JP2005315371A - 摺動部品 - Google Patents
摺動部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005315371A JP2005315371A JP2004135320A JP2004135320A JP2005315371A JP 2005315371 A JP2005315371 A JP 2005315371A JP 2004135320 A JP2004135320 A JP 2004135320A JP 2004135320 A JP2004135320 A JP 2004135320A JP 2005315371 A JP2005315371 A JP 2005315371A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sodium
- sliding
- powder
- mass
- stainless steel
- 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
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
【課題】 本発明は、高い面圧状態で、しかも、高温状態であっても、摺動面の摩耗係数を低減することにある。同時に、高温状態で摺動面の焼き付きを防止することにある。
【解決手段】 本発明の摺動部品は、相対摺動する摺動部品であって、Cr系ステンレス鋼母材中に0.5から3質量%のナトリウム、又は5から20質量%の銅と0.5から3質量%のナトリウムとを含有するものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の摺動部品は、相対摺動する摺動部品であって、Cr系ステンレス鋼母材中に0.5から3質量%のナトリウム、又は5から20質量%の銅と0.5から3質量%のナトリウムとを含有するものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、耐酸化性、耐食性に優れると共に、摩擦係数が小さな摺動部品の技術分野に関する。特に、ナトリウムの特殊な配合割合により、高温状態で摩擦係数が小さく、且つ相対部品との焼き付き性が防止できる摺動部品に関するものである。
本発明に関連する技術は、自動車のエンジン等に利用される排気ガス用EGRバルブ、排気ブレーキバタフライ弁、ターボチャージャーウェイストゲート、その他の回転部等の軸受及び高温ガスタービン等の摺動部品に応用される。この摺動部品は、特に用途として、自動車の軸受等に適している。自動車用道路は排気ガスに満たされる場合がある。又、大気中で塩分に触れることもある。このために、耐酸化性と共に耐食性を必要とする。そして、摺動部品は摺動に伴って摺動発熱すると共に、高温雰囲気中に満たされる。この高温状態で、摺動面の摩耗が促進されると共に、摺動面に焼き付きが発生する。近年、摺動部品は、この問題の対策に迫られている。更に、摺動部品は、高温状態で強度を有すると共に、耐摩耗性に優れていることが必要である。しかし、現存する摺動部品は、これらの特性を満足することはできず、一方の特性が優れても、他方の特性が低下するという状況にある。
そこで、摺動部品は、耐食性及び耐酸化性に優れると共に、高温雰囲気中の摩耗に優れ、且つ、摺動する相対部品の摩耗を防止する材料が求められている。更に、焼結部品に添加した成分が、摺動中に摩耗粉として流出し、環境に悪影響を与えない材料の開発が求められている。更に、摺動部品は、焼結部品として安価に製造できることが必要である。
例えば、高温雰囲気中で使用される軸受としては、ステンレス鋼の粉末中にカーボン粉末や一酸化鉛粉末などの固体潤滑剤成分を分散させて配合し、これらの粉末をプレス成形して焼結製軸受に製作したものが存在する(例えば、特開平6−73391号公報を参照)。しかし、カーボン粉末を添加すると、ステンレス鋼母材中に固溶し、ステンレス鋼が持つ耐熱性、耐食性を損ね、酸化して膨張するために、高温雰囲気中の使用限界が約500°C以下となる。又、一酸化鉛は、環境を悪化させるとして用途が制限されている。
又、Co-Mo-Cr−Si系硬質粒子をNi粉末に分散して成形体に成形し、その成形体を焼結して高温用Ni基の軸受合金に製作したものが存在する(特開平5−17839号公報を参照)。
しかし、Ni粉末に硬質粒子を添加すると、硬質粉末によって耐摩耗性は向上する反面、摩擦係数が高くなるので、相対摺動する回転軸等の摺動面を急速に摩耗させることになる。
更に、発明者は、これらの欠点を改善するために、ステンレス鋼粉末にCo粉末又はCoを含む合金粉末を添加し、成形機により、この混合粉末を成形圧力5t/cm2で成形し、この焼結体を焼結温度1150°Cで60分間窒素ガスと水素ガスの混合雰囲気中で焼結して燒結金属の軸受を開発した(特開2002−47544号公報を参照)。しかし、この燒結金属の軸受でも、高温雰囲気中で摺動すると、焼き付き限界荷重が低いので、高温での使用条件によっては焼き付きや摩耗が発生する場合がある。又、相対摺動する回転軸等の相対部品が快削鋼のような場合には、軸受で支持される相対部品が軸受に含まれる硬質粉末によって摩耗させられる問題も存する。
更に、オーステナイト系ステンレス鋼を含む焼結製軸受では、焼結金属特有の多孔質な組織であるため、溶製材からなる軸受けよりも耐食性が劣る。それは、この焼結金属に対し塩水噴霧試験をすると容易に錆の発生が認められる。又、Ni含有率が高いインコネル合金は、耐摩耗の点では優れているが、材料費と加工費が高価となるために、軸受として使用するには採算の点で問題となる。
