CN112654446B

CN112654446B - 铁基烧结滑动构件及其制造方法

Info

Publication number: CN112654446B
Application number: CN201980056918.9A
Authority: CN
Inventors: 深江大辅; 宫崎亮一
Original assignee: Lishennoco Co ltd
Current assignee: Lishennoco Co ltd
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: CN112654446A; JPWO2020045505A1; JP2024016289A; US20210316364A1; WO2020045505A1

Abstract

本发明能够提供一种滑动性能优异的铁基烧结滑动构件。本发明提供一种铁基烧结滑动构件，其包含基体和气孔，所述基体以质量％计包含3～15％的S、合计量为0.2～6％的选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且分散有硫化物粒子，所述硫化物粒子具有选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上。

Description

铁基烧结滑动构件及其制造方法

技术领域

本发明的一个实施方式涉及铁基烧结滑动构件及其制造方法。

背景技术

对将原料粉末在模具内压缩成形而得到的压粉体进行烧结的、所谓的粉末冶金法由于能够近净形地造形，因此由之后的机械加工所产生的加工余量少，材料损失小，另外只要制作一次模具就能够大量地生产相同形状的制品，从以上等理由出发，粉末冶金法的经济性优异。另外，粉末冶金法能够制造通过通常的溶解所制造的合金中无法得到的特殊合金，从以上等理由出发，合金设计的范围广。因此被广泛适用于以汽车部件为代表的机械部件。

在机械部件中，滑动构件具备低摩擦系数和耐磨耗性变得很重要。特别是在施加高表面压力的用途中，优选使用由青铜系、铅青铜系等铜系烧结体形成的滑动构件。

以往的铜系烧结体能够将润滑油保持在烧结体中所含的气孔部，能够改善耐磨耗性。进一步，关于铅青铜系烧结体，基体中所含的铅相作为固体润滑剂起作用，能够改善耐磨耗性。

专利文献1中提出了一种铁基烧结滑动构件作为滑动特性以及机械强度优异的铁基烧结滑动构件，其具有由分散有硫化物粒子的铁素体基体和气孔构成的金属组织，硫化物粒子相对于基体以15～30体积％分散于基体中。

专利文献1中记载了：关于基体中析出的硫化物，为了使其发挥固体润滑作用而优选具有预定的大小。具体地说，专利文献1中提出了：优选最大粒径大于或等于10μm的硫化物粒子的面积占全体硫化物粒子的面积的大于或等于30％。

专利文献2中提出了一种被切削性烧结构件作为在保持强度的同时改善被切削性的烧结构件，在基体组织的整个面，小于或等于10μm的MnS粒子均匀地分散于晶粒内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-181381号公报

专利文献2：日本特开2002-332552号公报

发明内容

发明要解决的课题

铅青铜系烧结体包含大量的铅，因此为了应对环境问题，期望减少铅、开发替代材料。作为铅青铜系烧结体的替代材料，研究了各种材料，但对于铜系烧结体，期望摩擦系数和耐磨耗性的进一步改善。另外，对于铜系烧结体，由于铜的使用量变多，因此存在成本变高的问题。

根据专利文献1的记载，在铁基烧结滑动构件中，从滑动性能的观点考虑，基体中的硫化物粒子的粒径优选大至大于或等于10μm。专利文献1中，通过向包含0.03～0.9质量％的Mn作为不可避免的杂质的铁粉末中添加硫化铁，从而将烧结体中的硫化物粒子设为预定的体积比例，且使硫化物粒子粗大化。

专利文献2中，通过向包含Mn的铁粉末中添加MoS₂粉末，从而使MnS粒子在烧结体中析出。Mn为容易氧化的成分，难以制造获得富含Mn的铁合金的原料。

本发明的一个实施方式的目的在于提供滑动性能优异的铁基烧结滑动构件。

用于解决课题的方法

本发明的一个实施方式如下所述。

[1]一种铁基烧结滑动构件，其包含基体和气孔，所述基体以质量％计包含3～15％的S、合计量为0.2～6％的选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且分散有硫化物粒子，所述硫化物粒子具有选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上。

