JP3298636B2 - Sliding material - Google Patents
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- JP3298636B2 JP3298636B2 JP21373490A JP21373490A JP3298636B2 JP 3298636 B2 JP3298636 B2 JP 3298636B2 JP 21373490 A JP21373490 A JP 21373490A JP 21373490 A JP21373490 A JP 21373490A JP 3298636 B2 JP3298636 B2 JP 3298636B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、摺動材料に関するものであり、さらに詳し
く述べるならば、特に相手軸の粗さが粗いかかつ／また
は軸材質が鋳鉄のようにマトリックスの一部が脱落しや
すい軸が相手材として使用されるために耐摩耗性が要求
されるか、あるいは潤滑油に対する耐食性が要求される
すべり軸受などの摺動材料に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sliding material. More specifically, the present invention relates to a sliding material having a rough surface and / or a material such as cast iron. In addition, the present invention relates to a sliding material such as a sliding bearing which requires abrasion resistance because a shaft from which a part of the matrix is likely to fall off is used as a mating material, or which requires corrosion resistance to lubricating oil.
（従来の技術） 従来ブシュ材料として多用されていた青銅及び鉛青銅
は、耐摩耗性、耐荷重性に優れた摺動材料であるが、最
近の軸受の使用条件の変化特に、高面圧化、高油温化等
に伴ない、軸受の摩耗トラブルが多発するようになり、
特に耐摩耗性に優れる摺動材料の出現が期待されてい
た。(Prior art) Bronze and lead bronze, which have been frequently used as bushing materials, are sliding materials having excellent wear resistance and load resistance. As the oil temperature rises, bearing troubles occur frequently,
In particular, the appearance of a sliding material having excellent wear resistance has been expected.
このような使用条件変化に応じて、鉛青銅に硬質物を
添加し、鋼板上に焼結した摺動材料が使用されている。A sliding material obtained by adding a hard material to lead bronze and sintering it on a steel sheet according to such a change in use conditions is used.
本出願人が提案した特公昭57−50844号号の発明はか
かる摺動材料に属し、その特徴とするところは、10〜40
％のPb,1〜30％の硬質物、残部Cuの組成、あるいは10〜
40％のPb,1〜30％の硬質物、0.1〜10％のSnおよび／ま
たは0.1〜５％のSb,残部Cuの組成を有し、硬質物とし
て、Mo,Co,Fe3P,FeB,Fe2Bまたは特定組成のNi,Co系自溶
合金を使用するところにある。The invention of Japanese Patent Publication No. 57-50844 proposed by the present applicant belongs to such a sliding material.
% Pb, 1-30% hard material, composition of the balance Cu, or 10 ~
It has a composition of 40% of Pb, 1 to 30% of a hard material, 0.1 to 10% of Sn and / or 0.1 to 5% of Sb, the balance of Cu, and as a hard material, Mo, Co, Fe 3 P, FeB , Fe 2 B or Ni, Co-based self-fluxing alloy of a specific composition.
従来、無潤滑または境界潤滑条件下で使用される摺動
材料としてグラファイトを添加したあるいはSnとグラフ
ァイトを添加したCu系焼結合金が、特公昭36−67号、特
公昭39−27985号、特公昭36−13058号、特公昭46−4368
1号公報等で知られている。Conventionally, Cu-based sintered alloys to which graphite or Sn and graphite are added as sliding materials used under non-lubricated or boundary lubricating conditions have been disclosed in JP-B-36-67, JP-B-39-27985, and JP-B-39-27985. No. 36-13058, No. 46-4368
It is known in Japanese Patent Publication No. 1 and the like.
前掲特公昭46−43681号公報は、Cu−SnまたはCu−Sn
−Pb系合金に高融点物質として、Zr,Cr,V,Mo,Ta,W等の
金属、Al2O3,ZrO2,TiO2,ThO2などの酸化物、SiC,WC等の
炭化物、AlN,TaN,TiN等の窒化物、MoB,WBなどのホウ化
物、CrSi2などのケイ化物、グラファイト、ホウ素など
を含有させた耐摩耗性部品、ブレーキ材料等の用途に用
いられる材料を提案している。The above-mentioned JP-B-46-43681 discloses Cu-Sn or Cu-Sn
As refractory material -Pb alloy, Zr, Cr, V, Mo, Ta, metals such as W, Al 2 O 3, ZrO 2 , TiO 2, oxides such as ThO 2, SiC, and WC, etc., proposed AlN, TaN, nitrides such as TiN, MoB, borides such as WB, silicides such as CrSi 2, graphite, wear resistant parts and is contained such as boron, a material used for applications such as a brake material ing.
（発明が解決しようとする課題） Cu−Sn系合金ではSnによるCuマトリックスの強化は不
十分であるので、Cuマトリックスがグラファイトを保持
する保持力が弱く、加工時にグラファイトが脱落した
り、摺動時にCuが流動してグラファイトに被さってしま
い、グラファイトの潤滑性が摺動中に発揮されなくなる
ために、耐摩耗性及び耐焼付性が不十分になる。(Problems to be Solved by the Invention) In Cu-Sn based alloys, since the strengthening of the Cu matrix by Sn is insufficient, the holding power of the Cu matrix to hold the graphite is weak, and the graphite may fall off or slide during processing. Sometimes, Cu flows and covers the graphite, and the lubricity of the graphite is not exhibited during sliding, so that the wear resistance and the seizure resistance become insufficient.
