説明

青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法

【課題】 生産効率を犠牲にすることなく、高密度化が可能な青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法を提供する。
【解決手段】 鋼裏金2上に青銅合金を散布し焼結して得られた多孔質青銅合金層3の空孔率を乾式圧延工程と焼結工程とを施して空孔率3%以下の青銅合金と鋼との複層材を得た後、該複層材に対し圧延ロール表面に圧延油を供給して行う湿式圧延工程を施すことにより、従来の湿式圧延で見られる毛細管現象による焼結層の奥深くの空孔内へ圧延油が浸み込んで、次工程の熱処理(焼結)中に浸み込んだ圧延油が焼結層内で気化して新たな空隙が形成されるという不具合はなく、次工程の熱処理を行うことができる。このため、少ない圧延回数で青銅合金層の高密度化が可能となり、生産効率を高めることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼結方法によって製造されるクラッド材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車の自動変速機のクラッチ等に使用される部材(ワンウェイクラッチのエンドプレート)として、耐衝撃性の高い青銅合金(例えば、高錫青銅やリン青銅)と延性の高い低炭素鋼板とのクラッド材を使用したものが知られている(特開平6−337026号公報の段落0011)。そして、クラッド材の製造方法として、例えば、特開2003−269456号公報の段落0018に記載されるように、青銅粉末を鋼板の上に散布して焼結・乾式圧延を繰り返し、その際に、焼結温度による鋼板の鋼結晶粒の成長に注意しながら且つ青銅合金の緻密化に注意をはらいながら焼結温度、圧延率を選定して製造されていた。鋼結晶粒が粗大化したり、青銅合金層の空孔率が高いと深絞り加工等の加工時に、鋼結晶粒界や空孔部に加工での応力が集中し、割れの起点となりやすいからである。また、圧延は乾式圧延にて製造されるが、これは、圧延ロール表面に圧延油を供給しながら湿式圧延を行うと、毛細現象による青銅焼結層の奥深くの空孔内へ圧延油が浸み込んで、次工程の熱処理(焼結)中に浸み込んだ圧延油が焼結層内で気化して新たな空隙が形成されるという問題があるからである。
【特許文献1】特開平6−337026号公報(段落0011)
【特許文献2】特開2003−269456号公報(段落0018)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上記のような耐衝撃性の高い青銅合金と延性の高い低炭素鋼板とのクラッド材においては、圧延中に青銅合金と低炭素鋼との硬さが逆転するため、強度が高い青銅合金を用いたり、逆に強度が低い鋼を用いた場合には、総圧延量における低炭素鋼の圧延量の比率が多くなり、青銅合金が圧下され難い。また、乾式圧延では、過度に圧延率を高めると、圧延ロール表面とクラッド材表面間で焼付が起こるという問題がある。このため、青銅合金の緻密化を充分に達成するためには、乾式圧延を何段階に分けて行い、乾式圧延と焼結とを繰り返して行うことにより、青銅合金を高密度化させているため、生産効率が劣るという欠点があった。
【0004】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、生産効率を犠牲にすることなく、高密度化が可能な青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記した目的を達成するために、請求項1に係る発明においては、鋼裏金上に青銅合金を散布し焼結して得られた多孔質青銅合金層の空孔率を乾式圧延工程と焼結工程とを施して空孔率3%以下の青銅合金と鋼との複層材を得た後、該複層材に対し圧延ロール表面に圧延油を供給して行う湿式圧延工程を施すことを特徴とする。
【0006】
請求項2に係る発明においては、請求項1記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法において、前記青銅合金は、その組成がCu−Sn系又はCu−Sn−P系であることを特徴とする。
【0007】
請求項3に係る発明においては、請求項1又は請求項2記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法において、前記鋼裏金は、低炭素鋼であることを特徴とする。
【0008】
請求項4に係る発明においては、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法において、前記湿式圧延工程で使用する圧延油は、パラフィン系潤滑油であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に係る発明において、青銅合金層の空孔率3%以下とした鋼と青銅合金層からなる複層材に対し、湿式圧延を行うことにより、従来の湿式圧延で見られる毛細管現象による焼結層の奥深くの空孔内へ圧延油が浸み込んで、次工程の熱処理(焼結)中に浸み込んだ圧延油が焼結層内で気化して新たな空隙が形成されるという不具合はなく、次工程の熱処理を行うことができる。このため、少ない圧延回数で青銅合金層の高密度化が可能となり、生産効率を高めることができる。
