(57)【要約】【課題】複雑な形状にも精度良く対応でき、軽量化も可能とした銅合金製保持器を効率よく製造する。【解決手段】Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金を、ダイカスト法により保持器形状に成形する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金を、ダイカスト法により保持器形状に成形することを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項２】
銅合金におけるβ相の面積率が５〜２０％であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項３】
Ｐｂを含有しない銅合金を用いることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項４】
ニッケル系耐熱合金製または高速度鋼製の成形型を用いることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項５】
Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金からなり、引張強度が３００ＭＰａ以上で、伸びが１５％以上であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項６】
ＡＰＩ（アメリカ石油協会：American Petroleum Institute）規格のポンプの軸受に使用されることを特徴とする請求項５記載の転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用保持器、特にポンプ用転がり軸受に適した保持器、並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の保持器の軽量化を目的として、繊維状補強材を配合した合成樹脂製保持器が多用されているが、耐熱性や強度が特に要求される用途には使用できない。そこで、耐熱性や強度が特に要求される用途では、金属製保持器が使用されており、例えば特許文献１では、マグネシウム合金をダイカスト法により保持器を製造している。ダイカスト法では溶融金属を成形型に射出するため、複雑な形状にも精度良く成形でき、生産性も高い。また、マグネシウム合金は融点が比較的低く（６００〜６５０℃程度）、ダイカスト法に適している。
【０００３】
しかしながら、マグネシウム合金は強度や、耐食性、耐摩耗性が劣り、使用できない用途が多い。例えばＡＰＩ（アメリカ石油協会：American Petroleum Institute）規格のポンプでは、転がり軸受の保持器に銅合金製保持器が指定されており、銅合金製保持器でしか対応できない用途がある。しかし、銅合金製保持器は、これまで切削加工により製造されており、ポケット面を球面形状にしたり、中空にするなど複雑な形状に加工することが難しく、重量も大きくなっている。また、生産効率も悪く、材料の無駄もある。更には、銅合金の中には、快削性を高めるためにＰｂを含有しているのもあり、環境面からも好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複雑な形状にも精度良く対応でき、軽量化も可能とした銅合金製保持器を効率よく製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、下記を提供する。
（１）Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金を、ダイカスト法により保持器形状に成形することを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
（２）銅合金におけるβ相の面積率が５〜２０％であることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（３）Ｐｂを含有しない銅合金を用いることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（４）ニッケル系耐熱合金製または高速度鋼製の成形型を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
（５）Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金からなり、引張強度が３００ＭＰａ以上で、伸びが１５％以上であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
（６）ＡＰＩ（アメリカ石油協会：American Petroleum Institute）規格のポンプの軸受に使用されることを特徴とする上記（５）記載の転がり軸受用保持器。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ダイカスト法により銅合金製保持器を作製するため、複雑な形状にも成形でき、切削加工のような材料の無駄もなく、高効率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】アンギュラ玉軸受用保持器の一例を示す斜視図である。
【図２】アンギュラ玉軸受用保持器の他の例を示す斜視図である。
