KR101265391B1

KR101265391B1 - Ｐｂ 프리 구리 합금 슬라이딩 재료 및 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR101265391B1
Application number: KR1020097023690A
Authority: KR
Inventors: 히로미 요코타; 료 무카이; 신이치 가토; 나호미 하마구치
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2013-05-20
Also published as: WO2008140100A1; CN102728839A; CN101688268A; KR20090130128A; JPWO2008140100A1; CN102728839B; US9434005B2; EP2166117B1; US20110129173A1; US20120251375A1; JP5143827B2; EP2166117A1; EP2166117A4; CN101688268B

Abstract

1.0∼15.0 % 의 Sn, 0.5∼15.0 % 의 Bi 및 0.05∼5.0 % 의 Ag 를 함유하고, Ag 와 Bi 는 Ag-Bi 공정 (共晶) 을 형성하는, Pb 프리에서도 Pb 함유 재료와 동등한 특성을 달성하고, 또한 마찰 계수가 안정된 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료. 필요에 따라, 0.1∼5.0 % 의 Ni, 0.02∼0.2 % 의 P 및/또는 0.5∼30.0 % 의 Zn 의 적어도 1 종이나, 평균 입경이 1.5∼70 ㎛ 인 Fe₃P, Fe₂P, FeB, NiB 및/또는 AlN 을 질량 백분율로 1.0∼10.0 % 함유해도 된다.

Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료

Description

Ｐｂ 프리 구리 합금 슬라이딩 재료 및 미끄럼 베어링{Pb-FREE COPPER ALLOY SLIDING MATERIAL AND PLAIN BEARINGS}

본 발명은, Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게 서술하면 Cu-Sn-Bi 계 슬라이딩 재료 및 미끄럼 베어링에 관한 것이다.

주물용 Cu-Sn-Pb 계 합금은 JIS H 2207 로서 규격화되어 있고, 동일 조성의 Cu-Sn-Pb 계 소결 합금을 백 메탈에 접착한 소위 바이메탈 베어링으로서, 선 기어, 오일 펌프, 트랜스퍼, 엔드 베어링, 피니언 등의 자동 변속기 (Automatic Transmission) 의 부시로서 사용되고 있다. 이러한 구리 합금에 있어서, Pb 는 저융점 2 차상 (相) 으로서 분산되어 있고, 윤활 성분으로서 작용한다. 또, Pb 는 구리 합금 전체의 경도를 저하시켜 친화성을 향상시킨다. 그 결과, 구리 합금의 내시이징성은 양호해졌다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-107106호는, 중량% 로, 0.4 % 이하의 P 및 12 % 이하의 Sn 을 필수 원소로서 함유하고, 임의 원소로서 10 % 이하의 Ni, 5 % 이하의 Ag, 5 % 이하의 Pb, 및 5 % 이하의 Bi 를 함유하는 구리 합금에, Mo 및/또는 W 를 경질 입자로서 분산시킨 소결 구리 합금을 바이메탈화한 베어링을 제안하고 있다. 이 특허 문헌에는 Bi, Pb 는 친화성을 향상시키고, Ag 는 내식성과 강도를 향상시키는 것으로 서술되어 있고, Ag 는 구리 (Cu) 에 고용되는 한 이와 같은 효과를 발휘한다.

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2005-350722호는, 연료 분사 펌프에 사용되는 Pb 프리 Cu-Bi-경질물 입자계 소결 합금에 있어서, Bi 상 (相) 입자를 경질물 입자보다 미세화함으로써 Pb 함유 구리 합금과 동등한 슬라이딩 특성을 달성하는 것을 의도하고 있다.

