JP2003213308A - 鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法 - Google Patents
鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】摩擦摩耗特性に優れた鋳鉄系焼結摺動部材を提
供する。 【解決手段】成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによっ
て生じる切粉を焼結して焼結合金を作製し、この焼結合
金の摺動表面に四三酸化鉄の被膜を形成して鋳鉄系焼結
摺動部材を製造した。
供する。 【解決手段】成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによっ
て生じる切粉を焼結して焼結合金を作製し、この焼結合
金の摺動表面に四三酸化鉄の被膜を形成して鋳鉄系焼結
摺動部材を製造した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成長ねずみ鋳鉄鋳
物を切削して得られた切粉を使用した鋳鉄系焼結摺動部
材及びその製造方法に関する。
物を切削して得られた切粉を使用した鋳鉄系焼結摺動部
材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、炭素が片状黒鉛の形で存在し
ているねずみ鋳鉄が知られている。このねずみ鋳鉄から
作製された鋳物（ねずみ鋳鉄鋳物）は、大きな振動吸収
能と高い熱伝導性を有することから内燃機関用材料とし
て広く用いられている。また、ねずみ鋳鉄は優れた鋳造
性を有することから、流体機械やバルブなど形状が複雑
なものが多い産業機械器具材料としても広く用いられて
いる。さらに、ねずみ鋳鉄鋳物を長時間加熱したり加熱
冷却を繰り返したりすることによってこの鋳物を成長さ
せ、この成長によって生じた多孔質部（ポーラス部）に
潤滑油を含浸させることにより摺動性に優れた含油摺動
部材が得られることが知られており、この含油摺動部材
は軸受や滑り板などの摺動用途に広く用いられている。
ているねずみ鋳鉄が知られている。このねずみ鋳鉄から
作製された鋳物（ねずみ鋳鉄鋳物）は、大きな振動吸収
能と高い熱伝導性を有することから内燃機関用材料とし
て広く用いられている。また、ねずみ鋳鉄は優れた鋳造
性を有することから、流体機械やバルブなど形状が複雑
なものが多い産業機械器具材料としても広く用いられて
いる。さらに、ねずみ鋳鉄鋳物を長時間加熱したり加熱
冷却を繰り返したりすることによってこの鋳物を成長さ
せ、この成長によって生じた多孔質部（ポーラス部）に
潤滑油を含浸させることにより摺動性に優れた含油摺動
部材が得られることが知られており、この含油摺動部材
は軸受や滑り板などの摺動用途に広く用いられている。
【０００３】上述した各種用途に使用されるねずみ鋳鉄
鋳物は、荒引き加工、中引き加工、仕上げ加工、場合に
よっては研削加工などの機械加工を経て最終製品とな
る。ねずみ鋳鉄鋳物にこれらの機械加工を施す際には、
各加工工程で鋳鉄の切粉が生じる。このようにして生じ
た切粉の大部分は、通常、廃棄処分されている。
鋳物は、荒引き加工、中引き加工、仕上げ加工、場合に
よっては研削加工などの機械加工を経て最終製品とな
る。ねずみ鋳鉄鋳物にこれらの機械加工を施す際には、
各加工工程で鋳鉄の切粉が生じる。このようにして生じ
た切粉の大部分は、通常、廃棄処分されている。
【０００４】廃棄処分されるねずみ鋳鉄鋳物の切粉に着
目し、この切粉を積極的に利用した技術として、例えば
特公昭５８−２１００２号公報に開示された技術が知ら
れている。この技術は、ねずみ鋳鉄の粉末（切屑）を４
トン／ｃｍ２以上の成形圧力で成形して成形品を得、そ
の後、鋳鉄に対して弱脱炭素性雰囲気もしくは中性雰囲
気であるアンモニア分解ガス雰囲気又はドライ水素雰囲
気において上記の成形品を少なくとも１０１０℃の温度
で焼結し、１０ｋｇ／ｍｍ２以上の引張り強さを有する
焼結成形体を製造する技術である。
目し、この切粉を積極的に利用した技術として、例えば
特公昭５８−２１００２号公報に開示された技術が知ら
れている。この技術は、ねずみ鋳鉄の粉末（切屑）を４
トン／ｃｍ２以上の成形圧力で成形して成形品を得、そ
の後、鋳鉄に対して弱脱炭素性雰囲気もしくは中性雰囲
気であるアンモニア分解ガス雰囲気又はドライ水素雰囲
気において上記の成形品を少なくとも１０１０℃の温度
で焼結し、１０ｋｇ／ｍｍ２以上の引張り強さを有する
焼結成形体を製造する技術である。
【０００５】また、上記の切粉を使用して軸受などの摺
動用途の焼結成形体を製造する技術としては、例えば特
公昭５８−１２３２１号公報に開示された技術が知られ
ている。この技術は、鋳造品を切削又は研削して得られ
た切屑を粉砕することによりねずみ鋳鉄粉末を生成し、
このねずみ鋳鉄粉末９０重量％乃至９９．５重量％に炭
素粉末０．５重量％乃至１０重量％を混合して混合粉末
を作製し、この混合粉末を圧縮成形した後に焼結成形体
を製造する技術である。
動用途の焼結成形体を製造する技術としては、例えば特
公昭５８−１２３２１号公報に開示された技術が知られ
ている。この技術は、鋳造品を切削又は研削して得られ
た切屑を粉砕することによりねずみ鋳鉄粉末を生成し、
このねずみ鋳鉄粉末９０重量％乃至９９．５重量％に炭
素粉末０．５重量％乃至１０重量％を混合して混合粉末
を作製し、この混合粉末を圧縮成形した後に焼結成形体
を製造する技術である。
【０００６】上述したように、特公昭５８−２１００２
号公報に開示された技術によれば、１０ｋｇ／ｍｍ２以
上の引張り強さを有する焼結成形体が製造されるので、
この技術（製造方法）で製造された焼結成形体は機械部
品として有効に利用され得るものである。しかし、この
焼結成形体には、潤滑性に寄与する遊離黒鉛の含有量が
少ないので、この焼結成形体は摩擦・摩耗等の摺動特性
に劣る。従って、この焼結成形体を軸受などの摺動用部
品として使用するに当たっては、潤滑条件や使用条件な
どを十分に注意しなければならない、という問題があ
る。
号公報に開示された技術によれば、１０ｋｇ／ｍｍ２以
上の引張り強さを有する焼結成形体が製造されるので、
この技術（製造方法）で製造された焼結成形体は機械部
品として有効に利用され得るものである。しかし、この
焼結成形体には、潤滑性に寄与する遊離黒鉛の含有量が
少ないので、この焼結成形体は摩擦・摩耗等の摺動特性
に劣る。従って、この焼結成形体を軸受などの摺動用部
品として使用するに当たっては、潤滑条件や使用条件な
どを十分に注意しなければならない、という問題があ
る。
【０００７】また、特公昭５８−１２３２１号公報に開
示された技術では、焼結成形体に潤滑性を付与する目的
で炭素粉末を含有している。しかし、この炭素粉末は焼
結性を阻害する原因となり、この結果、焼結成形体の強
度が弱いという欠点がある。このような欠点をもつ焼結
成形体は摺動用部品としては使用し難い、という問題が
ある。
示された技術では、焼結成形体に潤滑性を付与する目的
で炭素粉末を含有している。しかし、この炭素粉末は焼
結性を阻害する原因となり、この結果、焼結成形体の強
度が弱いという欠点がある。このような欠点をもつ焼結
成形体は摺動用部品としては使用し難い、という問題が
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した問題を解決す
るために、本願出願人は先に、特願２００１−６００２
号（以下「先行技術」という）において、摺動特性に優
れた鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法を提案した。
この先行技術は、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削し、この切
削によって得られた切粉を所定の金型内に装填し、この
装填した切粉を３トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下
の範囲内の成形圧力で圧縮成形して圧粉体を形成し、中
性雰囲気または還元性雰囲気において１１００℃以上１
１５０℃以下の範囲の温度で３０分間以上９０分間以下
の時間内だけ前記圧粉体を焼結して鋳鉄系焼結摺動部材
を製造する方法である。この製造方法によって得られた
鋳鉄系焼結摺動部材は、遊離黒鉛が全体にわたって分散
含有されているので摩擦摩耗特性に優れており、軸受や
