JP2629373B2 - 強度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金含油軸受 - Google Patents
強度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金含油軸受Info
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- JP2629373B2 JP2629373B2 JP1236184A JP23618489A JP2629373B2 JP 2629373 B2 JP2629373 B2 JP 2629373B2 JP 1236184 A JP1236184 A JP 1236184A JP 23618489 A JP23618489 A JP 23618489A JP 2629373 B2 JP2629373 B2 JP 2629373B2
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- based sintered
- sintered alloy
- resistance
- copper
- alloy oil
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速回転および高荷重下においても優れ
た強度、耐摩耗性および耐焼付き性を有する銅基焼結合
金含油軸受に関するものであり、特に、電動工具の軸受
などとして用いるに適した銅基焼結合金含油軸受に関す
るものである。
た強度、耐摩耗性および耐焼付き性を有する銅基焼結合
金含油軸受に関するものであり、特に、電動工具の軸受
などとして用いるに適した銅基焼結合金含油軸受に関す
るものである。
従来、上記電動工具の軸受として、Cu−28％Zn−６％
Al（％は重量％を示す。以下、特に断りがない限り％は
重量％を示す。）の代表組成を有する銅基溶製合金軸受
およびCu−9.5％Snの代表組成を有する銅基焼結合金含
油軸受が用いられていた。
Al（％は重量％を示す。以下、特に断りがない限り％は
重量％を示す。）の代表組成を有する銅基溶製合金軸受
およびCu−9.5％Snの代表組成を有する銅基焼結合金含
油軸受が用いられていた。
しかし、上記電動工具のような高速回転および高荷重
下における軸受として上記銅基溶製合金軸受を用いた場
合、油切れが生じて、焼付きが発生することがあり、ま
た上記銅基焼結合金含油軸受の場合は強度、耐摩耗性お
よび耐焼付き性に問題があった。
下における軸受として上記銅基溶製合金軸受を用いた場
合、油切れが生じて、焼付きが発生することがあり、ま
た上記銅基焼結合金含油軸受の場合は強度、耐摩耗性お
よび耐焼付き性に問題があった。
最近の、電動工具はますます苛酷な条件で使用される
ことが多く、そのため、一層の強度、耐摩耗性および耐
焼付き性にすぐれた軸受の開発が強く望まれていた。
ことが多く、そのため、一層の強度、耐摩耗性および耐
焼付き性にすぐれた軸受の開発が強く望まれていた。
そこで、本発明者らは、上述のような観点から、一段
とすぐれた強度を有し、さらに、耐摩耗性および耐焼付
き性にもすぐれた銅基焼結合金含油軸受を開発すべく研
究を行った結果、 Sn:5.0〜10.0％、 Mn:7.5〜15.0％、 Si:2.5〜5.0％、 酸素:0.1〜1.0％、 を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成、
並びに素地中に平均粒径:1〜20μｍの微細なMn5Si3金属
間化合物が均一に分散しかつ空孔率:10〜30容量％分布
した組織を有する銅基焼結合金含油軸受は、すぐれた強
度を有するとともに、耐摩耗性および耐焼付き性を有す
るという知見を得たのである。
とすぐれた強度を有し、さらに、耐摩耗性および耐焼付
き性にもすぐれた銅基焼結合金含油軸受を開発すべく研
究を行った結果、 Sn:5.0〜10.0％、 Mn:7.5〜15.0％、 Si:2.5〜5.0％、 酸素:0.1〜1.0％、 を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成、
並びに素地中に平均粒径:1〜20μｍの微細なMn5Si3金属
間化合物が均一に分散しかつ空孔率:10〜30容量％分布
した組織を有する銅基焼結合金含油軸受は、すぐれた強
度を有するとともに、耐摩耗性および耐焼付き性を有す
るという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、つぎに、この発明の銅基焼結合金含油軸受に用
