JP3446810B2 - 複層焼結摺動部材とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高面圧下での耐摩
耗性の向上、異音の発生防止などを狙いとした複層焼結
摺動部材およびその製造方法に関し、より詳しくは鋼製
の裏金に対して組織および成分が互いに異なる少なくと
も２種類の焼結合金層を接合してなる複層焼結摺動部材
およびその安価な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、焼結軸受部材は、その多孔質と
いう特性を生かして、含油させて自己潤滑性能を持たせ
ることにより、軸受材料としての機能を果たしている。
この焼結軸受部材の種類としては、鉄系焼結軸受部材お
よび銅系焼結軸受部材があり、それぞれの使用条件によ
って使い分けられている。このうち鉄系焼結軸受部材
は、軸材との焼き付き性に難があるものの、強度が高い
ことから、どちらかといえば負荷が大きく、低中速度用
に使用されている。一方、銅系焼結軸受部材は、軸材と
の耐焼き付き性に優れているが、強度が小さいため負荷
は小さく、中高速度用に使用されている。

【０００３】鉄系焼結摺動材と銅系焼結摺動材の中間と
して、銅系材料と鉄系材料とを混合した材料もあるが、
両方の良い特性を十分に発揮できているとは言いがた
い。

【０００４】耐焼き付き性、摺動時の異音発生などの観
点からみると、銅系焼結軸受材料は、鉄系焼結軸受材料
に比較して優れており、建設機械部品においても多くの
個所で使用されている。また、鉛青銅系または青銅系、
および銅−鉛系材料などが多く使用されており、さらに
省資源化の意味から、銅系材料を安価な鉄系裏金材料に
一体化させた複層焼結摺動材が良く知られている。これ
らの材料は、それぞれの摺動環境下に合わせた材料構成
が選択されている。すなわち、負荷が小さく、特に潤滑
特性を重要視する個所には、銅−鉛系のオーバーレイを
施したり、鉛含有量の多い材料系が選択されている。一
方、多少の潤滑特性は犠牲にしても、耐荷重特性を重要
視する個所に採用される材料系としては、青銅、燐青
銅、アルミ青銅、ニッケル青銅などをマトリックス材料
とし、鉛の添加量を抑制した材料系が選択される。

【０００５】また、耐荷重性能が不十分な場合には、鉄
材と焼き付き性のしやすさの観点から、強度の大きい銅
系材料（高力黄銅材など）が選択される。しかし、高力
黄銅材は、焼き付き性の面からは鉄材に比較して優れて
いるものの、潤滑特性を向上させる材料を内部に含有し
ておらず、潤滑油が枯渇した条件の下での耐摩耗性につ
いては十分な特性を有しているとは言えない。また、黄
銅系材料は、亜鉛の蒸発など、焼結時の困難さが伴う。

【０００６】焼結材並みの摺動特性を有し、強度を向上
させた材料として、多量の固体潤滑材を含み、ホットプ
レスにより高密度にした摺動部材（たとえば、東芝タン
ガロイ製；ＳＬ合金など）があるが、この摺動部材は摺
動特性が良いものの、固体潤滑剤の量が大すぎ、強度面
でまだ不十分である。

【０００７】建設機械においては、以上論述した軸受材
料では、十分な対応ができない作業機ブッシュ（高荷
重、低速度）のような軸受が多数使用されている。これ
らのブッシュには、現在、鉄系材料の表面部を焼き入れ
るなど硬化処理を施した後、表面処理を施して使用され
ている。潤滑剤としてはグリースを供給しているが、寿
命が短く、常に給脂する必要がある。特に大型機種で
は、給脂間隔は１回／１日になる。そのため、給脂間隔
を伸ばすために、ブッシュの溝形状を変えたり、また溝
数を多くしたりして多くの改善の試みがなされている。

【０００８】これとは別に、厳しい条件の下で使用でき
るように、潤滑方法、材料などにおいて、以下のような
改善が試みられている。 （１）グリースに黒鉛などの固体潤滑材を添加して粘度
を上げ、焼き付きを抑制したもの。 （２）軸受自体に、油潤滑させるような自己潤滑特性を
保有させたもの。具体的な例としては、鉄系含油軸受材
がある。 （３）鉄系材料を銅系の材料（たとえば高力黄銅材）に
変更した軸受材。 （４）高力黄銅材に機械加工により穴をあけ、多孔質の
人造黒鉛を埋め込んで、含油した軸受材料（たとえば、
オイレス工業製；オイレス♯５００ＳＰ）。 （５）凸部もしくは凹部のある鉄板に、黒鉛を３％以上
含有した銅系焼結材を接合させて疎密構造を有する構造
とし、含油させて自己潤滑性を有する材料としたもの
（たとえば、特開平３−２３２９０５号公報など）。 （６）金属系以外として、テフロン繊維を内側に巻き付
け、外側にエポキシ樹脂を配した樹脂製の軸受材。 （７）金属製のパイプ材内面に、含油性の樹脂を接合さ
せ、自己潤滑特性をもたせた軸受材（例えば、オイレス
工業製；オイレスドライメット）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな試みにもかかわらず、十分な特性を有するブッシュ
材は得られていない。前述の（１）〜（７）のそれぞれ
の場合について、以下に検討する。 （１）グリースに固体潤滑剤を添加するものにおいて、
添加される固体潤滑剤はコストの関係から黒鉛、二硫化
モリブデンが主体であり、グリース供給の間隔が少しの
びるが、本質的な改善まで至ってない。また、供給され
たグリースは使用時間が増えるに従い外部に露出し、特
に色調が黒いことから、外観品質が劣化する問題点があ
る。結論をいえば、本格的な改善にはなっていない。 （２）鉄系材料の含油軸受材の場合、母材が多孔質であ
るため、含油された油の圧力が大きくならず、金属間接
触が生じるいわゆる境界潤滑下での摺動が主体となるこ
とは避けられない。なじみ性向上のため、含油孔を確保
するために銅を２５％程度含有しているが、耐荷重性を
向上させるために、基本材料系を鉄系として、さらに材
料自身のへたりを低減するために、焼き入れ処理を実施
している。その結果、真実接触面積の増加を図ることが
できず、局部面圧力が上昇し、軸材料と焼き付きを生じ
やすい環境となりやすい。作業機のブッシュとして使用
した場合には、鉄材同士の焼き付き易さが影響して、グ
リース潤滑品と大差ない状況である。また、凝着が発生
すると、焼結組織の強度が弱いことから、摩耗の進展は
鉄材に比較して著しい弱点がある。結論をいえば、十分
な改善は得られていない。 （３）ブッシュ母材を高力黄銅材とした場合、鉄−鉄の
組み合わせから生じる焼き付き易さおよび異音の発生し
やすさは、明らかに改善される。しかし、潤滑のメカニ
ズムが鉄系材を使用した場合となんら変わりなく、給脂
間隔はある程度延長するが、画期的に延長できるという
ものではない。給脂間隔の延長という面からみれば、効
果があるといえる。 （４）母材を銅系材料の高力黄銅材として、黒鉛に含油
処理を施しており、耐荷重性、耐焼き付き性は、高力黄
銅材により対処している。一方、潤滑性能は、黒鉛に含
油された油と摩粍の進展によって、形成される黒鉛粉末
により得ることができ、給脂間隔の延長が可能なブッシ
ュである。ただし、黒鉛埋め込み場所をすべて機械加工
せねばならず、さらに、一つ一つに黒鉛を埋め込み含油
する工程が必要であり、最終的にはコスト高になる。以
上のことから、効果はあるが、コスト高であるといえ
る。 （５）凹凸鉄板を用いた焼結材の場合、凸鉄板上に焼結
された高密度焼結材料が、摺動時の耐荷重層となる。こ
の部分の摺動条件は、境界潤滑であり、摩擦力も比較的
高い。一方、この部分の材料は、自己潤滑機能を付与す
るために、固体潤滑材として黒鉛を３％以上添加してあ
るが、この固体潤滑材の存在のために十分な疲労強度を
有していない。そのため、疲労が加わった摺動条件で
は、摺動材の剥離という現象につながる不具合を生じ
る。結論をいえば、疲労強度的にみて不十分であるとい
える。 （６）樹脂性の軸受材料は、テフロン材の潤滑特性に依
存した形で行われ、摺動特性は明らかに優れているとい
える。しかし、材料が樹脂であるため、使用時における
塑性変形量が大きく、へたりによるガタつきという不具
合が生じる。すなわち、耐摩耗性の面で不十分である。 （７）金属製のパイプ材内面に含油特性を有した樹脂を
接合することにより、自己潤滑特性を有している軸受で
あるが、潤滑の主体は、樹脂と油であり、摩擦係数も小
さく、優れた潤滑特性を有している。しかし、樹脂が主
体のため、樹脂成分の塑性変形による変形を避けること
ができず、見かけの摩粍量が多くなる傾向がある。ま
た、荷重が大きく速度が大きい、いわゆるＰ＊Ｖ値が大
きい場合には、熱膨張差による変形により金属部分との
接合部分から剥離が生じるなどの不具合を生じる。結論
的には、耐摩粍性の面で不十分で、コスト高である。

