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    公开号:WO1992001872A1
    申请号:PCT/JP1991/000986
    申请日:1991-07-24
    公开日:1992-02-06
    发明作者:Souzi Kamiya；Kenichiro Futamura；Yoshio Kumada
    申请人:Taiho Kogyo Co., Ltd.；
    IPC主号:F16C33-00
    专利说明:
    [0001] ' ' 曰月 糸田
    [0002] . すべ り軸受材料
    [0003] 〔技術分野]
    [0004] 本発明はすべり軸受材料に関するものであり、 特に、 自動 車用エンジンのすべり軸受に使用される樹脂コ一ティ ング付 きアルミニウム合金軸受材料に関するものである。
    [0005] 〔背景技術〗
    [0006] ケルメ ツ 卜の表面に軟質合金である P b系オーバレイ合金 をめつ き したすべり軸受は自動車用軸受と して広く使用され ている。
    [0007] 一方、 樹脂コーティ ングされた軸受材料も公知である。 出 願人の出願に係る特開昭 6 0 - 1 4 2 4号公報は、 鉄系、 銅 系、 アル ミ ニ ウム系金属からなる裏金の表面に凹凸を形成 し、 その凹部に二硫化モリブデン、 二硫化タングステン、 グ ラフ ァイ 卜などの固体潤滑剤をフヱノール樹脂、 ボ リ アミ ド イ ミ ド樹脂などによ り結合させた摺動部材を提案する。 アル ミニゥム系金属の具体例と してはアルジル合金が示されてい る。
    [0008] また固定潤滑剤からなる被覆を有する軸受も公知である。 本出願人の出願に係る特開昭 5 8 - 8 1 2 2 0号によれ ば 、 十分 な 強度 を も つ金属素材 、 具体的 に は炭素鋼 ( S P C C ) やアル ミ ニ ウ ム合金 （ 0〜 ； L 0 % S n , 0〜 5 % I n , 0〜5 % P bの 1種以上と、 0〜 3 %のじ 11ぉょ びノまたは M g、 任意成分と して 1 0 %以下の C r , S i , M n , S b， F e， N i の 1種以上を合金元素と して含有す る） 、 に燐酸マンガン皮膜あるいは軟窒化皮膜を施しあるい は施さずに、 固体潤滑剤皮膜を形成したスラス ト軸受が提案 されて る： '
    [0009] 近年自動車のエンジンは高出力及び高回転による高性能化 が著しい。
    [0010] 従来のオーバレイ付きケルメ ッ トはこのような高性能ェン ジン軸受用 と してなじみ性は満足すべき性能を有する もの の、 潤滑油が劣化するこ とによ り発生する腐食性媒体によ り オーバレイが侵されやすいという問題がある。
    [0011] さ らになじみ性対策と してアルミニウム合金にオーバレイ を施すこ と も検討されているが、 オーバレイの耐食性不足の 問題が発生する。
    [0012] さらに、 オーバレイを施す時はライニング （軸受合金） の 上に C u， N i などの密着性が優れた金属からなる中間層を 形成するが、 中間層はそれ自体摩擦特性が悪く焼付きに対し て好ま し く ない。
    [0013] さらにオーバレイのなじみ性は運転初期においては軟質金 属が塑性変形して軸になじむ作用が主であり、 軟質金属が摩 耗して軸になじむ作用は少ないど考えられる。 しかしなが ら、 塑性変形にはオーバレイの塑性変形特性によ り課せられ る限界があり、 近年のエンジンの運転状況及びエンジン部品 の加工精度の下では、 オーバレイ と軸との局部接触による片 当 り による焼付き問題が起こ りやすい。 すなわち、 ォ一バレ ィの軟質金属の塑性変形は静的条件下の機械試験でも 5 0 - 8 0 %の変形度が上限であるので、 上限変形度と同等程度の 片当 り は塑性変形によ り吸収されない。
    [0014] 〔発明の開示]
    [0015] したがって、 本発明はアルミニウム系軸受合金のなじみ性 を改良するこ とによって耐焼付性及び耐疲労性を高めるこ と を目的とする。 本発明に係るすべり軸受材料は、 アルミニウム系軸受合金 の表面に、 固体潤滑剤 9 0〜 5 5重暈％及びポリ ィ ミ ド系バ イ ンター 1 0〜4 5重量％からなるコーティ ング層を形成し たこ とを特徴とする。