【0010】
なお、乾式圧延で青銅合金層の空孔率を3%より多くした複層材に対し、湿式圧延を行うと、上記した不具合が発生する場合があるので、青銅合金層の空孔率を3%以下と限定した。また、青銅合金層の空孔率3%以下を達成するために、通常1回の乾式圧延を行えばよいが、青銅合金層の組成や最終的なクラッド材の厚さ寸法精度等を考慮して乾式圧延を複数回に分けて行ったり、乾式圧延間に焼結やアニールを行って青銅合金層の空孔率3%以下を達成しても良い。
【0011】
また、請求項2に係る発明においては、耐衝撃性の高いクラッド材を製造することができる。
【0012】
また、請求項3に係る発明においては、絞り加工のし易いクラッド材を製造することができる。
【0013】
また、請求項4に係る発明においては、温度による粘度変化が小さく湿式圧延が行い易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明に係る製造方法で製造したクラッド材を自動車の自動変速機のクラッチに使用されるエンドプレートに適用した場合のエンドプレート1の正面図(A)、A−A線断面図(B)である。エンドプレート1は、オートマチックトランスミッション等の一方向クラッチの内輪と外輪との間のスペースを保持するために使用され、その形状は、断面コ字状の環状部材として構成されるものである。また、エンドプレート1は、低炭素鋼2(例えば、自動車用冷延鋼材であるSPCC、絞り加工用の鋼材であるSPCD、深絞り加工用の鋼材であるSPCE)の表面に青銅合金層3(Cu−Sn系又はCu−Sn−P系)を積層したクラッド材で構成され、該クラッド材を鋼材側が内面となるようにコ字状に絞り加工することにより製造する。
【0015】
そして、上記したクラッド材は、本発明の製造方法により製造されるものである。即ち、鋼裏金上に青銅合金を散布し焼結して得られた多孔質青銅合金層の空孔率を乾式圧延工程と焼結工程とを施して空孔率3%以下の青銅合金と鋼との複層材を得た後、該複層材に対し圧延ロール表面に圧延油を供給して行う湿式圧延工程を施すことにより、従来の湿式圧延で見られる毛細管現象による焼結層の奥深くの空孔内へ圧延油が浸み込んで、次工程の熱処理(焼結)中に浸み込んだ圧延油が焼結層内で気化して新たな空隙が形成されるという不具合はなく、次工程の熱処理を行うことができる。このため、少ない圧延回数で青銅合金層の高密度化が可能となり、生産効率を高めることができる。
【0016】
そこで、以下、本発明の方法と従来の方法とで作製したクラッド材の性能について表1を参照して説明する。表1のうち、それぞれの対象製品は、以下のように製造した。
【0017】
〔実施例1〕
1.5mmの低炭素鋼(SPCE)上に、Cu−6質量%Sn−0.1質量%Pの青銅合金粉末(-60メッシュ)を散布後、還元性を有する焼結炉にて950℃で15分焼結し、冷却後、圧延ロールにて乾式圧延を施し、再度同条件で焼結し空孔率3%、厚さ0.35mmの青銅合金層と厚さ1.35mmの低炭素鋼との複層材を得、その後、その複層材を圧延ロールにてロール表面に圧延油(パラフィン系原油から生成された鉱物油)を供給しながら湿式圧延を行った。この際の圧延率はロール表面と複層材表面との微視的焼付が起こらない限界の圧延率(表1に示す。)とした。その後、絞り加工を行うために、還元性を有する焼結炉にて810℃で15分アニールして実施例1を得た。
【0018】
〔比較例1〕
複層材を得るまでの工程は、実施例1と同じであるが、その後の複層材の圧延工程が乾式圧延で行ったものである。この際の圧延率はロール表面と複層材表面との微視的焼付が起こらない限界の圧延率(表1に示す。)とした。その後、絞り加工を行うために、還元性を有する焼結炉にて810℃で15分アニールして比較例1を得た。
【0019】
〔比較例2〕
複層材を得るまでの工程は、実施例1と同じであるが、その後の複層材の圧延工程が乾式圧延で2回行ったものである。この際の圧延率はロール表面と複層材表面との微視的焼付が起こらない限界の圧延率(表1に示す。)とした。ただし、2回の乾式圧延の間に還元性を有する焼結炉にて810℃15分のアニールを行っている。その後、絞り加工を行うために、還元性を有する焼結炉にて810℃で15分アニールして比較例2を得た。
【0020】
〔比較例3〕
複層材を得るまでの工程において、青銅合金層の空孔率が4%である点を除いて実施例1と同じであるが、その後の実施例1と同じように、複層材を圧延ロールにてロール表面に圧延油(パラフィン系原油から生成された鉱物油)を供給しながら湿式圧延を行った。この際の圧延率はロール表面と複層材表面との微視的焼付が起こらない限界の圧延率(表1に示す。)とした。その後、絞り加工を行うために、還元性を有する焼結炉にて810℃で15分アニールして比較例3を得た。
【0021】
【表1】