【００１０】本発明は、前述のような問題点を解決し
て、簡単な構成でなじみ性が優れ、かつ耐摩粍性並びに
耐荷重性、耐焼き付き性が優れ、境界潤滑条件の下で十
分可能な複層焼結摺動部材を提供し、併せてその摺動部
材を安価に製造できる製造方法を提供することを自的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用・効果】このよ
うな目的を達成するために、本発明による複層焼結摺動
部材は、平滑な表面を有する鋼製の裏金と、この裏金の
表面部に接合され互いに組織および成分を異にする少な
くとも２種類の焼結合金層とよりなる複層焼結摺動部材
であって、これら焼結合金層のうち少なくとも１種類の
焼結合金層が、摺動面において他の焼結合金層と混在し
た状態で摺動方向に対し独立して露出するように分布さ
れていることを特徴とするものである。

【００１２】前記少なくとも２種類の焼結合金層のう
ち、少なくとも１種類は耐荷重性能に優れた高密度低含
油焼結合金層であり、他の少なくとも１種類は含油性能
に優れた低密度高含油焼結合金層（多孔質焼結摺動材
料）であるのが良く、さらに含油性能に優れた樹脂材料
を配するのが良い。

【００１３】さらに、含油された油にゲル化剤を添加す
ることにより、摺動条件が厳しくなって発熱した場合
に、ゲルが溶けて油が供給されるようになり、自己潤滑
を維持する効果を有することになる。

【００１４】前記耐荷重能に優れた高密度低含油焼結合
金層は、面積率で３０％から６０％であるのが望まし
い。この耐荷重層の摺動面における面積率が、３０％以
下では、潤滑特性は維持できるものの、耐荷重の面で不
十分である。また、６０％以上では、確保できる含油量
が少なく、潤滑能力が不足することから、その上限を６
０％と定めた。また、この高密度低含油焼結合金層の大
きさは、摺動方向の軌跡に対して、連続的に３ｍｍ〜２
０ｍｍの長さであることが必要である。すなわち、製造
上の経済的観点から最小寸法を３ｍｍとした。一方、２
０ｍｍ以上では、潤滑成分である油が十分行き渡らない
ことから、最大上限を２０ｍｍとした。一つの例とし
て、耐荷重層の形態として、円形若しくは、楕円形状
で、摺動面に独立して、摺動方向に対しては、いつでも
必ずどこかの耐荷重層が存在するように配列され（たと
えば、摺動方向に対して、６０°千鳥配置）、他の材料
系の焼結合金層と共存する形で存在させるのが好まし
い。他の材料系の焼結合金としては、第一には、含油性
能に優れた焼結合金層であって、その気孔率が２０％以
上７０％以下であることを特徴とし、場合によっては、
第２の焼結合金層として、固体潤滑剤を１％から２０％
含んだ自己潤滑に富んだ焼結合金などがある。本発明に
よる滑り軸受材料は、これらの２つ、若しくは３つの焼
結層を含むことを特徴とする摺動部材である。

【００１５】このように、耐荷重層が摺動方向に対し
て、少なくとも連続的に存在するように配列させ、か
つ、特定の油量を含んだ含油層と、前記耐荷重層が、摺
動面上で、摺動方向に対して、混在して存在するように
配置することにより、十分な耐荷重特性を維持しつつ、
かつ十分な潤滑特性を有する軸受部材が提供できる。特
に荷重が大きい場合には、たとえば耐荷重層の面積率を
６０％と大きくし、荷重が小さく速度が大きい使用条件
の場合には、耐荷重層の面積を２０％と小さくし、相対
的に含油層の面積を大きくとることにより、摺動条件に
みあった材料組織構成にすることができる。また、これ
らの組織以外に、第３の層として、固体潤滑剤の配合量
を多くした層を形成することも可能であり、最悪、油が
枯渇した場合においても、固体潤滑剤により、潤滑性能
を維持し、荷重変動に耐え得る材料ができるのである。

【００１６】上述した焼結合金は、特に耐荷重用の材料
としては、相手材料が鉄系の場合には、銅系の焼結合金
が望ましい。銅系焼結合金は、その使用状況により選択
される。特に、荷重が大きい条件の下では、強度の大き
い高力黄銅材、シルジン青銅材、アルミ青銅材、黄銅
材、ニッケル青銅、洋銀、その他時効硬化性銅合金（Ｃ
ｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金（コルソン合金）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓ
ｎ合金、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｎｉ合
金、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金）などの適用可能
性がある。

【００１７】しかし、製造面での困難さから、亜鉛を含
有する高力黄銅材、洋銀、シルジン青銅材、黄銅材は、
言及している銅系焼結合金の範疇には入らない。荷重が
小さい条件下では、銅系焼結合金として、リン青銅、青
銅、鉛青銅などが適用できる。鉄を添加した銅系焼結合
金も、場合によっては適用可能であるが、十分に合金化
せずに、組織内に鉄粒子という形で残存する場合には、
この部分が相手材との凝着の起点となるため、ふさわし
くない。

【００１８】含油性能を受け持つ焼結合金は、その合金
成分系については、原則として鉄が相手材の場合には、
鉄がマトリックス材を構成する軸受は焼き付きを生じや
すいが、含油量が多い（気孔率が高い）場合は強度が十
分でなく、シビアな焼き付きに至らないことから、特に
制限されるものでない。樹脂系の場合においても同様で
ある。

【００１９】固体潤滑剤を含有した第３層の場合にも、
固体潤滑剤の量が多い場合には、特に、限定するもので
はないが、固体潤滑剤の量が少ない、たとえば、１〜５
％の範囲においては、相手材として鉄系材料を使用した
場合には、鉄を第３層の構成元素とすることは好ましく
ない。

【００２０】このように、鉄製の裏金の上に摺動材料を
形成した後、仕様により、端面部分を所要の寸法に切断
し、次いで丸曲げにより、軸受形状に加工した後、端面
部分を接合し、内径、外径部を加工して製品に仕上げ
る。この際、内径側に位置する焼結層が、裏金表面部よ
り剥離するのを避けるため、焼結層と裏金との間に、丸
曲げ時に発生する応力を緩衝させるための、中間材を設
けることも可能である。この場合、中間材は、裏金との
接合性能を向上させるために、鉄材を主体としたものが
よく、特に、耐荷重層が銅系の焼結材の場合には、銅−
鉄系の中間層が良い。