특허 문헌 3 : 일본 특허 제3560723호 (일본 특허출원 평8-57874호) 의 미끄럼 베어링 구리 합금은, Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료에 관한 것으로, Ag, Sn, Sb, In, Mn, Fe, Bi, Zn, Ni 및/또는 Cr (단 Ag 및 Sn 만의 조합을 제외한다) 을 Cu 매트릭스 중에 고용시키고, 특히 Ag 를 비평형으로 고용시키고 있고, 이들의 2 차상이 실질적으로 형성되어 있지 않은 것이다. 이 구리 합금에는, Pb 등의 연질 2 차상은 존재하지 않아, 이른바 Pb 프리로 되어 있는데, 특정 고용 원소, 예를 들어 Ag 와 Bi 가 슬라이딩 중에 구리 합금 표면에 농축되어 내시이징성이 우수한 물질을 형성하므로, Pb 함유 구리 합금에 필적하는 특성이 얻어지는 것으로 설명되어 있다.

Cu-Bi 의 2 원 상태도를 보면, Cu 와 Bi 는 거의 고용한 (固溶限) 이 없고, 액상에서 서로 용해되지만, 고상에서는 2 상으로 분리된다. 따라서, Bi 를 구리 합금 중에 고용시키기 위해서는, Cu-Bi 분말을 급냉 응고에 의해 만들 때, Cu, Bi 가 녹아 있는 상태로부터 매우 급속히 냉각시킬 필요가 있고, 그 속도는 공업적으로 가능한 속도보다 빨라야 한다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-107106호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2005-350722호

특허 문헌 3 : 일본 특허 제3560723호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

특허 문헌 1 의 구리 합금은 특히 Pb 프리를 의도한 것은 아니다. 단, 임의 성분으로서 Pb 를 선택하지 않고, Bi 를 선택하면 Pb 프리 Cu-Bi 조성이 되는데, 특히 Bi 상의 친화성이 Pb 보다 떨어지는 것은 전혀 서술되어 있지 않다.

Bi 가 연질 2 차상으로서 분산되어 있는 특허 문헌 2 에서 제안된 Pb 프리 Cu-Bi 계 합금은, Bi 가 Pb 보다 마찰 계수가 높기 때문에, 고온에서 Pb 함유 Cu-Sn 계 합금에 필적하는 슬라이딩 특성을 달성하는 것이 곤란하다는 문제를 Bi 상의 미세화에 의해 달성하고자 한다. 그러나, 친화성 자체의 관점에서는 Bi 상은 어느 정도 조대 (粗大) 한 것이 요구된다.

한편, 특허 문헌 3 에서 제안된 Pb 프리 Cu-Bi-Ag 계 합금에 있어서는, 어느 정도의 슬라이딩 후에는 안정된 슬라이딩 특성이 얻어지지만, 제조 직후에도 슬라이딩 부품으로서 사용 중에도 연질 2 차상이 존재하지 않기 때문에, 슬라이딩 초기의 마찰 계수가 높다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은, Cu-Pb 계 구리 합금과 동등한 내시이징성을 가지며, 슬라이딩 초기부터 마찰 계수가 안정된 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료 및 미끄럼 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관련된 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료는, 질량 백분율로, 1.0∼15.0 % 의 Sn, 0.5∼15.0 % 의 Bi 및 0.05∼5.0 % 의 Ag 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어짐과 함께, Ag 및 Bi 가 Ag-Bi 공정 (共晶) 을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

합금 조성

먼저, 본 발명의 구리 합금의 조성을 설명한다.

Sn 은 구리 합금의 강도를 향상시키고, 또 윤활유 등에 함유되는 부식성 성분, 특히 S 함유 유기 화합물에 대한 내식성을 향상시키는 성분이다. Sn 함유량이 1.0 % (백분율은 특기하지 않는 한, 질량% 이다) 미만에서는 이들의 효과가 작고, 한편 15.0 % 를 초과하면 Cu-Sn 계 금속간 화합물이 생성되어 구리 합금이 약해지고, 내시이징성 열화가 일어난다. 바람직한 Sn 함유량은 2.0∼10.0 % 이고, 보다 바람직하게는 2.0∼6.0 % 이다.

