(57)【要約】【課題】  滑り軸受の有利な滑り特性を良好な機械的負荷能力と結びつける。【解決手段】  鋼製支持受け金、及び支持受け金上に被着されかつ主合金元素として錫及び亜鉛を含む鉛なしの銅基軸受金属層を有する滑り軸受において、軸受金属層が、２．５〜１１重量％の錫割合及び０．５〜５重量％の亜鉛割合を持ち、錫割合と亜鉛割合との和が３〜１３重量％である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑り軸受であって、鋼製支持受け金、及び支持受け金上に被着されかつ主合金元素として錫及び亜鉛を含む鉛なしの銅基軸受金属層を有するものにおいて、軸受金属層が、２．５〜１１重量％の錫割合及び０．５〜５重量％の亜鉛割合を持ち、錫割合と亜鉛割合との和が３〜１３重量％であることを特徴とする、滑り軸受。
【請求項２】
軸受金属層が、コバルト、マンガン及びジルコンを含む元素群のうち少なくとも１つを、この群の使用される元素に関して０．１〜１．８重量％の全濃度で含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の滑り軸受。
【請求項３】
軸受金属層が、チタン、マグネシウム及び燐を含む元素群のうち少なくとも１つの元素を、この群の使用される元素に関して０．０５〜１．７重量％の全濃度で、０．０８重量％の最大燐濃度において含んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載の滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、滑り軸受であって、鋼製支持受け金、及び支持受け金上に被着されかつ主合金元素として錫及び亜鉛を含む鉛なしの銅基軸受金属層を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】  主合金元素として錫及び亜鉛を含む銅基滑り軸受材料は、以前から公知であるが、摩擦特性を改善するため、これらの軸受材料に比較的高い割合の鉛が添加された。しかし鉛合金の毒性は、このような合金材料の使用にますます反対するようになっている。このため主合金元素としての錫及び亜鉛を含む鉛なしの銅基滑り軸受材料を開発する試みはなかったが、鉛青銅から成る軸受材料と比較して著しく悪い適性が常に現れた。例えば少なくとも２１．３重量％の亜鉛及び最高３．５重量％の錫を含む鉛なし銅合金を、マグネシウム、鉄又はコバルト、ニッケル及びマンガン又は珪素の添加により、その滑り特性において改善することが提案された（ドイツ連邦共和国特許第１０３０８７７９号明細書）が、十分な成果はなかった。主合金成分として亜鉛及び珪素を含む別の公知の鉛なし銅合金（ドイツ連邦共和国特許第１０３０８７７８号明細書）では、少なくとも８．５重量％の亜鉛、１〜５重量％の珪素及び最高２重量％の錫が、僅かな割合の鉄又はコバルト、ニッケル及びマンガンと共に銅に添加されているが、同様に十分な滑り特性は得られない。最後に例えば６重量％までの錫を含む銅合金において、０．０５〜２重量％の程度のビスマスの添加により鉛の添加が回避される（欧州特許第０４５７４７８号明細書）と、摩擦特性は改善できるが、このような材料の効果的な使用を妨げる低い耐食性を甘受せねばならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従って本発明の基礎になっている課題は、摩擦及び強さの要求を満たし、従ってこのような滑り軸受を特に原動機製造において使用することができる、最初に述べた種類の滑り軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、与えられた課題を、軸受金属層が、２．５〜１１重量％の錫割合及び０．５〜５重量％の亜鉛割合を持ち、錫割合と亜鉛割合との和が３〜１３重量％であることによって、解決する。【０００５】  驚くべきことに、錫及び亜鉛の示された割合範囲において、軸受金属層の滑り特性及び軸受の機械的負荷能力に対する要求が完全に満たされることがわかった。錫割合を最高１１重量％に限定すると、時効硬化効果はまだ現れない。更に脆化の原因となる相組成もまだ予想されない。亜鉛は、他の場合使用されるけれども金属間の鉄−燐化合物を形成するため軸受金属と鋼製支持受け金との結合に不利な影響を及ぼす燐の適当な代用物である。示された割合の錫及び亜鉛を含む鉛のない銅基軸受金属層は、従って鋳造技術的及び焼結技術的によく使いこなせる合金なので、鋼への鋳造合わせ金又は焼結合わせ金に特によく適している。【０００６】  鋼製支持受け金と関連して軸受金属層の特性を改善するため、軸受金属層が、コバルト、マンガン及びジルコンを含む元素群のうち少なくとも１つを、この群の使用される元素に関して０．１〜１．８重量％の全濃度で含んでいることができる。この量では、初めに析出される相の量が全く形成されないか、又は効果を無視できる僅かな量しか形成されず、それが鋳造性にも焼結粉末の製造にも有利な影響を及ぼす。これらの合金元素の割合の限定により、脆化のおそれなしに、強さを増大する金属間層が得られる。更に製造に特有な軸受金属層の多くの熱処理の際、とりわけジルコンによる再結晶の阻止が有益である。【０００７】  コバルト、マンガン及びジルコンのほかに、チタン、マグネシウム及び燐も添加することができ、これらの元素の全濃度が０．０８重量％の最大燐濃度において０．０５〜１．７重量％であるようにする。固体状態において適当な規則状態を形成する際共同作用のほかに、これらの元素は還元作用を持ち、そうしない場合不可避な燐の最小添加による冶金処理を可能にする。更にとりわけチタンただしジルコンも、原動機製造において滑り軸受を使用する際予想される１５０℃までの運転温度で、老化による脆化を阻止し、それが滑り軸受の寿命に有利な影響を及ぼす。【０００８】  図面には、銅及び鉛に基く軸受金属層を持つ公知の滑り軸受が、鉛なしの軸受金属層を持つ本発明による滑り軸受に対比して示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  同じ構造の複数の滑り軸受のそれぞれ１つの組が、比較可能な条件のもとで、摩損が現れるまで高められる静的荷重を受けた。それぞれの組のすべての滑り軸受に対して摩損の発生の際ＭＰａで測定される限界荷重から計算された平均摩損限界荷重が、図１によるブロック線図に記入された。軸受は４８ｍｍの直径及び２１ｍｍの軸受幅を持っていた。軸の１２．６ｍ／ｓの回転速度及び１２０℃の動作温度で、摩損の傾向が確認された。ＣｕＰｂ２０Ｓｎ２から成る軸受金属層に対して求められたブロック線図１は、４３ＭＰａの平均摩損限界荷重を示している。ＣｕＰｂ１５Ｓｎ７から成る軸受金属層に対しては、ブロック線図２により、３７ＭＰａの平均摩損限界荷重が生じる。比較軸受におけるように鋼製支持受け金に被着された本発明による軸受金属層では、４重量％の錫、１重量％の亜鉛、０．０４重量％のマンガン、０．０８重量％のジルコン、０．０５重量％の燐、０．１１重量％のマグネシウム、０．０５重量％のチタン、残部は銅を含む組成において、ブロック線図３に示されているように，４８ＭＰａの平均摩損限界荷重が生じる。【００１０】  図２による線図には、縦座標に繰返し曲げ強さがＭＰａで記入され、横座標には荷重繰返し数が対数尺度で記入され、しかも摩損傾向に関しても試験された滑り軸受に対して示されている。これからわかるように、本発明による滑り軸受の繰返し曲げ強さは、曲線４により、鉛を含む軸受金属層を持つ滑り軸受より著しく高い所にある。曲線５はＣｕＰｂ２０Ｓｎ２から成る軸受金属層を持つ滑り軸受に当てはまり、曲線６はＣｕＰｂ１５Ｓｎ７から成る軸受金属層を持つ滑り軸受に当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】    摩損を生じる平均限界荷重をブロック線図で示す。
【図２】    荷重繰返し数に関して繰返し曲げ強さの推移の線図を示す。
【図１】
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【図２】
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