【００２１】この場合、中間材を鋼板表面に接合するた
めの焼結工程が必要となる。最終的には、含油処理を施
して滑り軸受が完成する。含油用油には、使用条件によ
って、ゲル化剤の添加も可能である。

【００２２】これらの要素をすべて含めた一つの例とし
て、鋼製の裏金の表面部に鉄−銅製の中間層があり、そ
の上に、銅系焼結材を主体とする高密度の耐荷重層と、
多孔質焼結材による含油層、および、固体潤滑剤を含有
した潤滑層とが、摺動面部分に混在した形態で存在した
摺動用板材が製造される。このようにして製造した後、
仕様に合わせて切断後、丸曲げを行い、端面部を接合し
た後、内径側および外径側を機繊加工し、軸受部材が製
造される。

【００２３】さらに、長期にわたる使用中に、重力その
他により、摺動面からの含油油の移動を防止するため、
含油油にゲル化剤を添加して含油層内にゲル化させてお
き、摺動面での発熱で溶融して、潤滑の効果を発揮する
ようにすることにより、給脂間隔を長期にした軸受部材
が製造できる。

【００２４】ここで言及された含油処理は以下のように
して実施される。すなわち、含油処理に使用される油
は、予め、室温状態で、適当量のゲル化剤を添加し、加
熱した後、焼結部材に真空含油し、室温まで冷却する。
冷却後、取り出した軸受部材は、表面部分の油成分を除
去したのち軸受部材として使用される。

【００２５】含油量を確保する手段としては、予め平滑
な鉄板の上に、焼結時に消滅する有機材料（たとえばワ
ックスなど）を任意の形態に配置し、その上に焼結材料
を散布、焼結することにより、特定の部分に低密度の場
所を設定できる。この際、焼結温度を低く設定すること
により、過度の収縮を抑制できる。

【００２６】次に、本発明による複層焼結摺動部材の製
造方法としては、以下の各種の方法を挙げることができ
る。

【００２７】その第１の製造方法は、（ａ）平滑な表面
を有する鋼製の裏金の表面部に、中間層を形成する金属
混合物を散布する第１工程、（ｂ）この第１工程で得ら
れる構成物を焼結する第２工程、（ｃ）この第２工程で
得られる構成物の表面部に、高密度低含油焼結合金層を
形成する金属混合粉を所要の形成型を用いて散布する第
３工程、（ｄ）この第３工程で得られる構成物を焼結す
る第４工程、（ｅ）この第４工程で得られる構成物の表
面部に突起状に存在する高密度材を圧延する第５工程、
（ｆ）この第５工程で得られる構成物の表面部に、低密
度高含油焼結合金層を形成する金属混合物を散布する第
6工程、（ｇ）この第６工程で得られる構成物を焼結す
る第７工程、（ｈ）この第７工程で得られる構成物の表
面部に存在する低密度材を圧延する第８工程および
（ｉ）この第８工程で得られる構成物に油を含浸させる
第９工程を備えることを特徴とするものである。

【００２８】また、第２の製造方法は、（ａ）平滑な表
面を有する鋼製の裏金の表面部に、高密度低含油焼結合
金層を形成する金属混合粉を所要の形成型を用いて散布
する第１工程、（ｂ）この第１工程で得られる構成物を
焼結する第２工程、（ｃ）この第２工程で得られる構成
物の表面部に突起状に存在する高密度材を覆うように、
かつそれら高密度材間に新たなスリットを形成できるよ
うに、これら高密度材をスリット板で覆うとともに、そ
のスリット板の表面側に、低密度高含油焼結合金層を形
成する金属混合粉を散布する第３工程、（ｄ）この第３
工程で得られる構成物を焼結する第４工程、（ｅ）この
第４工程で得られる構成物の表面部に含油性のある樹脂
材料を散布し、その表面を圧延する第５工程および
（ｆ）この第５工程で得られる構成物に油を含浸させる
第６工程を備えることを特徴とするものである。

【００２９】さらに、第３の製造方法は、（ａ）平滑な
表面を有する鋼製の裏金の表面部に、高密度低含油焼結
合金層を形成する金属混合粉を所要の形成型を用いて散
布する第１工程、（ｂ）この第１工程で得られる構成物
を焼結する第２工程、（ｃ）この第２工程で得られる構
成物の表面部に、低密度高含油焼結合金層を形成する金
属混合粉を散布する第３工程、（ｄ）この第３工程で得
られる構成物を焼結する第４工程、（ｅ）この第４工程
で得られる構成物の表面部に存在する高密度部分を圧延
する第５工程および（ｆ）この第５工程で得られる構成
物に油を含浸させる第６工程を備えることを特徴とする
ものである。なお、この第３の製造方法において、前記
第５工程の後に再度焼結を行うとともに、この焼結の後
に圧延を行うのが好ましい。

【００３０】また、第４の製造方法は、ａ）平滑な表面
を有する鋼製の裏金の表面部に、高密度低含油焼結合金
層を形成する金属混合粉を所要の形成型を用いて散布す
る第１工程、（ｂ）この第１工程で得られる構成物を焼
結する第２工程、（ｃ）この第２工程で得られる構成物
の表面部に突起状に存在する高密度材を圧延する第３工
程、（ｄ）この第３工程で得られる構成物の表面部に低
密度高含油焼結合金層を形成する金属混合粉を散布する
第４工程、（ｅ）この第４工程で得られる構成物を焼結
する第５工程、（ｆ）この第５工程で得られる構成物の
表面部を圧延する第６工程、（ｇ）この第６工程で得ら
れる構成物を再度焼結するとともに、この焼結の後に圧
延を行う第７工程および（ｈ）この第７工程で得られる
構成物に油を含浸させる第８工程を備えることを特徴と
するものである。

【００３１】これら各製造方法において、さらに、最終
の圧延工程後に、その圧延工程で得られる構成物を円筒
状に成形して端面部同士を接合し、内径部および外径部
を機械加工して軸受に形成する工程を備え、この工程の
後に軸受に油を含浸させる前記工程を設けるようにでき
る。また、これら各製造方法において、前記形成型とし
ては厚紙を用いるのが好適である。また、場合によって
はパンチングメタル等を用いることもできる。

【００３２】本発明によれば、次の効果を奏するもので
ある。 平面形状の鋼板表面部に成分、組織を異にする焼結材
および含油樹脂材、ゲル化した油脂を配置することによ
り、耐焼き付き性、耐摩粍性および自己潤滑特性を有す
る材料を提供することができる。鋼板表面部分には、耐
焼き付き性に優れ、さらに耐荷重性に優れた比較的硬度
の高い銅系合金層を摺動方向に対して連続的に存在する
ように配し、また潤滑に優れた層として、含油性能を有
した多孔質の鉄系および銅系焼結材もしくは含油性樹脂
材を同時に配することにより、自己潤滑性を有する軸受
部材が製造できる。 含油する油には、ゲル化処理剤を配合することによ
り、軸受が使用される最中に含油された油の粘性が低下
して、重力により液だれ現象を生じて、油切れによる寿
命低下といった不具合を回避できる。 また、少なくとも耐荷重層、自己潤滑層および含油層
の３種類の材料から構成した摺動層を有しており、それ
ぞれの層は組織・成分を異にする材料より成ることによ
り、所望の耐荷重性および耐久性を有する軸受材料を提
供できる。 上記、、に記載の滑り軸受により、給脂間隔を
延長した作業機用の軸受を製造できる。

【００３３】

【実施例】次に、本発明による複層焼結摺動部材とその
製造方法の具体的な実施例につき、図面を参照しつつ説
明する。

【００３４】（実施例１）図１に、実施例１による複層
焼結滑り軸受部材の製造工程が示されている。以下、各
工程にしたがって順次説明する。

【００３５】（工程１）図１（ａ）に示されるように、
表面が平らな鋼板１を用意し、３００ｍｍの長さに切断
する。みがき鋼板の場合は、そのまま脱脂した後使用可
能であるが、酸化皮膜が形成されている場合には、研磨
によりその酸化皮膜を除去した後、脱脂する。なお、鋼
板厚さは６ｍｍのものを選定した。

【００３６】（工程２）中間層形成のための金属混合粉
２を用意する。この金属混合粉２は、サイズおよび重量
比で以下の構成となっており、秤量後、Ｖ型混合機にて
３０分間混合する。 １５０μｍ以下の還元鉄粉；７０％ １００μｍ以下の電解銅粉；２５％ ５０μｍ以下のアトマイズ錫粉；５％

【００３７】（工程３）図１（ｂ）に示されるように、
工程１で用意した鋼板１の表面部に、工程２で混合した
中間層に相当する金属混合粉２を均一に散布する。散布
厚さは２ｍｍである。

【００３８】（工程４）図１（ｃ）に示されるように、
金属混合粉２を表面部に散布した鋼板を、焼結温度を８
５０℃〜９００℃とし、保持時間が１０分〜３０分であ
る連続式の焼結炉３に通し、焼結を実施する。こうし
て、混合粉末の焼結と同時に裏金（鋼板）への接合焼結
を行わせる。この結果、焼結後の焼結品厚さは７．５ｍ
ｍに変化した。

【００３９】（工程５）次に、高密度焼結体用の材料
を、重量比で、以下のように混合する。 １００μｍ以下のサイズのアトマイズ銅粉；８０％ １００μｍ以下のサイズのアトマイズニッケル粉；１
０％ １００μｍ以下のサイズのアトマイズ錫粉；１０％

【００４０】（工程６）図１（ｄ）に示されるように、
工程５で混合した高密度焼結体用の金属粉４を、工程４
で製造した焼結品の表面部に散布する。この散布は、中
間層上部に、径１０ｍｍに円形が多数独立して分布する
ように行う。具体的には、たとえば厚さ３ｍｍのパンチ
メタル状に穴をあけた樹脂板５を中間層２上に置き、穴
部に高密度用の金属粉４を散布する。この板の穴部は、
６０°千鳥型で、φ１０，ピッチ１２．５，開口率が６
２．５％のものを用いた。高さが均一になるように散布
した後、擦り切る。なお、この操作により、高さ３ｍｍ
に高密度用混合粉４を散布したことになる。

【００４１】（工程７）図１（ｅ）に示されるように、
工程６にて高密度用金属粉を散布した板を、焼結炉３に
て焼結を行う。この時の焼結温度は８５０℃から９００
℃とし、保持時間は１０分〜３０分とした。なお、焼結
時、焼結と共に同時に挿入した樹脂は、燃焼して焼結面
には存在しなかった。

【００４２】（工程８）焼結炉から取り出した（図１
（ｆ）参照）後に、圧延機６により焼結面に独立して突
起状に存在する高密度材を圧延する（図１（ｇ）参
照）。この圧延工程により、結果的に、全厚さは９．５
ｍｍとなった。このことにより、高密度材は確実に密度
の向上が図られ、中間層との接合が確実となっている。
また、次の焼結を考慮した寸法調整も行われていること
になる。

【００４３】（工程９）工程８において圧延した材料に
対し、更に含油層形成用の材料を散布するため、材料混
合を実施する。この時の材料は重量比で以下の材料を用
意した。 １５０μｍ以下の電解銅粉；７０％ １５０μｍ以下のアトマイズ錫粉；５％ １５０μｍ以下の還元鉄粉；２５％

【００４４】（工程１０）図１（ｈ）に示されているよ
うに、工程９において混合した材料７を、工程８にて製
造した焼結板上に散布する。この後、図１（ｉ）に示さ
れているように、散布した焼結板を焼結炉３にて焼結し
た。この時の焼結炉３は、温度を８５０℃〜９００℃と
し、保持時間を１０分〜３０分とした。この時の散布厚
さは、２．５ｍｍであり、総厚さが１０ｍｍとなった。

【００４５】（工程１１）工程１０において焼結した材
料は厚さが９．７ｍｍとなり、更に、圧延した総厚さが
８．５ｍｍとなるように圧延した（図１（ｊ）参照）。
最終的に外周部より０．５ｍｍ，内周部より０．５ｍｍ
の削り代を残すこととした。

【００４６】（工程１２）工程１１にて圧延した焼結材
を所要の長さに切断後、図１（ｋ）に示されるように、
内径８０ｍｍ，外径９５ｍｍになるように丸曲げ加工を
実施した。この後、図１（ｌ）に示されているように、
端面部を接合して、内径面、外径部の加工を実施し、軸
受８を製作した。最終的には、摺動面に対して、銅ベー
スの高密度焼結層、および成分の異なる銅ベースの低密
度の焼結層が混在した滑り軸受が製作できた。さらに、
最終的に、加熱した油に浸漬し、雰囲気を真空状態にす
ることにより、焼結体内部に含まれる空気を追い出し、
復圧することにより油を含浸させた。

【００４７】（実施例２）図２に、実施例２による複層
焼結滑り軸受部材の製造工程が示されている。以下、各
工程にしたがって順次説明する。

【００４８】（工程１）図２（ａ）に示されているよう
に、表面が平らな厚さ６ｍｍの鋼板１１を用意し、３０
０ｍｍの長さに切断する。みがき鋼板の場合はそのまま
脱脂し使用する。表面部に酸化皮膜が存在する場合に
は、研磨によりその酸化皮膜を除去した後、脱脂する。

【００４９】（工程２）次に高密度焼結体用の材料およ
び自己潤滑性を有する焼結材用の材料を、以下の重量比
になるようにＶ型混合機にて３０分間混合する。 （１）高密度焼結体用材料 １００μｍ以下の銅−１０％錫−０．２％燐アトマイ
ズ合金粉；９８％ ５０μｍ以下の錫アトマイズ粉；２％ （２）自己潤滑性を有する焼結材料 １５０μｍ以下の電解銅粉；６０％ １５０μｍ以下のアトマイズニッケル粉；１０％ １５０μｍ以下のアトマイズ錫粉；１０％ ２００μｍ以上５００μｍ以下の人造黒鉛粒；２０％

【００５０】（工程３）図２（ｂ）に示されるように、
工程２で混合した混合粉１２を、工程１で準備した鋼板
１１の表面に散布する。散布の方法は、まず長手方向に
対して４５°の角度で、斜め方向に５ｍｍ間隔に５ｍｍ
幅のスリットを切った厚さ５ｍｍの鋼板（第１スリット
鋼板）１３を工程１で準備した鋼板１１の上に載せる。
次いで、スリット部分の空洞部に、工程２で混合した混
合粉１２を入れ、表面部を擦り切る。なお、スリット溝
を形成した鋼板１３は、焼結時に接合しないように、表
面部分に黒鉛を塗布したものを使用する。もしくは、フ
ェライト系のステンレス材を表面酸化処理したものを用
いても良い。

【００５１】（工程４）図２（ｃ）に示されるように、
工程３にて組み合わせた鋼板を、８３０℃〜８６０℃に
制御した焼結炉１４にて焼結する。この際、焼結炉１４
は、連続式タイプ、バッチ式タイプのいずれのタイプで
も良く、焼結時間は、最高温度保持時間を１０分〜３０
分とすることで十分である。

【００５２】（工程５）図２（ｄ）に示されるように、
焼結終了後スリット板を取り除く。この際、焼結体は収
縮しており、簡単にスリット鋼板１３は除去できる。こ
の操作により、鋼板上に斜め方向に走るスリットが幾筋
も形成される。なお、焼結体（凸部）の幅は３ｍｍであ
り、スリット間隔は７ｍｍである。

【００５３】（工程６）工程５までで製造された鋼板上
の凸部を覆う形に空洞があいていて、さらに前記凸部間
に新たなスリットを形成できるように、スリット穴を形
成した鋼板（第２スリット鋼板）１５を用意する。この
鋼板を工程５で製作された鋼板上に載せ、スリットを通
して自己潤滑性焼結体用混合粉１６を散布する（図２
（ｅ）参照）。ここで用いられる鋼板１５としては、表
面部に黒鉛を塗布して焼結を妨げるよう処理した鋼板を
用いるのが望ましいことは言うまでもない。なお、前記
第２スリット鋼板１５のスリット間隔は、５ｍｍとし
た。

【００５４】（工程７）図２（ｆ）に示されるように、
工程６で組み立てた構成物を、第２スリット鋼板１５を
含めて、温度を８５０℃〜９００℃に保持された焼結炉
１４にて焼結する。焼結保持時間は１０分〜３０分であ
る。

【００５５】（工程８）図２（ｇ）に示されているよう
に、焼結後、第２スリット鋼板１５を取り除く。この結
果、最初の平らな鋼板１１には、耐荷重用の焼結体１７
と、自己潤滑特性を有した固体潤滑材入りの焼結体１８
とが長手方向に交互に並んだ状態となる。耐荷重用の焼
結体１７は、幅が３ｍｍ、高さが３ｍｍ、固体潤滑剤入
りの焼結体１８は、幅が４ｍｍ、高さが４ｍｍであっ
た。

【００５６】（工程９）図２（ｈ）に示されているよう
に、工程８で製作した鋼板に、含油性能のある樹脂１９
を散布し、圧延機２０にて圧延を行う。この結果、表面
部に凹凸があるため、樹脂成分は焼結板材に接合され
る。圧延後の厚さは、８．３ｍｍとなった。

【００５７】（工程１０）次に、樹脂成分をコーティン
グした焼結板材の接合性をさらに改善するために、保温
炉で仮焼処理を実施する。

【００５８】（工程１１）次に、焼結体の高さ調節のた
めに、圧延機にて圧延を実施する。この結果、最終的に
滑り軸受用素材の厚さが８．０ｍｍとなった。最終的
に、内径側の削り代を０．２５ｍｍ，外径側の削り代を
０．２５ｍｍとした。こうして製作された軸受用素材の
模式図およびその断面図が図３（ａ）（ｂ）にそれぞれ
示されている。

【００５９】（工程１２）工程１１にて圧延した焼結材
を所要の長さに切断後、内径８０ｍｍ，外径９５ｍｍに
なるように丸曲げ加工を実施する。この後、端面部を接
合して、内径面、外径面の加工を実施し、最終的に、摺
動面に銅ベースの高密度焼結層と、同じく自己潤滑材を
有する銅ベースの自己潤滑層および含油樹脂層の３種類
の材料が混在した滑り軸受が製作できた。この後、含油
用低密度焼結体部分に含油処理を施して軸受材が完成し
た（図２（ｉ）参照）。

【００６０】（実施例３）図４に、実施例３による複層
焼結滑り軸受部材の製造工程が示されている。以下、各
工程にしたがって順次説明する。

【００６１】（工程１）図４（ａ）に示されているよう
に、表面が平らで厚さ６ｍｍの鋼板２１を用意し、３０
０ｍｍの長さに切断する。みがき鋼板の場合は、そのま
ま脱脂した後使用可能であるが、酸化皮膜が形成されて
いる場合にはその酸化皮膜を研磨により除去した後脱脂
する。

【００６２】（工程２）高密度焼結体用の材料および低
密度用の材料を、以下の重量比になるようにＶ型混合機
にて、３０分混合する。 （１）高密度用焼結体用材料 １００μｍ以下のフェロモリブデン粉；７０％ ５０μｍ以下のフェロリン粉；２％ １００μｍ以下のアトマイズ錫粉；５％ ５０μｍ以下の銅−８％リン粉；２％ １００μｍ以下のアトマイズ銅粉；２０％ ５０μｍ以下のシリカ粉；１％ （２）低密度高含油焼結用材料 ５０μｍ以下の還元鉄粉；１０％ １５０μｍ以下のアトマイズ錫粉；１０％ １００μｍ以下の活性炭粉；５％ １００μｍ以下の珪藻土粉；２％ ５０μｍ以下のマイクロバルーン；３％ １００μｍ以下のアトマイズ銅粉；残部 および混合助剤として、総重量に対して０．０１％のス
ピンドル油を添加して混合した。

【００６３】（工程３）図４（ｂ）に示されるように、
工程１で用意した鋼板２１の表面部に、工程２で混合し
た低密度用焼結用混合粉を散布する。散布する方法は、
厚紙にパンチにて穴を形成した補助板２２を用いて、こ
れを、鋼板２１の表面部に設置し、その上から焼結用材
料粉２３を散布し、擦り切りする。この結果、鋼板２１
上に、補助板２２と、この補助板２２に形成された穴部
に焼結用材料粉２３が存在する形になる。この厚紙の穴
部の径は、φ１０で、ピッチ１５の６０°千鳥型で、開
□率は４０％であった。

【００６４】（工程４）図４（ｃ）に示されるように、
工程３で組み合わせた鋼板を、焼結炉２４にて焼結す
る。この際、焼結時に厚紙は収縮するため、重石として
黒鉛板を載せておく。この時の焼結温度は８５０℃〜９
００℃であり、保持時間は１０分〜３０分である。

【００６５】（工程５）工程４で焼結した板上には炭化
した厚紙と焼結層が存在しているので、この炭化した厚
紙を取り除く。

【００６６】（工程６）一次の焼結を終了した材料に対
し、さらに、高密度用の焼結材を焼結接合する。換言す
れぱ、鋼板上に凸部として存在する低密度含油層の周囲
に高密度焼結層を焼結により形成する。すなわち、図４
（ｅ）に示されているように、高密度用の焼結用合金粉
末２５を、工程５で製作した鋼板２１上に均一に散布す
る。凸部高さは２．８ｍｍであり、散布高さは、凸部を
少し覆う程度、すなわち全体高さが１０ｍｍになるよう
にした。

【００６７】（工程７）図４（ｆ）に示されているよう
に、工程６で均一に散布した鋼板を、焼結炉２４にて二
次焼結する。この時の焼結温度は、８５０℃〜９００℃
とし、保持時間は１０分〜３０分とした。

【００６８】（工程８）工程７までの操作の結果、鋼板
表面には、低密度含油層が独立した形で存在し、その周
囲を高密度の焼結層が取り囲む形態で存在する軸受素材
が製作される。この高密度部分は一回しか焼結していな
いことから、密度が十分でない。そこで、物理的に密度
を向上させる圧延を実施する（図４（ｇ）参照）。この
圧延により焼結後の厚さ９．２ｍｍから最終的に８．５
ｍｍになった。

【００６９】（工程９）圧延で密度の上昇が見られた材
料に対し、より確実に強度を向上させるために、三次焼
結を実施した。その際の焼結条件は、焼結温度が８５０
℃〜９００℃、焼結保持時間が１０分〜３０分である。

【００７０】（工程１０）焼結終了後厚さ調整および耐
荷重層の強度向上を加工硬化により図るため、圧延を実
施した。焼結後の厚さは８．７ｍｍに膨張しており、再
度８．５ｍｍまで圧延処理を施した。こうして、最終加
工により、内周側に０．５ｍｍ、外周側に０．５ｍｍの
削り代をとることとした。こうして製作された軸受用素
材の模式図およびその断面図が図５（ａ）（ｂ）にそれ
ぞれ示されている。

【００７１】（工程１１）図４（ｈ）に示されているよ
うに、最終圧延終了後の焼結板を所要の長さに切断後、
内径８０ｍｍ，外径９５ｍｍになるように丸曲げ加工を
実施する。その後端面部を接合し、内径面、外径面の加
工を実施し、軸受を製作した。内径面加工により、独立
した銅ベースの含油焼結合金と、連続した鉄ベースの高
密度焼結合金層が混在する摺動面を有する軸受が製造で
きた。その後、含油焼結合金層部分に、真空装置により
含油処理を施して軸受が完成した。

【００７２】（実施例４）次に、実施例４による複層焼
結滑り軸受部材の製造工程について説明する。

【００７３】（工程１）表面が平らな鋼板を用意し、３
００ｍｍの長さに切断する。みがき鋼板の場合には、そ
のまま脱脂した後使用可能であるが、表面処理を施して
酸化皮膜が表面に形成されている場合は、研磨により表
面層を除去した後脱脂する。鋼板厚さは６ｍｍであっ
た。

【００７４】（工程２）高密度焼結体用の材料および含
油用焼結体用の材料をＶ型混合機を用いて３０分間混合
した。配合は、重量比で以下のとおりである。 （１）高密度焼結体用 １００μｍ以下のサイズのアトマイズ銅粉；８０％ １００μｍ以下のサイズのＮｉＢ粉；１０％ １００μｍ以下のサイズのＮｉＰ粉；５％ １００μｍ以下のサイズのアトマイズ錫粉；５％ （２）含油用 １００μｍ以下のサイズの還元鉄粉；７５％ １５０μｍ以下のサイズの人造黒鉛粉；１５％ １００μｍ以下のアトマイズ青銅粉；１０％

【００７５】（工程３）工程２で混合した高密度用の混
合粉を、工程１で準備した鋼板上に径１５ｍｍに円形が
多数独立して分布するように散布した。具体的には、た
とえば厚さ３ｍｍのパンチングメタル状にφ１０の穴を
ピッチ１２．５で６０°千鳥型にあけた鋼板を、前述の
鋼板上に置き、穴部に混合粉を散布する。さらに、高さ
が均一になるように擦り切る。ここで、パンチングメタ
ル状の板における開口率は６２．５％であった。この操
作により、高さ４．５ｍｍの高密度混合粉を、裏金表面
部に均一に分散して散布したことになる。

【００７６】（工程４）次いで、工程３で組み合わせた
鋼板のセットに焼結炉にて焼結処理を行う。この時の焼
結条件は、焼結温度として８５０℃〜９００℃であり、
保持時間は１０分〜３０分である。

【００７７】（工程５）焼結後、セットしたパンチング
メタルを取り外した。裏金表面部分に形成された凸部
は、φ９の円筒形状をなしており、高さは約９．６ｍｍ
であった。圧延機により、焼結面に独立して突起状に存
在する高密度材を圧延高密度化する。この処理により、
高密度材は、確実に密度の向上が図られ、裏金となる鋼
板との接合性も向上する。圧延処理の結果、厚さは８．
５ｍｍに到達した。また、凸部円筒部分は、平均でφ１
１に変化していた。この結果、凸部全体の面積率は７２
％に到達した。このように、焼結後に行う圧延により、
凸部形成体の径を大きくすることにより、凸部全体の面
積率を制御できるのがこの方法の特徴である。

【００７８】（工程６）工程５で製造した焼結板につい
て、さらに含油用混合粉末を散布する。散布高さは９．
０ｍｍで、圧延処理後の凸部が隠れる程度とした。

【００７９】（工程７）工程６で含油用混合粉末を散布
した焼結板を，温度を８５０℃〜９００℃に制御した焼
結炉にて１０分〜３０分保持して焼結を実施した。な
お、焼結炉は、還元ガス雰囲気炉、真空雰囲気炉のいず
れであっても良い。

【００８０】（工程８）焼結後の材料は厚さは８．８ｍ
ｍに変化しており、これを８．５ｍｍまで圧延した。

【００８１】（工程９）圧延後の焼結材を再度焼結す
る．この処理により、焼結層に部分的に液相を形成さ
せ、鋼板との接合性の改善および圧密層の組織改善を行
う。焼結後の全体厚さは８．６ｍｍに変化していた。

【００８２】（工程１０）焼結後に、寸法調整のための
最終圧延を実施する。圧延の結果、全体寸法は８．５ｍ
ｍに到達した。

【００８３】（工程１１）工程７にて製作した焼結材を
所要の長さに切断し、φ８０×φ９５になるように丸曲
げを行った。端面部を接合して、内径側、外径側の加工
を実施する。内径側、外径側共に、それぞれ０．５ｍｍ
の削り代とした。

【００８４】（工程１２）最後に、内径側に供給する油
成分を作る。エンジンオイル＃３０の油を用意し、ゲル
化剤（たとえば、味の素；ＧＰＩ）を用意する。これ
を、油に対して１％添加し、１００℃まで加熱した。そ
の後、油の耐荷重性向上のために、平均粒径５μｍの黒
鉛粉を添加し、よく混ぜた。こうしてできた油に軸受部
材を油中浸漬し、雰囲気を真空にすることにより含油さ
せた。

【００８５】（工程１３）含油装置から取り出した軸受
から表面に付着している油を除去して軸受を製造した。
一方、粘性の大きなグリースを用いることにより、ゲル
化油の代用としても使用できる。

【００８６】（実施例５）以上のようにして製造した軸
受材について、摺動試験を実施した。試験条件を以下に
示す。

【００８７】（１）試験機構成 この試験は、図６に示されているように、軸受部材３１
の上から油圧シリンダ３２にて荷重をかけながら電動機
３３により軸受部材３１を特定の揺動角度で摺動させる
ものである。軸受材後部には温度計を取り付け、摺動時
の温度変化を測定する機構となっている。制御は、荷重
量と、揺動角度および揺動回数である。評価は、特定揺
動回数後の摩耗量、摩擦係数の変動・値および異音発生
の有無である。

【００８８】（２）試験条件 ｉ）「性能評価」 ・試験片材料種類； 実施例１材 実施例２材 実施例３材 実施例４材 比較材（高力黄銅材） 従来材（鉄系；内面高周波焼き入れ材） ・潤滑；軸受内面側にグリースを塗布し、摺動試験を実
施する。以後グリースの供給は原則として行わない。実
施例４材の場合は、金属摺動部分にグリースを塗布す
る。 ・荷重；軸受材の見かけ投影面積を基準面積として、荷
重を徐し面圧とした。面圧は、１０ＭＰａ，２０ＭＰ
ａ，３０ＭＰａ，４０ＭＰａ，５０ＭＰａ，６０ＭＰ
ａ，７０ＭＰａ，８０ＭＰａ，９０ＭＰａ，１００ＭＰ
ａとして、それぞれの面圧で、揺動回数２０００回実施
し、摩擦係数に異常がない場合は、さらに大きい荷重に
て摺動試験を実施する（最終１００ＭＰａで終了とす
る）。 ・揺動回数；各面圧で２０００回実施。 ・揺動スピード；１１回／分 ・評価；摩擦係数異常、異音発生をもって焼き付きと判
断。直前の面圧を最大許容面圧とする。 ｉｉ）「耐久評価」 ・荷重；３０ＭＰａ ・揺動回数；最終１０００００回 ・潤滑；初期グリースのみ これらの試験方法および試験条件で実施した試験結果を
表１に示す。