Bi 는 구리 합금 전체의 경도를 낮춰 친화성을 향상시킴과 함께, Cu 의 상대축에 대한 응착성을 억제함으로써 내시이징성을 향상시킨다. Bi 의 함유량이 0.5 % 미만이면 이들의 효과가 작고, 한편 15.0 % 를 초과하면 구리 합금의 강도가 저하되어 그 결과 내마모성이 저하된다. 바람직한 Bi 함유량 2.0∼10.0 % 이고, 보다 바람직하게는 3.0∼8.0 % 이다.

Ag 는 Bi 와의 공정 (共晶) 을 생성함으로써, 상기한 Bi 에 의한 저응착성을 초래한다. Ag 함유량이 0.05 % 미만이면, 이 효과가 작고, 한편 Ag 함유량이 5.0 % 를 초과하면, 구리 합금의 강도가 저하되어 내마모성이 열화된다. 바람직한 Ag 함유량은 0.1∼0.2 % 이다.

상기 성분의 잔부는 Cu 와 불가피적 불순물이고, 특히 Pb 는 흔적량 이하이다.

본 발명의 구리 합금은, 임의 성분으로서 0.1∼5.0 % 의 Ni, 0.02∼0.2 % 의 P 및 0.5∼30.0 % 의 Zn 의 적어도 1 종을 추가로 함유할 수 있다.

Ni 는 구리 합금의 강도를 향상시키고, 또 윤활유 등에 대한 내식성을 향상시킨다. Ni 의 함유량이 0.1 % 미만에서는 이들 효과가 적고, 5.0 % 를 초과하면 상대재에 대한 비응착성이 저하된다. 바람직한 Ni 함유량은 0.5∼2.0 % 이다.

P 는, 소결 중에 액상을 발생시키고, 백 메탈과의 밀착성을 높임과 함께, 재료 강도를 높이는 성분이다. P 의 함유량이 0.02 % 미만에서는 이들의 효과가 적고, 한편 0.2 % 를 초과하면 Cu-P 화합물에서 기인되는 재료 취화 (脆化) 가 현저해진다.

Zn 은 윤활유에 대한 내식성을 높이는 성분이다. Zn 함유량이 0.5 % 미만이면 이 효과가 적고, 한편 30.0 % 를 초과하면 재료 강도가 저하되어 내시이징성이나 내마모성이 저하된다. 바람직한 Zn 함유량은 1.0∼30.0 % 이고, 보다 바람직한 Zn 함유량은 15.0∼20.0 % 이다.

또한, 본 발명의 구리 합금은 경질 입자를 첨가한 복합 재료로 할 수 있다.

경질 입자는, 어그레시브 마모에 대한 구리 합금의 내마모성을 높임으로써, 시이징을 억제할 수 있다. 이러한 경질 입자로는, 평균 입경이 1.5∼70 ㎛ 인 Fe₃P, Fe₂P, FeB, NiB 및 AlN 으로 이루어지는 군의 적어도 1 종을 질량 백분율로 1.0∼10.0 % 를 구리 합금에 첨가할 수 있다.

이들 경질 입자, 특히 Fe₃P 는 경질 입자로는 경도가 낮기 때문에, 피삭성을 저하시키지 않고, 상대축에 대한 공격성이 낮고, 또한 구리 합금에 대한 소결성이 우수하다.

경질 입자의 평균 입경이 1.5 ㎛ 미만이면, 경질 입자가 Ag-Bi 공정 (共晶) 내에 들어감으로써, 슬라이딩 중에 구리 합금 표면으로부터 탈락되기 쉬워진다. 한편, 평균 입경이 70 ㎛ 를 초과하면, 경질 입자가 상대축을 마모하는 이른바 공격성이 커지고, 다음으로, 표면 거칠기가 조대해진 상대축이 구리 합금 자체를 마멸시키기 때문에, 구리 합금의 슬라이딩 특성이 열화된다. 바람직한 평균 입경은 10∼50 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 15∼40 ㎛ 이다. 또, 경질 입자의 첨가량이 1.0 % 미만이면, 그 효과가 적고, 한편 10.0 % 를 초과하면, 상기 상대축 공격성이 커지고, 또 재료 강도 저하나 백 메탈과의 밀착성의 저하를 초래한다.