前掲特公昭46−43681号公報で硬質物として提案され
る酸化物、窒化物、炭化物等はブレーキ材料としての性
能は向上させるが、境界潤滑条件下で使用される摺動部
材の耐焼付性は不十分である。さらに、Zr,Cr,V,Mo,Ta,
W等の金属は酸化物、窒化物、炭化物よりも良好な耐焼
付性を発揮するが、いずれもCuと合金を作り難い元素で
あり、このためCu中に合金化されたとしてもマトリック
スとなじみが悪く、脱落し易く、脱落した金属粒子に起
因するアブレーシブな摩耗が起こり、続いて焼付きが起
こるために耐焼付性は不十分である。Oxides, nitrides, carbides, etc. proposed as hard materials in the above-cited Japanese Patent Publication No. 46-43681 improve the performance as brake materials, but the seizure resistance of sliding members used under boundary lubrication conditions is Not enough. Furthermore, Zr, Cr, V, Mo, Ta,
Metals such as W exhibit better seizure resistance than oxides, nitrides, and carbides, but are all elements that are difficult to alloy with Cu, so they are familiar with the matrix even if alloyed in Cu. However, it is easy to fall off, and abrasion caused by the fallen metal particles occurs, followed by seizure, so that the seizure resistance is insufficient.
特公昭46−43681号公報で硬質物として提案されるZr,
Cr,V,Mo,Ta,W等の金属はいずれもCuと合金を作り難い元
素であり、このためCu中に合金化されたとしてもマトリ
ックスとなじみが悪いために、脱落し易く、脱落した金
属粒子に起因するアブレーシブな摩耗が起こり、続いて
焼付きが起こるために耐焼付性は不十分である。さら
に、CuマトリックスはZrなどの固溶による強化が期待で
きないので、グラファイトの保持力向上が少ない。Zr proposed as a hard material in Japanese Patent Publication No. 46-43681,
Metals such as Cr, V, Mo, Ta, and W are all elements that are difficult to form an alloy with Cu, so even if alloyed in Cu, they are poorly compatible with the matrix, so they easily fall off and fall off Seizure resistance is inadequate due to abrasive wear caused by metal particles and subsequent seizure. Further, since the Cu matrix cannot be expected to be strengthened by solid solution of Zr or the like, the improvement in graphite holding power is small.
前掲特公昭57−50844号の摺動材料ではPb量が10〜40
％と定められている。このPb量はなじみ性を良好にはす
るが、摺動中に硬質物がPb相から脱落してしまい、硬質
物の効果を十分に発揮できない欠点があることが分かっ
た。また、特にオートマテッィクのトランスミッション
などに上記摺動材料を使用すると、高油温の潤滑油によ
りPbが腐食されやすく、軸受強度が低下するなどの欠点
もあることが分かった。さらに、特公昭57−50844号の
摺動材料は摩擦特性、潤滑性が不十分であった。In the sliding material of JP-B-57-50844 mentioned above, the Pb content is 10-40.
%. Although this Pb content makes the conformability good, it has been found that the hard material falls off from the Pb phase during sliding, and there is a disadvantage that the effect of the hard material cannot be sufficiently exerted. In addition, it has been found that when the above sliding material is used particularly for an automatic transmission or the like, Pb is easily corroded by a high oil temperature lubricating oil, and there are disadvantages such as a decrease in bearing strength. Furthermore, the sliding material of Japanese Patent Publication No. 57-50844 was insufficient in friction characteristics and lubricity.
したがって、本発明は、耐焼付性、耐摩耗性、耐食性
および摩擦特性に優れた摺動材料を提供することを目的
とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a sliding material having excellent seizure resistance, abrasion resistance, corrosion resistance and friction characteristics.
（課題を解決するための手段） 本発明は、重量百分率で、１〜10％のグラファイト、
MoS2及びWS2の少なくとも１種と、0.1〜10％のSi,必要
によりMn及び／又はZnと、１〜30％の下記（ａ）〜
（ｂ）群の少なくとも１群から選択された少なくとも１
種の硬質物とを含み、残部が実質的に、0.1〜15％のSn
を含有するCu系焼結合金とから構成されている摺動材料
を第１の発明とし、重量百分率で、１〜10％のグラファ
イト、MoS2及びWS2の少なくとも１種と,0.1〜10％のSi,
必要によりMn及び／又はZnと、１〜30％の下記（ａ）〜
（ｂ）群の少なくとも１群から選択された少なくとも１
種の硬質物とを含み、残部が実質的に、0.1〜15％のSn
と0.1〜30％のPbを含有するCu系焼結合金と、から構成
されている摺動材料を第２の発明とする。(Means for Solving the Problems) The present invention provides 1 to 10% by weight of graphite,
At least one MoS 2 and WS 2, 0.1 to 10 percent of Si, and Mn and / or Zn, if necessary, 1% to 30% below (a) ~
(B) at least one selected from at least one of the groups
Seed hard material, with the balance being substantially 0.1-15% Sn
A sliding material composed of a Cu-based sintered alloy containing at least one of graphite, MoS 2 and WS 2 in a weight percentage of 1 to 10%, and 0.1 to 10% Si,
If necessary, Mn and / or Zn and 1 to 30% of the following (a) to
(B) at least one selected from at least one of the groups
Seed hard material, with the balance being substantially 0.1-15% Sn
And a Cu-based sintered alloy containing 0.1 to 30% of Pb.
