JPH11350008A - 焼結銅合金系摺動材料 - Google Patents
焼結銅合金系摺動材料Info
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- JPH11350008A JPH11350008A JP10158709A JP15870998A JPH11350008A JP H11350008 A JPH11350008 A JP H11350008A JP 10158709 A JP10158709 A JP 10158709A JP 15870998 A JP15870998 A JP 15870998A JP H11350008 A JPH11350008 A JP H11350008A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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-
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- F16C2204/10—Alloys based on copper
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タングステン焼結粒が有する高融点及び高硬
度で摩擦係数も小さく且つ青銅マトリックスとの結合強
度も高い特性を生かし、摩耗が少なくて相手部材に対す
る耐焼き付き性能を向上させた焼結銅合金系摺動材料を
提供する。 【解決手段】 銅マトリックス１３中にタングステン成
分１４が粒状に点在して焼結されると共に、タングステ
ン焼結粒１４の一部が相手部材側へ局部的に突出して凹
凸状の摺動面１６を形成し、凹凸状の段差によって潤滑
油膜１７を確保することを特徴とした焼結銅合金系摺動
材料。
度で摩擦係数も小さく且つ青銅マトリックスとの結合強
度も高い特性を生かし、摩耗が少なくて相手部材に対す
る耐焼き付き性能を向上させた焼結銅合金系摺動材料を
提供する。 【解決手段】 銅マトリックス１３中にタングステン成
分１４が粒状に点在して焼結されると共に、タングステ
ン焼結粒１４の一部が相手部材側へ局部的に突出して凹
凸状の摺動面１６を形成し、凹凸状の段差によって潤滑
油膜１７を確保することを特徴とした焼結銅合金系摺動
材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅を主成分とした
焼結合金層を裏金板上に形成し、例えば滑り軸受けや転
がり軸受けなどの各種軸受け並びに、低摩擦摺動面を必
要とする各種の摺動材料に用いる焼結銅合金系摺動材料
であって、特に鉛青銅その他の銅合金系を焼結合金層と
した従来の摺動材料が有する課題を解決するためのもの
である。
焼結合金層を裏金板上に形成し、例えば滑り軸受けや転
がり軸受けなどの各種軸受け並びに、低摩擦摺動面を必
要とする各種の摺動材料に用いる焼結銅合金系摺動材料
であって、特に鉛青銅その他の銅合金系を焼結合金層と
した従来の摺動材料が有する課題を解決するためのもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この種の銅合金系摺動材料では、相手部
材に対してなじみ性を持たせて焼き付きを防止する目的
で、銅（Ｃｕ）−錫（Ｓｎ）のマトリックス中に潤滑材
成分として鉛（Ｐｂ）を含有させ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂに
よる鉛青銅（ＳＡＥ７９２，ＳＡＥ７９４）を焼結合金
層としたものが多く使用されてきたが、この摺動材料に
は次のような問題点を含んでいた。
材に対してなじみ性を持たせて焼き付きを防止する目的
で、銅（Ｃｕ）−錫（Ｓｎ）のマトリックス中に潤滑材
成分として鉛（Ｐｂ）を含有させ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂに
よる鉛青銅（ＳＡＥ７９２，ＳＡＥ７９４）を焼結合金
層としたものが多く使用されてきたが、この摺動材料に
は次のような問題点を含んでいた。
【０００３】Ｐｂは公害になり得る物質を含んでいる
ので、環境を損なわないように細心の注意を払って取り
扱う必要があること。Ｐｂは融点が３００℃程度と低
いので、高温下での使用或いは摺動摩擦によって摺動面
の温度が上昇した際に、Ｐｂが流出したり潤滑油溜まり
用の溝孔を塞いだりし、摺動性能を低下させて焼き付き
する恐れがあること。Ｐｂは耐食性に難点があるの
で、潤滑油に含まれている添加剤或いは潤滑油の劣化に
よって発生する有機酸膜等に侵され易いこと。Ｐｂは
硬度が低く且つ母材であるＣｕとの親和性（結合強度）
も良くないので、摺動面に露出したＰｂは初期時には潤
滑層として有効に機能するが、長期間使用する内に相手
部材との摺動で容易に摩耗或いは脱落し、摺動面全体が
相手部材と金属接触して異常摩擦する恐れがあること。
ので、環境を損なわないように細心の注意を払って取り
扱う必要があること。Ｐｂは融点が３００℃程度と低
いので、高温下での使用或いは摺動摩擦によって摺動面
