JP3308473B2 - Sliding metal and manufacturing method thereof - Google Patents
Sliding metal and manufacturing method thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自己および／または相
手材が摺動する場合の軸受等の用途に適する摺動用メタ
ルに係わり、特に、摺動面における耐荷重性、耐摩耗
性、耐焼付性に優れた摺動用メタルおよびその製造方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding metal suitable for bearings and the like when self and / or mating materials slide, and in particular, to load resistance, abrasion resistance, and resistance to sliding surfaces. The present invention relates to a sliding metal having excellent seizure properties and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、自己および／または相手材が摺動
する場合の軸受等の用途に適する摺動用メタルとして
は、例えば、ホワイトメタルと称される錫基（Ｓｎ−Ｓ
ｂ−Ｃｕ系）、鉛基（Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系）、ケルメッ
トと称される銅鉛合金（Ｃｕ−Ｐｂ系合金）があり、さ
らには、ケルメットの強度をより一層高めるために錫
（Ｓｎ）を添加したＣｕ−Ｐｂ−Ｓｎ系合金などがあ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a sliding metal suitable for applications such as bearings when self and / or mating materials slide, for example, a tin-based (Sn-S
b-Cu), lead-based (Pb-Sn-Sb-based), and copper-lead alloy (Cu-Pb-based alloy) called kermet. Further, tin (Sn-Sn) is used to further increase the strength of kermet. ) To which a Cu-Pb-Sn alloy is added.
【０００３】これらの摺動用メタルは、例えば、所定の
成分をもつ合金を溶製し、これにより得た合金溶湯をア
トマイズすることによって粉末としたのち、この粉末を
鋼製裏金の上に均一な厚さで散布し、その後焼結するこ
とによって製造される。[0003] For these sliding metals, for example, an alloy having a predetermined component is melted, and the resulting alloy melt is atomized into powder, and then the powder is uniformly spread on a steel backing metal. It is manufactured by sprinkling in thickness and then sintering.
【０００４】また、他の方法として、所定の成分をもつ
合金を溶製し、これにより得た合金溶湯を鋼製裏金の上
に直接注湯して合金層を鋳造により形成することによっ
て製造される。[0004] As another method, an alloy having a predetermined component is melted, and the resulting alloy melt is poured directly onto a steel backing metal to form an alloy layer by casting. You.
【０００５】これらの製造方法では、いずれも、潤滑成
分である鉛（Ｐｂ）が均一に分布することが要求されて
おり、特に、先に説明した焼結による方法の場合には、
合金粉末の粒度分布を制御することによって均質な組織
を得ることができるようにしていた。[0005] In any of these production methods, it is required that lead (Pb) as a lubricating component is uniformly distributed. In particular, in the case of the above-described sintering method,
A uniform structure can be obtained by controlling the particle size distribution of the alloy powder.
【０００６】また、これらの摺動用メタルでは、Ｃｕ合
金やＣｕ−Ｓｎ系合金などの合金中に軟質なＰｂが連結
して混在しており、表面温度が上昇したときに焼付の発
生を防止するために、有効に機能するような組織をもつ
ものとしている。[0006] In these sliding metals, soft Pb is connected and mixed in an alloy such as a Cu alloy or a Cu-Sn alloy to prevent the occurrence of seizure when the surface temperature rises. For this reason, the organization has an organization that functions effectively.
【０００７】そして、Ｐｂを多く含有する材料では、表
面にＰｂオーバーレイを設けたものとすることによっ
て、高速高荷重用軸受として適したものにし、例えば、
自動車エンジンのコネクティングロッドの摺動用メタル
として一般に使用されている。For a material containing a large amount of Pb, a Pb overlay is provided on the surface to make it suitable as a high-speed and high-load bearing.
It is generally used as a sliding metal for connecting rods of automobile engines.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このようなＣｕ−Ｐｂ
系合金やＣｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系摺動用メタルにおいては、
自動車エンジンの高出力化、ならびに摩擦係数の低減
化、などに伴って、従来よりもさらに優れた耐荷重性を
有することが要求されるようになってきているが、一般
的なＣｕ−Ｐｂ系，Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系等の軸受メタル
においては、図１より明らかであるように、Ｐｂ含有量
が増加すれば耐焼付性は向上するものの、耐荷重性が低
下する傾向をもつものとなっており、耐荷重性を向上さ
せるにあたっては、Ｃｕ−Ｐｂ系，Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系
軸受メタルにおいてマトリックス強度を高めて耐荷重性
を向上させるために、Ｐｂ含有量を減らすことで対応し
なければならない。SUMMARY OF THE INVENTION Such Cu-Pb
Alloys and Cu-Sn-Pb sliding metals,
With the increase in the output of automobile engines and the reduction of the coefficient of friction, etc., it has been required to have a higher load-bearing capacity than in the past. , Cu-Sn-Pb-based bearing metals have a tendency that the seizure resistance increases but the load resistance decreases as the Pb content increases, as is clear from FIG. In order to improve the load carrying capacity, it is necessary to reduce the Pb content in order to improve the load carrying capacity by increasing the matrix strength in Cu-Pb-based and Cu-Sn-Pb-based bearing metals. Must.
