JPWO2011111603A1 - Al base bearing alloy - Google Patents
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Abstract
Al基軸受合金は、Siを1〜15質量%含む。このAl基軸受合金において、摺動側の表面に存在する隣り合ったSi粒子間の距離をAとし、Si粒子の長軸長さをaとしたとき、A/aの平均値が1を超え4以下であることを特徴とする。The Al-based bearing alloy contains 1 to 15% by mass of Si. In this Al-based bearing alloy, when the distance between adjacent Si particles existing on the surface on the sliding side is A and the major axis length of the Si particles is a, the average value of A / a exceeds 1. 4 or less.
Description
本発明は、Siを含んだAl基軸受合金に関する。 The present invention relates to an Al-based bearing alloy containing Si.
Al基軸受合金は、例えばSnを20質量%程度添加したAl−Sn軸受合金や、Snを10質量%程度、Siを3質量%程度添加したAl−Sn−Si軸受合金などが、自動車や一般産業機械のエンジンのすべり軸受に使用されている。なお、Al基軸受合金は、すべり軸受として使用される場合には、鋼板製の裏金に接合して使用されるのが一般的である。ここで、Al基軸受合金中のSiは硬質粒子であり、相手軸と接触した場合に相手軸の突起を滑らかにし(ラッピング効果)、また、硬質粒子そのものが相手軸と接触することによりAlマトリクスが削られ難くなるため、いわゆる耐摩耗性に寄与している。 Al-based bearing alloys include, for example, Al-Sn bearing alloys to which Sn is added at about 20% by mass, Al-Sn-Si bearing alloys to which about 10% by mass of Sn and about 3% by mass of Si are added, such as automobiles and general Used in plain bearings for industrial machinery engines. In addition, when an Al-based bearing alloy is used as a slide bearing, it is generally used by being joined to a steel plate back metal. Here, Si in the Al-based bearing alloy is a hard particle, and when it comes into contact with the mating shaft, the projection of the mating shaft is smoothed (wrapping effect). Contributes to the so-called wear resistance.
ところで、近年の自動車用エンジンでは、燃費向上のため、起動−停止が多く行われる傾向があり、また、例えばすべり軸受が組み付けられるコンロッド等のハウジングの軽量化が進められている。しかし、ハウジングの軽量化のために薄肉化が行われると、ハウジングの剛性が低下し、ハウジング自身が変形し易くなる。そのため、Al基軸受合金(すべり軸受)が支える軸の動荷重等によってハウジング自身が変形し、これに伴いAl基軸受合金自体も曲げ変形し易い状況になって、Al基軸受合金に疲労が生じ易くなっている。 By the way, in recent automobile engines, there is a tendency to start and stop frequently for improving fuel efficiency, and for example, the weight of a housing such as a connecting rod to which a slide bearing is assembled is being reduced. However, when the thickness is reduced to reduce the weight of the housing, the rigidity of the housing is lowered, and the housing itself is easily deformed. Therefore, the housing itself is deformed by the dynamic load of the shaft supported by the Al-based bearing alloy (slide bearing), and the Al-based bearing alloy itself is easily bent and deformed, resulting in fatigue in the Al-based bearing alloy. It is easy.
その対策として、例えば、Siを含むAl基軸受合金において、小さなSi粒子と大きなSi粒子を適度な比率で混在させることで、耐摩耗性と耐疲労性の向上を図ったものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As countermeasures, for example, in an Al-based bearing alloy containing Si, a mixture in which small Si particles and large Si particles are mixed at an appropriate ratio to improve wear resistance and fatigue resistance has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
昨今の厳しい使用条件の下では、一層耐摩耗性と耐疲労性に優れたものが要求されている。
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐摩耗性および耐疲労性に一層優れたAl基軸受合金を提供することにある。Under the recent severe conditions of use, a material having further excellent wear resistance and fatigue resistance is required.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an Al-based bearing alloy that is further excellent in wear resistance and fatigue resistance.
