CN103201398A

CN103201398A - 马达式燃料喷射泵用烧结轴承

Info

Publication number: CN103201398A
Application number: CN2011800542052A
Authority: CN
Inventors: 石井义成; 丸山恒夫; 田村佳树
Original assignee: Diamet Corp
Current assignee: Diamet Corp
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: EP2639322B1; MY161282A; KR20140001876A; EP2639322A4; BR112013009530A2; JP5492308B2; KR101849809B1; US8999232B2; US20130189150A1; JPWO2012063785A1; EP2639322A1; CN103201398B; BR112013009530B1; WO2012063785A1

Abstract

本发明提供一种由廉价且具有优异的耐蚀性和耐磨损性的Cu-Ni系烧结合金构成的马达式燃料喷射泵用轴承。本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承，以质量%计含有10～20%的Ni、5～13%的Sn、0.1～0.8%的P以及1～6%的C，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，同时，以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相被形成在晶界中，并且，具有8～18%的气孔率。Ni-Sn-Cu-P相，以质量%计含有30～49%的Ni、10～30%的Cu以及0.5～1.5%的P，剩余部分由Sn和不可避免的杂质构成。

Description

马达式燃料喷射泵用烧结轴承

技术领域

本发明涉及一种由Cu系烧结合金所构成的马达式燃料喷射泵用烧结轴承。

背景技术

以往，马达式燃料喷射泵被设置在使用液体燃料的引擎中。通过该马达式燃料喷射泵，其液体燃料被喷射在引擎的燃烧室内。

已知，作为汽油引擎用的马达式燃料喷射泵，例如，为如图5所示的构造。图5所示的泵，其被固定在马达的两端的转动轴由轴承所支承，其叶轮被固定在另一方的转动轴，进而汽油的流路被形成在叶轮和马达的外周面。而且，汽油通过叶轮的转动被升压，进而被喷射在未图示的引擎的燃烧室内。

另一方面，汽油引擎在世界各地被使用，但作为该燃料，在一部分区域使用着含有有机酸的劣质汽油。于是，在使用含有有机酸的劣质汽油的情况下，则有由于有机酸导致马达式燃料喷射泵的轴承受到腐蚀的问题。

为解决这些问题，例如，在专利文献1中开示着一种用Cu-Ni系烧结合金所构成的马达式燃料喷射泵的轴承。

专利文献1：日本特开2006-199977号公报

发明内容

在专利文献1中公开的轴承，因具有由含有Sn50质量%以上的Sn高浓度合金层形成的组织，所以使得其耐蚀性等得以提高，但是，由于该轴承含有21～35质量%的高价的Ni，因而有所说的不能价廉地制造的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种可将上述问题一并解决的，价廉，而且具有优异的耐蚀性以及耐磨损性的由Cu/Ni系烧结合金所构成的马达式燃料喷射泵用轴承。

本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承，以质量%计含有：10～20%的Ni；5～13%的Sn；0.1～0.8%的P；1～6%的C；剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的同时，在晶界中形成有以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相，并且具有8～18%的气孔率。

另外，所述Ni-Sn-Cu-P相，以质量%计含有：30～49%的Ni；10～30%的Cu；0.5～1.5%的P；剩余部分由Sn和不可避免的杂质构成。

本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承，以质量%计含有10～20%的Ni、5～13%的Sn、0.1～0.8%的P以及1～6%的C，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，并且，以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相被形成在晶界中、而且，借助具有8～18%的气孔率，在能够价廉地制造的同时，并且即使在含有有机酸的劣质汽油中，也显示出优异的耐蚀性和耐磨损性。

另外，所述Ni-Sn-Cu-P相，依据以质量%计含有30～49%的Ni、10～30%的Cu以及0.5～1.5%的P，剩余部分由Sn和不可避免的杂质构成，使其耐蚀性和耐磨损性更为优异。

