JP2000038624A - 鉄系焼結体 - Google Patents
鉄系焼結体Info
- Publication number
- JP2000038624A JP2000038624A JP10209375A JP20937598A JP2000038624A JP 2000038624 A JP2000038624 A JP 2000038624A JP 10209375 A JP10209375 A JP 10209375A JP 20937598 A JP20937598 A JP 20937598A JP 2000038624 A JP2000038624 A JP 2000038624A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- base material
- sintered body
- fluoride
- solid lubricant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄系焼結体の母材に分散する非金属粒子の保
持力を高め、摺動特性を改善する。 【解決手段】 鉄系焼結体を構成する高硬度の鉄系の母
材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤
滑剤を分散させ、固体潤滑剤は鉄系の母材に比べ硬度の
低い非金属粒子であり、母材が液相焼結される。母材中
に固体潤滑剤が分散されるため、耐摩耗性に優れかつ相
手材に対する攻撃性が低い特性が得られる。また、焼結
時に液相発生温度以上の温度に加熱された母材が液相焼
結されるため、母材の液相化作用及び凝固作用により母
材の大きな焼結収縮作用が発生する。
持力を高め、摺動特性を改善する。 【解決手段】 鉄系焼結体を構成する高硬度の鉄系の母
材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤
滑剤を分散させ、固体潤滑剤は鉄系の母材に比べ硬度の
低い非金属粒子であり、母材が液相焼結される。母材中
に固体潤滑剤が分散されるため、耐摩耗性に優れかつ相
手材に対する攻撃性が低い特性が得られる。また、焼結
時に液相発生温度以上の温度に加熱された母材が液相焼
結されるため、母材の液相化作用及び凝固作用により母
材の大きな焼結収縮作用が発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高硬度の鉄系の
母材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体
潤滑剤を分散させた摩耗量の少ない鉄系焼結体に属す
る。
母材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体
潤滑剤を分散させた摩耗量の少ない鉄系焼結体に属す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特公平８−２６７６４号公報に
示されるように、内燃機関に使用する耐摩耗性の良好な
鉄基焼結合金製のバルブシートは公知である。このバル
ブシートは、５〜１５容積％の空孔率で空孔が形成され
た鉄基焼結合金を製造した後、加圧された不活性ガスで
３〜９％の銅（Ｃｕ）、１５〜２１％の錫（Ｓｎ）、
０.５〜２％の鉛（Ｐｂ）、残部亜鉛（Ｚｎ）及び不純
物よりなりかつ４００〜５００℃の融点を有するホワイ
トブロンズの溶湯中に鉄基焼結合金を浸漬してホワイト
ブロンズを鉄基焼結合金中に含浸し、空孔をホワイトブ
ロンズで充填した後冷却して製造される。このバルブシ
ートでは、加圧された不活性ガス中でホワイトブロンズ
の溶湯中に鉄基焼結合金を浸漬してホワイトブロンズを
鉄基焼結合金中に浸漬するので、非酸化状態で十分な量
のホワイトブロンズが鉄基焼結合金の空孔内に充填され
る。
示されるように、内燃機関に使用する耐摩耗性の良好な
鉄基焼結合金製のバルブシートは公知である。このバル
ブシートは、５〜１５容積％の空孔率で空孔が形成され
た鉄基焼結合金を製造した後、加圧された不活性ガスで
３〜９％の銅（Ｃｕ）、１５〜２１％の錫（Ｓｎ）、
０.５〜２％の鉛（Ｐｂ）、残部亜鉛（Ｚｎ）及び不純
物よりなりかつ４００〜５００℃の融点を有するホワイ
トブロンズの溶湯中に鉄基焼結合金を浸漬してホワイト
ブロンズを鉄基焼結合金中に含浸し、空孔をホワイトブ
ロンズで充填した後冷却して製造される。このバルブシ
ートでは、加圧された不活性ガス中でホワイトブロンズ
の溶湯中に鉄基焼結合金を浸漬してホワイトブロンズを
鉄基焼結合金中に浸漬するので、非酸化状態で十分な量
のホワイトブロンズが鉄基焼結合金の空孔内に充填され
る。
【０００３】また、特許第２６７００９９号公報に示さ
れるように、使用時の加熱温度に関係なく、優れた耐摩
耗性を示す圧縮成形焼結体は公知である。この圧縮成形
焼結体は、重量基準で、０.５〜２％の炭素と、炭化物
生成元素のクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナ
ジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）の一つ又は複数を組
み合わせて１〜２５％と、残部鉄（Ｆｅ）からなり、空
孔率５〜１５容積％を有し、空孔率とほぼ同一の容積％
