JP2006131947A - Sliding material - Google Patents
Sliding material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006131947A JP2006131947A JP2004321765A JP2004321765A JP2006131947A JP 2006131947 A JP2006131947 A JP 2006131947A JP 2004321765 A JP2004321765 A JP 2004321765A JP 2004321765 A JP2004321765 A JP 2004321765A JP 2006131947 A JP2006131947 A JP 2006131947A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid lubricant
- base material
- copper
- embedding
- sliding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
【課題】 固体潤滑剤粒子を基材に投射して埋め込む方法において、従来使用されていたアルミ合金基材は、硬度が低く、表面に酸化皮膜が存在するために、固体潤滑剤が、摺動中に長期間保持されずに脱落してしまう。鉄鋼基材の場合は、硬度が高いために初期の埋め込み量が少なく、また、埋め込み量を大きくするために投射速度を上げると、固体潤滑剤が割れ、また表面が粗されてしまう。
【解決手段】
銅又は銅合金からなる基材の表面に硫黄を含む固体潤滑剤が侵入かつ埋収されていることを特徴とする摺動材料。銅又は銅合金からなる基材表面における固体潤滑剤の侵入・埋収深さが０．１〜２０μｍであり、かつ侵入・埋収部における固体潤滑剤の濃度は１〜５０質量％である。
【選択図】 図１
PROBLEM TO BE SOLVED: To slide a solid lubricant in a method of projecting and embedding solid lubricant particles on a base material, since a conventionally used aluminum alloy base material has low hardness and an oxide film exists on the surface. It will fall off without being held for a long time. In the case of a steel substrate, since the hardness is high, the initial embedding amount is small, and when the projection speed is increased to increase the embedding amount, the solid lubricant is cracked and the surface is roughened.
[Solution]
A sliding material characterized in that a solid lubricant containing sulfur penetrates and is buried in the surface of a base material made of copper or a copper alloy. The penetration / embedding depth of the solid lubricant on the surface of the base material made of copper or copper alloy is 0.1 to 20 μm, and the concentration of the solid lubricant in the penetration / buried portion is 1 to 50% by mass.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は硫黄を含む固体潤滑剤を固体のまま直接部材に侵入・埋収させて自己潤滑層とした摺動材料に関するものである。 The present invention relates to a sliding material having a self-lubricating layer in which a solid lubricant containing sulfur is directly penetrated and buried in a member in a solid state.
一般に、二硫化モリブテン（MoS2）などの固体潤滑剤は樹脂をバインダーとして基材上に成膜され摺動層として使用されている。
特許文献1（特開2002-339083号公報）は、バインダーを使用しないで固体潤滑剤を直接基材に適用する摺動材料に関するものであり、具体的には、平均粒子径約1〜20μｍ,95重量％以上の二硫化モリブテン（MoS2）からなる固体潤滑剤を、金属特にアルミ、鉄など,樹脂,ガラス,セラミックのいずれかからなる基材表面へ100ｍ/s以上の投射速度で投射することにより、固体潤滑剤が基材表面に侵入して、低摩擦係数を有する自己潤滑層を形成している。
In general, a solid lubricant such as molybdenum disulfide (MoS 2 ) is used as a sliding layer by forming a film on a substrate using a resin as a binder.
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-339083) relates to a sliding material in which a solid lubricant is directly applied to a base material without using a binder. Specifically, the average particle diameter is about 1 to 20 μm, Solid lubricant composed of 95% by weight or more of molybdate disulfide (MoS 2 ) is projected at a projection speed of 100 m / s or more onto a substrate surface made of any of metals, especially aluminum, iron, etc., resin, glass, or ceramic. As a result, the solid lubricant penetrates into the surface of the base material to form a self-lubricating layer having a low coefficient of friction.