滑り板などの摺動用部品に適用できるものである。
るために、本願出願人は先に、特願２００１−６００２
号（以下「先行技術」という）において、摺動特性に優
れた鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法を提案した。
この先行技術は、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削し、この切
削によって得られた切粉を所定の金型内に装填し、この
装填した切粉を３トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下
の範囲内の成形圧力で圧縮成形して圧粉体を形成し、中
性雰囲気または還元性雰囲気において１１００℃以上１
１５０℃以下の範囲の温度で３０分間以上９０分間以下
の時間内だけ前記圧粉体を焼結して鋳鉄系焼結摺動部材
を製造する方法である。この製造方法によって得られた
鋳鉄系焼結摺動部材は、遊離黒鉛が全体にわたって分散
含有されているので摩擦摩耗特性に優れており、軸受や
滑り板などの摺動用部品に適用できるものである。
【０００９】本発明は、上記先行技術を有効に利用する
と共に、先行技術で得られた鋳鉄系焼結摺動部材の摩擦
摩耗特性をさらに向上させた鋳鉄系焼結摺動部材及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
と共に、先行技術で得られた鋳鉄系焼結摺動部材の摩擦
摩耗特性をさらに向上させた鋳鉄系焼結摺動部材及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の鋳鉄系焼結摺動部材は、（１）成長ねずみ鋳
鉄鋳物を切削することによって生じる切粉を焼結してな
る焼結合金を母材とし、この母材の少なくとも摺動表面
に四三酸化鉄の被膜が形成されていることを特徴とする
ものである。
の本発明の鋳鉄系焼結摺動部材は、（１）成長ねずみ鋳
鉄鋳物を切削することによって生じる切粉を焼結してな
る焼結合金を母材とし、この母材の少なくとも摺動表面
に四三酸化鉄の被膜が形成されていることを特徴とする
ものである。
【００１１】ここで、（２）前記四三酸化鉄の被膜は、
２μｍ以上５μｍ以下の範囲内の厚さを有するものであ
ってもよい。
２μｍ以上５μｍ以下の範囲内の厚さを有するものであ
ってもよい。
【００１２】さらに、（３）前記四三酸化鉄の被膜は、
ビッカース硬さ（ＨｍＶ）が４４０以上５６０以下の範
囲内のものであってもよい。
ビッカース硬さ（ＨｍＶ）が４４０以上５６０以下の範
囲内のものであってもよい。
【００１３】さらにまた、前記鋳鉄系焼結摺動部材は、
（４）その総体積の７体積％以上１５体積％以下の範囲
内の潤滑油が含有されているものであってもよい。
（４）その総体積の７体積％以上１５体積％以下の範囲
内の潤滑油が含有されているものであってもよい。
【００１４】また、上記目的を達成するための本発明の
鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法は、（５）成長ねずみ鋳
鉄鋳物を切削し、（６）この切削によって得られた切粉
を所定の金型内に装填し、（７）この装填した切粉を３
トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下の範囲内の成形圧
力で圧縮成形して圧粉体を形成し、（８）中性雰囲気ま
たは還元性雰囲気において１１００℃以上１１５０℃以
下の範囲内の温度で３０分間以上９０分間以下の時間内
だけ前記圧粉体を焼結して焼結合金母材を作製し、
（９）この焼結合金母材に水蒸気処理を施して少なくと
も摺動表面に四三酸化鉄の被膜を形成させて鋳鉄系焼結
摺動部材を製造することを特徴とするものである。
鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法は、（５）成長ねずみ鋳
鉄鋳物を切削し、（６）この切削によって得られた切粉
を所定の金型内に装填し、（７）この装填した切粉を３
トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下の範囲内の成形圧
力で圧縮成形して圧粉体を形成し、（８）中性雰囲気ま
たは還元性雰囲気において１１００℃以上１１５０℃以
下の範囲内の温度で３０分間以上９０分間以下の時間内
だけ前記圧粉体を焼結して焼結合金母材を作製し、
（９）この焼結合金母材に水蒸気処理を施して少なくと
も摺動表面に四三酸化鉄の被膜を形成させて鋳鉄系焼結
摺動部材を製造することを特徴とするものである。
【００１５】ここで、（１０）前記成長ねずみ鋳鉄鋳物
を得るに当たり、ねずみ鋳鉄鋳物のＡ１変態点よりも高
い温度とＡ１変態点よりも低い温度との間で加熱冷却を
繰り返す反覆加熱冷却処理をねずみ鋳鉄鋳物に施すこと
により前記成長ねずみ鋳鉄鋳物を得てもよい。
を得るに当たり、ねずみ鋳鉄鋳物のＡ１変態点よりも高
い温度とＡ１変態点よりも低い温度との間で加熱冷却を
繰り返す反覆加熱冷却処理をねずみ鋳鉄鋳物に施すこと
により前記成長ねずみ鋳鉄鋳物を得てもよい。
【００１６】さらに、（１１）前記切粉を所定の金型内
に装填するに当たり、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない切粉を総重量の８５重量％
以上９７重量％以下の範囲内で前記金型内に装填すると
共に、５５メッシュの篩を通過する切粉を総重量の３重
量％以上１５重量％以下の範囲内で前記金型内に装填し
てもよい。
に装填するに当たり、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない切粉を総重量の８５重量％
以上９７重量％以下の範囲内で前記金型内に装填すると
共に、５５メッシュの篩を通過する切粉を総重量の３重
量％以上１５重量％以下の範囲内で前記金型内に装填し
てもよい。
【００１７】さらにまた、（１２）２０メッシュの篩を
通過するが５５メッシュの篩を通過しない切粉を前記金
型内に装填するに当たり、該切粉の総重量のうち、１０
重量％以上９０重量％以下の範囲内であって２０メッシ
ュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉
と、１０重量％以上９０重量％以下の範囲内であって３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とを混合して前記金型内に装填してもよい。
通過するが５５メッシュの篩を通過しない切粉を前記金
型内に装填するに当たり、該切粉の総重量のうち、１０
重量％以上９０重量％以下の範囲内であって２０メッシ
ュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉
と、１０重量％以上９０重量％以下の範囲内であって３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とを混合して前記金型内に装填してもよい。
【００１８】さらにまた、（１３）前記水蒸気処理は、
処理温度が４５０℃以上５５０℃以下の範囲内であっ
て、６０分間以上９０分間以下の時間内で行ってもよ
い。
処理温度が４５０℃以上５５０℃以下の範囲内であっ
て、６０分間以上９０分間以下の時間内で行ってもよ
い。
【００１９】さらにまた、（１４）前記鋳鉄系焼結摺動
部材に含油処理を施すに当たり、含油率が該鋳鉄系焼結
摺動部材の総体積の７体積％以上１５体積％以下の範囲
内になるように該鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施し
てもよい。
部材に含油処理を施すに当たり、含油率が該鋳鉄系焼結
摺動部材の総体積の７体積％以上１５体積％以下の範囲
内になるように該鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施し
てもよい。
【００２０】上記した四三酸化鉄の被膜について説明す
る。
る。
【００２１】焼結摺動部材の観点からは、四三酸化鉄の
被膜は少なくとも焼結摺動部材の摺動表面に形成されて
いればよい。しかし、四三酸化鉄による防錆作用を考慮
した場合は、摺動部材の全ての表面に四三酸化鉄の被膜
を形成することが好ましく、これにより、摩擦摩耗特性
の向上に加えて焼結摺動部材に耐蝕性、耐錆性を付与で
きる。
被膜は少なくとも焼結摺動部材の摺動表面に形成されて
いればよい。しかし、四三酸化鉄による防錆作用を考慮
