JPH0625870A

JPH0625870A - 耐食ドライベアリング用鋼板

Info

Publication number: JPH0625870A
Application number: JP18385192A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Higo; 裕一肥後; Koji Omosako; 浩次面迫
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は耐食ドライベアリング用鋼板に関
し、特に、医療及び食品機器等の軸受部品として耐食性
を向上させることを特徴とする。【構成】本発明による耐食ドライベアリング用鋼板
は、ステンレス鋼板を裏金とし、これにステンレス鋼粉
末を粉末圧延法により板状に成形し焼結して得られた焼
結板を張り合わせた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食ドライベアリング
用鋼板に関し、特に、医療関連機器や食品関連機器等の
軸受部品として使用される無給油型のドライベアリング
に使用される鋼板の耐食性を向上させるための新規な改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていた摺動軸受の中には
種々のものがあるが、最近は裏金に多孔質の焼結金属を
ライニングし、ここに潤滑性のあるプラスチック系材料
等を含浸させたものが、ブッシュ等として用いられるよ
うになっている。このような軸受は給油の必要のない無
潤滑軸受であり、一般に枯渇潤滑軸受やドライベアリン
グ等と呼ばれて使用されている。

【０００３】これらの枯渇潤滑軸受の裏金は一般に、普
通鋼が用いられており、焼結金属としては青銅やホワイ
トメタルの銅系材料が用いられている。この焼結金属と
して前述のような材料が選ばれる理由としては、これら
の金属材料自体が潤滑性を有していることや、焼結加工
が容易であることなどによる。また潤滑性プラスチック
材料としては、４フッ化エチレン（ポリテトラフルオロ
エチレン−ＰＴＦＥ）や、このＰＴＦＥにスズや鉛系の
化合物を添加したものなどが使用されている。

【０００４】また製造方法としては、次のような方法が
一般的である。まず帯状の裏金鋼板の上に、焼結金属粉
末をホッパーから散布し周知のドクターブレード法によ
って一定の厚みにすり切りし、これを連続的に加熱炉に
て焼結して、多孔質の焼結金属がライニングされた鋼帯
を得る。その後ローラー等によって多孔質の焼結金属層
にプラスチックを含浸させ、焼成する。その後冷間圧延
等を行って形状等を仕上げる。このような軸受用材は、
その後種々の成形加工を施されて、各種エンジン、電動
機、コンプレッサー、ポンプ、タービン等の機器の軸受
として現在使用されている。また、裏金の耐食性を改善
するためにステンレス鋼板とし、焼結金属の材料とし
て、ステンレス鋼粉にＣｕ−Ｍｎ系粉末やＮｉ−Ｍｎ系
粉を混合させたものが、特開昭61−35241号公報で提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の耐食ドライベア
リング用鋼板は、以上のように構成されていたため、次
のような課題が存在していた。すなわち、このようなド
ライベアリングは、油脂等を用いる通常の軸受に比べ
て、一般に清浄なものである。しかし、医療関連機器や
食品関連機器では、各種薬品や食用材料等による湿潤雰
囲気等にさらされることがしばしばあり、有害物質の混
合や腐食の生成を極端に嫌うこのような用途では、軸受
に対し完全な耐食性が要求される。従来のドライベアリ
ングでは、普通鋼を用いた裏金は勿論のこと、多孔質焼
結金属層も腐食を免れ得ないため、厳格な耐食性を必要
とする用途には使いにくいという課題があった。

【０００６】さらに、前述の特開昭61−35241号公報で
提案された材料の場合、耐食性の点で前述の用途には難
があり、軸受全体が耐食性のあるステンレス鋼を素材と
するものが要望されるようになっている。

【０００７】さらに、前述の裏金上の金属粉末の散布利
用（層高さ）をドクターブレードにて設定し、これを焼
結する方法については、多孔質焼結金属層の厚みに変動
が生じ易いという課題もあり、最終的には切削加工等で
仕上げられるとはいえ、このような厚み変動は好ましい
ものではない。また多孔質層の強度は空隙の割り合いに
依存するところが大きいが、自然落下で裏金上に金属粉
末を散布する方法では、これを制御する方法がないに等
しいため、空隙の割り合いを変化させることは粉末の形
状や大きさを変えることに頼らざるを得ないという課題
もあった。

【０００８】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたもので、時に、ドライベアリングに使用され
る鋼板の耐食性を向上させるようにした耐食ドライベア
リング用鋼板を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による耐食ドライ
ベアリング用鋼板は、ステンレス鋼板を裏金とし、ステ
ンレス鋼粉末を粉末圧延法により板状に成形し焼結して
得られた焼結板を前記ステンレス鋼板に張り合わせた構
成である。