非特許文献1（トライボロジ会議予稿集2003春期,E19, 293-294）が発表する投射摺動材料では、平均粒子径約20μｍの黒鉛（グラファイト）を鉄基材（SKD11）とアルミ合金（A5056,A7075）に0.4〜1.5MPaの圧力で投射して、低摩擦性能を達成している。また、SKD11からなる基材表面に厚さが約3/10μmの極めて薄い黒鉛層が形成される。
アルミ合金基材は、硬度が低く、表面に酸化皮膜が存在するために、投射されて基材に衝突した固体潤滑剤粒子は多く埋めこまれるが、摺動中に長期間保持されずに脱落してしまう。また、硬度が低いことで表面が粗くなってしまい良好な潤滑性能が得られなかった。 Aluminum alloy base material is low in hardness and has an oxide film on the surface, so many solid lubricant particles that are projected and collide with the base material are embedded, but fall off without being held for a long time during sliding. Resulting in. Moreover, the surface became rough because of low hardness, and good lubricating performance could not be obtained.
一方、鉄鋼基材の場合は、硬度が高いために初期の埋め込み量が少なく、また、埋め込み量を大きくするために投射速度を上げると、固体潤滑剤が割れ、また表面が粗されてしまうことで、十分な効果を得ることができなかった。 On the other hand, in the case of a steel base, the initial embedding amount is small due to high hardness, and if the projection speed is increased to increase the embedding amount, the solid lubricant will be cracked and the surface will be roughened. However, a sufficient effect could not be obtained.
従来の摺動材料の表面は埋め込まれた固体潤滑剤と基材の金属が混在している。この表面は摺動中に固体潤滑剤の濃度は次第に低くなるが、かなりの摺動距離に亘って摩擦係数が低い状態での摺動が行われている。しかし、摺動状況が過酷になると、混在した金属の影響が現れることが分かった。即ち、基材がアルミ合金には相手材の鉄鋼に対して耐凝着性が劣っており、また基材が鉄では相手材である鉄鋼と同種材料どうしの摺動になるので、焼き付きが起こり易い。 The surface of the conventional sliding material is a mixture of embedded solid lubricant and base metal. Although the surface of this surface is gradually lowered in the concentration of the solid lubricant during sliding, the surface is slid with a low friction coefficient over a considerable sliding distance. However, it was found that the influence of mixed metal appears when the sliding condition becomes severe. That is, when the base material is an aluminum alloy, the adhesion resistance to the steel of the counterpart material is inferior, and when the base material is iron, the same kind of material as that of the steel of the counterpart material slides, and seizure occurs. easy.
したがって、本発明は、摩擦抵抗が低く安定した摺動が要求される部分の改質に好ましく用いることができる固体潤滑剤侵入・埋収摺動材料を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a solid lubricant intrusion / embedded sliding material that can be preferably used for reforming a portion having low frictional resistance and requiring stable sliding.
本発明に係る摺動材料は、銅又は銅合金からなる基材の表面に硫黄を含む固体潤滑剤が侵入かつ埋収されていることを特徴とするものである。
以下、本発明を詳しく説明する。
The sliding material according to the present invention is characterized in that a solid lubricant containing sulfur enters and is buried in the surface of a base material made of copper or a copper alloy.
The present invention will be described in detail below.
本発明において使用される基材は、タフピッチ銅、電解銅などの銅、Cu-Sn,Cu-Pb,Cu-Agなどの銅合金である。銅合金は従来軸受材料として使用されているものであってもよいが、種類は特に問わない。また基材は、圧延、鍛造、押出材などが好ましく使用される。焼結材は空孔が多いと固体潤滑剤が材料内部まで侵入して無駄になるが、空孔率が少ないものは使用しても差し支えない。また、銅（合金）を鋼帯とバイメタル構造にしたものも使用することができる。これらの銅合金は、固体潤滑剤に含まれる硫黄との結合力が高いために、埋収された固体潤滑剤を十分保持することができる。 The base material used in the present invention is copper such as tough pitch copper or electrolytic copper, or a copper alloy such as Cu—Sn, Cu—Pb, or Cu—Ag. The copper alloy may be one conventionally used as a bearing material, but the type is not particularly limited. The base material is preferably rolled, forged or extruded. If the sintered material has a large number of pores, the solid lubricant penetrates into the material and is wasted. However, a sintered material having a low porosity can be used. Moreover, what made copper (alloy) the steel strip and the bimetal structure can also be used. Since these copper alloys have a high binding force with sulfur contained in the solid lubricant, the buried solid lubricant can be sufficiently retained.