【図３】アンギュラ玉軸受用保持器の更に他の例を示す斜視図である。
【図４】実施例で得られた引張強度を示すグラフである。
【図５】実施例で得られた伸びの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１０】
本発明ではダイカスト法により銅合金製保持器を作製するが、Ｃｕを５０〜７０質量％、Ｚｎを２０〜４０質量％、Ａｌを０．１〜１０質量％、Ｓｎを０．１〜１０質量％の割合で含有する銅合金を用いる。Ｚｎ及びＡｌは、鋳造性を向上させるために配合される元素であり、好ましくはＺｎを３２〜３８質量％、Ａｌを１〜５質量％とする。また、Ｓｎは耐食性の向上させるために配合される元素であり、好ましくは０．１〜１質量％とする。
【００１１】
このような組成の銅合金は低融点８７０〜９３０℃であり、ダイカスト法に適したものとなる。また、従来の保持器用の銅合金は、快削性を高めるためにＰｂを含有することもあったが、本発明では切削加工が不要になるためＰｂフリーにもなり、環境面でも好ましい。尚、銅合金には、不可避不純物並びに鉛以外の元素としてＦｅ、Ｐ等を添加することができる。
【００１２】
また、このような組成の銅合金は、α相とβ相との２相の結晶組織を有するが、β相の割合が２０％以下が好ましく、より好ましくは５〜１０％、特に好ましくは５〜７％である。β相が多いほど強度が高くなる反面、延性の低下と、Ｚｎの溶出により耐食性が低下する。そのため、強度と耐食性とのバランスを考慮して、β相の割合を２０％以下にする。
【００１３】
尚、銅合金は、４５０〜５５０℃の熱処理によってβ相領域が縮小され、β相内のＳｎ、Ｓｂ濃度が上昇することによりβ相は飛躍的に耐食性が増加する。熱処理温度が５５０℃を越えるとβ相領域が増大する傾向を示し耐食性が悪くなり、４５０℃未満では粒界に存在する元素の局部的な偏在の解消やβ相領域の減少に多くの時間を要するため、４５０〜５５０℃が望ましい。
【００１４】
物性面では、引張強さが３００ＭＰａ以上で、伸びが２０％以上となり、保持器として好適な強度を有する。
【００１５】
ダイカスト法に用いる成形型には、ニッケル系耐熱合金または高速度鋼を用いることが好ましい。ニッケル系耐熱合金製または高速度鋼製の成形型を用いることにより、鋳造時の温度を下げることができ、成形型が長寿命となる。
【００１６】
ダイカスト法によれば、機械加工では得られないような複雑な形状の保持器を作製することができる。また、機械加工に比べて製造効率も高まる。例えば、図１に示すアンギュラ玉軸受用の保持器は、銅合金製のリング材を用い、ポケットをもみ抜き加工して作製することもできるが、ダイカスト法では成形型に溶融銅合金を射出するだけでよく、製造効率が大きく向上する。
【００１７】
保持器では、重いほど慣性力が大きくなり、軸受の公転滑りを起こしやすくなるため、機能上不要な部分の体積を減して軽量化を図ることで、このような不具合を解消することができる。例えば、図２に示す保持器では、図１に示す保持器から、円環部の上下面（厚み部分）のポケットとポケットとの間の部分を切除している。また、図３に示す保持器では、ポケットに相当する部分が開口した円環状の薄板を２重に配置し、開口形状に一致する筒状の部材で薄板同士を連結しており、薄板の間が中空になっている。何れの保持器でも、機能を維持しつつ軽量化を図っており、図１に示す保持器に比べて、図２に示す保持器では７〜８％、図３に示す保持器では１５％もの軽量化を実現できる。ダイカスト法によれば、このような複雑な形状に作製することも可能である。
【００１８】
尚、本発明では、アンギュラ玉軸受用保持器に限らず種々の転がり軸受用保持器に適用することができ、何れも公知の構成、種類の保持器を特定組成の銅合金をダイカスト法で製造することができる。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２０】
（実施例１〜３、比較例１〜３）
表１に示す銅合金を９００℃まで加熱して溶融し、ダイカスト法により図３に示す形状の保持器を作製した。作製後に、保持器を４５０〜５５０℃で熱処理した。成形型には、ニッケル系耐熱合金製を用いた。また、β相の割合は断面組織の面積割合を比較することにより求めた。そして、得られた保持器に割れ等の不良がなく、仕上げ工程前の段階で目標寸法からのズレが±１０％以内である場合、鋳造性が良好であると判断した。また、耐衝撃性は、保持器を軸受に組み込み、急加減速試験を行うことにより評価した。結果を表１に併記するが、本発明に従う実施例では何れも鋳造性が良好であり、ダイカスト法に適していることがわかる。また、耐衝撃性も良好である。これに対し、比較例の銅合金はＡｌが無添加で、Ｚｎ含有量も不足していることに由来して鋳造性が悪く、ダイカスト法には不向きである。
【００２１】
また、作製した保持器について、ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠して引張試験を行い、引張強度及び伸びを求めた。引張強度が３００ＭＰａ以上、伸びが１５％以上を「〇」として表１に示した。また、引張強度の結果を図４に、伸びの結果を図５示すが、本発明に従う実施例の保持器は高強度でもある。
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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