附图说明

图1为本发明例7的Ni-Sn-Cu-P合金相的电子显微镜照片。

图2为,在Cu：剩余部分、Sn：9%、P：0.4%、C：5%，而Ni：16%时的电子显微镜照片。

图3同上，为在Cu：剩余部分、Sn：9%、P：0.4%、C：5%，而Ni：12.5%时的电子显微镜照片。

图4同上，为在Cu：剩余部分、Sn：9%、P：0.4%、C：5%，而Ni：8.2%时的电子显微镜照片。

图5为表示汽油引擎用的马达式燃料喷射泵的构成的剖视图。

具体实施方式

本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承，以质量%计含有10～20%的Ni、5～13%的Sn、0.1～0.8%的P以及1～6%的C，其剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，并且，以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相被形成在晶界中、而且，具有8～18%的气孔率。由于该组合等，在能够价廉地制造的同时，即使在含有有机酸的劣质汽油中，也显示出优异的耐蚀性和耐磨损性。另外，所述Ni-Sn-Cu-P相，在由以质量%计含有30～49%的Ni、10～30%的Cu以及0.5～1.5%的P，剩余部分由Sn及不可避免的杂质构成的情况下，其耐蚀性和耐磨损性更为优异。

以下，对本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承的组成等进行详细说明。其中，在以下说明的含量全部为以质量%计。

（1）Ni：以质量%计为10～20%

Ni通过烧结与Sn、Cu、P一同在晶界中形成Ni-Sn-Cu-P相，对轴承赋予优异的耐蚀性。Ni的含量若不到10%则不能充分地形成晶界相，得不到所希望的耐蚀性。另一方面，Ni的含量若超过20%，其提高耐蚀性的效果减少，因原料成本增加，而不优选。

（2）P：以质量%计为0.1～0.8%

P使压坯的烧结性提高，使基体的强度提高。P的含量若不到0.1%则增强基体的强度的效果不明显。另一方面，P的含量若超过0.8%,则烧结时的尺寸变化变大，导致尺寸精确度降低，而不优选。

（3）Sn：以质量%计为5～13%

Sn通过烧结与Ni、Sn、P一同在晶界中形成Ni-Sn-Cu-P相，对轴承赋予优异的耐蚀性。Sn的含量若不到5%则不能充分地形成晶界相，得不到所希望的耐蚀性。另一方面，Sn的含量若超过13%，则烧结时的尺寸变化变大，导致尺寸精确度降低，而不优选。

（4）C：以质量%计为1～6%

C来自石墨，并且主要作为游离石墨存在于分散在基体中的气孔内，对轴承赋予优异的润滑性，并且提高其耐磨损性。若C的含量不到1%则得不到所希望的效果，另一方面，C的含量若超过6%其改善耐磨损性的效果不明显，相反导致轴承的强度降低，而不优选。

（5）气孔率：8～18%

气孔分散在基体中，具有在液体燃料的高压高速流通下缓和轴承所受到的强烈的磨擦，以及抑制轴承的磨损的效果。若气孔率不到8%则不能得到足够的效果。另一方面，气孔率若超过18%则强度显著降低，而不优选。

（6）关于以质量%计为含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相

在基体的晶界中形成，以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相，在含有有机酸的劣质汽油中赋予优异的耐蚀性。

为了将以质量%计含有30%以上的Sn的Ni/Sn/Cu/P相形成在晶界中，必须适宜地设定Ni和Sn的含量以及烧结温度的条件。以Ni含量为10%以上、Sn含量为5%以上的Cu–Ni-Sn-P系的组成，并将烧结温度控制在840℃～940℃，则能够高效率地在晶界中形成质量%计为含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相。在上述条件下所形成的Ni-Sn-Cu-P相，以质量%计为含有30～40%的Sn、30～49%的Ni、10～30%的Cu以及0.5～1.5%的P。

以下，对本发明的马达式燃料喷射泵用烧结轴承的具体的实施例进行说明。另外，本发明不限定于以下的实施例，也可各种变通实施。

实施例1

（1）马达式燃料喷射泵用烧结轴承的制作

作为原料粉末，准备了全部为粒径-100目的如下粉末，即Cu-30质量%Ni粉、Cu-25质量%Ni粉、Cu-15质量%Ni粉、Cu-8质量%P粉、Sn粉、石墨粉末以及Cu粉末。然后，将这些原料粉末按表1所示的组成进行配合，并在加入0.5质量%的硬脂酸，且用V型混合机混合20分钟后，按照所定的压力加压成型进而制作成压坯。将该压坯在天然气体和空气混合之后通过已被加热的催化剂分解改性的吸热型气体（吸热式气体）环境中，以840℃～940℃的范围内的所定温度进行烧结，之后进行规格调整。通过以上工序，制作出：具有外径10mm×内径5mm×高度5mm的尺寸并含有按表1所示的组成成分的本发明的轴承（以下称为本发明例）；以及作为比较的Ni含量为低于10%的比较轴承（以下称为比较例）。