いる銅基焼結合金の成分組成、空孔率およびMn5Si3金属
間化合物を上記のごとく限定した理由について説明す
る。
あって、つぎに、この発明の銅基焼結合金含油軸受に用
いる銅基焼結合金の成分組成、空孔率およびMn5Si3金属
間化合物を上記のごとく限定した理由について説明す
る。
（ａ）． 空孔率 空孔率は、保油率を高め、特に高速回転下での耐焼付
き性を改善する作用を有するが、10容量％未満では十分
な保油率が得られず、一方、30容量％より多く分布する
と強度が低下するのみでなく、熱伝導度が低下すること
により逆に耐熱性が悪くなり、高速回転および高荷重下
での強度および耐摩耗性が低下し、好ましくない。
き性を改善する作用を有するが、10容量％未満では十分
な保油率が得られず、一方、30容量％より多く分布する
と強度が低下するのみでなく、熱伝導度が低下すること
により逆に耐熱性が悪くなり、高速回転および高荷重下
での強度および耐摩耗性が低下し、好ましくない。
したがって、空好率は、10〜30容量％に定めた。
（ｂ）． Sn Snは、Cuと共に素地を形成し、素地の強化と耐凝着性
を向上させる効果があるが、5.0％未満では所望の効果
がなく、一方、10.0％を越えて含有すると、靭性が低下
するとともに耐熱性の劣化にともなう耐焼付き性が低下
するようになる。したがって、Snの含有量は、10.0〜3
0.0％に定めた。
を向上させる効果があるが、5.0％未満では所望の効果
がなく、一方、10.0％を越えて含有すると、靭性が低下
するとともに耐熱性の劣化にともなう耐焼付き性が低下
するようになる。したがって、Snの含有量は、10.0〜3
0.0％に定めた。
（ｃ）． MnおよびSi これらの成分は、お互いに結合して素地中に微細に分
散するMn5Si3金属間化合物を形成して耐摩耗性、耐焼付
き性および強度を向上する作用を有し、さらに、酸素と
も結合して複酸化物を形成し、より一層耐摩耗性を改善
する作用を有するが、Mn:7.5％未満、Si:2.5％未満では
その効果がなく、一方、Mnは15.0％を、Siは5.0％をそ
れぞれ越えて含有すると逆に耐焼付き性が低下し相手攻
撃性が増すので好ましくない。
散するMn5Si3金属間化合物を形成して耐摩耗性、耐焼付
き性および強度を向上する作用を有し、さらに、酸素と
も結合して複酸化物を形成し、より一層耐摩耗性を改善
する作用を有するが、Mn:7.5％未満、Si:2.5％未満では
その効果がなく、一方、Mnは15.0％を、Siは5.0％をそ
れぞれ越えて含有すると逆に耐焼付き性が低下し相手攻
撃性が増すので好ましくない。
したがって、Mnの含有量は7.5〜15.0％、Siの含有量
は、2.5〜5.0％にそれぞれ定めた。
は、2.5〜5.0％にそれぞれ定めた。
（ｄ）． 酸素 酸素は、Cu,MnおよびSiと結合して、素地中に均一微
細に分散する酸化物を形成し、高速回転および高荷重下
での耐摩耗性を向上させる作用を有するが、0.1％未満
では効果がなく、一方、1.0％を越えて含有すると、酸
化物の粒径が40μｍを越えて粗大化するばかりでなく、
面積率で７％を越えて多くなりすぎ、軸受の強度および
靭性を低下させるほか、相手攻撃性を増し、好ましくな
い。
細に分散する酸化物を形成し、高速回転および高荷重下
での耐摩耗性を向上させる作用を有するが、0.1％未満
では効果がなく、一方、1.0％を越えて含有すると、酸
化物の粒径が40μｍを越えて粗大化するばかりでなく、
面積率で７％を越えて多くなりすぎ、軸受の強度および
靭性を低下させるほか、相手攻撃性を増し、好ましくな
い。
したがって、酸素の含有量は、0.1〜1.0％に定めた。
（ｅ）． 金属間化合物 この発明の銅基焼結合金含油軸受には、素地中に微細
なMn5Si3金属間化合物が均一に分散し、摩擦係数を低下
せしめ耐摩耗性および耐焼付き性を著しく向上せしめる
作用を有するが、素地中に分散するMn5Si3金属間化合物
の平均粒径が１μｍ未満では、所望の効果が得られず、
一方、その平均粒径が20μｍを越えると、耐焼付き性が
低下するので好ましくない。したがって、Mn5Si3金属間
化合物の、平均粒径は１〜20μｍに定めた。
なMn5Si3金属間化合物が均一に分散し、摩擦係数を低下
せしめ耐摩耗性および耐焼付き性を著しく向上せしめる
作用を有するが、素地中に分散するMn5Si3金属間化合物
の平均粒径が１μｍ未満では、所望の効果が得られず、
一方、その平均粒径が20μｍを越えると、耐焼付き性が
低下するので好ましくない。したがって、Mn5Si3金属間
化合物の、平均粒径は１〜20μｍに定めた。