本発明者らは、Siを1〜15質量%含むAl基軸受合金において、これに含まれるSi粒子の大きさと、隣り合ったSi粒子間の距離との関係に着目し、鋭意研究を行った。その結果、Si粒子の大きさと、隣り合ったSi粒子間の距離との関係が、耐摩耗性および耐疲労性と密接に関係していることを突き止め、本発明に至った。 The inventors of the present invention have conducted intensive research focusing on the relationship between the size of Si particles contained in an Al-based bearing alloy containing 1 to 15% by mass of Si and the distance between adjacent Si particles. . As a result, the present inventors have determined that the relationship between the size of Si particles and the distance between adjacent Si particles is closely related to wear resistance and fatigue resistance, and have reached the present invention.
すなわち、本発明は、Siを1〜15質量%含むAl基軸受合金において、摺動側の表面に存在する隣り合ったSi粒子間の距離をA、前記Si粒子の長軸長さをaとしたとき、A/aの平均値が1を超え4以下であることを特徴とする(請求項1の発明)。 That is, according to the present invention, in an Al-based bearing alloy containing 1 to 15% by mass of Si, the distance between adjacent Si particles existing on the sliding surface is A, and the major axis length of the Si particles is a. The average value of A / a is more than 1 and 4 or less (Invention of Claim 1).
ここで、上記A/aの求め方について説明する。Siを含むAl基軸受合金において、摺動側の表面の組織を撮影する。得られた画像を解析ソフトを用いて解析し、各パラメータを測定する。 Here, how to obtain the A / a will be described. The structure of the surface on the sliding side is photographed in an Al-based bearing alloy containing Si. The obtained image is analyzed using analysis software, and each parameter is measured.
図1は、Si粒子1の配置を理想化した解析イメージ図である。この図1において、隣り合ったSi粒子1間に引かれた線は、ボロノイ境界線である。図1において、Si粒子1の長軸長さaは、Si粒子1を囲む外接四角形における長い方の辺の寸法とする。そして、隣り合ったSi粒子1間の重心間距離Aを、Si粒子1の長軸長さaで割る。それを所定測定視野内の各Si粒子1に対してそれぞれ行い、A/aの平均値を求める。
FIG. 1 is an analysis image diagram in which the arrangement of the
ここで、A/aの平均値が1を超え4以下であると、Si粒子がAlマトリクス中に適度な間隔で均一に分散していると判断でき、Si粒子が持っている硬質粒子としての機能であるラッピング効果と耐摩耗性の効果を期待できるとともに、耐疲労性の効果も期待できる。 Here, when the average value of A / a is more than 1 and 4 or less, it can be determined that the Si particles are uniformly dispersed in the Al matrix at appropriate intervals. It can be expected to have the effect of lapping and wear resistance, which is a function, and the effect of fatigue resistance.
しかし、前記A/aの値が4を超えると、Alマトリクスの占める割合が多くなり、特にラッピング効果と耐摩耗性の効果が低下してしまう。逆に、A/aの平均値が1以下になると、Alマトリクスの占める割合が少ないので、軸受合金としてのしなやかさが低下し、急激になじみ性が低下し、耐疲労性が低下してしまう。 However, when the value of A / a exceeds 4, the proportion of the Al matrix increases, and particularly, the lapping effect and the wear resistance effect are deteriorated. On the other hand, when the average value of A / a is 1 or less, the Al matrix occupies a small proportion, so that the flexibility as a bearing alloy is lowered, the conformability is rapidly lowered, and the fatigue resistance is lowered. .
本発明のAl基軸受合金は次のようにして製造する。
まず、AlとSi、並びに必要な添加物を材料として、例えば連続鋳造機によりAl基合金の板状のビレット(鋳造板)を製造する。この後、そのビレットを所定の厚さになるまで圧延を繰り返す。このとき、2回以上高い圧下率で圧延する。具体的には、1回目の圧下率は40〜80%とする。2回目の圧下率は30〜70%とする。n+1回目の圧下率は、n回目の圧下率より低くすることが好ましい。このように2回以上高い圧下率で圧延することで、Al基合金中の母相となるAlマトリクスの結晶粒を消滅させる。この場合、結晶粒が消滅とは、結晶粒界が過密となって断面エッチング組織上でAlの結晶粒界を確認できないことと定義する。Alマトリクスの結晶粒を消滅させるほど圧延することで、Si粒子をAlマトリックス中に均一に分散させることができたと考えられる。The Al-based bearing alloy of the present invention is manufactured as follows.