【００８９】

【表１】

【００９０】これらの試験結果から、実施例に示す軸受
材は、摩擦係数の異常および異音発生の面において優れ
た特性を有しているといえる。従来材は、３０ＭＰａに
おいて摩擦係数の著しい変動が観察され、試験を中断し
て摺動面を観察したところ、摺動面が荒れ、部分的にシ
やフト部分と軸受部分が凝着している様子が観察され
た。また、高力黄銅材においては、面圧５０ＭＰａにお
いて軸受部材が振動し、異音が発生しだした。摩擦係数
は、上がり下がりが周期的に生じ、変動が大きい状態で
あった。

【００９１】これらの試験結果より、従来材および高力
黄銅材は、十分な耐荷重性を有していないことが明らか
になった。そこで、さらに、同じ試験機において、面圧
を３０ＭＰａに固定して、揺動回数を増加させて、その
際の摩耗量変化について調査を実施した。その結果を、
表２に示す。

【００９２】

【表２】

【００９３】これらの結果より、各軸受材とも、初期摩
耗が観察される揺動回数１００００回までは摩耗量が多
い傾向があり、以降は定常摩耗領域に移行している。こ
のうち、高力黄銅材は、摩耗量測定毎にグリース給脂を
施している。このうち、実施例材１，２，３において
は、軸受材の端の部分から含油した油がこじみ出てきて
いた。

【００９４】試験最中の摩擦係数は、実施例１，２，
３，４のいずれにおいても、０．０４〜０．０６の間を
推移しており、軸受材の温度も４０℃〜５０℃であっ
た。一方、高力黄銅材の場合は、摩擦係数は、０．１〜
０．１２前後を推移し、軸受材の温度は、１１０℃〜１
２０℃前後まで発熱した状態であった。

【００９５】また、試験後に摺動面を観察したところ、
実施例１，２，３，４共に、摺動面は荒れた形跡はなか
った。一方、高力黄銅材の場合には、銅色に変色して、
内面は荒れていた。

【００９６】シャフトは、実施例１，２，３，４の場
合、薄黒っぽく変色していたが、摺動面はむしろ面粗さ
がよくなっていた（３Ｓが１Ｓ程度に変化した。）。一
方、高力黄銅材の場合は、シャフト表面には、銅合金材
が移着しており、その色は薄黒い銅色であった。

【００９７】以上の結果より、実施材はどの場合におい
ても、高力黄銅材に比較して、著しく耐摩粍性が優れて
いることが明らかになった。特に、含油した油分にゲル
化剤を添加したものは、摺動時に発生した熱により必要
分が溶け出し、摩擦係数を下げて発熱を抑制することか
ら、必要以上の油分が溶け出さず、長期に渡って含油性
能を維持できる可能性があることを示している。

【００９８】（実施例６）本実施例は、高密度低含油焼
結合金層の中に、強度向上および耐摩耗性向上部材とし
て含有させる燐化物もしくは硼化物の含有量について調
査したものである。

【００９９】（工程１）表面が平らな鋼板を用意し、３
００ｍｍの長さに切断した。みがき鋼板の場合には、そ
のまま脱脂した後使用可能であるが、表面処理を施して
酸化皮膜が表面に形成されている場合には、研磨により
表面層を除去した後脱脂処理を施す。鋼板の厚さは６ｍ
ｍであった。

【０１００】（工程２）高密度焼結体用の材料を以下の
水準になるようにＶ型混合機にて混合した。混合した粉
を鋼板上に５ｍｍ散布し、焼結を実施した。焼結雰囲気
は真空で、焼結温度は８５０℃であった。次いで、一次
焼結後の焼結体を、焼結層の厚さが２ｍｍになるまで圧
延し、さらに二次焼結を実施した。そのときの焼結条件
は、一次焼結時と同様である。このようにして得られる
焼結体の裏金の部分を機械加工により取り除き、引っ張
り試験片に加工し、引っ張り強度の測定を実施した。そ
の試験結果が表３に示されている。

【０１０１】

【表３】

【０１０２】耐荷重能力が必要とされる高密度材料部分
は、硬さと強度とが必要となる。特にせん断力が働くよ
うな摺動状況の下では、強度の要因が耐摩耗性を向上さ
せる上において必要な要件となる。上述の試験結果から
明らかなように、硬さ、特に強度の面からみると、燐化
物および硼化物の合計重量が５％以下の範囲において、
強度が高い（２９０ＭＰａ以上）ことがわかる。よっ
て、両者の合計添加量は最大５％とするのが好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１の製造工程図である。

【図２】図２は、実施例２の製造工程図である。

【図３】図３は、実施例２において製作された軸受用素
材の模式図（ａ）およびその断面図（ｂ）である。

【図４】図４は、実施例３の製造工程図である。

【図５】図５は、実施例３において製作された軸受用素
材の模式図（ａ）およびその断面図（ｂ）である。

【図６】図６は、摺動試験の試験機の構成図である。

【符号の説明】

１、１１、２１ 鋼板 ２、４、７、１２、１６ 金属混合粉 ３、１４ 焼結炉 ５ 樹脂板 ６、２０ 圧延機 ８ 軸受 １３ 第１スリット鋼板 １５ 第２スリット鋼板 １７、１８ 焼結体 １９ 樹脂 ２２ 補助板

