JP3073721B2

JP3073721B2 - 軸受部品の製造方法

Info

Publication number: JP3073721B2
Application number: JP10182432A
Authority: JP
Inventors: 昌行伊藤; 国彦和田; 吉延牧野; 正記片岡; 守佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-08-07
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: JP2000017418A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受基材の軸受面
にホワイトメタルからなる耐摩耗コーティングを有する
軸受部品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ー般に、軸受基材の軸受面にはホワイト
メタルがライニングされている。このホワイトメタルの
ライニングは鋳造法によって行われている。この鋳造法
は、軸受基材を約摂氏８０度の有機溶剤浴に浸積して十
分に脱脂洗浄し、次に錫メッキまたは半田メッキを下地
処理として施した後に、ホワイトメタルを置き注ぎ鋳造
法や遠心鋳造法によってライニングするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳造法
はホワイトメタルライニング層が肉厚となってしまうの
で、鋳造後に薄肉化のための機械加工が必要であり、且
つホワイトメタル層に組成偏析が多く、軸受基材へのホ
ワイトメタルの密着強度が不均一になるといった問題が
あった。

【０００４】また、軸受は偏荷重を受けると、ホワイト
メタル層に極部的な摩耗損傷が生じ、この損傷部の補修
が必要になる。しかしながら、鋳造法は損傷部のみにホ
ワイトメタルを盛り肉ライニングすることが困難であ
り、鋳造法による補修はホワイトメタル層を全て一度落
とした後に軸受面全体にホワイトメタルをライニングし
なければならない問題があった。

【０００５】また、この鋳造法は、前処理として大量の
有機溶剤を使用しての脱脂作業や下地処理としてのメッ
キ作業があり、作業環境からも問題があった。本発明は
かかる問題を解消するためなされたもので、薄肉化のた
めの機械加工を不要にし、しかもホワイトメタル層に偏
析が少なく、軸受基材との密着性も良好な優れた軸受部
品の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、次のような手段を講じるものである。請求項
１に対応する発明は、軸受基材にホワイトメタルからな
る耐摩耗コーティング層を有する軸受部品の製造方法に
おいて、軸受基材の軸受面に、ホワイトメタル層を１ｍ
ｍ〜３０ｍｍの厚さでかつ気孔率が２０％以下に緻密に
高速フレーム溶射等の高速溶射方法でコーティングする
コーティング処理工程と、前記ホワイトメタル層がコー
ティングされた軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメタ
ルの融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行う拡
散密着処理工程とからなることを特徴とする。

【０００７】このような製造方法によれば、軸受基材の
軸受面に、ホワイトメタル層を１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さ
でかつ気孔率が２０％以下に緻密に高速フレーム溶射等
の高速溶射方法でコーティングした後に、加熱炉でホワ
イトメタルの融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理
を行うことにより、軸受基材とホワイトメタルの密着力
を良好にすることができる。

【０００８】

【０００９】

【００１０】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、コーティング処理工程は、軸受基
材の軸受面にホワイトメタルを高速フレーム溶射法また
は超高速フレーム溶射法を用いて、３５０ｍ／秒〜１５
００ｍ／秒の高速度で溶射して、ホワイトメタルのコー
ティング層の気孔率を２０％以下とし、拡散密着処理工
程は、ホワイトメタルのコーティング層の気孔率を１０
％以下に形成することを特徴とする。

【００１１】このような製造方法によれば、上記請求項
１に対応する発明の作用に加えて、ホワイトメタルのコ
ーティング層に気孔等の欠陥の少ない軸受部品を得るこ
とができる。

【００１２】請求項３に対応する発明は、上記請求項１
又は２に対応する発明において、コーティング処理工程
は、軸受基材の軸受面にホワイトメタルを溶射施工する
前に、軸受溶射面をブラスト処理によってＲａが５μｍ
〜５０μｍ、またはＲｍａｘが３０μｍ〜５００μｍの
表面粗さにすることを特徴とする。

【００１３】このような製造方法によれば、上記請求項
１又は２に対応する発明の作用に加えて、軸受基材の表
面粗さがＲａ５μｍ以下またはＲｍａｘ３０μｍ以下で
は粗面化の効果が小さく溶射施工中に剥離し、またＲａ
５０μｍ以上またはＲｍａｘ５００μｍ以上にプラスト
処理すると軸受基材へのダメージが大きくなることか
ら、軸受溶射面をプラスト処理によってＲａが５μｍ〜
５０ｍ、またはＲｍａｘが３０μｍ〜５００μｍの表面
粗さにすることにより粗面化の効果が大きくなるので、
溶射施工中に剥離することがなくなると共に、軸受基材
ヘのダメージを小さくすることができる。