First, an Al-based alloy plate-like billet (cast plate) is manufactured by using, for example, a continuous casting machine using Al and Si and necessary additives. Then, rolling is repeated until the billet has a predetermined thickness. At this time, rolling is performed at a high rolling reduction twice or more. Specifically, the first rolling reduction is 40 to 80%. The second rolling reduction is 30 to 70%. The n + 1th rolling reduction is preferably lower than the nth rolling reduction. Thus, by rolling at a high rolling reduction twice or more, the crystal grains of the Al matrix that becomes the parent phase in the Al-based alloy are eliminated. In this case, the disappearance of crystal grains is defined as the fact that the crystal grain boundaries are too dense to confirm the Al crystal grain boundaries on the cross-sectional etching structure. It is considered that Si particles can be uniformly dispersed in the Al matrix by rolling the Al matrix so that the crystal grains disappear.
この後、熱処理を行うことで、Alを再結晶させる。これにより、Alマトリクス中にSi粒子が極力均一に分散するようになるとともに、Si粒子の形状も適度なものとなったと考えられる。 Thereafter, heat treatment is performed to recrystallize Al. As a result, the Si particles are dispersed as uniformly as possible in the Al matrix, and the shape of the Si particles is considered to be moderate.
本発明の請求項2のAl基軸受合金は、摺動側の表面に存在する前記Si粒子のアスペクト比の平均値が1以上2.5以下であることを特徴とする。
Si粒子のアスペクト比とは、図1におけるSi粒子1の外接四角形の長い方の辺の長さ(長軸)を、短い方の辺の長さ(短軸)で割った値である。アスペクト比が1に近いほどSi粒子の形状は円または正方形に近くなり、アスペクト比が大きくなるほど、Si粒子の形状が長細いものとなる。The Al-based bearing alloy according to
The aspect ratio of the Si particles is a value obtained by dividing the length (major axis) of the longer side of the circumscribed rectangle of the
Si粒子の形状は、軸受合金の耐疲労性と密接な関係がある。すなわち、Si粒子のアスペクト比はSi粒子の形状の異方性の度合を示している。アスペクト比が大きいと、形状が異方的なSi粒子に対して優先的に力が加わり、軸受合金の変形に至り易くなるため、耐疲労性が下がる傾向がある。Si粒子のアスペクト比の平均値が1以上2.5以下であることが好ましい。 The shape of the Si particles is closely related to the fatigue resistance of the bearing alloy. That is, the aspect ratio of the Si particles indicates the degree of anisotropy of the shape of the Si particles. When the aspect ratio is large, a force is preferentially applied to Si particles having an anisotropic shape, and the bearing alloy tends to be deformed, so that the fatigue resistance tends to be lowered. The average value of the aspect ratio of the Si particles is preferably 1 or more and 2.5 or less.
本発明のAl基軸受合金は、ビレットを所定の厚さになるまで圧延を繰り返す際、1回目の圧下率を50〜70%として圧延し、その圧延したものに対して2回目の圧下率を40〜60%として圧延して製造することができる。n+1回目の圧下率は、n回目の圧下率よりも10%低い圧下率に設定することが好ましい。例えば、n回目の圧下率を60%とした場合は、n+1回目の圧下率は50%に設定する。 When the Al-based bearing alloy of the present invention is repeatedly rolled until the billet has a predetermined thickness, the first rolling reduction is set to 50 to 70%, and the rolling reduction for the second time is reduced with respect to the rolled product. It can be rolled and manufactured as 40-60%. The (n + 1) th rolling reduction is preferably set to a rolling reduction that is 10% lower than the nth rolling reduction. For example, when the n-th reduction ratio is 60%, the (n + 1) -th reduction ratio is set to 50%.