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平滑な表面を有する鋼製の裏金と、この
   裏金の表面部に接合され互いに組織および成分を異にす
   る少なくとも２種類の焼結合金層とよりなる複層焼結摺
   動部材であって、 これら焼結合金層のうち少なくとも１種類の焼結合金層
   が、摺動面において他の焼結合金層と混在した状態で摺
   動方向に対し独立して露出するように分布されているこ
   とを特徴とする複層焼結摺動部材。
2. 【請求項２】 さらに、前記裏金の表面部には潤滑特性
   を有する樹脂材料が配される請求項１に記載の複層焼結
   摺動部材。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２種類の焼結合金層の組
   織内における気孔率が全体として１０％〜５０％である
   請求項１に記載の複層焼結摺動部材。
4. 【請求項４】 前記少なくとも２種類の焼結合金層のう
   ち、少なくとも１種類は高密度低含油焼結合金層であ
   り、他の少なくとも１種類は低密度高含油焼結合金層で
   ある請求項１，２，３のうちのいずれかに記載の複層焼
   結摺動部材。
5. 【請求項５】 前記高密度低含油焼結合金層は、少なく
   とも摺動方向の長さが３ｍｍ〜２０ｍｍ、摺動面の表面
   形状が円形、楕円形もしくは帯状の多数の部分を備え、
   かつそれら部分のうちのいずれかの部分が必ず摺動方向
   に位置するように配置されている請求項４に記載の複層
   焼結摺動部材。
6. 【請求項６】 前記高密度低含油焼結合金層の摺動面全
   体に占める面積率が３０％〜６０％である請求項４また
   は５に記載の複層焼結摺動部材。
7. 【請求項７】 前記低密度高含油焼結合金層の気孔率が
   ２０％〜７０％に調整されている請求項４〜６のうちの
   いずれかに記載の複層焼結摺動部材。
8. 【請求項８】 前記高密度低含油焼結合金層の気孔率が
   １０％以下に調整されている請求項４〜７のうちのいず
   れかに記載の複層焼結摺動部材。
9. 【請求項９】 前記低密度高含油焼結合金層には、黒
   鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤の少なくとも１
   種が１％〜２０％含有されている請求項４〜８のうちの
   いずれかに記載の複層焼結摺動部材。
10. 【請求項１０】 前記高密度低含油焼結合金層には、燐
    化物、硼化物、酸化物のうちの少なくとも１種が１％〜
    ５％含有されている請求項４〜９のうちのいずれかに記
    載の複層焼結摺動部材。
11. 【請求項１１】 前記低密度高含油焼結合金層には、バ
    ーミキュライト、発泡ガラス、活性炭、珪藻土、木炭、
    骨粉、珊瑚粉、木粉、ワックスなどの多孔質形成部材の
    少なくとも１種が１％〜１０％含有されている請求項４
    〜１０のうちのいずれかに記載の複層焼結摺動部材。
12. 【請求項１２】 前記高密度低含油焼結合金層が銅系焼
    結合金層である請求項４〜１１のうちのいずれかに記載
    の複層焼結摺動部材。
13. 【請求項１３】 平滑な表面を有する鋼製の裏金と、こ
    の裏金の表面部に形成される鉄を主成分とする鉄−銅合
    金系焼結層と、この鉄−銅合金系焼結層の上面に形成さ
    れ互いに組織および成分を異にする少なくとも２種類の
    焼結合金層とよりなる複層焼結摺動部材であって、 これら焼結合金層のうち少なくとも１種類の焼結合金層
    が、摺動面において他の焼結合金層と混在した状態で摺
    動方向に対し独立して露出するように分布されているこ
    とを特徴とする複層焼結摺動部材。
14. 【請求項１４】 前記少なくとも２種類の焼結合金層の
    うち、少なくとも１種類は高密度低含油焼結合金層であ
    り、他の少なくとも１種類は低密度高含油焼結合金層で
    あり、前記高密度低含油焼結合金層は、少なくとも摺動
    方向の長さが３ｍｍ〜２０ｍｍ、摺動面の表面形状が円
    形、楕円形もしくは帯状の多数の部分を備え、かつそれ
    ら部分のうちのいずれかの部分が必ず摺動方向に位置す
    るように配置されている請求項１３に記載の複層焼結摺
    動部材。
15. 【請求項１５】 前記低密度高含油焼結合金層には、ゲ
    ル化剤を添加した油が含油されている請求項１４に記載
    の複層焼結摺動部材。
16. 【請求項１６】 前記ゲル化剤添加後の油には、鉛、黒
    鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤の少なくとも１
    種が２％〜１０％含有されている請求項１５に記載の複
    層焼結摺動部材。
17. 【請求項１７】 平滑な表面を有する鋼製の裏金と、こ
    の裏金の表面部に接合され互いに組織および成分を異に
    する少なくとも２種類の焼結合金層とよりなる複層焼結
    摺動部材を、所定の長さに切断し、表裏を機械加工して
    平板の摺動部材に形成してなることを特徴とする複層焼
    結摺動部材。
18. 【請求項１８】 平滑な表面を有する鋼製の裏金と、こ
    の裏金の表面部に接合され互いに組織および成分を異に
    する少なくとも２種類の焼結合金層とよりなる複層焼結
    摺動部材を、所定の長さに切断し、丸曲げにより軸受形
    状に加工した後、端面部分を接合し、内外径を機械加工
    して円筒状の軸受に形成してなることを特徴とする複層
    焼結摺動部材。
19. 【請求項１９】 （ａ）平滑な表面を有する鋼製の裏金
    の表面部に、中間層を形成する金属混合物を散布する第
    １工程、（ｂ）この第１工程で得られる構成物を焼結す
    る第２工程、（ｃ）この第２工程で得られる構成物の表
    面部に、高密度低含油焼結合金層を形成する金属混合粉
    を所要の形成型を用いて散布する第３工程、（ｄ）この
    第３工程で得られる構成物を焼結する第４工程、（ｅ）
    この第４工程で得られる構成物の表面部に突起状に存在
    する高密度材を圧延する第５工程、（ｆ）この第５工程
    で得られる構成物の表面部に、低密度高含油焼結合金層
    を形成する金属混合物を散布する第6工程、（ｇ）この
    第６工程で得られる構成物を焼結する第７工程、（ｈ）
    この第７工程で得られる構成物の表面部に存在する低密
    度材を圧延する第８工程および（ｉ）この第８工程で得
    られる構成物に油を含浸させる第９工程を備えることを
    特徴とする複層焼結摺動部材の製造方法。
20. 【請求項２０】 （ａ）平滑な表面を有する鋼製の裏金
    の表面部に、高密度低含油焼結合金層を形成する金属混
    合粉を所要の形成型を用いて散布する第１工程、（ｂ）
    この第１工程で得られる構成物を焼結する第２工程、
    （ｃ）この第２工程で得られる構成物の表面部に突起状
    に存在する高密度材を覆うように、かつそれら高密度材
    間に新たなスリットを形成できるように、これら高密度
    材をスリット板で覆うとともに、そのスリット板の表面
    側に、低密度高含油焼結合金層を形成する金属混合粉を
    散布する第３工程、（ｄ）この第３工程で得られる構成
    物を焼結する第４工程、（ｅ）この第４工程で得られる
    構成物の表面部に含油性のある樹脂材料を散布し、その
    表面を圧延する第５工程および（ｆ）この第５工程で得
    られる構成物に油を含浸させる第６工程を備えることを
    特徴とする複層焼結摺動部材の製造方法。
21. 【請求項２１】 （ａ）平滑な表面を有する鋼製の裏金
    の表面部に、高密度低含油焼結合金層を形成する金属混
    合粉を所要の形成型を用いて散布する第１工程、（ｂ）
    この第１工程で得られる構成物を焼結する第２工程、
    （ｃ）この第２工程で得られる構成物の表面部に、低密
    度高含油焼結合金層を形成する金属混合粉を散布する第
    ３工程、（ｄ）この第３工程で得られる構成物を焼結す
    る第４工程、（ｅ）この第４工程で得られる構成物の表
    面部に存在する高密度部分を圧延する第５工程および
    （ｆ）この第５工程で得られる構成物に油を含浸させる
    第６工程を備えることを特徴とする複層焼結摺動部材の
    製造方法。
22. 【請求項２２】 前記第５工程の後に再度焼結を行うと
    ともに、この焼結の後に圧延を行うことを特徴とする請
    求項２１に記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
23. 【請求項２３】 ａ）平滑な表面を有する鋼製の裏金の
    表面部に、高密度低含油焼結合金層を形成する金属混合
    粉を所要の形成型を用いて散布する第１工程、（ｂ）こ
    の第１工程で得られる構成物を焼結する第２工程、
    （ｃ）この第２工程で得られる構成物の表面部に突起状
    に存在する高密度材を圧延する第３工程、（ｄ）この第
    ３工程で得られる構成物の表面部に低密度高含油焼結合
    金層を形成する金属混合粉を散布する第４工程、（ｅ）
    この第４工程で得られる構成物を焼結する第５工程、
    （ｆ）この第５工程で得られる構成物の表面部を圧延す
    る第６工程、（ｇ）この第６工程で得られる構成物を再
    度焼結するとともに、この焼結の後に圧延を行う第７工
    程および（ｈ）この第７工程で得られる構成物に油を含
    浸させる第８工程を備えることを特徴とする複層焼結摺
    動部材の製造方法。
24. 【請求項２４】 さらに、最終の圧延工程後に、その圧
    延工程で得られる構成物を円筒状に成形して端面部同士
    を接合し、内径部および外径部を機械加工して軸受に形
    成する工程を備え、この工程の後に軸受に油を含浸させ
    る前記工程が設けられる請求項１９〜２３のうちのいず
    れかに記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
25. 【請求項２５】 前記形成型が厚紙である請求項１９〜
    ２４のうちのいずれかに記載の複層焼結摺動部材の製造
    方法。