【０００９】しかしながら、周速が２０ｍ／ｓｅｃにも
達する自動車エンジンのコネクティングロッド用軸受メ
タルにおいては、潤滑油による油膜の形成が不十分なも
のとなりがちであって、焼付の発生を防止するためには
Ｐｂ含有量を減らすことができないという問題点があっ
た。However, in a bearing metal for a connecting rod of an automobile engine whose peripheral speed reaches as high as 20 m / sec, the formation of an oil film by the lubricating oil tends to be insufficient, and in order to prevent the occurrence of seizure. Has a problem that the Pb content cannot be reduced.
【００１０】このように、摺動用メタルにおいてその耐
荷重性と耐焼付性のいずれをも良好なものとすることは
なかなか困難であるという課題があった。As described above, there is a problem that it is very difficult to improve both the load resistance and the seizure resistance of the sliding metal.
【００１１】[0011]
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、Ｐｂ含有量に関して相反
する特性である耐荷重性と耐焼付性について、いずれも
良好な特性をもつものとすることができる摺動用メタル
を提供することを目的としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has excellent characteristics regarding load resistance and seizure resistance, which are contradictory characteristics with respect to the Pb content. It is an object of the present invention to provide a sliding metal that can be used.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる摺動用メ
タルは、請求項１に記載しているように、自己および／
または相手材が摺動する摺動面を有し且つ少なくともＰ
ｂを含有するＣｕ系焼結合金からなる摺動側メタルと、
摺動側メタルを支える裏金をそなえ、摺動側メタルにお
いてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少ない部分と
を交互に形成してなるものとしたことを特徴としてい
る。According to the present invention, a sliding metal according to the present invention includes a metal and / or a sliding metal.
Or at least P
a sliding-side metal made of a Cu-based sintered alloy containing b,
The sliding metal is provided with a backing metal for supporting the sliding metal, and portions having a high Pb content and portions having a low Pb content are alternately formed on the sliding metal.
【００１３】そして、本発明に係わる摺動用メタルの実
施態様においては、請求項２に記載しているように、Ｐ
ｂ含有量の多い部分のＰｂ量が５〜３０重量％の範囲で
あり、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ量が１〜２５重量
％の範囲であるものとすることができる。[0013] In an embodiment of the sliding metal according to the present invention, as described in claim 2, P
The Pb content of the portion having a high b content is in the range of 5 to 30% by weight, and the Pb content of the portion having a low Pb content is in the range of 1 to 25% by weight.
【００１４】本発明に係わる摺動用メタルの製造方法
は、請求項３に記載しているように、自己および／また
は相手材が摺動する摺動面を有し且つ少なくともＰｂを
含有するＣｕ系焼結合金からなる摺動側メタルと、摺動
側メタルを支える裏金をそなえ、摺動側メタルにおいて
Ｐｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少ない部分とを交
互に形成してなる摺動用メタルを製造するに際し、少な
くともＰｂを含むＣｕ系合金粉末を裏金上で散布高さを
交互に異ならせて散布したのち１次焼結し、ついで、一
体化したＣｕ系焼結合金と裏金をロール加圧してＣｕ系
焼結合金と裏金の合計厚さを一定にし、さらに、２次焼
結することによって、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量
の多い部分とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成す
るようにしたことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal for sliding which has a sliding surface on which self and / or a counterpart material slides and which contains at least Pb. A sliding metal comprising a sliding-side metal made of a sintered alloy and a backing metal supporting the sliding-side metal, wherein a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content are alternately formed in the sliding-side metal. In producing the alloy, the Cu-based alloy powder containing at least Pb is sprayed on the backing metal at alternately different spraying heights, and then firstly sintered. Then, the integrated Cu-based sintered alloy and the backing metal are rolled. By pressing, the total thickness of the Cu-based sintered alloy and the backing metal is kept constant, and the secondary sintering is performed to alternately form portions having a high Pb content and portions having a low Pb content in the sliding side metal. That I tried to do It is a symptom.
【００１５】同じ目的を達成する他の発明による摺動用
メタルの製造方法は、請求項４に記載しているように、
自己および／または相手材が摺動する摺動面を有し且つ
少なくともＰｂを含有するＣｕ系焼結合金からなる摺動
側メタルと、摺動側メタルを支える裏金をそなえ、摺動
側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の
少ない部分とを交互に形成してなる摺動用メタルを製造
するに際し、少なくともＰｂを含むＣｕ系合金粉末を裏
金上で散布高さを交互に異ならせて散布したのち１次焼
結し、ついで、一体化したＣｕ系焼結合金と裏金をロー
ル加圧してＣｕ系焼結合金と裏金の合計厚さを一定にす
ると同時にＣｕ系焼結合金と裏金との界面を凹凸状に形
成し、さらに、２次焼結することによって、摺動側メタ
ルにおいてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少ない
部分とを交互に形成するようにしたことを特徴としてい
る。According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sliding metal which achieves the same object.
A sliding-side metal having a sliding surface on which self and / or a mating material slides and made of a Cu-based sintered alloy containing at least Pb, and a back metal supporting the sliding-side metal; When manufacturing a sliding metal formed by alternately forming a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content, the spray height of the Cu-based alloy powder containing at least Pb on the back metal is alternately changed. After sintering, primary sintering is performed, and then the integrated Cu-based sintered alloy and back metal are roll-pressed to make the total thickness of the Cu-based sintered alloy and back metal constant, and at the same time, the Cu-based sintered alloy and back metal Are formed in an uneven shape, and by secondary sintering, portions having a high Pb content and portions having a low Pb content are alternately formed on the sliding side metal. I have.