（ａ）Fe2P,Fe3P,FeB,Fe3B,Co,Co系自溶性合金、、Ni系
自溶性合金 （ｂ）Fe−Cr,Fe−Mn,Fe−Ni,Fe−Si,Fe−W,Fe−Mo,Fe
−V,Fe−Ti,Fe−Nb,CuP 以下、本発明の構成を説明する。(A) Fe 2 P, Fe 3 P, FeB, Fe 3 B, Co, Co-based self-fluxing alloy, Ni-based self-fluxing alloy (b) Fe-Cr, Fe-Mn, Fe-Ni, Fe-Si, Fe-W, Fe-Mo, Fe
-V, Fe-Ti, Fe-Nb, CuP Hereinafter, the configuration of the present invention will be described.
本発明は、耐食性向上の手段として第１発明において
はPbを含有させないCu−Snの２元系合金に、摩擦特性向
上の手段としてグラファイト、MoS2、WS2（以下、「グ
ラファイトなど」と言うこともある）を添加し、耐摩耗
性向上の手段として硬質物を添加し、グラファイトなど
を保持するCuマトリックスを強化する手段としてSi,必
要によりMn及び／又はZnを添加することを特徴とする。The present invention relates to a Cu-Sn binary alloy containing no Pb in the first invention as a means for improving corrosion resistance, and graphite, MoS 2 , WS 2 (hereinafter referred to as “graphite etc.”) as a means for improving friction characteristics. It may be characterized by adding a hard material as a means of improving abrasion resistance, adding Si as a means to strengthen a Cu matrix holding graphite, etc., and adding Mn and / or Zn as necessary. .
従来Cu系軸受合金においてはなじみ性や潤滑性を高め
るためにPbが添加されていたが、潤滑油による腐食が起
こり易い状況ではPbの腐食が先ず起こり、続いて硬質物
や金属相の脱落が起こり、強度が低下して軸受の寿命が
尽きてしまうことがあった。これに対して、第１発明に
係るPb無添加・Cu系軸受合金はなじみ性は不満足と考え
られるが、耐食性は良好であり、Pb不存在と硬質物分散
の結果耐摩耗性は非常に優れており、またグラファイト
などの存在によって摩擦特性と潤滑性は良好であり、こ
れらの結果なじみ性よりも腐食と摩耗が重要視される環
境では第１発明の軸受合金は優れた特性を示す。Conventionally, Pb has been added to Cu-based bearing alloys in order to improve conformability and lubricity.However, in situations where corrosion by lubricating oil is likely to occur, Pb corrosion occurs first, followed by hard material and metal phase falling off. In some cases, the strength was reduced and the life of the bearing was exhausted. In contrast, the Pb-free and Cu-based bearing alloy according to the first invention is considered to have unsatisfactory conformability, but the corrosion resistance is good, and the abrasion resistance is extremely excellent due to the absence of Pb and the dispersion of hard materials. The frictional properties and lubricity are good due to the presence of graphite and the like. As a result, the bearing alloy of the first invention exhibits excellent properties in an environment where corrosion and wear are more important than conformability.
第１発明におけるSnは機械的強度および耐食性を向上
させる。その効果を得るためには0.1％以上のSnを添加
することが必要であり、15％を超えて添加すると脆いCu
−Snの金属間化合物を析出させて、Cuマトリックスの耐
荷重性、耐衝撃性を劣化させる。好ましいSnの添加量は
３〜10％である。Sn in the first invention improves mechanical strength and corrosion resistance. To obtain this effect, it is necessary to add 0.1% or more of Sn.
Precipitates the intermetallic compound of -Sn to degrade the load resistance and impact resistance of the Cu matrix. The preferred amount of Sn to be added is 3 to 10%.
耐摩耗性向上の方策として、青銅マトリクスに硬質物
（Fe3P、Co、FeB、Fe2Bなど）の１種又は２種以上を重
量％で１〜30％添加して焼結する。上記各種の硬質物の
粉末をCu−Sn粉末に混合して焼結し、焼結体を粉砕した
粉末とグラファイトなどを混合し再び焼結すると、粒子
中にほとんど全部の硬質物が分散して強固に保持され、
相手材と摺動する時に相手材と接触して荷重を受け、摺
動材の摩耗を防止するとともに硬質物の脱落が防止され
る。As a measure for improving the wear resistance, one or more hard materials (eg, Fe 3 P, Co, FeB, Fe 2 B) are added to the bronze matrix in an amount of 1 to 30% by weight and sintered. The above various hard material powders are mixed with Cu-Sn powder and sintered, and the powder obtained by crushing the sintered body and graphite etc. are mixed and sintered again, and almost all the hard materials are dispersed in the particles. Firmly held,
When sliding against the counterpart material, the load comes into contact with the counterpart material, and the wear of the sliding material is prevented and the hard material is prevented from falling off.
硬質物のＡ群はリン化物およびこれと同等の特性を有
する自溶合金であり、Cu合金となじみがよい物質を特に
選択したものである。すなわち、リン化物およびホウ化
物はいずれもCuとなじみがよいFeの化合物としている。
したがって摺動材料中に添加されたリン化物等のFeはCu
と焼結中に活発に反応し焼結を促進する効果が期待で
き、リン化物等はCu合金マトリックスに強固に保持され
る。The group A of the hard material is a phosphide and a self-fluxing alloy having the same characteristics as the phosphide, and a material which is well-compatible with the Cu alloy is particularly selected. That is, both the phosphide and the boride are Fe compounds that are familiar with Cu.
Therefore, Fe such as phosphide added to the sliding material is Cu
And sintering can be expected to actively react during sintering, and phosphide and the like are firmly held in the Cu alloy matrix.
硬質物のＢ群はフェロアロイおよびこれと同等の特性
を有するCu−Ｐである。フェロアロイのFeはCuとなじみ
が良いので、Cu合金マトリックスとの接着強度が高い。The group B of the hard material is a ferroalloy and Cu-P having properties equivalent thereto. Ferroalloy Fe has good adhesion to Cu, and therefore has high adhesive strength to Cu alloy matrix.
硬質物は添加量が１％未満であると耐摩耗性向上に有
効ではなく、一方30％を超えると相手材を疵つける欠点
や合金の焼結性を低下させる欠点が現れる。好ましい硬
質物の添加量は２〜10％、より好ましくは３〜６％であ
る。If the addition amount of the hard material is less than 1%, it is not effective in improving the wear resistance. On the other hand, if it exceeds 30%, defects such as damaging the mating material and decreasing the sinterability of the alloy appear. A preferable addition amount of the hard material is 2 to 10%, more preferably 3 to 6%.
グラファイト、MoS2およびWS2は摩擦係数を低下させ
かつ潤滑性を発揮する添加物質である。これらは硬質物
を分散させたCu合金粒子の間に分散している。グラファ
イトなどの粒子中には硬質物は出来るだけ分散していな
いことが望ましい。グラファイトなどの粒子中に分散し
ている硬質物はグラファイトなどによる保持力が弱いた
めに脱落し易いからである。グラファイトなどの量が１
％未満であると、境界潤滑条件下での耐焼付向上効果が
少なく、一方10％を超えると銅合金粒子どうしの接触が
割合が少なくなるとともにグラファイトなどによりCu粒
子が囲まれ孤立するので、強度と耐摩耗性が低下する。Graphite, MoS 2 and WS 2 are additives that reduce the coefficient of friction and exhibit lubricity. These are dispersed among the Cu alloy particles in which the hard material is dispersed. It is desirable that hard materials are not dispersed as much as possible in particles such as graphite. This is because hard materials dispersed in particles such as graphite easily fall off due to weak holding power of graphite or the like. The amount of graphite etc. is 1
%, The effect of improving seizure resistance under boundary lubrication conditions is small. On the other hand, if it exceeds 10%, the contact ratio between copper alloy particles decreases, and the Cu particles are surrounded and isolated by graphite etc. And abrasion resistance decreases.
グラファイトなどの保持力を高める方策として、青銅
マトリックスにSi,Mn,Znの１種又は２種以上を重量％で
0.1〜10％添加して焼結する。これらの元素はいずれもC
uとなじみがよくかつCuを固溶強化しまた固溶限を超え
たSiなどは金属間化合物として析出し析出強化するの
で、Cuマトリックスの強度と硬度を高める。このため、
グラファイトなどはCu合金粒子に強固に保持されるの
で、摺動中のグラファイトの脱落や欠けが少なくなる。
さらに摺動中にCuマトリックスは流動し難くなり、グラ
ファイト表面にかぶり難くなり、グラファイトの性能は
損なわれずに発揮される。Si,Mn,ZnなどはCuの合金とす
るか、あるいは単独元素として添加して焼結中にCuと反
応させる。As a measure to increase the holding power of graphite, etc., one or more of Si, Mn and Zn are added to the bronze matrix by weight%.
Add 0.1-10% and sinter. Each of these elements is C
Si that is well compatible with u and solid-solution strengthens Cu and exceeds the solid solubility limit precipitates as an intermetallic compound and strengthens precipitation, thereby increasing the strength and hardness of the Cu matrix. For this reason,
Since graphite and the like are firmly held by the Cu alloy particles, the falling and chipping of graphite during sliding is reduced.
Further, during sliding, the Cu matrix is less likely to flow and less likely to cover the graphite surface, and the performance of the graphite is exhibited without being impaired. Si, Mn, Zn, etc. are made of Cu alloy or added as a single element and reacted with Cu during sintering.
第２発明の合金は、なじみ性および潤滑性を第１発明
に対して向上させるために、若干の耐食性劣化を犠牲に
して0.1〜30％Pbを添加するものである。Pbは添加量が
0.1％未満ではなじみ性等の向上に寄与せず、30％を超
えると耐食性が著しく低下する。好ましいPbの添加量は
３〜15％である。In the alloy of the second invention, in order to improve conformability and lubricity as compared with the first invention, 0.1 to 30% of Pb is added at the expense of a slight deterioration in corrosion resistance. Pb is added
If it is less than 0.1%, it does not contribute to improvement in conformability and the like, and if it exceeds 30%, the corrosion resistance is significantly reduced. A preferable addition amount of Pb is 3 to 15%.
上記合金を製造するには、Cu,Sn,Pb,Siなどの金属粉
末または合金粉末（粒度177μｍ以下）および硬質物粉
末（粒度100μｍ以下）をＶ型ブレンダにより混合し、
混合粉を仮焼結し、焼結粉を粉砕し、得られた粉末にグ
ラファイトなど（粒度100μｍ以下）を混合して裏金鋼
板に散布し、750〜900℃で焼結を行う。焼結後ロールに
より圧下を行うと密な焼結体を得ることができる。In order to manufacture the above alloy, a metal powder or an alloy powder (particle size of 177 μm or less) such as Cu, Sn, Pb, and Si and a hard material powder (particle size of 100 μm or less) are mixed by a V-type blender.
The mixed powder is pre-sintered, the sintered powder is pulverized, and the obtained powder is mixed with graphite or the like (particle size of 100 μm or less), sprayed on a back metal plate, and sintered at 750 to 900 ° C. After the sintering, if a reduction is performed by a roll, a dense sintered body can be obtained.
なお、銅合金粉末としては本出願人が特開昭63−3129
33号で開示したように電解銅粉を使用することができ
る。この場合は、銅合金粉末、硬質物粉末およびグラフ
ァイトなどを一緒に混合して、硬質物を銅合金マトリッ
クス中に分散させることができる。In addition, as the copper alloy powder, the applicant of the present invention disclosed in
As disclosed in No. 33, electrolytic copper powder can be used. In this case, the hard material can be dispersed in the copper alloy matrix by mixing together the copper alloy powder, the hard material powder, and graphite.
（作用） 本発明の摺動材料に添加される硬質物粒子は通常用い
られている摺動相手材より硬いため、相手材によって損
耗することが少ない。このことは相手材面粗さが大きい
場合の摺動特性の維持に役立つ。例えば表面粗さの大き
い材料としてDCI（球状黒鉛鋳鉄）またはねずみ鋳鉄を
想定すると、これらの材料は摺動表面の球状または片状
の黒鉛が脱落して表面が粗くなるため、この粗い表面の
突部が摺動材料を傷つけCu粒子を脱落させる傾向を生じ
させる。このような理由から従来この種摺動材料では相
手材の表面粗さが大きくなると急激に耐焼付性が悪化し
ていた。しかるに硬質物粒子はこれらの相手材より硬い
ため、相手材の表面粗さが大きい場合でもこれによって
損耗することが少なく、この結果これらの相手材に対し
ても優れた耐焼付性を示す。なおDCIの硬度はヴィッカ
ース硬さ（Hv）で鋳造時200前後であり、これを熱処理
して400前後であり、これに対し硬質物はいずれもこれ
以上の硬さを示す。(Function) Since the hard particles added to the sliding material of the present invention are harder than the generally used sliding partner, they are less likely to be worn by the partner. This helps maintain the sliding characteristics when the surface roughness of the mating material is large. For example, assuming DCI (spheroidal graphite cast iron) or gray cast iron as a material having a large surface roughness, these materials lose their spherical or flaky graphite on the sliding surface and become rough. The part damages the sliding material and causes a tendency for the Cu particles to fall off. For this reason, in this type of sliding material, the seizure resistance has been rapidly deteriorated when the surface roughness of the mating material increases. However, since the hard material particles are harder than these mating materials, even if the mating material has a large surface roughness, the hard material particles are less likely to be worn away, and as a result, exhibit excellent seizure resistance to these mating materials. The hardness of DCI is about Vickers hardness (Hv) of about 200 at the time of casting, and about 400 after heat treatment of the VCI, and all of the hard materials show higher hardness.
さらに硬質物としてはCu合金中に強固に保持されるも
のを選択した。Further, a hard material that was firmly held in the Cu alloy was selected.
なお、グラファイト粒子内などに硬質物が存在してい
ると、硬質物が容易に脱落し、摩擦係数が直ちに高くな
り、グラファイトなどの性能は単に摺動初期に摩擦係数
を低くすることに尽きる。このような事態を避けるため
に本発明においてはCu合金となじみ性がよい硬質物を選
択し、硬質物が粉末冶金工程でグラファイトなどに潜り
込まないようにし、その結果として耐摩耗性及び耐焼付
性を向上させる。If a hard material is present in the graphite particles or the like, the hard material easily falls off, and the friction coefficient immediately increases, and the performance of graphite or the like is merely reduced to the friction coefficient at the beginning of sliding. In order to avoid such a situation, in the present invention, a hard material having good compatibility with the Cu alloy is selected to prevent the hard material from sneaking into graphite or the like in the powder metallurgy process, and as a result, wear resistance and seizure resistance Improve.
また、本発明においてはグラファイト、MoS2、WS2を
使用することによって摺動部材の摩擦係数を低くしかつ
安定にすることによって、焼付きおよび摩耗が起こりに
くいようにした。Further, in the present invention, the friction coefficient of the sliding member is reduced and stabilized by using graphite, MoS 2 , and WS 2 so that seizure and abrasion hardly occur.
