JP2661650B2 - 浸ほう素処理摺動材料 - Google Patents

浸ほう素処理摺動材料

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、浸ほう素処理摺動材料に関するものであ
り、さらに詳しく述べるならば、摺動の際の相手材との
焼付を起こし難い浸ほう素処理摺動材料に関するもので
ある。
（従来の技術） 浸ほう素処理は主として鉄系材料の耐摩耗性を高める
表面処理として広く行なわれている。浸ほう素処理され
た鉄系材料の表面には、超高硬度のほう化鉄が形成さ
れ、これにより耐摩耗性が付与される。ほう化鉄として
は、FeBとFe2Bの存在が平衡状態図上で知られており、
またこれらのほう化鉄が浸ほう素処理された材料の表面
層に形成される。ここで、FeBの硬さはHv1800〜2000で
あり、Fe2B相の硬さはHv1400〜1800である。平衡状態図
上では、浸ほう素処理された鉄系材料の組織は、FeB単
相、FeBとFe2Bの二相混合状態、Fe2B単相のいずれかと
なるが、実際の浸ほう素処理材ではFeBとFe2Bの混相も
のが殆どであった。これは、FeBは脆いため単相では摺
動表面用に適さず、単相組織を得るにはほう素浸透量の
制御が難しく、これらの組織は特に油切れになり易い状
態での耐焼付性が充分ではなかったからである。
（発明が解決しようとする課題） 上記したFeBとFe2Bの混相摺動面の断面を見ると、FeB
とFe2Bの硬さの相違によりFeBが突出し、Fe2Bが凹んだ
微小な凹凸が形成されている。ここで、FeBが硬くかつ
脆いために摺動中にその突出部が欠け、そして欠け落ち
た破片が相手材を疵つけかつ急激に摩耗を生じることが
ある。このような相手材の摩耗と潤滑がきびしい状況で
は相手材が軟化し、溶着が起こり易い。したがって、従
来の浸ほう素処理された鉄系摺動材料は耐焼付性で充分
とは言えなかった。
（課題を解決するための手段） 上記したようにFe−Ｂ系で存在する相は、FeB、Fe2B
およびFeと長い間考えられていたが、比較的近年、CVD
によりほう化鉄を生成した際にFe3B相が生成することが
発見された。
本発明者等は浸ほう素処理法の研究の過程で、固定法
を採用した場合に上記したFe3B相が浸ほう素処理材料中
にFe2B相とFe相の中間のほう素濃度域に生成させること
を見出した。かかるFe3B相が生成した浸ほう素処理材料
ではFe2B相が層状になっており、この層に沿ってFe3B相
が形成されている。そして、本発明者等は、この相を利
用し、Fe3BとFe2Bの混相組織を摺動面に共存させること
により従来の浸ほう素処理材料よりも著しく耐焼付性が
改良されることを見出した。
したがって、本発明は、Fe系材料の摺動面が少なくと
もFe2B相とFe3B相が共存する浸ほう素処理面より構成さ
れ、優れた耐焼付性を有する浸ほう素処理摺動材料を提
供する。
以下、本発明の摺動面の構成を具体的に説明する。
まず、浸ほう素処理された炭素鋼（S45C）の例につい
て、第１図〜第７図を参照として、表面の組織を説明す
る。なお、説明に使用する被処理材の浸ほう素処理は固
体法であり、処理温度は900℃、処理時間は５時間であ
った。
第１図において横軸は被処理材表面からの深さを示
し、右端が最表面を意味する。また横軸に付された数字
はFe2B相の存在割合を示す。図の右側の０％は、最表面
ではFe2B相がないこと（FeB相のみより構成される）を
意味する。また、左端の０％は内部ではFe2B相がなくな
ること（Fe相のみより構成される）を意味する。さら
に、横軸からの引出線で示した図番に当該深さの金属組
織を示す。第７図は第２図〜第６図のそれぞれの組織の
表出相の割合とＸ線回折ピークを示す。
最表面近傍の組織はFeBとFe2B相が細かく分散した組
織になっている（第２図）。より内部ではFeB相の割合
が少なくなりFe2B相の割合が多くなり、またFeB相が塊
状に分散孤立し、Fe2B相に囲まれている（第３図、第４
図）。表面からある程度の深さの部分はFe2Bの単相組織
となるが、存在領域は混相の場合と異なって極く狭い幅
に限られる。
より深い位置では本発明が特徴とするFe3B相が現われ
る。Fe3BとFe2Bの混相組織（第５図、第６図）は第２図
のような微細分散混相組織と比較すると粗い分散組織に
なっている。これは、層状のFe3B相とFe2B相が断面では
接しており、これらの層は試料表面に完全に平行ではな
く若干うねっているので、試料の表面に平行に研摩した
面では下側の層（Fe3B相）が上側の層（Fe2B相）が削り
取られたところに現われるから、粗い分散になるためで
ある。なお、Fe2B相の割合が75％未満ではFe相、Fe3B相
およびFe2B相の３相混合組織が存在する領域となる。Fe
−Ｂの２成分系では平衡状態図的には３相混合になるこ
とはないが、本発明の浸ほう素処理組織は上記したよう
に層状組織である（平衡組織ではない）から３相混合に
なる。
上述のような組織において、Fe2B相＝約75％〜100％
未満においてFe3BとFe2Bの２相混相組織となり、またFe
2B相＝約75％〜０％において、Fe3B、Fe2BおよびFeの３
相混相組織となる。これらのFe3BとFe2Bの共存組織は優
れた耐焼付性を発揮する。
Fe3B相が90〜45％、Fe2B相が35〜10％存在している
と、これらの相のバランスが良好であり、著しく耐焼付
性が向上する。これらの相だけで摺動表面が構成される
こともあり、あるいはFe相がさらに存在する３相混合組
織により摺動表面が構成されることもある。上記のよう
にFe3B相とFe2B相がバランスしておればFe相が存在して
いても、良好な耐焼付性が得られる。しかしながら、Fe