【００１４】請求項４に対応する発明は、請求項１乃至
３のいずれかに対応する発明において、上記コーティン
グ処理工程は、軸受基材の軸受面にホワイトメタルを溶
射施工する際に、空気または不活性ガスを吹き付けて軸
受基材の温度を摂氏２００度以下に冷却しながらホワイ
トメタルを溶射コーティングすることを特徴とする。

【００１５】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至３のいずれかに対応する発明の作用に加えて、軸
受基材の温度が摂氏２００度を超えると軸受基材が酸化
してコーティング層が剥離し易くなり、またホワイトメ
タルが酸化や溶融して良好な耐摩耗コーティングが得ら
れないことから、軸受基材の軸受面にホワイトメタルを
溶射施工する際に、空気または不活性ガスを吹き付けて
軸受基材の温度を摂氏２００度以下に冷却しながらホワ
イトメタルを溶射コーティングすることにより、軸受基
材が酸化しないようにしてコーティング層を剥離し難く
すると共に、ホワイトメタルが酸化や溶融することのな
い良好な耐摩耗コーティングを得ることができる。

【００１６】請求項５に対応する発明は、請求項１乃至
４のいずれかに対応する発明において、上記コーティン
グ処理工程は、ホワイトメタルの溶射粉末として粒子径
１０μｍ〜２００μｍの粉末、又は球形の粉末を用いる
ことを特徴とする。

【００１７】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至４いずれかに対応する発明の作用に加えて、粉末
粒子径が１０μｍ未満では高速フレームでも加速され難
く、高速度、高衝撃での溶射施工ができずに緻密な層が
得られず、また粒子径が２００μｍを超えると高速フレ
ーム溶射で溶融され難く溶射効率が悪くなることから、
高速フレーム溶射法、超高速フレーム溶射法を用いてホ
ワイトメタルをコーティング施工する際に粒子径が１０
μｍ〜２００μｍのホワイトメタル溶射粉末を用いるこ
とにより、高速フレームで加速され易くして、高速、高
衝撃での溶射施工をして緻密な層を得ることができると
共に、高速フレーム溶射で溶融され易くして、溶射効率
を良くすることができる。また、ホワイトメタルの粉末
形状を球形にすることにより、溶射時の空気抵抗が小さ
くなり、高速度、高衝撃での溶射施工して緻密で密着力
の大きなホワイトメタル層を得ることができる。

【００１８】請求項６に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、拡散密着処理工程は、ホワイトメ
タルがコーテイングされた軸受基材を、加熱炉でホワイ
トメタルの融点温度以下である摂氏１００度〜２５０度
で３０分〜５０時間加熱保持することを特徴とする。

【００１９】このような製造方法によれば、上記請求項
１に対応する発明の作用に加えて、摂氏１００度未満、
または３０分未満の加熱保持では拡散密着熱処理が不十
分で、ホワイトメタル層に気孔等の欠陥が多く残り、基
材との密着力も小さくなり、また摂氏２５０度を超えた
り、５０時間を超える加熱保持ではホワイトメタル層が
溶融して流れ落ちたり、軸受基材とホワイトメタル層の
界面に開口部欠陥ができることから、ホワイトメタルが
コーテイングされた軸受基材を、加熱炉でホワイトメタ
ルの融点温度以下である摂氏１００度〜２５０度で３０
分〜５０時間加熱保持することにより、拡散密着熱処理
を十分に行ってホワイトメタル層に気孔等の欠陥が残る
のを少なくすることができると共に、軸受基材とホワイ
トメタル層との界面に開口部等の欠陥が生じないように
することができる。

【００２０】請求項７に対応する発明は、請求項５又は
請求項６のいずれかに対応する発明において、拡散密着
処理工程は、軸受基材とホワイトメタル層との界面に拡
散層を２μｍ〜２００μｍの厚さに形成することを特徴
とする。