また、前記摺動側の表面に存在する任意の特定Si粒子を有し、前記摺動側の表面において前記特定Si粒子に隣り合ったSi粒子までの距離をA、前記特定Si粒子の長軸長さをaとしたとき、前記特定Si粒子に厚さ方向で隣り合った至近Si粒子は、前記特定Si粒子の重心を中心とする半径rが
r=B×(A/a)(μm)
a/2<B≦20
である範囲内に存在することを特徴とする(請求項3の発明)。Further, it has any specific Si particles existing on the surface on the sliding side, A is the distance to the Si particles adjacent to the specific Si particles on the surface on the sliding side, and the long axis of the specific Si particles When the length is a, the nearest Si particle adjacent to the specific Si particle in the thickness direction has a radius r centered on the center of gravity of the specific Si particle: r = B × (A / a) (μm)
a / 2 <B ≦ 20
It exists in the range which is (Invention of Claim 3), It is characterized by the above-mentioned.
図2に示すイメージ図を用いて説明する。図2中のD方向が厚さ方向である。摺動側の表面10に存在するSi粒子11、12、13、14の分布と共に、厚さ方向に隣り合った至近Si粒子21、22、23までの距離が耐摩耗性に密接に関係している。すなわち、摺動側の表面10に存在する任意の特定Si粒子11、12、13、14から厚さ方向に隣り合った至近Si粒子21、22、23までの距離を所定以上にすると、更に耐摩耗性が向上する。これに対し、特定Si粒子11、12、13、14から厚さ方向に隣り合った至近Si粒子21、22、23までの距離が大きすぎると耐摩耗性が低下する傾向にある。そこで、摺動側の表面10に存在する特定Si粒子11、12、13、14に厚さ方向で隣り合った至近Si粒子21、22、23は、特定Si粒子11、12、13、14から所定の半径rの円で規定される範囲内の領域30に存在させることとした。これにより、材料の破断を回避しつつ、摩耗の進行を緩和させることができる。
This will be described with reference to the image diagram shown in FIG. The direction D in FIG. 2 is the thickness direction. Along with the distribution of
ここで、至近Si粒子21、22、23は、特定Si粒子11、12、13、14から半径rの円で規定される範囲内の領域30に、全体に限らず少なくともその一部が含まれていればよい。
Here, the
この厚さ方向におけるSi粒子の配置は、次のようにして制御することができる。
製造したビレットは、少なくとも2回圧延する。具体的には、1回目の圧下率は40〜80%、好ましくは50〜70%とする。そして、2回目の圧下率は、1回目の圧下率の6〜9.5割とする。これにより、Al基合金中のAlマトリクスの結晶粒は消滅するとともに、厚さ方向において隣り合ったSi粒子の配置が制御される。n+1回目の圧下率は、n回目の圧下率の6〜9.5割にして製造することが好ましい。The arrangement of the Si particles in the thickness direction can be controlled as follows.
The manufactured billet is rolled at least twice. Specifically, the first rolling reduction is 40 to 80%, preferably 50 to 70%. The second reduction ratio is 60 to 9.5% of the first reduction ratio. As a result, the crystal grains of the Al matrix in the Al-based alloy disappear, and the arrangement of Si particles adjacent in the thickness direction is controlled. It is preferable that the n + 1th rolling reduction be 60 to 9.5% of the nth rolling reduction.
なお、前記係数Bはa/2の値よりも大きくて20以下として規定したが、測定実務上、そのa/2の値を同定する際のaの値は、所定測定視野での各長軸長さaからの平均値を用いる。 The coefficient B is defined to be larger than the value of a / 2 and 20 or less. However, in the measurement practice, the value of a when identifying the value of a / 2 is determined by each major axis in a predetermined measurement field of view. The average value from the length a is used.