합금 조직

본 발명에 관련된 구리 합금의 조직은, 임의 성분이나 경질 입자가 존재하는 경우에는 이들이 조직 구성 요소가 되지만, 기본적으로는 Cu 매트릭스와 Ag-Bi 공정 (共晶) 으로 이루어진다. 보다 상세하게 서술하면, 경질 입자가 첨가된 경우에는, 이 입자 그 자체가 분산되어 조직 구성 요소가 되는데, Cu 매트릭스와 Ag-Bi 공정 (共晶) 은 반드시 형성된다. Cu 매트릭스는 X 선 회절에 있어서, Cu 결정의 회절 피크가 검출되고, 현미경 관찰에 있어서 Ag-Bi 공정 (共晶) 의 2 차상으로부터 구별되는 것이다.

Ag-Bi 공정 (共晶) 은 Cu 매트릭스의 입계를 따라 신장된 Bi 상 중에 Ag 가 미세하게 분산된 형태를 갖는다. 이 공정 (共晶) 은 봉형상 공정 (共晶) 에 속한다. Ag-Bi 공정 (共晶) 에는 미량의 Cu 및 P 가 혼입되어 있다.

본 발명의 Cu-Sn-Bi-Ag 계 기본 조성에 있어서는, Cu 매트릭스는 Cu 와 Sn 에 의해 구성되고, Bi, Ag 는 Cu 매트릭스에 고용되지 않고, 또한 Ag-Bi 공정 (共晶) 이외의 2 차상을 형성하고 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, Cu 매트릭스에 고용된 Bi 는 슬라이딩 특성이 거의 향상되지 않고, 공정 (共晶) 형태 이외의 단상 Bi 는 친화성이 Pb 보다 떨어진다는 결점이 있다. Ag 도 동일하게 공정 (共晶) 형태로 슬라이딩 특성에 기여한다. 한편, Sn 은 주로 Cu 매트릭스에 고용된다. 또한, 「고용되지 않는다」 란, 후술하는 화상 해석 병용 EPMA 분석에 있어서 Cu 매트릭스 중에 Ag, Bi 의 검출 강도가 확인되지 않는다는 것이다.

또, 「2 차상을 형성하고 있지 않다」 란, 특허 문헌 3 (단락 번호 0045) 에 기재된 X 선 회절 조건 (Cu 관구 (管球), 30 ㎸, 150 ㎃) 에 있어서 2 차상이 검출되지 않는다는 것이다.

본 발명의 기본 조성에 추가하여 임의 성분을 함유하는 조성에 있어서는, Bi 및 Ag 는, Cu, Sn 그리고 Ni, P 및/또는 Zn 으로 구성되는 Cu 매트릭스에 고용되어 있지 않고, 또한 Ag-Bi 공정 (共晶) 이외의 2 차상을 형성하고 있지 않은 것이 바람직하다. Ni, P 및 Zn 은 Cu 매트릭스의 구성 성분으로서 존재하고, 상기 서술한 성능을 발휘한다. 즉, 이들 성분은 Ag-Bi 공정 (共晶) 형성을 방해하는 조직을 만들지 않고, Cu 매트릭스의 구성 성분이 되는데, Cu 매트릭스에는 Ag, Bi 는, 기본 성분의 경우와 마찬가지로, 고용되지 않는 것이 바람직하다.

