JP2003090343A - 多層摺動材料 - Google Patents

多層摺動材料

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聡 高柳
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秀雄 辻
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏金層と、この裏金層上に被着された軸受合
金層と、この軸受合金層上に被着された被覆層とを備え
た多層摺動材料において、耐疲労性および非焼付性を改
善する。 【解決手段】 被覆層を、２０〜８０質量％のＣｕ、残
部Ｐｂからなる合金層とする。これによれば、被覆層の
Ｃｕ成分が多くなって硬度が高くなり、耐疲労性および
耐摩耗性が向上する。また、被覆層上に８０質量％以上
のＰｂを含有するなじみ層を被着することにより、非焼
付性の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は軸受合金層の表面に
Ｃｕ系合金を被着して耐疲労性、耐摩耗性の向上を図っ
た多層摺動材料に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】エンジンに用いられる
軸受は、半割円筒状或いは円筒状の鋼を裏金とし、これ
にＣｕ系或いはＡｌ系の軸受合金を被着して構成されて
いる。これらＣｕ系、Ａｌ系の軸受合金は、耐荷重性に
優れているが、軸受に必要なその他の特性、すなわち、
非焼付性、埋収性、なじみ性などには問題があるため、
従来より、軸受合金層上になじみ層を被着し、軸受特性
を改善している。
【０００３】本来Ｐｂ−Ｃｕ系軸受合金上に設けられる
なじみ層には、通常Ｃｕを６質量％以下含み、これはＰ
ｂベースのなじみ層のマトリックス中に分散し、マトリ
ックスを強化する役目を果たしている。このようなＣｕ
の効果については、特開昭６１−２６６５４４号公報に
開示されている。しかし、この公知文献においても、高
速荷重下では、なじみ層の耐疲労性、耐摩耗性が十分に
満たされているとはいえない。
【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、耐疲労性および耐摩耗性に優れた多層
摺動材料を提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、裏金層と、この裏金層上に被着された軸
受合金層と、この軸受合金層上に被着された被覆層とを
備えた多層摺動材料において、前記被覆層を、２０〜８
０質量％のＰｂを含み、残部Ｃｕからなる合金層とした
ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００６】この構成によれば、被覆層の残部Ｃｕ成分
が２０〜８０質量％であるので、被覆層の硬度が高くな
り、耐疲労性および耐摩耗性が向上する。Ｃｕが２０質
量％未満では、硬度上昇効果が低く、耐疲労性の向上効
果を望み得ず、また、耐摩耗性が低下する。Ｃｕが８０
質量％を越えると、被覆層の硬度が高くなり過ぎて初期
なじみ性が低下すると共に、非焼付性も低下し、また、
靱性が低くなって耐疲労性の低下をもたらす。
【０００７】また、摺動前には、被覆層に均一に分散し
ていたＣｕとＰｂの原子が、摺動中に表面に析出粒子と
なって現れてくる。従来の軟質なじみ層と比較して前記
被覆層は硬くなるが、表面に現れたＰｂ粒子が非焼付性
を、Ｃｕ粒子が耐摩耗性、耐疲労性を受け持ち、表面の
潤滑を保ちながら高い耐疲労、耐摩耗性を持つ被覆層と
なる。
【０００８】軸受合金層としては、５〜３０質量％のＰ
ｂを含むＣｕ系合金、２０質量％以下のＳｎを含むＡｌ
系合金とすることができる（請求項２、３）。Ａｌ系の
軸受合金が含有するＳｎはＰｂと同様に軟質金属であ
る。軸受合金の軟質金属（Ｐｂ、または、Ｓｎ）の含有
量は、被覆層の軟質金属（Ｐｂ）の含有量よりも少なく
することが好ましい。このようにすると、硬度としては
軸受合金、被覆層の順に低くなるので、軸受合金が荷重
を負担し、被覆層がその他の軸受特性を負担する、とい
うそれぞれの機能が効果的に発揮される。
【０００９】被覆層には、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｇから
選択された一種または二種以上の成分を総量で１０質量
％以下含有させることができる（請求項４）。Ｉｎ、Ｓ
ｂ、Ｓｎ、Ａｇは、被覆層の機械的強度、耐食性を向上
させる。これらの含有量は、総量で１０質量％を越える
と、耐摩耗性が低下する。
【００１０】また、必要に応じて、被覆層上に、８０質
量％以上のＰｂを含有するなじみ層を被着することがで
きる（請求項５）。被覆層はＣｕの含有量が比較的多い
ので、その硬度が高くなる。このため、場合によって
は、初期なじみ性に欠けることがあるので、このときに
は、Ｐｂの含有量が多い、軟質のなじみ層を設けること
により、初期なじみ性を改善できると共に、非焼付性を
向上させることができる。
【００１１】なじみ層を設けた場合、軸受合金層、被覆
層、なじみ層の順に硬度が低くなることが好ましい。硬
度としては、軸受合金層はＣｕ系合金を用いたときＨｖ
７５〜２００、Ａｌ系合金のときＨｖ３０〜１５０、被
覆層はＨｖ２０〜１８０、なじみ層ＨＶ５〜２０が好ま
しい。また、被覆層の厚さは１０〜２０μｍ、なじみ層
の厚さは２〜１０μｍが好ましい。軸受合金層と被覆層
との間に接着層としてＮｉなどの合金層を設けても良
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。図１は複層摺動材料の断面を示すもの
で、鋼裏金１上に軸受合金層２を被着し、この軸受合金
層２上に被覆層３を電気メッキにより被着している。被
覆層３は、２０〜８０質量％のＰｂを含み、残部Ｃｕか
らなる合金層により構成されている。この被覆層３に
