CN1085794C - 烧结轴承用复合金属粉末及含油烧结轴承 - Google Patents

烧结轴承用复合金属粉末及含油烧结轴承 Download PDF

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Abstract

在铁粉的表层上，相对铁粉被覆10～30重量%的铜，该被覆铁粉的粒度在80目以下，其中在350目以下的低于30%，利用微粉分级法测得比表面积为450～750cm2/g的烧结轴承用复合金属粉末。利用这种金属粉末，可以简便低廉地制作出一种在不降低含油率的条件下可以获得低的透气度，摩擦系数小而且保持在恒定状态，其耐腐蚀性强，磨合性优良，耐用性高的电动机用含油轴承。

Description

烧结轴承用复合金属粉末及含油烧结轴承
技术领域
本发明涉及一种烧结轴承用复合金属粉末及含油烧结轴承，这种轴承可作为电机用轴承等使用，不仅简易而且低廉，即使不降低含油率也能获得低的透气度，摩擦很少而且保持在恒定状态，其耐腐蚀性强，磨合性优良，耐用性高的含油轴承。
背景技术
对于铜被覆铁粉制得的轴承用烧结体，在特公昭55-38019号中，提出用30～60％的铜被覆铁粉，而在特开平3-166303号提出了添加由一种与被覆层同样的金属或者合金化金属形成的箔状粉末。
在特公平7-54126号中提出，为了提高烧结含油轴承的特性，认为必须降低透气度，添加铜-石墨复合粉末。而在特开平8-20836号中提出，利用铜被覆铁粉制成的轴承材料，含油率要确保在18体积％以上，而且，透气度在30达西(30×10-11cm2)以下，因此，使用被覆了30～60重量％铜的铁粉，而且在锌气氛中烧结，以便使其吸附锌。
根据上述特公昭55-38019号，由于被覆30％以上的铜作为必要条件，所以必须使用大量的高价铜，这样就不得不提高费用，同时，由于形成覆盖的铜层厚度过厚，铁粒子的基底效果得不到充分发挥，因此使得作为轴承的滑动性能很差，这是很不利的。而特开平3-166303号公开的，由于添加由一种与被覆层同样的金属或合金化的金属形成的箔状粉，所以工序繁杂，而且也得不到稳定的特性，这一点也是很不利的。特别是这些公开的高性能轴承材料对透气性的要求缺乏考虑，即使完成磨合之后，油压也会从轴承滑动面的油孔逃逸，作为理想的含油烧结轴承，很难获得接近流体润滑的滑动状态，这也是很不利的。
对上述抑制透气度所谈到的情况，虽然在特公平7-54126号中有所论及，但是由于添加了铜-石墨复合粉末，该粉末的价格不得不变得很高，而且，烧结体的强度降低了，非常不利。而上述特开平8-20836号公开的，使用30～60％的铜被覆铁粉，而且，在锌气氛中烧结以使其吸附锌的工序成为必要的条件，这样即使获得优良的特性，也必须使用大量的铜，而且，由于在锌气氛中烧结成为必要条件，所以导致工时数猛增，无论如何，也不得不提高价格。
发明内容
本发明就是针对解决现有技术中存在的问题，经过研究，使用对铁粉被覆10～30重量％铜的复合金属粉，将该复合金属粉的比表面积设定在特定范围内，同时也将由该复合金属粉制成的压粉成形烧结体的透气度设定在特定范围内，再将含油率也设定在特定状态下，可以成功地获得了价格低廉，性能良好的轴承。
即，根据本发明，通过对铁粉被覆10％以上的铜，就能完全覆盖住铁粉的周面，提高了耐腐蚀性，同时对轴承材料等取得了良好的磨合性。通过将铜量低于30％，确保了较低的费用，而且切实获得了被覆铁粒子的基底效果，作为轴承也得到了稳定的滑动性能。对在铁粉末上被覆铜的方法没有特殊的规定，但是利用无电解镀法制得的铜被覆层，由于形成了多孔质，因此具有比表面积大，粉末状态下透气度低的等特殊性质。
上述铜被覆铁粉的粒度在80目以下，其中在350目以下的占30％以下，没有必要使用特殊的原料粉，只要使用一般的粉末冶金用的铁粉，就能很容易地获得上述铜被覆铁粉，对于模具的填充等不存在任何困难，成型作业极为简易，可以较低的费用制得产品。
利用微粉分级机法测得上述复合金属粉末的比表面积在450cm2/g以上，作为复合金属粉末具有很低的透气度，维持这种特殊性质，通过成形烧结，可制得含油率和强度都很高而透气度很低的轴承，作为比表面积的上限，利用微粉分级法测得为750cm2/g，在压粉成形时，向模具中的填充性非常好，可极为简便地进行成形加工。
通过将压粉成形烧结体的透气度设定为3×10-11cm2以上就可以确实保持对轴承的给油量，而通过设定为30×10-11cm2以下就可以阻止油压不均地逃逸，伴随着对轴承面的良好给油，可以确保轴承的功能。
通过将含油率设定为15体积％以上，可以确保轴承体的确实耐用性，通过设定为28体积％以下，可以确保轴承体的强度并确实获得耐用性。本发明的粉末中也可以添加固体润滑材料或象锡一类的低熔点金属。
根据本发明，通过添加0.1～2重量％作为低熔点金属的锡或铅或两种金属，很容易进行烧结，也能适当改善轴承的磨合性。
根据本发明，通过添加作为固体润滑材料的石墨、二硫化钼、氮化硼中的任何一种或二种以上的物质，可以进一步地降低轴承滑动时的摩擦系数，即使轴承长时间运转，也能降低温度的上升值。
用于实施发明的最佳实施方案
实施例1
下面对上述本发明的具体实施方案，和其比较例同时进行说明，首先，本发明者们所用的铁粉，铜被覆量为20重量％，并且其粒度为-80目，比表面积为573cm2/g，将其作为实施例和比较例加工成一种内径6mm，外径12mm，高4mm的圆筒状压粉体，在氨分解气中和1000℃下烧结处理30分钟。
将得到的烧结体进行通常的校形精加工和油浸处理，制成含油率20体积％的轴承体，再将这些轴承体按下述条件进行轴承试验。
轴材：S45C原材
