(57)【要約】  約５．０質量％〜９．０質量％のアンチモン、約３．０質量％〜８．０質量％の銅、約０．１質量％〜０．７質量％のコバルト、及び残部の錫から本質的になる錫ベースのホワイトメタル合金。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５．０質量％〜９．０質量％のアンチモン、約３．０質量％〜約８．０質量％の銅、約０．１質量％〜約０．７質量％のコバルト、及び残部の錫から本質的になる錫ベースのホワイトメタル合金。
【請求項２】
アンチモンの含有率が約６．０質量％〜約８．０質量％である、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
銅の含有率が約６．０質量％〜約７．０質量％である、請求項１に記載の合金。
【請求項４】
コバルトの含有率が約０．２質量％〜約０．５質量％である、請求項１に記載の合金。
【請求項５】
鉄鋼製造産業用の高負荷軸受での使用に適した、請求項１に記載の合金。
【請求項６】
発電設備で用いる高負荷軸受での使用に適した、請求項１に記載の合金。
【請求項７】
吹付け及び溶接形成された軸受の使用に適した、請求項１に記載の合金。
【請求項８】
鋳造形成されたバビット型軸受の使用に適した、請求項１に記載の合金。
【請求項９】
約６．０質量％〜約８．０質量％のアンチモン、約６．０質量％〜約７．０質量％の銅、約０．２質量％〜約０．５質量％のコバルト、及び残部の錫から本質的になる錫ベースのホワイトメタル合金。
【請求項１０】
鉄鋼製造産業用の重負荷軸受；発電設備に用いる重負荷軸受；吹付け及び溶接形成された軸受；又は鋳造形成されたバビット型軸受のうち少なくとも１つの使用に適した、請求項９に記載の合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で、２０１１年９月３０日に出願された、米国仮出願第６１／５４１，３９５号の利益を主張し、その全体の内容及び趣旨は参照により本願明細書に援用されている。
【０００２】
背景
１．分野
本発明の実施態様及び態様は、圧延機油膜軸受のブッシュを含む、様々な工業用途において有用な錫ベースのホワイトメタル合金に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
圧延機分野の油膜軸受に使用される最も顕著なホワイトメタル合金は、ＡＳＴＭ  Ｂ２３＃２（本願明細書ではＡＳＴＭ＃２と呼ぶ）と記載されており、合金元素として、アンチモンと銅を有し、主に錫からなる。ＡＳＴＭ＃２はよく理解されており、遠心鋳造、スプレー堆積、又は溶接によって容易にブッシングシェル上に堆積される。残念なことに、ＡＳＴＭ＃２は比較的低い耐疲労性を有するので、この材料で作られた軸受の荷重能力は制限されている。
【０００４】
様々なバージョンのニッケル硬化型ホワイトメタル合金が使用されており、その際、通常のバージョンはTuftinと呼ばれる。これらの合金は鋳造され且つ溶接され得るが、これらは環境上の理由で望ましくない重金属であるニッケルを含有する。
【０００５】
米国特許第６，５８９，３７２Ｂ１号（Roeinghら）は、アンチモン、銅、亜鉛、銀、及び錫から本質的になる公知の錫ベースのホワイトメタル合金の使用を開示している。Roeinghの合金は、遠心鋳造用途に適している。しかしながら、亜鉛成分の脆性のために、この合金は、吹付け及び溶接用途で用いるワイヤに容易に延伸することができない。
【０００６】
米国特許第４，１４０，８３５号（Goddard）及び英国特許出願第２１４６３５４Ａ号は、カドミウムも含む錫ベースのホワイトメタル合金の構成要素としてコバルトを開示している。カドミウムは、殆どの職場から禁止されているため望ましくない公知の発癌性物質である。
【０００７】
米国特許第４，１５０，９８３号（Mori）及び同第５，５１２，２４２号（Tanakeら）は、コバルトがクロムと一緒に利用される合金を開示している。クロムの含有は、これが通常の合金化条件の下で容易に溶解しないので、実施不可能である。
【０００８】
米国特許第４，７９５，６８２号（Turnerら）は微粒子を吸着するように設計された犠牲皮膜として有用な錫／コバルト合金を開示している。かかるコーティングは、高負荷の油膜軸受用途に要求される靭性を欠いており、上昇したパーセンテージ水準でのコバルトの開示された使用は、鋳造又は溶接プロセスに必要な流動特性を阻害する。
【０００９】
概要
簡単に説明すると、本発明の態様は、遠心鋳造、吹付け、及び溶接用途に普遍的に有用な錫ベースのホワイトメタル合金に関するものである。
【００１０】
本発明の態様は、金属産業でよく見られるタイプの高負荷油膜軸受での使用に要求される高められた強度及び耐疲労性を有する錫ベースのホワイトメタル合金にも関する。
【００１１】
本発明の態様は、更に、毒性が低く、一般にカドミウムなどの発癌性成分を含まない、錫ベースのホワイトメタル合金に関するものである。
【００１２】
一実施態様では、本発明の態様は、上記の米国特許第６，５８９，３７２Ｂ１号に開示された合金の亜鉛成分及び銀成分を、約０．１質量％〜０．７質量％の間の範囲の量で、コバルトに置き換えることによって達成されてもよく、その際、０．２質量％〜０．５質量％の間の範囲の量が最適であると考えられる。
【００１３】
発明の詳細な説明
本発明の実施態様、原理、及び特徴の理解を容易にするために、それらを例示的な実施態様での実施に関して以下に説明する。特に、それらは、新規であり且つ非自明の錫ベースのホワイトメタル合金であるという背景で記載されている。
【００１４】
しかしながら、本発明の実施態様は、記載されたシステムで使用することが制限されていない。
【００１５】
様々な実施態様を構成すると後述される成分及び材料は、例示的であり、限定的ではないことが意図されている。本願明細書に記載された材料と同じ又は同様の機能を実行する多くの好適な成分及び材料は、本発明の実施態様の範囲内に包含されるべきことが意図されている。
【００１６】
本発明による錫ベースのホワイトメタル合金は、主成分として錫、アンチモン、及び銅を含み、それにコバルトが添加される。約０．７質量％を上回る量のコバルトの添加は、得られる合金の流動性を不利に低下させることが判明した。従って、約０．１質量％〜０．７質量％の間のコバルトの添加が、上記の目的を達成するのに有効であることが見出されており、その際、約０．２質量％〜０．５質量％の間の添加が最適である。
【００１７】
本発明の錫ベースのホワイトメタル合金は、以下の実施例に挙げられる成分から本質的になる：
【００１８】
実施例Ｉ
アンチモン  ５．０〜９．０質量％
銅  ３．０〜８．０質量％
コバルト  ０．１〜０．７質量％
錫  残部
【００１９】
実施例ＩＩ
アンチモン  ６．０〜８．０質量％
銅  ３．０〜８．０質量％
コバルト  ０．１〜０．７質量％
錫  残部
【００２０】
実施例ＩＩＩ
アンチモン  ６．０〜８．０質量％
銅  ６．０〜７．０質量％
コバルト  ０．１〜０．７質量％
錫  残部
【００２１】
実施例ＩＶ
アンチモン  ６．０〜８．０質量％
銅  ６．０〜７．０質量％
コバルト  ０．２〜０．５質量％
錫  残部
【００２２】
実施例Ｖ
アンチモン  ６．０〜８．０質量％
銅  ６．０〜７．０質量％
コバルト  ０．２〜０．５質量％
錫  残部
【００２３】
得られる本発明の合金は、遠心鋳造されてよく、また、吹付け又は溶接用途に使用するためのワイヤに延伸されてもよい。更に、本発明の合金は、高負荷軸受用途、例えば、鉄鋼製造産業用途において使用するのに要求される強度及び耐疲労性を有し、さらに禁止されているか、そうでなければ有害である成分を含まない。
【００２４】
ホワイトメタル合金の耐疲労性は、破断するまで繰り返される引張／圧縮試験片の使用を通して実験的に決定され得る。本発明の合金と当該技術分野でよく使用される合金とを比較する実験室の試験データを表１に示す。試験データによれば、０．３％〜０．５％のコバルトを含有する合金の疲労強度は、圧延機用途でよく使用される他の合金を上回る、優れた耐疲労性を有する。示された試験データは、７，５００ｐｓｉ（５１．７ＭＰａ）の印加荷重と１０Ｈｚの試験周波数でＡＳＴＭ  Ｅ  ４６６に従って測定された。
【表１】
2014534335.tif 000002
【００２５】
本発明の実施態様は、例示的な形態で開示されているが、多くの変更、追加、及び削除は、以下の特許請求の範囲に記載される、本発明及びその等価物の趣旨及び範囲から逸脱することなく本願明細書でなされ得ることは当業者に明らかである。
【国際調査報告】
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