JP2004084008A

JP2004084008A - 焼結複合部材の製造方法及び焼結複合部材

Info

Publication number: JP2004084008A
Application number: JP2002247230A
Authority: JP
Inventors: Kinya Kawase; 川瀬　欣也
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とからなる焼結複合部材を形成するに際し、上記溶製材と、上記焼結部材との接合を確実になすことが可能な焼結複合部材の製造方法を提供することにある。
【解決手段】溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とが一体成形してなる焼結複合部材を製造する焼結複合部材の製造方法であって、表面にＺｎ鍍金又はＳｎ鍍金が施された溶製材３の一部６を粉末材料１８に埋設し、粉末材料１８を圧縮して圧縮成形体１９を形成した後、溶製材３と圧縮成形体１９との複合成形部材９を焼結し、焼結複合部材を得る。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とが一体成形してなる焼結複合部材の製造方法及び焼結複合部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車等の内燃機関で用いられるカム駒として、溶製材と、焼結部材とが一体成形してなる焼結複合部材が提供されている。このようなカム駒の製造方法として、例えば、特開平６−６５６１２号に開示されたものがある。
すなわち、予め、円筒形状の溶製材を形成した後、この溶製材の外側に粉末材料を配置し、上記溶製材と、上記粉末材料とを上記溶製材の軸方向に向けて加圧する。この際、上記溶製材が上記粉末材料側に向けて膨出することにより、上記溶製材と、上記粉末材料とを密接させるとともに、上記粉末材料を圧縮成形する。そして、この圧縮成形体と上記溶製材との複合成形部材を焼結して焼結複合部材を得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記焼結複合部材の製造方法によれば、上記溶製材と、上記焼結部材との接合は、上記溶製材の上記粉末材料側への膨出による密接のみによりなされていたため、上記複合成形部材を焼結する際に、上記接合の不良が発生する問題があった。また、上記製造方法を実現するためには、上記溶製材が筒形状のものに限られるため、種々の形状に対応できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、上記焼結複合部材を形成するに際し、上記溶製材と、上記粉末材料との接合を確実になすことが可能になるとともに、種々の形状の焼結複合部材を製造することができる焼結複合部材の製造方法及び焼結複合部材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とを一体成形してなる焼結複合部材を製造する焼結複合部材の製造方法であって、上記溶製材の一部を上記粉末材料に埋設した後、該粉末材料を圧縮成形し、上記溶製材と上記粉末材料の圧縮成形体との複合成形部材を焼結することを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る焼結複合部材の製造方法によれば、上記溶製材の上記粉末材料に埋設された部分が、上記粉末材料の圧縮成形により確固に上記圧縮成形体と接合されるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合が強固な焼結複合部材を得ることが可能になる。さらに、所望形状の溶製材の一部を粉末材料に埋設しただけであるので、焼結複合部材の形状が限定されず種々の形状の焼結複合部材を形成することが可能になる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の焼結複合部材の製造方法であって、上記溶製材の一部を上記粉末材料に埋設するに際し、予め、上記溶製材表面に、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金を施すことを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る焼結複合部材の製造方法によれば、上記粉末材料を圧縮成形した後、この圧縮成形体を焼結するに際し、上記鍍金材が溶融することにより、上記溶製材と上記圧縮成形体との接触界面に液相が形成され、該液相が上記圧縮成形体と、上記溶製材との界面付近で硬化することになるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