JP2003328060A - 焼結合金とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
優れた焼結合金を提供する。 【解決手段】 銅系の原料粉末を成形すると共に焼結し
てなる焼結合金において、表面の50%以上を炭素で覆
う。炭素を含む銅系の原料粉末を成形(S1)すると共
に焼結(S2)して焼結合金を形成する。この焼結合金
をサイジング(S4)することにより、寸法を矯正する
と共に、表面の炭素を押し潰して表面の50%以上を炭
素により覆う。これにより、排ガス雰囲気などの酸性が
強く高温条件で耐久性を備えた焼結合金を得ることがで
きる。
Description
造方法に関する。
て、回転軸を支承する軸受があり、この軸受の製法とし
て、金属を主原料とする原料粉末を圧縮して圧粉体を形
成した後、この圧粉体を焼結してなる焼結軸受が広く用
いられている。
を用いて成形され、塩酸,硫酸,りん酸等の非酸化性酸
に対する耐食性の面からは銅系の原料粉末を用いること
が好ましい。しかし、銅系の焼結合金であっても、濃硫
酸,硫酸等の酸化性酸,硫黄やその化合物に晒された
り、蟻酸,酢酸,リンゴ酸,クエン酸,オレイン酸,ス
テアリン酸等の有機酸が混ざった雰囲気中に晒されたり
すると、腐食により寿命が低下する問題がある。
られる部品は、排ガス雰囲気中で使用され、その排ガス
には硫黄酸化物や窒素酸化物などが含まれ酸性が強く、
かつ高温状態となる。一例として、その排ガス雰囲気で
は、PH1.5〜2.5、350〜500℃といった条件となるた
め、銅系の材料を用いても腐食を防止することができな
かった。
とするもので、酸性が強い高温雰囲気においても、耐食
性に優れた焼結合金とその製造方法を提供することを目
的とする。
前記目的を達成するために、銅系の原料粉末を成形する
と共に焼結してなる焼結合金において、表面の50%以
上を炭素で覆ったものである。
り、酸性の高温雰囲気中の使用においても、高い耐食性
を備えた焼結合金を得ることができる。また、例えば、
酸性の強い硫黄酸化物などに晒されても、銅と硫黄の化
合物が形成され、耐食性が確保され、また、この銅を含
む化合物などにより摺動性を確保することができる。し
たがって、排ガス雰囲気中で使用される排ガス部品とし
て耐久性を備えることが得られる。
合金において、前記原料粉末が炭素を4〜10重量%含
むものである。
面を炭素が覆う割合を大きくすることができる。
の焼結合金において、前記焼結合金が摺動部材である。
い耐食性を備えた摺動部品が得られる。また、例えば硫
黄酸化物などに晒されても、銅と硫黄の化合物が形成さ
れ、この銅を含む化合物などにより摺動性を確保するこ
とができる。
的を達成するために、炭素を含む銅系の原料粉末を成形
すると共に焼結して焼結合金を製造する焼結合金の製造
方法において、前記焼結合金をサイジングすることによ
り表面の炭素を押し潰して該表面の50%以上を炭素で
覆う方法である。
雰囲気中の使用においても、高い耐食性を備えた焼結合
金を得ることができる。
を参照して説明する。図1〜図3は本発明の一実施形態
を示し、焼結合金の原料には、Cu−Ni−Zn−C系
やCu−Sn−C系等のものを用いることができる。
尚、以下、焼結合金として軸受1を例に説明する。図2
に示すように、軸受1は、略円筒形の焼結合金からな
り、その中央には回転軸が回転摺動する円筒状の摺動面
2が形成され、さらに、その軸受1の露出した表面3の
50%以上を炭素により覆っている。
Zn:15〜21%、Ni:15〜21%、P :0.