した場合は、摺動部材の全ての表面に四三酸化鉄の被膜
を形成することが好ましく、これにより、摩擦摩耗特性
の向上に加えて焼結摺動部材に耐蝕性、耐錆性を付与で
きる。
【００２２】また、四三酸化鉄の被膜の厚さが２μｍ未
満の場合は、摺動特性、特に耐摩耗性の向上に効果が認
められにくい。一方、この被膜の厚さが5μｍを超えた
場合は、焼結合金母材の多孔部を封孔させる割合が多く
なり、焼結合金母材に含浸される潤滑油の含油率を低下
させるおそれがある。このような観点からは、四三酸化
鉄の被膜は、２μｍ以上５μｍ以下の範囲内の厚さを有
するものが好ましい。
満の場合は、摺動特性、特に耐摩耗性の向上に効果が認
められにくい。一方、この被膜の厚さが5μｍを超えた
場合は、焼結合金母材の多孔部を封孔させる割合が多く
なり、焼結合金母材に含浸される潤滑油の含油率を低下
させるおそれがある。このような観点からは、四三酸化
鉄の被膜は、２μｍ以上５μｍ以下の範囲内の厚さを有
するものが好ましい。
【００２３】ところで、焼結合金母材の硬さを高めて耐
摩耗性を向上させる技術としては、例えば焼結合金母材
に焼入れを施し、表面硬さを高める技術が知られてい
る。しかし、この技術では、８００℃以上の高温で焼入
れをするので、焼結合金母材の組織に大きな変化をもた
らす。一方、水蒸気処理では、４５０以上５５０℃以下
の範囲で行われるので、焼結合金母材の組織に影響を及
ぼすことがなく、焼入れと同等の硬さを得ることができ
る。四三酸化鉄の被膜の表面硬さがビッカース硬さ（Ｈ
ｍＶ）４４０未満の場合は、耐摩耗性の向上に効果が認
められにくく、一方、四三酸化鉄の被膜の表面硬さがビ
ッカース硬さ５６０を超えた場合は相手材表面を損傷さ
せる虞がある。このような観点から、四三酸化鉄の被膜
の表面硬さはビッカース硬さ４５０以上５６０以下の範
囲内であることが好ましい。
摩耗性を向上させる技術としては、例えば焼結合金母材
に焼入れを施し、表面硬さを高める技術が知られてい
る。しかし、この技術では、８００℃以上の高温で焼入
れをするので、焼結合金母材の組織に大きな変化をもた
らす。一方、水蒸気処理では、４５０以上５５０℃以下
の範囲で行われるので、焼結合金母材の組織に影響を及
ぼすことがなく、焼入れと同等の硬さを得ることができ
る。四三酸化鉄の被膜の表面硬さがビッカース硬さ（Ｈ
ｍＶ）４４０未満の場合は、耐摩耗性の向上に効果が認
められにくく、一方、四三酸化鉄の被膜の表面硬さがビ
ッカース硬さ５６０を超えた場合は相手材表面を損傷さ
せる虞がある。このような観点から、四三酸化鉄の被膜
の表面硬さはビッカース硬さ４５０以上５６０以下の範
囲内であることが好ましい。
【００２４】また、潤滑油を含有させるに際しては、周
知の加熱含浸法や真空含浸法を用いる。潤滑油として
は、エンジン油やマシン油などの鉱油を使用する。
知の加熱含浸法や真空含浸法を用いる。潤滑油として
は、エンジン油やマシン油などの鉱油を使用する。
【００２５】
【発明の実施の形態】＜焼結合金母材の作製＞
【００２６】炭素（Ｃ）２．５〜４．０重量％（２．５
重量％以上４．０重量％以下を表しており、以下同様で
ある）、珪素（Ｓｉ）０．５〜３．５重量％、マンガン
（Ｍｎ）０．２〜１．０重量％、燐（Ｐ）０．０３〜
０．８重量％、硫黄（Ｓ）０．０１〜０．１２重量％、
残部鉄（Ｆｅ）からなるねずみ鋳鉄鋳物に、このねずみ
鋳鉄鋳物のＡ１変態点（７２３℃）よりも高い温度とＡ
１変態点よりも低い温度との間で加熱冷却を繰り返す反
覆加熱冷却処理を施し、素地中の片状黒鉛を肥大成長さ
せた成長ねずみ鋳鉄鋳物を得る。成長ねずみ鋳鉄鋳物と
しては、素地がオールフェライト組織のものが好まし
い。ここで、素地がオールフェライト組織とは、素地が
フェライト組織だけからなることをいうが、フェライト
組織以外にパーライト組織など他の組織が僅かに存在す
る素地も、ここでいうオールフェライト組織に含まれ
る。
重量％以上４．０重量％以下を表しており、以下同様で
ある）、珪素（Ｓｉ）０．５〜３．５重量％、マンガン
（Ｍｎ）０．２〜１．０重量％、燐（Ｐ）０．０３〜
０．８重量％、硫黄（Ｓ）０．０１〜０．１２重量％、
残部鉄（Ｆｅ）からなるねずみ鋳鉄鋳物に、このねずみ
鋳鉄鋳物のＡ１変態点（７２３℃）よりも高い温度とＡ
１変態点よりも低い温度との間で加熱冷却を繰り返す反
覆加熱冷却処理を施し、素地中の片状黒鉛を肥大成長さ
せた成長ねずみ鋳鉄鋳物を得る。成長ねずみ鋳鉄鋳物と
しては、素地がオールフェライト組織のものが好まし
い。ここで、素地がオールフェライト組織とは、素地が
フェライト組織だけからなることをいうが、フェライト
組織以外にパーライト組織など他の組織が僅かに存在す
る素地も、ここでいうオールフェライト組織に含まれ
る。
【００２７】この成長ねずみ鋳鉄鋳物に荒引き、中引き
及び仕上げの切削加工を施し、この成長ねずみ鋳鉄の切
粉を得る。このようにして得られた切粉の素地中には、
成長によって肥大化した片状黒鉛が多く含まれており、
これらの片状黒鉛が表面に露出している割合は多い。こ
の割合は、一般のねずみ鋳鉄鋳物を切削して得られた切
粉の表面に露出している片状黒鉛の割合よりも多い。
及び仕上げの切削加工を施し、この成長ねずみ鋳鉄の切
粉を得る。このようにして得られた切粉の素地中には、
成長によって肥大化した片状黒鉛が多く含まれており、
これらの片状黒鉛が表面に露出している割合は多い。こ
の割合は、一般のねずみ鋳鉄鋳物を切削して得られた切
粉の表面に露出している片状黒鉛の割合よりも多い。
【００２８】次に、切削加工の各工程で得られた切粉
を、２０メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉と、５５メッシュの篩を通過する
粒度の切粉とに選別する。さらに、２０メッシュの篩を
通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉
を、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉と、３６メッシュを通過するが５
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉とに選別する。
を、２０メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉と、５５メッシュの篩を通過する
粒度の切粉とに選別する。さらに、２０メッシュの篩を
通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉
を、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉と、３６メッシュを通過するが５
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉とに選別する。
【００２９】上記のように選別した切粉のうち、２０メ
ッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない
粒度の切粉は主として焼結合金母材の骨格を形成する。
また、５５メッシュの篩を通過する粒度の切粉では、切
粉中に占める黒鉛量が多い。従って、５５メッシュの篩
を通過する切粉を焼結合金母材全体に分散して含有させ
ることにより、この焼結合金母材は、黒鉛等の潤滑性成
分を別途に含有させなくても、潤滑作用を発揮する。
ッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない
粒度の切粉は主として焼結合金母材の骨格を形成する。
また、５５メッシュの篩を通過する粒度の切粉では、切
粉中に占める黒鉛量が多い。従って、５５メッシュの篩
を通過する切粉を焼結合金母材全体に分散して含有させ
ることにより、この焼結合金母材は、黒鉛等の潤滑性成
分を別途に含有させなくても、潤滑作用を発揮する。
【００３０】選別した各粒度の切粉のうち、２０メッシ
ュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒度
の切粉８５〜９７重量％と、５５メッシュの篩を通過す
る粒度の切粉３〜１５重量％とを混合して混合粉末を作
製する。ここでは、２０メッシュの篩を通過するが５５
メッシュの篩を通過しない粒度の切粉のうち、２０メッ
シュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない粒