【００１６】また、本発明による摺動用メタルの製造方
法の実施態様においては、請求項５に記載しているよう
に、Ｐｂ含有量の多い部分のＰｂ量を５〜３０重量％の
範囲とし、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ量を１〜２５
重量％の範囲とするようになすことができる。Further, in the embodiment of the method for manufacturing a sliding metal according to the present invention, as described in claim 5, the Pb content of the portion having a high Pb content is in the range of 5 to 30% by weight, The Pb content of the portion having a low Pb content is 1 to
% By weight.
【００１７】[0017]
【発明の作用】図１に示したように、Ｐｂを含むＣｕ系
摺動用メタルにおいて、Ｐｂの均一な分布を求める限
り、Ｐｂ含有量によって摺動用メタルの耐荷重性がほぼ
定まってしまう。As shown in FIG. 1, in a Cu-based sliding metal containing Pb, the load resistance of the sliding metal is almost determined by the Pb content as long as a uniform distribution of Pb is required.
【００１８】そこで、このような従来は常套とされてい
た均一なＰｂの分布をもつものとはせず、意図的にＰｂ
含有量を少なくした部分を形成すると共に、それに隣接
して意図的にＰｂ含有量を多くした部分を形成するとい
うように、不均一な組織をもつものにあえて形成し、Ｐ
ｂ含有量の少ない部分で耐荷重性をより一層向上させた
ものにすると同時に、Ｐｂ含有量の多い部分で良好なる
耐焼付性を維持させるようになすことによって、相反す
る特性である耐荷重性と耐焼付性の両方共が良好である
ようにした。Therefore, it is not intended to have such a conventional distribution of uniform Pb, but intentionally Pb.
A portion having a non-uniform structure is formed by forming a portion having a low content, and a portion having an intentionally increased Pb content is formed adjacent to the portion.
The load resistance, which is a contradictory characteristic, is obtained by further improving the load resistance in the portion having a low b content and maintaining good seizure resistance in the portion having a high Pb content at the same time. And the seizure resistance were both good.
【００１９】このような不均一組織をもつ摺動用メタル
を製造するに際しては、例えば、図２に示すような工程
を採用することができる。In manufacturing a sliding metal having such a non-uniform structure, for example, a process as shown in FIG. 2 can be employed.
【００２０】まず、図２（Ａ）に示すように、少なくと
もＰｂを含むＣｕ系合金粉末１ｐを裏金２上において散
布高さを交互に異ならせて散布する。First, as shown in FIG. 2A, a Cu-based alloy powder 1p containing at least Pb is sprayed on a backing metal 2 at different spray heights.
【００２１】次いで、図２（Ｂ）に示すように、１次焼
結を行うことによって、裏金２上でＣｕ系焼結合金１ｓ
が支持されている状態とする。Next, as shown in FIG. 2 (B), primary sintering is performed to form a Cu-based sintered alloy 1s on the back metal 2.
Is supported.
【００２２】その後、Ｃｕ系焼結合金１ｓと裏金２とを
加圧することによって、図２（Ｃ）に示すように、Ｃｕ
系焼結合金１ｓと裏金２の合計厚さを一定にし、さらに
２次焼結することによって、摺動用メタル３においてＣ
ｕ系合金マトリックスが粗な部分、すなわちＰｂ含有量
が多い部分Ｍと、Ｃｕ系合金マトリックスが密な部分、
すなわちＰｂ含有量が少ない部分ｍとが交互に形成され
てなるものとする。Thereafter, the Cu-based sintered alloy 1s and the back metal 2 are pressed to form Cu-based sintered alloy 1s as shown in FIG.
By making the total thickness of the base sintered alloy 1s and the back metal 2 constant and further performing secondary sintering, the sliding metal 3
a portion where the u-based alloy matrix is coarse, that is, a portion M where the Pb content is high, and a portion where the Cu-based alloy matrix is dense,
That is, it is assumed that portions m having a small Pb content are formed alternately.
【００２３】この場合、同じく図２（Ｃ）に示すよう
に、Ｃｕ系焼結合金１ｓと裏金２との界面が凹凸状に形
成されているもの、すなわち、Ｃｕ系合金マトリックス
が密な部分ｍで凹状部２ｍが形成されていると共にＣｕ
系合金マトリックスが粗な部分Ｍで凸状部２Ｍが形成さ
れているものとすることによって、Ｃｕ系焼結合金１ｓ
と裏金２との間での密着性はさらに向上したものとな
る。In this case, as shown in FIG. 2C, the interface between the Cu-based sintered alloy 1s and the back metal 2 is formed in an uneven shape, that is, the portion m where the Cu-based alloy matrix is dense. 2m is formed by Cu and Cu
By forming the convex portion 2M in the rough portion M of the base alloy matrix, the Cu-based sintered alloy 1s
The adhesion between the metal and the back metal 2 is further improved.
【００２４】図２をもとにして説明したように、裏金２
上においてＣｕ系合金粉末１ｐが厚く散布された部分
は、１次焼結後の加圧において強い圧下力を受けること
となるので、この部分の１次焼結されたＣｕ系焼結合金
１ｓはほぼ偏平になった状態で圧下されると共に、この
部分の裏金２も強い加圧力を受けることとなって、Ｃｕ
系合金マトリックスが密な部分ｍが形成されると共に裏
金２には凹状部２ｍが形成されることとなる。As described with reference to FIG.
The portion where the Cu-based alloy powder 1p is scattered thickly above receives a strong rolling force in the pressurization after the primary sintering, so that the primary-sintered Cu-based sintered alloy 1s in this portion is The pressure is reduced in a substantially flat state, and the back metal 2 in this portion is also subjected to a strong pressing force.