至近Si粒子が2a/3≦r≦15×(A/a)で囲まれた範囲内に存在すると、耐摩耗性及び耐疲労性の向上の観点からより好ましい。ここでも、測定実務上、その2a/3の値を同定する際のaの値は、所定測定視野での各長軸長さaからの平均値を用いる。 When the closest Si particles are present within the range surrounded by 2a / 3 ≦ r ≦ 15 × (A / a), it is more preferable from the viewpoint of improving the wear resistance and fatigue resistance. Here, in the measurement practice, the average value from each major axis length a in the predetermined measurement field is used as the value a when identifying the value 2a / 3.
更には、領域30を規定する半径rが2μm以上50μm以下であると、製造上の観点から好ましい。
そして、特定Si粒子の重心と至近Si粒子の重心との距離が、5μm以上であることが耐疲労性向上に有利であり、30μm以下であることが耐摩耗性向上に有利である。Further, it is preferable from the viewpoint of manufacturing that the radius r defining the
The distance between the center of gravity of the specific Si particles and the center of gravity of the nearest Si particles is 5 μm or more, which is advantageous for improving the fatigue resistance, and it is advantageous for improving the wear resistance of 30 μm or less.
本発明の請求項4のAl基軸受合金は、下記(1)〜(3)のうち一つ以上を含有することを特徴とする。
(1)Cu、Zn、Mgのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.1〜7質量%
(2)Mn、V、Mo、Cr、Co、Fe、Ni、Wのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.01〜3質量%
(3)B、Ti、Zrのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.01〜2質量%
これら(1)〜(3)の各成分の組成の限定理由を説明すると、以下のとおりである。The Al-based bearing alloy according to claim 4 of the present invention is characterized by containing one or more of the following (1) to (3).
(1) The total amount of one or more elements selected from Cu, Zn, and Mg is 0.1 to 7% by mass
(2) 0.01 to 3% by mass in total of one or more elements selected from Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni, and W
(3) A total amount of one or more elements selected from B, Ti, and Zr is 0.01 to 2% by mass.
The reasons for limiting the composition of the components (1) to (3) will be described as follows.
前記(1)で挙げた選択元素(Cu、Zn、Mg)は、Alマトリクスの強度を向上させる添加元素であり、溶体化処理を施すことで強制的にAlマトリクスに固溶させることができ、時効させることで、微細な化合物を析出させることもできる。その効果は含有量が0.1質量%未満では期待できず、7質量%を超えると粗大な化合物になってしまう。含有量は総量で0.5〜6質量%が好ましい。 The selective elements (Cu, Zn, Mg) listed in (1) above are additive elements that improve the strength of the Al matrix, and can be forcibly dissolved in the Al matrix by solution treatment. By aging, a fine compound can be precipitated. The effect cannot be expected if the content is less than 0.1% by mass, and if it exceeds 7% by mass, the compound becomes coarse. The total content is preferably 0.5 to 6% by mass.
前記(2)で挙げた選択元素(Mn、V、Mo、Cr、Co、Fe、Ni、W)は、単体でAlマトリクス中に固溶するか、多元系金属間化合物として晶出することになり、耐疲労性を向上させる。含有量が0.01質量%未満ではその効果が得られない。軸受合金としてのなじみ性の観点からは3質量%以下が望ましい。好ましい含有量は0.02〜2質量%である。 The selective elements (Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni, W) listed in (2) above are either dissolved in the Al matrix alone or crystallized as a multi-component intermetallic compound. And improve fatigue resistance. If the content is less than 0.01% by mass, the effect cannot be obtained. From the viewpoint of conformability as a bearing alloy, 3% by mass or less is desirable. A preferable content is 0.02 to 2% by mass.