【００２１】このような製造方法によれば、上記請求項
５又は請求項６に対応する発明の作用に加えて、拡散層
が２μｍ未満の厚さでは軸受基材とホワイトメタル層と
の密着力が小さく、また２００μｍを超える厚さでは拡
散層に開口部等の欠陥ができることから、拡散密着熱処
理で軸受基材とホワイトメタル層との界面に拡散層を２
μｍ〜２００μｍの厚さに形成することにより、軸受基
材とホワイトメタル層との密着力を大きくすることがで
きると共に、拡散層に開口部等の欠陥が生じることがな
くなる。

【００２２】請求項８に対応する発明は、請求項１、請
求項６又は請求項７のいずれかに対応する発明におい
て、拡散密着処理工程は、ホワイトメタル層の硬さをブ
リネル硬度１８〜３５とすることを特徴とするこのよう
な構成とすれば、上記請求項１、請求項６又は請求項７
に対応する発明の作用に加えて、ホワイトメタル層の硬
さをブリネル硬度１８未満では軸受摺動摩耗が多くな
り、ブリネル硬度３５を超えると軸を傷つけたり摩耗す
ることより、拡散密着熱処理でホワイトメタル層の硬さ
をブリネル硬度１８〜３５とすることにより摺動摩耗特
性の良好なホワイトメタル層を得ることができる。

【００２３】請求項９に対応する発明は、請求項１乃至
請求項５のいずれかに対応する発明において、コーティ
ング処理工程は、軸受基材の軸受面にホワイトメタル溶
射粉末として、０〜１５重量％Ｓｂ．０〜１０重量％Ｃ
ｕ．０〜２０重量％Ｐｂ．０〜３０重量％Ｚｎ、残部Ｓ
ｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、または０〜５０重量％Ｓ
ｎ、０〜２０重量％Ｓｂ．０〜５．０重量％Ｃｕ、０〜
１．５重量％Ａｓ、，残部がＰｂ等のＰｂ基ホワイトメ
タル、５〜１５重量％Ｓｎ、０．５〜５．０重量％Ｃ
ｕ、２．０重量％以下Ｎｉ、残部Ａｌ等のＡｌ基ホワイ
トメタルを用いるようにしたことを特徴とする。

【００２４】このような製造方法によれば、上記請求項
１乃至５のいずれかに対応する発明の作用に加えて、加
熱炉中でホワイトメタルの融点温度以下で加熱保持によ
る拡散密着熱処理を行う際に、拡散密着による緻密化と
共に、Ｃｕ化合物、Ｓｂ化合物を析出させて、耐摩耗特
性、摺動特性に必要な硬さを得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態で
は、次のようにして軸受部品を製造する。すなわち、軸
受基材の軸受面に、ホワイトメタル層を１ｍｍ〜３０ｍ
ｍの厚さでかつ気孔率が２０％以下に緻密に溶射法でコ
ーティングする。（コーティング工程）その後、上記コ
ーティング工程によりホワイトメタルがコーティングさ
れた軸受基材に対して、加熱炉でホワイトメタルの融点
温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行う（拡散密着
処理工程）。

【００２６】ここで特に、上記コーティング工程におい
て、軸受基材の軸受面にホワイ卜メタルを高速フレーム
溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて、３５０ｍ
／秒〜１５００ｍ／秒の高速度で溶射して、ホワイトメ
タルのコーティング層の気孔率を２０％以下に形成す
る。

【００２７】また、コーティング工程において、軸受基
材の軸受面にホワイトメタルを高速フレーム溶射法また
は超高速フレーム溶射法を用いて溶射施工する前に、軸
受溶射面をブラスト処理によってＲａが５μｍ〜５０μ
ｍ、より好ましくは１０μｍ〜３５μｍ、またはＲｍａ
ｘが３０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍ
〜４００μｍの表面粗さにする。

【００２８】さらに、コーティング工程において、軸受
基材の軸受面にホワイトメタルを高速フレーム溶射法ま
たは超高速フレーム溶射法を用いて溶射施工する際に、
空気または不活性ガスを吹き付けて軸受基材の温度を摂
氏２００度以下に冷却しながらホワイトメタルを溶射コ
ーティングする。

【００２９】また、コーティング工程において、高速フ
レーム溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて溶射
施工する際に、ホワイトメタルの溶射粉末として粒子径
１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは３０μｍ〜１５
０μｍの径のものを用いる。

【００３０】さらに、コーティング工程において、高速
フレーム溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて溶
射施工する際に、ホワイトメタルの溶射粉末として球形
の粉末を用いる。

