JPS607035B2

JPS607035B2 - 内燃機関の軸受およびその製造方法

Info

Publication number: JPS607035B2
Application number: JP12554379A
Authority: JP
Inventors: 辰彦福岡; 孝福田; 真一岡本
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS5647589A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、主に銅（Ｃｕ）系およびアルミニウム（ＡＩ
）系のすべり軸受の表面に、電気メッキ法により二層ま
たは三層軸受の複合形式として用いる軸受表面層（以上
オーバレィという）の合金に関するものであり、特願昭
５３一８３３３５（袴開昭５５−１１１４４号）の改良
に関するものである。

従釆すべり軸受は銅合金粉末を焼縞法により炭素鋼板の
表面に接合したり、或はアルミニウムースズ、アルミニ
ウム−カドミウムーシリコン等の圧延板を炭素鋼板の表
面に圧延により接合し、プレス成型、切削加工を施し、
半割或は円筒状にし、これら鋼合金或はアルミニウム合
金（以下ライニングという）表面に鉛（Ｐｂ）系合金或
はスズ（Ｓｎ）系合金を電気メッキ法または鏡着法によ
りオーバレイを施している。オーバレィの初期の目的は
、軸受のなじみ性の向上貝０ち藤およびすべり軸受の組
み込まれるハウジングの加工精度および組付時のミスア
ラィメントを吸収する性質を附加することにあり、更に
潤滑油中に混入する桂砂・鉄粉等の異物をオーバレィ中
に埋収させ、藤および軸受を保護することにあった。