相が20％以上となるとやはり耐焼付性が劣化するので、
この値以下にFe相を抑えることが望ましい。摺動面でFe
B相は存在しないか、あるいは存在していても５面積％
以下が望ましい。
なお、第１〜６図の各相の存在割合は、金属顕微鏡写
真によりそれぞれの相の面積率を求める方法により測定
した。
本発明の浸ほう素処理摺動材料の相手材はアルミニウ
ム合金、特に高Si−Al合金、および鋼である時に高い耐
焼付性が発揮される。上記したFe3B相を含む浸ほう素処
理表面を形成するには、B4C、SiC,C,ほうふっ化カリウ
ムを含む浸ほう素剤により固体浸ほう素処理を800〜100
0℃で行なった後、FeB相が形成されている最表面を研摩
等により除去する。また、被処理材が低炭素鋼あるいは
中炭素鋼であると、Fe3B相とFe2B相がうねりをもった層
状に形成されるので、被処理材をその表面に平行に通常
の方法で処理によりほう素が浸透した層を厚さで約1/5
〜約3/4除去するように研摩すると両層が共存した表面
組織が得られる。なお低炭素鋼は摺動部材としての強度
が不足するので、バルクの性質が好ましくない。一方、
高炭素鋼ではFe3B相とFe2B相が平行の層として形成され
る傾向が表われる。この場合、摺動面に両相の混相組織
を表わすには、砥粒を用い微細な凹凸を有する摺動面と
するとさらに焼付特性が向上する。
（作用） 次にFe3B相の物理的性質につき説明する。この相の結
晶系は正方晶と斜方晶であることが知られている。また
浸ほう素処理された鉄系材料中におけるこの相の硬さ
は、本発明者等の測定によると、Hv800〜1100であっ
た。したがって、Fe3Bの硬さはFe2Bより低いことから、
Fe3BはFe2B相より耐摩耗性は劣るが靭性はすぐれている
と考えられる。したがって、摺動材料表面部ではこれら
の相を共存させるとともに、脆いFeB相を含有する表面
部は研摩等により完全に除去するかあるいはできるだけ
少なくすることにより優れた耐焼付性が得られる。
以下、実施例によりさらに具体的に本発明を説明す
る。
（実施例） 実施例１ S45Cを900℃で５時間浸ほう素処理した。浸ほう素処
理剤は、B4C:3〜20部、SiC:50〜80部、C:10〜30部：ほ
うふっ化カリウム:0.5〜〜７部からなる混合粉末を使用
した。この粉末の中に被処理剤を埋め浸ほう素処理を行
なった。
深さが100μｍのほうフッ化化合物層が形成された被
処理材を、表面からの除去深さを変えて、削り取った
後、ダイアモンド砥粒でバフ仕上げ（粗さRz＝0.1μ
ｍ）を行なった。その後相手材をS45C（生材）として耐
焼付性の試験を行なった。試験条件は次のとおりであっ
た。
試験機：ピンスラスト試験機 荷重：一定（10kg/cm2） 周速:5m/sec 潤滑油：軽油（１滴） 試験結果を第８図に示す。
第８図に示されるように、Fe2B相と適量のFe3B相がバ
ランスしている摺動面では耐焼付性が高められる。この
供試材では、Fe2B相＝65〜90％、Fe相＝０〜５％および
Fe3B相＝10〜30％において耐焼付性が最大領域に達す
る。Fe相自体は耐焼付性を高めずむしろ劣化させるが、
適当量のFe3B相がFe2B相と共存していれば、かなりの量
のFe相が摺動表面に存在していても高い耐焼付性が得ら
れることが分かる。
実施例２ S45C（圧延のまま）およびS45C（焼入）のディスク材
を相手材とし、実施例１と同様に浸ほう素処理した材料
を実施例１と同様に耐焼付性試験した。ただし試験は荷
重を暫増させて、焼付荷重を求める方法により行なっ
た。
試験結果を第９図に示す。この図より少なくともFe3B
とFe2B相を共存させることにより高い焼付荷重が得られ
ることが明らかである。
（発明の効果） 本発明は以上のように構成したために、従来の浸ほう
素処理材よりも耐焼付性が一層優れた摺動材料が提供さ
れる。このため本発明の浸ほう素処理材料は潤滑が厳し
い条件で使用される摺動材料として好適である。特に、
潤滑油がすくない厳しい摺動条件で使用される傾向にあ
るブシュやスラストワッシャの表面処理とした好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は浸ほう素処理されたFe系材料の表面層構成組織
の割合を表わす図、 第２図から第６図までは第１図に示された位置における
表面金属組織を示す電子顕微鏡写真、 第７図は第１図に示す位置におけるＸ線回折ピークおよ
び各相の割合を示すチャート、 第８図は表面構成相の割合と焼付に至る時間の関係を示
すグラフ、 第９図は表面構成相の割合と焼付荷重の関係を示すグラ
フである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Fe系材料の摺動面が、面積率で、Fe2B相45
    〜90％、Fe3B相５〜35％、及びFe相０〜20％が共存する
    浸ほう素処理面より構成され、耐焼付性に優れたことを
    特徴とする浸ほう素処理摺動材料。
  2. 【請求項２】面積率が５％以下のFeB相がさらに摺動面
    に存在する請求項１に記載の浸ほう素処理摺動材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7622009B2 (en) 2001-03-21 2009-11-24 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Steel material
US7655100B2 (en) 2001-03-21 2010-02-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for preparation of steel material

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2578854Y2 (ja) * 1993-03-03 1998-08-20 住友電装株式会社 アース端子
DE19822934C2 (de) * 1998-05-22 2001-11-29 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum haftenden Aufbringen einer Schmierstoffschicht auf eine freiliegende und tribologisch beanspruchte Oberfläche eines Gegenstandes, Gegenstand mit an einer freiliegenden Oberfläche haftenden Schmierstoffschicht sowie Verwendung eines beschichteten Gegenstandes
WO2001044306A2 (en) * 1999-11-15 2001-06-21 Gunn Robert T Compositions with low coefficients of friction and methods for their preparation
JP2002371957A (ja) * 2001-06-18 2002-12-26 Toyota Industries Corp 圧縮機用シューの製造方法
JP2005526905A (ja) * 2002-03-01 2005-09-08 スティヒティング フォール デ テヒニーセ ウェーテンスハッペン 鉄ベース基材上にダイヤモンド被膜を形成する方法およびｃｖｄダイヤモンド被膜を施すためのかかる鉄ベース基材の使用。
US20050191474A1 (en) * 2003-10-09 2005-09-01 Gunn Robert T. Compositions with low coefficients of friction and methods for their preparation
JP7320780B2 (ja) * 2019-07-04 2023-08-04 学校法人 関西大学 機械部品

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134779A (en) * 1977-06-21 1979-01-16 Allied Chemical Corporation Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization
US4285640A (en) * 1978-08-03 1981-08-25 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Swash plate type compressor
US4792368A (en) * 1982-08-21 1988-12-20 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Magnetic materials and permanent magnets
US4483724A (en) * 1982-09-27 1984-11-20 Allied Corporation Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization and low magnetostriction
US4532979A (en) * 1982-09-27 1985-08-06 Allied Corporation Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization and low magnetostriction
US4683804A (en) * 1985-01-18 1987-08-04 Taiho Kogyo Kabushiki Kaisha Swash plate type compressor shoe
JPS61167180A (ja) * 1985-01-19 1986-07-28 Taiho Kogyo Co Ltd 斜板式コンプレツサ
JP2503204B2 (ja) * 1985-03-02 1996-06-05 大豊工業 株式会社 斜板式コンプレツサ
JP2628990B2 (ja) * 1986-12-19 1997-07-09 大豊工業株式会社 ベーン
US4834814A (en) * 1987-01-12 1989-05-30 Allied-Signal Inc. Metallic glasses having a combination of high permeability, low coercivity, low AC core loss, low exciting power and high thermal stability

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7622009B2 (en) 2001-03-21 2009-11-24 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Steel material
US7655100B2 (en) 2001-03-21 2010-02-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for preparation of steel material

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