【００３１】さらに、コーティング工程において、軸受
基材の軸受面にホワイトメタルを高速フレーム溶射法ま
たは超高速フレーム溶射法を用いて溶射施工する際に、
ホワイトメタル溶射粉末として、０〜１５重量％Ｓｂ、
０〜１０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐｂ、０〜３０重
量％Ｚｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、または
０〜５０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓｂ、０〜５．０
重量％Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残部がＰｂ等のＰ
ｂ基ホワイトメタル、５〜１５重量％Ｓｎ、０．５〜
５．０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下Ｎｉ、残部Ａｌ等
のＡｌ基ホワイトメタルを用いる。

【００３２】一方、上記拡散密着熱処理工程において、
上記コーティング工程によりホワイトメタルがコーテイ
ングされた軸受基材を、加熱炉でホワイトメタルの融点
温度以下である摂氏１００度〜２５０度、より好ましく
は摂氏１７０度〜２３０度で３０分〜５０時間、より好
ましくは５時間〜３０時間加熱保持する。

【００３３】この拡散密着熱処理工程において、軸受基
材とホワイトメタル層との界面に拡散層を２μｍ〜２０
０μｍ、より好ましくは５μｍ〜１００μｍの厚さに形
成する。

【００３４】さらに、上記拡散密着熱処理工程におい
て、ホワイトメタル層の硬さをプリネル硬度１８乃至３
５とする。上述したような製造方法により作製した軸受
部品を図１乃至図２に例示する。

【００３５】図１はラジアル軸受に適用した場合を示す
もので、軸受基材１の円柱状の内壁面にホワイトメタル
被覆層２を形成したものである。図２はスラスト軸受に
適用した場合を示すもので、軸受基材３の平面にホワイ
トメタル被覆層４を形成したものである。

【００３６】以上のような各軸受部品において、軸受基
材の軸受面に、ホワイトメタル層を１ｍｍ〜３０ｍｍの
厚さでかつ気孔率が２０％以下に緻密に溶射法でコーテ
ィングした後に、加熱炉でホワイトメタルの融点温度以
下で加熱による拡散密着熱処理を行なっているため、軸
受耐摩耗コーティング、摺動特性の効果を十分に得るこ
とができると共に、コーティング層の剥離を生じ難くす
ることができる。

【００３７】また、ホワイトメタル層の気孔率を２０％
以下にしているため、加熱炉中での加熱保持による拡散
密着熱処理で気孔の極めて少ない耐摩耗特性、摺動特性
に優れた軸受部品を得ることができる。

【００３８】さらに、高速フレーム溶射法または超高速
フレーム溶射法を用いて、軸受基材の軸受面にホワイト
メタル粉末を３５０ｍ／秒〜１５００ｍ／秒の高速度で
溶射してコーティングした後に、加熱炉中でホワイトメ
タルの融点温度以下で加熱保持して拡散密着熱処理を行
っているため、ホワイトメタルのコーティング層の気孔
率を１０％以下に形成することができ、ホワイトメタル
層に気孔等の欠陥の少ない軸受部品を得ることができ
る。

【００３９】また、拡散密着熱処理工程で、ホワイトメ
タルがコーテイングされた軸受基材を、加熱炉中でホワ
イトメタルの融点温度以下である摂氏１００度〜２５０
度で３０分〜５０時間加熱保持しているため、拡散密着
熱処理を十分に行ってホワイトメタル層に気孔等の欠陥
が殆ど残ることがなくなると共に、軸受基材とホワイト
メタル層との界面に開口部等の欠陥が生じることが少な
くなる。

【００４０】さらに、拡散密着熱処理工程で、軸受基材
とホワイトメタル層との界面に拡散層を２μｍ〜２００
μｍの厚さに形成しているため、軸受基材とホワイトメ
タル層との密着力を大きくすることができると共に、拡
散層に開口部等の欠陥が生じることが少なくなる。

【００４１】また、拡散密着熱処理工程で、ホワイトメ
タル層の硬さをブリネル硬度１８乃至３５としているた
め、軸を傷つけず耐摩耗特性に必要な硬さを得ることが
できる。

【００４２】また、軸受溶射面をブラスト処理によって
Ｒａが５μｍ〜５０μｍ、またはＲｍａｘが３０μｍ〜
５００μｍの表面粗さにしているため、粗面化の効果を
大きくして溶射施工中に剥離することがなくなると共
に、軸受基材のダメージを小さくすることができる。