で圧縮焼結成形体の空孔に含浸された潤滑性フッ化物を
含む。焼結合金の空孔は高融点の潤滑性フッ化物で含浸
され、フッ化物が有する潤滑性に加えてその融点が高い
ので、使用中に潤滑作用が低下しない。そのため、広い
使用温度領域で優れた耐摩耗性を示す。
れるように、使用時の加熱温度に関係なく、優れた耐摩
耗性を示す圧縮成形焼結体は公知である。この圧縮成形
焼結体は、重量基準で、０.５〜２％の炭素と、炭化物
生成元素のクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナ
ジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）の一つ又は複数を組
み合わせて１〜２５％と、残部鉄（Ｆｅ）からなり、空
孔率５〜１５容積％を有し、空孔率とほぼ同一の容積％
で圧縮焼結成形体の空孔に含浸された潤滑性フッ化物を
含む。焼結合金の空孔は高融点の潤滑性フッ化物で含浸
され、フッ化物が有する潤滑性に加えてその融点が高い
ので、使用中に潤滑作用が低下しない。そのため、広い
使用温度領域で優れた耐摩耗性を示す。
【０００４】また、特開昭６２−２０７８４７号公報に
示されるように、合金自身で高い耐摩耗性を有すると共
に相手バルブに対する攻撃性を弱めたバルブシート用鉄
系焼結合金は公知である。このバルブシート用鉄系焼結
合金は、重量比で、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、バナジウム（Ｖ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる
群から選ばれる元素１種又は２種以上１〜２０％、炭素
（Ｃ）０.５〜２％及び不可避不純物を含む鉄基合金を
基地とし、クロム（Ｃｒ）１０〜７０％、タングステン
（Ｗ）５〜２０％、モリブデン（Ｍｏ）５〜２０％、鉄
（Ｆｅ）２０％以下、炭素（Ｃ）０.５〜３％及び残部
コバルト（Ｃｏ）から成る合金粒子５〜２５％並びにフ
ッ化カルシウム（ＣａＦ２）、二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ２）及び硫化マンガン（ＭｎＳ）からなる群から選ば
れる固体潤滑剤１種又は２種以上０.２〜３％を基地中
に均一に分散させた特徴を有する。このバルブシート用
鉄系焼結合金では、合金粒子と固体潤滑剤とを鉄基合金
基地に均一に分散させるため、耐摩耗性に優れかつ相手
材であるバルブに対する攻撃性が低い。
示されるように、合金自身で高い耐摩耗性を有すると共
に相手バルブに対する攻撃性を弱めたバルブシート用鉄
系焼結合金は公知である。このバルブシート用鉄系焼結
合金は、重量比で、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、バナジウム（Ｖ）及びマンガン（Ｍｎ）からなる
群から選ばれる元素１種又は２種以上１〜２０％、炭素
（Ｃ）０.５〜２％及び不可避不純物を含む鉄基合金を
基地とし、クロム（Ｃｒ）１０〜７０％、タングステン
（Ｗ）５〜２０％、モリブデン（Ｍｏ）５〜２０％、鉄
（Ｆｅ）２０％以下、炭素（Ｃ）０.５〜３％及び残部
コバルト（Ｃｏ）から成る合金粒子５〜２５％並びにフ
ッ化カルシウム（ＣａＦ２）、二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ２）及び硫化マンガン（ＭｎＳ）からなる群から選ば
れる固体潤滑剤１種又は２種以上０.２〜３％を基地中
に均一に分散させた特徴を有する。このバルブシート用
鉄系焼結合金では、合金粒子と固体潤滑剤とを鉄基合金
基地に均一に分散させるため、耐摩耗性に優れかつ相手
材であるバルブに対する攻撃性が低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、自己潤滑
による耐摩耗性、切削性改善等の目的で、母材に比べ硬
度の低い非金属粒子を高硬度の焼結材料中に分散する鉄
基焼結合金が知られている。しかしながら、非金属材料
は強度に寄与しないため、非金属材料を添加しない鉄基
焼結合金の強度に比べて強度が低くなる難点がある。ま
た、母材との混合粉末をプレス成形して成形体を形成す
る際に、非金属粒子は加圧時に圧縮応力により収縮する
反面、加圧が解除されると、元の体積に戻るスプリング
バック作用が生じて、成形体の母材粉末と非金属粒子と
の境目に微細な亀裂が発生する欠陥がある。従って、通
常の焼結法で成形体を加熱すると、母材と非金属粒子の
間の亀裂が残る。更に、非金属材料の熱膨張率は一般的
に金属に比べて大きいため、焼結後の冷却により母材と
非金属材料の粒子間に隙間を生じる傾向にあった。
による耐摩耗性、切削性改善等の目的で、母材に比べ硬
度の低い非金属粒子を高硬度の焼結材料中に分散する鉄
基焼結合金が知られている。しかしながら、非金属材料
は強度に寄与しないため、非金属材料を添加しない鉄基
焼結合金の強度に比べて強度が低くなる難点がある。ま
た、母材との混合粉末をプレス成形して成形体を形成す
る際に、非金属粒子は加圧時に圧縮応力により収縮する
反面、加圧が解除されると、元の体積に戻るスプリング
バック作用が生じて、成形体の母材粉末と非金属粒子と
の境目に微細な亀裂が発生する欠陥がある。従って、通
常の焼結法で成形体を加熱すると、母材と非金属粒子の