【0022】
表1において、圧延前合金空孔率は、乾式圧延による複層材を得た段階での青銅合金層の空孔率であり、圧延後合金空孔率は、表1の1回目若しくは2回目の限界圧延率を施した後の青銅合金層の空孔率であり、合金割れの有無は、図1に示すエンドプレート形状(外径90mm、内径78mm)に絞り加工したときに、コ字状のR状屈曲部の青銅合金層の割れの有無を示すものである。
【0023】
しかして、本発明の製造方法で製造した実施例1においては、限界圧延率が高く圧延後合金空孔率も低く且つ合金層の割れも発生しておらず、耐衝撃性の高いクラッド材を提供することができる。これに対し、比較例1においては、限界圧延率が低く圧延後合金空孔率も高く且つ合金層の割れも発生しているので、耐衝撃性が低いクラッド材となっている。また、比較例2においては、限界圧延率での乾式圧延を2回行い且つその2回の乾式圧延の間に焼結を行っているので、比較例1に比較して圧延後合金空孔率も低く且つ合金層の割れも発生していないが、2回の乾式圧延工程及びその間のアニール工程が必要であり、きわめて生産性が悪い。更に、比較例3においては、実施例1と同じ条件の湿式圧延を施しているが、圧延前の合金層の空孔率が高いため、空孔に浸み込んだ圧延油が焼結工程で気化し、新たに空孔が形成されるため、圧延後合金空孔率も高く且つ合金層の割れも発生している。このため、耐衝撃性が低いクラッド材となっている。
【0024】
表1の実施例1と比較例1とを対比した場合に、その限界圧延速度は、表2のようになっている。限界圧延速度は、ロール表面と複層材表面との微視的焼付が起こらない限界の速度であり、表2からも明らかなように、実施例1は比較例1に対し圧延率が高いにもかかわらず限界圧延速度が速いので、生産効率にも優れていることが理解できる。
【0025】
【表2】

【0026】
なお、湿式圧延後の絞り加工するために必要なアニールは、連続炉通板方式加熱、コイル巻取り状態でのバッチ炉加熱のどちらを使用して行なっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に係る製造方法で製造したクラッド材を自動車の自動変速機のクラッチに使用されるエンドプレートに適用した場合のエンドプレートの正面図(A)、A−A線断面図(B)である。
【符号の説明】
【0028】
1 エンドプレート
2 低炭素鋼
3 青銅合金層


【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼裏金上に青銅合金を散布し焼結して得られた多孔質青銅合金層の空孔率を乾式圧延工程と焼結工程とを施して空孔率3%以下の青銅合金と鋼との複層材を得た後、該複層材に対し圧延ロール表面に圧延油を供給して行う湿式圧延工程を施すことを特徴とする青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法。
【請求項2】
前記青銅合金は、その組成がCu−Sn系又はCu−Sn−P系であることを特徴とする請求項1記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法。
【請求項3】
前記鋼裏金は、低炭素鋼であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法。
【請求項4】
前記湿式圧延工程で使用する圧延油は、パラフィン系潤滑油であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の青銅合金と鋼のクラッド材の製造方法。


【図1】
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【公開番号】特開2007−260704(P2007−260704A)
【公開日】平成19年10月11日(2007.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−86477(P2006−86477)
【出願日】平成18年3月27日(2006.3.27)
【出願人】(591001282)大同メタル工業株式会社 (179)
【Fターム(参考)】