更に、発明者はCr−Mo鋼にジルコン酸ナトリウム粉末と銅粉末を含有した焼結合金を開発した(特許第3482162号公報を参照)。しかし、この含有するジルコン酸ナトリウムは、各粉末の混合及び成形の工程中に水分を含んで行くために、ジルコン酸ナトリウムと他の粉末との配合割合を設定通りに配合することが困難になる。又、ジルコン酸ナトリウムは水分を含んでいくために、粉末がベタベタして混合工程の作業が困難になる。更に又、ジルコン酸ナトリウムがベタベタさせるので、配合した粉末を成形型に供給することが困難になる。このために、所定の焼結合金を成形することが困難である。
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。その発明が解決しようとする課題は、摺動部品の耐酸化能力と、耐食能力を損なうことなく、700°C上下の高温中でも相対摺動する摺動面に焼き付きが発生するのを防止することにある。更に、高温でも摺動面の摩擦係数を小さくすることにある。同時に、摺動部品と相対摺動する相対部品が摩耗するのを防止することにある。
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものである。その課題を解決するための手段は、以下のように構成されている。
請求項1に係わる本発明の摺動部品は、高温用の摺動部を有する摺動部品であって、ステンレス鋼母材に0.5から3質量%のナトリウムを含有するものである。
請求項2に係わる本発明の摺動部品は、相対部品と摺動する摺動部を有する摺動部品であって、ステンレス鋼母材に5から20質量%の銅と、0.5から3質量%のナトリウムとを含有するものである。
請求項3に係わる本発明の摺動部品は、ナトリウムが炭酸水素ナトリウム又は酢酸ナトリウム又はナトリウムアミド又はギ酸ナトリウム又はニリン酸ナトリウムに含まれるナトリウムであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の摺動部品。
請求項4に係わる本発明の摺動部品は、摺動部にナトリウム又は銅とナトリウムが含浸しているものである。
請求項5に係わる本発明の摺動部品は、ナトリウム又は銅とナトリウムを含浸し摺動部品を600°Cから900°Cの温度で熱処理をするものである。
この請求項1に係わる本発明の摺動部品によれば、摺動部にナトリウムが0.5から3質量%を含有するものである。この摺動部品は、ナトリウムにより高温状態での摺動部の摩擦係数を小さくする効果がある。更に、高温状態での摺動面の焼き付きが防止できる効果がある。しかも、ステンレス鋼には他の粉末が含有しないから、ステンレス鋼特有の耐熱性、耐食性を発揮させる効果が期待できる。従来の摺動部品では、摺動時に、500°C付近から急速に摩擦係数が大きくなると共に、焼き付きが発生していたが、この欠点をナトリウムの含有により効果的に改善できる。
この請求項2に係わる本発明の摺動部品によれば、摺動部に銅が5から20質量%と、ナトリウムが0.5から3質量%とを含有するものである。
この摺動部品は、700°C以上の高温状態でも、ナトリウムの効果により、摺動部の摩擦係数を小さくできると共に、焼き付きが防止できる効果を奏する。更に、銅の作用により、500°C以上の範囲で摺動面の摩擦係数を低減させる効果を奏する。特に、ステンレス鋼のCrがナトリウムと銅に協働作用として働き、摺動面の摩擦係数の改善と共に、焼き付き防止する。
この摺動部品は、700°C以上の高温状態でも、ナトリウムの効果により、摺動部の摩擦係数を小さくできると共に、焼き付きが防止できる効果を奏する。更に、銅の作用により、500°C以上の範囲で摺動面の摩擦係数を低減させる効果を奏する。特に、ステンレス鋼のCrがナトリウムと銅に協働作用として働き、摺動面の摩擦係数の改善と共に、焼き付き防止する。
この請求項3に係わる本発明の摺動部品によれば、ナトリウムは炭酸水素ナトリウム又は酢酸ナトリウム又はナトリウムアミド又はギ酸ナトリウム又はニリン酸ナトリウムに含まれるナトリウムを含有したものである。これらのナトリウム化合物は、潮解性があるにも係わらず、ナトリウムの取り扱いが容易であり、摺動部品の製造工程中の作業を容易する。又、ステンレス鋼を焼結品とした後工程でも、ナトリウム化合物のナトリウムを摺動部に含浸することが容易である。更に、ステンレス鋼の母材に対するナトリウムの配合割合に潮解による誤差が少なく、ナトリウムの量に於ける質量による配合割合を設計通りすることができる。その結果、摺動部の摩擦係数を小さくできると共に、摺動面の焼き付きが防止できる。又、摺動部品用としては、これらのナトリウム化合物は安価であるので、摺動部品も安価となり、産業上で用途を拡販できる。
この請求項4に係わる本発明の摺動部品によれば、ステンレス鋼母材は焼結品であるから、含浸性が良く、ナトリウム又は銅とナトリウムを焼結品の摺動部のポーラスに含浸することが可能になる。このために、含浸したナトリウム又は銅とナトリウムにより摺動面の摩擦係数を小さくすると共に、摺動面の焼き付きを防止することが可能になる。しかも、摺動部以外のステンレス鋼の摺動部品は、酸化スケールの密着生が良くて、激しく温度変化が繰り返される高温雰囲気中でもスケール剥離が少ないために、高温状態で酸化の影響を受けても耐熱性を発揮する。又、ステンレス鋼は、母材として高温でも強度が低下しないために、回転力又は外部からの振動力等を摺動面に受けても高温状態での割れなどが防止できる。又、ステンレス鋼は、耐食性に優れると共に、耐熱性も発揮する。又、焼結の配合及び成形工程でも、ステンレス鋼の粉末のみを簡単に撹拌し、成形して焼結すればよいから、単品成形による品質効果が向上する。同時に、焼結体にナトリウム又は銅とナトリウムを表面から含浸する品質も、ナトリウム又は銅とナトリウムの含浸量の管理が容易になるので、摺動面の摩擦係数を低減できると共に、焼き付きが防止できる。