間の亀裂が残る。更に、非金属材料の熱膨張率は一般的
に金属に比べて大きいため、焼結後の冷却により母材と
非金属材料の粒子間に隙間を生じる傾向にあった。
【０００６】非金属粒子を含む鉄基焼結体を摺動部材と
して用いると、分散粒子の保持が不十分であるため、摺
動時の擦られの応力により分散粒子が脱落し易く、所期
の摺動特性が得られないことが多い。この発明は、高硬
度の鉄系の母材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子か
らなる固体潤滑剤を分散させると共に、母材に分散する
非金属粒子の保持力を高め、摺動特性に優れた鉄系焼結
体を提供することを目的とする。
して用いると、分散粒子の保持が不十分であるため、摺
動時の擦られの応力により分散粒子が脱落し易く、所期
の摺動特性が得られないことが多い。この発明は、高硬
度の鉄系の母材中に母材に比べ硬度の低い非金属粒子か
らなる固体潤滑剤を分散させると共に、母材に分散する
非金属粒子の保持力を高め、摺動特性に優れた鉄系焼結
体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明による鉄系焼結
体は、高硬度の鉄系の母材中に母材に比べ硬度の低い非
金属粒子からなる固体潤滑剤を分散させ、母材が液相焼
結される。母材中に固体潤滑剤が分散されるため、耐摩
耗性に優れかつ相手材に対する攻撃性が低い特性が得ら
れる。また、焼結時に液相発生温度以上の温度に加熱さ
れた母材が液相焼結されるため、母材の液相化作用及び
凝固作用により母材の大きな焼結収縮作用が発生する。
液相化及び焼結収縮作用に伴い、母材と非金属粒子間の
隙間容積が充填され又は減少するので、固体潤滑剤に対
する保持力を増強し、摺動時に固体潤滑剤の母材からの
脱落を防止することができる。
体は、高硬度の鉄系の母材中に母材に比べ硬度の低い非
金属粒子からなる固体潤滑剤を分散させ、母材が液相焼
結される。母材中に固体潤滑剤が分散されるため、耐摩
耗性に優れかつ相手材に対する攻撃性が低い特性が得ら
れる。また、焼結時に液相発生温度以上の温度に加熱さ
れた母材が液相焼結されるため、母材の液相化作用及び
凝固作用により母材の大きな焼結収縮作用が発生する。
液相化及び焼結収縮作用に伴い、母材と非金属粒子間の
隙間容積が充填され又は減少するので、固体潤滑剤に対
する保持力を増強し、摺動時に固体潤滑剤の母材からの
脱落を防止することができる。
【０００８】また、第２の発明による鉄系焼結体は、高
硬度の鉄系の母材中に固体潤滑剤と、低融点金属とを分
散させ、固体潤滑剤は鉄系の母材に比べ硬度の低い非金
属粒子であり、母材中の低融点金属が液相焼結される。
液相焼結の際に母材内の隙間に低融点物質を浸透させ封
孔し母材と非金属粒子間との隙間を充填することができ
る。
硬度の鉄系の母材中に固体潤滑剤と、低融点金属とを分
散させ、固体潤滑剤は鉄系の母材に比べ硬度の低い非金
属粒子であり、母材中の低融点金属が液相焼結される。
液相焼結の際に母材内の隙間に低融点物質を浸透させ封
孔し母材と非金属粒子間との隙間を充填することができ
る。
【０００９】更に、第３の発明による鉄系焼結体は、鉄
系の母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤滑
剤が高硬度の母材中に分散され、母材よりも低融点の充
填材が空孔内に溶浸又は含浸される。
系の母材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤滑
剤が高硬度の母材中に分散され、母材よりも低融点の充
填材が空孔内に溶浸又は含浸される。
【００１０】この発明の実施の形態では、鉄系の母材
は、ＪＩＳＧ４４０４に規定される高合金工具鋼から選
択される。１〜１５重量％添加される固体潤滑剤は、例
えばフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化バリウム
（ＢａＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化リ
チウム（ＬｉＦ）から選択されるアルカリ金属又はアル
カリ土類金属のフッ化物である。母材の金属を十分に脱
酸又は脱窒した後、非金属又は非金属と金属との化合物
からなり、例えば炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、珪素（Ｓ
ｉ）、燐（Ｐ）及び硼素（Ｂ）並びにこれらと金属との
化合物から選択される焼結助剤を母材中に添加してもよ
い。焼結助剤中、炭素（Ｃ）は鉄系焼結体の硬度、耐摩
耗性を改善し、硫黄（Ｓ）、珪素（Ｓｉ）、燐（Ｐ）は
鉄系焼結体の加工性及び切削性を改善し、硼素（Ｂ）は
鉄系焼結体の焼入性を改善することができる。固体潤滑
剤が１％より少ないと潤滑性が不十分となり摩耗量が増
加するが、１５％を超えると母材の機械的強度が低下す
ることが判明した。
は、ＪＩＳＧ４４０４に規定される高合金工具鋼から選
択される。１〜１５重量％添加される固体潤滑剤は、例
えばフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化バリウム
（ＢａＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化リ
チウム（ＬｉＦ）から選択されるアルカリ金属又はアル