제조 방법

Sn, Bi 및 Ag 를 고용한 구리 합금을 Ag-Bi 2 원계 상태도의 공정 (共晶)온도 262 ℃ 근방을 어느 정도의 냉각 속도로 냉각시키면, Ag-Bi 공정 (共晶) 이 생성된다. 즉, 공정 (共晶) 온도 근방을 초고속으로 냉각시키면 공정 (共晶) 반응은 일어나지 않고, Ag 와 Bi 는 Cu 매트릭스에 강제 고용된다. Ag-Bi 공정 (共晶) 이 형성되면, Cu-Bi 계 합금에서 볼 수 있는 Cu 매트릭스 계면 (결정입계) 에 그물 형상으로 신장된 Bi 단상은 볼 수 없게 되고, Cu 매트릭스의 계면에 Ag-Bi 공정 (共晶) 이 생성된다. 즉, 구리 합금 중의 Bi 상의 형태는 Ag 첨가에 의해 완전하게 별개의 것이 된다.

본 발명에 관련된 Pb 프리 구리 합금 미끄럼 베어링의 제조 방법은, 상기 서술한 현상을 이용하고 있고, 상기 조성을 갖는 원료 분말을, 백 메탈 강판 상에 산포하여, 700∼900 ℃ 에서 소결하는 소결 공정을 전후 2 회 실시하고, 중간에 소결 공공 (空孔) 을 축소하는 가공 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 필수 원소 및 임의 원소의 전부를 함유하는 구리 합금 분말, 혹은 이들 원소의 일부를 함유하고, 혼합에 의해 소정의 조성이 되는 혼합 분말을, 블라인더 등으로 혼련시켜 준비한다. 분말의 입경은 특별히 제한은 없지만, 입경으로 180 ㎛ 이하가 바람직하다. 이들 합금 분말 혹은 혼합 분말을 백 메탈 상에 산포하여, 소결시키고, 그 후 소결 공공을 찌부러뜨리기 위한 압연, 프레스 등의 가공을 실시하여, 동일한 조건에서 재소결을 실시한다. 소결 온도는 700∼900 ℃ 의 범위이다. 또, 경질 입자를 첨가하는 경우에는, 경질 입자를 합금 분말 혹은 혼합 분말에 혼합한다.

소결체를 원통 형상으로 가공하여 베어링 (부시) 으로 한다.

도 1 은 마찰 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 2 는 상대재에 대한 응착을 나타내는 사진이다.

도 3 은 본 발명의 슬라이딩 재료의 일 실시예에 관련된 금속 현미경 조직 (배율 200 배) 을 나타내는 사진이다.

도 4 는 도 3 의 재료의 EPMA 칼라 맵핑을 흑백화한 이미지도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

표 1 에 나타내는 조성이 되도록, Cu 성분-Bi-Ag 아토마이즈 분말 (분말 입경-180 ㎛ 이하) 및 경질 입자 (평균 입경-1.5∼70 ㎛) 를 V 블라인더로 균일하게 혼합하고, 혼합 분말을 강판 상에 약 1 ㎜ 의 두께로 산포하고, 1 차 소결, 압연 및 2 차 소결을 실시하고, 강판에 구리 합금이 밀착된 구리 합금 바이메탈을 제조하였다. 또한, 1 차 및 2 차 소결은 700∼900 ℃, 소결 시간은 5∼30 분, 공정 (共晶) 온도 근방의 냉각 속도 200 ℃/min 의 조건에서 실시하였다. 또, 상기 바이메탈은 원통 형상으로 성형하여 베어링 (부시) 으로 하였다.

상기 서술한 바와 같이 하여 조정한 베어링 부재에 대해 다음의 시험을 실시하였다.

마찰 시험

Ag-Bi 공정 (共晶) 이 미세 분산된 구리 합금과 Bi 단상이 분산된 구리 합금의 마찰 계수를 측정하면, 25 ℃ 에서는 양방 모두 마찰 계수는 낮고 안정되어 있기 때문에, 다음의 조건으로 고온에서의 마찰 계수를 측정하였다.