在如此得到的本发明例中，气孔以8～18%的比例分散，同时，游离石墨也分散。另外，使用电子探针微分析器仪（EPMA）（1000倍）对本发明例和比较例的截面组织进行分析，在本发明例的晶界中含有30质量%以上的Sn的富Sn的Ni-Sn-Cu-P相被形成。在比较例的晶界中，未形成含有Sn为30质量%以上的富Sn相。

[表1]

（2）［耐磨损试验］

对于上述的本发明例和比较例的轴承，在如下所述的条件下进行了耐磨损试验。即，汽油以高速流通于狭小的空间，且通过使其产生的马达的高速转动使轴承承受高压并置于高流速的汽油中。

将轴承组装于外侧尺寸为长110mm×直径40mm的燃料泵上，再将该燃料泵设置在汽油油箱内。在叶轮转速5000～15000rpm、汽油流量50～250升/小时、轴承由于高速转动所受到的压力最大500kPa、以及试验时间500小时的条件下实施了样机试验。并测定了在实施该试验后的轴承面的最大磨损深度。其结果显示在表1。

在本发明例中的轴承的最大磨损深度为4.8μm以下，被确认为耐磨损性高。

另一方面，在比较例中的轴承的最大磨损深度为21.0μm，与本发明例相比耐磨损性大幅度降低。

（3）［耐蚀试验］

对上述的本发明例和比较例的轴承实施了耐蚀试验。

将以RCOOH（R为氢原子或烃基）所表示的羧酸添加在汽油中，从而制作出假定为劣质汽油的有机酸试验液。将该有机酸试验液加热至60℃之后，再将本发明例和比较例的轴承放在该有机酸试验液中浸泡200小时。然后测定轴承浸泡在该有机酸试验液中的前后的质量的变化。其结果显示在表1。

本发明例的轴承的质量变化为0.37%以下、被确认为耐蚀性高。

另一方面，比较例的轴承的质量变化为2.46%，与本发明例相比耐蚀性大幅度降低。

（4）电子探针微分析器仪（EPMA）分析

对于本发明例7的合金，使用电子探针微分析器仪（EPMA）分析了Ni-Sn-Cu-P合金相的Cu、Ni、Sn及P。分析条件被设为加速电压15kV，电子束直径φ1μm。作为一个例子，如图1的电子显微镜照片（COMPO像）所示，分析了Ni-Sn-Cu-P合金相的中央部分。而且，在5个部位测定了不同的Ni-Sn-Cu-P合金相，并计算出平均值。其结果显示在表2。

在本发明例7的合金中，被确认为存在Sn浓度为30%以上的Ni-Sn-Cu-P合金相。

[表2]

实施例2

通过使用与实施例1同样的方法制作了不同组成的3种轴承。而且对于各个轴承的截面使用电子探针微分析器仪（EPMA），对关于Sn、Ni、P以及Cu的分布实施了分析。作为其分析条件，加速电压被设为15kV。其结果显示于图2～4。再者，在图中，「SEI」表示为二次电子像，「COMPO」表示为反射电子组成像。

图2为,Cu：剩余部分、Sn：9%、P：0.4%以及C：5%,而Ni为16%时的电子显微镜照片。图3为,Sn、P以及C与图2相同，而Ni为12.5%时的电子显微镜照片。在图2以及图3中，被清楚地确认为存在有如下所述的金属组织。即，在基体中分散有Sn、Ni以及P的含量比该基体高但Cu的含有量比该基体低的Ni-Sn-Cu-P合金相。

另一方面，图4为,Sn、P以及C与图2相同，而Ni为8.2%（本发明的范围外）时的电子显微镜照片。在图4中，未确认有富Sn相。

Claims

1.一种马达式燃料喷射泵用烧结轴承，其特征在于，以质量%计含有：10～20%的Ni；5～13%的Sn；0.1～0.8%的P；1～6%的C；剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成的同时，在晶界中形成有以质量%计含有30%以上的Sn的Ni-Sn-Cu-P相，并且具有8～18%的气孔率。

2.如权利要求1所述的马达式燃料喷射泵用烧结轴承，其特征在于，所述Ni-Sn-Cu-P相，以质量%计含有：30～49%的Ni；10～30%的Cu；0.5～1.5%的P；剩余部分由Sn和不可避免的杂质构成。