【００１０】さらに詳細には、前記ステンレス鋼粉末の
粒度が３０〜６０メッシュの不定形粉末とした構成であ
る。

【００１１】さらに詳細には、前記焼結板の空隙率が２
５〜５０％とした構成である。

【００１２】さらに詳細には、前記焼結板の多孔質焼結
層内に４フッ化エチレンを含浸させた構成である。

【００１３】

【作用】本発明による耐食ドライベアリング用鋼板にお
いては、水アトマイズ法で製造されたステンレス鋼粉末
を粉末圧延機で粉末圧延帯に圧延し、この粉末成形帯を
焼結炉で焼結した後に巻取機で巻取る。この帯状焼結体
から幅１００mm、長さ３００mmの焼結板を切り出し、こ
の焼結板を裏金としてのステンレス鋼板上に重ねたもの
を焼鈍し、この焼鈍後、焼結板を張り合わせたステンレ
ス鋼板からなるドライベアリング用鋼板にＰＴＦＥを塗
り、この焼結板の多孔質焼結層内にこのＰＴＦＥを含浸
させて加熱焼成することにより得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面と共に本発明による耐食ドライベ
アリング用鋼板の好適な実施例について詳細に説明す
る。まず、次の表１の第１表に示す成分組成と粒度を有
し、水アトマイズ法で製造されたステンレス鋼粉末１
を、粉末圧延機２のホッパ３から供給し、一対の粉末圧
延ロール４，５で粉末成分帯６に圧延した。この時の粉
末成形帯６の厚さは０.５mm、幅は２００mmであり、空
隙率は１０〜５０％で変化させた。この粉末成形帯６を
連続炉７に挿入し、さらに焼結炉８で焼結した後、冷却
して焼結炉８の出側の巻取機９にて帯状焼結体６Ａとし
て巻き取った。この時の焼結条件としては、加熱温度が
1200℃であり、連続炉７内での加熱温度保持時間を６分
とした。また焼結炉８内の雰囲気は７５％窒素−２５％
水素の混合ガスとした。

【００１５】

【表１】

【００１６】前述のようにして得られた粉末成形体６か
ら形成された帯状焼結体６Ａから、幅１００mm、長さ３
００mmの焼結板１０を切り出し、次の表２の第２表に示
す成分組成を有する厚さ１.０mm、幅１００mm、長さ３
００mmの裏金としてのステンレス鋼板１１の上に重ね
た。

【００１７】

【表２】

【００１８】このステンレス鋼板１１と焼結板１０を重
ねたものを、雰囲気加熱炉１３の炉床定盤（図示せず）
上に置き、さらにその上に、厚さ３００mm、幅１２０m
m、長さ３２０mmの鋼製のスラブ（図示せず）を重錘と
して乗せた。その後、７５％窒素−２５％水素の混合ガ
ス中で焼鈍した。この時の焼鈍の温度は1000℃であり、
加熱時間は４時間である。

【００１９】前述の焼鈍後、前述の焼結板１０を張り合
わされたステンレス鋼板１１からなるドライベアリング
用鋼板１２に、４フッ化エチレン−ＰＴＦＥを塗り、２
本のローラー１４間を通板することで、この焼結板１０
の多孔質焼結層内に前記ＰＴＦＥを含浸させ、その後３
５０℃で大気焼成した。このようにして得られたドライ
ベアリング用鋼板１２から板状試験片を切り出し、樹脂
（ＰＴＦＥ）の含浸深を測定した。また塩水噴霧試験を
行って耐食性を調査した。塩水噴霧試験はＪＩＳ−Ｚ−
２３７１に準拠して行い、試験時間は２４時間とした。
なお、耐食性の比較とし、従来の青銅粉末を普通鋼鋼板
の上で焼結した材料で製造されたブッシュも塩水噴霧試
験に供した。

【００２０】前述の試験結果を次の表３の第３表にまと
めて示す。空隙率が増加するほど含浸深さは増加した。
通常ドライベアリングでは含浸深さが大きいほど潤滑性
は増加することが分かる。一方、空隙率が５３％のもの
では、含浸深さが大きいが、粉末圧延〜焼結〜張り合わ
せ工程のハンドリング中に微小なクラックが発生する部
分があり歩留が低下する状態にあった。

【００２１】

【表３】

【００２２】また用いたステンレス鋼粉末１の粒径が小
さいものでは、空隙粒径としては大きくても、ＰＴＦＥ
の含浸深さは、粒径が大きいものに比較して、小さな値
となっており、粉末粒度が３０〜６０メッシュ程度と比
較的粒径の大きなものが、含浸を容易にする上で好まし
いことが判明した。

【００２３】また塩水噴霧の腐食テストでは、比較材の
通常のベアリングにおいて、裏金部には赤錆が、多孔質
焼結層には青錆の発生が顕著に認められたのに対して、
本発明による鋼板にはいずれも発錆は認められなかっ
た。

【００２４】また、本発明鋼板における裏金用の材料は
耐食性を高める目的からステンレス鋼板とするが、その
種類はとくに限定されるものではない。腐食の環境やコ
スト等からとくに限定すべきものがなければ、ＳＵＳ３
０４等のオーステナイト系やＳＵＳ４３０等のフェライ
ト系のステンレス鋼板を用いるのが一般的である。粉末
圧延に供するステンレス鋼粉末１についても、裏金と同
様であり、その種類を特に問わないが、一般的にはＳＵ
Ｓ３０４等が用いられる。

【００２５】また、前述のステンレス鋼粉末１の粒度
は、焼結板１０の空隙の大きさに影響を与え、ひいては
含浸の難易にも影響するから、焼結板１０の強度や含浸
させる程度によって適宜選択すればよいが、含浸を容易
にする観点からすれば３０〜６０メッシュの粉末が好ま
しい。すなわち、３０メッシュ未満の粗大粉では粉末圧
延による成形が困難となり、６０メッシュを越える粉末
では、空隙の大きさが十分でないため、含浸における深
さの減少等が生じる。

【００２６】また、粉末圧延で得られた粉末成形帯６
は、その後還元雰囲気や不活性雰囲気の加熱炉にて、焼
結されて多孔質の焼結板１０となるが、その時の空隙粒
径も含浸の難易に影響し、空隙率が大きいほど含浸深さ
は増加する。このため、実際には、空隙率として２５％
以上が好ましいが、一方空隙率が５０％を越えると、粉
末圧延時の成形帯の強度が過度に低下するため、５０％
以下とすることが好ましい。

【００２７】また、多孔質焼結層を有する焼結板１０と
ステンレス鋼板１１を張り合わせる方法については、前
述のように、耐食性に問題がなく、裏金との接合強度と
して要求される強度を満足するものであれば、とくに限
定されるものではなく、この張り合わせの方法として
は、スポット溶接で部分的に接合する方法、接合面に圧
力を加えながら加熱して固体間で拡散接合する方法、不
活性雰囲気内で加熱し比較的軽圧下で熱間圧延して圧延
クラッドとして接合する方法等がある。これらの接合に
おいては、過大な圧下を付与すると多孔質焼結層の空隙
が潰れてしまい、含浸が十分行えなくなるため、この点
を勘案しながら接合する必要がある。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による耐
食ドライベアリング用鋼板は裏金から多孔質焼結層まで
すべてがステンレス鋼からなっているため、従来の普通
鋼や銅系合金を用いたものに比べて耐食性が優れるとと
もに、多孔質焼結層を粉末圧延による成形体とすること
により、寸法精度等に優れたものとなる。なお本発明は
プラスチック等の潤滑材を用いるドライベアリングを対
象としているが、多孔質焼結層を用いる含油軸受等にも
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による耐食ドライベアリング用鋼板の製
造状態を示す構成図である。

【図２】図１の要部の製造状態を示す構成図である。

【符号の説明】

１ステンレス鋼粉末 10 焼結板 11 ステンレス鋼板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステンレス鋼板(11)を裏金とし、ステン
レス鋼粉末(1)を粉末圧延法により板状に成形し焼結し
て得られた焼結板(10)を前記ステンレス鋼板(11)に張り
合わせた構成よりなることを特徴とする耐食ドライベア
リング用鋼板。
【請求項２】前記ステンレス鋼粉末(1)の粒度が３０
〜６０メッシュの不定形粉末であることを特徴とする請
求項１記載の耐食ドライベアリング用鋼板。
【請求項３】前記焼結板(10)の空隙率が２５〜５０％
である請求項１又は２記載の耐食ドライベアリング用鋼
板。
【請求項４】前記焼結板(10)の多孔質焼結層内に４フ
ッ化エチレンを含浸させた構成よりなることを特徴とす
る請求項１ないし３の何れかに記載の耐食ドライベアリ
ング用鋼板。