の温度が上昇した際に、Ｐｂが流出したり潤滑油溜まり
用の溝孔を塞いだりし、摺動性能を低下させて焼き付き
する恐れがあること。Ｐｂは耐食性に難点があるの
で、潤滑油に含まれている添加剤或いは潤滑油の劣化に
よって発生する有機酸膜等に侵され易いこと。Ｐｂは
硬度が低く且つ母材であるＣｕとの親和性（結合強度）
も良くないので、摺動面に露出したＰｂは初期時には潤
滑層として有効に機能するが、長期間使用する内に相手
部材との摺動で容易に摩耗或いは脱落し、摺動面全体が
相手部材と金属接触して異常摩擦する恐れがあること。
【０００４】上記鉛青銅以外では、高融点金属材料の一
つであるモリブデン（Ｍｏ）を含有させる場合も有る
が、マトリックス（青銅）との硬度差が少なく且つ親和
性（結合強度）も十分ではないので、長期間に亘って良
好な摺動状態に摺動面を維持するのが困難であり、更に
ＦｅＢ等のセラミックスを含有させた場合も有るが、加
工性に難点があることや硬度が高すぎて相手部材を損傷
させる恐れがあり、適当な硬度で且つマトリックス（青
銅）との親和性（結合強度）も良い条件を満足させる適
切な材料を見出し得なかった。
つであるモリブデン（Ｍｏ）を含有させる場合も有る
が、マトリックス（青銅）との硬度差が少なく且つ親和
性（結合強度）も十分ではないので、長期間に亘って良
好な摺動状態に摺動面を維持するのが困難であり、更に
ＦｅＢ等のセラミックスを含有させた場合も有るが、加
工性に難点があることや硬度が高すぎて相手部材を損傷
させる恐れがあり、適当な硬度で且つマトリックス（青
銅）との親和性（結合強度）も良い条件を満足させる適
切な材料を見出し得なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は様
々な検討を重ねた結果、適当な硬度で且つマトリックス
（青銅）との親和性（結合強度）も良い条件を満足させ
る適切な材料を見出し、これをマトリックス（青銅）中
に含有させることによって、上記した従来技術における
各種の問題点を解消し得ることが確認され、この結果に
基づいて従来のものに比べて特に摩耗が少なくて相手部
材に対する耐焼き付き性能を向上させた新たな焼結銅合
金系摺動材料を提供する次第である。
々な検討を重ねた結果、適当な硬度で且つマトリックス
（青銅）との親和性（結合強度）も良い条件を満足させ
る適切な材料を見出し、これをマトリックス（青銅）中
に含有させることによって、上記した従来技術における
各種の問題点を解消し得ることが確認され、この結果に
基づいて従来のものに比べて特に摩耗が少なくて相手部
材に対する耐焼き付き性能を向上させた新たな焼結銅合
金系摺動材料を提供する次第である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による焼結銅合金
系摺動材料は、青銅マトリックス中にタングステン成分
が粒状に点在して焼結されると共に、上記タングステン
焼結粒の一部が相手部材側へ局部的に突出して凹凸状の
摺動面を形成し、当該凹凸状の段差によって潤滑油膜を
確保するものである。
系摺動材料は、青銅マトリックス中にタングステン成分
が粒状に点在して焼結されると共に、上記タングステン
焼結粒の一部が相手部材側へ局部的に突出して凹凸状の
摺動面を形成し、当該凹凸状の段差によって潤滑油膜を
確保するものである。
【０００７】上記摺動材料は、タングステン焼結粒が高
融点及び高硬度で摩擦係数も小さく且つ青銅マトリック
スとの結合強度も高いので、例えば軸受け部材として使
用した場合に相手部材である回転軸に対して、高温や高
速回転或いは高荷重等の悪条件でも、摩耗が少なくて相
手部材に対する耐焼き付き性能を向上させることが可能
であると共に、長期使用に際しても凹凸状の段差による
潤滑油膜が確保されて安定した摺動性能を維持すること
ができる。
融点及び高硬度で摩擦係数も小さく且つ青銅マトリック
スとの結合強度も高いので、例えば軸受け部材として使
用した場合に相手部材である回転軸に対して、高温や高
速回転或いは高荷重等の悪条件でも、摩耗が少なくて相
手部材に対する耐焼き付き性能を向上させることが可能
であると共に、長期使用に際しても凹凸状の段差による
潤滑油膜が確保されて安定した摺動性能を維持すること
ができる。
【０００８】また、青銅マトリックス中に潤滑材成分と
して鉛（Ｐｂ）を含有させていないので、鉛の使用が具
備する上記〜の課題は解決されたこと、タングステ
ンは同じ高融点金属材料でもモリブデンに比べて融点及
び硬度が一段と高く、特に青銅マトリックスとの結合強
度が格段に高いので、上記した効果の差は顕著に現れる
こと、ＦｅＢ等のセラミックスを含有させた場合のよう
に相手部材と大きな硬度差はなく、適度の馴染み性が有
るので相手部材を損傷させることがなく、加工性の点で
も有利であること等、従来技術の課題は解決される。
して鉛（Ｐｂ）を含有させていないので、鉛の使用が具
備する上記〜の課題は解決されたこと、タングステ
ンは同じ高融点金属材料でもモリブデンに比べて融点及
び硬度が一段と高く、特に青銅マトリックスとの結合強