A portion m in which the system alloy matrix is dense is formed, and a concave portion 2m is formed in the back metal 2.
【００２５】また、裏金２上においてＣｕ系合金粉末１
ｐが前記厚く散布された部分に比べて薄く散布された部
分は、１次焼結後のロール加圧において前記強い圧下力
よりも弱い圧下力を受けることとなるので、この部分の
１次焼結されたＣｕ系焼結合金１ｓはほぼ球状を保つ
（ないしはさほど偏平にならない）状態で圧下され、こ
の部分の裏金２はさほど強い圧下力を受けないこととな
るので、Ｃｕ系合金マトリックスが粗な部分Ｍが形成さ
れると共に裏金２には前記凹状部２ｍに隣接して凸状部
２Ｍが形成されることとなる。The Cu-based alloy powder 1
The portion where p is thinly applied compared to the thickly applied portion receives a rolling force which is weaker than the strong rolling force in the roll pressing after the primary sintering. The sintered Cu-based sintered alloy 1s is reduced while maintaining a substantially spherical shape (or not so flat), and the backing metal 2 in this portion is not subjected to a very strong rolling force. As a result, a convex portion 2M is formed on the back metal 2 adjacent to the concave portion 2m.
【００２６】従来、ケルメット（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系合
金）粉末の焼結は、Ｐｂ液相を介在することとなる液相
焼結であると言われている。すなわち、アトマイズされ
た原料粉末の段階では、Ｃｕ−Ｓｎマトリックス中にＰ
ｂが微細に分散しているが、焼結することによって、Ｐ
ｂ液相が粉末の外部表面を濡らすことによって、粉末同
士の焼結を進行させることとなる。Conventionally, sintering of kelmet (Cu—Sn—Pb-based alloy) powder is said to be liquid phase sintering in which a Pb liquid phase is interposed. That is, at the stage of the atomized raw material powder, P-
b are finely dispersed, but by sintering, P
As the liquid phase wets the outer surface of the powder, the sintering of the powders proceeds.
【００２７】このとき、Ｐｂ液相にＣｕ成分が若干溶解
し、このＣｕ成分が粉末同士の焼結時のネックの成長を
助けると言われている。At this time, it is said that the Cu component slightly dissolves in the Pb liquid phase, and this Cu component assists the growth of the neck during sintering of the powders.
【００２８】従って、上記のごとく比較的強く加圧され
た部分と比較的弱く加圧された部分とが混在する不均一
加圧焼結においては、原則的に、強く加圧された部分は
強く焼結されることとになる。Therefore, as described above, in the non-uniform pressure sintering in which the relatively strongly pressed part and the relatively weakly pressed part are mixed, in principle, the strongly pressed part is strongly pressed. It will be sintered.
【００２９】すなわち、図３に示すように、Ｃｕ系合金
粉末が厚く散布された部分（図示右側の部分）は１次焼
結後の加圧によって高い歪を与えられることとなり、焼
結の際の昇温時においてこの歪を解放する力が、すなわ
ち、焼結力の増大につながる。That is, as shown in FIG. 3, the portion where the Cu-based alloy powder is scattered thickly (the portion on the right side in the figure) is given a high strain by the pressurization after the primary sintering. The force that releases the strain when the temperature rises, that is, increases the sintering force.
【００３０】また、この焼結力の増大は、Ｐｂ液相の粉
末外部への移動をも加速させることとなるので、結果的
に、Ｃｕ系合金マトリックスが密な部分ｍで移動を生じ
たＰｂは、Ｐｂの放出量が比較的少なく且つ一部空間が
残っているＣｕ系合金マトリックスが粗な部分Ｍに流れ
ることとなる。The increase in the sintering force also accelerates the movement of the Pb liquid phase to the outside of the powder, so that the Cu-based alloy matrix moves in the dense portion m. Means that the Cu-based alloy matrix in which the amount of released Pb is relatively small and a partial space remains flows into the rough portion M.
【００３１】その結果、Ｃｕ系合金マトリックスが比較
的粗で且つＰｂ含有量が比較的多い部分Ｍと、Ｃｕ系合
金マトリックスが比較的密で十分に焼結され且つＰｂ含
有量が比較的少ない部分ｍとが形成されることとなる。As a result, a portion M where the Cu-based alloy matrix is relatively coarse and the Pb content is relatively large, and a portion M where the Cu-based alloy matrix is relatively dense and sufficiently sintered and the Pb content is relatively small. m is formed.
【００３２】このように、図３（Ｂ）に模式的に示す如
く、ｍ部（図示右部）の強い焼結によるネックの形成が
生じることとなり、偏平化された合金粒子と強いネック
の形成はきわめて圧縮応力に有効な耐力を持つことにな
り、耐荷重性のより一層の向上を促すことになる。In this way, as schematically shown in FIG. 3B, a neck is formed by strong sintering of the m portion (right portion in the figure), and the flattened alloy particles and the strong neck are formed. Has an extremely high proof stress against compressive stress, and promotes further improvement in load resistance.
【００３３】本発明においては、図２および図３に示し
たように、マトリックスであるＣｕ−Ｓｎ系合金とＰｂ
の分布状態について、従来の均一な組織から不均一な組
織に変えることによって、それぞれの組織が持っている
特長を合理的に引き出そうとしたものである。In the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, a Cu--Sn based alloy as a matrix and Pb
By changing the state of distribution from the conventional uniform structure to the non-uniform structure, the purpose is to rationally extract the features of each structure.