시험기 : 부착 미끄럼 시험기

시험편 온도 : 120 ℃

윤활 : 무윤활

미끄럼 속도 : 0.3 ㎜/s

또한, 이 마찰 시험에 있어서는 윤활 조건을 엄격하게 하기 위해, 윤활유를 사용하지 않는 무윤활 조건으로 하였다. 또한, 시험편 온도는 K 열전쌍에 의해 측정하였다. 측정 결과를 표 1 의 우단에 나타낸다.

또, 표 1 의 실시예 2, 4, 8, 11 및 비교예 7 에 대해서는, 다음의 방법으로 부시 형상의 시이징 시험을 실시하였다. 시험 결과를 표 2 에 나타낸다.

시이징 시험 방법

시험기 : 부시 저널 시험기

상대축 : SCM415

주속 : 15 m/s

하중 : 1 ㎫ 스텝 업

윤활 : ATF (Automatic Transmission Fluid)

유온 (油溫) : 120 ℃

삭제

표 1 에 있어서, 비교예 1 은, 실시예 1 과 Ag 이외에는 동일한 조성이다. 또, 비교예 6 은 실시예 1 과 동일한 조성인데, 공정 (共晶) 온도 근방을 포함하는 소결 온도로부터 실온까지의 냉각 속도를 2000 ℃/min 으로 급랭시킴으로써, Ag-Bi 공정 (共晶) 형성을 억제하여, Ag, Bi 를 Cu 매트릭스 중에 고용시킨 비교예이다. 비교예 7 은 종래의 Pb 함유 구리 합금의 대표적 조성이다.

실시예 1 과 비교예 1, 6 의 비교로부터, Ag-Bi 공정(共晶) 은, Bi 단상 (비교예 1) 및 고용 Ag, Bi (비교예 6) 보다 내응착성이 우수한 것을 알 수 있다. Bi 단상과 Ag-Bi 공정 (共晶) 의 비교는, 실시예 8 과 비교예 2, 실시예 10 과 비교예 3 에 대해서도 가능하고, 상기 서술한 바와 같은 판정이 얻어진다.

도 1 은, Ag-Bi 공정상 (共晶相) 의 내응착성을 검증하기 위해, Bi 단체 및 Ag-Bi 공정 (共晶) 합금 단체에 대해, 상기 마찰 시험에 있어서의 시간 경과와 마찰 계수의 관계를 나타낸 것이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, Bi 단체에서는 초기의 마찰 계수가 크고 또한 격렬하게 변화된다. 한편, Ag-Bi 공정 (共晶) 합금 단체에서는, 거의 변화가 없고 또한 낮다. 또, 도 2 는 상기 Bi 단체 및 Ag-Bi 공정 (共晶) 합금 단체에 대해, 상대재에 대한 응착 상황을 측정한 결과를 나타낸다 (측정 합계 시간 3 분). Ag-Bi 공정 (共晶) 합금 단체의 응착물 면적은 1.9 × 10⁴ ㎛²이고, Bi 단체의 응착물 면적은 5.8 × 10⁴㎛²였다. 이상으로부터, Ag-Bi 공정 (共晶) 은 Bi 단체보다 우수한 내응착성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

그리고, 이와 같은 우수한 내응착성을 갖는, Ag-Bi 공정 (共晶) 을 형성하고 있는 본 발명의 구리 합금인 표 1 의 실시예 2, 4, 8, 11 및 종래재의 Pb 함유재인 비교예 7 에 대해, 상기한 부시 형상의 내시이징성 시험을 실시한 결과, 표 2 에 나타내는 바와 같이 어느 실시예도 Pb 함유재인 비교예 7 의 내시이징성보다 높은 내시이징성을 갖고 있다.