合をより確実になすことが可能になる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とが一体成形してなる焼結複合部材であって、上記溶製材の一部が上記焼結部材に埋設していることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る焼結複合部材によれば、上記溶製材の上記粉末材料に埋設された部分が、上記粉末材料の圧縮成形時に確固に圧縮成形体と接合されるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合が確実な焼結複合部材を提供することが可能になる。さらに、焼結複合部材の形状が限定されず種々の形状の焼結複合部材を提供することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態として示した焼結複合部材を示すものである。この焼結複合部材１は、銅系の粉末材料を焼結してなるシャフト部２と、シャフト部２の先端部に設けられ、炭素鋼鋼材等の溶製材からなるプレート状の突出体３とから構成されている。シャフト部２は、中心軸Ｏを中心に軸方向に沿って設けられた貫通孔４と、貫通孔４の外周面上に軸方向に沿って設けられたキー溝５とを備え、突出体３は、プレートを折曲げて形成された壁面部６を備え、この壁面部６は、シャフト部２の先端部に埋設された構成となっている。
【００１２】
このように構成された焼結複合部材１を適用する構成としては、次のようなものがある。すなわち、焼結複合部材１の先端外方部に設けられた磁気センサー７と、焼結複合部材１を中心軸Ｏを中心に回転駆動する図示しない駆動手段と、貫通孔４に嵌挿配置され、焼結複合部材１を回転させる図示しないシャフトとが設けられた構成である。この構成の場合、シャフト部２を銅系で軽量の材質とすることで、焼結複合部材１の軽量化を図ることが可能になるとともに、突出体３を炭素鋼鋼材等の溶製材とすることにより、磁気センサー７が焼結複合部材１の回転位置を検出できることになる。
【００１３】
ここで、このように構成された焼結複合部材１を製造するために使用する複合成形部材成形装置１０の概略構成を図２（Ａ）に従い説明する。図２（Ａ）に示す複合成形部材成形装置１０は、その中心軸Ｏを境に略対称形状をなしているため、中心軸Ｏを境にその半分は省略している。複合成形部材成形装置１０は、支持体１１と、ダイス１２と、パンチ１３と、コアロッド１４と、ダイス１２及びパンチ１３を昇降駆動する図示しない昇降手段とを備え、支持体１１の表面には後述するように突出体３を配置するための凹所１５が形成されている。
【００１４】
このように構成された複合成形部材成形装置１０を用いて、上述した焼結複合部材１を製造する製造方法について説明する。
予め、表面にＺｎ鍍金又はＳｎ鍍金が施されたプレート状の溶製材を、Ｌ字状に折曲げて壁面部６を形成し、突出体３を形成する。そして、この突出体３の先端面８と、支持体１１表面に形成された凹所１５の内壁面１６とが当接するように突出体３を凹所１５表面に載置する。この際、突出体３の表面と、支持体１１の表面とは略一致している（図２（Ａ））。その後、図示しない昇降手段により、ダイス１２を支持体１１の表面及び突出体３の表面と当接するまで下降させ、突出体３を保持した後、凹所１５表面と、ダイス１２内壁面と、コアロッド１４外壁面とにより形成された空間１７に、粉末材料１８を充填する。この際、突出体３の壁面部６は、粉末材料１８に埋設される（図１（Ｂ））。ここで、コアロッド１４の外壁面形状は、上述したシャフト部２を構成する貫通孔４及びキー溝５の形状と対応した形状となっている。
【００１５】
その後、図示しない昇降手段により、パンチ１３を下降させ、空間１７に充填された粉末材料１８及び突出体３を加圧することにより、粉末材料１８を圧縮して圧縮成形体１９を成形するとともに、突出体３と圧縮成形体１９との複合成形部材９を形成する（図１（Ｃ））。その後、この複合成形部材９を焼結することにより、突出体３と焼結部材（シャフト部２）とからなる焼結複合部材１を形成する。ここで、複合成形部材９を焼結する際、突出体３の表面には、上述したように、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金が施されているため、突出体３と圧縮成形体１９との接触界面に、上記鍍金材が溶融することにより液相が形成され、該液相が圧縮成形体１９と突出体３との界面付近で硬化し、突出体３と焼結部材（シャフト部２）とが接合される。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態による焼結複合部材の製造方法によれば、突出体３に壁面部６が形成され、この壁面部６を粉末材料１８に埋設し圧縮成形体１９を形成するため、突出体３と粉末材料１８との接触面積を大きく確保することが可能になる。従って、突出体３と圧縮成形体１９との接合を確実になすことが可能になる。また、突出体３の表面には、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金が施されているので、圧縮成形体１９を焼結する際、突出体３と圧縮成形体１９との接触界面に、上記鍍金材が溶融することにより液相が形成され、該液相が突出体３と圧縮成形体１９との界面付近で硬化することになるため、突出体３と焼結部材（シャフト部２）との接合をより確実になすことが可能になる。
【００１７】
なお、本実施形態では、突出体３を炭素鋼鋼材等の溶製材とし、シャフト部２を銅系の粉末材料１８の焼結体により形成したが、シャフト部２を鉄系の粉末材料１８としても良い。すなわち、粉末材料１８の融点よりも高融点の材料を溶製材とすれば良好に本発明を実施することができる。
【００１８】
以上、説明した焼結複合部材の製造方法により得られる第２の実施形態を図３に示す。図３（Ａ）は、鉄系の粉末材料を焼結してなる小径の平歯車２０と、炭素鋼鋼材等の溶製材からなる大径の平歯車２１とが同軸で接合されている焼結複合部材１を示すものである。この焼結複合部材１を形成するに際し、予め、図３（Ｂ）に示すように、貫通孔２３が穿設された大形の平歯車２１を溶製材により形成するとともに、貫通孔２３の開口部周縁部に沿って連設する壁面部６をその一方の面に形成する。ここで、壁面部６は、その上端縁に沿って連設する複数の突起部２４と、突起部２４同士の間に形成される凹部２５とを備えている。そして、壁面部６表面、及び壁面部６が形成されている大径の平歯車２１の表面のうち少なくとも小径の平歯車２０との当接面に、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金を施す。
【００１９】
そして、この大径の平歯車２１の貫通孔２３を図２に示す上記装置１０のコアロッド１４に嵌挿し、壁面部６が上方に向きかつ外周面が凹所１５の内壁面１６と当接するように大径の平歯車２１を凹所１５の表面に載置する。その後、ダイス１２を下降し大径の平歯車２１を保持する。ここで、本実施の形態の場合、ダイス１２の内壁面形状は、小径の平歯車２０の歯形状の、中心軸Ｏに対する勝手反対に形成されている。そして、図２に示す製造方法と同様にして、粉末材料１８を空間１７に充填し、壁面部６を粉末材料１８に埋設した後、パンチ１３を下降し充填された粉末材料１８及び大径の平歯車２１を加圧する。そして、粉末材料１８を圧縮し圧縮成形体１９を形成するとともに、大径の平歯車２１と圧縮成形体１９との複合成形部材９を形成する。その後、上述と同様にして、複合成形部材９を焼結することにより、大径の平歯車２１と焼結部材（小径の平歯車２０）とからなる焼結複合部材１を形成する。
【００２０】
以上説明したように本実施形態の場合には、大径の平歯車２１を構成する壁面部６に、その上端縁に沿って複数の突起部２４と、突起部２４同士の間に形成される凹部２５とが形成されているため、大径の平歯車２１と粉末材料１８との接触面積を大きく確保することが可能になる。従って、大径の平歯車２１と、粉末材料１８を圧縮後焼結して得られる小径の平歯車２０との接合を確実になすことが可能になる。
【００２１】
次に、図４に第３の実施の形態を示す。図４に示すシンクロナイザリング（焼結複合部材１）は、耐摩耗性を備えさせるためＣｒを含有させた銅系の粉末材料を焼結してなるキー溝付きリング４３と、キー溝付きリング４３の一方の面に設けられ、炭素鋼鋼材等の溶製材からなるチャンファー付きリング４２とから構成されている。この場合、予め、貫通孔４４を備えたチャンファー付きリング４２を溶製材により形成する。このチャンファー付きリング４２は、外周面に複数環状配置されたチャンファー４１と、一方の側面上に貫通孔４４の外方部周縁に沿って断続的に連設する壁面部６とを備え、壁面部６の側面には複数の孔４７が沿面方向に列設されている。そして、壁面部６表面、及び壁面部６が形成されているチャンファー付きリング４２の表面のうち少なくともキー溝付きリング４３との当接面に、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金を施す。
【００２２】
そして、このチャンファー付きリング４２を、先の実施の形態と同様にして図２に示す上記装置１０の凹所１５表面に載置し、ダイス１２を下降しチャンファー付きリング４２を保持する。ここで、本実施の形態の場合、ダイス１２の内壁面形状は、形成するキー溝付きリング４３を構成するキー溝４５形状の、中心軸Ｏに対する勝手反対に形成されている。さらに、コアロッド１４の外壁面形状は、キー溝付きリング４３を構成する溝部４６形状の、中心軸Ｏに対する勝手反対に形成されている。その後、上述と同様にして、空間１７に粉末材料１８を充填し、壁面部６を粉末材料１８に埋設する。その後、パンチ１３を下降し、粉末材料１８を加圧して、この粉末材料１８を圧縮し圧縮成形体１９を形成するとともに、チャンファー付きリング４２と圧縮成形体１９との複合成形部材９を形成する。その後、先の実施の形態と同様にして、複合成形部材９を焼結することにより、チャンファー付きリング４２と焼結部材（キー溝付きリング４３）とからなるシンクロナイザリング（焼結複合部材１）を形成する。
【００２３】
以上説明したように本実施の形態の場合には、チャンファー付きリング４２を構成する壁面部６の側面に、複数の孔４７が沿面方向に列設されているため、チャンファー付きリング４２と粉末材料１８との接触面積を大きく確保することが可能になる。従って、チャンファー付きリング４２と、粉末材料１８を圧縮後、焼結して得られるキー溝付きリング４３との接合を確実になすことが可能になる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、チャンファー付きリング４１を炭素鋼鋼材等の溶製材とし、キー溝付きリング４３をＣｒを含有させた銅系の粉末材料１８の焼結体により形成したが、Ｃｒを含有させた鉄系の粉末材料を用いても良い。すなわち、上述したように、粉末材料１８の融点よりも高融点の材料を溶製材とすれば良好に本発明を実施することができる。
また、第２、第３の実施の形態においては、壁面部６に突起体２５及び凹部２５又は複数の孔４７を設け、壁面部６と粉末材料１８との接触面積の増大を図ったが、壁面部６表面にサンドブラスト加工等の粗面化処理を施しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明によれば、上記溶製材の上記粉末材料に埋設された部分が、上記粉末材料の圧縮成形により確固に圧粉体と接合されるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合を確実になすことが可能になる。さらに、焼結複合部材の形状が限定されず種々の形状の焼結複合部材を形成することが可能になる。
【００２６】
請求項２に係る発明によれば、上記粉末材料を圧縮成形した後、この圧粉体を焼結するに際し、上記鍍金材が溶融することにより、上記溶製材と上記圧粉体との接触界面に液相が形成され、該液相が上記圧粉体と、上記溶製材との界面付近で硬化することになるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合をより確実になすことが可能になる。
【００２７】
請求項３に係る発明によれば、上記溶製材の上記粉末材料に埋設された部分が、上記粉末材料の圧縮成形時に確固に圧粉体と接合されるため、上記溶製材と上記焼結部材との接合が確実な焼結複合部材を提供することが可能になる。さらに、焼結複合部材の形状が限定されず種々の形状の焼結複合部材を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として示した焼結複合部材の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態として示した焼結複合部材の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態として示した焼結複合部材の概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態として示した焼結複合部材の概略図である。
【符号の説明】
１　焼結複合部材
２　シャフト部（焼結部材）
３　突出体（溶製材）
６　壁面部（溶製材の一部）
９　複合成形部材
１８　粉末材料
１９　圧縮成形体

Claims

溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とを一体成形してなる焼結複合部材を製造する方法であって、
上記溶製材の一部を上記粉末材料に埋設した後、該粉末材料を圧縮成形し、これら溶製材の一部が埋設された状態の上記粉末材料の圧縮成形体を焼結することを特徴とする焼結複合部材の製造方法。
請求項１記載の焼結複合部材の製造方法であって、
上記溶製材の一部を上記粉末材料に埋設するに際し、予め、上記溶製材表面に、Ｚｎ鍍金又はＳｎ鍍金を施すことを特徴とする焼結複合部材の製造方法。
溶製材と、粉末材料を焼結してなる焼結部材とを一体成形してなる焼結複合部材であって、
上記溶製材の一部が上記焼結部材に埋設していることを特徴とする焼結複合部材。