[发明专利]不含Pb的铜基烧结滑动材料

说明书

技术领域

本发明涉及铜基烧结滑动材料，更详细而言，本发明涉及不含Pb且滑动特性优异的铜基烧结滑动材料。

背景技术

在滑动用铜合金中，Cu作为滑动材料起到支撑必要的负荷的作用；另一方面，通常添加的Pb因滑动时的温度上升而在滑动面上伸展，其结果为，Pb通过优异的自身润滑作用而起到防止咬合(焼付き)的固体润滑剂的作用。进一步地，由于Pb为软质分散相，所以具有磨合性(なじみ性)和异物埋收性。

但是，Pb可能对人体、环境带来不良影响。另外，Pb容易被硫酸以外的酸腐蚀，而作为粗大粒子存在于Cu合金中，这样会降低轴承的耐负荷性，所以在专利文献1(日本特公平8-19945号公报)中提出，使其作为由特定计算式表示的微细粒子分散。该式的含义可以解释为，在0.1mm²(10⁵μm²)的视野下观察到的全部Pb粒子的平均面积率为每个0.1％以下。

根据专利文献2(日本特公平7-9046号公报)可知，为提高烧结铜合金的耐磨损性，可以添加Cr₂C₃、Mo₂C、WC、VC、NbC等碳化物作为硬质物。根据该公报，将平均粒径为10～100μm的铜合金粉末和平均粒径为5～150μm的硬质物粉末通过V型混合机混合，然后进行压粉和烧结。Pb存在于铜粒子的晶界的说明(第4栏第21～22行)，与由Pb在Cu中几乎不固溶的平衡状态图所导出的见解并不矛盾。

达到与Cu-Pb类烧结合金同等滑动特性的不含Pb的Cu-Bi类合金通过专利文献3(日本特开平10-330868号公报)公知，Bi(合金)相存在于晶界3重点和其附近的晶界中。

根据专利文献3，其含有5～50质量％的包含Bi或Bi基合金的Bi相，其中Bi相含有Sn、Ag和In中的至少1种元素；Bi相中含有的至少1种的该元素为Sn时，其范围为20重量％以下；为Ag时，其范围为10重量％以下；为In时，其范围为5重量％以下。作为实施例的制备方法可列举，将纯Cu粉末、青铜粉末、磷青铜粉末的任一种与纯Bi粉末、Bi中含有Sn、Ag和In中的至少1种元素而成的粉末进行混合-压粉-烧结的例子。烧结条件为800℃下1小时。

专利文献3中描述，In除了如上所述在Bi相中含有以外，与Sn同样具有降低Cu的熔点并提高Cu相与Bi相的密着性的作用。在图1所示的Cu-In二元系统状态图中，由于In量在0～20质量％的范围时Cu-In的液相线急剧下降，所以认为上述作用利用了状态图的知识。

专利文献4(日本特许第3421724号)提出，在烧结铜合金中，当硬质物混入Pb、Bi相中时，可以防止Pb、Bi的流出，Pb、Bi相成为缓冲物，以缓和硬质物对对象轴的攻击性；Pb、Bi再度捕捉脱落的硬质物，缓和磨料磨损。

专利文献5(日本特开2001-220630号公报)公开，在Cu-Bi(Pb)类烧结合金中，为提高耐磨损性而添加的金属间化合物成为存在于Bi或Pb相周围的组织，因而在滑动中金属间化合物从铜合金表面突出，Bi、Pb相和Cu基质凹陷，形成油聚集，从而得到抗咬合性和耐疲劳性优异的滑动材料。作为烧结条件的例子，可列举800～920℃下约15分钟。

向润滑轴承用铜合金中添加铟(In)的情况通过专利文献6(日本特许第3108363号)已经公知，该方法通过从In类镀层向Cu-Pb-Sn层扩散In而改善其耐腐蚀性。

专利文献1：日本特公平8-19945号公报

专利文献2：日本特公平7-9046号公报

专利文献3：日本特开平10-330868号公报

专利文献4：日本特许第3421724号公报

专利文献5：日本特开2001-220630号公报

专利文献6：日本特许第3108363号公报

非专利文献1：FRICTION AND WEAR OF MATERIALS第2版(1995)ERNEST RABINOWICZ，John Wiley & Sons.Inc.第32，38页。

发明内容