は、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｇから選択された一種または
二種以上の成分を含有させることができる。
【００１３】軸受合金層２はＣｕ系合金、またはＡｌ系
合金を用いることができる。Ｃｕ系合金としては、５〜
３０質量％のＰｂ、残部Ｃｕの成分のものを用いること
が好ましく、Ａｌ系合金としては、２０質量％以下のＳ
ｎ、残部Ａｌの成分のものを用いることが好ましい。こ
の場合、Ｃｕ系合金、Ａｌ系合金のいずれも、軟質金属
であるＰｂ、Ｓｎの含有量は、被覆層３のＰｂ含有量よ
りも少なくすることが好ましい。Ｃｕ系合金は焼結によ
って鋼裏金１に被着され、Ａｌ系合金は連続鋳造によっ
て板状に成形された後、圧接によって鋼裏金１に被着さ
れている。
【００１４】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
図１のものとの相違は、被覆層３上になじみ層４を被着
したとことにある。このなじみ層４は、８０質量％以上
のＰｂを含有する合金からなる。
【００１５】図１および図２に示す多層摺動材料の効果
を確認するために、次の表１に示すような発明品１〜１
４、比較品１〜４を製作した。なお、元素記号の前の数
値はその元素の含有量（質量％）を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】発明品１〜１０、１３、１４は鋼裏金上に
Ｃｕ系合金を軸受合金層として被着し、その上に被覆層
を被着したものであり、そのうち発明品８、１０は被覆
層の上に更になじみ層を被着している。発明品１１、１
２は軸受合金層をＡｌ系合金としたもので、発明品１
１、１２は軸受合金層上にＮｉの接着層を施し、その上
に被覆層およびなじみ層を被着したものである。
【００１８】また、比較品１、３、４は鋼裏金上にＣｕ
系合金を軸受合金として被着し、この軸受合金層上に被
覆層を被着したものであり、比較品２は鋼裏金上にＡｌ
系合金を軸受合金として被着し、この軸受合金層上に接
着層を施し、その上に被覆層を被着したものである。
【００１９】発明品１〜１４の被覆層、比較品１〜４の
被覆層およびなじみ層の厚さはいずれも１５μｍ、発明
品８、１０、１２のなじみ層の厚さは５μｍである。
【００２０】そして、発明品１〜１４、比較品１〜４に
ついて、焼付試験、疲労試験および摩耗試験を行った。
その結果は表１に示す通りである。焼付試験、疲労試験
および摩耗試験の条件は次の表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】試験結果から明らかなように、発明品１〜
１４は従来の軸受合金層上になじみ層を被着した構造の
比較品１、２に比べて、耐疲労性および耐摩耗性におい
て優れている。発明品１〜７および比較品３、４では、
被覆層の硬化するにつれて非焼付性は低下する。また、
硬化するにつれて耐疲労性は向上するが、硬くなりすぎ
ると（比較品４）靱性が低下するため耐疲労性は低下す
る。
【００２３】被覆層にＩｎを添加した発明品１３では、
軟質金属であるＩｎの非焼付性の効果が現れる。被覆層
にＡｇを添加した発明品１４では、Ａｇが強度を上げる
他に非焼付性も比較的良いため、非焼付性を低下させる
ことなく耐疲労性を向上させる。
【００２４】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、例えばエンジンの軸受に
用いるものに限られるものではないなど、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す複層摺動材料の断面図
【図２】本発明の他の実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
図中、１は鋼裏金、２は軸受合金層、３は被複層、４は
なじみ層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 9/02 Ｆ１６Ｃ 9/02 17/02 17/02 Ｚ (72)発明者 藤田 正仁 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 Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA02 BA13 CA05 DA01 KA02 MA02 QA03 SB01 SB02 SB03 SB04 SB05 3J033 AA05 AB03 AB04 GA07 4K044 AA02 AB10 BA06 BA10 BB03 BB04 BC01 BC06 CA31 CA51

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 裏金層と、この裏金層上に被着された軸
    受合金層と、この軸受合金層上に被着された被覆層とを
    備え、 前記被覆層を、２０〜８０質量％のＰｂを含み、残部Ｃ
    ｕからなる合金層としたことを特徴とする多層摺動材
    料。
  2. 【請求項２】 前記軸受合金層は、５〜３０質量％のＰ
    ｂを含むＣｕ系合金であることを特徴とする請求項１記
    載の多層摺動材料。
  3. 【請求項３】 前記軸受合金層は、２０質量％以下のＳ
    ｎを含むＡｌ系合金であることを特徴とする請求項１記
    載の多層摺動材料。
  4. 【請求項４】 被覆層は、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｇから
    選択された一種または二種以上の成分を総量で１０質量
    ％以下含有することを特徴とする請求項１ないし３のい
    ずれかに記載の多層摺動材料。
  5. 【請求項５】 被覆層上に、８０質量％以上のＰｂを含
    有するなじみ層を被着したことを特徴とする請求項１な
    いし４のいずれかに記載の多層摺動材料。
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