つぎに、この発明の銅基焼結合金含油軸受を実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも200mesh以下の、Cu−10％S
n合金粉末、Cu粉末、Sn粉末、Si粉末、およびMn粉末を
用意し、これら原料粉末を配合し、Ｖ型ミキサーで３時
間粉砕混合したのち、２〜6ton/cm2の範囲内の所定の圧
力で圧粉体にプレス成型し、露点:0℃〜−30℃の水素ガ
ス中、700〜750℃の範囲内の所定の温度で１時間保持の
条件で焼結することにより酸素含有量を調整し、ついで
空孔量をコントロールするために、必要に応じて室温〜
300℃の範囲内の所定の温度に１分間保持後、再加圧を
行うことにより、外径:18.0mm、内径:8.0mm、高さ:9.0m
mの寸法を有し、第１表に示される成分組成および空孔
率を有する各種のCu基焼結合金軸受を製造し、これら各
種のCu基焼結合金軸受に合成油を含浸せしめて、本発明
Cu基焼結合金含油軸受１〜８、比較Cu基焼結合金含油軸
受１〜12および従来Cu基焼結合金含油軸受を、それぞれ
製造した。
n合金粉末、Cu粉末、Sn粉末、Si粉末、およびMn粉末を
用意し、これら原料粉末を配合し、Ｖ型ミキサーで３時
間粉砕混合したのち、２〜6ton/cm2の範囲内の所定の圧
力で圧粉体にプレス成型し、露点:0℃〜−30℃の水素ガ
ス中、700〜750℃の範囲内の所定の温度で１時間保持の
条件で焼結することにより酸素含有量を調整し、ついで
空孔量をコントロールするために、必要に応じて室温〜
300℃の範囲内の所定の温度に１分間保持後、再加圧を
行うことにより、外径:18.0mm、内径:8.0mm、高さ:9.0m
mの寸法を有し、第１表に示される成分組成および空孔
率を有する各種のCu基焼結合金軸受を製造し、これら各
種のCu基焼結合金軸受に合成油を含浸せしめて、本発明
Cu基焼結合金含油軸受１〜８、比較Cu基焼結合金含油軸
受１〜12および従来Cu基焼結合金含油軸受を、それぞれ
製造した。
また、比較Cu基焼結合金含油軸受１〜12は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分含有量、Mn5Si3金属間
化合物の平均粒径または空孔含有量（第１表に※印を付
したもの）がこの発明の範囲から外れたものである。
構成成分のうちのいずれかの成分含有量、Mn5Si3金属間
化合物の平均粒径または空孔含有量（第１表に※印を付
したもの）がこの発明の範囲から外れたものである。
つぎに、この結果得られた本発明Cu基焼結合金含油軸
受１〜７、比較Cu基焼結合金含油軸受１〜12および従来
Cu基焼結合金含油軸受の耐摩耗性および耐焼付き性を評
価する目的で、それぞれのCu基焼結合金含油軸受にJIS
規格S45C熱処理なし6S仕上げのシャフトを挿入し、本発
明Cu基焼結合金含油軸受１〜８、比較Cu基焼結合金含油
軸受１〜12および従来Cu基焼結合金含油軸受にそれぞれ
挿入したシャフトに、面圧P:10kg f/cm2の荷重をかけな
がら、上記シャフトに周速度V:50m/min.の回転を与え、
50時間後に上記各種Cu基焼結合金含油軸受の摩耗量を測
定し、これらの値を第１表に示した。さらに、上記シャ
フトに、面圧P:1〜20kg f/cm2の荷重をかけながら、上
記シャフトに周速度V:50〜150m/min.の回転を与え、焼
付きが発生した時の上記面圧Ｐおよび上記周速度Ｖを測
定してPV値を求め、これらの値を第１表に示した。
受１〜７、比較Cu基焼結合金含油軸受１〜12および従来
Cu基焼結合金含油軸受の耐摩耗性および耐焼付き性を評
価する目的で、それぞれのCu基焼結合金含油軸受にJIS
規格S45C熱処理なし6S仕上げのシャフトを挿入し、本発
明Cu基焼結合金含油軸受１〜８、比較Cu基焼結合金含油
軸受１〜12および従来Cu基焼結合金含油軸受にそれぞれ
挿入したシャフトに、面圧P:10kg f/cm2の荷重をかけな
がら、上記シャフトに周速度V:50m/min.の回転を与え、
50時間後に上記各種Cu基焼結合金含油軸受の摩耗量を測
定し、これらの値を第１表に示した。さらに、上記シャ
フトに、面圧P:1〜20kg f/cm2の荷重をかけながら、上
記シャフトに周速度V:50〜150m/min.の回転を与え、焼
付きが発生した時の上記面圧Ｐおよび上記周速度Ｖを測
定してPV値を求め、これらの値を第１表に示した。
かかる軸受試験を終了したのち、上記各種Cu基焼結合
金含油軸受の強度および靭性を評価する目的で上記各種
Cu基焼結合金含油軸受の半径方向に荷重をかけ、上記各
種Cu基焼結合金含油軸受が破壊したときの荷重を測定す
ることにより圧壊荷重を測定し、これらの値を第１表に