    [0016] 以下本発明の構成を詳しく説明する。
    [0017] 本発明においてアル ミ ニ ウ ム系軸受合金 と は、 1 0 % (百分率は以下特に断らない限り重量％である） 以下の Cr， S i ， M n , S b , S r , F e , N i , M o， T i ， W, Z r , V , C u , M g , Z nなどと、 2 0 %以下の S n， P b， I n , T 1 , B iの 1種又は 2種以上を含有する軸受 合金である。 これらの合金は高強度と と もに高疲労強度を有 するので、 耐疲労性が必要とされる軸受のライニングと して 特に好適に使用される。
    [0018] ライニング上に形成されるコーティ ング層のボリイ ミ ド樹 脂バイ ンダは固体潤滑剤を結合すると と もに、 軸によ り削り 取られ、 摩耗によるなじみ作用を発揮し、 さらに腐食に対し て極めて安定な性質を有する。 樹脂一般はこのような性質を 多少なり とももっているが、 樹脂がある程度以上の耐熱性と 耐摩耗性をもっていないと、 コーティ ング層が過度に摩耗し てしまうので、 これらの性質が優れたボリイ ミ ド樹脂を使用 する。 フユノール樹脂は高速摺動条件下での特性に優れない ので、 これらの樹脂は使用 しない。 ボリ イ ミ ド樹脂と して は、 芳香族ポリイ ミ ド、 ポリエーテルィ ミ ドまたは芳香族ポ リ アミ ドイ ミ ド、 あるいはこれらのジイ ソシァネー ト変性、 D A P I変性、 D O N A変性、 B P D A変性、 スルホン変性 樹脂のワニスなどを使用するこ とができる。 ポリイ ミ ド樹脂 系バイ ンダの量が 1 0 %未満であると結合力が不足して摩耗 が大き く な り、 一方 4 5 %を超えると摩擦係数が高く なり焼 付きが起こ りやすく なるので、 その量は 1 0〜 4 5 %の範囲 ' . . . 4 '
    [0019] 内 と する。 ポ リ イ ミ ド樹脂系バイ ンダの量は好ま し く は 2 0〜 3 0 %である。
    [0020] 固体潤滑剤は、 M o S 2 ， B N , W S 2 , グラフアイ 卜等 を使用するこ とができる。 これらの固体潤滑剤は摩擦係数を 低く かつ安定にする作用を有する。 これらの作用を十分に発 揮するために、 固体潤滑剤は平均粒径が 2 ミクロン以下、 特 に 1 At m以下の微粒のものを使用するこ とが好ましい。 固体 潤滑剤の量が 5 5 %未満であると摩擦特性が優れず、 焼付き が起こ りやすく 、 一方 9 0 %を超えると、 密着力が不足して 摩耗が大き く なる。 固体潤滑剤の量は 5〜 9 0 %の範囲内と する。 好ましく は 7 0〜8 0 %である。
    [0021] 樹脂コーティ ング層は、 ボリ イ ミ ド系樹脂及びノ又は固体 潤滑剤の組成が異なる二層以上の層とするこ とができる。 二 層以上のコーティ ング層は色彩が異なる層とするこ とができ る。 このような色彩が異なるコーティ ング層を有するすべり 軸受材料は、 片当 りの場所、 深さ、 数、 原因などを軸受ゃェ ンジン試作の段階で調査 · 特定し、 得られた情報を軸受ゃ軸 の設計にフ ィ ー ドバックするこ とができる。
    [0022] 摩擦調整剤の量が 1 %未満であると耐摩耗性に対する摩擦 調整剤の効果がなく 、 2 0 %を超える と相手材を摩耗させ る。
    [0023] な お 、 上記固体潤滑剤の 1 一 2 0 % を C r 0 3 ， F e 3 0 4 , P b O， W S 2 , Ζ η Ο , C d 0 , A 1 0 3 , S i 0 ζ , S i C , S i a Ν 4 等の摩擦調整剤に置き換えるこ と もできる。 これらの摩擦調整剤は、 固体潤滑剤だけの添加 である とコーティ ング層の摩耗が大きすぎる場合に添加され る。
    [0024] このよ うな摩擦調整作用を十分に発揮させるためには平均 粒径が 2 μ m以下の摩擦調整剤を使用するこ とが好ましい。 以下、 コーティ ング層の形成方法を説明する。 被処理物で あるアルミニウム軸受合金をすベり軸受形状のライニングに 加工した後、 苛性ソ一ダなどのアル力 リ液中において脱脂処 理し、 続いて水洗及び湯洗を行い表面に付着したアル力 リ を 除去する。 コーティ ング層の密着性を高く する必要がある 時、 特にライニングを軸受使用中に広い面積で露出させるこ とが望ま し く ないときは、 脱脂後アルカ リエッチングと酸洗 の組み合わせによ り ライニングの表面を粗すか、 あるいはボ —リ ング等によ り ライニング表面に凹凸を形成してもよい。 さ らに密着性を高める.必要がある時は、 ライニング表面に厚 み 0 . 1 〜 5 μ mの燐酸亜鉛又は燐酸亜鉛カルシウムからな る化成処理皮膜を施してもよい。 ボーリ ングなどの下地処理 と化成処理を組み合せると極めて密着性が高いコーティ ング 層が得られる。 次いで湯洗後、 温風乾燥し、 適当な希釈剤で 希釈した固定潤滑剤などとボリ イ ミ ド系樹脂をスプレーでラ ィニング上に塗布し、 1 5 0〜 3 0 0。Cで乾燥 · 焼成する。 スプレー法の他にタ ンブリ ング法、 浸漬法、 はけ塗などの方 法が可能である。 コーティ ング層の厚みは 1〜 2 5 μ mであ るこ とが好ま し く 、 よ り好まし く は l 〜 8 x mである。
    [0025] 本発明の軸受材料はライニングのみからなる従来材に比較 して片当 り条件下で優れた耐疲労性及び耐焼付性を発揮す る。 従来材の表面を試験後観察したと ころ、 片当り した表面 は大き く流動して表面が荒れ、 部分的に溶融した跡が認めら れたためアルミニウム合金を強化する硬質物である S i ， C r などは片当り に起因する焼付に対しては有効でないこ と が確認された。 一方これら硬質物よ り も柔らかい本発明の コーティ ング材は片当り をもたらす軸の凸形状に良く なじん でいるこ とが確認された。 また、 コーティ ング層を使用した が C r , S i を含有せず S n , C u , P bのみを含有する A 1 合金をライニングと して使用したと ころ、 なじみ性は良 好であつたがユーティ ング層が消滅した部分で疲労クラ ッ ク が起こ り、 耐疲労性が不良となった。 〖図面の簡単な説明]
    [0026] 第 1 図は本発明の実施例のすべり軸受の断面図である。
    [0027] 〔発明を実施する最良の形態〕
    [0028] 第 1 図に本発明実施例のすべ り軸受の断面を摸式的に示 す。 1 は厚さ 1 . 2 m mの S P C Cよ りなる裏金、 2は厚さ 0 . 3 m mのアル ミ ニウ ム系軸受合金 （ A 1 ― 1 2 S n - 1 . 8 P b - 1 . 0 C u - 3. 0 S i - 0. 3 C r ) 、 3は (アル力 リ エ ツ チングおよび酸洗によ り下地処理された表 面、 粗さ R z 4. 5 u m ) 、 4は密着層 （厚さ l ix mの燐酸 亜鉛層） 、 5はコーティ ング層、 6は S n , P bなどの軟質 金属相である。
    [0029] 表 1 に示す各種すベり軸受材料の耐疲労性及び耐焼付性及 び耐摩耗性を試験した。 また従来材と してコーティ ング層を 設けないライニングのみの軸受材料の性能も試験した。
    [0030] 試験条件は以下のとおりであった。
    [0031] 疲労試験
    [0032] 軸受供試材に中凹型の軸 （軸中心に対して 5 At mの凸部が 両端に形成されている S 5 0 C焼き入れ材） を面圧 3 0 0 K g / c m 2 で押し付け、 回転数 8 0 0 r p mで回転させ る。 潤滑油と しては S A E 1 0 W 3 0を使用する。
    [0033] 焼付性試験
    [0034] 軸受供試材とハウジングの間に 1 0 jLi m x 3 m m X 1 0 m m の シ ム を入れ て 中高 に し た 軸受供試材を 丸棒軸 ( S 5 0 C焼き入れ材） と接触させ、 回転数 1 5 0 0 r p m で回転させ、 荷重を 1 0分毎に 5 0 K g Z c m 2 増加させ る。 潤滑油と しては S A E 1 0 W 3 0を使用する。
    [0035] 摩 gt験
    [0036] 以上のように片当りが生じている条件で軸受材料の性能を 試験した。
    [0037] 結果を表 1 に示す。
    [0038]
    [0039] 注 1 CrOs =2， Fe3 04， PbO, ZnO, CdO, Al: 03 , S i 02 , S i C,
    [0040] S is N4各 1%
    [0041] 注 2 Al -11 Sn-1. 8Pb- 1. OCu-3. OSi - 0. 3Cr
    [0042] 注 3 A 1 - 11 Sn- 1. &Pb - 1. OCu-3. OSi—0. 3Cr
    [0043] 注 4 Pb-10Sn-2Cu
    [0044] 注 5 Cr 03 =5, Pb0 = 4, Al2 03 =1 表 1 よ り 、 本発明のすべり軸受は従来のォ一バレなしある いはオーバ レイ付きアル ミ系軸受合金と比較して性能が優れ ているこ とが分かる。
    [0045] 続いて、 下地処理及び密着層の有無 · 種類による軸受性能 の調査を行った結果を表 2 に示す。 これよ り、 下地処理及び 密着層の成膜を行う こ とによ り性能が一層向上するこ とが分 かる。
    [0046] 0
    [0047]
    [0048] [産業上の利用可能性〕
    [0049] 以上説明した'ように本発明はアルミニウ ム系軸受合金のな じみ性を髙めるものであるために、 自動車用軸受と して一層 性能の優れた軸受を提供するこ とができる。
    [0050] さらに軸や軸受の加工精度が現状のままであり、 片当りが 起こるこ とがあっても焼付きや疲労に至らない性能が優れた 軸受を提供するこ とができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . アルミニウム系軸受合金 （ 2 ) の表面に、 固体潤滑剤 9 0〜 5 5重量％及びポ リ イ ミ ド樹脂系バイ ンダ 1 0〜 4 5重量％からなるコーティ ング層 （ 5 ) を形成したこ とを 特徴とするすべり軸受材料。
    2. 固体潤滑剤の 1〜2 0重量％を摩擦調整剤で置換した こ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載のすべり軸受材料。
    3. ポリ イ ミ ド系バイ ンダの量が 2 0〜 3 0重量％である 請求の範囲第 1又は 2項記載のすべり軸受材料。
    4. アルミ ニウ ム系軸受合金 （ 2 ) の表面に化成処理層 ( 4 ) を形成し、 その上に前記コーティ ング層 （ 5 ) を形成 した請求の範囲第 1又は 2項記載のすべり軸受材料。
    5. 固体潤滑剤の 1〜2 0重量％を摩擦調整剤で置換した こ とを特徴とする請求の範囲第 4項記載のすべり軸受材料。
    6. コーティ ング層 （ 5 ) の厚みが 1〜2 5 μ πιである請 求の範囲第 1項記載のすべり軸受材料。
    7. 固体潤滑剤の 1〜2 0重量％を摩擦調整剤で置換した こ とを特徴とする請求の範囲第 6項記載のすべり軸受材料。
    8. アル-ミニゥム系軸受合金 （ 2 ) の表面に化成処理層 ( 4 ) を形成し、 その上に前記コーティ ング層 （ 5 ) を形成 した請求の範囲第 7項記載のすべり軸受材料。
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    法律状态:
    1992-02-06| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-02-06| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2/195672||1990-07-24||
    JP19567290A|JPH0483914A|1990-07-24|1990-07-24|Material for sliding bearing|US08/200,565| US5525246A|1990-07-24|1994-02-22|Sliding-Bearing Material|
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