しかし最近の内燃機関では、機械加工精度の向上と潤滑
油中の異物を除去する炉過器の改良により、前述した問
題は解消する方向にあるが、新らたに内燃機関の高出力
化に伴うオーバレィの疲労はくりおよび潤滑油の交換時
期の延長に伴うオーバレィの腐食摩耗が発生するように
なってきている。オーバレィが疲労はくり、或は腐食す
ることにより短時間で損傷を受け、消失するとＣｕ系或
はＡＩ系のライニングが露出しライニングの損傷を早め
ることになり軸受の寿命は低下することになる。本発明
はかかる問題を解消すべ〈、Ｃｕ系および山系のラィニ
ングの表面に施されるオーバレィ合金を提供せんとした
もので、Ｓｎ５〜１２％アンチモン（Ｓｂ）０．０１〜
３．０％残部Ｐｂよりなる合金にインジウム（ｌｎ）０
．０５〜３．０％（この場合の３．０％は３．０％未満
を示す以下同じ）またはタリウム（ｍ）０．０５〜３．
０％（この場合の３．０％は３．０％未満を示す。以下
同じ）或はｌｎおよびＴＩの両金属をそれぞれ０．０５
〜３．０％（この場合の３．０％は３．０％未満を示す
。以下同じ）含有させたものである。（％はすべて重量
％を示す）。かつ、これら元素または合金による電気メ
ッキを行っても空孔が生じないメッキ層を得ることにあ
る。更に、このオーバレィの厚さを５〜２０山肌になる
ように電気メッキ法により施したものである。本発明に
於いて、各成分元素を上述の範囲に限定したのは、Ｐｂ
、Ｓｎ、ｌｎおよびｍは軸受のなじみ性を附加する元素
であるが、Ｓｎ、ｌｎおよびＴＩはＰｂ‘こ比し高価で
あり、尚本発明の成分範囲で十分に性能を満足するから
である。更にＳｎ、ｌｎおよびＴＩは潤滑油が高温で使
用された時に生成する低分子の有機酸による腐食を防止
する目的では本発明の成分範囲で十分であるからである
。尚、Ｓｎ、ｌｎ、ＴＩは同様の目的を持つが、その元
素の特性上使い分ける必要があり、単一元素を含有させ
るだけでは充分でない。すなわち、オーバレイ中Ｓｎの
みでは内燃機関で使用されたときラィニング拡散する速
度がｌｎ、ＴＩおよびＳｂよりも大であり、有機酸性油
中の耐食性を長期間維持することは困難であるが」Ｓｎ
はＳｂおよびｌｎと共存すると、金属間化合物を形成し
、単体で存在するよりも安定して存在することになる。
また、ｍはｌｎに比して融点も高くオーバレィ中では単
独でも安定して存在するが、価格が他のＳｎ、ｌｎおよ
びＳｂに比し高価であるので他の元素と合金化し使用す
ることが望ましい。Ｓｂは、表面層合金中ではＳｎとＳ
ｂ−Ｓｎの金属間化合物を形成し、オーバレィ層の耐摩
耗性を向上させるとともに酸性油中での耐腐食性を向上
させるに十分な範囲である。更に、本発明でメッキ厚さ
を５〜２０山肌に限定したのは後述するようにオーバレ
ィの疲労強さおよび摩耗量はメッキ厚さが増加するにつ
れ低下するからであり、高負荷にて使用された時、一定
時間使用された後のラィニング表面に残存しているオー
バレィ厚さは第１図の如く約５〜１０〃肌であり２０仏
の以上のオーバレィでは高負荷の条件下で疲労はくりを
伴った摩耗量も多く安定した性能を維持しないだけでな
く、摩耗による軸と軸受のクリアランスの増加により打
音の発生要因となり、使用に耐えなくなるからである。
この傾向は、本件発明のオーバレィ合金の如くＰｂの融
点をより低下させるようなＳｕ、ｌｎを多量に存在させ
ると、上記のような傾向が顕著に現われる。次にオーバ
レィ合金中の空孔の問題について今少し詳細に述べると
、一般的にオーバレィの性能は、その使用される金属お
よび金属の組み合わせによる点と他にはそのオーバレィ
の構造に左右されることが多い。つまり電気メッキ法に
よるオーバレィ法は、その電流密度、格組成等によりオ
ーバレィ中に空孔が出来やすく、この空孔は軸受性能に
大きな影響を及ぼす。すなわち、空孔が存在するため耐
荷重性の低下、空孔を核として生じやすいワレ、ヒビ等
によるハクリあるいは空孔に侵入した腐食性液体による
内部腐食から生じるハクリ等による耐摩耗性の低下等が
あって、オーバレィ中の空孔をなくすることは性能によ
い結果をもたらす。尚、特に上記空孔をなくするために
は、単に前記オーバレィ合金組成を電気メッキするだけ
では得られず特殊な製造方法を用いる必要がある。すな
わちライニング表面上に重量でＳｎｌｏ％以下、Ｓｂ３
．２％以下、および残部が本質的にＰｂよりなる合金を
第一の層として、電気メッキを施し次に第一の層上にｌ
ｎ、Ｔ１、Ｓｎあるいはこれら各元素の合金を数層に渡
り電気メッキを施し、その後に固相−固相の金属間相互
拡散が生じる温度で焼鈍し、最終的にオーバレィ組成が
重量でＳｎ５〜１２％、Ｓｂｏ．０１〜３．０％、ｌｎ
および（または）ＴＩＯ．０５〜３．０％および残部が
本質的にＰｂよりなることを特徴とした内燃機関用軸受
の製造方法を用いる。ここで先願である特許顔昭５３−
８３３３５と本件の王なる違いを明らかにすると先願で
はｌｎおよび（または）ｍ量が３〜１０％であったのを
本発明では０．０５〜３％にしたことにある。

すなわち、組成量を多くするためには第１の層上にｌｎ
、ＴＩあるいはこれらの合金を数仏肌というある程度の
メッキ厚さを必要とする。しかしながらメッキ厚さを厚
くすることは厚さにバラツキを生じさせ、ひいては最終
的に均一なメッキ層を得にくく、時にこの不均一部分よ
り疲労はくりが生じることがある。そこで本件はメッキ
厚さを薄くすることにより安定したメッキ層が得られ、
最終的に０．０５〜３％であっても先願と同等の効果を
有することが明らかになった。次に、本発明の組成およ
び厚さを有するオーバレィの実施例についてより詳細に
説明する。実施例１鉛青銅合金を炭素鋼板に暁結した二層複合合金材の表面
に、ニッケル層約ｌＡｗを電気メッキ法により施した後
に、第１表に示すメッキ条件で鉛−スズーアンチモン合
金を施し、更にインジウムおよびスズを表面に電気メッ
キし、温度１５０ｑｏで約１時間拡散暁鈍し、スズ、ア
ンチモン、インジウム、タリウム残り鉛よりなる第３図
に示す組成の合金３，４，５で厚さ約５〜２０〃仇のオ
ーバレイを施したすべり軸受。