カリ土類金属のフッ化物である。母材の金属を十分に脱
酸又は脱窒した後、非金属又は非金属と金属との化合物
からなり、例えば炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、珪素（Ｓ
ｉ）、燐（Ｐ）及び硼素（Ｂ）並びにこれらと金属との
化合物から選択される焼結助剤を母材中に添加してもよ
い。焼結助剤中、炭素（Ｃ）は鉄系焼結体の硬度、耐摩
耗性を改善し、硫黄（Ｓ）、珪素（Ｓｉ）、燐（Ｐ）は
鉄系焼結体の加工性及び切削性を改善し、硼素（Ｂ）は
鉄系焼結体の焼入性を改善することができる。固体潤滑
剤が１％より少ないと潤滑性が不十分となり摩耗量が増
加するが、１５％を超えると母材の機械的強度が低下す
ることが判明した。
【００１１】この発明の実施の形態では、鉄系の母材
は、モリブデン鋼である。モリブデン（Ｍｏ）を添加す
ることにより焼入れ性を改善すると共に、焼戻し抵抗性
を増加する。例えば、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛
（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）若しくはこれらの合金、フッ化カ
ルシウム（ＣａＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、
フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化リチウム（Ｌｉ
Ｆ）等から選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金
属のフッ化物、樹脂材料又は非金属材料から選択される
低融点の充填材により固体潤滑剤に対する保持力を増強
し、摺動時に固体潤滑剤の母材からの脱落を防止するこ
とができる。この発明の実施の形態では、鉄系の母材
は、クロム（Ｃｒ）を含みかつ鉄（Ｆｅ）−３０％コバ
ルト（Ｃｏ）−２５％タングステン（Ｗ）−１０％クロ
ム（Ｃｒ）−２％炭素（Ｃ）からなる合金粉末１５％が
分散される。溶浸又は含浸する低融点の充填材は固体潤
滑剤と同一系統の材料でもよい。
は、モリブデン鋼である。モリブデン（Ｍｏ）を添加す
ることにより焼入れ性を改善すると共に、焼戻し抵抗性
を増加する。例えば、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛
（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）若しくはこれらの合金、フッ化カ
ルシウム（ＣａＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、
フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化リチウム（Ｌｉ
Ｆ）等から選択されるアルカリ金属又はアルカリ土類金
属のフッ化物、樹脂材料又は非金属材料から選択される
低融点の充填材により固体潤滑剤に対する保持力を増強
し、摺動時に固体潤滑剤の母材からの脱落を防止するこ
とができる。この発明の実施の形態では、鉄系の母材
は、クロム（Ｃｒ）を含みかつ鉄（Ｆｅ）−３０％コバ
ルト（Ｃｏ）−２５％タングステン（Ｗ）−１０％クロ
ム（Ｃｒ）−２％炭素（Ｃ）からなる合金粉末１５％が
分散される。溶浸又は含浸する低融点の充填材は固体潤
滑剤と同一系統の材料でもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明による鉄系焼結体
について第１〜第３の実施の形態を説明する。
について第１〜第３の実施の形態を説明する。
【００１３】[第１の実施の形態]高硬度の鉄系の母材を
形成するため、鉄（Ｆｅ）−１２％クロム（Ｃｒ）−１
％モリブデン（Ｍｏ）−０.５％バナジウム（Ｖ）−１.
５％炭素（Ｃ）からなるＪＩＳＧ４４０４高合金工具鋼
ＳＫＤ１１相当の原料粉末を準備した。母材に比べ硬度
の低い非金属粒子からなる固体潤滑剤として５％フッ化
カルシウム（ＣａＦ２）、固体潤滑剤を溶け易くする焼
結助剤として０.３％硼化鉄（ＦｅＢ）を原料粉末に添
加して混合粉を作成した。６ｔ／ｃｍ２の面圧で混合粉
をプレス成形した後、１２３０℃で液相焼結を行い、真
密度比９９％の焼結体をテストピースＡとして作成し
た。比較用として、固体潤滑剤フッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ２）を加えずに同条件で製造した鉄系焼結体をテスト
ピースＢとして作成し、焼結助剤硼化鉄（ＦｅＢ）を加
えない混合粉をテストピースＣとして作成した。更に、
固体潤滑剤フッ化カルシウム（ＣａＦ２）も焼結助剤硼
化鉄（ＦｅＢ）も加えない混合粉をテストピースＤとし
て作成し、一般的な焼結体の製造方法である６.５ｔ／
ｃｍ２の面圧でプレス成形した後、１１５０℃で焼結を
行い、真密度比８８％の鉄系焼結体を作成した。１０２
０℃で３０分保持後空冷し、更に２３０℃で１時間焼き
戻しを行うＳＫＤ１１の標準的な熱処理を得られた各材
料に施した後、テストピースを加工し、ピンドラム式摩
耗試験機で摺動評価を行った。
形成するため、鉄（Ｆｅ）−１２％クロム（Ｃｒ）−１
％モリブデン（Ｍｏ）−０.５％バナジウム（Ｖ）−１.