度が格段に高いので、上記した効果の差は顕著に現れる
こと、ＦｅＢ等のセラミックスを含有させた場合のよう
に相手部材と大きな硬度差はなく、適度の馴染み性が有
るので相手部材を損傷させることがなく、加工性の点で
も有利であること等、従来技術の課題は解決される。
【０００９】上記摺動材料は、高密度焼結体とする態
様、多孔質の低密度焼結体の空隙に潤滑性の合成樹脂材
を封入させた複合材とする態様、多孔質の低密度焼結体
の空隙に潤滑油を含浸させた自己潤滑性とする態様を採
ることが可能であり、また上記タングステン成分は用途
や相手部材の性状或いは使用環境などに応じて混合比率
を変えて使用することができ、その場合には合金材料粉
末全体の３〜１３重量％の範囲内での使用が最も望まし
い。
様、多孔質の低密度焼結体の空隙に潤滑性の合成樹脂材
を封入させた複合材とする態様、多孔質の低密度焼結体
の空隙に潤滑油を含浸させた自己潤滑性とする態様を採
ることが可能であり、また上記タングステン成分は用途
や相手部材の性状或いは使用環境などに応じて混合比率
を変えて使用することができ、その場合には合金材料粉
末全体の３〜１３重量％の範囲内での使用が最も望まし
い。
【００１０】このうち高密度焼結体の場合には、剛性が
高く且つ青銅マトリックスに対してタングステン焼結粒
の結合強度が高い摺動材料が得られ、低密度焼結体と合
成樹脂材との複合材の場合には、熱伝導性が良く摺動摩
擦熱を吸収又は分散できる金属材の利点と、低速摺動時
における摩擦係数の低減が可能な樹脂材の利点を生か
し、特に封入樹脂材によって相手部材との初期時におけ
る馴染みを良くすると共に、使用中に転移すると焼き付
きを防止する効果があり、潤滑油を含浸させた自己潤滑
性の場合には、前２者と違って外部から給油せずに使用
できる簡便と安価に製造できる利点がある。
高く且つ青銅マトリックスに対してタングステン焼結粒
の結合強度が高い摺動材料が得られ、低密度焼結体と合
成樹脂材との複合材の場合には、熱伝導性が良く摺動摩
擦熱を吸収又は分散できる金属材の利点と、低速摺動時
における摩擦係数の低減が可能な樹脂材の利点を生か
し、特に封入樹脂材によって相手部材との初期時におけ
る馴染みを良くすると共に、使用中に転移すると焼き付
きを防止する効果があり、潤滑油を含浸させた自己潤滑
性の場合には、前２者と違って外部から給油せずに使用
できる簡便と安価に製造できる利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による焼結銅合金
系摺動材料の好適な実施形態について添付の図面を参照
して詳しく説明すると、図１で模式的な部分断面図を示
すように第１の実施形態の摺動材料１１は鋼板裏金１２
上に焼結合金層が形成され、この焼結合金層は銅（Ｃ
ｕ）−錫（Ｓｎ）合金即ち青銅マトリックス１３中にタ
ングステン（Ｗ）成分１４が粒状の分散状態で点在して
焼結され、この焼結体は圧延加工によって内部の空隙を
少なくした高密度焼結体であって、点在したタングステ
ン焼結粒１４の一部はマトリックス表面１５上へ局部的
に突出し、相手部材（図示せず）に対する摺動面１６を
凹凸に形成させている。
系摺動材料の好適な実施形態について添付の図面を参照
して詳しく説明すると、図１で模式的な部分断面図を示
すように第１の実施形態の摺動材料１１は鋼板裏金１２
上に焼結合金層が形成され、この焼結合金層は銅（Ｃ
ｕ）−錫（Ｓｎ）合金即ち青銅マトリックス１３中にタ
ングステン（Ｗ）成分１４が粒状の分散状態で点在して
焼結され、この焼結体は圧延加工によって内部の空隙を
少なくした高密度焼結体であって、点在したタングステ
ン焼結粒１４の一部はマトリックス表面１５上へ局部的
に突出し、相手部材（図示せず）に対する摺動面１６を
凹凸に形成させている。
【００１２】タングステン焼結粒１４によって形成され
た凹凸による摺動面１６は、突出したタングステン焼結
粒１４の表面側が相手部材との主たる摺接を負担すると
共に、凹設したマトリックス表面１５が補助的に摺接を
負担するようにし、またマトリックス表面１５との間に
形成された段差に給油した潤滑油による油膜１７を形成
するようにしたので、摺動摩擦抵抗が軽減され且つ長期
間に亘って安定した良好な潤滑状態を維持することがで
きる。
た凹凸による摺動面１６は、突出したタングステン焼結
粒１４の表面側が相手部材との主たる摺接を負担すると
共に、凹設したマトリックス表面１５が補助的に摺接を
負担するようにし、またマトリックス表面１５との間に
形成された段差に給油した潤滑油による油膜１７を形成
するようにしたので、摺動摩擦抵抗が軽減され且つ長期
間に亘って安定した良好な潤滑状態を維持することがで
きる。
【００１３】特に、タングステン焼結粒１４を含む焼結
合金層は、タングステン（Ｗ）が鉛（Ｐｂ）は勿論青銅
マトリックス１３に比べて硬度（ビッカース３５０〜５
００程度）並びに融点（３４１０℃）が高いので、鉛青
銅における鉛のように容易に摩耗したり溶融することが
無く、而もタングステン（Ｗ）は青銅マトリックス１３
との親和性が良く結合強度が高いので、摺動抵抗などに
よって脱落することも無く、焼き付きや摺動むらの無い