度の切粉１０〜９０重量％と、３６メッシュを通過する
が５５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉１０〜９０
重量％とを混合した切粉８５〜９７重量％に対し、５５
メッシュの篩を通過する粒度の切粉３〜１５重量％を混
合した混合粉末になるように作製する。なお、各切粉の
重量％は、作製した混合粉末の総重量に対する割合であ
る。
ュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒度
の切粉８５〜９７重量％と、５５メッシュの篩を通過す
る粒度の切粉３〜１５重量％とを混合して混合粉末を作
製する。ここでは、２０メッシュの篩を通過するが５５
メッシュの篩を通過しない粒度の切粉のうち、２０メッ
シュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない粒
度の切粉１０〜９０重量％と、３６メッシュを通過する
が５５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉１０〜９０
重量％とを混合した切粉８５〜９７重量％に対し、５５
メッシュの篩を通過する粒度の切粉３〜１５重量％を混
合した混合粉末になるように作製する。なお、各切粉の
重量％は、作製した混合粉末の総重量に対する割合であ
る。
【００３１】このようにして得た混合粉末を金型中に装
填し、３トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下の範囲内
の成形圧力で圧縮成形して圧粉体を作製する。この圧粉
体を、中性雰囲気または還元性雰囲気において１１００
℃以上１１５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上９
０分間以下の範囲内の時間だけ焼結して焼結合金母材を
作製する。
填し、３トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２以下の範囲内
の成形圧力で圧縮成形して圧粉体を作製する。この圧粉
体を、中性雰囲気または還元性雰囲気において１１００
℃以上１１５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上９
０分間以下の範囲内の時間だけ焼結して焼結合金母材を
作製する。
【００３２】＜鋳鉄系焼結摺動部材の製造＞
【００３３】上記のようにして得た焼結合金母材を加熱
炉内に置き、加熱炉内の温度を４５０℃以上５５０℃以
下の範囲内に昇温して、この温度を保持した状態で加熱
炉内に水蒸気を６０分間以上９０分間以下の時間内で連
続して噴射して焼結合金母材に水蒸気処理を施す。この
水蒸気処理により、焼結合金母材の摺動表面に２μｍ以
上５μｍ以下の範囲内の厚さであって、ビッカース硬さ
が４４０以上５６０以下の範囲内の四三酸化鉄の被膜を
形成させる。水蒸気処理を施すに当たり、処理温度及び
処理時間は、焼結合金母材の摺動表面に形成される四三
酸化鉄の被膜の巧拙（被膜が一様な厚さを有するか否
か）、焼結合金母材に含有されている遊離炭素（黒鉛）
の脱炭、多孔部の封孔等に影響を及ぼすので重要な要素
となる。このようにして、少なくとも摺動表面に四三酸
化鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材が製造され
る。
炉内に置き、加熱炉内の温度を４５０℃以上５５０℃以
下の範囲内に昇温して、この温度を保持した状態で加熱
炉内に水蒸気を６０分間以上９０分間以下の時間内で連
続して噴射して焼結合金母材に水蒸気処理を施す。この
水蒸気処理により、焼結合金母材の摺動表面に２μｍ以
上５μｍ以下の範囲内の厚さであって、ビッカース硬さ
が４４０以上５６０以下の範囲内の四三酸化鉄の被膜を
形成させる。水蒸気処理を施すに当たり、処理温度及び
処理時間は、焼結合金母材の摺動表面に形成される四三
酸化鉄の被膜の巧拙（被膜が一様な厚さを有するか否
か）、焼結合金母材に含有されている遊離炭素（黒鉛）
の脱炭、多孔部の封孔等に影響を及ぼすので重要な要素
となる。このようにして、少なくとも摺動表面に四三酸
化鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材が製造され
る。
【００３４】上記鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施す
ことにより、７体積％以上１５体積％以下の含油率の鋳
鉄系含油焼結摺動部材が得られる。従って、鋳鉄系含油
焼結摺動部材には、７体積％以上１５体積％以下の範囲
内の潤滑油が含有されていることとなる。
ことにより、７体積％以上１５体積％以下の含油率の鋳
鉄系含油焼結摺動部材が得られる。従って、鋳鉄系含油
焼結摺動部材には、７体積％以上１５体積％以下の範囲
内の潤滑油が含有されていることとなる。
【００３５】この鋳鉄系焼結摺動部材には、少なくとも
摺動表面には四三酸化鉄の硬質な被膜と、遊離黒鉛と、
多孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑油とが存在するの
で、相手材との摺動においては、先行技術において提案
した鋳鉄系焼結摺動部材に比較して、摩擦摩耗特性の大
幅な向上を図ることができる。
摺動表面には四三酸化鉄の硬質な被膜と、遊離黒鉛と、
多孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑油とが存在するの
で、相手材との摺動においては、先行技術において提案
した鋳鉄系焼結摺動部材に比較して、摩擦摩耗特性の大
幅な向上を図ることができる。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。本発明はこれらの例に何等限定されるものではな
い。
る。本発明はこれらの例に何等限定されるものではな
い。
【００３７】〔実施例１〕
【００３８】３．６５重量％の炭素（Ｃ）、２．２２重
量％の珪素（Ｓｉ）、０．４５重量％のマンガン（Ｍ
ｎ）、０．０４５重量％の燐（Ｐ）、０．０８４重量％
の硫黄（Ｓ）、残部鉄（Ｆｅ）からなる組成を有し、内
径３３ｍｍ、外径５４ｍｍ、長さ２０３ｍｍの円筒状ね
ずみ鋳鉄鋳物（ＦＣ１５０）を作製した。このねずみ鋳
鉄鋳物のＡ１変態点（７２３℃）よりも高い温度と低い
温度との間で加熱冷却を繰り返す（Ａ１変態点をはさん
で上下する）反復加熱冷却処理によって、ねずみ鋳鉄素
地中の片状黒鉛を肥大成長させると共に、この成長に伴
い片状黒鉛の周囲を多孔質化させた。このようにして成
長ねずみ鋳鉄鋳物を得た。
量％の珪素（Ｓｉ）、０．４５重量％のマンガン（Ｍ
ｎ）、０．０４５重量％の燐（Ｐ）、０．０８４重量％
の硫黄（Ｓ）、残部鉄（Ｆｅ）からなる組成を有し、内
径３３ｍｍ、外径５４ｍｍ、長さ２０３ｍｍの円筒状ね
ずみ鋳鉄鋳物（ＦＣ１５０）を作製した。このねずみ鋳
鉄鋳物のＡ１変態点（７２３℃）よりも高い温度と低い
温度との間で加熱冷却を繰り返す（Ａ１変態点をはさん
で上下する）反復加熱冷却処理によって、ねずみ鋳鉄素
地中の片状黒鉛を肥大成長させると共に、この成長に伴
い片状黒鉛の周囲を多孔質化させた。このようにして成
長ねずみ鋳鉄鋳物を得た。
【００３９】上記の成長ねずみ鋳鉄鋳物の表面に生成し
た酸化スケールを除去し、その後、この成長ねずみ鋳鉄
鋳物に荒引き、中引き及び仕上げの切削加工を施し、内
径４０ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍの軸受ブッシ
ュを作製した。このようにして成長ねずみ鋳鉄鋳物を切
削加工して軸受ブッシュを作製する際に多量の切粉が生
じた。これら多量の切粉を、２０メッシュの篩を通過す
るが５５メッシュの篩を通過しない切粉と、５５メッシ
ュの篩を通過する切粉とに選別した。
た酸化スケールを除去し、その後、この成長ねずみ鋳鉄
鋳物に荒引き、中引き及び仕上げの切削加工を施し、内
径４０ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍの軸受ブッシ
ュを作製した。このようにして成長ねずみ鋳鉄鋳物を切
削加工して軸受ブッシュを作製する際に多量の切粉が生
じた。これら多量の切粉を、２０メッシュの篩を通過す
るが５５メッシュの篩を通過しない切粉と、５５メッシ
ュの篩を通過する切粉とに選別した。
