JPH0665891B2 - Porous plain bearing and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多孔質滑り軸受およびその製造方法に関する
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous plain bearing and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

多孔質滑り軸受はその細孔（空孔、気孔などとも呼ばれ
る）に潤滑油を保有し、滑り面に油を少しずつ供給する
ことによつて軸受の長期使用を可能にしているが、使用
中の温度上昇などにより必要以上に油が滲出し、その結
果軸受寿命を短縮したり、滲出油による周辺の汚染を起
こしたりする。そこで必要以上の油の滲出を防ぐため、
油の粘度を高くしたり、多孔質素材の焼結合金の細孔径
を小さくしたりすることが考えられる。しかし、前者す
なわち油の粘度を高くすることは起動トルクが増大した
り、低温における使用が困難となつたりして好ましくな
く、また後者すなわち細孔径を小さくすることは孔径を
精度良く制御することが非常に困難で、しかも油保有量
も少なくなつて好ましくない。Porous plain bearings have lubricating oil in their pores (also called pores and pores), and by supplying oil to the sliding surface little by little, the bearing can be used for a long time. Oil leaks out more than necessary due to the temperature rise, etc., and as a result the bearing life is shortened and the surrounding oil is polluted by the leaked oil. Therefore, in order to prevent excessive leaching of oil,
It is conceivable to increase the viscosity of oil or reduce the pore size of the sintered alloy of the porous material. However, the former, that is, increasing the viscosity of the oil, is not preferable because it increases the starting torque and makes it difficult to use at low temperature, and the latter, that is, reducing the pore size, can control the pore size with high accuracy. It is very difficult and the amount of oil retained is small, which is not preferable.

このような潤滑油に代えて、半固体状のグリースの使用
が考えられるが、通常グリースは潤滑油である基油と増
稠剤とからなつていて、増稠剤には高級脂肪酸の金属
塩、各種の表面処理された粘土、シリカなどの無機系微
細粉末、アリルウレア、ポリウレアなどのウレア化合物
類、テレフタラメート、インダンスレン、フタロシアニ
ン、アメリン、フツ素化合物などの有機系物質などを挙
げることができる。そして、これら増稠剤は基油中に分
散してミセル構造をとり、半固体または固体の状態にす
る役割を果たすものであるから、通常の場合、軸受素材
の細孔径よりは大きく、細孔内には侵入することが出来
ず、高圧下で強制的に圧入させようとしても基油のみが
分離して細孔内に浸透し、増稠剤は細孔の口外に留まる
ので、増稠剤添加によるグリース化は全く意意味であ
り、改善は期待できないことになる。It is possible to use a semi-solid grease instead of such a lubricating oil. Normally, the grease is composed of a base oil which is a lubricating oil and a thickener, and the thickener is a metal salt of a higher fatty acid. , Various surface-treated clay, fine inorganic powders such as silica, urea compounds such as allylurea and polyurea, organic compounds such as terephthalamate, indanthrene, phthalocyanine, amelin, and fluorine compounds. You can And, since these thickeners are dispersed in the base oil and have a micellar structure to make a semi-solid or solid state, they are usually larger than the pore diameter of the bearing material and Since the base oil cannot penetrate into the inside of the pores and only the base oil separates and permeates into the pores even if it is forcibly pressed under high pressure, the thickener stays outside the pores. The addition of grease makes no sense, and no improvement can be expected.