５％炭素（Ｃ）からなるＪＩＳＧ４４０４高合金工具鋼
ＳＫＤ１１相当の原料粉末を準備した。母材に比べ硬度
の低い非金属粒子からなる固体潤滑剤として５％フッ化
カルシウム（ＣａＦ２）、固体潤滑剤を溶け易くする焼
結助剤として０.３％硼化鉄（ＦｅＢ）を原料粉末に添
加して混合粉を作成した。６ｔ／ｃｍ２の面圧で混合粉
をプレス成形した後、１２３０℃で液相焼結を行い、真
密度比９９％の焼結体をテストピースＡとして作成し
た。比較用として、固体潤滑剤フッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ２）を加えずに同条件で製造した鉄系焼結体をテスト
ピースＢとして作成し、焼結助剤硼化鉄（ＦｅＢ）を加
えない混合粉をテストピースＣとして作成した。更に、
固体潤滑剤フッ化カルシウム（ＣａＦ２）も焼結助剤硼
化鉄（ＦｅＢ）も加えない混合粉をテストピースＤとし
て作成し、一般的な焼結体の製造方法である６.５ｔ／
ｃｍ２の面圧でプレス成形した後、１１５０℃で焼結を
行い、真密度比８８％の鉄系焼結体を作成した。１０２
０℃で３０分保持後空冷し、更に２３０℃で１時間焼き
戻しを行うＳＫＤ１１の標準的な熱処理を得られた各材
料に施した後、テストピースを加工し、ピンドラム式摩
耗試験機で摺動評価を行った。
【００１４】図１は摩耗試験機の断面を示す。回転ドラ
ムの外周面にドラム側テストピース１を取り付けて回転
させると共に、ピンホルダ６に保持したピン側テストピ
ース５を取り付けて、エアシリンダ４内の油圧によって
ピン側テストピース５をドラム側テストピース１側に所
定の圧力で押圧する。ドラム側テストピース１とピン側
テストピース５との間にはノズル３から潤滑油２を供給
する。その結果、従来の一般的な製造条件で作成したテ
ストピースＢ、Ｃ、Ｄでは摺動特性の向上はほとんどな
いが、焼結助剤を加え液相焼結を行ったこの発明による
鉄系焼結体のテストピースＡでは、大きな性能向上が認
められた。
ムの外周面にドラム側テストピース１を取り付けて回転
させると共に、ピンホルダ６に保持したピン側テストピ
ース５を取り付けて、エアシリンダ４内の油圧によって
ピン側テストピース５をドラム側テストピース１側に所
定の圧力で押圧する。ドラム側テストピース１とピン側
テストピース５との間にはノズル３から潤滑油２を供給
する。その結果、従来の一般的な製造条件で作成したテ
ストピースＢ、Ｃ、Ｄでは摺動特性の向上はほとんどな
いが、焼結助剤を加え液相焼結を行ったこの発明による
鉄系焼結体のテストピースＡでは、大きな性能向上が認
められた。
【００１５】
【表１】 この発明による鉄系焼結体では、母材中に固体潤滑剤が
分散されるため、耐摩耗性に優れかつ相手材に対する攻
撃性が低い特性が得られる。また、焼結時に液相発生温
度以上の温度に加熱された母材が液相焼結されるため、
母材の液相化作用及び凝固作用により母材の大きな焼結
収縮作用が発生する。液相化及び焼結収縮作用に伴い、
母材と非金属粒子間の隙間容積が充填され又は減少する
ので、固体潤滑剤及び焼結助剤に対する保持力を増強
し、摺動時に固体潤滑剤及び焼結助剤の母材からの脱落
を防止することができる。
分散されるため、耐摩耗性に優れかつ相手材に対する攻
撃性が低い特性が得られる。また、焼結時に液相発生温
度以上の温度に加熱された母材が液相焼結されるため、
母材の液相化作用及び凝固作用により母材の大きな焼結
収縮作用が発生する。液相化及び焼結収縮作用に伴い、
母材と非金属粒子間の隙間容積が充填され又は減少する
ので、固体潤滑剤及び焼結助剤に対する保持力を増強
し、摺動時に固体潤滑剤及び焼結助剤の母材からの脱落
を防止することができる。
【００１６】[第２の実施の形態]高硬度の鉄系の母材を
形成する鉄（Ｆｅ）−５％モリブデン（Ｍｏ）粉末に炭
素（Ｃ）を１.１％、母材に比べ硬度の低い非金属粒子
である固体潤滑剤としてフッ化カルシウム（ＣａＦ２）
を１０％、低融点金属として銅（Ｃｕ）を５％添加した
混合粉を、６.５ｔ／ｃｍ２の面圧でプレス成形した
後、１１２０℃で銅（Ｃｕ）の液相を介在させた焼結を
行い、真密度比８９％のこの発明による鉄系焼結体をテ
ストピースＥとして作成した。比較用として、フッ化カ
ルシウム（ＣａＦ２）を加えずに同条件で製造したテス
トピースＦ、銅（Ｃｕ）を加えない混合粉をテストピー
スＧ、更にフッ化カルシウム（ＣａＦ２）も銅（Ｃｕ）
も加えない混合粉をテストピースＨとして同様の条件で
焼結体を作成した。それぞれの材料を焼結後の冷却過程
で１０００℃から強制窒素ガスにて冷却し、さらに６５
０℃で１時間焼き戻しを行った後、テストピースを加工
し、ピンドラム式摩耗試験機で摺動評価を行った。その
結果、それぞれフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、銅（Ｃ
ｕ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）と銅（Ｃｕ）と
を含まないテストピースＦ、Ｇ、Ｈでは摺動特性の向上
はほとんどないが、銅（Ｃｕ）とフッ化カルシウム（Ｃ
ａＦ２）を同時添加したテストピースＥは、大きな性能
向上が認められた。
形成する鉄（Ｆｅ）−５％モリブデン（Ｍｏ）粉末に炭
素（Ｃ）を１.１％、母材に比べ硬度の低い非金属粒子
である固体潤滑剤としてフッ化カルシウム（ＣａＦ２）
を１０％、低融点金属として銅（Ｃｕ）を５％添加した
混合粉を、６.５ｔ／ｃｍ２の面圧でプレス成形した
後、１１２０℃で銅（Ｃｕ）の液相を介在させた焼結を
行い、真密度比８９％のこの発明による鉄系焼結体をテ
ストピースＥとして作成した。比較用として、フッ化カ
ルシウム（ＣａＦ２）を加えずに同条件で製造したテス