【００４０】さらに、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない切粉を、２０メッシュの篩
を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉と、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とに選別した。
５メッシュの篩を通過しない切粉を、２０メッシュの篩
を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉と、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とに選別した。
【００４１】上記のように選別した各粒度の切粉の中か
ら、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない切粉を総重量の５６重量％、３６メッシュの
篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない切粉を総
重量の３６重量％、５５メッシュの篩を通過する切粉を
総重量の８重量％、それぞれ計量した。各切粉の組成を
表１に示す。
ら、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない切粉を総重量の５６重量％、３６メッシュの
篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない切粉を総
重量の３６重量％、５５メッシュの篩を通過する切粉を
総重量の８重量％、それぞれ計量した。各切粉の組成を
表１に示す。
【表１】
【００４２】表１において、−２０メッシュは、２０メ
ッシュの篩を通過することを表し、＋５５メッシュは、
５５メッシュの篩を通過しないことを表す。なお、以下
の各表においても同様である。
ッシュの篩を通過することを表し、＋５５メッシュは、
５５メッシュの篩を通過しないことを表す。なお、以下
の各表においても同様である。
【００４３】上記のようにして選別し計量した各切粉を
混合して混合粉末を作製した。ついで、この混合粉末を
直方体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４
トン／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その
後、水素ガス雰囲気（本発明にいう中性雰囲気または還
元性雰囲気の一例である）に調整した加熱炉において、
この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分間焼結し、直方
体状の焼結体を得た。このようにして得た焼結体を切削
加工して、一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形
状の焼結合金母材を作製した。
混合して混合粉末を作製した。ついで、この混合粉末を
直方体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４
トン／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その
後、水素ガス雰囲気（本発明にいう中性雰囲気または還
元性雰囲気の一例である）に調整した加熱炉において、
この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分間焼結し、直方
体状の焼結体を得た。このようにして得た焼結体を切削
加工して、一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形
状の焼結合金母材を作製した。
【００４４】ついで、焼結合金母材を加熱炉内に置き、
加熱炉内の温度を４８０℃に昇温した後、この温度を保
持した状態で加熱炉内に水蒸気を９０分間連続して噴射
し、焼結合金母材に水蒸気処理を施した。この水蒸気処
理により、焼結合金母材の表面に厚さ３μｍの四三酸化
鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材を得た。四三
酸化鉄の被膜はビッカース硬さ（ＨｍＶ）４４２であっ
た。また、この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施した
ところ、潤滑油の含油率は１０．３体積％であった。
加熱炉内の温度を４８０℃に昇温した後、この温度を保
持した状態で加熱炉内に水蒸気を９０分間連続して噴射
し、焼結合金母材に水蒸気処理を施した。この水蒸気処
理により、焼結合金母材の表面に厚さ３μｍの四三酸化
鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材を得た。四三
酸化鉄の被膜はビッカース硬さ（ＨｍＶ）４４２であっ
た。また、この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施した
ところ、潤滑油の含油率は１０．３体積％であった。
【００４５】〔実施例２〕
【００４６】上記した実施例１と同様にして、成長ねず
み鋳鉄鋳物を切削加工して軸受ブッシュを作製する際に
生じた切粉を、２０メッシュの篩を通過するが５５メッ
シュの篩を通過しない切粉と、５５メッシュの篩を通過
する切粉とに選別した。
み鋳鉄鋳物を切削加工して軸受ブッシュを作製する際に
生じた切粉を、２０メッシュの篩を通過するが５５メッ
シュの篩を通過しない切粉と、５５メッシュの篩を通過
する切粉とに選別した。
【００４７】さらに、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない切粉を、２０メッシュの篩
を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉と、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とに選別した。このようにして選別した各粒度
の切粉の中から、２０メッシュの篩を通過するが３６メ
ッシュの篩を通過しない切粉を総重量の３０重量％、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉を総重量の６０重量％、５５メッシュの篩を通
過する切粉を総重量の１０重量％、それぞれ計量した。
各切粉の組成を表２に示す。
５メッシュの篩を通過しない切粉を、２０メッシュの篩
を通過するが３６メッシュの篩を通過しない切粉と、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉とに選別した。このようにして選別した各粒度
の切粉の中から、２０メッシュの篩を通過するが３６メ
ッシュの篩を通過しない切粉を総重量の３０重量％、３
６メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過し
ない切粉を総重量の６０重量％、５５メッシュの篩を通
過する切粉を総重量の１０重量％、それぞれ計量した。
各切粉の組成を表２に示す。
【表２】
【００４８】上記のようにして選別し計量した各切粉を
混合して混合粉末を形成した。ついで、この混合粉末を
直方体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４
トン／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その
後、実施例１と同様に、水素ガス雰囲気に調整した加熱
炉において、この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分間
焼結し、直方体状の焼結体を得た。このようにして得た
焼結体を切削加工して、一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの
横断面正方形状の焼結合金母材を作製した。
混合して混合粉末を形成した。ついで、この混合粉末を
直方体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４
トン／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その
後、実施例１と同様に、水素ガス雰囲気に調整した加熱
炉において、この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分間