摺動材料表面は潤滑油にさらされており、腐食がさら
に進行すると、Pb粒子は表面のみならず焼結体の内部ま
でも腐食により脱落してしまい、軸受の強度が低下し寿
命が尽きてしまう。潤滑油によるPbの腐食機構は電気化
学的（PbとCuの電位が後者が貴、前者が卑であることに
よる）腐食よりも化学的なものであると考えられ、腐食
性媒体は、潤滑油に混入したエンジンの燃焼ガスによ
り生成する無機酸による腐食、潤滑油中の有機酸によ
る腐食、潤滑油への添加剤による腐食などが考えられ
る。これらの腐食媒体のうちどの媒体がPb粒子を腐食さ
せるかは、摺動材料の用途と機器の使用条件による。例
えば、自動変速機のトランスミッションに使用される軸
受ではの可能性が最も高く、過酷な運転をされるエン
ジン周りの軸受ではの可能性が最も高い。潤滑油への
添加剤が種々使用されているが、軸受の摩耗までは念頭
に入れないで添加剤が考えれらているのが実情であるの
で、添加剤により思いもよらない腐食が起こっている
疑いもある。The surface of the sliding material is exposed to the lubricating oil, and if the corrosion progresses further, the Pb particles will fall off not only on the surface but also inside the sintered body due to corrosion, reducing the strength of the bearing and ending its life. I will. The mechanism of corrosion of Pb by lubricating oil is considered to be more chemical than electrochemical corrosion (because the potential of Pb and Cu is higher in the latter and lower in the former). Corrosion due to inorganic acids generated by the combustion gas of the engine mixed into the oil, corrosion due to organic acids in the lubricating oil, corrosion due to additives to the lubricating oil, and the like are conceivable. Which of these corrosive media corrodes Pb particles depends on the use of the sliding material and the operating conditions of the equipment. For example, bearings used in transmissions of automatic transmissions are most likely, and bearings around engines that are subjected to severe operation are most likely. Various additives have been used in lubricating oils, but the fact is that additives are considered without bearing in mind the wear of bearings, so unexpected corrosion occurs due to additives. There is doubt.
本発明者はPb粒子を合金化することによりPb粒子の化
学的耐食性を向上する方法を検討したが、試験したあら
ゆる種類の合金元素がCu粒子に合金化されてしまったの
で、これに代わる方法としてPbの含有量を少なくしてPb
粒子を少量にするかあるいは全く存在させない方法を考
案した。この結果、軸受寿命が高められたので、耐食性
を高めることが、硬質物による上記効果を発揮する上で
の前提になっていることが分かった。The present inventor studied a method of improving the chemical corrosion resistance of Pb particles by alloying Pb particles, but since all types of alloy elements tested have been alloyed into Cu particles, an alternative method To reduce the content of Pb
A method was devised in which the particles were small or not present at all. As a result, since the bearing life was increased, it was found that enhancing corrosion resistance was a prerequisite for exhibiting the above-described effects of a hard material.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
（実施例） 実施例１ Cu−10％Sn−３％Siの成分をもつ青銅をガスアトマイ
ズ法により粉末とし、この粉末のうち177μｍ以下の粉
末を原料として用いた。一方、硬質物としては63μｍ以
下のFe3P粉末を準備した。青銅粉末と５％のFe3P粉末を
Ｖ型ブレンダーで約30分間混合した。この混合粉末を直
径10cm、高さ10cmの黒鉛製型内に入れ、1ton/cm2の圧力
で成形した後H2ガス中で450℃、30分間の仮焼結を行っ
た。その後、仮焼結体を取り出し、粉砕機で−100メッ
シュに粉砕した。この粉末に黒鉛粉末（平均粒径20μ
ｍ）を６％添加してＶ型ブレンダにて約30分間混合し
た。その後この混合粉を脱脂、サンディングされた厚さ
1.36mmの鋼板上に厚さ1mm散布して、温度820℃のH2雰囲
気中で30分間焼結した。続いて焼結材をロールで厚さ1.
5mmまで圧延加工を施した後、再度同じ条件で２回目の
焼結を行いバイメタル材を得た。この材料を所定の大き
さに切断して、焼付及び摩耗試験用のテストピースを得
た。(Example) Example 1 Bronze having a composition of Cu-10% Sn-3% Si was made into a powder by a gas atomization method, and a powder having a size of 177 μm or less was used as a raw material. On the other hand, Fe 3 P powder of 63 μm or less was prepared as a hard material. Bronze powder and 5% Fe 3 P powder were mixed in a V-type blender for about 30 minutes. This mixed powder was placed in a graphite mold having a diameter of 10 cm and a height of 10 cm, molded at a pressure of 1 ton / cm 2 , and then temporarily sintered at 450 ° C. for 30 minutes in H 2 gas. Thereafter, the temporary sintered body was taken out and pulverized to −100 mesh with a pulverizer. Add graphite powder (average particle size 20μ)
m) was added to the mixture and mixed by a V-type blender for about 30 minutes. Then degrease this mixed powder, sanded thickness
It was sprayed on a 1.36 mm steel plate at a thickness of 1 mm and sintered in an H 2 atmosphere at a temperature of 820 ° C. for 30 minutes. Then roll the sintered material to a thickness of 1.
After rolling to 5 mm, a second sintering was performed again under the same conditions to obtain a bimetal material. This material was cut into a predetermined size to obtain a test piece for a seizure and wear test.
耐摩耗試験の条件を以下に示す。 The conditions of the wear resistance test are shown below.