荷重：0.81N/mm2，1.63N/mm2，3.26N/mm2
滑动速度：52.9m/min
含浸油：矿物油32cst
作为与上述本发明实例相对照的比较例如下
比较例1将粒度-100目，比表面积295cm2/g的20重量％铜被覆铁粉，按和实施例1相同的条件制作轴承试样，在同样的条件下，进行轴承试验。
比较例2将-100目的还原铁粉和-150目的电解铜粉，按重量比8∶2进行混合，在和实施例相同的条件下，将其制作成轴承试样，在和实施例相同的条件下，进行轴承试验。
对上述本发明材料和比较材料进行轴承试验的结果，所获磨损量和轴承湿度上升(与室温之差)如下表1所示，该测定结果，都是3个测定值的平均值，根据本发明的实施例，与比较例1，2相比，温度上升很小，可以充分确认耐磨损性、滑动特性都非常优良。
                                                      表1
    最高温度上升值(℃)                        最终温度上升值(℃)和磨损量
    0.81(N/mm2)      1.63(N/mm2)     3.26(N/mm2)       0.81(N/mm2)       1.63(N/mm2)      3.26(N/mm2)
  (℃)   磨损量μ   (℃) 磨损量μ   (℃)   磨损量μ
实施例1     8     9     11     5     0.7     6     1.6     8     1.7
比较例1     7     10     24     7     2.9     8     2.4     17     2.8
比较例2     9     8     9     9     1.9     7     3.4     8     3.4
实施例2     12     15     16     8     0.5     10     1.0     11     1.2
实施例3     10     12     18     8     0.7     8     0.9     11     1.0
实施例4     8     8     11     5     1.0     5     1.8     10     2.0
实施例5     7     8     10     6     1.6     6     2.1     8     2.4
对于上述本发明的实施例和比较例1，2的含油率、径向抗压强度、硬度和透气度分别求得的结果如下表2所示，含油率、强度、洛氏硬度大致相同。比较例2的透气度也比实施例稍高些。即，实施例的轴承同时具备30×10-11cm2以下透气度和铜被覆铁的两个方面特性，可以理解为本发明获得了优良的特性。
                           表2
  含油率(vol％) 径向抗压强度(N/mm2)   硬度(HRH)     透气度(×10-11cm2)
  实施例1     21.1     3.45     74     10.0
  比较例1     20.8     3.33     72     51.0
  比较例2     20.0     3.41     71     12.8
  实施例2     20.2     4.54     83     20.1
  实施例3     21.3     3.92     81     10.3
  实施例4     20.3     3.15     71     7.3
  实施例5     20.7     2.41     66     3.5
实施例2
对于上述实施例1的粉末，添加1.0重量％的锡粉，在和实施例1相同的条件下，制作成相同形状的烧结体。对于这种烧结体的轴承特性，一并示于上述表1中，而含油率、强度、硬度和透气度则一并示于表2中。
实施例3
同样对实施例1的粉末，添加1.8重量％的锡粉，在和上述实施例1相同的条件下，制作成相同形状的烧结体，于860℃的烧结温度进行烧结，然后将这种烧结体的轴承特性和含油率等一并示于上述表1、2中。
实施例4
在实施例1的粉末中添加0.5重量％的石墨粉末，在和实施例1相同的条件下，制作成相同形状的烧结体。再将这种烧结体的轴承特性和含油率等一并列于上述表1，2中。
实施例5
在实施例1的粉末中添加1.0重量％的石墨粉，除了烧结温度为860℃外，其它以和实施例1相同的条件，制作相同形状的烧结体。这种烧结体的轴承特性和含油率等也一并示于上述表1，2中。
工业上利用的可能性
当根据上述本发明时，可以简便且低廉地制得含油烧结轴承，而且，摩擦很小，磨合性优良，在不降低含油率的条件下可以获得低的透气度，从而可提供磨损小，耐用性卓越的轴承。

Claims (5)

1、一种烧结轴承用的复合金属粉末，其特征是对铁粉被覆10～30重量％的铜，其粒径在80目以下，其中350目以下的低于30％，用微粉分级法测得的比表面积为450～750cm2/g。
2、一种含油烧结轴承，其特征是将权利要求1中记载的烧结轴承用复合金属粉末进行压粉成形，烧结成透气度为3～30×10-11cm2的烧结体，其含油率为15～28体积％。
3、根据权利要求2的含油烧结轴承，其特征是添加0.1～2重量％的低熔点金属。
4、根据权利要求2的含油烧结轴承，其特征是添加0.1～1重量％的固体润滑材料。
5、根据权利要求3的含油烧结轴承，其特征是添加0.1～1重量％的固体润滑材料。
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