本発明において使用される固体潤滑剤は、ニ硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2) 、硫化ニオブ(NbS2)などの硫黄を含む固体潤滑剤である。その粒子の大きさは特に問わないが、10μm以上であることが好ましい。
これらの固体潤滑剤の粒子は基材表面に侵入・埋収されている。この構造上の特徴は次のとおりである。（イ）基材表面が溶射の場合のように溶融を経ないで固体状態を保っている。溶射層は基材に積層されており、侵入・埋収はしていない。（ロ）バインダーを用いて成膜する場合は基本的にはバインダーと固体潤滑剤の混在状態が得られるのに対して、基材の銅（合金）に侵入した固体潤滑剤と銅（合金）が混在した状態が得られる。（ハ）例えば二硫化モリブデンと銅合金を焼結して得られる混在状態では二硫化モリブデンは均一に分布しているが、侵入による埋収では二硫化モリブデンの濃度勾配が表面部の厚さ方向に存在する。（ニ）焼結合金では二硫化モリブデンは、Cuめっき二硫化モリブデンなどの特殊な粉末を使用しない限り、基本的には銅合金粉末の境界に存在するが、本発明の埋収摺動材料は、金属組織に関係する優先配置はなく、二硫化モリブデン粒子があらゆる箇所に存在する。即ち、固体潤滑剤粒子は銅（合金）の結晶粒内にも粒界にも存在する。
The solid lubricant used in the present invention is a solid lubricant containing sulfur such as molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ), niobium sulfide (NbS 2 ). The size of the particles is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more.
These solid lubricant particles penetrate and are embedded in the substrate surface. The structural features are as follows. (A) The substrate surface is kept in a solid state without melting as in the case of thermal spraying. The thermal spray layer is laminated on the base material and does not penetrate or bury. (B) When a film is formed using a binder, a mixed state of a binder and a solid lubricant is basically obtained, whereas a solid lubricant and copper (alloy) that have penetrated into the base material copper (alloy). A mixed state is obtained. (C) For example, in a mixed state obtained by sintering molybdenum disulfide and a copper alloy, molybdenum disulfide is uniformly distributed, but the concentration gradient of molybdenum disulfide is in the thickness direction of the surface portion due to penetration. Exists. (D) In sintered alloys, molybdenum disulfide is basically present at the boundary of copper alloy powder unless a special powder such as Cu-plated molybdenum disulfide is used. There is no preferred arrangement related to the metal structure, and molybdenum disulfide particles are present everywhere. That is, the solid lubricant particles exist both in the crystal grains of copper (alloy) and in the grain boundaries.
固体潤滑剤の侵入・埋収は特許文献１や非特許文献１において発表された方法により風圧などによる投射により行われ、基材に固体潤滑剤濃縮領域を形成する。
図1には、エアノズル式投射装置を示す。図中、1は圧力タンク、2は圧縮空気を送る配管、3はショット状の固体潤滑剤、4は基材である。固体潤滑剤は圧力タンク1内で加圧されてタンク外に吐出され、次に配管2b内を圧縮空気により圧送されて、管の先端に設けられたノズル5から噴出され、基材4に衝突する。基材4は通常の方法で表面が清浄化された銅（合金）であり、図には板状基材が示されているが、管、帯などの任意の形状であってよい。圧縮空気の圧力は約2MPa以上であり、一定に保ち、あるいは脈動させることができる。ノズル5と基材4の間隔は2〜10cmが好ましい。また投射時間は3s/cm2以上が好ましい。
The intrusion / embedding of the solid lubricant is performed by projection by wind pressure or the like by the method disclosed in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1, thereby forming a solid lubricant concentration region on the base material.
FIG. 1 shows an air nozzle type projection device. In the figure, 1 is a pressure tank, 2 is a pipe for sending compressed air, 3 is a shot-like solid lubricant, and 4 is a base material. The solid lubricant is pressurized in the pressure tank 1 and discharged to the outside of the tank. Next, the solid lubricant is pumped through the
このような条件での投射の結果、基材4の表面に形成された固体潤滑膜によって,低摩擦特性が付与される。例えば、固体潤滑剤投射無しでは摩擦係数0.5前後の銅合金が固体潤滑剤投射により摩擦係数が0.2以下になる。さらに、基材4の表面では、銅（合金）と固体潤滑剤が微細に混合された状態となるために、耐焼付性も向上する。
As a result of projection under such conditions, a low friction characteristic is imparted by the solid lubricating film formed on the surface of the
圧延の場合は、基材上に0.1ｍｍの厚さで固体潤滑剤を散布し1ton/cm2以上の荷重で圧延することにより固体潤滑膜を形成する。この場合、基材を予備加熱しておくことが好ましく、強固に固体潤滑膜を形成することができる。ここで、予備加熱の温度は使用する固体潤滑剤によって異なり、例えば二硫化モリブデンであれば200℃となる。このような条件の結果においても、投射時と同様に良好な摺動特性を得ることができる。 In the case of rolling, a solid lubricant film is formed by spreading a solid lubricant on a substrate at a thickness of 0.1 mm and rolling at a load of 1 ton / cm 2 or more. In this case, it is preferable to preheat the base material, and the solid lubricating film can be formed firmly. Here, the temperature of the preheating varies depending on the solid lubricant to be used. For example, molybdenum disulfide is 200 ° C. Even in the result of such conditions, good sliding characteristics can be obtained as in the projection.
本発明においては、基材のビッカース硬さが90〜300であると、基材の銅（合金）と固体潤滑剤の混在状態が摺動中に長期に亘って維持され,低摩擦係数かつ高耐摩耗が継続される。なお、基材の硬さは、固体潤滑剤が埋収された位置では測定が困難であるので、埋収領域直下で測定する。上記した範囲での硬さの調節に関しては、純銅は調質状態によりHv150程度までの硬度が得られるが、それ以上の硬度はりん青銅などの硬化可能な銅合金を使用して行う。 In the present invention, when the Vickers hardness of the base material is 90 to 300, the mixed state of the copper (alloy) of the base material and the solid lubricant is maintained for a long time during sliding, and the low friction coefficient and the high Wear resistance continues. Note that the hardness of the base material is measured directly under the embedding area because it is difficult to measure at the position where the solid lubricant is embedded. With regard to the adjustment of the hardness within the above range, pure copper can obtain a hardness of up to about Hv 150 depending on the tempered state, but a hardness higher than that is performed using a curable copper alloy such as phosphor bronze.
本発明によると、図2に示した基材表面における固体潤滑剤の埋収深さ（d）が0.1〜20μmであり、かつ埋収部における固体潤滑剤3の濃度は1〜90重量％であることが好ましい。
According to the present invention, the embedding depth (d) of the solid lubricant on the substrate surface shown in FIG. 2 is 0.1 to 20 μm, and the concentration of the
表1および表2に示す、基材に投射または圧延された固体潤滑剤により形成された試料の摺動特性をバウデン式スティックスリップ試験及びスラスト試験により評価した。 The sliding characteristics of the samples formed from the solid lubricant projected or rolled on the base material shown in Table 1 and Table 2 were evaluated by a Bowden stick-slip test and a thrust test.
バウデン式スティックスリップ試験は、図3に示すように相手材である鋼球（SUJ2）に対して試験片を荷重4.9N、無潤滑、摺動速度3mm/s、摺動幅9mmの条件で摺動を行い、スティッキング（摩擦係数の大幅増大）が起こる時間を求める試験である。
スラスト試験は、図4に示すように、相手材であるSCM415製リングと供試品を潤滑油（50℃）を介して接触させ、荷重を1.5MPa/10minの割合で漸増させつつリングを0.5m/sの速度で回転させて焼き付きが起こった荷重を求める試験である。これらの試験の結果を表1および表2に示す。
In the Bauden-type stick-slip test, as shown in Fig. 3, the test piece is rubbed against a steel ball (SUJ2) as a mating material under the conditions of a load of 4.9 N, no lubrication, a sliding speed of 3 mm / s, and a sliding width of 9 mm. This is a test for determining the time during which sticking (a significant increase in the coefficient of friction) occurs.
