| 【発明の名称】 |
摺動材料 |
| 【発明者】 |
【氏名】浜坂 直治
【氏名】斉藤 秀明
【氏名】石川 勝司
【氏名】大川 聡
【氏名】小西 晃子
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| 【目的】 |
生分解性油中での耐腐食性に優れているし、相対材とのなじみ性が良い材料とする。 |
| 【構成】 |
Ｓｎ９．０〜１５．０重量％、Ｐｂ８．５〜１１．０重量％、Ｎｉ３重量％以下、Ｚｎ３．０〜１０．０重量％、残りＣｕより成る摺動材料。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｓｎ９．０〜１５．０重量％、Ｐｂ８．５〜１１．０重量％、Ｎｉ３重量％以下、Ｚｎ３．０〜１０．０重量％、残りＣｕより成る摺動材料。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧機器の摺動部品等に用いられ、摺動性に優れていると共に、生分解性油に対して優れた耐腐食性を示す摺動材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧機器、例えば油圧ポンプ・油圧モータはシリンダーブロック、バルブプレート、クレードル、ピストンシュー等の油に触れながら摺動する部品を多数備え、これらの摺動部品は摺動材料により製作されてている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の油圧ポンプ・油圧モータ等の油圧機器には一般的に石油系の油が使用されており、この石油系の油は良好な潤滑特性を示すが自然界では分解しないため、環境汚染の原因の一つになっている。
【０００４】例えば、建設機械は工事現場等の屋外で点検、修理することがあり、前述の油圧ポンプ・油圧モータ等の油圧機器を点検、修理する際に内部の油が地面に落下すると、その油が分解しないので環境汚染の原因の一つになっている。
【０００５】この環境汚染を防止するため自然界で自然に分解するようにバクテリアによる分解性（生分解性）を付与した油が知られているが、このような生分解性油を油圧機器に使用すると、前述の摺動材料を腐食させて油圧機器の耐久性を低下させるという問題がある。
【０００６】そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした摺動材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は前述の生分解性油が摺動材料を腐食させる事由について鋭意研究したとところ、生分解性油としては植物油をベースにしたものが多いが、焼きつき防止を目的としてイオウ（Ｓ）などを極圧添加材として添加しているものもある。このＳは特に鉛青銅系材料（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系）に対してＣｕを溶出させ、腐食の原因となること、及び同じ生分解性油に対して黄銅系（Ｃｕ−Ｚｎ系）材料では腐食がしにくいことを見い出した。
【０００８】この青銅系材料と黄銅系材料の生分解性油に対する耐腐食性の差については明確な原因については不明であるが、亜鉛の存在がサルファーアタック防止に対して有効である可能性がある。一方、鉛青銅系材料と黄銅系材料の摺動特性を比較した場合、黄銅系材料は硬度、強度が高いため、高い面圧下には良い摺動特性を有するが、比較的、面圧が低い場合には、むしろ、なじみ性が良い比較的硬度の低い鉛青銅系材料が有効である。なじみ性というのは、摺動した場合、局部的に摩耗して相手材との接触面積を増やすことをいうが、比較的柔らかい鉛青銅材では局部面圧を下げて結果として耐面圧性を向上する効果がある。
【０００９】以上のことから、摺動材料としては生分解性油に対する耐腐食性が優れているばかりでなく、なじみ性が良いことが必要であることが判明し、この条件を満足する摺動材料を得るために種々の実験をした結果本発明に至り、本発明の摺動材料は、Ｓｎ９．０〜１５．０重量％、Ｐｂ８．５〜１１．０重量％、Ｎｉ３重量％以下、Ｚｎ３．０〜１０．０重量％、残りＣｕである成分範囲の摺動材料である。
【００１０】以下に本発明の摺動材料における成分範囲の規定理由について述べる。
■Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ本成分は鉛青銅材の基本成分であり、摺動性の確保より以下のように上下限を設定した。
Ｓｎ：９〜１５ｗｔ％，Ｐｂ：８．５〜１１．０ｗｔ％【００１１】Ｓｎは鉛青銅の基本元素であるが、Ｃｕの結晶強化に必要な９ｗｔ％を下限とした。また、Ｃｕに完全固溶させる上限として１５％を設定した。Ｐｂも鉛青銅の基本元素であるが、切削加工性の確保から下限を８．５％とした。またＰｂは増加するにつれて、強度を低下させる傾向にあり、摺動材の強度（硬さ）を確保するために上限を１１％とした。
【００１２】■Ｚｎ本成分は、耐腐食性向上のための必須元素である。その結果は３ｗｔ％以上で顕著になる。一方、添加量が０ｗｔ％を越えると酸化亜鉛になりやすく材料欠陥となる確率が高い。以上のような理由より最大１０ｗｔ％とした。
【００１３】■ＮｉＮｉはＰｂの偏析を防止するとともに強度向上に寄与する元素であるが、３ｗｔ％をこえると硬さが増加し、反面相手摺動材とのなじみ性が低下するので、なじみ性確保のため最大３ｗｔ％とした。
【００１４】
【実 施 例】
【００１５】
【表１】
【００１６】前記表１に試験材料の化学成分を示す。開発材としてはＺｎ量の異なる３種類を試験した。また比較材として黄銅系材料２種類、青銅系材料１種類を試験した。耐腐食性の試験方法として、生分解性油である植物油に複数の所定温度で２４０時間加熱保持して、試験前後のテストピースの重量変化量により評価した。
【００１７】この結果は図１、図２、図３に示すようになり、このことより従来の鉛青銅系材料であるベース材（記号Ｃ）に比較して開発材は１００℃以上での環境下における耐腐食性が大幅に改善されていることがわかり、黄銅系材料と同等の耐腐食性を有することが確認された。
【００１８】図４、図５に青銅系材料（Ｃ）と開発材１を対象に摺動速度を４，１０ｍ／秒の２水準で定速摩擦摩耗試験した結果を示す。試験方法はピン状に成形した被試験材を円盤状のディスク（ＳＣＭ４２０Ｈ 浸炭焼入れ材）と一定の荷重、回転速度の条件下で摺動させながら摩耗量を計測するもので、荷重を徐々にあげながら焼き付きに至る限界面圧を測定した。下記にはテスト条件をまとめて示す。
【００１９】（定速摩擦摩耗試験条件）
（１）相手材：ＳＣＭ４２０Ｈ（２）潤滑油：８０℃（３）速度：４ｍ／秒、１０ｍ／秒（４）荷重条件：２００Ｋｇ／ｃｍ2 以上の面圧領域は一定荷重で５分試験後５０Ｋｇ／ｃｍ2 づつ荷重を上げていく。
【００２０】図４（速度４ｍ／秒）、図５（１０ｍ／秒）より従来の青銅材（Ｃ）と比較してＺｎを３ｗｔ％添加した開発材（Ａ１材）の摩耗量、限界面圧は同等レベルであることが分かる。
【００２１】次に本発明の銅系の摺動材料より成る摺動部品の一例を説明する。図６に示すように、油圧ポンプのおけるピストン１が摺動自在に嵌挿するシリンダー孔２を有するシリンダーブロック３、このシリンダーブロック３と摺動するバルブプレート４、クレードル５、ピストンシュー６等である。
【００２２】また、図７（ａ）に示すようにシリンダーブロク３のシリンダー２内とバルブプレート摺動面３ａ及び図７（ｂ）に示すようバルブプレート４の摺動面４ａ並びに図７（ｃ）に示すようにクレードル５の摺動面５ａに銅系の摺動材料を溶着したもの。
【００２３】図８に示すように、油圧モータのシリンダーブロク１０、バルブプレート１１、ベアリング１２、センタボール１３等である。
【００２４】図９に示すように、シリンダのピストンロッド２０を摺動ガイドするブッシュ２１である。
【００２５】
【発明の効果】生分解性油中での耐腐食性が優れていると共に、相手材とのなじみ性の良い摺動材料となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２３６
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
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| 【出願日】 |
平成７年（１９９５）８月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】浜本 忠 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平９−６７６３０ |
| 【公開日】 |
平成９年（１９９７）３月１１日 |
| 【出願番号】 |
特願平７−２２０３７５ |
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