[2]根据[1]所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0～10％的Ni。

[3]根据[1]或[2]所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0～10％的Mo。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0～1％的石墨。

[5]一种滑动部件，其使用[1]至[4]中任一项所述的铁基烧结滑动构件。

[6]一种铁基烧结滑动构件的制造方法，将包含合计量大于或等于1质量％的选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上的铁合金粉末A和硫合金粉末B按照最终烧结体的硫含量为3～15质量％的方式添加，将所得到的混合粉末压缩成形，将所得到的成形体在900℃～1200℃的温度范围进行烧结。

[7]根据[6]所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，上述混合粉末进一步包含大于或等于3质量％的选自由镍粉末和镍铁合金粉末组成的组中的一种以上。

[8]根据[6]或[7]所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，上述混合粉末进一步包含0～1质量％的石墨。

[9]一种铁基烧结滑动构件，金属硫化物的面积比率大于或等于20％，每单位面积的金属硫化物的粒子数大于或等于8.0×10¹⁰个/m²。

[10]根据[9]所述的铁基烧结滑动构件，相对于金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于40％。

[11]一种铁基烧结滑动构件，金属硫化物的面积比率大于或等于20％，相对于金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于40％。

[12]根据[9]至[11]中任一项所述的铁基烧结滑动构件，上述金属硫化物包含选自由CrS、CaS、VS、TiS、和MgS组成的组中的一种以上。

[13]一种滑动部件，其使用[9]至[12]中任一项所述的铁基烧结滑动构件。

发明效果

根据一个实施方式，能够提供滑动性能优异的铁基烧结滑动构件。

附图说明

[图1]图1是表示实施例的推力滑动性能的图表。

[图2]图2是表示实施例的径向滑动性能的图表。

[图3]图3表示实施例1的烧结构件的截面图像。

[图4]图4表示实施例1和比较例2的烧结构件的截面图像。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行说明，但本发明不受以下例示的限定。

一个实施方式涉及的铁基烧结滑动构件的特征在于，其包含基体和气孔，所述基体以质量％计包含3～15％的S、合计量为0.2～6％的选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且分散有硫化物粒子，所述硫化物粒子具有选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上。

一个实施方式涉及的铁基烧结滑动构件由铁基烧结体形成。

铁基烧结体包含Fe作为主成分。这里，主成分是指铁基烧结体中占过半的成分。相对于铁基烧结体的全体组成，Fe量优选大于或等于50质量％，更优选大于或等于60质量％。

铁基烧结体可以通过粉末冶金法并使用包含铁粉末和/或铁合金粉末的原料来制造。

烧结体的气孔率优选为5～40％，也可以使润滑油含浸在气孔中。

一个实施方式涉及的滑动部件使用铁基烧结滑动构件来形成。

滑动部件也可以由铁基烧结体一体地形成。另外，滑动部件中，在将铁基烧结体与其他构件组合使用的情况下，优选至少包含滑动面的部分由铁基烧结体形成。

铁基烧结体优选基体包含金属硫化物。

作为金属硫化物，可以列举FeS、MnS、CrS、MoS₂、VS等、或它们的组合。优选地，金属硫化物可以包含选自由MnS、CrS、和VS组成的组中的一种以上。进一步优选地，金属硫化物可以包含CrS和VS中的至少一方。

其中，铁基烧结体优选包含CrS。CrS源自原料的Cr并配合在铁基烧结体中，通过在原料的铁粉末中包含Cr，从而在作为烧结体的铁基烧结体中，CrS微细地分布并配合于基体中。

金属硫化物作为固体润滑剂而有助于滑动特性。铁基烧结体优选金属硫化物的面积比率相对于基体大于或等于20％。由此，能够在滑动构件的滑动面露出适量的金属硫化物，能够进一步改善滑动性能。