前記(3)で挙げた選択元素(B、Ti、Zr)は、Al−Si−Fe系金属間化合物の生成には寄与せず、Alマトリクスに固溶し、軸受合金の疲労強度を高める効果を持つ。含有量が0.01質量%未満ではその効果はない。軸受合金としての脆性の観点からは2質量%以下が望ましい。その好ましい含有量は0.02〜0.5質量%である。 The selective elements (B, Ti, Zr) mentioned in the above (3) do not contribute to the formation of Al—Si—Fe intermetallic compounds, but dissolve in the Al matrix, and increase the fatigue strength of the bearing alloy. have. If the content is less than 0.01% by mass, the effect is not obtained. From the viewpoint of brittleness as a bearing alloy, 2% by mass or less is desirable. The preferable content is 0.02-0.5 mass%.
本発明のAl基軸受合金の効果を確認するために、Siを含むAl基軸受合金を用いたすべり軸受の試料(実施例品と比較例品)を製作し、これらの試料に対して摩耗試験および疲労試験を行った。 In order to confirm the effect of the Al-based bearing alloy of the present invention, slide bearing samples using the Al-based bearing alloy containing Si (Example product and Comparative product) were manufactured, and wear tests were performed on these samples. And fatigue tests were conducted.
実施例品の製造方法は次のとおりである。
まず、連続鋳造機にて、Siを含有したAl基軸受合金のビレットを鋳造した。具体的には、Al基軸受合金を製造するための溶解用材料として図6に記載の組成を用い、厚さが約15mmの板状のAl基合金のビレットを得た。The manufacturing method of the Example product is as follows.
First, a billet of an Al-based bearing alloy containing Si was cast with a continuous casting machine. Specifically, the composition shown in FIG. 6 was used as a melting material for producing an Al-based bearing alloy, and a plate-like Al-based alloy billet having a thickness of about 15 mm was obtained.
この後、前記ビレットを所定の厚さ(例えば1mm)となるまで、冷間で複数回の圧延を行って薄板状のAl基軸受合金を得た。圧延工程は、図3に示すように、板状のビレット111を、上下一対のローラ112,113間に通し、これらローラ112,113を回転させながら圧力をかけることにより行う。この圧延工程において、Al基合金中の母相となるAlマトリクスの結晶粒を消滅させるため、本実施例では、高い圧下率での圧延を少なくとも2回行う。1回目の圧下率は約70%とし、2回目の圧下率はそれよりやや低い約50%とする。
Thereafter, the billet was rolled a plurality of times until a predetermined thickness (for example, 1 mm) was obtained to obtain a thin plate-like Al-based bearing alloy. As shown in FIG. 3, the rolling process is performed by passing a plate-shaped
この後、得られたAl基軸受合金を、裏金層を構成する鋼板に圧接させ、軸受形成用板材を製造する。このとき、Al基軸受合金を圧接する際の前処理として、接着側の鋼板表面の最大高さ粗さを5〜40μm程度にすることで、接着力を確保するようにしてもよい。圧接後、接着力を高めるため、および歪み除去のための焼鈍を行う。この後、得られた前記軸受形成用板材を機械加工により半円筒状にし、半割軸受とした。これを実施例品とした。 Thereafter, the obtained Al-based bearing alloy is brought into pressure contact with the steel plate constituting the back metal layer to produce a bearing forming plate. At this time, the adhesive strength may be secured by setting the maximum height roughness of the steel sheet surface on the bonding side to about 5 to 40 μm as a pretreatment when press-contacting the Al-based bearing alloy. After pressure welding, annealing is performed to increase the adhesive force and to remove strain. Thereafter, the obtained plate material for forming a bearing was machined into a semi-cylindrical shape to obtain a half bearing. This was made into the Example goods.