第１表Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂメッキ俗・条件実施例２実施例１と同様のニッケルメッキされたラィニング表面
に、鉛ースズーアンチモン合金メッキを施した表面にタ
リウムおよびスズを表面に電気メッキで施した後、温度
約１５０ｏ０で１時間拡散暁鈍を施し、スズ、アンチモ
ン、タリウム残り鉛よりなる第３図に示す組成の合金５
，６，７で厚さ約５〜２０山肌のオーバレィを施したす
べり軸受。

実施例３実施例１と同様にラィニング表面にニッケル
メッキを施した後、鉛ースズーアンチモンの三元合金メ
ッキを施した表面にタリウム、インジウムおよびスズを
施した後、約１５０００で１時間拡散暁鈍を施しスズ、
アンチモン、インジウム、タリウム残り鉛よりなる第３
図に示す組成の合金９，１０，１１で厚さ約５〜２０仏
ののオーバレィを施したすべり軸受。

前述したように、実施例１〜３では鉛青銅ラィニング表
面にニッケルメッキを施した後に第１表に示すような条
件で鉛−スズーアンチモン三元合金メッキを施すのは、
スズおよびアンチモンがそれぞれ約１０％および３．２
％を越えて共析電着すると第５図に示すようにオーバレ
ィ内部では結晶粒が粗大化し、かつ空孔が発生し第６図
で示すようなオーバレィの内部欠陥を皆無にしたオーバ
レィ層が得られないからである。

次に上記実施例により得られた各すべり軸受について各
種実験を行った。

実験１倉田式動荷重試験機を用いてオーバレィの摩耗量を測定
した。

（試験条件は下記第２表による）第２表上記試験結
果を第３図に示す。

この図より明らかなように本件発明品は従来材に比して
摩耗量は少なく、特に図では明らかに出来ない面として
本件発明品の摩耗面は非常になめらかに摩耗しており、
いいかえればハクリ、アブレシブ摩耗のような現象は生
じていない。これに比し従来材はハクリ、アブレシブ摩
耗面が見うけられ、軸受としては致命的欠陥である現象
が生じている。実験２次にオーバレィの耐腐食性を調べる実験を行った。

（試験条件は下記第３表による）第３表この結果を第４図に示す。

この図より明らかなように本件発明品は従来材に比して
ほとんど腐食されず良好な結果を示している。尚「本件
発明品の他の実施例である合金４，５，Ｔ，８，１０，
１１も合金３，６，９と同様な結果を得ている。以上の
如く、本発明品はオーバレイ合金とその構造に関するも
ので特に疲労はくり、腐食摩耗の問題を解決し、かつ構
造上の欠陥であるオーバレィ中の空孔をなくする製造方
法を見出した点にあり、これによって相手村の材質また
は形状に左右させることなく極めて安定なオーバレィ性
能を維持することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバレィの厚さについて試験前と試験後の関
係を表した図、第２図は実験１に使用した鞄形状を表し
た図。第３図はオーバレィの摩耗量を表したグラ．フご第４図
はオーバレィの耐腐食性を表したグラフである。第５図
はオーバレィ内部空孔がある金属組織の断面図、第６図
は内部空孔が無い金属組織の断面図である。第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】１軸受表面に重量でＳｎ５〜１２％、Ｓｂ０．０１〜
３．０％、Ｉｎおよび（または）Ｔｌ０．０５〜３．０
％および残部が本質的にＰｂよりなる合金を電気メツキ
したことを特徴とする内燃機関の軸受。２ライニング表面上に重量でＳｎ１０％以下、Ｓｂ３
．２％以下および残部が本質的にＰｂよりなる合金を第
一の層として電気メツキを施し、次に第一の層上にＩｎ
、Ｔｌ、Ｓｎあるいはこれら各元素の合金を数層に渡り
電気メツキを施し、その後に固相一固相の金属間相互拡
散が生じる温度で焼鈍し、最終的にオーバレイ組成が重
量でＳｎ５〜１２％、Ｓｂ０．０１〜３．０％、Ｉｎお
よび（または）Ｔｌ０．０５〜３．０％および残部が本
質的にＰｂよりなることを特徴とした内燃機関用軸受の
製造方法。