焼結し、直方体状の焼結体を得た。このようにして得た
焼結体を切削加工して、一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの
横断面正方形状の焼結合金母材を作製した。
【００４９】ついで、焼結合金母材を加熱炉内に置き、
加熱炉内の温度を５５０℃に昇温した後、この温度を保
持した状態で加熱炉内に水蒸気を６０分間連続して噴射
し、焼結合金母材に水蒸気処理を施した。この水蒸気処
理により、焼結合金母材の表面に厚さ５μｍの四三酸化
鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材を得た。四三
酸化鉄の被膜はビッカース硬さ（ＨｍＶ）５０３であっ
た。また、この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施した
ところ、潤滑油の含油率は９．６体積％であった。
加熱炉内の温度を５５０℃に昇温した後、この温度を保
持した状態で加熱炉内に水蒸気を６０分間連続して噴射
し、焼結合金母材に水蒸気処理を施した。この水蒸気処
理により、焼結合金母材の表面に厚さ５μｍの四三酸化
鉄の被膜が形成された鋳鉄系焼結摺動部材を得た。四三
酸化鉄の被膜はビッカース硬さ（ＨｍＶ）５０３であっ
た。また、この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施した
ところ、潤滑油の含油率は９．６体積％であった。
【００５０】〔比較例１〕
【００５１】３．６５重量％のＣ、２．２２重量％のＳ
ｉ、０．４５重量％のＭｎ、０．０４５重量％のＰ、
０．０８４重量％のＳ、残部Ｆｅからなり、内径３３ｍ
ｍ、外径５４ｍｍ、長さ２０３ｍｍの円筒状ねずみ鋳鉄
鋳物（ＦＣ１５０）を作製した。このねずみ鋳鉄鋳物に
荒引き、中引き及び仕上げの各切削加工を施し、内径４
０ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍの軸受ブッシュを
作製した。このようにしてねずみ鋳鉄鋳物を切削加工し
て軸受ブッシュを作製する際には多量の切粉が生じた。
これら多量の切粉を、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉と、５５メッシ
ュの篩を通過する粒度の切粉とに選別した。
ｉ、０．４５重量％のＭｎ、０．０４５重量％のＰ、
０．０８４重量％のＳ、残部Ｆｅからなり、内径３３ｍ
ｍ、外径５４ｍｍ、長さ２０３ｍｍの円筒状ねずみ鋳鉄
鋳物（ＦＣ１５０）を作製した。このねずみ鋳鉄鋳物に
荒引き、中引き及び仕上げの各切削加工を施し、内径４
０ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍの軸受ブッシュを
作製した。このようにしてねずみ鋳鉄鋳物を切削加工し
て軸受ブッシュを作製する際には多量の切粉が生じた。
これら多量の切粉を、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉と、５５メッシ
ュの篩を通過する粒度の切粉とに選別した。
【００５２】さらに、２０メッシュの篩を通過するが５
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉を、２０メッシ
ュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない粒度
の切粉と、３６メッシュの篩を通過するが５５メッシュ
の篩を通過しない粒度の切粉とに選別した。
５メッシュの篩を通過しない粒度の切粉を、２０メッシ
ュの篩を通過するが３６メッシュの篩を通過しない粒度
の切粉と、３６メッシュの篩を通過するが５５メッシュ
の篩を通過しない粒度の切粉とに選別した。
【００５３】上記のように選別した各粒度の切粉の中か
ら、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉を総重量の５６重量％、３６メッ
シュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒
度の切粉を総重量の３６重量％、５５メッシュの篩を通
過する粒度の切粉を総重量の８重量％、それぞれ計量し
た。各切粉の組成を表３に示す。
ら、２０メッシュの篩を通過するが３６メッシュの篩を
通過しない粒度の切粉を総重量の５６重量％、３６メッ
シュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過しない粒
度の切粉を総重量の３６重量％、５５メッシュの篩を通
過する粒度の切粉を総重量の８重量％、それぞれ計量し
た。各切粉の組成を表３に示す。
【表３】
【００５４】上記のように選別し計量した各切粉を混合
して混合粉末を形成した。ついで、この混合粉末を直方
体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４トン
／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その後、加
熱炉において、この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分
間焼結して焼結体を得た。この焼結体を切削加工して、
一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形状の焼結摺
動部材を製造した。この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理
を施したところ、潤滑油の含油率は１２．３体積％であ
った。
して混合粉末を形成した。ついで、この混合粉末を直方
体状の中空部を有する金型内に装填し、成形圧力４トン
／ｃｍ２で圧縮成形して圧粉体を作製した。その後、加
熱炉において、この圧粉体を１１３０℃の温度で６０分
間焼結して焼結体を得た。この焼結体を切削加工して、
一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形状の焼結摺
動部材を製造した。この鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理
を施したところ、潤滑油の含油率は１２．３体積％であ
った。
【００５５】〔比較例２〕
【００５６】実施例１と同様の成分組成であって、同様
の粒度分布の切粉を使用し、かつ同様の条件で焼結した
一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形状の焼結合
金母材を焼結摺動部材とした。この鋳鉄系焼結摺動部材
に含油処理を施したところ、潤滑油の含油率は１２．２
体積％であった。この比較例２の焼結摺動部材は、上記
した先行技術の焼結摺動部材に相当するものである。
の粒度分布の切粉を使用し、かつ同様の条件で焼結した
一辺が３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの横断面正方形状の焼結合
金母材を焼結摺動部材とした。この鋳鉄系焼結摺動部材
に含油処理を施したところ、潤滑油の含油率は１２．２
体積％であった。この比較例２の焼結摺動部材は、上記
した先行技術の焼結摺動部材に相当するものである。
【００５７】つぎに、上記した実施例１、実施例２、比
較例１、及び比較例２で得た焼結摺動部材について、下
記に示す試験条件により耐荷重試験を行った。
較例１、及び比較例２で得た焼結摺動部材について、下
記に示す試験条件により耐荷重試験を行った。
【００５８】〔耐荷重試験〕
試験条件
すべり速度 ：３ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧）：１０分間毎に３０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重
（面圧）を累積負荷した。 相手材 ：機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ） 試験方法 ：スラスト試験で行い、摩擦係数が０．３
に達した時点で試験を中止した。 潤滑方法 ：試験開始時に摺動面にグリースを塗布し
た。
（面圧）を累積負荷した。 相手材 ：機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ） 試験方法 ：スラスト試験で行い、摩擦係数が０．３
に達した時点で試験を中止した。 潤滑方法 ：試験開始時に摺動面にグリースを塗布し
た。
【００５９】この耐荷重試験の結果を図１に示す。図１
は、累積荷重（面圧）と摩擦係数の推移を示したグラフ
であり、縦軸は摩擦係数を表し、横軸は累積荷重（面
圧）を表す。
は、累積荷重（面圧）と摩擦係数の推移を示したグラフ
であり、縦軸は摩擦係数を表し、横軸は累積荷重（面
圧）を表す。
【００６０】図１に示すように、比較例１の摺動部材で
は、試験開始から比較的安定した摩擦係数で推移した
が、累積荷重が９０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えると摩擦係数
が徐々に上昇し、累積荷重１８０ｋｇｆ／ｃｍ２で摩擦
係数が０．３に達したので試験を中止した。比較例１の
焼結摺動部材が累積荷重１８０ｋｇｆ／ｃｍ２で異常摩
耗に移行した理由は、この焼結摺動部材に含有されてい
る潤滑油が枯渇したからである、と推察される。
は、試験開始から比較的安定した摩擦係数で推移した
が、累積荷重が９０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えると摩擦係数
が徐々に上昇し、累積荷重１８０ｋｇｆ／ｃｍ２で摩擦
係数が０．３に達したので試験を中止した。比較例１の
焼結摺動部材が累積荷重１８０ｋｇｆ／ｃｍ２で異常摩
耗に移行した理由は、この焼結摺動部材に含有されてい
る潤滑油が枯渇したからである、と推察される。
【００６１】また、比較例２の焼結摺動部材は、試験開
始から徐々に摩擦係数が低下し、累積荷重が２１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２を超えるあたりから摩擦係数が徐々に上昇し
始め、累積荷重が３３０ｋｇｆ／ｃｍ２で摩擦係数が
０．３に達したので試験を中止した。この比較例２の焼
結摺動部材について、試験後、相手材の表面を観察した
ところ、この焼結摺動部材に含有されている遊離黒鉛の
潤滑被膜が相手材の表面に形成されていることが確認さ
れた。比較例２の焼結摺動部材が比較例１の焼結摺動部
材よりも耐荷重性に優れている理由は、比較例２の焼結
摺動部材に含有されている遊離黒鉛は、比較例１の焼結
摺動部材のそれよりも多く、この遊離黒鉛の潤滑作用と
焼結摺動部材に含有された潤滑油の潤滑作用とが相俟っ
て発揮されたからである、と推察される。
始から徐々に摩擦係数が低下し、累積荷重が２１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２を超えるあたりから摩擦係数が徐々に上昇し
始め、累積荷重が３３０ｋｇｆ／ｃｍ２で摩擦係数が
０．３に達したので試験を中止した。この比較例２の焼
結摺動部材について、試験後、相手材の表面を観察した
ところ、この焼結摺動部材に含有されている遊離黒鉛の
潤滑被膜が相手材の表面に形成されていることが確認さ
れた。比較例２の焼結摺動部材が比較例１の焼結摺動部
材よりも耐荷重性に優れている理由は、比較例２の焼結
摺動部材に含有されている遊離黒鉛は、比較例１の焼結
摺動部材のそれよりも多く、この遊離黒鉛の潤滑作用と
焼結摺動部材に含有された潤滑油の潤滑作用とが相俟っ
て発揮されたからである、と推察される。
【００６２】一方、実施例１及び実施例２の焼結摺動部
材は、試験開始から累積荷重が４８０ｋｇｆ／ｃｍ２ま
で摩擦係数が０．１５以下と安定した値を示した。この
耐荷重試験の結果から、実施例１及び実施例２の焼結摺
動部材は比較例２の焼結摺動部材の１．６倍の耐荷重性
能を有するものであることがわかる。
材は、試験開始から累積荷重が４８０ｋｇｆ／ｃｍ２ま
で摩擦係数が０．１５以下と安定した値を示した。この
耐荷重試験の結果から、実施例１及び実施例２の焼結摺
動部材は比較例２の焼結摺動部材の１．６倍の耐荷重性
能を有するものであることがわかる。
【００６３】つぎに、上記した耐荷重試験の結果を踏ま
え、実施例１、実施例２、及び比較例２の焼結摺動部材
について下記に示す試験条件により耐久試験を行い、耐
摩耗性を比較した。試験結果を表４に示す。
え、実施例１、実施例２、及び比較例２の焼結摺動部材
について下記に示す試験条件により耐久試験を行い、耐
摩耗性を比較した。試験結果を表４に示す。
【００６４】〔耐久試験〕
【００６５】＜試験条件１＞
すべり速度 ：５ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧）：１００ｋｇｆ／ｃｍ２
試験時間 ：１０ｈｒ
相手材 ：機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
試験方法 ：スラスト試験
潤滑方法 ：試験開始時に摺動面にグリースを塗布し
た。
た。
【００６６】＜試験条件２＞
すべり速度 ：３ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧）：２５０ｋｇｆ／ｃｍ２
試験時間 ：１０ｈｒ
相手材 ：機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
試験方法 ：スラスト試験
潤滑方法 ：試験開始時に摺動面にグリースを塗布し
た。
た。
【表４】
【００６７】表４における実施例１、実施例２及び比較
例２の摺動部材の摩耗量とは、各実施例及び比較例の焼
結摺動部材の厚さ５ｍｍが耐久試験によって減少したと
きの減少量をいう。相手材の摩耗量も同様である。
例２の摺動部材の摩耗量とは、各実施例及び比較例の焼
結摺動部材の厚さ５ｍｍが耐久試験によって減少したと
きの減少量をいう。相手材の摩耗量も同様である。
【００６８】耐久試験条件１においては、実施例１、実
施例２及び比較例２の焼結摺動部材の摩耗量は極めて少
なく、特に実施例１及び実施例２双方の焼結摺動部材の
摩耗量は零であった。一方、耐久試験条件２において
は、実施例１及び実施例２双方の焼結摺動部材の摩耗量
は極めて少なかった。これに対し、比較例２の焼結摺動
部材は試験開始後３０分で異常摩耗を起こしたので摩耗
量の測定はできず、表４にはその摩耗量が記載されてい
ない。
施例２及び比較例２の焼結摺動部材の摩耗量は極めて少
なく、特に実施例１及び実施例２双方の焼結摺動部材の
摩耗量は零であった。一方、耐久試験条件２において
は、実施例１及び実施例２双方の焼結摺動部材の摩耗量
は極めて少なかった。これに対し、比較例２の焼結摺動
部材は試験開始後３０分で異常摩耗を起こしたので摩耗
量の測定はできず、表４にはその摩耗量が記載されてい
ない。
【００６９】以上の耐荷重試験及び耐久試験の結果か
ら、実施例１及び実施例２の焼結摺動部材では、その摺
動表面に、四三酸化鉄の硬質の被膜と、遊離黒鉛と、多
孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑油とが存在し、且
つ、潤滑油剤（グリース）が介在しているので、相手材
との摺動の際に低い摩擦係数で安定して摺動して摩耗量
も極めて少ない、ことが判明した。従って、実施例１及
び実施例２の焼結摺動部材は、その使用条件によっては
従来技術及び先行技術の使用条件を大幅に上回り、使用
範囲が大幅に拡大されることとなる。
ら、実施例１及び実施例２の焼結摺動部材では、その摺
動表面に、四三酸化鉄の硬質の被膜と、遊離黒鉛と、多
孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑油とが存在し、且
つ、潤滑油剤（グリース）が介在しているので、相手材
との摺動の際に低い摩擦係数で安定して摺動して摩耗量
も極めて少ない、ことが判明した。従って、実施例１及
び実施例２の焼結摺動部材は、その使用条件によっては
従来技術及び先行技術の使用条件を大幅に上回り、使用
範囲が大幅に拡大されることとなる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の鋳鉄系焼結
摺動部材は、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによっ
て生じる切粉を焼結してなる焼結合金母材の少なくとも
摺動表面に四三酸化鉄の被膜が形成されているものであ
り、少なくとも摺動表面には、四三酸化鉄の硬質な被膜
と、遊離黒鉛と、多孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑
油とが存在するので、相手材との摺動において摩擦摩耗
特性を大幅に向上させられる。
摺動部材は、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによっ
て生じる切粉を焼結してなる焼結合金母材の少なくとも
摺動表面に四三酸化鉄の被膜が形成されているものであ
り、少なくとも摺動表面には、四三酸化鉄の硬質な被膜
と、遊離黒鉛と、多孔部及び遊離黒鉛に含有された潤滑
油とが存在するので、相手材との摺動において摩擦摩耗
特性を大幅に向上させられる。
【００７１】また、本発明の鋳鉄系焼結摺動部材の製造
方法では、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによって
得られる切粉を焼結して焼結合金母材を形成し、その
後、該焼結合金母材に水蒸気処理を施して焼結合金母材
の表面に四三酸化鉄の被膜を形成するので、摩擦摩耗特
性に優れた鋳鉄系焼結摺動部材を製造できる。
方法では、成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによって
得られる切粉を焼結して焼結合金母材を形成し、その
後、該焼結合金母材に水蒸気処理を施して焼結合金母材
の表面に四三酸化鉄の被膜を形成するので、摩擦摩耗特
性に優れた鋳鉄系焼結摺動部材を製造できる。
【図１】実施例と比較例の耐荷重試験の結果を比較して
示すグラフである。
示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｅ
(72)発明者 小田 裕介
神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス工
業株式会社藤沢事業場内
Ｆターム(参考） 4K018 AA24 BA13 BB04 BB08 CA02
DA31 FA28 FA42 KA02
Claims (10)
- 【請求項１】 成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削することによ
って生じる切粉を焼結してなる焼結合金を母材とし、こ
の母材の少なくとも摺動表面に四三酸化鉄の被膜が形成
されていることを特徴とする鋳鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項２】 前記四三酸化鉄の被膜は、２μｍ以上５
μｍ以下の範囲内の厚さを有するものであることを特徴
とする請求項１に記載の鋳鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項３】 前記四三酸化鉄の被膜は、ビッカース硬
さ（ＨｍＶ）が４４０以上５６０以下の範囲内のもので
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳鉄系焼
結摺動部材。 - 【請求項４】 総体積の７体積％以上１５体積％以下の
範囲内の潤滑油が含有されていることを特徴とする請求
項１，２，又は３に記載の鋳鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項５】 成長ねずみ鋳鉄鋳物を切削し、 この切削によって得られた切粉を所定の金型内に装填
し、 この装填した切粉を３トン／ｃｍ２以上５トン／ｃｍ２
以下の範囲内の成形圧力で圧縮成形して圧粉体を形成
し、 中性雰囲気または還元性雰囲気において１１００℃以上
１１５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上９０分間
以下の時間内だけ前記圧粉体を焼結して焼結合金母材を
作製し、 この焼結合金母材に水蒸気処理を施して少なくとも摺動
表面に四三酸化鉄の被膜を形成させることを特徴とする
鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法。 - 【請求項６】 前記成長ねずみ鋳鉄鋳物を得るに当た
り、ねずみ鋳鉄鋳物のＡ１変態点よりも高い温度とＡ１
変態点よりも低い温度との間で加熱冷却を繰り返す反覆
加熱冷却処理をねずみ鋳鉄鋳物に施すことにより前記成
長ねずみ鋳鉄鋳物を得ることを特徴とする請求項５に記
載の鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法。 - 【請求項７】 前記切粉を所定の金型内に装填するに当
たり、 ２０メッシュの篩を通過するが５５メッシュの篩を通過
しない切粉を総重量の８５重量％以上９７重量％以下の
範囲内で前記金型内に装填すると共に、５５メッシュの
篩を通過する切粉を総重量の３重量％以上１５重量％以
下の範囲内で前記金型内に装填することを特徴とする請
求項５又は６に記載の鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法。 - 【請求項８】 ２０メッシュの篩を通過するが５５メッ
シュの篩を通過しない切粉を前記金型内に装填するに当
たり、該切粉の総重量のうち、１０重量％以上９０重量
％以下の範囲内であって２０メッシュの篩を通過するが
３６メッシュの篩を通過しない切粉と、１０重量％以上
９０重量％以下の範囲内であって３６メッシュの篩を通
過するが５５メッシュの篩を通過しない切粉とを混合し
て前記金型内に装填することを特徴とする請求項７に記
載の鋳鉄系焼結摺動部材の製造方法。 - 【請求項９】 前記水蒸気処理は、処理温度が４５０℃
以上５５０℃以下の範囲内であって、６０分間以上９０
分間以下の時間内で行うことを特徴とする請求項５から
８までのうちのいずれか一項に記載の鋳鉄系焼結摺動部
材の製造方法。 - 【請求項１０】 前記鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を
施すに当たり、含油率が該鋳鉄系焼結摺動部材の総体積
の７体積％以上１５体積％以下の範囲内になるように該
鋳鉄系焼結摺動部材に含油処理を施すことを特徴とする
請求項５から９までのうちのいずれか一項に記載の鋳鉄
系焼結摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002007371A JP3795402B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002007371A JP3795402B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003213308A true JP2003213308A (ja) | 2003-07-30 |
| JP3795402B2 JP3795402B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=27645902
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002007371A Expired - Lifetime JP3795402B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3795402B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015098407A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | Ntn株式会社 | 圧粉体を用いた機械部品およびその製造方法 |
| JP2016053210A (ja) * | 2013-12-26 | 2016-04-14 | Ntn株式会社 | 圧粉体を用いた機械部品およびその製造方法 |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2002007371A patent/JP3795402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015098407A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | Ntn株式会社 | 圧粉体を用いた機械部品およびその製造方法 |
| JP2016053210A (ja) * | 2013-12-26 | 2016-04-14 | Ntn株式会社 | 圧粉体を用いた機械部品およびその製造方法 |
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