2〜1%、C :4〜10%、を含有し、残りがCuと
不可避不純物からなる組成、並びに5〜25%の気孔率
を有する黒鉛分散型Cu基焼結合金を用いることがで
き、また、それ以外の組成の黒鉛分散型Cu基焼結合金
を用いることもでき、特に、本発明の特徴的な構成とし
て、原料粉末に炭素の粉末を4〜10重量%含む。
すると、例えば焼結合金に用いる原料粉末として、いず
れも水アトマイズ法により形成され、炭素を含む銅系の
粉末を混合(S1:ステップ1)し、混合した原料粉末
を例えば150〜300MPaの範囲内の所定の圧力で
プレスにより所定形状の圧粉体に成形(S2)し、この
圧粉体をアンモニア分解ガス雰囲気中で、例えば750
〜900℃の範囲内の所定の温度に40分間保持の条件
で焼結(S3)して焼結合金を得る。
(S3)処理後、得られた焼結合金にサイジング(S
4)処理を行い、このサイジング(S4)により焼結合
金を所定寸法に仕上げる。同時にサイジング(S4)に
より、焼結合金の表面3の炭素が押し潰されて広がり、
焼結合金である軸受1の表面3が炭素で覆われ、上記組
成を用いることにより、軸受1の表面3の50%以上を
炭素により覆った構造を得ることができる。尚、以下、
表面を覆う炭素の割合を炭素被覆率という。そして、炭
素被覆率は、表面をカラー写真(倍率×100)し、決
められた2mm方眼のトレース用紙のフレームを写真上
に重ね合わせ、炭素の表面比率を計算して算出される。
11の一例を示し、この矯正用金型装置11は、上下方向を
軸方向(プレス上下軸方向)としており、ダイ12、コア
ロッド13、下パンチ14および上パンチ15を備えている。
ダイ12はほぼ円筒形状で、このダイ12内にほぼ円柱形状
のコアロッド13が同軸的に位置している。下パンチ14
は、ほぼ円筒形状で、ダイ12およびコアロッド13間に下
方から上下動自在に嵌合している。上パンチ15は、ほぼ
円筒形状で、ダイ12およびコアロッド13間に上方から上
下動自在にかつ挿脱自在に嵌合するものである。そし
て、図3に示すように、ダイ12内に前記軸受5を充填
し、この軸受5の貫通孔である摺動面52にコアロッド13
を挿入配置した状態で、上下方向から上,下パンチ13,
14により軸受1を加圧して所定の寸法に矯正すると共に
表面3の炭素を押し潰す。尚、表面3とは、外部に露出
する面であり、図2の筒状の軸受1においては、上下端
面、外周面、摺動面2全体である。
%、C :3.5〜11%、を含有し、残りをCuの組
成し、20%の気孔率を有するCu基焼結合金を製作
し、焼結(S3)後及びサイジング(S4)後における
表面3の炭素被覆率%を複数点で計測した結果、次の表
1のようになった。
のように原料粉末の炭素量が重量%が3.5%の例で
は、炭素被覆率が50%未満となり、原料粉末の炭素量
が重量%が11%の例では、偏析が多く、炭素被覆率
が50%以下となる場合があり、これに対して原料粉末
の炭素量が重量%が4%,6%,8%,10%の例
では、いずれも炭素被覆率が50%以上となり、こ
れにより原料粉末に炭素を重量%で4〜10%とするこ
とにより、炭素被覆率が50%以上とすることができ
る。
18%、P :0.6%、C :7%、を含有し、残りを
Cuの組成し、20%の気孔率を有するCu基焼結合金
を製作し、焼結(S3)後及びサイジング(S4)後に
おける摺動面2を写真撮影し、その拡大写真の一部を図
示したものであり、ハッチングが銅表面部分101,クロ
スハッチングが気孔部分102,残りの部分が炭素で覆わ
れた炭素表面部分103であり、このようにサイジングに
より銅が引き伸ばされた様子が示されており、2mm方
眼のトレース用紙のフレームを写真上に重ね合わせ、方
眼の升目の数を数え、銅表面部分101が189個、炭素表面
部分103が434個となり、この場合、434個を621(189+4
34)個で割り、炭素被覆率が約70%が得られた。尚、
表面の気孔部分102は除いて計算する。
により、表面3の炭素を押し潰して軸受1の表面3の5
0%以上を炭素により覆うことができ、表面3を覆う炭
素により軸受1の耐食性を向上することができる。
応して、銅系の原料粉末を成形すると共に焼結してなる
焼結合金たる軸受1において、表面3の50%以上を炭
素で覆ったから、酸性の高温雰囲気中の使用において
も、高い耐食性を備えた焼結合金を得ることができ、ま
た、例えば、酸性の強い硫黄酸化物などに晒されても、
銅と硫黄の化合物が形成され、耐食性を確保することが
でき、この銅を含む化合物により摺動性を確保すること
ができ、排ガス雰囲気などの酸性が強く高温条件で耐久
性を備えた焼結合金を得ることができる。
2に対応して、原料粉末が炭素を4〜10重量%含むか
ら、このように原料粉末が炭素を多く含むことにより、
表面3を炭素が覆う割合を大きくすることができる。
3に対応して、焼結合金が摺動部材である軸受1である
から、酸性の高温雰囲気中の使用においても、高い耐食
性を備えた焼結合金を得ることができ、また、例えば、
酸性の強い硫黄酸化物などに晒されても、銅と硫黄の化
合物や銅と他の化合物などが形成され、耐食性を確保す
ることができ、この銅を含む化合物により摺動性を確保
することができ、排ガス雰囲気などの酸性が強く高温条
件で耐久性を備えた軸受1を得ることができる。
応して、炭素を含む銅系の原料粉末を成形すると共に焼
結して焼結合金たる軸受1を製造する焼結合金の製造方
法において、軸受1をサイジングすることにより表面3
の炭素を押し潰して該表面3の50%以上を炭素で覆う
から、酸性の高温雰囲気中の使用においても、高い耐食
性を備えた焼結合金を得ることができる。
るものではなく、種々の変形実施が可能である。例え
ば、本発明は原料粉末に銅又は銅合金を含むものであれ
ば、各種のものに適用可能である。また、軸受は、実施
形態のものに限らず種々の形状のもの適用可能である。
また、摺動部材も軸受に限らず、摺動部が有る部材であ
れば各種の摺動部材に適用可能である。
を成形すると共に焼結してなる焼結合金において、表面
の50%以上を炭素で覆ったものであり、酸性の高温雰
囲気中の使用においても、高い耐食性を備えた焼結合金
を得ることができる。
効果に加えて、前記原料粉末が炭素を4〜10重量%含
むものであり、表面を炭素が覆う割合を大きくすること
ができる。
は2の効果に加えて、前記焼結合金が摺動部材であり、
酸性の高温雰囲気中の使用においても、高い耐食性を備
えた摺動部品が得られる。
含む銅系の原料粉末を成形すると共に焼結して焼結合金
を製造する焼結合金の製造方法において、前記焼結合金
をサイジングすることにより表面の炭素を押し潰して該
表面の50%以上を炭素で覆う方法であり、酸性の高温
雰囲気中の使用においても、高い耐食性を備えた焼結合
金を得ることができる。
フローチャート図である。
た拡大写真を図面化した図面である。
Claims (4)
- 【請求項1】 銅系の原料粉末を成形すると共に焼結し
てなる焼結合金において、表面の50%以上を炭素で覆
ったことを特徴とする焼結合金。 - 【請求項2】 前記原料粉末が炭素を4〜10重量%含
むことを特徴とする請求項1記載の焼結合金。 - 【請求項3】 前記焼結合金が摺動部材であることを特
徴とする請求項1又は2記載の焼結合金。 - 【請求項4】 炭素を含む銅系の原料粉末を成形すると
共に焼結して焼結合金を製造する焼結合金の製造方法に
おいて、前記焼結合金をサイジングすることにより表面
の炭素を押し潰して該表面の50%以上を炭素で覆うこ
とを特徴とする焼結合金の製造方法。
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