JPH101756A - 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 - Google Patents
鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法Info
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Abstract
(フェライト)中に多量の黒鉛が分散含有された鉄系焼
結摺動部材を得る。 【解決手段】 珪素1〜15重量%、錫1〜8重量%、
黒鉛5〜25重量%、残部鉄から成り、素地がフェライ
ト組織を呈し、該フェライト組織中に黒鉛が分散含有さ
れていることを特徴とする鉄系焼結摺動部材。
Description
焼結摺動部材、具体的には素地の組織がフェライト組織
を呈し、該組織中に多量の黒鉛が分散含有されてなる鉄
系焼結摺動部材ならびにその製造方法に関するものであ
る。本発明において摺動部材とは、軸受、すべり板、接
触型シール材などを指すものである。
潤滑作用を利用し、組織中に黒鉛を分散含有させた鉄系
焼結摺動部材は数多く提案されている。しかしながら、
基材が鉄を主成分とする焼結摺動部材においては、鉄粉
末と黒鉛粉末とが焼結過程において反応して組織中に高
硬度の遊離セメンタイト(Fe3 C)を生成し、この遊
離セメンタイトが相手材との摺動において当該相手材を
損傷させるという、摺動部材においては極力避けなけれ
ばならない欠点が現れる。
法として、例えば黒鉛の配合割合を少量とする(1重
量%以下)、遊離セメンタイトを生成し得ない低温度
(1000℃以下)で焼結する、ことにより一応の解決
は見られるが、上記の方法では配合した黒鉛の固体潤
滑作用を期待することができず、またの方法では摺動
部材としての機械的強度が低く、いずれの方法によって
も得られた摺動部材は黒鉛による固体潤滑作用を十分発
揮させることができず、実用に供し難いという問題を残
す。
ッキを施した、所謂被銅黒鉛粉末を使用することにより
遊離セメンタイトの生成のない鉄系焼結摺動部材を得る
ことができるが、この方法においては黒鉛粉末に予め
銅メッキを施す工程を必要とし、コスト高となること、
すべての黒鉛粒子にもれなく銅メッキを施すことは工
業的に困難であること、上記の結果として遊離セメ
ンタイトの生成を完全には防ぎ難い、などの問題があ
る。
合金の格子構造において体心立方構造(α相:フェライ
ト組織)は面心立方構造(γ相:オーステナイト組織)
に比べて炭素の固溶度が著しく低い点に着目し、鉄系焼
結部材の通常の焼結温度である1100〜1200℃の
範囲で鉄粉末と合金化してα相となる金属成分を選択す
ること、また黒鉛粉末を多量に添加した鉄基混合粉末を
α相領域で焼結すること、により遊離セメンタイト及び
パーライトを生成することなく多量の黒鉛を含有した鉄
系焼結摺動部材を得ることができることを確認した。
生成がなく、素地組織(フェライト)中に多量の黒鉛が
分散含有された鉄系焼結摺動部材及びその製造方法を得
ることを目的とするものである。
は、珪素1〜15重量%、好ましくは3〜8重量%と錫
1〜8重量%、好ましくは1.5〜5重量%と黒鉛5〜
25重量%、好ましくは10〜20重量%と残部鉄から
成り、素地がフェライト組織を呈し、該フェライト組織
中に黒鉛が分散含有されてなる鉄系焼結摺動部材によっ
て達成される。
末1〜15重量%または珪素鉄合金粉末の珪素成分とし
て1〜15重量%と錫粉末1〜8重量%または鉄錫合金
粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末の錫成分として1〜8
重量%と黒鉛粉末5〜25重量%と残部鉄粉末とを混合
して混合粉末を形成し、該混合粉末を金型に装填して所
望の形状に成形して圧粉体を形成したのち、この圧粉体
を中性または還元性雰囲気に調整した加熱炉内で110
0〜1200℃の温度で30分〜90分間焼結すること
を特徴とする鉄系焼結摺動部材の製造方法によっても達
成される。
i)および錫(Sn)は素地のα(フェライト)相生成
元素である。珪素は主成分をなす鉄成分と親和性が良好
で、焼結過程において鉄成分に拡散固溶して合金化する
元素で、成分中に1〜15重量%、好ましくは3〜8重
量%の割合で添加される。珪素は珪素単体粉末のほか
に、鉄珪素合金粉末、具体的には鉄−18%珪素合金粉
末を珪素成分として1〜15重量%となるように添加し
て使用することができる。
と親和性が良好な元素で、鉄成分へ流動して合金化する
とともに焼結過程における232℃の温度から液相を生
じて結合材の役割を果たし、焼結体を緻密化させて焼結
体の強度、靱性および機械的強度の向上に寄与する。そ
して、その添加割合は1〜8重量%、好ましくは1.5
〜5重量%が適当である。錫成分としては錫単体粉末の
ほかに、鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末、具
体的には錫2〜40重量%と鉄60〜98重量%の鉄錫
合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末が使用され、錫成
分として1〜8重量%、好ましくは1.5〜5重量%と
なるように添加される。
分散含有されて固体潤滑作用をなすもので、固体潤滑作
用を発揮させるためには少なくとも5重量%以上の添加
量が必要とされる。また、素地がα組織を呈し、遊離セ
メンタイトの生成を生じないため25重量%もの多量の
添加が可能となる。しかし、25重量%を越えて添加す
ると、摺動部材としての機械的強度が損なわれるため、
その添加量は25重量%が限度である。したがって、黒