As shown in Fig. 4, in the thrust test, the SCM415 ring, which is the counterpart material, and the specimen are brought into contact with each other via lubricating oil (50 ° C), and the load is gradually increased at a rate of 1.5 MPa / 10 min. This is a test to determine the load at which seizure occurs by rotating at a speed of m / s. The results of these tests are shown in Tables 1 and 2.
スティッキング時間は摩擦係数の大きな上昇が出るまでの時間であり、長い程低摩擦が持続されたことになる。 The sticking time is the time until a large increase in the coefficient of friction occurs, and the longer the sticking time, the lower the friction.
表に示すように、基材の材質の相違により摺動特性、すなわちスティッキング時間及び焼付荷重、が本質的に相違する。またCu基材の硬度がHv150〜180において最良の摺動特性となる。 As shown in the table, the sliding characteristics, that is, the sticking time and the seizure load are essentially different depending on the material of the base material. In addition, the best sliding property is obtained when the hardness of the Cu base is Hv 150 to 180.
本発明の摺動材料は各種機械の軸や軸受部、内燃機関中のピストン，シャフト，コンロッド，ピストンリング，シリンダボアなどに使用することが期待される。 The sliding material of the present invention is expected to be used for shafts and bearings of various machines, pistons, shafts, connecting rods, piston rings, cylinder bores and the like in internal combustion engines.
１ 圧力タンク
２ 配管
３ ショット状固体潤滑剤
４ 基材
1
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004321765A JP2006131947A (en) | 2004-11-05 | 2004-11-05 | Sliding material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004321765A JP2006131947A (en) | 2004-11-05 | 2004-11-05 | Sliding material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006131947A true JP2006131947A (en) | 2006-05-25 |
Family
ID=36725757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004321765A Pending JP2006131947A (en) | 2004-11-05 | 2004-11-05 | Sliding material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006131947A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006019983A3 (en) * | 2004-07-14 | 2006-12-07 | Kinetitec Corp | Enhanced friction reducing surface and method of making the same |
| US7687112B2 (en) | 2004-07-14 | 2010-03-30 | Kinetitec Corporation | Surface for reduced friction and wear and method of making the same |
-
2004
- 2004-11-05 JP JP2004321765A patent/JP2006131947A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006019983A3 (en) * | 2004-07-14 | 2006-12-07 | Kinetitec Corp | Enhanced friction reducing surface and method of making the same |
| US7687112B2 (en) | 2004-07-14 | 2010-03-30 | Kinetitec Corporation | Surface for reduced friction and wear and method of making the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4675563B2 (en) | Bearing and manufacturing method thereof | |
| RU2462330C2 (en) | Wear resistant bearing insert of leadless alloy and method of its fabrication | |
| US6305847B1 (en) | Sliding bearing | |
| KR100814656B1 (en) | Free copper alloy sliding material | |
| JP3373709B2 (en) | Copper-based sliding bearing materials and sliding bearings for internal combustion engines | |
| WO1999043963A1 (en) | Sliding bearing for internal combustion engine | |
| US10955003B2 (en) | Sliding member | |
| CN101970701A (en) | Process for production of sintered copper alloy sliding material and sintered copper alloy sliding material | |
| JP5878062B2 (en) | Plain bearing | |
| US5665480A (en) | Copper-lead alloy bearing | |
| JP2005233267A (en) | Slide bearing for internal combustion engine | |
| JP4389026B2 (en) | Sliding material and manufacturing method thereof | |
| JP2006131947A (en) | Sliding material | |
| JP7125647B1 (en) | Sliding member and bearing | |
| JP5566394B2 (en) | Bearing material | |
| JP2011063837A (en) | Soft-metal-mixed powder for shot peening | |
| JP2001107106A (en) | Coppery sintered sliding material | |
| JP5405131B2 (en) | Method for forming slidable coating | |
| JP5073925B2 (en) | Lead-free copper-based sliding material | |
| TWI887636B (en) | Copper sliding components | |
| JP4136056B2 (en) | Plain bearing | |
| JP2000104132A (en) | Copper sintered sliding material | |
| JP2023174518A (en) | Copper-based sliding member | |
| JP2023005362A (en) | Slide member | |
| TW202400816A (en) | Copper-based sliding member containing 1.5 to 10.0 mass% of Sn, and remaining being Cu and impurities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20061109 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070515 |