【００４３】さらに、高速フレーム溶射法または超高速
フレーム溶射法を用いてホワイトメ夕ルを溶射施工する
際に、軸受基材に空気または不活性ガスを吹き付けて軸
受基材の温度を摂氏２００度以下に冷却しながらホワイ
トメタルを溶射コーティングしているため、軸受基材や
ホワイトメタル層が酸化することがなく、コーティング
層が剥離し難くなると共に、軸受基材やホワイトメタル
が酸化することのない良好な軸受部品を得ることができ
る。

【００４４】また、高速フレーム溶射法または超高速フ
レーム溶射法を用いてホワイトメタルを溶射施工する際
に、ホワイトメタルの溶射粉末として粒子径１０μｍ〜
２００μｍのものを用いているため、高速フレームで加
速され易くなり、高速度、高衝撃での溶射施工により緻
密な層を得ることができると共に、高速フレーム溶射で
溶融され易くなり、溶射効率が良好になし得る。

【００４５】さらに、高速フレーム溶射法または超高速
フレーム溶射法を用いてホワイトメ夕ルを溶射施工する
際に、ホワイトメタルの溶射粉末として球形の粉末を用
いるため、溶射時の空気抵抗が小さくなり、高速度、高
衝撃での溶射施工により緻密で密着力の大きなホワイト
メタル層を得ることができる。

【００４６】また、高速フレーム溶射法または超高速フ
レーム溶射法を用いてホワイトメタルを溶射施工する際
に、ホワイトメタル溶射粉末として、０〜１５重量％Ｓ
ｂ、０〜１０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐｂ、０〜３
０重量％Ｚｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、ま
たは０〜５０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓｂ、０〜
５．０重量％Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残部がＰｂ
等のＰｂ基ホワイトメ夕ル、５〜１５重量％Ｓｎ、０．
５〜５．０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下Ｎ１、残部Ａ
ｌ等のＡｌ基ホワイトメタルを用いているため、加熱炉
中でホワイトメタルの融点温度以下で加熱保持による拡
散密着熱処理を行う際に、拡散密着による緻密化と共
に、Ｃｕ化合物、Ｓｂ化合物を析出させて、耐摩耗特
性、摺動特性に必要な硬さを得ることができる。

【００４７】他方、軸受が偏荷重を受けてホワイトメタ
ル層に局部的な摩耗損傷が生じた場合には前述した製造
方法によりその部分の補修形成が容易にできる。また、
前述した製造方法により発電システム用の軸受を製作す
ることにより、ホワイトメタル層に気孔が少なく緻密で
あり、しかも軸受基材との密着性も良好なので、高速高
荷重軸受を得ることができる。

【００４８】

【実施例】以下、上記本実施の形態に基づく軸受部品お
よびその製造方法の具体な実施例について説明する。（実施例１）軸受基材として縦３００ｍｍ、横５００ｍ
ｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４１）に直径３２０
ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸受部を設け、その
軸受面を溶射前処理としてブラスト装置でアルミナグリ
ット（＃１５）でブラスト圧力を４ｋｇ／ｃｍ² で表面
粗さをＲｍａ×２５０μｍにした後に、超高速フレーム
溶射（ＨＰ／ＨＶ０Ｆ）法のーつであるＪＰ−５０００
溶射でホワイトメタル（９．０重量％Ｓｂ、５．５重量
％、および残部Ｓｎ）の溶射粉末（粒子径３０〜１００
μｍの球形粉末）を用いて１２００ｍ／秒の超高速度で
溶射を行い、１０ｍｍの厚さにコーティングした。ま
た、溶射中に軸受基材に空気を吹き付け、軸受基材の温
度を摂氏１５０度にした。この時のコーティング層の気
孔率は３％であった。

【００４９】次に、このコーティングした軸受基材を加
熱炉中で摂氏２００度で３６時間加熱保持して拡散密着
熱処理を行った。この拡散密着熱処理後のコーティング
層の気孔率は１．０％であった。また、軸受基材とコー
ティング層との界面の拡散層厚さは１０μｍであった。
この後、コーティングしたホワイトメタル層の表面を機
械加工によりＲａ０．２５μｍ以下の粗さに仕上げ加工
を行った。

【００５０】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。軸受摺動試験は、１２Ｃｒ
鋼の３００ｍｍ径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面
圧を２００ｋｇ／ｃｍ² として、軸の回転を３，０００
ｒｐｍで１時間行った。