比較例品の製造方法は、実施例品の製造方法とは特に次の点が異なっている。すなわち、実施例品と同様の材料を用いて連続鋳造機によりAl基合金のビレット15mmを製造した後、このビレットを圧延工程で所定の厚さ(1mm)となるまで圧延を複数回繰り返すが、このときの1回の圧延での圧下率は従来通り最大でも25%以下とする。この後、得られたAl基軸受合金を、実施例品と同様に、裏金層を構成する鋼板に圧接させ、軸受形成用板材を製造する。圧接後、接着力を高めるため、および歪み除去のための焼鈍を行う。この後、得られた前記軸受形成用板材を機械加工により半円筒状にし、半割軸受とした。これを比較例品とした。 The manufacturing method of the comparative example product is different from the manufacturing method of the example product in the following points. That is, after producing a 15 mm billet of an Al-based alloy with a continuous casting machine using the same material as the example product, the billet is rolled a plurality of times until it reaches a predetermined thickness (1 mm) in the rolling process. The rolling reduction in one rolling at this time is 25% or less at the maximum as usual. Thereafter, the obtained Al-based bearing alloy is brought into pressure contact with the steel plate constituting the back metal layer in the same manner as in the example product to produce a bearing forming plate. After pressure welding, annealing is performed to increase the adhesive force and to remove strain. Thereafter, the obtained plate material for forming a bearing was machined into a semi-cylindrical shape to obtain a half bearing. This was a comparative product.
そして、実施例品と比較例品について、それぞれAl基軸受合金の摺動側表面及び厚さ方向断面を光学顕微鏡で組織を撮影し、得られた画像を解析ソフト(Image−Pro Plus(Version4.5)(商品名):(株)プラネトロン製)を用いて解析し、各Si粒子の長軸長さaと、隣り合ったSi粒子間の距離Aを測定し、A/aの平均値等を求めた。また、各Si粒子の長軸長さと短軸長さを測定し、アスペクト比(長軸長さ/短軸長さ)の平均値を求めた。その結果、A/aの平均値は、比較例品では4超えとなっていた。これに対して、実施例品では、A/aの平均値は1を超え4以下であった。ここでは、300μm×400μm測定視野で行った。 And about an Example product and a comparative example product, a structure | tissue is image | photographed with the optical microscope about the sliding side surface and thickness direction cross section of an Al-based bearing alloy, respectively, and the obtained image is analyzed software (Image-Pro Plus (Version 4.. 5) (trade name): manufactured by Planetron Co., Ltd.), the major axis length a of each Si particle and the distance A between adjacent Si particles are measured, and the average value of A / a, etc. Asked. Further, the major axis length and minor axis length of each Si particle were measured, and the average value of the aspect ratio (major axis length / minor axis length) was determined. As a result, the average value of A / a exceeded 4 in the comparative product. On the other hand, in the example product, the average value of A / a was more than 1 and 4 or less. Here, the measurement was performed in a 300 μm × 400 μm measurement visual field.
また、実施例品と比較例品について、摩耗試験と疲労試験を行った。摩耗試験の条件は図4に示し、疲労試験の条件は図5に示している。摩耗試験は、軸受内面に静荷重をかけ、起動−停止を繰り返し行い、所定の時間が経過した後、摩耗量(μm)を測定するものである。これによって、耐摩耗性を評価した。疲労試験は、軸受内面に動荷重を負荷し、所定の試験時間で疲労しない最大面圧(MPa)を耐疲労性として評価した。評価の結果を図6に示す。 In addition, an abrasion test and a fatigue test were performed on the example product and the comparative product. The conditions for the wear test are shown in FIG. 4, and the conditions for the fatigue test are shown in FIG. In the wear test, a static load is applied to the inner surface of the bearing, start-stop is repeated, and after a predetermined time has elapsed, the amount of wear (μm) is measured. This evaluated abrasion resistance. In the fatigue test, a dynamic load was applied to the inner surface of the bearing, and the maximum surface pressure (MPa) that did not fatigue in a predetermined test time was evaluated as fatigue resistance. The evaluation results are shown in FIG.