摺動状態を維持できる。
合金層は、タングステン（Ｗ）が鉛（Ｐｂ）は勿論青銅
マトリックス１３に比べて硬度（ビッカース３５０〜５
００程度）並びに融点（３４１０℃）が高いので、鉛青
銅における鉛のように容易に摩耗したり溶融することが
無く、而もタングステン（Ｗ）は青銅マトリックス１３
との親和性が良く結合強度が高いので、摺動抵抗などに
よって脱落することも無く、焼き付きや摺動むらの無い
摺動状態を維持できる。
【００１４】また、青銅マトリックス中にモリブデン
（Ｍｏ）を含有させた場合と比較すると、ＭｏはＷ程硬
度が高くなく（ビッカース２００〜２５０程度）且つ青
銅マトリックスとの硬度差が少ないので、摩耗などによ
って上記油膜形成用の段差を長期間に亘って確保するこ
とが困難であると共に、青銅マトリックスとの結合強度
も高くないので、摺動面におけるＭｏ脱落によって相手
部材との間でかじり現象を発生する恐れもある。
（Ｍｏ）を含有させた場合と比較すると、ＭｏはＷ程硬
度が高くなく（ビッカース２００〜２５０程度）且つ青
銅マトリックスとの硬度差が少ないので、摩耗などによ
って上記油膜形成用の段差を長期間に亘って確保するこ
とが困難であると共に、青銅マトリックスとの結合強度
も高くないので、摺動面におけるＭｏ脱落によって相手
部材との間でかじり現象を発生する恐れもある。
【００１５】上記した高密度焼結体による摺動材料１１
を製造する際には、青銅粉末にタングステン粉末を所定
の重量比率で混合した合金材料粉末を鋼板裏金１２上に
散布し、ＲＸ還元雰囲気中で焼結を行って多孔質の低密
度焼結体を造り、この低密度焼結体を圧延加工して高密
度化した後に再度焼結を行って高密度焼結体による合金
層を形成させる。
を製造する際には、青銅粉末にタングステン粉末を所定
の重量比率で混合した合金材料粉末を鋼板裏金１２上に
散布し、ＲＸ還元雰囲気中で焼結を行って多孔質の低密
度焼結体を造り、この低密度焼結体を圧延加工して高密
度化した後に再度焼結を行って高密度焼結体による合金
層を形成させる。
【００１６】摺動材料１１中に含有させるタングステン
焼結粒１４は、その比率を少なく（例えば１％以下）し
た場合には、摺動面１６を形成するＷの凸部が少なくな
って相手部材に対してマトリックス表面１５が摺接する
ので焼き付きや摩耗を生じ、逆にその比率を多く（例え
ば２０％以上）した場合には、Ｗの凸部が多くなって摺
動面１６における摩擦係数が上昇すると共に、潤滑油に
よる油膜１７が形成され難くなって潤滑性が損なわれ
る。
焼結粒１４は、その比率を少なく（例えば１％以下）し
た場合には、摺動面１６を形成するＷの凸部が少なくな
って相手部材に対してマトリックス表面１５が摺接する
ので焼き付きや摩耗を生じ、逆にその比率を多く（例え
ば２０％以上）した場合には、Ｗの凸部が多くなって摺
動面１６における摩擦係数が上昇すると共に、潤滑油に
よる油膜１７が形成され難くなって潤滑性が損なわれ
る。
【００１７】従って、摺動材料１１中のタングステン焼
結粒１４は相手部材やその他の使用条件に適合する所望
の値に設定する必要があるが、後述する実施例でも確認
されているように、焼結合金層を形成する合金材料粉末
全体に対して３〜１３重量％の範囲で含有させることが
最も望ましい。
結粒１４は相手部材やその他の使用条件に適合する所望
の値に設定する必要があるが、後述する実施例でも確認
されているように、焼結合金層を形成する合金材料粉末
全体に対して３〜１３重量％の範囲で含有させることが
最も望ましい。
【００１８】次に、本発明による第２の実施形態の摺動
材料２１は、図２で模式的な部分断面図を示すように鋼
板裏金２２上に焼結合金層が形成され、この焼結合金層
は第１の摺動材料１１の場合と同様に青銅マトリックス
２３中にタングステン（Ｗ）成分２４が粒状の分散状態
で点在して焼結されているが、この焼結体は多孔質で内
部の空隙２８を多く（例えば空隙率が全体の約５０％程
度）した低密度焼結体である。
材料２１は、図２で模式的な部分断面図を示すように鋼
板裏金２２上に焼結合金層が形成され、この焼結合金層
は第１の摺動材料１１の場合と同様に青銅マトリックス
２３中にタングステン（Ｗ）成分２４が粒状の分散状態
で点在して焼結されているが、この焼結体は多孔質で内
部の空隙２８を多く（例えば空隙率が全体の約５０％程
度）した低密度焼結体である。
【００１９】この摺動材料２１は、点在したタングステ
ン焼結粒２４の一部がマトリックス表面２５上へ局部的
に突出し、相手部材（図示せず）に対する摺動面２６を
凹凸に形成させ、第１の摺動材料１１の場合と同様にタ
ングステン焼結粒２４の表面側が相手部材との主たる摺
接をマトリックス表面２５が補助的に摺接をそれぞれ負
担すると共に、マトリックス表面２５との段差に油膜２
７を形成することで、摺動摩擦抵抗が軽減され且つ長期
間に亘って安定した良好な潤滑状態を維持する。
ン焼結粒２４の一部がマトリックス表面２５上へ局部的
に突出し、相手部材（図示せず）に対する摺動面２６を
凹凸に形成させ、第１の摺動材料１１の場合と同様にタ
ングステン焼結粒２４の表面側が相手部材との主たる摺
接をマトリックス表面２５が補助的に摺接をそれぞれ負
担すると共に、マトリックス表面２５との段差に油膜２
７を形成することで、摺動摩擦抵抗が軽減され且つ長期
間に亘って安定した良好な潤滑状態を維持する。
【００２０】また、焼結合金層に形成された空隙２８に
は潤滑性で摩擦係数の小さい合成樹脂材を封入して一体
化させているが、この燒結金属材と封入樹脂材との複合
材を用いることによって、硬質な金属材単独では得られ
難い低速摺動時における摩擦係数の低減と、熱伝導性の
良くない樹脂材単独では得られ難い摺動面に発生した摺
動摩擦熱を吸収又は分散を図ったものであり、封入樹脂
材は相手部材に対するなじみ作用が良好であって転移し
た際に、マトリックス表面２５或いは相手部材に付着し
て焼き付きを防止することができる。
は潤滑性で摩擦係数の小さい合成樹脂材を封入して一体
化させているが、この燒結金属材と封入樹脂材との複合
材を用いることによって、硬質な金属材単独では得られ
難い低速摺動時における摩擦係数の低減と、熱伝導性の
良くない樹脂材単独では得られ難い摺動面に発生した摺
動摩擦熱を吸収又は分散を図ったものであり、封入樹脂
材は相手部材に対するなじみ作用が良好であって転移し
た際に、マトリックス表面２５或いは相手部材に付着し
て焼き付きを防止することができる。
【００２１】封入樹脂材としては、フッ素樹脂，ポリア
ミド樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリイミド樹脂，フェ
ノール樹脂，ポリフェニレンスルフィド樹脂，ポリエー
テルケトン樹脂，等の樹脂類を単独又は複数種を混合し
て使用することができるが、中でもフッ素樹脂系のポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、低速における
摩擦係数の低減効果並びに耐摩耗性の向上が期待でき、
特にＰＴＦＥ入りフェノール樹脂の使用が望ましいこと
を確認している。
ミド樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリイミド樹脂，フェ
ノール樹脂，ポリフェニレンスルフィド樹脂，ポリエー
テルケトン樹脂，等の樹脂類を単独又は複数種を混合し
て使用することができるが、中でもフッ素樹脂系のポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、低速における
摩擦係数の低減効果並びに耐摩耗性の向上が期待でき、
特にＰＴＦＥ入りフェノール樹脂の使用が望ましいこと
を確認している。
【００２２】上記した摺動材料２１を製造する際には、
青銅粉末にタングステン粉末を所定の重量比率で混合し
た合金材料粉末を鋼板裏金２２上に散布し、ＲＸ還元雰
囲気中で焼結を行って多孔質で低密度の焼結合金層を造
り、この焼結合金層に形成された空隙２８に潤滑性のあ
る合成樹脂材を封入して一体化させたものであり、高密
度にした第１の摺動材料１１に比べて１回の焼結で安価
に製造できる。
青銅粉末にタングステン粉末を所定の重量比率で混合し
た合金材料粉末を鋼板裏金２２上に散布し、ＲＸ還元雰
囲気中で焼結を行って多孔質で低密度の焼結合金層を造
り、この焼結合金層に形成された空隙２８に潤滑性のあ
る合成樹脂材を封入して一体化させたものであり、高密
度にした第１の摺動材料１１に比べて１回の焼結で安価
に製造できる。
【００２３】更に、本発明による第３の実施形態の摺動
材料（図示は省略）として、第２の実施形態の摺動材料
２１における空隙２８に合成樹脂材を封入しないで、代
わりに潤滑油を予め含浸させた含油摺動材料であって、
従来から用いられているように含油量を多く（容積比で
例えば１０〜３０％程度）するために、多孔質の低密度
焼結合金層の厚さを増加させて鋼板裏金２２を省略する
形態を採ると共に、上記含油量に適合する空隙率にした
低密度焼結体である。
材料（図示は省略）として、第２の実施形態の摺動材料
２１における空隙２８に合成樹脂材を封入しないで、代
わりに潤滑油を予め含浸させた含油摺動材料であって、
従来から用いられているように含油量を多く（容積比で
例えば１０〜３０％程度）するために、多孔質の低密度
焼結合金層の厚さを増加させて鋼板裏金２２を省略する
形態を採ると共に、上記含油量に適合する空隙率にした
低密度焼結体である。
【００２４】上記含油摺動材料は、空隙内の潤滑油がポ
ンプ作用で滲出して摺動面に油膜を形成する自己給油で
あって、摺動材料１１，２１のように外部から給油せず
に使用できる簡便さがあると共に、タングステン焼結粒
で凹凸状に形成された摺動面によって耐摩耗性及び耐焼
き付き性は改善されるが、多孔質なマトリックスの強度
の問題や、摺動材料１１，２１のように流体潤滑状態が
得られず境界潤滑状態になるので、低速・高荷重での使
用には難点があることを考慮して用途を限定した使用が
必要である。
ンプ作用で滲出して摺動面に油膜を形成する自己給油で
あって、摺動材料１１，２１のように外部から給油せず
に使用できる簡便さがあると共に、タングステン焼結粒
で凹凸状に形成された摺動面によって耐摩耗性及び耐焼
き付き性は改善されるが、多孔質なマトリックスの強度
の問題や、摺動材料１１，２１のように流体潤滑状態が
得られず境界潤滑状態になるので、低速・高荷重での使
用には難点があることを考慮して用途を限定した使用が
必要である。
【００２５】なお、従来から実施されていた技術とし
て、鉛（Ｐｂ）の代わりに黒鉛や二硫化モリブデン等の
固体潤滑剤を銅合金粉末に混合して焼結する方法がある
が、この方法は本発明による上記摺動材料に適用しても
有効であり、この固体潤滑剤の含有比率は、０．１％未
満では添加効果が無く、３％以上では合金の結合強度を
低下させて脆弱になって摩耗が促進されるので、０．２
〜２．５重量％程度の配合が望ましい。
て、鉛（Ｐｂ）の代わりに黒鉛や二硫化モリブデン等の
固体潤滑剤を銅合金粉末に混合して焼結する方法がある
が、この方法は本発明による上記摺動材料に適用しても
有効であり、この固体潤滑剤の含有比率は、０．１％未
満では添加効果が無く、３％以上では合金の結合強度を
低下させて脆弱になって摩耗が促進されるので、０．２
〜２．５重量％程度の配合が望ましい。
【００２６】
【実施例】（実施例１）見掛け密度２．６ｇ，Ｓｎ９．
０％，粒度１５０μｍ以下の青銅粉末に対し、粒度７．
６〜１２μｍのタングステン（Ｗ）粉末を所定の重量比
率で混合し、これらの合金材料粉末を洗浄された鋼板裏
金上に散布し、ＲＸ還元雰囲気中において温度８６０℃
で３０分間に亘って第１回目の焼結を行い、冷却後にロ
ール圧延によって合金密度を高めると共に所定の厚さに
仕上げ、更に第１回目と同じ条件で第２回目の焼結を行
って、粒子の結合度を高め且つ圧延時の加工硬化による
歪みを取り除き、厚さ０．５ｍｍで幅１５０ｍｍの合金
層を形成した鋼板裏金を含む総厚が１．８ｍｍの焼結銅
合金系摺動材料とした。
０％，粒度１５０μｍ以下の青銅粉末に対し、粒度７．
６〜１２μｍのタングステン（Ｗ）粉末を所定の重量比
率で混合し、これらの合金材料粉末を洗浄された鋼板裏
金上に散布し、ＲＸ還元雰囲気中において温度８６０℃
で３０分間に亘って第１回目の焼結を行い、冷却後にロ
ール圧延によって合金密度を高めると共に所定の厚さに
仕上げ、更に第１回目と同じ条件で第２回目の焼結を行
って、粒子の結合度を高め且つ圧延時の加工硬化による
歪みを取り除き、厚さ０．５ｍｍで幅１５０ｍｍの合金
層を形成した鋼板裏金を含む総厚が１．８ｍｍの焼結銅
合金系摺動材料とした。
【００２７】（実施例２）見掛け密度２．６ｇ，Ｓｎ
９．０％，粒度１５０μｍ以下の青銅粉末に対し、粒度
７．６〜１２μｍのタングステン（Ｗ）粉末を所定の重
量比率で混合し、これらの合金材料粉末を洗浄された鋼
板裏金上に散布し、ＲＸ還元雰囲気中において温度８６
０℃で３０分間に亘って焼結を行った後に、これにより
形成された空隙（空隙率は全体の約５０％）に対してＰ
ＴＦＥ（ポリエトラフロロエチレン）３０％を含むフェ
ノール樹脂を含浸して硬化させ、厚さ０．５ｍｍで幅１
５０ｍｍの合金層を形成した鋼板裏金を含む総厚が１．
８ｍｍの焼結銅合金系摺動材料とした。
９．０％，粒度１５０μｍ以下の青銅粉末に対し、粒度
７．６〜１２μｍのタングステン（Ｗ）粉末を所定の重
量比率で混合し、これらの合金材料粉末を洗浄された鋼
板裏金上に散布し、ＲＸ還元雰囲気中において温度８６
０℃で３０分間に亘って焼結を行った後に、これにより
形成された空隙（空隙率は全体の約５０％）に対してＰ
ＴＦＥ（ポリエトラフロロエチレン）３０％を含むフェ
ノール樹脂を含浸して硬化させ、厚さ０．５ｍｍで幅１
５０ｍｍの合金層を形成した鋼板裏金を含む総厚が１．
８ｍｍの焼結銅合金系摺動材料とした。
【００２８】この実施例１，２の摺動材料は、合金層を
形成する材料粉末中におけるＷ粉末の重量比率を、実施
例１の場合にはそれぞれ３％，６．５％，１３％に実施
例２の場合には３％に設定した状態で製作し、これを試
料１〜４として従来技術による試料５〜９との比較試験
（耐焼き付き試験１，２、摩耗試験）を行ったが、その
結果は表１のとおりであり、その試験条件は次のとおり
である。
形成する材料粉末中におけるＷ粉末の重量比率を、実施
例１の場合にはそれぞれ３％，６．５％，１３％に実施
例２の場合には３％に設定した状態で製作し、これを試
料１〜４として従来技術による試料５〜９との比較試験
（耐焼き付き試験１，２、摩耗試験）を行ったが、その
結果は表１のとおりであり、その試験条件は次のとおり
である。
【００２９】
【表１】
【００３０】（耐焼き付き試験１） 試験装置：リングオンプレート型摩擦摩耗機 荷重 ：２００Ｎ（１Ｍｐａ）からリニアに上昇さ
せ、摩擦温度が２００℃又は摩擦力が４９０Ｎに達する
まで 速度 ：４８００ｒ／ｍｉｎ（３４７ｍ／ｍｉｎ） 潤滑油剤：軽油（２５ｃｃ／ｍｉｎ） 油温度 ：８０℃ 相手部材：ＳＣＭ４２０Ｈ（ＨＲＣ５５〜６０ 表面荒
さ１．０Ｓ）
せ、摩擦温度が２００℃又は摩擦力が４９０Ｎに達する
まで 速度 ：４８００ｒ／ｍｉｎ（３４７ｍ／ｍｉｎ） 潤滑油剤：軽油（２５ｃｃ／ｍｉｎ） 油温度 ：８０℃ 相手部材：ＳＣＭ４２０Ｈ（ＨＲＣ５５〜６０ 表面荒
さ１．０Ｓ）
【００３１】（耐焼き付き試験２） 試験装置：軸受け動荷重試験機（図３参照） 回軸数 ：４０００ｒ／ｍ 荷重 ：６００Ｎから５分毎に１００Ｎ累積し、テス
トブッシュの背面温度が２００℃又は摩擦力が５０Ｎに
達するまで ブッシュ：ψ５５．５×ψ５２×１０ 相手軸 ：材質Ｓ４５Ｃ 焼き入れ焼き戻し 硬度ＨＲ
Ｃ５８ 表面荒さ０．５８ａ 潤滑油剤：ＳＡＥ３０ １００〜３００ｃｃ／ｍｉｎ
シャワー併用 給油温度１４０±１０℃
トブッシュの背面温度が２００℃又は摩擦力が５０Ｎに
達するまで ブッシュ：ψ５５．５×ψ５２×１０ 相手軸 ：材質Ｓ４５Ｃ 焼き入れ焼き戻し 硬度ＨＲ
Ｃ５８ 表面荒さ０．５８ａ 潤滑油剤：ＳＡＥ３０ １００〜３００ｃｃ／ｍｉｎ
シャワー併用 給油温度１４０±１０℃
【００３２】（摩耗試験） 試験装置：リングオンプレート型摩擦摩耗機 荷重 ：２００Ｎ（面圧１０Ｍｐａ） 速度 ：１０００ｒ／ｍｉｎ（７２ｍ／ｍｉｎ） 摺動時間：２０Ｈｒｓ 潤滑油剤：モータオイル３０（２５ｃｃ／ｍｉｎ） 油温度 ：８０℃ 相手部材：ＳＣＭ４２０Ｈ（ＨＲＣ５５〜６０ 表面荒
さ１．０Ｓ）
さ１．０Ｓ）
【００３３】これらの試験結果は表１でも明らかなよう
に、本発明に基づく焼結銅合金系摺動材料は従来例によ
るこの種の摺動材料に比べて、焼き付きが少なくて且つ
摩耗量も少ない良好なものである。
に、本発明に基づく焼結銅合金系摺動材料は従来例によ
るこの種の摺動材料に比べて、焼き付きが少なくて且つ
摩耗量も少ない良好なものである。
【図１】本発明による焼結銅合金系摺動材料の、高密度
焼結体を用いた第１の実施形態に基づく模式的な部分断
面図。
焼結体を用いた第１の実施形態に基づく模式的な部分断
面図。
【図２】本発明による焼結銅合金系摺動材料の、多孔質
な低密度焼結体と合成樹脂材の複合材を用いた第２の実
施形態に基づく模式的な部分断面図。
な低密度焼結体と合成樹脂材の複合材を用いた第２の実
施形態に基づく模式的な部分断面図。
【図３】耐焼き付き試験２に用いた軸受け動荷重試験機
の模式的な正面図。
の模式的な正面図。
１１，２１ 摺動材料 １２，２２ 鋼板裏金 １３，２３ 青銅マトリックス １４，２４ タングステン焼結粒 １５，２５ マトリックス表面 １６，２６ 摺動面 １７，２７ 油膜 ２８ 空隙
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年６月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】Ｐｂは公害になり得る物質なので、環境
を損なわないように細心の注意を払って取り扱う必要が
あること。Ｐｂは融点が３００℃程度と低いので、高
温下での使用或いは摺動摩擦によって摺動面の温度が上
昇した際に、Ｐｂが流出したり潤滑油溜まり用の溝孔を
塞いだりし、摺動性能を低下させて焼き付きする恐れが
あること。Ｐｂは耐食性に難点があるので、潤滑油に
含まれている添加剤或いは潤滑油の劣化によって発生す
る有機酸等に侵され易いこと。Ｐｂは硬度が低く且つ
母材であるＣｕとの親和性（結合強度）も良くないの
で、摺動面に露出したＰｂは初期時には潤滑層として有
効に機能するが、長期間使用する内に相手部材との摺動
で容易に摩耗或いは脱落し、摺動面全体が相手部材と金
属接触して異常摩擦する恐れがあること。
を損なわないように細心の注意を払って取り扱う必要が
あること。Ｐｂは融点が３００℃程度と低いので、高
温下での使用或いは摺動摩擦によって摺動面の温度が上
昇した際に、Ｐｂが流出したり潤滑油溜まり用の溝孔を
塞いだりし、摺動性能を低下させて焼き付きする恐れが
あること。Ｐｂは耐食性に難点があるので、潤滑油に
含まれている添加剤或いは潤滑油の劣化によって発生す
る有機酸等に侵され易いこと。Ｐｂは硬度が低く且つ
母材であるＣｕとの親和性（結合強度）も良くないの
で、摺動面に露出したＰｂは初期時には潤滑層として有
効に機能するが、長期間使用する内に相手部材との摺動
で容易に摩耗或いは脱落し、摺動面全体が相手部材と金
属接触して異常摩擦する恐れがあること。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (5)
- 【請求項１】 青銅マトリックス中にタングステン成分
が粒状に点在して焼結されると共に、上記タングステン
焼結粒の一部が相手部材側へ局部的に突出して凹凸状の
摺動面を形成し、当該凹凸状の段差によって潤滑油膜を
確保することを特徴とした焼結銅合金系摺動材料。 - 【請求項２】 上記摺動材料は、高密度焼結体である請
求項１に記載の焼結銅合金系摺動材料。 - 【請求項３】 上記摺動材料は、多孔質の低密度焼結体
の空隙に潤滑性の合成樹脂材を封入させた複合材である
請求項１に記載の焼結銅合金系摺動材料。 - 【請求項４】 上記摺動材料は、多孔質の低密度焼結体
の空隙に潤滑油を含浸させた自己潤滑性である請求項１
に記載の焼結銅合金系摺動材料。 - 【請求項５】 上記タングステン成分は、合金材料粉末
全体の３〜１３重量％とした請求項１〜４の何れかに記