試験条件 試験機 ：円筒平板型摩擦摩耗試験機 荷重 :10kgf 油種 :ATF油（Automatic transmission fluid
油） 油温 :140℃ 相手軸 :S55C（焼入れ） 軸回転数 :200rpm 軸あらさ :2〜３μmRz 試験時間 :30min 焼付試験条件 試験機 ：箱形ブシュテスタ 回転数 :4000rpm 荷重 :150kg 潤滑 ：油種−ATF油、潤滑法−どぶ漬け法 油温 :140℃ 相手軸 :SCM420 軸あらさ :2〜３μmRz オイルクリアランス:50μｍ 耐焼付性の評価はオイルを抜いてからの焼き付きまで
の時間により行った。Test conditions Testing machine: Cylindrical flat plate friction and wear testing machine Load: 10kgf Oil type: ATF oil (Automatic transmission fluid)
Oil) Oil temperature: 140 ° C Mating shaft: S55C (quenched) Shaft rotation speed: 200 rpm Shaft roughness: 2 to 3 μmRz Test time: 30 min Seizure test condition Test machine: Box-type bush tester Rotation speed: 4000 rpm Load: 150 kg Lubrication: Oil type ATF oil, lubrication method-soak method Oil temperature: 140 ° C Mating shaft: SCM420 Shaft roughness: 2 to 3 µmRz Oil clearance: 50 µm The evaluation of seizure resistance was made based on the time from oil removal to seizure.
比較のために下記の比較材についても同様の試験を行
った。For comparison, a similar test was performed for the following comparative materials.
（１）比較材１ JIS−LBC3（Cu−10％Pb,10％Sn,鉛青銅） （２）比較材２ JIS−LBC6（Cu−23％Pb,3％Sn,鉛青銅） （３）比較材３（LBC6の鉛青銅に５％のFe3Pを添加した
もの） 結果を次表に示す。(1) Comparative material 1 JIS-LBC3 (Cu-10% Pb, 10% Sn, lead bronze) (2) Comparative material 2 JIS-LBC6 (Cu-23% Pb, 3% Sn, lead bronze) (3) Comparison Material 3 (LBC6 lead bronze with 5% Fe 3 P added) The results are shown in the following table.
（４）比較材４（本発明材よりSiを除いたもの） この表に示される結果より本発明材は耐焼付性及び耐
摩耗性が優れることが明らかである。また、本発明と比
較材３と比較することによって、Siとグラファイトを添
加することにより耐焼付性及び耐摩耗性が向上すること
が明らかである。本発明と比較材４を比較することによ
って、Siを添加することにより耐焼付性及び耐摩耗性が
向上することが明らかである。(4) Comparative material 4 (material excluding Si from the material of the present invention) From the results shown in this table, it is clear that the material of the present invention has excellent seizure resistance and abrasion resistance. Also, by comparing the present invention with Comparative Material 3, it is clear that the addition of Si and graphite improves seizure resistance and wear resistance. By comparing the present invention with the comparative material 4, it is clear that the addition of Si improves seizure resistance and wear resistance.
実施例２ 表２に示すように、Sn,Pb,Siなどおよび硬質物の組成
を変化させた混合粉末に付き実施例１と同様の方法でバ
イメタル材の製造を行った。耐摩耗試験の条件を以下に
示す。Example 2 As shown in Table 2, a bimetal material was produced in the same manner as in Example 1 for a mixed powder in which the composition of Sn, Pb, Si, etc. and a hard material was changed. The conditions of the wear resistance test are shown below.
試験条件 試験機 ：円筒平板型摩擦摩耗試験機 すべり速度:0.6m/s 荷重 :10kgf 油種 :ATF油（Automatic transmission fluid
油） 油温 :150℃ 相手軸 :S55C（焼入れ） 軸あらさ :2〜３μmRz 試験時間 :60min 耐摩耗性の評価は体積摩耗量により行った。Test conditions Testing machine: Cylindrical flat plate friction and wear testing machine Sliding speed: 0.6m / s Load: 10kgf Oil type: ATF oil (Automatic transmission fluid)
Oil) Oil temperature: 150 ° C Mating shaft: S55C (quenched) Shaft roughness: 2 to 3 µmRz Test time: 60 min Wear resistance was evaluated based on volume wear.
焼付試験条件 試験機 ：スラスト試験機 回転数 :1500rpm 荷重 :10kg/10分の割合で増加 潤滑 ：油種−ATF油、潤滑法−どぶ漬け法 油温 :150℃ 相手軸 :S55C 軸あらさ :3μmRz 焼付荷重単位:10kgm 耐焼付性の評価は焼付いた時の荷重で行った。Seizure test conditions Test machine: Thrust test machine Rotation speed: 1500 rpm Load: Increased at a rate of 10 kg / 10 minutes Lubrication: Oil type-ATF oil, lubrication method-Dipping method Oil temperature: 150 ° C Mating shaft: S55C Shaft roughness: 3 µmRz Seizure load unit: 10 kgm Seizure resistance was evaluated by the load at the time of seizure.
耐食性試験条件は以下のとおりである。 The corrosion resistance test conditions are as follows.
試験機 ：静的油煮腐食試験機 潤滑 ：油種−ATF油、潤滑法−どぶ漬法 油温 :16℃ 試験結果を表２に示す。 Test machine: Static oil boiling corrosion test machine Lubrication: Oil type-ATF oil, lubrication method-Dobuke method Oil temperature: 16 ° C The test results are shown in Table 2.
表２より本発明の試料は耐食性、耐摩耗性および耐焼
付性が比較材より優れていることが明らかである。 From Table 2, it is clear that the sample of the present invention has better corrosion resistance, abrasion resistance and seizure resistance than the comparative material.
表３はSn含有量を10％、Pb含有量を５％、Mn含有量を
３％、Si含有量３％グラファイト含有量を５％と一定に
して各種硬質物を使用した結果を示す。硬質物の種類に
より耐焼付性は最低値と最高値で約２倍の範囲で変化し
ているが、いずれにせよ比較材よりは優れていることが
分かる。Table 3 shows the results of using various hard materials with the Sn content being 10%, the Pb content being 5%, the Mn content being 3%, the Si content being 3% and the graphite content being being kept constant at 5%. Depending on the type of the hard material, the seizure resistance varies between the minimum value and the maximum value in a range of about twice, but it can be seen that in any case, it is superior to the comparative material.
（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る摺動材料は相手軸
の粗さが大きく摩耗が起こり易い環境、潤滑油による腐
食が起こり易い環境、あるいは摩耗と腐食が同時に進行
する環境で使用された時に優れた性能を発揮する。 (Effects of the Invention) As described above, the sliding material according to the present invention has an environment in which the mating shaft has a large roughness and is likely to be worn, an environment in which corrosion due to lubricating oil is likely to occur, or an environment in which wear and corrosion simultaneously progress. Demonstrates excellent performance when used in
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｆ１６Ｃ 33/12 // Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｅ (Ｃ１０Ｍ 103/00 (Ｃ１０Ｍ 103/00 103:04 103:04 103:02 103:02 Ｚ 103:06 103:06 Ｃ Ｚ ） ） Ｄ Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 10:12 10:12 10:14 10:14 10:16 10:16 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 - 49/14 B22F 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F16C 33/12 F16C 33/12 // B22F 7/00 B22F 7/00 E (C10M 103/00 (C10M 103/00 103: 04 103: 04 103: 02 103: 02 Z 103: 06 103: 06 C Z)) D C10N 10:02 C10N 10:02 10:04 10:04 10:12 10:12 10:14 10:14 10:16 10:16 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 1/00-49/14 B22F 7/00
Claims (4)
MoS2及びWS2の少なくとも１種と、0.1〜10％のSiと、１
〜30％の下記（ａ）〜（ｂ）群の少なくとも１群から選
択された少なくとも１種の硬質物とを含み、残部が実質
的に、0.1〜15％のSnを含有するCu系焼結合金とから構
成されていることを特徴とする摺動材料。 （ａ）Fe2P,Fe3P,FeB,Fe3B,Co,Co系自溶性合金、Ni系自
溶性合金 （ｂ）Fe−Cr,Fe−Mn,Fe−Ni,Fe−Si,Fe−W,Fe−Mo,Fe
−V,Fe−Ti,Fe−Nb,CuP1 to 10% by weight of graphite,
At least one of MoS 2 and WS 2 , 0.1 to 10% of Si,
At least one hard material selected from at least one of the following groups (a) and (b), with the balance being substantially 0.1 to 15% Sn: A sliding material characterized by being composed of gold. (A) Fe 2 P, Fe 3 P, FeB, Fe 3 B, Co, Co-based self-fluxing alloy, Ni-based self-fluxing alloy (b) Fe-Cr, Fe-Mn, Fe-Ni, Fe-Si, Fe −W, Fe−Mo, Fe
−V, Fe−Ti, Fe−Nb, CuP
し、Si,Mn,Znの合計量が0.1〜10％である請求項１記載
の摺動材料。2. The sliding material according to claim 1, further comprising at least one of Mn and Zn, wherein the total amount of Si, Mn and Zn is 0.1 to 10%.
MoS2及びWS2の少なくとも１種と、0.1〜10％のSiと、１
〜30％の下記（ａ）〜（ｂ）群の少なくとも１群から選
択された少なくとも１種の硬質物とを含み、残部が実質
的に、0.1〜15％のSnと0.1〜30％のPbを含有するCu系焼
結合金とから、構成されていることを特徴とする摺動材
料。 （ａ）Fe2P,Fe3P,FeB,Fe3B,Co,Co系自溶性合金、Ni系自
溶性合金 （ｂ）Fe−Cr,Fe−Mn,Fe−Ni,Fe−Si,Fe−W,Fe−Mo,Fe
−V,Fe−Ti,Fe−Nb,CuP3. 1% to 10% by weight of graphite,
At least one of MoS 2 and WS 2 , 0.1 to 10% of Si,
-30% of at least one hard material selected from at least one of the following groups (a)-(b), with the balance substantially consisting of 0.1-15% Sn and 0.1-30% Pb A sliding material comprising: a Cu-based sintered alloy containing: (A) Fe 2 P, Fe 3 P, FeB, Fe 3 B, Co, Co-based self-fluxing alloy, Ni-based self-fluxing alloy (b) Fe-Cr, Fe-Mn, Fe-Ni, Fe-Si, Fe −W, Fe−Mo, Fe
−V, Fe−Ti, Fe−Nb, CuP
し、Si,Mn,Znの合計量が0.1〜10％である請求項３記載
の摺動材料。4. The sliding material according to claim 3, further comprising at least one of Mn and Zn, wherein the total amount of Si, Mn and Zn is 0.1 to 10%.
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- 1990-08-14 JP JP21373490A patent/JP3298636B2/en not_active Expired - Lifetime
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