まず、A/aが耐摩耗性および耐疲労性に与える影響を検討するために実施例品8と比較例品1とを対比する。実施例品8は、A/aの平均値がA/a=3.8である。この実施例品8は、疲労しない最大面圧が80MPaであり、摩耗量が18μmであった。これに対し、比較例品1は、A/aの平均値がA/a=4.3である。この比較例品1は、疲労しない最大面圧が60MPaであり、摩耗量が25μmであった。この実施例品8と比較例品1との対比から、A/aが4以下であると、A/aが4より大きいものに比べて耐摩耗性および耐疲労性が優れていることがわかる。このように、A/aの平均値が1を超え4以下である実施例品1から8は、比較例品1に比較して耐摩耗性および耐疲労性が向上することが確認できた。
First, in order to examine the influence of A / a on wear resistance and fatigue resistance, Example Product 8 and
次に、Si粒子のアスペクト比が耐疲労性に与える影響を検討するために実施例品7と実施例品8とを対比する。実施例品7は、Si粒子のアスペクト比が2.3である。この実施例品7は、耐疲労性を示す疲労しない最大面圧が90MPaであった。これに対し、実施例品8は、Si粒子のアスペクト比が2.6であり、疲労しない最大面圧が上述の通り80MPaであった。この実施例品7と実施例品8との対比から、Si粒子のアスペクト比が2.5以下であると、そのアスペクト比が2.5より大きいものに比べて耐疲労性が優れていることがわかる。このように、Si粒子のアスペクト比を1以上2.5以下に設定することにより、耐疲労性が向上することが確認できた。
Next,
さらに、厚さ方向で隣り合うSi粒子が耐摩耗性に与える影響を検討するために実施例品5と実施例品6とを対比する。実施例品5は、摺動側の表面の特定Si粒子から厚さ方向で半径r=B×(A/a)の範囲内に隣り合ったSi粒子が「存在する」ものである。この実施例品5は、耐摩耗性を示す摩耗量が12μmであった。これに対し、実施例品6は、摺動側の表面の特定Si粒子から厚さ方向で半径r=B×(A/a)の範囲内に隣り合ったSi粒子が「存在しない」ものである。この実施例品6は、耐摩耗性を示す摩耗量が15μmであった。この実施例品5と実施例品6との対比から、厚さ方向で隣り合うSi粒子が「存在する」ことにより、Si粒子が「存在しない」ものに比べて耐摩耗性が優れていることがわかる。このように、厚さ方向で半径rの範囲内にSi粒子が隣り合って存在することにより、耐摩耗性が向上することが確認できた。
Furthermore,
以上の通り、これら摩耗試験および耐疲労試験の結果から、実施例品は、比較例品に比べて耐摩耗性および耐疲労性に優れていることが確認できた。 As described above, from the results of the wear test and the fatigue resistance test, it was confirmed that the example product was superior in wear resistance and fatigue resistance compared to the comparative example product.
Claims (4)
前記摺動側の表面において前記特定Si粒子に隣り合ったSi粒子までの距離をA、前記特定Si粒子の長軸長さをaとしたとき、前記特定Si粒子の重心を中心とする半径rが
r=B×(A/a)(μm)
a/2<B≦20
である範囲内に存在することを特徴とする請求項1記載のAl基軸受合金。Near Si particles having arbitrary specific Si particles present on the surface on the sliding side, and adjacent to the specific Si particles in the thickness direction,
A radius r centered on the center of gravity of the specific Si particle, where A is the distance to the Si particle adjacent to the specific Si particle on the surface on the sliding side, and a is the major axis length of the specific Si particle. R = B × (A / a) (μm)
a / 2 <B ≦ 20
The Al-based bearing alloy according to claim 1, wherein the Al-based bearing alloy is present within a range of
(1)Cu、Zn、Mgのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.1〜7質量%
(2)Mn、V、Mo、Cr、Co、Fe、Ni、Wのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.01〜3質量%
(3)B、Ti、Zrのうちから選択された1種以上の元素を総量で0.01〜2質量%4. The Al-based bearing alloy according to claim 1, 2 or 3, comprising at least one of the following (1) to (3).
(1) The total amount of one or more elements selected from Cu, Zn, and Mg is 0.1 to 7% by mass
(2) 0.01 to 3% by mass in total of one or more elements selected from Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni, and W
(3) A total amount of one or more elements selected from B, Ti, and Zr is 0.01 to 2% by mass.
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