示した。
金含油軸受の強度および靭性を評価する目的で上記各種
Cu基焼結合金含油軸受の半径方向に荷重をかけ、上記各
種Cu基焼結合金含油軸受が破壊したときの荷重を測定す
ることにより圧壊荷重を測定し、これらの値を第１表に
示した。
第１表に示される結果から、本発明Cu基焼結合金含油
軸受１〜８は、いずれも従来Cu基焼結合金含油軸受に比
べて、一段とすぐれた強度、耐摩耗性および耐焼付き性
をもち、また比較Cu基焼結合金含油軸受１〜12に見られ
るように、構成成分および空孔のうちいずれかでもこの
発明の範囲から外れると、強度、耐摩耗性、もしくは耐
焼付き性のうち少なくともいずれかの性質が劣ったもの
となることが明らかである。
軸受１〜８は、いずれも従来Cu基焼結合金含油軸受に比
べて、一段とすぐれた強度、耐摩耗性および耐焼付き性
をもち、また比較Cu基焼結合金含油軸受１〜12に見られ
るように、構成成分および空孔のうちいずれかでもこの
発明の範囲から外れると、強度、耐摩耗性、もしくは耐
焼付き性のうち少なくともいずれかの性質が劣ったもの
となることが明らかである。
上述のように、この発明のCu基焼結合金含油軸受は、
強度、耐摩耗性、および耐焼付き性を有 するので、高速回転下で高荷重のかかる各種機器の軸受
として十分に対応することができ、実用に際しては、す
ぐれた性能を長期にわたって発揮することにより工業上
すぐれた効果をもたらすものである。
強度、耐摩耗性、および耐焼付き性を有 するので、高速回転下で高荷重のかかる各種機器の軸受
として十分に対応することができ、実用に際しては、す
ぐれた性能を長期にわたって発揮することにより工業上
すぐれた効果をもたらすものである。
Claims (1)
- 【請求項１】Sn:5.0〜10.0％、 Mn:7.5〜15.0％、 Si:2.5〜5.0％、 酸素:0.1〜1.0％、 を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成
（以上重量％）、並びに素地中に平均粒径:1〜20μｍの
微細なMn5Si3金属間化合物が均一に分散しかつ空孔率:1
0〜30容量％分布した組織を有することを特徴とする強
度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金
含油軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236184A JP2629373B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 強度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金含油軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236184A JP2629373B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 強度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金含油軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100131A JPH03100131A (ja) | 1991-04-25 |
| JP2629373B2 true JP2629373B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=16997020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236184A Expired - Lifetime JP2629373B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 強度、耐摩耗性および耐焼付き性にすぐれた銅基焼結合金含油軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629373B2 (ja) |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP1236184A patent/JP2629373B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03100131A (ja) | 1991-04-25 |
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