【００５１】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
がなく、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷がなく、摺動特性が良好であった。
しかも、ホワイトメタル層がほとんど摩耗しておらす、
耐摩耗特性も良好であった。

【００５２】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。（実施例２）軸受基材として縦３００ｍｍ、横５００ｍ
ｍ、厚さ２５０ｍｍの炭素鋼（ＳＳ４１）に直径３２０
ｍｍ、長さ３００ｍｍの半円柱形の軸受部を設け、その
軸受面を溶射前処理としてブラスト装置でアルミナグリ
ット（＃１５）でブラスト圧力を４ｋｇ／ｃｍ² で表面
粗さをＲｍａ×２５０μｍにした後に、高速フレーム溶
射（ＨＶ０Ｆ）法のーつであるダイヤモントジェット
（ＤＪ）溶射でホワイトメタル（９．０重量％Ｓｂ、
５．５重量％、および残部Ｓｎ）の溶射粉末（粒子径３
０〜１００μｍの球形粉末）を用いて８５０ｍ／秒の超
高速度で溶射を行い、１５ｍｍの厚さにコーティングし
た。また、溶射中に軸受基材に空気を吹き付け、軸受基
材の温度を摂氏１８０度にした。この時のコーティング
層の気孔率は７％であった。

【００５３】次に、このコーティングした軸受基材を加
熱炉中で摂氏２００度で４５時間加熱保持して拡散密着
熱処理を行った。この拡散密着熱処理後のコーティング
層の気孔率は１．５％であった。また、軸受基材とコー
ティング層との界面の拡散層厚さは１５μｍであった。
この後、コーティングしたホワイトメタル層の表面を機
械加工によりＲａ０．２５μｍ以下の粗さに仕上げ加工
を行った。

【００５４】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。軸受摺動試験は、１２Ｃｒ
鋼の３００ｍｍ径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面
圧を２００ｋｇ／ｃｍ² として、軸の回転を３，０００
ｒｐｍで１時間行った。

【００５５】軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼の軸に傷等
がなく、焼き付きも起こらなかった。また、軸受のコー
ティングしたホワイトメタル層にも問題となるような傷
や極部的な摩耗損傷がなく、摺動特性が良好であった。
しかも、ホワイトメタル層がほとんど摩耗しておらず耐
摩耗特性も良好であった。

【００５６】このように、優れた軸受部品を得ることが
できる。（実施例３）軸受基材として縦３００ｍｍ、横５００ｍ
ｍ、厚さ２５０ｍｍの純銅に直径３２０ｍｍ、長さ３０
０ｍｍの半円柱形の軸受部を設け、その軸受面を溶射前
処理としてブラスト装置でアルミナグリット（＃３０）
でプラスト圧力を４ｋｇ／ｃｍ² で表面粗さをＲｍａ×
１２０μｍにした後に、超高速フレーム溶射（ＨＰ／Ｈ
Ｖ０Ｆ）法のーつであるＪＰ−５０００溶射でホワイト
メタル（９．０重量％Ｓｂ、５．５重量％、および残部
Ｓｎ）の溶射粉末（粒子径３０〜１００μｍの球形粉
末）を用いて１２００ｍ／秒の超高速度で溶射を行い、
１５ｍｍの厚さにコーティングした。また、溶射中に軸
受基材に空気を吹き付け、軸受基材の温度を摂氏１２０
度にした。この時のコーティング層の気孔率は３％であ
った。

【００５７】次に、このコーティングした軸受基材を加
熱炉中で摂氏２２０度で３６時間加熱保持して拡散密着
熱処理を行った。この拡散密着熱処理後のコーティング
層の気孔率は０．８％であった。また、軸受基材とコー
ティング層との界面の拡散層厚さは４０μｍであった。
この後、コーティングしたホワイトメタル層の表面を機
械加工によりＲａ０．２５μｍ以下の粗さに仕上げ加工
を行った。

【００５８】そして、このようにして得られた軸受部品
を、軸受摺動試験に用いた。軸受摺動試験は、１２Ｃｒ
鋼の３００ｍｍ径の円柱形の棒を軸に用い、軸受面の面
圧を２００ｋｇ／ｃｍ² として、軸の回転を３，０００
ｒｐｍで１時間行った。軸受摺動試験結果、１２Ｃｒ鋼
の軸に傷等がなく、焼き付きも起こらなかった。また、
軸受のコーティングしたホワイトメタル層にも問題とな
るような傷や極部的な摩耗損傷がなく、摺動特性が良好
であった。しかも、ホワイトメタル層がほとんど摩耗し
ておらず、耐摩耗特性も良好であった。このように、優
れた軸受部品を得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄肉化の
ための機械加工が不要になり、しかもホワイトメタル層
に偏析が少なく、軸受基材との密着性も良好にできる優
れた軸受部品の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る軸受部品をラジア
ル軸受に適用した場合の一例を示す概要図。

【図２】本発明の実施の一形態に係る軸受部品をスラス
ト軸受に適用した場合の一例を示す概要図。

【符号の説明】

１……軸受基材２……被覆層３……軸受基材４……被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡正記神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者佐藤守神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 4/00 - 4/18 C23C 10/28 F16C 33/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受基材にホワイトメタルからなる耐摩
耗コーティング層を有する軸受部品の製造方法におい
て、軸受基材の軸受面に、ホワイトメタル層を１ｍｍ〜
３０ｍｍの厚さでかつ気孔率が２０％以下に緻密に高速
フレーム溶射等の高速溶射方法でコーティングするコー
ティング処理工程と、前記ホワイトメタル層がコーティ
ングされた軸受基材に対し、加熱炉でホワイトメタルの
融点温度以下で加熱による拡散密着熱処理を行う拡散密
着処理工程とからなることを特徴とする軸受部品の製造
方法。
【請求項２】コーティング処理工程は、軸受基材の軸
受面にホワイトメタルを高速フレーム溶射法または超高
速フレーム溶射法を用いて、３５０ｍ／秒〜１５００ｍ
／秒の高速度で溶射して、ホワイトメタルのコーティン
グ層の気孔率を２０％以下とし、拡散密着熱処理工程
は、ホワイトメタルのコーティング層の気孔率を１０％
以下に形成することを特徴とする請求項１記載の軸受部
品の製造方法。
【請求項３】コーティング処理工程は、軸受基材の軸
受面にホワイトメタルを溶射施工する前に、軸受溶射面
をブラスト処理によってＲａが５μｍ〜５０μｍ、また
はＲｍａｘが３０μｍ〜５００μｍの表面粗さにするこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の軸受部品の
製造方法。
【請求項４】コーティング処理工程は、軸受基材の軸
受面にホワイトメタルを溶射施工する際に、空気または
不活性ガスを吹き付けて軸受基材の温度を摂氏２００度
以下に冷却しながらホワイトメタルを溶射コーティング
することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の軸受部品の製造方法。
【請求項５】コーティング処理工程は、ホワイトメタ
ルの溶射粉末として粒子径１０μｍ〜２００μｍの粉
末、又は球形の粉末を用いることを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の軸受部品の製造方法。
【請求項６】拡散密着処理工程は、ホワイトメタルが
コーテイングされた軸受基材を、加熱炉でホワイトメタ
ルの融点温度以下である摂氏１００度〜２５０度で３０
分〜５０時間加熱保持することを特徴とする請求項１記
載の軸受部品の製造方法。
【請求項７】拡散密着処理工程は、軸受基材とホワイ
トメタル層との界面に拡散層を２μｍ〜２００μｍの厚
さに形成することを特徴とする請求項１又は請求項６記
載の軸受部品の製造方法。
【請求項８】拡散密着処理工程は、ホワイトメタル層
の硬さをブリネル硬度１８〜３５とすることを特徴とす
る請求項１、請求項６又は請求項７のいずれかに記載の
軸受部品の製造方法。
【請求項９】コーティング処理工程は、軸受基材の軸
受面にホワイトメタル溶射粉末として、０〜１５重量％
Ｓｂ、０〜１０重量％Ｃｕ、０〜２０重量％Ｐｂ、０〜
３０重量％Ｚｎ、残部Ｓｎ等のＳｎ基ホワイトメタル、
または０〜５０重量％Ｓｎ、０〜２０重量％Ｓｂ、０〜
５．０重量％Ｃｕ、０〜１．５重量％Ａｓ、残部がＰｂ
等のＰｂ基ホワイトメタル、５〜１５重量％Ｓｎ、０．
５〜５．０重量％Ｃｕ、２．０重量％以下Ｎｉ、残部Ａ
ｌ等のＡｌ基ホワイトメタルを用いるようにしたことを
特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸
受部品の製造方法。