이와 같이 본 발명의 구리 합금 슬라이딩 재료는 Pb 프리이면서, 내응착성이 우수하고, 베어링용 재료로서 사용한 경우, 고온도에서의 마찰 계수가 낮고 또한 안정되어 있기 때문에, 상대축과의 접촉에 의해 슬라이딩면이 고온이 되어 눌러 붙게 되었을 때 상대축에 응착되는 것을 방지하여 시이징을 방지할 수 있다.

다음으로, 표 1 의 실시예 4 에 관련된 소결 합금의 조직을 도 3 에 나타내고, EPMA (닛폰 전자사 제조, 형식 (JXA8100), (가속 전압 20 ㎸) 에 의한 칼라 맵핑을 도 4 에 나타낸다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 소결에 의해 결합된 구리 입자로 이루어지는 Cu 매트릭스의 입계를 따라 신장되고, 백색으로 나타내어진 지점이 2 차상인 Ag-Bi 공정 (共晶) 인데, 미세 Ag 는 명확하지 않다. Ag 상은 도 4 의 EPMA 에 있어서 식별되고, Bi 와 Ag 의 고농도의 농축 영역이 일치하기 때문에, 이들은 공정 (共晶) 으로서 결정화된 것을 알 수 있다. 또, Bi 와 Ag 는 Cu 매트릭스 중에서는 검출되지 않는다. 또, 도 3 에 있어서 회색 다각형의 물질은 Fe₃P 이다.

표 1 의 그 밖의 실시예에 대해서도 도 3, 4 와 동일한 조직이 관찰되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 Pb 프리 소결 구리 합금은, 고온에 있어서 초기 마찰 특성이 우수하기 때문에, 미끄럼 베어링은 오토매틱 트랜스미션의 부시 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims

질량 백분율로, 1.0∼15.0 % 의 Sn, 2.0∼10.0 % 의 Bi 및 0.05∼5.0 % 의 Ag 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어짐과 함께, 상기 Ag 와 Bi 는 Cu 매트릭스에 고용되어 있지 않고, Ag-Bi 공정 (共晶) 으로서 석출하고, 또한, Ag-Bi 공정 이외의 형태에서는 석출하고 있지 않는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료.
제 1 항에 있어서,

질량 백분율로, 0.1∼5.0 % 의 Ni, 0.02∼0.2 % 의 P 및 0.5∼30.0 % 의 Zn 의 적어도 1 종을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

평균 입경이 1.5∼70 ㎛ 인 Fe₃P, Fe₂P, FeB, NiB 및 AlN 으로 이루어지는 군의 적어도 1 종의 경질 입자를 질량 백분율로 1.0∼10.0 % 함유하는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료를 소결에 의해 백 메탈에 접착한 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 4 항에 있어서, 상기 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료를 Sn, Bi 및 Ag 를 함유하는 구리 합금 분말을 백 메탈 강판 상에 산포하여, 700∼900 ℃ 에서 소결하는 공정을 2 회 실시하고, 중간에 소결 공공 압축에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링.
제 1 항에 있어서,

Sn, Bi, 및 Ag 를 함유하는 구리 합금 분말을 백 메탈 강판 상에 산포하고, 700 ~ 900 ℃ 에서 소결하는 공정을 2 회 실시하고, 중간에 소결 공공 압축 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 구리 합금 분말이, 질량 백분율로, 0.1 ~ 5.0 % 의 Ni, 0.02 ~ 0.2 % 의 P, 및 0.5 ~ 30.0 % 의 Zn 중 하나 이상의 원소를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료의 제조 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금 분말과, 질량 백분율로 1.0 ~ 10.0 % 의 평균 입경이 1.5 ~ 70 ㎛ 인 Fe₃P, Fe₂P, FeB, NiB 및 AlN 으로 이루어지는 군 중에서 하나 이상의 경질 입자를 소결하는 것을 특징으로 하는 Pb 프리 구리 합금 슬라이딩 재료의 제조 방법.