この請求項5に係わる本発明の摺動部品によれば、ナトリウム又は銅とナトリウムを含浸した摺動部品は600°Cから800°Cの温度で熱処理すると、低摩擦係数が更に向上する効果を奏する。特に、熱処理によりナトリウムは、更なる摩擦係数を低減できる効果が期待できるので、母材としてのステンレス鋼特有の効果を高温に於いて発揮させることが可能になる。
以下、本発明の好ましい実施の形態に係わる摺動部品の技術を詳述する。
発明者は、高温に於いて、摺動面が相対摺動時の摩擦により摺動面に焼き付きが生じると共に、摺動する相対部品が急速に摩耗する現象に鑑み研究を重ねた。しかも、この摺動部品は、生産コストが安く、しかも、量産を目的とするから、焼結金属品について研究した。
そこで、粉末冶金法に用いられるステンレス鋼の粉末は、SUS316やSUS434の他に、オーステナイト系ステンレス鋼粉末と、フェライト系ステンレス鋼粉末が好ましい材料であることを見いだした。このオーステナイト系ステンレス鋼粉末としてはSUS310,SUS304等が好ましい。又、フェライト系ステンレス鋼粉末としては、SUS410,SUS430等が好ましい。しかし、目的に応じて他の種類の金属粉末を用いることもできる。
フェライト系ステンレス鋼粉末は、酸化スケールの密着性が良いために激しい温度変化が繰り返される状態でも、スケール剥離が少ない。このために、温度変化が激しい環境状態で用いるのに好適である。又、オーステナイト系ステンレス鋼は、高温での強度が保持されるために、高温での強度が要求される用途に適している。更に、耐食性が要求される場合には、オーステナイト系ステンレス鋼を用いると良い結果が得られることも認められる。
そして、この摺動部品は、第1の製法として、このステンレス鋼の粉末を残部とし、このステンレス鋼の粉末に5から20質量%の銅粉末と、0.5から3質量%のナトリウムを混合する配合工程と、この配合物を成形する成形工程と、成形した成型体を焼結する焼結工程を経て焼結製の摺動部品を製造する。
又、第2の製法は、ステンレス鋼の粉末に5から20質量%の銅粉末を配合する配合工程と、この配合物を成形する成形工程と、この成型体を焼結する焼結工程と、焼結した焼結体の摺動面から必要に応じて約0.3から2mmの深さの範囲に、溶融したナトリウム化合物を含浸させて摺動部を形成する含浸工程により、焼結製の摺動部品を製造する。又、製法の変形例として、焼結体にナトリウム粉末や固形物を接触状態にして所定の温度に保持しながら熱処理すれば、ナトリウムを含浸することが可能になる。又、含浸方法は、第1製法と併用することも可能である。
更に、第3製法は、ステンレス鋼の粉末を成形する成形工程と、成型体を焼結する焼結工程と、焼結体に摺動部を形成する為に、焼結体をナトリウム又は銅とナトリウムとの溶融中に投入し、0.5から3質量%のナトリウム又は5から20質量%の銅と、0.5から3質量%のナトリウムとを焼結体に含浸する含浸工程により、焼結製の摺動部品を製造する。この製造工程で、融点が低い酢酸ナトリウムなどを摺動部に含浸する場合には、酢酸ナトリウムを300°Cから400°Cの温度で加熱し、溶解した酢酸ナトリウム中に焼結体を投入して含浸させる。尚、上述の含浸工程では、焼結体を真空引きした状態で含浸すると摺動部の深さが深くなる。又、反対に、各含浸ごとに気体を加圧して効率よく含浸する方法もある。又、用語として摺動部とは、摺動面から銅及びナトリウムが含有する深さの部分である。つまり、ステンレス鋼粉末と銅粉末とナトリウム化合物を混合して成形した摺動部品は、銅とナトリウムが全体に含有するから、摺動部は摺動部品の全体を示すことになる。
又、第4製法は、上述の方法で製造してから、焼結体の摺動部にナトリウム又は銅とナトリウムを含浸した後に、焼結体を大気炉に入れて、600°Cから800°Cの温度で約1時間熱処理して、摺動部を熱処理により調質する。
そして、摺動部により、高温状態での摺動面の焼き付きが防止できると共に、摩擦係数を小さくして高い面圧状態でも、摺動部品と摺動する相対部品の摩耗が防止できる効果を奏する。同時に、ステンレス鋼により摺動部品の耐食性と共に、耐酸化性も発揮できる。更に、ステンレス鋼により高温での摺動中の摺動部品の強度を改善することもできる。尚、高温とは、400°Cから850°C付近までの温度を言う。好ましくは、420°Cから800°C付近までの温度を言う。
摺動部品の焼結の製造工程には、混合(配合)工程と、成形工程と、焼結工程と、サイジング工程と、必要に応じて含浸工程が含まれる。尚、摺動部品の製造方法にはHot Press 法やHot Isostatic Pressも利用できる。銅は、配合の全体を100%とするとき、ステンレス鋼の母材に対し5質量%から20質量%を含有させる。この銅が5質量%未満では十分な効果が期待できないことを実験の結果から認められる。又、銅を20質量%以上に含有すると、摺動部品の耐熱性が低下する傾向にある。更に、銅を20質量%以上に含有すると、機械的強度を向上させることができない。更に又、ナトリウムの含有量は、0.5質量%から3質量%である。0.5質量%未満では摺動面の焼き付きや、相対摺動する相対部品の摩耗を低減する効果が期待できない。又、ナトリウムは単体では配合することが困難であるから、ナトリウム化合物として配合すると、ナトリウム化合物に含む不用な元素の添加量が多くなり、摺動部品の強度が低下する。尚、ナトリウムを含浸する場合には、含浸量が一定量以下になるので、特殊な方法によらないと、3質量%以上にはならない。
焼結製の摺動部品は、約700°Cまでではなく、約800°C(表2では700°Cまでの実施例であるが、800°Cにおいても摩擦係数は小さくなることは確認した)の高温状態に至っても相対摺動面に焼き付きが惹起しないことが認められる。更に、摺動部品は、相対摺動する相手の相対部品に対して摩耗させないように作用する効果も奏する。更に、摺動部品は、この高温状態でも耐食性と耐酸化性の能力も発揮する。
この摺動部品の粉末冶金法は、ステンレス鋼の粉末を母材とする。そして、ステンレス鋼の粉末に5から20質量%の銅粉末を配合する。更に、0.5から3質量%のナトリウムを含むナトリウム化合物を配合する。これらの配合した粉末をV型ブレンダー内で約30分間混合して混合粉末に形成する。次に、混合粉末を成形型内に投入し、粉末成形機を用いて約5トン/cm2の圧力により粉末成形して成形体に形成する。この成形圧力は、使用目的に応じて4から7トン/cm2 で成形する。この成形体は、例えば、真空炉中において約1100から1300°Cの温度で約30から60分間焼結して焼結金属体にする。この焼結金属体は、7トン/cm2の加圧により焼結金属体をサイジングして寸法の精度を出した。このサイジングの加圧は、焼結金属体を必要に応じて5から8トン/cm2で行なうと良い。
次に、本発明の実施例を以下に説明する。本発明の実施例は、表2に示すように、実施例1から実施例15について、各粉末の配合割合を変えた混合粉を成形したる後に焼結し、摺動部品(発明品とも言う)を製造した。各実施例の配合割合は表2の通りである。尚、ナトリウム化合物は、安価であることが必要である。又、ナトリウムは、取り扱いが危険であり、他の粉末と混合しても潮解性があり、配合時又は成形時の作業性が良くないと、所定の摺動部品を製造することが困難になる。このため、本発明の品質を安定させるために、下記の表1のナトリウム化合物を使用すると、製造上、良好な結果が得られる。
表1に於いて、ナトリウム化合物のナトリウム元素の比率(%)とは、ナトリウム化合物に対するナトリウム元素の割合である。又、ナトリウム化合物の配合割合(%)は、ステンレス鋼と、銅とに対するナトリウム化合物の配合割合を示す。ナトリウムは化学的に不安定であるので、化合物として配合すると良い。もちろん、ナトリウム単体として配合しても良い。尚、「ナトリウム化合物のナトリウム元素の比率」におけるナトリウム元素の質量%は、すべて0.5から3質量%内である。
1)実施例1
ステンレス鋼(SUS316)の粉末90質量%、銅粉末10質量%をV型ブレンダーに投入して30分間混合した。この混合粉を粉末成形機の成形型内に供給して成形圧力5トン/cm2で成形した。次に、水素ガスと窒素ガスの混合雰囲気中で焼結温度を1150°Cに保持して60分間焼結し、焼結金属体に形成した。この焼結金属体を酢酸ナトリウムに投入して含浸し、0.5から3質量%の量を含浸した摺動部を形成する。尚、燒結金属体は、焼結時の寸法の狂いを補正するために、面圧7トン/cm2 の圧力でサイジングを行い、外径21.1mmで、長さが7mmの実施例1の摺動部品を製造した。
ステンレス鋼(SUS316)の粉末90質量%、銅粉末10質量%をV型ブレンダーに投入して30分間混合した。この混合粉を粉末成形機の成形型内に供給して成形圧力5トン/cm2で成形した。次に、水素ガスと窒素ガスの混合雰囲気中で焼結温度を1150°Cに保持して60分間焼結し、焼結金属体に形成した。この焼結金属体を酢酸ナトリウムに投入して含浸し、0.5から3質量%の量を含浸した摺動部を形成する。尚、燒結金属体は、焼結時の寸法の狂いを補正するために、面圧7トン/cm2 の圧力でサイジングを行い、外径21.1mmで、長さが7mmの実施例1の摺動部品を製造した。
2)実施例2から実施例15
以下、実施例1と同様に、ステンレス鋼(SUS316又はSUS434)の粉末を表2に示すような数字の各質量%と、銅粉末も表2に示す数字の各質量%と、炭酸水素ナトリウム粉末又は酢酸ナトリウムを表2に示す数字の各質量%を配合又は含浸し、実施例1と同様にして焼結し、実施例2から実施例15の摺動部品を製造した。
以下、実施例1と同様に、ステンレス鋼(SUS316又はSUS434)の粉末を表2に示すような数字の各質量%と、銅粉末も表2に示す数字の各質量%と、炭酸水素ナトリウム粉末又は酢酸ナトリウムを表2に示す数字の各質量%を配合又は含浸し、実施例1と同様にして焼結し、実施例2から実施例15の摺動部品を製造した。
3)実施例16
比較例7と比較例8と同じ成分の実施例16の摺動部品の熱処理品
比較例7と比較例8と同一配合材質の実施例16は、最後の工程で、ナトリウムを含浸した後に、大気炉で800°Cに保持して1時間熱処理をした。その結果、ナトリウムを含浸した比較例7と比較例8の性能が変化して700°Cにおいても摺動時に低摩擦係数を示すと共に、焼き付きが生じなかった。このことは、摺動部品がナトリウムの熱処理により高温状態に於いて摺動時の摩擦係数を低減することを示す。更に、銅は、400°C以下に於いて摩擦係数を低減することを示す。結果として、実施例16は摺動部品を特殊な熱処理(500°C〜1050°C、好ましくは600℃〜800℃の範囲で処理すると良い)により本発明と同様な効果を奏することを見いだした。
比較例7と比較例8と同じ成分の実施例16の摺動部品の熱処理品
比較例7と比較例8と同一配合材質の実施例16は、最後の工程で、ナトリウムを含浸した後に、大気炉で800°Cに保持して1時間熱処理をした。その結果、ナトリウムを含浸した比較例7と比較例8の性能が変化して700°Cにおいても摺動時に低摩擦係数を示すと共に、焼き付きが生じなかった。このことは、摺動部品がナトリウムの熱処理により高温状態に於いて摺動時の摩擦係数を低減することを示す。更に、銅は、400°C以下に於いて摩擦係数を低減することを示す。結果として、実施例16は摺動部品を特殊な熱処理(500°C〜1050°C、好ましくは600℃〜800℃の範囲で処理すると良い)により本発明と同様な効果を奏することを見いだした。
1)比較例1の比較品
ステンレス鋼(SUS316)の粉末90質量%、銅粉末10質量%をV型ブレンダーに投入して30分間混合した。この混合粉を粉末成形機の成形型内に供給して成形圧力5トン/cm2で成形した。次に、水素ガスと窒素ガスの混合雰囲気中で焼結温度を1150°Cに保持して60分間焼結し、焼結金属体に形成した。この焼結金属体の焼結時の寸法の狂いを補正するために、面圧7トン/cm2 の圧力でサイジングを行い、外径21.1mmで、長さが7mmの比較例1の比較品を製造した(各実施例と同じに製造)。
ステンレス鋼(SUS316)の粉末90質量%、銅粉末10質量%をV型ブレンダーに投入して30分間混合した。この混合粉を粉末成形機の成形型内に供給して成形圧力5トン/cm2で成形した。次に、水素ガスと窒素ガスの混合雰囲気中で焼結温度を1150°Cに保持して60分間焼結し、焼結金属体に形成した。この焼結金属体の焼結時の寸法の狂いを補正するために、面圧7トン/cm2 の圧力でサイジングを行い、外径21.1mmで、長さが7mmの比較例1の比較品を製造した(各実施例と同じに製造)。
2)比較例2から比較例11の比較品
ステンレス鋼(SUS316又はSUS434)の粉末を表2に示す数字の質量%と、銅粉末を表2に示す数字の質量%と、銅の配合が本発明と比較して範囲外の量に限定したものに炭酸水素ナトリウム又は酢酸ナトリウムを配合又は含浸する。そして、比較例2から比較例11は、比較例1と同様な製法により比較品を製造した。
ステンレス鋼(SUS316又はSUS434)の粉末を表2に示す数字の質量%と、銅粉末を表2に示す数字の質量%と、銅の配合が本発明と比較して範囲外の量に限定したものに炭酸水素ナトリウム又は酢酸ナトリウムを配合又は含浸する。そして、比較例2から比較例11は、比較例1と同様な製法により比較品を製造した。
以上のようにして、本発明の実施例1から実施例15の摺動部品と、実施例16の摺動部品を製造した。又、各実施例の摺動部品に対して比較するために、比較例1から比較例11の比較品を製造した。この各摺動部品と各比較品との粉末の配合割合を下記の表2にまとめる。
本発明の実施例品と比較例品とを、図3に示す試験機により、比較試験をした。この試験機は、本体70のテーブルに試験装置が取り付けられている。この試験装置には移動軸受71が設けられている。この移動軸受71は、テーブルの上を固定軸受72方向へ移動可能に取り付けられている。又、移動軸受71に対向する位置に固定軸受72が取り付けられている。そして、移動軸受71と固定軸受72とに連結して相対部品に相当する回転軸60が駆動部74により回転される。又、試験片50としての摺動部品と比較品は試験ごとに荷重軸52の上部に固定する。そして、往復移動部51により試験片50を押し上げて回転軸60に対して一定の荷重状態で当接する。又、ヒータカバー75内には、温度雰囲気用ヒータ76が設けられており、試験片50に対し、設定温度を段階的に加減する。このときの回転軸60のトルクをトルクメータ73により測定する。尚、53はエア供給表示部であり、54は、往復移動部51の回転軸60に対する押付荷重制御弁である。
実施例1から実施例15の摺動部品及び比較例1から比較例11に於ける比較品の摩擦係数の試験結果は、表3の通りである。そして、下記の試験条件でヒータカバー75内で摺動面の温度を段階的に上昇させて焼き付きによる異常振動が生じたら、そのときの摺動面の温度を焼き付き限界温度と認定した。その試験条件は下記の通りである。
1)回転軸60の材質:SUS303
2)摺動速度 :10m/min
3)相対面圧 :0.5MPa
4)軸受温度 :500,600,700°C
尚、800°Cも試験するが、700℃Cと同様に良好
である。
5)摺動した距離 :上記温度ごとに200m(摺動面の焼き付きは、摺動の初期の段階で分かる)
1)回転軸60の材質:SUS303
2)摺動速度 :10m/min
3)相対面圧 :0.5MPa
4)軸受温度 :500,600,700°C
尚、800°Cも試験するが、700℃Cと同様に良好
である。
5)摺動した距離 :上記温度ごとに200m(摺動面の焼き付きは、摺動の初期の段階で分かる)
以上の試験結果から、ステンレス鋼を母材とし、この母材に最適な銅とナトリウムの配合割合を調節することにより、酸化鉛などの有害物質を使用することなく、摺動面の温度が700°Cの状態でも、摺動面の摺動時の焼き付きが防止できる。しかも、摩擦係数が小さくなるから、回転軸60がSUS303などの快削鋼であっても、摺動部品によって回転軸が摩耗するのを防止できる。このために、回転軸も耐酸化性及び耐食性を向上した材料に構成できる。又、実験の結果から、高温に於いてナトリウムにより、摺動面の摩擦係数を低減できる効果が奏する。更に、高温から温度が下がる範囲に於いては、銅による摩擦係数を低減する効果が発揮される。そして、Cr系ステンレス鋼により耐食性と共に、耐酸化性が発揮される。
1)実施例17
図1は、エンジン用EGRバルブ1の断面図であり、エンジン用EGRバルブ1の軸受11として本発明の摺動部品を採用した場合の実施例7である。EGRバルブのハウジング2は、鋳鉄製である。このハウジング2の嵌合面2Aに軸受11が嵌着して取り付けられている。軸受11の案内面11Aは、ニードル弁9を摺動自在に案内する。この軸受11は本発明の摺動部品に相当するものであって、本発明の材質と同じ材質で製作されたものである。又、ハウジング2の内部には軸受11に仕切られた流路4が設けられている。この流路4には、外部から流入可能な流入通路5と外部へ流出する流出通路6が連通している。又、通路4内には、弁座部10がハウジング2の嵌合穴に嵌着して取り付けられている。この弁座部10は、ニードル弁9と離接して流入通路5と流出通路6とを開閉する。この弁座部10は本発明の摺動部品と同じ材質である。又、ハウジング2とカバーとの間に形成された作動室には、ダイヤフラム7が作動室を仕切るように配置されている。このダイヤフラム7に作用する矢印の作動流体によりニードル弁9が開閉する。又、作動流体が作用しないときには、ダイヤフラム7はスプリング8により弁座部10へ押圧されている。
図1は、エンジン用EGRバルブ1の断面図であり、エンジン用EGRバルブ1の軸受11として本発明の摺動部品を採用した場合の実施例7である。EGRバルブのハウジング2は、鋳鉄製である。このハウジング2の嵌合面2Aに軸受11が嵌着して取り付けられている。軸受11の案内面11Aは、ニードル弁9を摺動自在に案内する。この軸受11は本発明の摺動部品に相当するものであって、本発明の材質と同じ材質で製作されたものである。又、ハウジング2の内部には軸受11に仕切られた流路4が設けられている。この流路4には、外部から流入可能な流入通路5と外部へ流出する流出通路6が連通している。又、通路4内には、弁座部10がハウジング2の嵌合穴に嵌着して取り付けられている。この弁座部10は、ニードル弁9と離接して流入通路5と流出通路6とを開閉する。この弁座部10は本発明の摺動部品と同じ材質である。又、ハウジング2とカバーとの間に形成された作動室には、ダイヤフラム7が作動室を仕切るように配置されている。このダイヤフラム7に作用する矢印の作動流体によりニードル弁9が開閉する。又、作動流体が作用しないときには、ダイヤフラム7はスプリング8により弁座部10へ押圧されている。
このEGRバルブ1は、排気ガスが流入通路5から通路4を通り流出通路6へと流れる。このために、軸受11と弁座部10は、排気ガスに曝される。しかし、高温状態でも、軸受11によってニードル弁9との焼き付きが防止できる。更に、高温状態で、ニードル弁9が錆びないようにするために、更には、材料費を低減するために、ニードル弁9を快削鋼であるステンレス鋼に形成しても、低減した摩擦係数の軸受11によって、ニードル弁9の摩耗が防止できる。更に、ニードル弁9は、作動流体の圧力とダイヤフラム7の作動力とにより、摺動面11Aとの相対面間に強い面圧を受けることがあるが、摩擦係数を低減した軸受11により摩耗が効果的に防止される。そして、軸受11と弁座部10は、高温状態でも耐酸化性と耐食性を有するから、耐久性を発揮する。
2)実施例18
次に、図2は、本発明の摺動部品を自動車用エンジンの排気ガス用ブレーキバルブ21に採用した実施例8である。この図2はブレーキバルブ21の要部を示す断面図である。ハウジング22には、流路22Aが設けられている。又、流路22Aを貫通する軸25が設けられている。この軸25と結合するバタフライ弁28が流路22A内で軸25と回動自在に配置されている。軸受26、26はハウジング22の穴部22Bに図示省略の貫通孔から嵌着される。この軸受26、26の摺動面26A、26Aに軸25が回動自在に支承されている。軸受26、26のは、本発明の摺動部品に相当するものであって、本発明と同一の材質で形成されている。
次に、図2は、本発明の摺動部品を自動車用エンジンの排気ガス用ブレーキバルブ21に採用した実施例8である。この図2はブレーキバルブ21の要部を示す断面図である。ハウジング22には、流路22Aが設けられている。又、流路22Aを貫通する軸25が設けられている。この軸25と結合するバタフライ弁28が流路22A内で軸25と回動自在に配置されている。軸受26、26はハウジング22の穴部22Bに図示省略の貫通孔から嵌着される。この軸受26、26の摺動面26A、26Aに軸25が回動自在に支承されている。軸受26、26のは、本発明の摺動部品に相当するものであって、本発明と同一の材質で形成されている。
実施例18に於いても、実施例17と同様に、排気ガスが流路22Aを流れる。このために、軸25と軸受26、26の摺動面26A、26Aは、排気ガスに曝される。しかし、軸25と軸受26は、高温状態でも耐酸化性と耐食性を有するから、軸25と軸受26,26とは、耐久性を発揮する。又、高温状態でも摺動中に軸25と軸受26との焼き付きも防止できる。更に、高温状態で、軸25の材質をSUS303などの快削性のステンレス鋼を採用しても、作動流体の圧力によりバタフライ弁28に強い力を受けて、軸25と軸受26、26との摺動面に高い面圧を受けても、軸25の摩耗が防止できる。
上述したように、本発明の摺動部品は、摩擦係数が小さく、摺動面に高い面圧を受けても、相対部品の摩耗を防止するので有用である。又、安い価格の回転軸を採用できるようにしたコストを低減できる有用な摺動部品である。特に、高温状態でも摺動時に摺動面が焼き付くこともなく、更に、相対する相対部品の摩耗を防止した有用な摺動部品である。
1 EGRバルブ
2 ハウジング
4、22A 流路
5 流入通路
6 流出通路
7 ダイヤフラム
8 スプリング
9 ニードル弁
10 弁座部
11、26 軸受
11A、26A 摺動面
21 ブレーキバルブ
25 軸
28 バタフライ弁
2 ハウジング
4、22A 流路
5 流入通路
6 流出通路
7 ダイヤフラム
8 スプリング
9 ニードル弁
10 弁座部
11、26 軸受
11A、26A 摺動面
21 ブレーキバルブ
25 軸
28 バタフライ弁
Claims (5)
- 高温用で相対摺動可能な摺動部を有する摺動部品であって、ステンレス鋼母材中に0.5から3質量%のナトリウムを含有する摺動部品。
- 相対部品と摺動可能な摺動部を有する摺動部品であって、ステンレス鋼母材中に5から20質量%の銅と、0.5から3質量%のナトリウムとを含有する摺動部品。
- ナトリウムは炭酸水素ナトリウム又は酢酸ナトリウム又はナトリウムアミド又はギ酸ナトリウム又はニリン酸ナトリウムに含まれるナトリウムであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の摺動部品。
- 摺動部にナトリウム又は銅とナトリウムを含浸したものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の摺動部品。
- ナトリウム又は銅とナトリウムを含有した摺動部を熱処理することを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項4に記載の摺動部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004135320A JP2005315371A (ja) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | 摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004135320A JP2005315371A (ja) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | 摺動部品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005315371A true JP2005315371A (ja) | 2005-11-10 |
Family
ID=35443006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004135320A Pending JP2005315371A (ja) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | 摺動部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005315371A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008118491A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Borgwarner Inc. | Exhaust gas recirculation valve |
WO2009051011A1 (ja) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | バルブアセンブリ |
US20100043429A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Caterpillar Inc. | Charge-cooled valve |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63111102A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-16 | Komatsu Ltd | 焼結体の製造方法 |
JPH02118001A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-02 | Komatsu Ltd | 複合層焼結軸受の製造法 |
JPH08295894A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Hitachi Ltd | 固体潤滑剤とその製法、及び自己潤滑性摺動部材 |
JP3482162B2 (ja) * | 1999-08-31 | 2003-12-22 | イーグル工業株式会社 | 焼結合金および軸受材料 |
-
2004
- 2004-04-30 JP JP2004135320A patent/JP2005315371A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63111102A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-16 | Komatsu Ltd | 焼結体の製造方法 |
JPH02118001A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-02 | Komatsu Ltd | 複合層焼結軸受の製造法 |
JPH08295894A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Hitachi Ltd | 固体潤滑剤とその製法、及び自己潤滑性摺動部材 |
JP3482162B2 (ja) * | 1999-08-31 | 2003-12-22 | イーグル工業株式会社 | 焼結合金および軸受材料 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008118491A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Borgwarner Inc. | Exhaust gas recirculation valve |
WO2009051011A1 (ja) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | バルブアセンブリ |
JP2009103146A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-14 | Taiho Kogyo Co Ltd | バルブアセンブリ |
US8469336B2 (en) | 2007-10-19 | 2013-06-25 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | Valve assembly |
US20100043429A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Caterpillar Inc. | Charge-cooled valve |
US8499555B2 (en) * | 2008-08-21 | 2013-08-06 | Caterpillar Inc. | Charge-cooled valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1614762B1 (en) | Wear resistant alloy for valve seat insert | |
US9458743B2 (en) | Iron-based alloys and methods of making and use thereof | |
JP6767398B2 (ja) | 弁座リングおよび弁を含むトライボロジーシステム | |
JPH01201439A (ja) | 耐熱・耐摩耗性鉄基焼結合金 | |
JP5100487B2 (ja) | 焼結機械部品の製造方法 | |
JP3784003B2 (ja) | ターボチャージャー用ターボ部品 | |
JP2015178650A (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
CN102648299B (zh) | 烧结滑动部件 | |
JP2012052520A (ja) | ターボチャージャ部品用摺動部材、ターボチャージャ部品およびターボチャージャ部品の製造方法 | |
EP3296418B1 (en) | Manufacturing method of wear-resistant iron-based sintered alloy and wear-resistant iron-based sintered alloy | |
JP2020037732A (ja) | 高温耐摩耗用鐵系焼結合金及びこれを利用したバルブシートの製造方法 | |
JP2005315371A (ja) | 摺動部品 | |
JP4796284B2 (ja) | エンジン用途向けの高温腐食/酸化抵抗性弁案内 | |
JP3482162B2 (ja) | 焼結合金および軸受材料 | |
JP2018090900A (ja) | 耐摩耗性に優れた内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートおよびバルブシートとバルブとの組合せ体 | |
JP4376687B2 (ja) | 摺動部品 | |
JP6508611B2 (ja) | 焼結合金およびその製造方法 | |
JP6489684B2 (ja) | 耐酸化性、高温耐摩耗性、耐塩害性に優れる耐熱焼結材およびその製造方法 | |
JP2007064165A (ja) | 内燃機関用のバルブとバルブシートとの組合せ | |
JP6189616B2 (ja) | 鉄基焼結合金製回転軸シールリング及びその製造方法 | |
JP5266601B2 (ja) | 耐摩耗性コバルト基合金 | |
JP6222815B2 (ja) | 焼結部材 | |
JP4516697B2 (ja) | 硬質粒子分散型鉄基焼結合金 | |
WO2022185758A1 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP3692468B2 (ja) | 焼結金属製軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070420 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100803 |