铁基烧结体优选金属硫化物的面积比率相对于基体小于或等于35％。

这里，作为金属硫化物的面积比率的测定方法，例如通过如下方法进行：在任意的部位切断铁基烧结体，对截面的任意部位用甲醇腐蚀，并进行镜面研磨，进行加工以使金属组织可见，对于经加工的截面使用电子射线微分析仪(例如，株式会社岛津制作所制“EPMA1600”)来得到元素分析图像。测定通过波长分散型分光器(WDS)方式进行。关于测定条件，例如可以将加速电压设为15kV、试样电流设为100nA、测量时间设为5m·sec、面积尺寸设为604×454μm。另外，元素分析图像例如可以设为倍率500倍的图像。观察到金属硫化物在基体中呈黑色的粒子状。图像分析例如可以使用图像分析软件(三谷商事株式会社制WinROOF)。

铁基烧结体优选在84.4μm×60.5μm的区域内金属硫化物的粒子数大于或等于500个。

由此，使得铁基烧结体的基体中包含更多更微细的金属硫化物的粒子，能够在滑动构件的滑动面露出大量微细的粒子，能够进一步改善滑动性能。

这里，金属硫化物的粒子数例如可以如下求出：将铁基烧结体切断，对截面进行镜面研磨，观察研磨面的图像，测定在研磨面的84.4μm×60.5μm的区域内所含的金属硫化物的粒子，从而求出。图像分析例如可以使用图像分析软件(三谷商事株式会社制WinROOF)。

金属硫化物优选微细地分散。铁基烧结体中每单位面积的金属硫化物的粒子数优选大于或等于8.0×10¹⁰个/m²，更优选大于或等于1.0×10¹¹个/m²。

铁基烧结体优选每单位面积的金属硫化物的粒子数小于或等于1.0×10¹²个/m²。

如果金属硫化物的粒子数变多，则有可能多个金属硫化物结合而产生更大的粒子，因此可以在该范围内更适当地包含大量微细的粒子。

这里，每单位面积的金属硫化物的粒子数例如可以如下求出：将铁基烧结体切断，对截面进行镜面研磨，观察研磨面的图像，测定研磨面的预定测定区域内所含的金属硫化物的粒子，从而求出。图像分析例如可以使用图像分析软件(三谷商事株式会社制WinROOF)。

铁基烧结体中，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数相对于金属硫化物的总粒子个数优选大于或等于40％，更优选大于或等于50％。

铁基烧结体中，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数相对于金属硫化物的总粒子个数可以为100％，但由于有可能混入粗大粒子，因此也可以小于或等于90％。

可以在该范围内更适当地包含大量微细的粒子。

这里，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数的比例例如可以如下求出：将铁基烧结体切断，对截面进行镜面研磨，观察研磨面的图像，测定在研磨面的大小84.4μm×60.5μm的任意区域内所含的金属硫化物的总粒子个数、和粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数，由其个数之比求出。图像分析例如可以使用图像分析软件(三谷商事株式会社制WinROOF)。

铁基烧结体优选以质量％计包含3～15％的S、合计量为0.2～6％的选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

进一步，铁基烧结体可以进一步包含Ni：0～10％、Mo：0～10％、石墨：0～1％、或它们的组合。

以下，对铁基烧结体的组成进行说明。

S：3～15％

通过在铁基烧结体中包含S，能够使基体中包含金属硫化物。由此，能够在滑动构件的滑动面露出适量的金属硫化物，能够进一步改善滑动性能。S优选大于或等于0.5％，更优选大于或等于1％，进一步优选大于或等于2％，更进一步优选大于或等于3％。