鉛の添加量は5〜25重量%、好ましくは10〜20重
量%が適当である。
材の製造方法について説明する。
末、錫単体粉末または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化
鉄錫粉末はそれぞれ粒径が25μmのふるいを通過する
粉末が使用される。これらの粉末を使用するのは、焼結
過程において速やかに合金化させγ相を生じさせないで
素地をα相化させるとともに生成する気孔の大きさを小
さく抑えるためである。また、黒鉛は粒径が100μm
以上、150μm以下の上記金属粉末に比べ大きな粉末
が使用される。これは黒鉛の分散性をよくし、黒鉛によ
る固体潤滑作用を効果的に発揮させるためである。
に対し、粒径が100μm以上、150μm以下の黒鉛
粉末5〜25重量%、珪素単体粉末または珪素鉄合金粉
末の珪素成分として1〜15重量%および錫単体粉末ま
たは鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末の錫成分
として1〜8重量%を添加、混合して混合粉末を形成す
る。ついで、この混合粉末を所望の形状を有する金型内
に装填し、2〜5トン/cm2 の圧力下で圧縮成形し、
該混合粉末からなる圧粉体を形成する。このようにして
得た圧粉体を中性もしくは還元性雰囲気に調整した加熱
炉内で1100〜1200℃の温度で30〜90分間焼
結し、その後炉冷して炉から取り出し、必要に応じて機
械加工により所望の寸法に加工して焼結摺動部材を得
る。ここで、中性もしくは還元性雰囲気としては、アン
モニア分解ガス、窒素ガス、水素ガスなどが使用され
る。
地の組織がα相を呈し、該α相中に黒鉛が分散含有され
ている。
232℃の温度において液相を生じ鉄成分へ流動して合
金化する際に膨張し、合金化によってα相になると焼結
が活性化されて大きく収縮すること、また成分中の珪素
は鉄成分に拡散固溶する際に膨張し、拡散が終わりα領
域になると大きく収縮すること、を見出した。この収縮
現象は黒鉛粉末の周囲の気孔をつぶし、かつ該黒鉛粉末
を素地に強く保持させるので、該黒鉛の脱落がないとい
う効果を生ずる。
に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例
に何ら限定されないのである。
し、25μmのふるいを通過するアトマイズ鉄−18%
珪素合金粉末を珪素成分として5重量%、25μmのふ
るいを通過するアトマイズ錫粉末2重量%および粒径が
100μm以上、150μm以下の黒鉛粉末17重量%
を乳鉢で混合し、混合粉末を得た(鉄76重量%、珪素
5重量%、錫2重量%、黒鉛17重量%)。
cm2 の圧力で圧縮成形し、圧粉体を得た。この圧粉体
を水素雰囲気に調整された加熱炉内で、1150℃の温
度で60分間焼結し、その後炉冷して炉から取り出し、
機械加工により一辺が30mm、厚さ5mmの寸法に加
工して焼結摺動部材を得た。
図1の顕微鏡写真(倍率100倍)に示すように、素地
がフェライト組織を呈するとともに該組織中に遊離セメ
ンタイト及びパーライトの生成はなく、黒鉛Aは該組織
中に分散含有されているのが確認された。
摺動特性について、下記の試験条件で試験した結果を説
明する。
筒体 試験方法 :スラスト試験
数は0.15〜0.20と低い値を示し、また摩耗量
(摩耗深さ)は0.05mm以下と低い値を示した。
の組織がフェライト組織を呈し、該組織中に多量の黒鉛
が分散含有されているので、該黒鉛の固体潤滑作用がい
かんなく発揮される。また、製造方法においては鉄粉
末、珪素粉末および錫粉末を25μmのふるいを通過す
る粉末を使用することにより、焼結過程において速やか
に合金化させ素地をα相化させるとともに生成する気孔
の大きさを小さく抑えることができる。さらに、錫成分
と珪素成分が鉄成分へ拡散固溶した後の収縮現象によ
り、黒鉛粉末の周囲の気孔をつぶし、かつ該黒鉛粉末を
素地に強く保持させるので、該黒鉛の脱落がないという
効果を生ずる。
微鏡写真である。
Claims (3)
- 【請求項1】 珪素1〜15重量%、錫1〜8重量%、
黒鉛5〜25重量%、残部鉄から成り、素地がフェライ
ト組織を呈し、該フェライト組織中に黒鉛が分散含有さ
れていることを特徴とする鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項2】 珪素3〜8重量%、錫1.5〜5重量
%、黒鉛10〜20重量%、残部鉄から成り、素地がフ
ェライト組織を呈し、該フェライト組織中に黒鉛が分散
含有されていることを特徴とする鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項3】 珪素粉末1〜15重量%または珪素鉄合
金粉末の珪素成分として1〜15重量%と錫粉末1〜8
重量%または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末
の錫成分として1〜8重量%と黒鉛粉末5〜25重量%
と残部鉄粉末とを混合して混合粉末を形成し、該混合粉
末を金型に装填して所望の形状に成形して圧粉体を形成
したのち、この圧粉体を中性または還元性雰囲気に調整
した加熱炉内で1100〜1200℃の温度で30分〜
90分間焼結することを特徴とする鉄系焼結摺動部材の
製造方法。
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JP17302796A JP3658465B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 |
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