載の焼結銅合金系摺動材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10158709A JPH11350008A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 焼結銅合金系摺動材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10158709A JPH11350008A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 焼結銅合金系摺動材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350008A true JPH11350008A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15677651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10158709A Pending JPH11350008A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 焼結銅合金系摺動材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11350008A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003033751A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | International Non-Toxic Composites Corp. | Composite material containing tungsten and bronze |
| WO2004045806A1 (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-03 | K-R Industry Company Limited | ラチェットレンチ |
| US6844085B2 (en) | 2001-07-12 | 2005-01-18 | Komatsu Ltd | Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member |
| JP5575472B2 (ja) * | 2007-04-26 | 2014-08-20 | 株式会社小松製作所 | 銅合金系摺動材料および銅合金系摺動部材 |
| JP2020059913A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ・エンジニアリングシステムズ | 積層造形用の金属粉末、および銅合金造形物の製造方法 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP10158709A patent/JPH11350008A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6844085B2 (en) | 2001-07-12 | 2005-01-18 | Komatsu Ltd | Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member |
| US7056598B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-06-06 | Komatsu, Ltd. | Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member |
| US7087318B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-08-08 | Komatsu Ltd. | Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member |
| US7261951B2 (en) | 2001-07-12 | 2007-08-28 | Komatsu Ltd | Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member |
| WO2003033751A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | International Non-Toxic Composites Corp. | Composite material containing tungsten and bronze |
| US7232473B2 (en) | 2001-10-16 | 2007-06-19 | International Non-Toxic Composite | Composite material containing tungsten and bronze |
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