过量的S有时会阻碍烧结性而使强度降低。另外，在烧结中S也有时会飞散。因此，S可以小于或等于15％，优选小于或等于6％，更优选小于或等于5％，进一步优选小于或等于4％。另外，为该范围时，能够防止多个金属硫化物的粒子结合而产生一个大的粒子，能够在基体中包含更微细的金属硫化物的粒子，能够进一步改善滑动性能。

硫优选以不稳定的硫合金粉末的形式添加，例如可列举硫化铁、MoS₂等。

Cr：0.2～6％

通常，与S的电负性之差越大，硫化物的形成容易性越高。电负性的值(通过Pauling得到的电负性)为S：2.58、Mn：1.55、Cr：1.66、Fe：1.83、Cu：1.90、Ni：1.91、Mo：2.16，因此硫化物容易按照Mn＞Cr＞Fe＞Cu＞Ni＞Mo的顺序形成。因此，硫与铁粉末中所含有的作为杂质的微量的Mn结合而生成MnS。然后，与铬发生反应，析出硫化铬。铬由于熔点高、不凝聚、在分散的状态下会与硫反应，因此能够在基体中生成微细的金属硫化物。通过使Cr大于或等于0.2％、优选大于或等于0.5％、更优选大于或等于1.0％，从而能够提高材料强度，改善滑动性能。Cr优选小于或等于6％。

Ca、V、Ti、Mg也会发生与上述Cr同样的现象，能够在基体中生成微细的金属硫化物。Ca、V、Ti、Mg各自独立地优选为0.1～6.0％，更优选为0.2～6％，进一步优选为0.2～4％。另外，Cr、Ca、V、Ti、和Mg的合计量优选为0.2～6％，更优选为0.2～4％。

Mn：0～0.5％

Mn作为不可避免的杂质存在于铁粉末中。Mn也是容易氧化的成分，难以生成富含锰的铁锰合金。即使有富含锰的铁锰合金也很昂贵。

Mn能够在基体中生成微细的金属硫化物，但提供锰的原料粉末的铁锰合金的锰量存在上限，烧结体中能够形成的金属硫化物的量也存在上限。Mn优选为0～0.5％。

Mo：0～10％

Mo具有促进烧结的效果，可使金属组织、特别是铁素体相稳定，可得到强度强的烧结体。

通过使Mo优选大于或等于0.1％、更优选大于或等于1％，从而能够提高材料强度，改善滑动性能。Mo优选小于或等于10％。

Mo可以以Mo粉末和/或Mo合金粉末的形式添加。

Ni：0～10％

Ni具有如下作用，即：提高铁基烧结体的淬火性，经过烧结和冷却，使铁基烧结体中包含淬火组织的作用和以奥氏体的形式残留的作用。另外，Ni由于电负性的关系，不会阻碍以硫化铁为主体的金属硫化物的形成。在Ni与C并用的情况下，能够改善铁基体的淬火性，使珠光体微细化而提高强度，或者能够在烧结时的通常的冷却速度下容易地得到强度高的贝氏体、马氏体。

通过使Ni大于或等于0.1％、优选大于或等于0.5％、更优选大于或等于1.0％，从而能够提高材料强度，改善滑动性能。Ni优选小于或等于10％，更优选小于或等于8％。

Ni可以以Ni粉末和/或Ni合金粉末的形式添加。

C：0～1％

C不是必须元素，但如果添加0～1％，则C的一部分固溶于Fe中而能够提高强度。

铁基烧结材料的余量为Fe，有时包含不可避免的杂质。

铁基烧结材料还可以进一步包含选自由不会扩散到基体中的矿物、氧化物、氮化物、和硼化物组成的组中的一种以上。作为这些添加剂，例如可列举MgO、SiO₂、TiN、CaAlSiO₃、CrB₂等、或它们的组合。

铁基烧结体的基体优选包含选自由铁素体、珠光体、和马氏体组成的组中的一种以上作为金属组织。进一步优选的是以铁素体为主成分的金属组织。

基体优选分散有金属硫化物。进一步优选金属硫化物微细地分散。

以下，对铁基烧结滑动构件的制造方法进行说明。需要说明的是，一个实施方式涉及的铁基烧结滑动构件并不限定于通过以下制造方法制造的铁基烧结滑动构件。

作为一个实施方式涉及的铁基烧结滑动构件的制造方法，为如下方法，即：向包含合计量大于或等于1质量％的选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上的铁合金粉末A中以使最终烧结体的硫含量为3～15质量％的方式添加硫合金粉末B，将所得到的混合粉末压缩成形，将所得到的成形体在900℃～1200℃的温度范围内进行烧结。

相对于铁合金粉末总量，优选各自独立地包含0.1～8质量％的Cr、Ca、V、Ti、和Mg。相对于铁合金粉末总量，Cr、Ca、V、Ti、和Mg的合计量优选大于或等于1质量％。另外，优选按照最终烧结体的硫含量为3～15质量％的方式将硫合金粉末添加至混合粉末中。在硫合金粉末使用硫化铁的情况下，优选为包含大于或等于35质量％的S的硫化铁。

根据该制造方法，通过将铁合金粉末A和作为S的供给源的硫合金粉末B分别添加到原料粉末中，从而能够使在烧结时硫合金粉末分解而放出的S与基体中的选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上结合而析出MnS、CrS、VS、或它们的组合。根据这样的制造方法，能够使MnS、CrS、VS、或它们的组合在晶粒内以微细的粒子状形态析出。

压粉体优选按照最高保持温度为900℃～1200℃的方式进行烧结。

通过设为该范围的温度，从而硫合金粉末分解而能够使S与基体中的选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上结合而形成微细的金属硫化物。另外，能够促进C、Ni、Mn、Cr、Cu、Mo、V等在Fe中的扩散，生成基体硬度高的金属组织，进一步提高铁基烧结体的拉伸强度。

压粉体优选在最高保持温度保持10～90分钟。

另外，在烧结气氛中包含大量氧时，由金属硫化物分解所得的S与氧结合而以SO_X气体的形式脱离，与基体的金属结合的S量减少，因此优选在真空气氛中、或非氧化性气氛中烧结。作为非氧化性气氛，例如可以使用露点小于或等于-10℃的分解氨气、氮气、氢气、氩气等。

烧结后，烧结体优选以2℃/分钟～400℃/分钟的冷却速度被冷却。进一步优选为5℃/分钟～150℃/分钟。根据该冷却速度，优选在最高保持温度到900～200℃的温度范围内进行冷却。

铁合金粉末优选包含作为主成分的Fe以及选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上。选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上的合计量相对于铁粉总量优选大于或等于1质量％。

铁合金粉末可以进一步包含C、Ni、Cu、Mo或它们的组合。这些元素优选按照满足上述铁基烧结体的全体组成的范围的方式调节其配合量。

S优选以硫合金粉末、例如硫化铁粉末、二硫化钼粉末等的形式添加。

S在常温下化合力弱，但在高温下极富反应性，不仅与金属化合，还与H、O、C等非金属元素化合。另外，在烧结体的制造中，通常在原料粉末中添加成形润滑剂并在烧结工序的升温过程中进行使成形润滑剂挥发而除去的所谓的脱蜡。如果以硫粉末的形态赋予S，则会与成形润滑剂分解而生成的成分(主要为H、O、C)化合而脱离，因此难以稳定地提供金属硫化物形成所需的S。在以硫合金粉末的形态赋予S的情况下，由于在进行脱蜡工序的温度范围(200～400℃程度)内以硫化铁的形态存在，因此不会与成形润滑剂分解而生成的成分化合，不会发生S的脱离，因此能够稳定地提供金属硫化物形成所需的S。

如果在烧结工序的升温过程中超过988℃，则会产生硫合金的共晶液相，变成液相烧结而进一步促进粉末粒子间的烧结颈(ネック)的生长。另外，由于S从该共晶液相中均匀地扩散至铁基体中，因此能够使金属硫化物粒子在基体中更均匀地分散析出。另外，通过在原料的铁合金粉末中包含选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上，从而基体中的这些元素与S反应而能够生成更微细的金属硫化物。

原料的混合粉末可以进一步包含镍粉末、镍铁合金粉末、或它们的组合。

镍以Ni的形式固溶于铁基烧结体的基体中，以提高基体强度的方式起作用，因此能够优选使用。镍可以以单质的形式添加，也可以以合金的形式添加。镍可以按照相对于混合粉末总量大于或等于3质量％的方式添加，优选大于或等于5质量％。

混合粉末也可以进一步包含0～1质量％的石墨。混合粉末还可以进一步包含0～10质量％的Mo。混合粉末可以进一步包含模具润滑剂等任意成分。

以下，对铁基烧结滑动构件的其他实施方式进行说明。

其他实施方式涉及的铁基烧结滑动构件的特征在于，金属硫化物的面积比率大于或等于20％，每单位面积的金属硫化物的粒子数大于或等于8.0×10¹⁰个/m²。

其他实施方式涉及的铁基烧结滑动构件的特征在于，金属硫化物的面积比率大于或等于20％，相对于金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于40％。

据此，能够使用铁基烧结体来改善滑动构件的滑动性能。

上述其他实施方式涉及的铁基烧结滑动构件通过使硫化物的面积比率大、每单位面积的硫化物的粒子数多，从而基体中所含的金属硫化物变得微细，能够改善滑动性能。

上述另一其他实施方式涉及的铁基烧结滑动构件通过使硫化物的面积比率大、粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数的比例多，从而基体中所含的金属硫化物变得微细，能够改善滑动性能。

上述实施方式涉及的铁基烧结体优选包含：含有金属硫化物的基体、以及源自铁粉等原料的气孔部。在向滑动构件供给润滑油来使用时，润滑油由该气孔部保持，能够长期进一步改善滑动性能。

上述实施方式涉及的铁基烧结滑动构件可以如下形成：向包含选自由Cr、Ca、V、Ti、和Mg组成的组中的一种以上的铁合金粉末中添加硫合金粉末，将所得到的混合粉末压缩成形，将所得到的成形体烧结，从而使金属硫化物微细地分散在烧结体的结晶内。

实施例

以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。

“制造例1”

(实施例1)

原料粉末A：以质量比计为3％Cr、0.5％Mo、0.5％V、余量铁的铁合金粉末

原料粉末B：质量比35％S的硫化铁

原料粉末C：Ni粉末

将以质量比计为10％的粉末B、以质量比计为5％的粉末C、余量的粉末A混合而得到原料粉末。

然后，将原料粉末在成形压力600MPa下成形，制作环形状的压粉体。接着，在非氧化性气体气氛中，以1130℃进行烧结，制作实施例1的烧结构件。

切断烧结构件，对截面的基体的化学组成进行分析。将结果示于表1中。

烧结构件的金属硫化物的面积比率如下求出：将所得到的试样切断，对截面进行镜面研磨并进行截面观察，使用图像分析软件(三谷商事株式会社制WinROOF)，测定除气孔以外的基体部分的面积和金属硫化物的面积，由金属硫化物在基体的面积中所占的面积(％)求出。测定区域设为84.4μm×60.5μm。

关于金属硫化物，在截面观察时，观察到在基体中呈黑色的粒子状。

关于84.4μm×60.5μm区域内的金属硫化物粒子的个数，与上述面积比率同样地操作，观察烧结构件的截面，进行图像分析来求出。然后，算出每单位面积的金属硫化物的粒子数。

关于粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数相对于金属硫化物的总粒子个数，与上述面积比率同样地操作，观察烧结构件的截面，进行图像分析来求出。

各金属硫化物的粒子的最大粒径以求出各粒子的面积并换算为与该面积相等的圆的直径的圆当量直径的形式测量。另外，在多个金属硫化物的粒子进行了结合的情况下，将结合的金属硫化物作为1个金属硫化物，根据该金属硫化物的面积求出圆当量直径。

将结果示于表2中。

(比较例1)

使用JIS基准的LBC3这样的混合粉末，除此以外，与实施例1同样地操作，制作环形状的压粉体，在非氧化性气体气氛中，在800℃进行烧结，制作比较例1的烧结构件。

与实施例1同样地操作，测定烧结构件的基体的化学组成。将结果示于表1中。

[表1]

[表1]基体的化学组成

单位：质量％

Cr

Mo

V

Ni

S

Fe

实施例1

2.6

0.3

4.5

3.6

余量

单位：质量％	Cu	Sn	Pb
				比较例1	88.2	6.7	5.0

单位：质量％

Cr

Mo

V

Ni

S

Fe

比较例2

-

2.0

-

1.5

余量

[表2]

[表2]物性

(评价)

与上述同样地操作来制作以下尺寸的烧结构件，并进行以下的评价。

“推力滑动性能”

准备直径35mm、厚度5mm的盘状烧结构件。

准备FSD制的外径25mm、内径24mm、厚度15mm的环状匹配材。

利用环盘摩擦磨损试验机，在以下的条件下进行滑动试验，测定摩擦系数。

周速：0.5m/sec

表面压力：1，2，…，20MPa

时间：各表面压力下为5min

油种：油VG460(滴下)

另外，测定试验前后的盘和环(FCD)的磨耗量(μm)。

将结果示于图1中。根据图1，实施例1的烧结构件的摩擦系数与比较例1同等或进一步低于比较例1，改善了滑动性能。另外，通过使用实施例1的烧结构件，从而能够降低烧结构件和匹配材的磨耗量。

“径向滑动性能”

准备外径16mm、内径10mm、厚度10mm的环状烧结构件。

准备S45C制的直径9.980mm、长度80mm的轴。

在以下的条件下进行压环试验，测定摩擦系数。

周速：1.57m/min

表面压力：1，2，…，80MPa

时间：各表面压力下为5min

油种：油VG460(含浸)

另外，测定试验前后的环的磨耗量(μm)。

将结果示于图2中。根据图2，实施例1的烧结构件的摩擦系数与比较例1同等或进一步低于比较例1，改善了滑动性能。另外，通过使用实施例1的烧结构件，从而能够降低烧结构件的磨耗量。

图3示出实施例1的烧结构件的金属组织(镜面研磨)。铁基体为白色的部分，金属硫化物粒子为灰色的部分，气孔为黑色的部分。

从图3中观察到金属硫化物粒子(灰色)在铁基体(白色)中析出并微细地分散。

(比较例2)

以成为表1所示的化学组成的方式混合各原料而得到原料粉末。与实施例1同样地操作，制作环形状的压粉体，在非氧化性气体气氛中，在1130℃进行烧结，制作比较例2的烧结构件。

与实施例1同样地操作，测定烧结构件的基体的化学组成、物性。将结果示于表1、表2中。

图4中通过对实施例1和比较例2的烧结构件的金属组织(镜面研磨)进行比较而示出。铁基体为白色的部分，金属硫化物粒子为灰色的部分，气孔为黑色的部分。

从图4观察到，与比较例2相比，实施例1的金属硫化物粒子(灰色)在铁基体(白色)中析出并微细地分散。

“制造例2”

准备表3所示的原料粉末。

按照表4所示的组合将表3所示的原料粉末混合。调节各原料粉末的配合比例，从而得到表4所示的基体的组成。

与上述制造例1同样地操作而制作压粉体，并使用其制作烧结构件。

例10中，使用JIS基准的LBC3这样的混合粉末，与上述比较例1同样地操作而制作烧结构件。

对于烧结构件，与上述制造例1同样地测定金属硫化物的面积比率、每单位面积的金属硫化物的粒子数、粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数相对于金属硫化物的总粒子个数。

另外，对于烧结构件，与上述制造例1同样地评价推力滑动性能、径向滑动性能。在推力滑动性能的评价中，由试验前后的盘的磨耗量求出推力磨耗量(μm)。在径向滑动性能的评价中，由试验前后的环的磨耗量求出径向磨耗量(μm)。

将结果示于表5中。

[表3]

[表3]原料粉末的组成(质量％)

Cr

Mg

V

Ca

S

Mo

Ni

石墨

Fe+杂质

A-1

余量

A-2

3

0.5

5

余量

A-3

5

余量

A′-1

3

0.2

余量

A’-2

3

0.2

余量

A’-3

3

0.2

余量

B-1

35

余量

B-2

40

余量

D-1

40

60

-

[表4]

[表4]基体的化学组成

	原料粉末	S	Cr	Mo	Ca	V	Mg	Ni	C	Fe
											例1	A-1+B-1	3.6	0.01				余量
例2	A-2+B-1	3.6	2.6	0.3		0.3		4.5		余量
											例3	A-3+B-1	3.6	4.5				余量
例4	A’-1+B-1	3.6	2.7				0.18			余量
											例5	A’-2+B-1	3.6	2.7		0.18		余量
例6	A’-3+B-1	3.6	2.7		0.18					余量
											例7	A-2+B-2	4	2.7	0.45	0.45		余量
例8	A-2+D-1	4	2.7	6.45		0.45				余量
											例9	A-2+B-1+D-1	3.75	2.6	3.45	0.45	4.5	余量
例10	LBC-3

[表5]

[表5]基体的化学组成

/>

Claims

1.一种铁基烧结滑动构件，其包含基体和气孔，所述基体以质量％计包含3～15％的S、合计量为0.2～6％的选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成，

所述基体具有金属硫化物粒子，所述金属硫化物粒子具有选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上，

所述金属硫化物粒子分散于所述基体的晶粒内，每单位面积的金属硫化物的粒子数大于或等于8.0×10¹⁰个/m²，

相对于金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于40％，

所述气孔能够保持润滑油。

2.根据权利要求1所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0.1～10％的Ni。

3.根据权利要求1或2所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0.1～10％的Mo。

4.根据权利要求1或2所述的铁基烧结滑动构件，其进一步包含0～1％的石墨。

5.根据权利要求1或2所述的铁基烧结滑动构件，所述每单位面积的金属硫化物的粒子数大于或等于1.0×10¹¹个/m²。

6.根据权利要求5所述的铁基烧结滑动构件，相对于金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于50％。

7.根据权利要求1或2所述的铁基烧结滑动构件，相对于所述金属硫化物的总粒子个数，粒径小于或等于1μm的金属硫化物的粒子个数大于或等于50％。

8.根据权利要求5所述的铁基烧结滑动构件，所述金属硫化物包含选自由CrS、CaS、VS、TiS和MgS组成的组中的一种以上。

9.一种滑动部件，其使用权利要求1至8中任一项所述的铁基烧结滑动构件。

10.一种铁基烧结滑动构件的制造方法，其是权利要求1至8任一项中所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，向包含合计量大于或等于1质量％的选自由Cr、Ca、V、Ti和Mg组成的组中的一种以上的铁合金粉末A中以使最终烧结体的硫含量为3～15质量％的方式添加硫合金粉末B，将所得到的混合粉末压缩成形，将所得到的成形体在900℃～1200℃的温度范围进行烧结。

11.根据权利要求10所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，所述混合粉末进一步包含大于或等于3质量％的选自由镍粉末和镍铁合金粉末组成的组中的一种以上。

12.根据权利要求10或11所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，所述混合粉末进一步包含0～1质量％的石墨。

13.根据权利要求10或11所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，所述硫合金粉末B为FeS粉末。