従来、市販品として焼結軸受含浸用の液状のグリースと
称するものがあるが、このものは室温および使用温度範
囲のいずれにおいても液状であつて、焼結軸受の多孔空
間には油の場合と同様に簡単に充填されるので、グリー
スと呼ばれても本質的には前記の潤滑油と変らず、同様
の問題点を有するものである。Conventionally, there is a commercially available product called liquid grease for impregnating sintered bearings, but this product is liquid at both room temperature and operating temperature range, and it is different from the case of oil in the porous space of the sintered bearing. Similarly, since it is easily filled, even if it is called grease, it is essentially the same as the above-mentioned lubricating oil and has the same problem.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の技術における多孔質滑り軸受は含油軸受であり、
特に温度上昇時に潤滑油の過度の滲出が起こり、軸受の
耐久性（寿命）の低下、軸受周辺の汚染等を引き起こす
という問題点があつた。Porous plain bearings in the prior art are oil-impregnated bearings,
In particular, when the temperature rises, excessive leaching of the lubricating oil occurs, which causes deterioration of the durability (life) of the bearing and pollution of the bearing periphery.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の問題点を解決するために、この発明は、多孔質基
材の細孔内に、基油に石けん増稠剤を０．１重量％以上
添加してなるグリースが充填された多孔質滑り軸受とす
る手段を採用したのである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a porous slide in which pores of a porous base material are filled with grease, which is obtained by adding 0.1% by weight or more of a soap thickener to a base oil. The means of using a bearing was adopted.

また、多孔質滑り軸受の製造方法として、基油に石けん
増稠剤を０．１重量％以上添加してなるグリースまたは
前記配合割合の基油と石けん増稠剤との分散液を相転移
温度以上に加熱溶融して潤滑油粘度の液体にしたのち、
これに予め同温度に加熱した多孔質軸受基材を浸漬し、
常圧下もしくは減圧下において軸受基材の細孔内に溶融
グリースを浸透させて室温まで冷却する方法を採用した
のである。以下、これらの詳細を述べる。Further, as a method for producing a porous plain bearing, a grease prepared by adding a soap thickener to a base oil in an amount of 0.1% by weight or more or a dispersion liquid of the base oil and the soap thickener in the above blending ratio is used as a phase transition temperature. After heating and melting to a liquid with lubricating oil viscosity,
Immerse the porous bearing base material heated to the same temperature in advance,
A method was adopted in which molten grease was allowed to penetrate into the pores of the bearing base material under normal pressure or reduced pressure, and then cooled to room temperature. The details will be described below.

まず、この発明における多孔質滑り軸受の基材は、通
常、鉄、銅、亜鉛、ニツケル等またはこれらを組み合わ
せた合金の微粉粒に混合、圧縮成形、焼成、表面硬化等
の処理を施して得られる均一な多孔質組織を有する焼結
体であつて、およそ５０μｍ以下（多くは１０μｍ以
下）の細孔が分布しているのが一般的である。また滑り
軸受の形状は、特に限定されるものではなく、平面軸
受、スラスト軸受、ジヤーナル軸受など軸と軸受とが機
構学的には面接触をしていて、軸の回転に伴つて滑りが
生ずる軸受であればいずれであつてもよい。なお、ここ
で滑り軸受に限定する理由は、ころがり軸受において
は、ボール、レース（軌道輪）などの部材には強度の点
で多孔質材を使用することは出来ない。ただし、保持器
に多孔質焼結材を用いる場合には上記の滑り軸受と同様
の処理を施しても良い。First, the base material of the porous plain bearing in the present invention is usually obtained by mixing fine powder particles of iron, copper, zinc, nickel or the like or an alloy of these in combination, compression molding, firing, surface hardening and the like. The sintered body having a uniform porous structure generally has pores of about 50 μm or less (mostly 10 μm or less) distributed. The shape of the slide bearing is not particularly limited, and the shaft and the bearing such as a flat bearing, a thrust bearing, and a journal bearing are mechanically in surface contact with each other, and a slip occurs as the shaft rotates. Any bearing may be used. The reason why the bearing is limited to the sliding bearing is that, in the rolling bearing, a porous material cannot be used for members such as balls and races (race rings) in terms of strength. However, when a porous sintered material is used for the cage, the same treatment as for the plain bearing may be performed.

