による合金組
織の微細化は合金の耐摩耗性、耐荷重性などの軸受性能
の向上、さらには合金の切削加工性を良好ならしめるな
どの効果をもたらすものでとくに軸受台金として重要で
ある。

以下、実施例について説明するＯ Ａ１、（！ｕ、　Ａｌ　−１６％Ｓ１母合金の三者を黒
鉛ルツボ中８００Ｗ温度で溶解し、所定の合金組成とな
るよう溶湯中にＺｎを投入して溶解したのち、鋳込み前
にＢを添加し温度を＃温度に保って、あらかじめ１００
℃の温度に加温した金型に鋳込んだ。

このようにして得られた本発明の軸受台金鋳物の機械的
性質ならびに軸受性能の試験結果は下表に示すとおりで
ある。

摩擦摩耗試験はつき゛の条件で行なった。

試験片寸法：内径１２ｍｍ、外径１ａ５ｍｍ、長さ１２
ｍｍ相手軸材：機械構造用炭素鋼（Ｓ　４５０）すべり
速度：　３Ｉｖ／ｆｎｉｎ 荷重：　（１）　２００ｋｙ　／　ｃ♂スラスト荷重（
２）　３４０　ｋｙ　／　ｃｒｌスラスト荷重摩擦距離
：１５００ｍ 潤滑：ｓＡｙ；Ｆｋ３ｏエンジン油を試験前に摺動面に
塗布し、以後給油なし 試験機：鈴本式スラスト試験機 なお、表中の廉耗讐η摩擦係数（１）は上記試験条件中
、荷重２００　ｋｙ／ｃ♂スラスト荷重で行なった試験
結果を示し、また摩耗−′、）摩擦係ｄ′）は上記試験
φ件中、荷重３４０ｋｙ／ｃ♂スラスト荷重で行なった
試験結果を示すものであろう 試験結果から、試料も１〜試料亮３の合金は摩擦係数が
αｌ以下の値を示し、本発明合金と大きな差は堅められ
なかったが、摩耗量が時間の経過とともに増大し、いず
れも試験途中で中止したつ一方、本発明の範囲ゝの合金
、すなわち試料載４〜試料雁ｌｌの合金は荷重２００ｋ
ｙ／ｃｍ２および荷重３４０ｋｇ／ｃ　ｍ”の条件下に
おいても摩擦係数が０１以下の値を示し、試験時間中終
始安定した摺動を示した。

表示した試料高４〜試料Ａｌｌにおいて＆Ｓｉの添加量
が０５〜１重量−で、８１の合金中への析出はＢの添加
による相乗効果により均一かつ微細に分布しているのが
確認された。とくに試料４＆６〜試料朧８の合金、すな
わち８１の添加量が２〜番重量％で最も均一かつ微細な
合金組織となり、試験結果からもわかるように最もすぐ
れた軸受性能を発揮したつ また、Ｓｌを７重量％を超えて添加したものは合金中に
８１の析出景も多（、Ｈの添加によっても析出物の形状
が複雑となり、また形がくずれてますます大きな析出物
となり、耐摩耗性については本発明合金と太きに差は認
められなかったが、摩擦係数が増大し、また合金の脆さ
を招来した。

図は前述した試験条件で、本発明の試料＆６の合金と従
来から低速度高荷重用の軸受台金として使用されている
高力黄銅（ＨＢａＣ）軸受とを耐久試験を行なってその
性能を比較したグラフである。

図中符号Ａ１は本発明合金、符号Ｂ１は高力黄銅軸受で
荷重２００　ｋｙ％−の条件で行なった結果を示し。

また符号Ａ２は本発明合金、符号Ｂ２は高力黄銅軸受で
荷重３４０ｋｐ／ｃｍの条件で行たった結果を示す。

試験結果から荷重２００ｋｇ／ｃｍの条件では両者とも
係 摩擦ゝ数が０１以下を示し試験時間中安定した摺動を示
したが、荷重３４０ｋｐ、ｚ６ｍのφ件では高力黄銅軸
受は摩擦時間３時間で摩擦係数が急激に上昇したため試
験を中止した。

一方１本発明の合金は荷重３４０ｋｇ７６ｍ”という高
荷重条件下においても摩擦係数がαｌ以下と低い値を示
し、試験時間中終始安定した摺動を示した。

以上述べたように、本発明はＺｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金に一
定量の８１およびＢを共添加することにより、合金中に
８１を均一かつ微細に分布させたもので、従来Ｚｎ合金
軸受の欠点とされていた耐摩耗性、耐荷重性、４暁付性
などの軸受特性を大幅に改善し、とくに高荷重条件下に
おいてもすぐｊた軸受特性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の軸受用Ｚｎ合金と高力黄銅軸受との耐久試
験結果を示すグラフである。 特許出願人 オイレス工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比でアルミニウム３〜１５％、銅０５〜ｌＯ％、珪
   素０５〜グチ、ホウ素０００５〜ｌチ、残部曲鉛よりな
   る軸受用亜鉛合金。