トピースＦ、銅（Ｃｕ）を加えない混合粉をテストピー
スＧ、更にフッ化カルシウム（ＣａＦ２）も銅（Ｃｕ）
も加えない混合粉をテストピースＨとして同様の条件で
焼結体を作成した。それぞれの材料を焼結後の冷却過程
で１０００℃から強制窒素ガスにて冷却し、さらに６５
０℃で１時間焼き戻しを行った後、テストピースを加工
し、ピンドラム式摩耗試験機で摺動評価を行った。その
結果、それぞれフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、銅（Ｃ
ｕ）及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）と銅（Ｃｕ）と
を含まないテストピースＦ、Ｇ、Ｈでは摺動特性の向上
はほとんどないが、銅（Ｃｕ）とフッ化カルシウム（Ｃ
ａＦ２）を同時添加したテストピースＥは、大きな性能
向上が認められた。
【００１７】第２の実施の形態では、母材中の低融点金
属が液相焼結する際に母材内の隙間に低融点金属を浸透
させて封孔し、母材と非金属粒子間との隙間を充填する
ことができる。モリブデン（Ｍｏ）を添加することによ
り焼入れ性を改善すると共に、焼戻し抵抗性を増加する
ことができる。
属が液相焼結する際に母材内の隙間に低融点金属を浸透
させて封孔し、母材と非金属粒子間との隙間を充填する
ことができる。モリブデン（Ｍｏ）を添加することによ
り焼入れ性を改善すると共に、焼戻し抵抗性を増加する
ことができる。
【００１８】[第３の実施の形態]鉄系の母材としてＦｅ
−３％クロム（Ｃｒ）粉末に炭素（Ｃ）を１.１％、Ｆ
ｅ−３０％コバルト（Ｃｏ）−２５％Ｗ−１０％クロム
（Ｃｒ）−２％炭素（Ｃ）合金粉末を１５％、鉄系の母
材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤滑剤とし
てフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を５％添加した混合粉
を、６.５ｔ／ｃｍ２の面圧でプレス成形した後、１１
２０℃で焼結しスケルトンを作成した。更に、スケルト
ンの空孔率に相当するスケルトンの１５％重量となる銅
（Ｃｕ）粉末の成形体をスケルトンの上に重ね、１１２
０℃に加熱して銅を溶浸し、テストピースＩを作成し
た。また、スケルトンを真空中で９００℃に加熱溶融し
たフッ化リチウム（ＬｉＦ）中に浸漬し、不活性ガスで
加圧してフッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸させて、テス
トピースＪを作成した。比較材として、銅（Ｃｕ）及び
フッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸しないテストピースＫ
を作成した。それぞれの材料を焼結後の冷却課程で１０
００℃から強制窒素ガスにて冷却し、さらに６５０℃で
１時間焼き戻しを行った後、テストピースを加工し、ピ
ンドラム式摩耗試験機で摺動評価を行った。その結果、
銅（Ｃｕ）溶浸したテストピースＩではテストピースＫ
に比べて摺動特性の向上が認められ、銅（Ｃｕ）に代わ
りフッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸したテストピースＪ
では大幅な性能向上が認められた。
−３％クロム（Ｃｒ）粉末に炭素（Ｃ）を１.１％、Ｆ
ｅ−３０％コバルト（Ｃｏ）−２５％Ｗ−１０％クロム
（Ｃｒ）−２％炭素（Ｃ）合金粉末を１５％、鉄系の母
材に比べ硬度の低い非金属粒子からなる固体潤滑剤とし
てフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を５％添加した混合粉
を、６.５ｔ／ｃｍ２の面圧でプレス成形した後、１１
２０℃で焼結しスケルトンを作成した。更に、スケルト
ンの空孔率に相当するスケルトンの１５％重量となる銅
（Ｃｕ）粉末の成形体をスケルトンの上に重ね、１１２
０℃に加熱して銅を溶浸し、テストピースＩを作成し
た。また、スケルトンを真空中で９００℃に加熱溶融し
たフッ化リチウム（ＬｉＦ）中に浸漬し、不活性ガスで
加圧してフッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸させて、テス
トピースＪを作成した。比較材として、銅（Ｃｕ）及び
フッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸しないテストピースＫ
を作成した。それぞれの材料を焼結後の冷却課程で１０
００℃から強制窒素ガスにて冷却し、さらに６５０℃で
１時間焼き戻しを行った後、テストピースを加工し、ピ
ンドラム式摩耗試験機で摺動評価を行った。その結果、
銅（Ｃｕ）溶浸したテストピースＩではテストピースＫ
に比べて摺動特性の向上が認められ、銅（Ｃｕ）に代わ
りフッ化リチウム（ＬｉＦ）を溶浸したテストピースＪ
では大幅な性能向上が認められた。
【００１９】この発明による鉄系焼結体は、固体潤滑剤
が高硬度の母材中に分散され、母材よりも低融点の充填
材が空孔内に溶浸又は含浸され、低融点の充填材により
固体潤滑剤に対する保持力を増強し、摺動時に固体潤滑
剤の母材からの脱落を防止することができる。溶浸又は
含浸する低融点の充填材は固体潤滑剤と同一系統の材料
でもよい。
が高硬度の母材中に分散され、母材よりも低融点の充填
材が空孔内に溶浸又は含浸され、低融点の充填材により
固体潤滑剤に対する保持力を増強し、摺動時に固体潤滑
剤の母材からの脱落を防止することができる。溶浸又は
含浸する低融点の充填材は固体潤滑剤と同一系統の材料
でもよい。
【００２０】
【発明の効果】焼結時に液相を介在させ大きな焼結収縮
により母材と非金属粒子間との隙間を減少し又は隙間に
低融点物質を浸透させ封孔することにより、母材に分散
する非金属粒子の保持力を高め、鉄系焼結体の加工性、
切削性、摺動特性を改善することが可能となる。
により母材と非金属粒子間との隙間を減少し又は隙間に
低融点物質を浸透させ封孔することにより、母材に分散
する非金属粒子の保持力を高め、鉄系焼結体の加工性、
切削性、摺動特性を改善することが可能となる。
【図１】 摩耗試験機の断面図
１・・ドラム側テストピース、 ２・・潤滑油、 ３・
・ノズル、 ４・・エアシリンダ、 ５・・ピン側テス
トピース、 ６・・ピンホルダ
・ノズル、 ４・・エアシリンダ、 ５・・ピン側テス
トピース、 ６・・ピンホルダ
Claims (12)
- 【請求項１】 高硬度の鉄系の母材中に母材に比べ硬度
の低い非金属粒子からなる固体潤滑剤を分散させ、母材
が液相焼結されたことを特徴とする鉄系焼結体。 - 【請求項２】 高硬度の鉄系の母材中に固体潤滑剤と、
低融点金属とを分散させ、固体潤滑剤は鉄系の母材に比
べ硬度の低い非金属粒子であり、母材中の低融点金属が
液相焼結されたことを特徴とする鉄系焼結体。 - 【請求項３】 鉄系の母材に比べ硬度の低い非金属粒子
からなる固体潤滑剤が高硬度の母材中に分散され、母材
よりも低融点の充填材を空孔内に溶浸又は含浸されたこ
とを特徴とする鉄系焼結体。 - 【請求項４】 鉄系の母材は、ＪＩＳＧ４４０４に規定
される高合金工具鋼から選択される請求項１〜３のいず
れか１項に記載の鉄系焼結体。 - 【請求項５】 固体潤滑剤はアルカリ金属又はアルカリ
土類金属のフッ化物である請求項１〜４のいずれか１項
に記載の鉄系焼結体。 - 【請求項６】 フッ化物は、フッ化カルシウム（ＣａＦ
２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ナトリウム
（ＮａＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）から選択される
請求項５に記載の鉄系焼結体。 - 【請求項７】 固体潤滑剤は１〜１５重量％である請求
項１〜６のいずれか１項に記載の鉄系焼結体。 - 【請求項８】 非金属又は非金属と金属との化合物から
なる焼結助剤を添加した請求項１〜７のいずれか１項に
記載の鉄系焼結体。 - 【請求項９】 焼結助剤は炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、珪
素（Ｓｉ）、燐（Ｐ）及び硼素（Ｂ）並びにこれらと金
属との化合物から選択される請求項８に記載の鉄系焼結
体。 - 【請求項１０】 鉄系の母材は、モリブデン鋼である請
求項１〜９のいずれか１項に記載の鉄系焼結体。 - 【請求項１１】 低融点の充填材は、銅（Ｃｕ）、錫
（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）若しくはこれらの
合金、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、
樹脂材料又は非金属材料から選択される請求項３に記載
の鉄系焼結体。 - 【請求項１２】 溶浸又は含浸する低融点の充填材は固
体潤滑剤と同一系統の材料である請求項３又は１１に記
載の鉄系焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209375A JP2000038624A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 鉄系焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209375A JP2000038624A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 鉄系焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000038624A true JP2000038624A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16571890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10209375A Pending JP2000038624A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 鉄系焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000038624A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012246558A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Daido Steel Co Ltd | 窒化処理装置及び断面硬さ分布予測システム |
| JP2015153550A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 有限会社 ナプラ | 微細空間内に導体を形成する製造方法 |
| EP3395475A1 (de) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Bleistahl-Produktions GmbH & Co KG. | Pulvermetallurgisch hergestelltes bauteil |
-
1998
- 1998-07-24 JP JP10209375A patent/JP2000038624A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012246558A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Daido Steel Co Ltd | 窒化処理装置及び断面硬さ分布予測システム |
| JP2015153550A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 有限会社 ナプラ | 微細空間内に導体を形成する製造方法 |
| EP3395475A1 (de) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Bleistahl-Produktions GmbH & Co KG. | Pulvermetallurgisch hergestelltes bauteil |
| WO2018197631A1 (de) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | Bleistahl-Produktions Gmbh & Co Kg. | Pulvermetallurgisch hergestelltes bauteil |
| CN110545938A (zh) * | 2017-04-26 | 2019-12-06 | 布莱史塔生产有限两合公司 | 粉末冶金法制成的部件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4891421B2 (ja) | 粉末冶金用混合物及びこれを用いた粉末冶金部品の製造方法 | |
| JP4215285B2 (ja) | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 | |
| EP0167034A1 (en) | Valve-seat insert for internal combustion engines and its production | |
| JP2799235B2 (ja) | 内燃機関用弁座インサートおよびその製造方法 | |
| JP2003268414A (ja) | バルブシート用焼結合金、バルブシート及び製造方法 | |
| CN108026800B (zh) | 烧结阀座 | |
| EP3354760B1 (en) | Iron based sintered sliding member and method for producing same | |
| EP2781283B1 (en) | Iron-base sintered sliding member and its method for producing | |
| EP1440751B1 (en) | Production method of a sintered body | |
| US3918923A (en) | Wear resistant sintered alloy | |
| WO1995026421A1 (en) | A method of making a sintered article | |
| AU696267B2 (en) | Wear-resistant sintered ferrous alloy for valve seat | |
| EP3203098B1 (en) | Slide member and method for manufacturing same | |
| US3983615A (en) | Sliding seal member for an internal combustion engine | |
| US4332616A (en) | Hard-particle dispersion type sintered-alloy for valve seat use | |
| JP3186816B2 (ja) | バルブシート用焼結合金 | |
| JP2000038624A (ja) | 鉄系焼結体 | |
| JP3340908B2 (ja) | 焼結摺動部材及びその製造方法 | |
| US6296682B1 (en) | Iron-based powder blend for use in powder metallurgy | |
| JP6519955B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材およびその製造方法 | |
| JP3303030B2 (ja) | 疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法 | |
| KR0183227B1 (ko) | 금속소결체 복합재료 및 그 제조방법 | |
| US20220136561A1 (en) | Wear resistant, highly thermally conductive sintered alloy | |
| JP6550224B2 (ja) | 摺動部材およびその製造方法 | |
| JP2017137580A (ja) | 鉄基焼結摺動部材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050513 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061219 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070423 |