【００３４】すなわち、Ｃｕ系合金マトリックスは粗で
あるもののＰｂ含有量の多い部分（Ｍ）で十分良好な耐
焼付性を発揮させ、Ｐｂ含有量は少ないものの骨格がし
っかりしていてＣｕ系合金マトリックスが密となってい
る部分（ｍ）で十分良好な耐荷重性を発揮させるように
しており、それぞれの部分で各々の機能を発揮するよう
になすことによって、より高いレベルの複合材料からな
る摺動用メタルとすることが可能となる。That is, although the Cu-based alloy matrix is coarse, the portion (M) having a high Pb content exhibits sufficiently good seizure resistance. The Cu-based alloy matrix has a low Pb content but a firm skeleton. Is designed to exhibit a sufficiently good load-bearing capacity in the portion (m) where the density is high, and by exhibiting each function in each portion, a slide made of a higher level composite material It becomes possible to use it as a working metal.
【００３５】さらに、具体的に説明すれば、Ｃｕ系合金
マトリックスが粗でＰｂ含有量が多い部分ＭのＰｂ量は
５〜３０重量％の範囲であり、Ｃｕ系合金マトリックス
が密でＰｂ含有量が少ない部分ｍのＰｂ量は１〜２５重
量％の範囲のものとすることができるが、例えば、部分
ＭのＰｂ量が２０重量％であり且つ部分ｍのＰｂ量が１
０重量％であるとした場合に、平均のＰｂ量は約１５重
量％となるが、耐荷重性は部分ｍのＰｂ量１０重量％相
当の約７００ｋｇｆ／ｃｍ２を得ることができ、耐焼付
性は部分ＭのＰｂ量２０重量％相当の約４５０ｋｇｆ／
ｃｍ２を得ることができるものとなる。More specifically, the Pb content of the portion M where the Cu-based alloy matrix is coarse and has a high Pb content is in the range of 5 to 30% by weight, and the Cu-based alloy matrix is dense and the Pb content is high. The Pb amount of the portion m having a small amount can be in the range of 1 to 25% by weight. For example, the Pb amount of the portion M is 20% by weight and the Pb amount of the portion m is 1%.
If it is 0% by weight, the average amount of Pb is about 15% by weight, but the load resistance is about 700 kgf / cm 2, which is equivalent to 10% by weight of the Pb amount in the portion m. The property is about 450 kgf /
cm 2 can be obtained.
【００３６】[0036]
【実施例】この実施例では、表１の従来例１，２および
発明例３〜８に示す粉末成分のＣｕ系合金粉末を使用
し、表および図４（Ａ）に示す形態でＣｕ系合金粉末１
ｐを鋼製裏金２上に散布した。EXAMPLE In this example, Cu-based alloy powders having the powder components shown in Conventional Examples 1 and 2 and Inventive Examples 3 to 8 in Table 1 were used, and the Cu-based alloy was used in the form shown in Table 1 and FIG. Powder 1
p was sprayed on the steel backing 2.
【００３７】次いで、焼結温度が８１０〜８５０℃、焼
結雰囲気がプロパン分解ガス、焼結時間が２０分である
条件の１次焼結を行った。Next, primary sintering was performed under the conditions of a sintering temperature of 810 to 850 ° C., a sintering atmosphere of propane decomposition gas, and a sintering time of 20 minutes.
【００３８】次に、散布高さが異なっているＣｕ系焼結
合金と裏金とをロール加圧することによって、Ｃｕ系焼
結合金の表面の凹凸をなくしてＣｕ系焼結合金と支持側
メタルの合計厚さを一定にし、続いて、前記１次焼結条
件と同じ条件による２次焼結を行い、その後わずかにロ
ールダウンを行うことによって所定厚さの摺動用バイメ
タルを得た。Then, the Cu-based sintered alloy and the backing metal having different spraying heights are roll-pressed to eliminate irregularities on the surface of the Cu-based sintered alloy and to remove the Cu-based sintered alloy and the supporting metal. The total thickness was kept constant, followed by secondary sintering under the same conditions as the primary sintering, and then slightly rolling down to obtain a sliding bimetal having a predetermined thickness.
【００３９】このようにして得た摺動用バイメタルの界
面における凹凸形態（図４（Ｂ）に示す寸法ｄ）は同じ
く表１に示すものとなっていた。The concavo-convex shape (dimension d shown in FIG. 4B) at the interface of the sliding bimetal obtained in this manner was also as shown in Table 1.
【００４０】また、マトリックスが粗である部分Ｍおよ
び密である部分ｍのそれぞれにおけるＰｂ量を調べたと
ころ、同じく表１に示す結果であった。The Pb content in each of the portion M where the matrix was coarse and the portion M where the matrix was dense was examined. The results are also shown in Table 1.
【００４１】さらに、発明例Ｎｏ．５で得た摺動用メタ
ルの金属組織を調べたところ、図５に示すものとなって
いた。Further, in Invention Example No. When the metal structure of the sliding metal obtained in 5 was examined, it was as shown in FIG.
【００４２】次に、各摺動用メタルを用いて軸受形状に
加工し、下記に示す試験条件により疲労荷重と焼付荷重
を求めた。Next, each sliding metal was processed into a bearing shape, and a fatigue load and a seizure load were determined under the following test conditions.
【００４３】[0043]
【表１】 [Table 1]
【００４４】［疲労荷重］ 疲労荷重は、実際のエンジンでの使用条件と同じように
し、製作した軸受をコネクティングロッドに固定し、軸
に偏心荷重をかけて、表２に示す条件で耐久テストを実
施するものとし、２００時間のテスト後、破損のないも
のの割合が７０％を超えた場合にその材料の疲労荷重と
した。この結果を同じく表１に示す。[Fatigue load] The fatigue load was determined in the same manner as in actual engine use, the manufactured bearing was fixed to a connecting rod, an eccentric load was applied to the shaft, and a durability test was performed under the conditions shown in Table 2. After the test for 200 hours, when the ratio of the samples without damage exceeded 70%, the fatigue load of the material was determined. The results are also shown in Table 1.
【００４５】[0045]
【表２】 [Table 2]
【００４６】［焼付荷重］ 焼付荷重は、表３に示す条件で５０ｋｇｆ／ｃｍ２づつ
荷重をステップアップさせ、軸摩擦トルクが３ｋｇｆ・
ｍを超えた時の荷重を焼付荷重とした。この結果を同じ
く表１に示す。[Seizure Load] The seizure load was increased by 50 kgf / cm 2 under the conditions shown in Table 3, and the shaft friction torque was 3 kgf · cm.
The load when it exceeded m was taken as the seizure load. The results are also shown in Table 1.
【００４７】[0047]
【表３】 [Table 3]
【００４８】表１に示した結果より明らかであるよう
に、発明例Ｎｏ．３〜８の摺動用メタルでは、いずれも
疲労荷重と焼付荷重の両方共が高い値を示しており、耐
荷重性と耐焼付性が共に優れていることが認められた。As is clear from the results shown in Table 1, Invention Example No. In all of the sliding metals 3 to 8, both the fatigue load and the seizure load showed high values, and it was recognized that both the load resistance and the seizure resistance were excellent.
【００４９】すなわち、Ｐｂ含有量が少ないにもかかわ
らず焼付荷重が改善されており、また、従来はＰｂ含有
量が多く焼付性は良好であったものの耐荷重性が劣った
ものにおいても、疲労荷重が改善されていることが認め
られた。That is, although the Pb content is small, the seizure load is improved, and even if the Pb content is large and the seizure performance is good but the load resistance is inferior, the fatigue load is low. It was noted that the load was improved.
【００５０】このように、Ｃｕ系合金粉末の不均一散布
による不均一組織をもつ摺動用焼結メタルとすることに
よって、著しく有効な軸受性能の改善効果がもたらされ
ることが判明した。As described above, it has been found that the use of the sliding sintered metal having a non-uniform structure due to the non-uniform distribution of the Cu-based alloy powder has a remarkably effective effect of improving bearing performance.
【００５１】[0051]
【発明の効果】本発明による摺動用メタルでは、請求項
１に記載しているように、自己および／または相手材が
摺動する摺動面を有し且つ少なくともＰｂを含有するＣ
ｕ系焼結合金からなる摺動側メタルと、摺動側メタルを
支える裏金をそなえ、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量
の多い部分とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成し
てなるものとしたから、Ｐｂ含有量の多い部分、したが
ってＣｕ系合金マトリックスが粗な部分で耐焼付性を向
上させ、Ｐｂ含有量の少ない部分、すなわちＣｕ系合金
マトリックスが密な部分で耐荷重性を向上させたものと
することができ、従来は相反する特性とされていた耐焼
付性と耐荷重性の両方共に優れた摺動用メタルを提供す
ることが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。According to the present invention, the sliding metal according to the present invention has a sliding surface on which the self and / or the mating member slides, and contains at least Pb.
A sliding-side metal made of a u-based sintered alloy, and a backing metal supporting the sliding-side metal, wherein portions having a high Pb content and portions having a low Pb content are alternately formed in the sliding-side metal. Therefore, the seizure resistance is improved in the portion having a high Pb content, and therefore, the portion where the Cu-based alloy matrix is coarse, and the load resistance is improved in the portion having a small Pb content, that is, the portion where the Cu-based alloy matrix is dense. It is possible to provide a sliding metal excellent in both seizure resistance and load resistance, which were conventionally contradictory characteristics, and has a remarkable effect.
【００５２】そして、請求項２に記載しているように、
Ｐｂ含有量の多い部分のＰｂ量が５〜３０重量％の範囲
であり、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ量が１〜２５重
量％の範囲であるものとすることによって、耐荷重性と
耐焼付性が共に優れた摺動用メタルを提供することが可
能であるという著大なる効果がもたらされる。And, as described in claim 2,
By setting the Pb content in the portion having a large Pb content to be in the range of 5 to 30% by weight and the Pb content in the portion having a small Pb content to be in the range of 1 to 25% by weight, the load resistance and the load resistance can be improved. A remarkable effect of being able to provide a sliding metal having excellent seizure properties is provided.
【００５３】本発明による摺動用メタルの製造方法で
は、請求項３に記載しているように、自己および／また
は相手材が摺動する摺動面を有し且つ少なくともＰｂを
含有するＣｕ系焼結合金からなる摺動側メタルと、摺動
側メタルを支える裏金をそなえ、摺動側メタルにおいて
Ｐｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少ない部分とを交
互に形成してなる摺動用メタルを製造するに際し、少な
くともＰｂを含むＣｕ系合金粉末を裏金上で散布高さを
交互に異ならせて散布したのち１次焼結し、ついで、Ｃ
ｕ系焼結合金と裏金をロール加圧してＣｕ系焼結合金と
裏金の合計厚さを一定にし、さらに、２次焼結すること
によって、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分
とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成するようにな
すことによって、Ｐｂ含有量の多い部分で耐焼付性を向
上させ、Ｐｂ含有量が少なく、したがってＣｕ系合金マ
トリックスが密な部分で耐荷重性を向上させたものとす
ることができ、従来は相反する特性とされていた耐焼付
性と耐荷重性の両方共に優れた摺動用メタルを製造する
ことが可能であるという著大なる効果がもたらされる。In the method for manufacturing a sliding metal according to the present invention, as described in claim 3, a Cu-based ceramic having a sliding surface on which self and / or a mating material slides and containing at least Pb. A sliding metal made of a bonding metal and a backing metal that supports the sliding metal, and a metal having a high Pb content and a low Pb content are alternately formed on the sliding metal. In the production, a Cu-based alloy powder containing at least Pb is sprayed on the backing metal at different spraying heights, and then primary sintered, and then C is sintered.
Rolling the u-based sintered alloy and the backing metal to make the total thickness of the Cu-based sintered alloy and the backing metal constant, and further performing secondary sintering, the Pb-rich portion of the sliding side metal and Pb By alternately forming portions having a low content, seizure resistance is improved in portions having a high Pb content, and load resistance is reduced in portions having a low Pb content and hence a dense Cu-based alloy matrix. And has a remarkable effect that it is possible to manufacture a metal for sliding which is excellent in both seizure resistance and load resistance, which were conventionally contradictory characteristics. It is.
【００５４】また、請求項４に記載しているように、自
己および／または相手材が摺動する摺動面を有し且つ少
なくともＰｂを含有するＣｕ系焼結合金からなる摺動側
メタルと、摺動側メタルを支える裏金をそなえ、摺動側
メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少
ない部分とを交互に形成してなる摺動用メタルを製造す
るに際し、少なくともＰｂを含むＣｕ系合金粉末を裏金
上で散布高さを交互に異ならせて散布したのち１次焼結
し、ついで、一体化したＣｕ系焼結合金と裏金をロール
加圧してＣｕ系焼結合金と裏金の合計厚さを一定にする
と同時にＣｕ系焼結合金と裏金との界面を凹凸状に形成
し、さらに、２次焼結することによって、摺動側メタル
においてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有量の少ない部
分とを交互に形成するようになすことによって、Ｐｂ含
有量の多い部分で耐焼付性を向上させ、Ｐｂ含有量の少
ない部分、すなわちＣｕ系合金マトリックスが密な部分
で耐荷重性を向上させて、耐荷重性と耐焼付性に優れ、
しかも摺動側メタルと裏金との間での耐剥離性にも優れ
た摺動用メタルを製造することが可能であるという著し
く優れた効果がもたらされる。Further, as described in claim 4, a sliding-side metal having a sliding surface on which self and / or a mating material slides and made of a Cu-based sintered alloy containing at least Pb. When manufacturing a sliding metal having a backing metal supporting the sliding-side metal and alternately forming a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content in the sliding-side metal, Cu containing at least Pb is used. The primary alloy is sintered after dispersing the base alloy powder on the backing metal by changing the spraying height alternately, and then the integrated Cu-based sintered alloy and the backing metal are roll-pressed to form the Cu-based sintered alloy and the backing metal. At the same time as making the total thickness constant, the interface between the Cu-based sintered alloy and the back metal is formed in an irregular shape, and further secondary sintering is performed, so that the Pb-rich portion and the Pb content in the sliding-side metal Alternately with parts with less As a result, the seizure resistance is improved in the portion having a high Pb content, and the load resistance is improved in the portion having a low Pb content, that is, the portion where the Cu-based alloy matrix is dense. Excellent seizure resistance,
Moreover, a remarkably excellent effect is obtained in that it is possible to manufacture a sliding metal having excellent peel resistance between the sliding side metal and the back metal.
【００５５】さらに、請求項５に記載しているように、
Ｐｂ含有量の多い部分のＰｂ量を５〜３０重量％の範囲
とし、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ量を１〜２５重量
％の範囲とするようになすことによって、耐荷重性と耐
焼付性が共に優れた摺動用メタルを製造することが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。Further, as described in claim 5,
By setting the Pb content of the portion having a high Pb content to be in the range of 5 to 30% by weight and the Pb content of the portion having a low Pb content to be in the range of 1 to 25% by weight, load resistance and seizure resistance are achieved. A remarkably excellent effect that it is possible to produce a sliding metal having both excellent properties.
【図１】Ｃｕ系合金中のＰｂ含有量による耐荷重性およ
び耐焼付性への影響を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the effect of the Pb content in a Cu-based alloy on load resistance and seizure resistance.
【図２】本発明による摺動用メタルの製造工程を（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）に分けて示す説明図である。FIG. 2 shows (A) a manufacturing process of a sliding metal according to the present invention.
It is explanatory drawing divided and shown to (B) and (C).
【図３】本発明による摺動用メタルの製造工程における
１次焼結後および２次焼結後の粒子形態を模式的に示す
説明図である。FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the particle morphology after primary sintering and after secondary sintering in the manufacturing process of the sliding metal according to the present invention.
【図４】本発明の実施例において採用したＣｕ系合金粉
末の散布形態（図（Ａ））および加圧後の凹凸状部の形
態（図（Ｂ））を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a scattered form (FIG. (A)) of a Cu-based alloy powder and a form (FIG. (B)) of a concavo-convex portion after pressurization adopted in an example of the present invention.
【図５】発明例Ｎｏ．５の摺動用メタルの金属組織を拡
大して示す説明図である。FIG. It is explanatory drawing which expands and shows the metal structure of the sliding metal of No. 5.
１ｐ Ｃｕ系合金粉末 １ｓ Ｃｕ系焼結合金（摺動側メタル） ２ 裏金 ２Ｍ 裏金の凸状部 ２ｍ 裏金の凹状部 ３ 摺動用メタル ３ｓ 摺動面 Ｍ Ｐｂ含有量の多い部分（Ｃｕ系合金マトリックスが
粗） ｍ Ｐｂ含有量の少ない部分（Ｃｕ系合金マトリックス
が密）1p Cu-based alloy powder 1s Cu-based sintered alloy (sliding side metal) 2 Back metal 2M Convex portion of back metal 2m Concave portion of back metal 3 Sliding metal 3s Sliding surface M Pb content high (Cu-based alloy matrix (Rough) m Pb content low (Cu-based alloy matrix is dense)
Claims (5)
動面を有し且つ少なくともＰｂを含有するＣｕ系焼結合
金からなる摺動側メタルと、摺動側メタルを支える裏金
をそなえ、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分
とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成してなること
を特徴とする摺動用メタル。A sliding metal having a sliding surface on which a self and / or a mating material slides and made of a Cu-based sintered alloy containing at least Pb; and a back metal supporting the sliding metal. A sliding metal, wherein a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content are alternately formed on the sliding side metal.
０重量％の範囲であり、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ
量が１〜２５重量％の範囲である請求項１に記載の摺動
用メタル。2. The Pb content of a portion having a high Pb content is 5 to 3
0% by weight, and the Pb content of the Pb content is low.
The sliding metal according to claim 1, wherein the amount is in the range of 1 to 25% by weight.
動面を有し且つ少なくともＰｂを含有するＣｕ系焼結合
金からなる摺動側メタルと、摺動側メタルを支える裏金
をそなえ、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分
とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成してなる摺動
用メタルを製造するに際し、少なくともＰｂを含むＣｕ
系合金粉末を裏金上で散布高さを交互に異ならせて散布
したのち１次焼結し、ついで、一体化したＣｕ系焼結合
金と裏金をロール加圧してＣｕ系焼結合金と裏金の合計
厚さを一定にし、さらに、２次焼結することによって、
摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ含有
量の少ない部分とを交互に形成することを特徴とする摺
動用メタルの製造方法。3. A sliding metal having a sliding surface on which self and / or a mating material slides and made of a Cu-based sintered alloy containing at least Pb, and a back metal supporting the sliding metal. When manufacturing a sliding metal in which a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content are alternately formed in a sliding-side metal, Cu containing at least Pb is used.
The primary alloy is sintered after alternately spraying the alloy powder on the back metal at different heights, and then the integrated Cu-based sintered alloy and the back metal are roll-pressed to form the Cu-based sintered alloy and the back metal. By making the total thickness constant and further sintering,
A method for manufacturing a metal for sliding, wherein a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content are alternately formed in the sliding side metal.
動面を有し且つ少なくともＰｂを含有するＣｕ系焼結合
金からなる摺動側メタルと、摺動側メタルを支える裏金
をそなえ、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分
とＰｂ含有量の少ない部分とを交互に形成してなる摺動
用メタルを製造するに際し、少なくともＰｂを含むＣｕ
系合金粉末を裏金上で散布高さを交互に異ならせて散布
したのち１次焼結し、ついで、一体化したＣｕ系焼結合
金と裏金をロール加圧してＣｕ系焼結合金と裏金の合計
厚さを一定にすると同時にＣｕ系焼結合金と裏金との界
面を凹凸状に形成し、さらに、２次焼結することによっ
て、摺動側メタルにおいてＰｂ含有量の多い部分とＰｂ
含有量の少ない部分とを交互に形成することを特徴とす
る摺動用メタルの製造方法。4. A sliding metal comprising a Cu-based sintered alloy having at least Pb and having a sliding surface on which a self and / or a partner material slides, and a back metal supporting the sliding metal. When manufacturing a sliding metal in which a portion having a high Pb content and a portion having a low Pb content are alternately formed in a sliding-side metal, Cu containing at least Pb is used.
The primary alloy is sintered after alternately spraying the alloy powder on the back metal at different heights, and then the integrated Cu-based sintered alloy and the back metal are roll-pressed to form the Cu-based sintered alloy and the back metal. At the same time, the interface between the Cu-based sintered alloy and the back metal is formed in an uneven shape while keeping the total thickness constant.
A method for manufacturing a metal for sliding, comprising alternately forming portions having a low content.
０重量％の範囲とし、Ｐｂ含有量の少ない部分のＰｂ量
を１〜２５重量％の範囲とする請求項３または４に記載
の摺動用メタルの製造方法。5. The amount of Pb in a portion having a high Pb content is 5 to 3
The method for producing a sliding metal according to claim 3 or 4, wherein the content of Pb is in the range of 0% by weight, and the Pb content of the portion having a low Pb content is in the range of 1 to 25% by weight.
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| JP21676397A JP3308473B2 (en) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | Sliding metal and manufacturing method thereof |
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