つぎに、この発明における石けん増稠剤は、相転移温度
に加熱することによって液状化し、冷却することによっ
て結晶化して保油性を発揮するものである。このような
石けん増稠剤としては、高級脂肪酸の金属塩、特にリチ
ウム塩またはマグネシウム塩が好ましい。なぜならば、
リチウム石けんはグリースとしての安定性（酸化などの
化学的、稠度などの物理的性質）があること、さらにマ
グネシウム石けんはリチウム、ナトリウム石けんなどに
より液状化する相転移温度が低く、配合されている極圧
添加剤などの潤滑性向上剤の焼結軸受への含浸処理時の
熱劣化が抑えられるからである。そして、これら増稠剤
は基油すなわち石油系潤滑油、合成潤滑油（たとえばシ
リコーン油、ジエステル、ポリ−α−オレフインなど）
に、通常の潤滑グリースに使用される各種添加剤（たと
えば酸化防止剤、清浄分散剤、極圧剤、摩耗防止剤、油
性剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、さ
び止め剤、泡止め剤など）を必要に応じて共存させなが
ら増稠剤が加えられて、増稠剤とは潤滑油を常温で自由
表面を作らない半固体状もしくは固体状のグリースに変
化させる物質であるが、このような特性を発現させるに
必要な増稠剤の添加量は少なくとも０．１重量％であ
り、１００℃においても流動しないグリースとするため
には増量たとえば０．２重量％以上とすることが望まし
い。そしてこれらを配合して得られるグリース組成物は
加熱（好ましくは転移温度以上に）されて溶融し、たと
えば増稠剤として加えられた常温で棒状または多角形の
粉末も溶融して均一相の液状になる。降温すれば増稠剤
が再び析出するという過程を経ることが望ましい。この
ようなグリースであれば、室温は勿論のこと、軸受が作
動中に昇温する程度の温度では増稠剤の寸法が軸受基材
の細孔径よりも大きくて増稠材を細孔内に容易に侵入さ
せることは出来なくても、相転移温度以上に加熱されて
完全に液体化されたグリースを同程度の温度にまで予め
加熱されている軸受基材の細孔内に浸透させることはき
わめて容易である。Next, the soap thickener in the present invention is liquefied by heating to the phase transition temperature and crystallized by cooling to exhibit oil retaining property. As such a soap thickener, metal salts of higher fatty acids, particularly lithium salts or magnesium salts are preferable. because,
Lithium soap has stability as a grease (chemical properties such as oxidation, physical properties such as consistency), and magnesium soap has a low phase transition temperature that liquefies with lithium, sodium soap, etc. This is because thermal deterioration at the time of impregnation of the sintered bearing with a lubricity improver such as a pressure additive is suppressed. These thickeners are base oils, that is, petroleum-based lubricating oils, synthetic lubricating oils (for example, silicone oils, diesters, poly-α-olefins, etc.).
In addition, various additives used in ordinary lubricating grease (for example, antioxidants, detergent dispersants, extreme pressure agents, antiwear agents, oiliness agents, friction modifiers, viscosity index improvers, pour point depressants, rust preventives) Agents, antifoaming agents, etc.) are added together as necessary, and thickeners are substances that change the lubricating oil into a semi-solid or solid grease that does not form a free surface at room temperature. However, the addition amount of the thickening agent necessary for exhibiting such characteristics is at least 0.1% by weight, and in order to obtain a grease that does not flow even at 100 ° C., the amount is increased, for example, 0.2% by weight or more. Is desirable. The grease composition obtained by blending these is heated (preferably at a transition temperature or higher) and melted. For example, rod-shaped or polygonal powder added at room temperature as a thickener is also melted to form a homogeneous phase liquid. become. It is desirable to go through a process in which the thickener precipitates again when the temperature is lowered. With such a grease, not only at room temperature, but at a temperature at which the bearing is heated during operation, the size of the thickener is larger than the pore diameter of the bearing base material, and Even if it cannot be easily penetrated, grease that has been heated to above the phase transition temperature and completely liquefied cannot penetrate into the pores of the bearing base material that has been preheated to the same temperature. Very easy.

〔作用〕[Action]

軸受を構成する多孔質基材の細孔中に従来の技術では充
填し得なかつた潤滑グリースが、常温および軸受作動時
の細孔内において流動することなく保持されているか
ら、軸受の寿命を著しく延長させる作用ばかりでなく、
軸受が作動中に昇温する程度の温度では、細孔内でこの
孔径と同程度の寸法でミセル構造を呈する増稠剤が潤滑
油を充分に保持するため温度上昇時に潤滑油の過度の滲
出がなく、油の漏洩による周辺汚染を防止する作用をも
遺憾無く発揮することになる。The lubricating grease, which could not be filled with the conventional technology in the pores of the porous base material that constitutes the bearing, is retained without flowing in the pores at normal temperature and when the bearing is operating. Not only the effect of prolonging significantly,
At temperatures where the temperature rises during operation of the bearing, the thickener, which has a micelle structure with a size similar to the hole diameter in the pores, retains the lubricating oil sufficiently, and excessive leaching of the lubricating oil occurs when the temperature rises. Therefore, the effect of preventing the surrounding pollution due to the leakage of oil will be fully exerted.

〔実施例〕 実施例１： 基油として２号タービン油（♯140）を用い、これに増
稠剤としてステアリン酸リチウムを表に示すような割合
で添加し調製したグリースの流動性 を調べたところ、室温下で流動しない（すなわち自由表
面を作らない）状態にするためには増稠剤濃度が０．１
０％以上でなければならないことが明らかとなつた。し
たがつて、潤滑グリースが軸受から、油のように自然流
動によつて漏洩しないためには、増稠剤濃度が０．１重
量％以上必要なことがわかる。[Examples] Example 1: Fluidity of a grease prepared by using No. 2 turbine oil (# 140) as a base oil and adding lithium stearate as a thickener at a ratio shown in the table. It was found that the concentration of the thickener was 0.1 in order to obtain a state of not flowing (that is, not forming a free surface) at room temperature.
It became clear that it must be 0% or more. Therefore, it is understood that the thickener concentration is required to be 0.1% by weight or more in order that the lubricating grease does not leak from the bearing by natural flow unlike oil.

実施例２： 基油として無添加多目的油（日本石油社製：FBK150）
を、また増稠剤として１〜２５重量％の濃度になるよう
にステアリン酸リチウムを、さらに酸化防止剤としてフ
エニル−α−ナフチルアミンを１．０重量％配合して数
種類の混合液（グリース原液）を調製し、外径１５．６
mm、内径８．０mm、長さ１２．０mmの多孔質（細孔径５
０μｍ以下）の焼結銅合金製ブツシユに以下の手順で含
浸し、含グリースの滑り軸受を試作した。Example 2: Additive-free multipurpose oil as base oil (FBK150 manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.)
, Lithium stearate to a concentration of 1 to 25% by weight as a thickener, and 1.0% by weight of phenyl-α-naphthylamine as an antioxidant, to prepare several kinds of mixed liquids (grease stock solution). To have an outer diameter of 15.6
mm, inner diameter 8.0 mm, length 12.0 mm porous (pore diameter 5
A bushing made of a sintered copper alloy (0 μm or less) was impregnated by the following procedure, and a slide bearing containing grease was manufactured as a prototype.

上記混合液を２００℃に加熱し、充分に溶解させ均一相
の液状にした後、これら別途２００℃の恒温槽中で加熱
しておいた前記銅合金製ブツシユ（脂肪処理剤）を浸漬
し、減圧含浸により細孔内に溶融グリースを含浸させた
後、浸漬したまま冷却して上記ブツシユを取り出した。
表面に付着した過剰のグリースを布で拭き取つたブツシ
ユを１３０℃の恒温槽中に２分間静置し、加熱前後のブ
ツシユの重量変化を調べ、得られた結果を第１図（○
印）に示した。なお、対照品としてつぎの二つを選び、
その結果も同図（●印および▲印）に示した。After heating the mixed solution to 200 ° C. to sufficiently dissolve it into a liquid having a uniform phase, the copper alloy bush (fat treating agent) that has been separately heated in a constant temperature bath at 200 ° C. is immersed in the liquid. After the molten grease was impregnated into the pores by vacuum impregnation, it was cooled while still immersed and the bushes were taken out.
The bush which wiped off the excess grease adhering to the surface with a cloth was left to stand in a constant temperature bath at 130 ° C for 2 minutes, and the weight change of the bush before and after heating was examined.
Mark). In addition, choose the following two as a control product,
The results are also shown in the figure (● and ▲).

対照品−１ 同じ寸法の銅合金製ブツシユに鉱油系潤滑油を含浸させ
た通常の含油軸受。Control product-1 An ordinary oil-impregnated bearing in which a copper alloy bush having the same dimensions is impregnated with a mineral oil-based lubricating oil.

対照品−２ 同じ寸法の銅合金製ブツシユに市販液状グリース（NOK
Klber社製：CONSTANT-GLY 2100） を含浸させた軸受。Control product-2 Commercially available liquid grease (NOK
Bearings impregnated with Klber: CONSTANT-GLY 2100).

第１図は増稠剤の含有量（重量％）とグリース洩れ量
（比）との関係を示すものであり、このグリース洩れ量
（比）とは増稠剤量１重量％のグリースの洩れ量を１と
したときの比である。この図から明らかなように、増稠
剤の含有量の増大するにつれてグリースの洩れ量は急激
に減少し、増稠剤の含有量を数重量％とすることによつ
てグリースの洩れ量を1/10以下にすることが出来る。増
稠剤の含有量が皆無または０．１重量％未満の対照品−
１および２は本発明品と比べていずれもグリース洩れ量
は大であつた。Fig. 1 shows the relationship between the thickener content (wt%) and the grease leakage amount (ratio). This grease leakage amount (ratio) is the leakage of the grease with the thickener amount of 1% by weight. It is the ratio when the amount is 1. As is clear from this figure, the amount of grease leakage sharply decreases as the thickener content increases, and the grease leakage amount is reduced to 1% by adjusting the thickener content to several wt%. It can be less than / 10. Control product containing no thickener or less than 0.1% by weight-
Both Nos. 1 and 2 had a larger amount of grease leakage than the product of the present invention.

実施例３： 基油としては無添加多目的油（日本石油製：FBK150）
を、また増稠剤としてステアリン酸マグネシウムを１重
量％、また酸化防止剤としてフエニル−α−ナフチルア
ミンを１．０重量％、さらに反応性極圧添加剤としてモ
リブデンジチオフオスフエート（旭電化工業製：サクラ
ルーブ３００）を３．０重量％およびジンクジアリール
ジチオフオスフエート（日本ルーブリゾール製：ルーブ
リゾール１３７０）５．０重量％配合して、混合液（グ
リース原液）を調製した。この液を１５０℃に加熱して
均一相の液状にした後、これに別途１５０℃の恒温槽中
で加熱しておいた実施例１の銅合金製ブツシユ（脂肪処
理済）を浸漬し、減圧含浸により細孔内に溶融グリース
を含浸させ、そのままの状態で冷却した。表面に付着し
た過剰のグリースを布で拭き取つたブツシユを第２図に
示すように軸を水平にして、画鋲１と支持リング２とに
よつて支持した状態で１３０℃に調整された恒温槽中に
１時間静置し、この加熱前後の重量変化を調べた。なお
対照品として実施例２における対照品−１を選んだ。重
量変化は実施例３が１個当り３．１mgであつたのに対し
て対照品−１は１個当り５．５mgとかなり多く、この発
明のグリースを充填した滑り軸受の優秀さが明らかとな
つた。Example 3: Additive-free multipurpose oil as base oil (Nippon Petroleum: FBK150)
, 1% by weight of magnesium stearate as a thickening agent, 1.0% by weight of phenyl-α-naphthylamine as an antioxidant, and molybdenum dithiophosphate (a product of Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as a reactive extreme pressure additive. A mixed solution (grease stock solution) was prepared by blending 3.0% by weight of Sakura Lube 300) and 5.0% by weight of zinc diaryldithiophosphate (Lubrizol 1370 manufactured by Nippon Lubrizol). After heating this liquid to 150 ° C. to make a liquid having a uniform phase, the copper alloy bush (fat treated) of Example 1 which has been separately heated in a constant temperature bath at 150 ° C. is immersed therein, and the pressure is reduced. Molten grease was impregnated into the pores by impregnation, and then cooled as it was. A constant temperature bath adjusted to 130 ° C with the bushes wiped off the excess grease adhering to the surface with the shaft horizontally as shown in Fig. 2 and supported by the thumbtack 1 and the support ring 2. The sample was allowed to stand still for 1 hour and the weight change before and after this heating was examined. The control product -1 in Example 2 was selected as the control product. The weight change was 3.1 mg per piece in Example 3 and 5.5 mg per piece in Comparative Product-1, which is considerably large, and it is clear that the grease-filled plain bearing of the present invention is excellent. Natsuta.

〔効果〕〔effect〕

この発明の増稠剤を高濃度に含有するグリースが細孔内
に充填された軸受は通常の作動時の温度上昇範囲におけ
る潤滑油流出を極力抑制することが可能であるから、軸
受の寿命は大きく延び、また軸受周辺を汚染することも
ない。したがつて、この発明の意義はきわめて大きいと
いうことが出来る。The bearing in which the grease containing the thickening agent of the present invention in a high concentration is filled in the pores can suppress the outflow of the lubricating oil in the temperature rising range during normal operation as much as possible, so that the life of the bearing is It extends greatly and does not pollute the bearing area. Therefore, it can be said that the significance of the present invention is extremely great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は増稠剤の含有量とグリース洩れ量との関係を示
す図、第２図は実施例３における試料の支持方法を示す
断面図である。 ○印…実施例、●印および▲印…対照品 １…画鋲、２…支持リングFIG. 1 is a diagram showing the relationship between the content of thickener and the amount of grease leakage, and FIG. 2 is a sectional view showing a sample supporting method in Example 3. ○ mark: Example, ● mark and ▲ mark: Control product 1… Thumbtack, 2… Support ring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】多孔質基材の細孔内に、基油に石けん増稠
剤を０．１重量％以上添加してなるグリースが充填され
ていることを特徴とする多孔質滑り軸受。1. A porous plain bearing characterized in that the pores of a porous base material are filled with grease which is obtained by adding 0.1% by weight or more of a soap thickener to a base oil. 【請求項２】基油に石けん増稠剤を０．１重量％以上添
加してなるグリースまたは前記配合割合の基油と石けん
増稠剤との分散液を相転移温度以上に加熱溶融して潤滑
油粘度の液体にしたのち、これに予め同温度に加熱した
多孔質軸受基材を浸漬し、常圧下もしくは減圧下におい
て軸受基材の細孔内に溶融グリースを浸透させて室温ま
で冷却することを特徴とする多孔質滑り軸受の製造方
法。2. A grease prepared by adding a soap thickener to a base oil in an amount of 0.1% by weight or more, or a dispersion liquid of the base oil and the soap thickener in the above blending ratio is heated and melted at a temperature not lower than the phase transition temperature. After making it a liquid of lubricating oil viscosity, immerse the porous bearing base material that has been heated to the same temperature in advance, and allow the molten grease to permeate the pores of the bearing base material under normal pressure or reduced pressure to cool it to room temperature. A method of manufacturing a porous plain bearing, comprising: