JP2001032001A - 自己潤滑性金属およびその製造方法 - Google Patents
自己潤滑性金属およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属粉末と固体潤滑剤粉末とを混合し、粉末
混合物をＨＩＰ処理することによる自己潤滑性金属の製
造において、十分な量の固体潤滑剤を添加しても、金属
粉末が本来もつ高度の燒結性を損なうことなく、また燒
結体の鍛造性を低下させることのないような、自己潤滑
性ないし離型性・耐摩耗性をもった金属の製造を可能に
する。 【解決手段】 金属粉末に平均粒径１０μｍ以上に粗粒
化された固体潤滑剤の粉末を添加して混合し、粉末混合
物を容器に入れて密閉し、ＨＩＰ処理を行なって一体化
する。固体潤滑剤の粒子が大きく、従ってその数が少な
いため、拡散して金属組織の粒界に侵入することが少な
く、主としてＨＩＰ前の金属粉末の間に存在していた空
隙の位置に保持された形で、分散して含有されている成
形体が得られる。固体潤滑剤の粗粒化には、その混合に
先だって、それ自体のＨＩＰ処理を行なえばよい。
混合物をＨＩＰ処理することによる自己潤滑性金属の製
造において、十分な量の固体潤滑剤を添加しても、金属
粉末が本来もつ高度の燒結性を損なうことなく、また燒
結体の鍛造性を低下させることのないような、自己潤滑
性ないし離型性・耐摩耗性をもった金属の製造を可能に
する。 【解決手段】 金属粉末に平均粒径１０μｍ以上に粗粒
化された固体潤滑剤の粉末を添加して混合し、粉末混合
物を容器に入れて密閉し、ＨＩＰ処理を行なって一体化
する。固体潤滑剤の粒子が大きく、従ってその数が少な
いため、拡散して金属組織の粒界に侵入することが少な
く、主としてＨＩＰ前の金属粉末の間に存在していた空
隙の位置に保持された形で、分散して含有されている成
形体が得られる。固体潤滑剤の粗粒化には、その混合に
先だって、それ自体のＨＩＰ処理を行なえばよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に固体潤滑剤
を含有することにより自己潤滑性を示す金属とその製造
方法の改良に関する。本発明は、この自己潤滑性金属か
ら製造した種々の機械部品を包含する。
を含有することにより自己潤滑性を示す金属とその製造
方法の改良に関する。本発明は、この自己潤滑性金属か
ら製造した種々の機械部品を包含する。
【０００２】ここで「金属」の語は、純粋な金属１種類
のものと、２種以上の金属の組成物である合金の両方を
意味し、金属材料としての特性を失わない限り、これに
非金属の材料が複合したものをも包含する。
のものと、２種以上の金属の組成物である合金の両方を
意味し、金属材料としての特性を失わない限り、これに
非金属の材料が複合したものをも包含する。
【０００３】
【従来の技術】たとえばアルミダイカスト用の金型材料
には、ＳＫＤ６１のような工具鋼が使用され、溶湯が通
るスリーブ部分の材料としては、Ｌ６０５のような耐熱
合金が選択されている。これらの材料に対して、固体潤
滑材として知られる窒化ホウ素ＢＮを配合して、その離
型作用を利用したり、耐摩耗性を与えたりすることが試
みられている。
には、ＳＫＤ６１のような工具鋼が使用され、溶湯が通
るスリーブ部分の材料としては、Ｌ６０５のような耐熱
合金が選択されている。これらの材料に対して、固体潤
滑材として知られる窒化ホウ素ＢＮを配合して、その離
型作用を利用したり、耐摩耗性を与えたりすることが試
みられている。
【０００４】発明者はさきに、橋梁の支承部品の材料と
して使用される超硬合金、代表的にはＣｏを３〜５０重
量％含み残部がＷＣからなるＣｏ−ＷＣ合金に対し、二
硫化モリブデンＭｏＳ2のような固体潤滑剤の粉末を、
合金粉末のＨＩＰ（熱間静水圧プレス）に先だって添加
し、自己潤滑性をもたせる技術を開発し、すでに開示し
た（特開平１０−６８０４０号）。その技術は、超硬合
金の粉末を、溶解−急速冷却−粉砕によって製造するこ
とが特徴である。
して使用される超硬合金、代表的にはＣｏを３〜５０重
量％含み残部がＷＣからなるＣｏ−ＷＣ合金に対し、二
硫化モリブデンＭｏＳ2のような固体潤滑剤の粉末を、
合金粉末のＨＩＰ（熱間静水圧プレス）に先だって添加
し、自己潤滑性をもたせる技術を開発し、すでに開示し
た（特開平１０−６８０４０号）。その技術は、超硬合
金の粉末を、溶解−急速冷却−粉砕によって製造するこ
とが特徴である。
【０００５】さらに発明者は、この種の自己潤滑性金属
において、固体潤滑剤の示す潤滑作用を高度に得るため
には、固体潤滑剤の粒子が金属中に過度に均一に分散し
ない方がよいことを知り、そのような分散を実現するた
めの方策として、金属粉末として、平均粒径が５〜３０
００μｍという比較的粗粒のものを使用することを提案
した（特願平１０−４４７８９号）。
において、固体潤滑剤の示す潤滑作用を高度に得るため
には、固体潤滑剤の粒子が金属中に過度に均一に分散し
ない方がよいことを知り、そのような分散を実現するた
めの方策として、金属粉末として、平均粒径が５〜３０
００μｍという比較的粗粒のものを使用することを提案
した（特願平１０−４４７８９号）。
【０００６】こうした技術を、上記したアルミダイカス
ト型用の工具鋼や耐熱合金の製造に当って適用しようと
したところ、離型性や耐摩耗性の付与にとって効果的な
量のＢＮを添加しようとすると、ＨＩＰに際して燒結性
が低下したり、燒結製品の鍛造性が低下したりすること
が経験された。ＳＫＤ６１やＬ６０５へのＢＮの添加
は、従来の技術では重量にして２％が限界であるが、３
％またはそれ以上の添加ができることが望ましい。
ト型用の工具鋼や耐熱合金の製造に当って適用しようと
したところ、離型性や耐摩耗性の付与にとって効果的な
量のＢＮを添加しようとすると、ＨＩＰに際して燒結性
が低下したり、燒結製品の鍛造性が低下したりすること
が経験された。ＳＫＤ６１やＬ６０５へのＢＮの添加
は、従来の技術では重量にして２％が限界であるが、３
％またはそれ以上の添加ができることが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＨＩ
Ｐ処理において金属粉末が示す高度の燒結性を損なうこ
となく、また燒結体の鍛造性を低下させることのないよ
うな手法で、十分な量の固体潤滑剤を添加し、自己潤滑
性ないし離型性・耐摩耗性をもった金属の製造を可能に
することにある。
Ｐ処理において金属粉末が示す高度の燒結性を損なうこ
となく、また燒結体の鍛造性を低下させることのないよ
うな手法で、十分な量の固体潤滑剤を添加し、自己潤滑
性ないし離型性・耐摩耗性をもった金属の製造を可能に
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の自己潤滑性金属
は、金属粉末のＨＩＰにより製造された実質上空孔のな
い成形体であって、固体潤滑剤の粒子を、主としてＨＩ
Ｐ前の金属粉末の間に存在していた空隙の位置に保持し
た形で分散して含有することを特徴とする。
は、金属粉末のＨＩＰにより製造された実質上空孔のな
い成形体であって、固体潤滑剤の粒子を、主としてＨＩ
Ｐ前の金属粉末の間に存在していた空隙の位置に保持し
た形で分散して含有することを特徴とする。
【０００９】この自己潤滑性金属を製造する本発明の方
法は、金属粉末に平均粒径１０μｍ以上に粗粒化された
固体潤滑剤の粉末を添加して混合し、粉末混合物を容器
に入れて密閉し、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）を行なっ
て一体化することにより、固体潤滑剤の粒子を、主とし
てＨＩＰ前の金属粉末の間に存在していた空隙の位置に
保持した形で分散して含有する成形体を得ることからな
る。
法は、金属粉末に平均粒径１０μｍ以上に粗粒化された
固体潤滑剤の粉末を添加して混合し、粉末混合物を容器
に入れて密閉し、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）を行なっ
て一体化することにより、固体潤滑剤の粒子を、主とし
てＨＩＰ前の金属粉末の間に存在していた空隙の位置に
保持した形で分散して含有する成形体を得ることからな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による効果の発現機構は、
図１および図２の対比によって模式的に示される。一般
に、市場で入手できる固体潤滑剤は、平均粒径が数μ
ｍ、通常は３μｍ以下の微粉末であるから、これを比較
的粗粒の金属粉末と混合すると、図１Ａにみるように、
金属粉末どうしの間に固体潤滑剤の微粉末が高度に分散
した混合物ができる。小径の固体潤滑剤は、高温におけ
る拡散が容易であるということも手伝って、この粉末混
合物をＨＩＰ処理すると、図１Ｂに見るように、金属粉
末の粒子の間に固体潤滑剤がまんべんなく入り込んだ燒
結体ができる。このような混合の様相は、いうまでもな
く鍛造性を損なう結果となる。あまりに微細な固体潤滑
剤の分布が離型効果や耐摩耗性を低くすることも、容易
に理解されるであろう。
図１および図２の対比によって模式的に示される。一般
に、市場で入手できる固体潤滑剤は、平均粒径が数μ
ｍ、通常は３μｍ以下の微粉末であるから、これを比較
的粗粒の金属粉末と混合すると、図１Ａにみるように、
金属粉末どうしの間に固体潤滑剤の微粉末が高度に分散
した混合物ができる。小径の固体潤滑剤は、高温におけ
る拡散が容易であるということも手伝って、この粉末混
合物をＨＩＰ処理すると、図１Ｂに見るように、金属粉
末の粒子の間に固体潤滑剤がまんべんなく入り込んだ燒
結体ができる。このような混合の様相は、いうまでもな
く鍛造性を損なう結果となる。あまりに微細な固体潤滑
剤の分布が離型効果や耐摩耗性を低くすることも、容易
に理解されるであろう。
【００１１】これに対し、本発明に従って粗粒の固体潤
滑剤を使用すると、図２Ａにみるように、固体潤滑剤の
粒は、同じ添加量であればはるかに小数になるから、金
属粉末の間に形成される比較的大きな空隙にしか存在で
きない。この粉末混合物をＨＩＰ処理すれば、固体潤滑
剤の拡散が容易に進まないということもあって、得られ
た燒結体は、図２Ｂに見るような、固体潤滑剤が元の位
置、すなわちＨＩＰ前の金属粉末の間にあった空隙の位
置に保持されたまま、かつ拡散により移動することも少
ないままで残った形となる。
滑剤を使用すると、図２Ａにみるように、固体潤滑剤の
粒は、同じ添加量であればはるかに小数になるから、金
属粉末の間に形成される比較的大きな空隙にしか存在で
きない。この粉末混合物をＨＩＰ処理すれば、固体潤滑
剤の拡散が容易に進まないということもあって、得られ
た燒結体は、図２Ｂに見るような、固体潤滑剤が元の位
置、すなわちＨＩＰ前の金属粉末の間にあった空隙の位
置に保持されたまま、かつ拡散により移動することも少
ないままで残った形となる。
【００１２】上の説明から直ちに理解されるとおり、固
体潤滑剤の平均粒径は粒の体積に対して３乗できいてく
ることから、同じ重量％の固体潤滑剤を配合しようとす
るときに、金属粉末との粉末混合物の中に存在する固体
潤滑剤粒子の数が、平均粒径の増大に伴って急激に減少
する。上記の効果は、平均粒径３μｍ以上で得られ、１
０μｍ以上であると顕著になる。一方、固体潤滑剤の粒
があまりに巨大になると、巨大な粒の存在が金型表面の
清浄度を損ねたり、機械的な弱点になったりするので、
自ずから限度があり、１００μｍを超えるものは除いた
方がよい。
体潤滑剤の平均粒径は粒の体積に対して３乗できいてく
ることから、同じ重量％の固体潤滑剤を配合しようとす
るときに、金属粉末との粉末混合物の中に存在する固体
潤滑剤粒子の数が、平均粒径の増大に伴って急激に減少
する。上記の効果は、平均粒径３μｍ以上で得られ、１
０μｍ以上であると顕著になる。一方、固体潤滑剤の粒
があまりに巨大になると、巨大な粒の存在が金型表面の
清浄度を損ねたり、機械的な弱点になったりするので、
自ずから限度があり、１００μｍを超えるものは除いた
方がよい。
【００１３】自己潤滑性金属の組成としては、重量％
で、固体潤滑剤が５％以下を占め、金属が９５％以上を
占めるものが適当である。好ましい組成は、固体潤滑剤
が１〜４％、金属が９９〜９６％である。この配合比
は、いうまでもなく、自己潤滑性金属の用途および要求
される潤滑性能ないし離型効果や耐摩耗性の程度と、維
持すべき粉末燒結性や鍛造性との調和として決定するこ
とになる。
で、固体潤滑剤が５％以下を占め、金属が９５％以上を
占めるものが適当である。好ましい組成は、固体潤滑剤
が１〜４％、金属が９９〜９６％である。この配合比
は、いうまでもなく、自己潤滑性金属の用途および要求
される潤滑性能ないし離型効果や耐摩耗性の程度と、維
持すべき粉末燒結性や鍛造性との調和として決定するこ
とになる。
【００１４】本発明で自己潤滑性を持たせることのでき
る金属は、上に例示した工具鋼、耐熱合金をはじめとし
て広い範囲におよび、とくに限定はない。鋼や超合金に
限らず、銅または銅合金に適用することもでき、その種
の製品は、たとえば小型カメラのシャフトなど、固体潤
滑剤の潤滑作用が電気伝導性を損なわないことが要求さ
れる用途に向けられる。
る金属は、上に例示した工具鋼、耐熱合金をはじめとし
て広い範囲におよび、とくに限定はない。鋼や超合金に
限らず、銅または銅合金に適用することもでき、その種
の製品は、たとえば小型カメラのシャフトなど、固体潤
滑剤の潤滑作用が電気伝導性を損なわないことが要求さ
れる用途に向けられる。
【００１５】固体潤滑剤としては、二硫化モリブデンＭ
ｏＳ2、二硫化タングステンＷＳ2、窒化ホウ素ＢＮ、黒
鉛、フッ化黒鉛、酸化鉛ＰｂＯなどの化合物、およびＳ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｃｄなどの低融点
金属が知られている。金属との反応性が低いこと、ＨＩ
Ｐ処理の高温で分解しないことから、窒化ホウ素ＢＮが
とくに好適に使用できる。
ｏＳ2、二硫化タングステンＷＳ2、窒化ホウ素ＢＮ、黒
鉛、フッ化黒鉛、酸化鉛ＰｂＯなどの化合物、およびＳ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｃｄなどの低融点
金属が知られている。金属との反応性が低いこと、ＨＩ
Ｐ処理の高温で分解しないことから、窒化ホウ素ＢＮが
とくに好適に使用できる。
【００１６】ＢＮで代表される固体潤滑剤の市場で入手
できるものは、一般に微粉末、通常は平均粒径にして３
μｍ以下のものである。これを３μｍ以上の粗粒にする
には、固体潤滑剤粉末に対して１１００〜１２００℃に
おけるＨＩＰ処理を行なって燒結体を得、それを粉砕し
て適宜の粒度にそろえればよい。ＢＮに関しては、触
媒、たとえばリン酸カルシウムを混合して１８００℃程
度に加熱すると、結晶粒が大きくなるという現象が知ら
れているので、これも利用することができる。
できるものは、一般に微粉末、通常は平均粒径にして３
μｍ以下のものである。これを３μｍ以上の粗粒にする
には、固体潤滑剤粉末に対して１１００〜１２００℃に
おけるＨＩＰ処理を行なって燒結体を得、それを粉砕し
て適宜の粒度にそろえればよい。ＢＮに関しては、触
媒、たとえばリン酸カルシウムを混合して１８００℃程
度に加熱すると、結晶粒が大きくなるという現象が知ら
れているので、これも利用することができる。
【００１７】金属粉末も、比較的粗粒のもの、具体的に
は粒径５〜３０００μｍの粉末を使用することが推奨さ
れる。
は粒径５〜３０００μｍの粉末を使用することが推奨さ
れる。
【００１８】ＨＩＰ操作は、既知の技術にしたがって実
施することができよう。すなわち、焼結すべき粉末混合
物を容器に、通常は軟鋼板製の缶に入れ、密封して炉内
に配置し、加熱加圧することによって行なう。固体潤滑
剤としてＭｏＳ2を使用する場合に注意すべきことは、
その熱分解により生成したＳ蒸気が鋼中のＦｅと反応し
てＦｅＳを形成し、これが低融点物質であるために缶が
侵食されて、はなはだしい場合には孔があくおそれのあ
るということである。
施することができよう。すなわち、焼結すべき粉末混合
物を容器に、通常は軟鋼板製の缶に入れ、密封して炉内
に配置し、加熱加圧することによって行なう。固体潤滑
剤としてＭｏＳ2を使用する場合に注意すべきことは、
その熱分解により生成したＳ蒸気が鋼中のＦｅと反応し
てＦｅＳを形成し、これが低融点物質であるために缶が
侵食されて、はなはだしい場合には孔があくおそれのあ
るということである。
【００１９】とはいえ、ＨＩＰ操作による加圧は、Ｍｏ
Ｓ2 の分解反応に対しては抑制的にはたらき、かつＨＩ
Ｐの進行に伴って急速に空孔が消滅して行くから、多く
の場合、ＦｅＳの形成はあっても少量に止まり、致命的
になることはない。しかし、こうした心配は原理的にな
くすに越したことはないから、硫化物を生成し難い金属
たとえばＮｂの缶を使用するなどの対策をとることが望
ましい。
Ｓ2 の分解反応に対しては抑制的にはたらき、かつＨＩ
Ｐの進行に伴って急速に空孔が消滅して行くから、多く
の場合、ＦｅＳの形成はあっても少量に止まり、致命的
になることはない。しかし、こうした心配は原理的にな
くすに越したことはないから、硫化物を生成し難い金属
たとえばＮｂの缶を使用するなどの対策をとることが望
ましい。
【００２０】もっとも、消耗品に高価な材料を使用する
ことはコスト面で不利であるから、軟鋼製の缶の内面に
加熱温度において緻密な被膜を形成する物質、たとえば
ガラスやアルミナ、あるいはクロム酸化物のコーティン
グを施したものを用いるとよい。内外二重に形成した軟
鋼缶の間に不活性な物質たとえばアルミナ粉末を充填し
て用いることも、ひとつの策である。最も単純な対策
は、多少のＦｅＳ生成による材料の侵食が缶の穿孔まで
に至らないよう、厚手（たとえば厚さ６mm）の鋼板を使
用してＨＩＰ用缶を製作することである。
ことはコスト面で不利であるから、軟鋼製の缶の内面に
加熱温度において緻密な被膜を形成する物質、たとえば
ガラスやアルミナ、あるいはクロム酸化物のコーティン
グを施したものを用いるとよい。内外二重に形成した軟
鋼缶の間に不活性な物質たとえばアルミナ粉末を充填し
て用いることも、ひとつの策である。最も単純な対策
は、多少のＦｅＳ生成による材料の侵食が缶の穿孔まで
に至らないよう、厚手（たとえば厚さ６mm）の鋼板を使
用してＨＩＰ用缶を製作することである。
【００２１】ＨＩＰ操作の条件は、処理の対象とする金
属の種類に応じて、適宜選択すればよい。前記した工具
鋼ＳＫＤ６１や耐熱鋼Ｌ６０５であれば、温度は１１０
０〜１２００℃、圧力は１２０００kg/cm2、時間は３時
間程度が適当であり、銅の場合は１０３０℃、１８００
kg/cm2、５時間程度が適当である。
属の種類に応じて、適宜選択すればよい。前記した工具
鋼ＳＫＤ６１や耐熱鋼Ｌ６０５であれば、温度は１１０
０〜１２００℃、圧力は１２０００kg/cm2、時間は３時
間程度が適当であり、銅の場合は１０３０℃、１８００
kg/cm2、５時間程度が適当である。
【００２２】
【実施例１】工具鋼ＳＫＤ６１の溶湯を水噴霧法により
処理して粉末を得、１００メッシュ通過分をふるい分け
た。平均粒径は９０μｍであった。
処理して粉末を得、１００メッシュ通過分をふるい分け
た。平均粒径は９０μｍであった。
【００２３】一方、市販のＢＮ（粒径３μｍ以下）を軟
鋼製の缶（直径５０ｃｍ、高さ１００ｃｍ）に充填し、
温度１３００℃、圧力１２００kg/cm2、５時間の条件で
ＨＩＰを行なった。缶を開き、スタンプミルで粉砕して
分級し、粒径１０〜１００μｍの粗粒を選んだ。
鋼製の缶（直径５０ｃｍ、高さ１００ｃｍ）に充填し、
温度１３００℃、圧力１２００kg/cm2、５時間の条件で
ＨＩＰを行なった。缶を開き、スタンプミルで粉砕して
分級し、粒径１０〜１００μｍの粗粒を選んだ。
【００２４】前記のＳＫＤ６１の粉末とこのＢＮの粉末
とを、重量で、９５：５，９７：３または９９：１の割
合でブレンダーで混合した。外径２７cmで肉厚が６mmの
軟鋼管で高さ５０mmの有底缶を３本製作し、それぞれに
上記３種の粉末混合物を充填してから同種の鋼板で蓋を
し、内部の空気を真空吸引して除いた後、溶接により密
封した。
とを、重量で、９５：５，９７：３または９９：１の割
合でブレンダーで混合した。外径２７cmで肉厚が６mmの
軟鋼管で高さ５０mmの有底缶を３本製作し、それぞれに
上記３種の粉末混合物を充填してから同種の鋼板で蓋を
し、内部の空気を真空吸引して除いた後、溶接により密
封した。
【００２５】この缶をＨＩＰ炉に入れ、温度１１３０
℃、圧力１２００kg/cm2、加熱３時間の条件で焼結し
た。冷却後、缶を開いて焼結体をとり出し、表面を研摩
して光学顕微鏡により観察した。ＢＮ粒子は、ほぼもと
の大きさを保って金属マトリクスのところどころに分散
して存在し、粒界にはほとんど侵入していなかった。燒
結体の硬さＨＲＣをしらべ、摩擦係数をバウデン法によ
り測定し、引張り試験を行なった。別に、直径６０ｍｍ
のサンプルを、加熱温度１１５０℃で熱間鍛造すること
により、直径３０ｍｍに鍛伸した。
℃、圧力１２００kg/cm2、加熱３時間の条件で焼結し
た。冷却後、缶を開いて焼結体をとり出し、表面を研摩
して光学顕微鏡により観察した。ＢＮ粒子は、ほぼもと
の大きさを保って金属マトリクスのところどころに分散
して存在し、粒界にはほとんど侵入していなかった。燒
結体の硬さＨＲＣをしらべ、摩擦係数をバウデン法によ
り測定し、引張り試験を行なった。別に、直径６０ｍｍ
のサンプルを、加熱温度１１５０℃で熱間鍛造すること
により、直径３０ｍｍに鍛伸した。
【００２６】比較のため、ＢＮ粉末の粗粒化をしないも
のを同量使用し、上記と同じＨＩＰ処理および試験を行
なった。それらの結果をつぎの表１に示す。
のを同量使用し、上記と同じＨＩＰ処理および試験を行
なった。それらの結果をつぎの表１に示す。
【００２７】 表 １ ＢＮ配合量 鍛造性 摩擦係数 引張り試験 硬さ(HRC) 重量％ 1150℃ 強度(kgf/mm2 ) 伸び(％) 絞り 実施例 １％ 良好 ０．８１ １４３ １０ １１ ４５ ３％ 良好 ０．７１ １３８ ７ ６ ４３ ５％ 鍛造可能 ０．６５ １３５ ４ ３ ４０ 比較例 １％ 鍛造可能 ０．８３ １４３ ３ ２ ４６ ３％ 鍛造可能 ０．７２ １３７ １ １ ４３ ５％ 鍛造不可能 ０．６３ １３３ ０ ０ ４１ 本発明に従えば、高いＢＮ添加量でも鍛造性が良好であ
ることが確認できた。
ることが確認できた。
【００２８】
【実施例２】耐熱合金Ｌ６０５（１０Ｎｉ−２０Ｃｒ−
１５Ｗ−Ｃｏ）の溶湯をガス噴霧法により粉末化し、分
級して粒径３５〜３００μｍの粉末を得た。この合金粉
末の９８重量部に対し、実施例１で用意したＢＮの粗粒
（粒径１０〜７５μｍ）の２重量部を混合し、粉末混合
物を実施例１と同様に、ＨＩＰ処理した。
１５Ｗ−Ｃｏ）の溶湯をガス噴霧法により粉末化し、分
級して粒径３５〜３００μｍの粉末を得た。この合金粉
末の９８重量部に対し、実施例１で用意したＢＮの粗粒
（粒径１０〜７５μｍ）の２重量部を混合し、粉末混合
物を実施例１と同様に、ＨＩＰ処理した。
【００２９】とり出した焼結体の表面を研摩して、光学
顕微鏡により組織を観察した。ここでも、ＢＮの粒子
は、粒界に侵入せず、大きさを保ったまま金属マトリク
ス中に分散して存在していた。燒結体の鍛造性は良好で
あった。
顕微鏡により組織を観察した。ここでも、ＢＮの粒子
は、粒界に侵入せず、大きさを保ったまま金属マトリク
ス中に分散して存在していた。燒結体の鍛造性は良好で
あった。
【００３０】
【実施例３】純Ｃｕの溶湯をガス噴霧法により粉末化
し、分級して粒径１０〜１０６μｍの粉末を得た。この
Ｃｕ粉末９２重量部に対し、実施例１で使用したＢＮの
粗粒８重量部を混合し、粉末混合物を実施例１と同様に
ＨＩＰ処理した。ただし焼結条件は、温度１０３０℃、
圧力１８００kg/cm2、加熱時間５時間である。
し、分級して粒径１０〜１０６μｍの粉末を得た。この
Ｃｕ粉末９２重量部に対し、実施例１で使用したＢＮの
粗粒８重量部を混合し、粉末混合物を実施例１と同様に
ＨＩＰ処理した。ただし焼結条件は、温度１０３０℃、
圧力１８００kg/cm2、加熱時間５時間である。
【００３１】とり出した焼結体の表面を研摩して光学顕
微鏡により組織を観察したところ、実施例１および２と
同様に、ＢＮ粒子はその大きさを保って、金属マトリク
ス中に分散していた。比較的多量のＢＮを配合したの
で、その分布の密度は高かったが、Ｃｕ組織の粒界への
ＢＮの侵入の度合いはわずかであった。この自己潤滑性
銅は、機械加工により直接、小型モータのシャフトにす
ることができた。
微鏡により組織を観察したところ、実施例１および２と
同様に、ＢＮ粒子はその大きさを保って、金属マトリク
ス中に分散していた。比較的多量のＢＮを配合したの
で、その分布の密度は高かったが、Ｃｕ組織の粒界への
ＢＮの侵入の度合いはわずかであった。この自己潤滑性
銅は、機械加工により直接、小型モータのシャフトにす
ることができた。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、工具鋼、耐熱合金、純銅
など種々の金属または合金に、必要量の固体潤滑剤たと
えばＢＮを分散させた、自己潤滑性の金属焼結体であっ
て、鍛造性の高いものが提供される。それによって、種
々の部品、たとえば前記したアルミダイカスト金型およ
び溶湯ノズルであれば、鋳造品の離型性が良好で耐久性
が高い鋳型や、耐食性が高いノズルが得られる。あるい
は、小型モータのシャフトを代表とする、無給油で長期
間使用する部品における自己潤滑が可能になる。
など種々の金属または合金に、必要量の固体潤滑剤たと
えばＢＮを分散させた、自己潤滑性の金属焼結体であっ
て、鍛造性の高いものが提供される。それによって、種
々の部品、たとえば前記したアルミダイカスト金型およ
び溶湯ノズルであれば、鋳造品の離型性が良好で耐久性
が高い鋳型や、耐食性が高いノズルが得られる。あるい
は、小型モータのシャフトを代表とする、無給油で長期
間使用する部品における自己潤滑が可能になる。
【００３３】この焼結体は摩耗しても更新された面に常
に潤滑剤があらわれ、自己潤滑性はむろん、離型性や耐
食性が維持されるから、製品のメンテナンスがきわめて
容易である。
に潤滑剤があらわれ、自己潤滑性はむろん、離型性や耐
食性が維持されるから、製品のメンテナンスがきわめて
容易である。
【図１】 従来の技術によって自己潤滑性を有する金属
を製造する場合の、固体潤滑剤の挙動を模式的にあらわ
した説明図であって、ＡはＨＩＰ前の粉末混合物の状態
を示し、ＢはＨＩＰ後の燒結体の組織を示す。塗りつぶ
した部分は固体潤滑剤、それ以外の部分は金属マトリク
スである。
を製造する場合の、固体潤滑剤の挙動を模式的にあらわ
した説明図であって、ＡはＨＩＰ前の粉末混合物の状態
を示し、ＢはＨＩＰ後の燒結体の組織を示す。塗りつぶ
した部分は固体潤滑剤、それ以外の部分は金属マトリク
スである。
【図２】 本発明によって自己潤滑性を有する金属を製
造する場合の、固体潤滑剤の挙動を模式的にあらわし
た、図１に対応する説明図。
造する場合の、固体潤滑剤の挙動を模式的にあらわし
た、図１に対応する説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 103/06 Ｃ１０Ｍ 103/06 Ｃ 171/06 171/06 Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｚ 33/02 １０３ 33/02 １０３Ａ 38/00 ３０４ 38/00 ３０４ // Ｃ１０Ｎ 10:12 20:06 30:06 30:12 40:02 40:36 50:08 70:00
Claims (5)
- 【請求項１】 金属粉末のＨＩＰ（熱間静水圧プレス）
により製造された実質上空孔のない成形体であって、固
体潤滑剤の粒子を、主としてＨＩＰ前の金属粉末の間に
存在していた空隙の位置に保持した形で分散して含有す
る自己潤滑性金属。 - 【請求項２】 重量％で、固体潤滑剤が１０％以下を占
め、金属が９０％以上を占める請求項１の自己潤滑性金
属。 - 【請求項３】 金属として工具鋼、耐熱鋼または銅を使
用し、固体潤滑剤として窒化ホウ素または二硫化モリブ
デンの造粒された粉末を使用した請求項１または２の自
己潤滑性金属。 - 【請求項４】 金属の粉末に、平均粒径３μｍ以上に粗
粒化された固体潤滑剤の粉末を添加して混合し、粉末混
合物を容器に入れて密閉し、ＨＩＰ（熱間静水圧プレ
ス）を行なって一体化することにより、固体潤滑剤の粒
子を、主としてＨＩＰ前の金属粉末の間に存在していた
空隙の位置に保持した形で分散して含有する成形体を得
ることからなる自己潤滑性金属の製造方法。 - 【請求項５】 金属粉末として粒径５〜３０００μｍの
粉末を使用し、固体潤滑剤粉末として微粉末を触媒の存
在下に加熱して平均粒径１０μｍ以上に粗粒化したもの
を使用して実施する請求項４の自己潤滑性金属の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205387A JP2001032001A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 自己潤滑性金属およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205387A JP2001032001A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 自己潤滑性金属およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001032001A true JP2001032001A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16505988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11205387A Withdrawn JP2001032001A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 自己潤滑性金属およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001032001A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1545816A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-06-29 | SCM Metal Products, Inc. | High density, metal-based materials having low coefficients of friction and wear rates |
| JP2011052249A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Shinshu Univ | 金型材料 |
| 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 |
| CN114033800A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-11 | 江苏科技大学 | 对固体润滑剂起到缓释作用的表面复合织构及制备方法 |
| WO2022125052A1 (ru) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | Юрий Федорович БОКИЙ | Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала |
-
1999
- 1999-07-19 JP JP11205387A patent/JP2001032001A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1545816A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-06-29 | SCM Metal Products, Inc. | High density, metal-based materials having low coefficients of friction and wear rates |
| EP1545816A4 (en) * | 2002-09-20 | 2006-11-22 | Scm Metal Products Inc | HIGH DENSITY METAL BASED MATERIALS WITH LOW FRICTION COEFFICIENTS AND WEAR RATES |
| JP2011052249A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Shinshu Univ | 金型材料 |
| 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 |
| WO2022125052A1 (ru) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | Юрий Федорович БОКИЙ | Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала |
| CN114033800A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-11 | 江苏科技大学 | 对固体润滑剂起到缓释作用的表面复合织构及制备方法 |
| CN114033800B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-01-23 | 江苏科技大学 | 对固体润滑剂起到缓释作用的表面复合织构及制备方法 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |