JP2015199975A - Slide member and manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve abrasion resistance in a slide member having an Fe-based sinter layer without hardening.SOLUTION: A slide member has a back metal and a lining layer formed on the back metal, the lining layer contains 9 to 22.5 wt.% of Cu, 1.0 to 2.5 wt.% of Sn, 0.5 to 2.0 wt.% of C, 0.8 to 1.6 wt.% of P and Fe, and has a first phase with a porous shape and a second phase formed in the first phase and having higher P concentration than that of the first phase.

Description

本発明は、Fe系の焼結層を有する摺動部材に関する。   The present invention relates to a sliding member having an Fe-based sintered layer.

建機等の作業用機械で用いられる軸受(いわゆるブシュ)は、メンテナンスを簡易化する観点から、少ない給油で動作することが求められる。そのため、軸受のライニング層を多孔質の材料で形成し、その孔の中に潤滑油を保持させるものが知られている。   A bearing (so-called bush) used in a working machine such as a construction machine is required to operate with less oil supply from the viewpoint of simplifying maintenance. Therefore, it is known that a bearing lining layer is formed of a porous material and lubricating oil is held in the hole.

特許文献1は、Fe系焼結ブシュにおいて、マルテンサイト中に特殊炭化物を微細に分散させることによって、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させる技術を開示している。   Patent Document 1 discloses a technique for improving wear resistance and seizure resistance by finely dispersing special carbides in martensite in an Fe-based sintered bush.

特許第4842283号公報Japanese Patent No. 4842283

特許文献1に記載の技術においては、耐摩耗性を確保するためには、Feマトリクス相の硬度を上げるため、焼入れを行う必要があった。   In the technique described in Patent Document 1, in order to ensure wear resistance, it is necessary to perform quenching in order to increase the hardness of the Fe matrix phase.

これに対し本発明は、Fe系の焼結層を有する摺動部材において、焼入れ無しで耐摩耗性を向上させる技術を提供する。   On the other hand, the present invention provides a technique for improving wear resistance without quenching in a sliding member having an Fe-based sintered layer.

本発明は、裏金と、前記裏金の上に形成されたライニング層とを有し、前記ライニング層が、9〜22.5重量%のCuと、1.0〜2.5重量%のSnと、0.5〜2.0重量%のCと、0.8〜1.6重量%のPと、Feとを含み、多孔質形状の第1相と、前記第1相中に形成され、前記第1相よりP濃度が高い第2相とを有する摺動部材を提供する。   The present invention has a backing metal and a lining layer formed on the backing metal, the lining layer comprising 9-22.5 wt% Cu, 1.0-2.5 wt% Sn 0.5 to 2.0% by weight of C, 0.8 to 1.6% by weight of P, and Fe, and a porous first phase is formed in the first phase, Provided is a sliding member having a second phase having a higher P concentration than the first phase.

前記裏金の表面に垂直な断面において、前記ライニング層における前記第2相の面積率が、3〜20%の範囲であってもよい。   In the cross section perpendicular to the surface of the back metal, the area ratio of the second phase in the lining layer may be in the range of 3 to 20%.

前記断面において、前記面積率が、3〜10%の範囲であってもよい。   In the cross section, the area ratio may be in a range of 3 to 10%.

前記ライニング層におけるCuの組成が、13.5〜22.5重量%であり、Snの組成が、1.5〜2.5重量%であってもよい。   The composition of Cu in the lining layer may be 13.5 to 22.5% by weight, and the composition of Sn may be 1.5 to 2.5% by weight.

前記ライニング層におけるCの組成が、1.5〜2.5重量%であってもよい。   The composition of C in the lining layer may be 1.5 to 2.5% by weight.

前記ライニング層における空孔率が25面積%以下であってもよい。   The porosity of the lining layer may be 25 area% or less.

前記ライニング層における含油率が25体積%以下であってもよい。   The oil content in the lining layer may be 25% by volume or less.

前記ライニング層における空孔率が15面積%以上であってもよい。   The porosity of the lining layer may be 15 area% or more.

前記ライニング層における含油率が15体積%以上であってもよい。   The oil content in the lining layer may be 15% by volume or more.

また、本発明は、鉄粉末、青銅粉末、黒鉛粉末、およびりん含有添加物を含む混合粉末を準備する工程と、前記混合粉末を裏金上に散布する工程と、前記混合粉末が散布されたライニング層を焼結する工程と、前記焼結されたライニング層を圧下する工程と、前記圧下されたライニング層を焼結する工程とを含む摺動部材の製造方法を提供する。   The present invention also includes a step of preparing a mixed powder containing iron powder, bronze powder, graphite powder, and a phosphorus-containing additive, a step of spraying the mixed powder on a back metal, and a lining on which the mixed powder is sprayed. There is provided a method for manufacturing a sliding member, comprising a step of sintering a layer, a step of rolling down the sintered lining layer, and a step of sintering the pressed lining layer.

本発明によれば、Fe系の焼結層を有する摺動部材において、焼入れ無しで耐摩耗性を向上させることができる。   According to the present invention, wear resistance can be improved without quenching in a sliding member having an Fe-based sintered layer.

一実施形態に係る摺動部材1の構造を示す図。The figure which shows the structure of the sliding member 1 which concerns on one Embodiment. 摺動部材1の断面構造を示す模式図。4 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the sliding member 1. FIG. ライニング層12の組織写真を例示する図。The figure which illustrates the structure | tissue photograph of the lining layer 12. FIG. 摺動部材1の製造方法を示すフローチャート。3 is a flowchart showing a method for manufacturing the sliding member 1. 作製した試験片の特性を例示する図。The figure which illustrates the characteristic of the produced test piece. 摩耗深さのP組成依存性を示す図。The figure which shows P composition dependence of wear depth. 摩耗深さの青銅粉末配合比依存性を示す図。The figure which shows the bronze powder compounding ratio dependence of wear depth. 摩耗深さの黒鉛粉末配合比依存性を示す図。The figure which shows the graphite powder compounding ratio dependence of wear depth. 摩耗深さの含油率依存性を示す図。The figure which shows the oil content dependency of wear depth. 摩擦係数の含油率依存性を示す図。The figure which shows the oil content dependency of a friction coefficient.

1.構造
図1は、一実施形態に係る摺動部材1の構造を示す図である。摺動部材1は、例えば、建機のエンジン駆動部、トランスミッション、ショベル、クラッシャー、粉砕ミルなどの各種装置において軸受として使用されるブシュである。なお、摺動部材1は、円筒形状のブシュ以外のものであってもよい。
1. Structure FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a sliding member 1 according to an embodiment. The sliding member 1 is, for example, a bush used as a bearing in various devices such as an engine drive unit, a transmission, an excavator, a crusher, and a crushing mill of a construction machine. The sliding member 1 may be other than a cylindrical bush.

図2は、摺動部材1の断面構造を示す模式図である。図2は、図1のA−A断面(裏金11の表面に垂直な断面)を示している。摺動部材1は、裏金11と、ライニング層12とを有する。裏金11は、ライニング層12の機械的強度を補強するための層である。裏金11は、例えば鋼で形成される。ライニング層12は、軸受の摺動面(軸と接触する面)に沿って設けられ、軸受としての特性、例えば、摩擦特性、耐焼付性、耐摩耗性等の特性を与えるための層である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the sliding member 1. FIG. 2 shows an AA cross section (cross section perpendicular to the surface of the back metal 11) in FIG. The sliding member 1 has a back metal 11 and a lining layer 12. The backing metal 11 is a layer for reinforcing the mechanical strength of the lining layer 12. The back metal 11 is made of, for example, steel. The lining layer 12 is provided along the sliding surface of the bearing (the surface in contact with the shaft), and is a layer for imparting characteristics as a bearing, for example, characteristics such as friction characteristics, seizure resistance, and wear resistance. .

この例で、ライニング層12は、Fe系の焼結層である。ライニング層12は、Cu、Sn、C、Pを含み、残部が実質的にFeであることが好ましい。Cuの組成は、9〜22.5重量%であることが好ましく、13.5〜22.5重量%であることがさらに好ましい。Snの組成は、1.0〜2.5重量%であることが好ましく、1.5〜2.5重量%であることがさらに好ましい。Cの組成は、0.5〜2.0重量%であることが好ましく、1.0〜2.0重量%であることがさらに好ましい。Pの組成は、0.8〜1.6重量%であることが好ましく、0.8〜1.2重量%であることがさらに好ましい。   In this example, the lining layer 12 is an Fe-based sintered layer. The lining layer 12 preferably contains Cu, Sn, C, and P, and the balance is substantially Fe. The composition of Cu is preferably 9 to 22.5% by weight, and more preferably 13.5 to 22.5% by weight. The composition of Sn is preferably 1.0 to 2.5% by weight, and more preferably 1.5 to 2.5% by weight. The composition of C is preferably 0.5 to 2.0% by weight, and more preferably 1.0 to 2.0% by weight. The composition of P is preferably 0.8 to 1.6% by weight, and more preferably 0.8 to 1.2% by weight.

図3は、ライニング層12の組織写真を例示する図である。ライニング層12は、マトリクス相121と、空孔122と、Cu−Sn相123と、P濃化相(Pリッチ相)を有する。なお、P濃化相は図3では小さくて見えない。マトリクス相121は、Fe−C−Pを主体としたマトリクス相である。ライニング層12は粉体焼結により形成されるので、多数の空孔122が形成されている。すなわち、マトリクス相121は、内部に多数の空孔122を有するスポンジ状の形状を有している。Fe−Cu−Sn−C−P系の合金を焼結すると、低融点のCu−Sn系合金がまず液相となり、マトリクス相121中の空孔に染み渡ってCu−Sn相123を形成する。さらに、マトリクス相121からP濃化相が液相となって染み出し、粉末の空隙に広がっていく。こうして、P濃化相は、マトリクス相121中に網目状に分散している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a structural photograph of the lining layer 12. The lining layer 12 has a matrix phase 121, pores 122, a Cu—Sn phase 123, and a P concentrated phase (P rich phase). Note that the P-enriched phase is too small to be seen in FIG. The matrix phase 121 is a matrix phase mainly composed of Fe—C—P. Since the lining layer 12 is formed by powder sintering, a large number of holes 122 are formed. That is, the matrix phase 121 has a sponge shape having a large number of pores 122 inside. When the Fe—Cu—Sn—C—P based alloy is sintered, the low melting point Cu—Sn based alloy first becomes a liquid phase and penetrates into the pores in the matrix phase 121 to form the Cu—Sn phase 123. . Further, the P-concentrated phase oozes out from the matrix phase 121 as a liquid phase and spreads into the voids of the powder. Thus, the P-concentrated phase is dispersed in a matrix in the matrix phase 121.

2.製造方法
図4は、摺動部材1の製造方法を示すフローチャートである。ステップS1において、ライニング層12となる合金粉末を準備する。具体的には、鉄粉末、青銅粉末、黒鉛粉末、およびりん含有添加物を混合する。鉄粉末としては、例えば、平均粒径が100〜120μmのものを用いる。青銅粉末としては、例えば、組成がCu10Sn(Cu:90重量%、Sn:10重量%)であり、平均粒径が60〜70μmのものを用いる。黒鉛粉末としては、例えば、平均粒径が20μm以下のものを用いる。りん含有添加物としては、例えば、組成がFe20P(Fe:80重量%、P:20重量%)であり、平均粒径が10〜20μmのりん化鉄粉末を用いる。
2. Manufacturing Method FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing method of the sliding member 1. In step S1, an alloy powder to be the lining layer 12 is prepared. Specifically, iron powder, bronze powder, graphite powder, and phosphorus-containing additive are mixed. As the iron powder, for example, one having an average particle diameter of 100 to 120 μm is used. As the bronze powder, for example, a composition having a composition of Cu10Sn (Cu: 90% by weight, Sn: 10% by weight) and an average particle diameter of 60 to 70 μm is used. As the graphite powder, for example, one having an average particle diameter of 20 μm or less is used. As the phosphorus-containing additive, for example, iron phosphide powder having a composition of Fe20P (Fe: 80 wt%, P: 20 wt%) and an average particle diameter of 10 to 20 μm is used.

ステップS2において、裏金上に合金粉末を散布する。裏金としては、例えば、圧延鋼帯が用いられる。   In step S2, alloy powder is sprayed on the back metal. As the back metal, for example, a rolled steel strip is used.

ステップS3において、第1焼結が行われる。第1焼結は、例えば、窒素雰囲気において、950℃の保持時間が15分で行われる。このとき、Cu−Sn合金が溶け出してCu−Sn相123を形成していると考えられる。   In step S3, first sintering is performed. For example, the first sintering is performed in a nitrogen atmosphere at a holding time of 950 ° C. for 15 minutes. At this time, it is considered that the Cu—Sn alloy melts and forms the Cu—Sn phase 123.

ステップS4において、中間圧下が行われる。中間圧下は、焼結層に圧力を印加する工程である。圧力の印加は、例えば圧延により行われる。中間圧下は、ライニング層12が所定の厚さ(例えば、裏金11も含めた板厚でステップS4直前の半分)になるまで行われる。   In step S4, intermediate reduction is performed. Intermediate pressure is a step of applying pressure to the sintered layer. The application of pressure is performed by rolling, for example. The intermediate reduction is performed until the lining layer 12 has a predetermined thickness (for example, a plate thickness including the back metal 11 and a half immediately before step S4).

ステップS5において、第2焼結が行われる。第2焼結は、例えば、窒素雰囲気において、1000℃の保持時間が15分で行われる。このとき、マトリクス相121からP濃化相が析出していると考えられる。   In step S5, second sintering is performed. The second sintering is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. for 15 minutes. At this time, it is considered that a P-concentrated phase is precipitated from the matrix phase 121.

ステップS6において、裏金11およびライニング層12を含む板は所定の形状(例えば円筒形)に成形される。なお、焼結後の焼入れは行っていない。   In step S6, the plate including the back metal 11 and the lining layer 12 is formed into a predetermined shape (for example, a cylindrical shape). In addition, quenching after sintering is not performed.

3.実施例
種々の条件で摺動部材の試験片を作製し、これらの試験片を評価した。評価項目としては、摩耗深さおよび摩擦係数を用いた。
3. Examples Test pieces of sliding members were prepared under various conditions, and these test pieces were evaluated. As evaluation items, wear depth and friction coefficient were used.

裏金11としては、SAE(Society of Automotive Engineers)1009に相当する圧延鋼帯(C:0.15重量%以下、Mn:0.60重量%以下、P:0.03重量%以下、S:0.05重量%以下、その他不純物:0.15重量%以下、Fe:残余)を用いた。ライニング層12の原料としては、鉄粉末、青銅粉末、黒鉛粉末、およびりん含有添加物を用いた。これらの粉末を所望の組成となる配合比で混合した。   As the backing metal 11, a rolled steel strip corresponding to SAE (Society of Automotive Engineers) 1009 (C: 0.15 wt% or less, Mn: 0.60 wt% or less, P: 0.03 wt% or less, S: 0 0.05% by weight or less, other impurities: 0.15% by weight or less, Fe: remainder). As raw materials for the lining layer 12, iron powder, bronze powder, graphite powder, and phosphorus-containing additives were used. These powders were mixed at a blending ratio that provides a desired composition.

図5は、作製した試験片の特性を例示する図である。ここでは、Pの添加量を0.4重量%、0.8重量%、1.2重量%、1.6重量%、および2.0重量%と変化させた5つの試験片について、断面におけるP濃度の分布、P濃化相の面積率、空孔率、および含油率を示している。   FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of the produced test piece. Here, five test pieces in which the addition amount of P was changed to 0.4% by weight, 0.8% by weight, 1.2% by weight, 1.6% by weight, and 2.0% by weight in the cross section. The distribution of P concentration, the area ratio of the P-concentrated phase, the porosity, and the oil content are shown.

断面におけるP濃度の分布は、EPMA(Electron Probe MicroAnalyser)により測定した。この図では階調の明るい部分がP濃度が高いことを、階調の暗い部分がP濃度が低いことを示している。Pが0.8〜2.0重量%の試験片のEPMA画像から分かるように、P濃化相124は、マトリクスの空隙に染み渡って広がっており、網目状に分散している。   The distribution of P concentration in the cross section was measured by EPMA (Electron Probe MicroAnalyser). In this figure, a bright gradation part has a high P density, and a dark gradation part has a low P density. As can be seen from the EPMA image of the test piece having P of 0.8 to 2.0% by weight, the P-concentrated phase 124 spreads through the voids of the matrix and is dispersed in a network.

P濃化相の面積率は、電子顕微鏡で200〜500倍の倍率で観察したライニング層12の断面において画像解析装置(株式会社ニレコ製、LUZEX)を用いて測定した。ここでは、ライニング層12のうち空孔122以外の部分の複数箇所について、P濃化相の面積率を測定した。空孔122部分については測定していないので、ライニング層12全体についてみると、非空孔率(1−空孔率)と測定された面積率との積が、P濃化相の面積率に相当すると考えられる。   The area ratio of the P-concentrated phase was measured using an image analysis apparatus (manufactured by Nireco Corporation, LUZEX) in the cross section of the lining layer 12 observed with an electron microscope at a magnification of 200 to 500 times. Here, the area ratio of the P-concentrated phase was measured at a plurality of portions other than the pores 122 in the lining layer 12. Since the pore 122 portion is not measured, when looking at the entire lining layer 12, the product of the non-porosity (1-porosity) and the measured area ratio is the area ratio of the P-concentrated phase. It seems to be equivalent.

空孔率は、光学顕微鏡で50〜100倍の倍率で観察したライニング層12において画像処理ソフトを用いて測定した。   The porosity was measured using image processing software in the lining layer 12 observed with an optical microscope at a magnification of 50 to 100 times.

含油率は、ライニング層12に含浸された油の、ライニング層12に対する体積率を示している。油は空孔122に保持されるので、含油率は空孔率と相関がある。ここでは、ライニング層12の体積VLに対する含浸油の体積VOの比率(VO/VL)を含油率として計算した。含浸油の体積は、油を染み込ませる前後のライニング層12の重量変化を、油の密度で除することによって得た。ライニング層12の体積は、ライニング層12の表面積に厚さを乗算することによって得た。なお、Pが1.2重量%以下の試験片においては、含油率が20±3%の範囲に入るように中間圧下(ステップS4)の条件を調整した。   The oil content indicates the volume ratio of the oil impregnated in the lining layer 12 with respect to the lining layer 12. Since the oil is retained in the pores 122, the oil content has a correlation with the porosity. Here, the ratio (VO / VL) of the volume VO of the impregnating oil to the volume VL of the lining layer 12 was calculated as the oil content. The volume of the impregnated oil was obtained by dividing the weight change of the lining layer 12 before and after soaking the oil by the oil density. The volume of the lining layer 12 was obtained by multiplying the surface area of the lining layer 12 by the thickness. In the test piece having P of 1.2% by weight or less, the condition of intermediate pressure reduction (step S4) was adjusted so that the oil content was in the range of 20 ± 3%.

図6は、摩耗深さのP組成依存性を示す図である。縦軸は摩耗試験の結果として得られた摩耗深さを、横軸はライニング層12におけるPの組成を、それぞれ示している。りん化鉄(Fe20P)粉末の配合比を、0、2、4、6、および8重量%(Pの組成で、0.0.4、0.8、1.2、および1.6重量%に相当)の条件で変化させた。P以外の組成は一定であり、合金組成は、Fe−18Cu−2Sn−1.5C−(0.4〜1.6)Pであった。なお、りん化鉄粉末の配合比を10重量%(Pの組成で2重量%に相当)とした試験片は空孔が少なく油を含浸させることができず、含油軸受を作製することができなかった。   FIG. 6 is a diagram showing the P composition dependence of the wear depth. The vertical axis represents the wear depth obtained as a result of the wear test, and the horizontal axis represents the composition of P in the lining layer 12. The mixing ratio of iron phosphide (Fe20P) powder is 0, 2, 4, 6, and 8 wt% (0.04, 0.8, 1.2, and 1.6 wt% with P composition) To the same condition). The composition other than P was constant, and the alloy composition was Fe-18Cu-2Sn-1.5C- (0.4 to 1.6) P. Note that the test piece having a mixing ratio of iron phosphide powder of 10 wt% (corresponding to 2 wt% in the composition of P) has few holes and cannot be impregnated with oil, and an oil-impregnated bearing can be produced. There wasn't.

各条件で3つ以上の試験片を作製した。作製した試験片について、下記の試験条件で摩耗深さを測定した。
試験機:円筒平板試験機(ブロックオンリング)
潤滑:ドライ(含油のみ)
荷重:137N
摺速:0.04m/sec
相手材:S45C(高周波焼入れ)
相手材硬さ:HRC60
試験時間:5分
Three or more test pieces were produced under each condition. About the produced test piece, the wear depth was measured on the following test conditions.
Testing machine: Cylindrical flat plate testing machine (block-on-ring)
Lubrication: Dry (oil-impregnated only)
Load: 137N
Sliding speed: 0.04m / sec
Mating material: S45C (Induction hardening)
Counterpart material hardness: HRC60
Test time: 5 minutes

図6から、Pを0.4重量%以上添加することにより耐摩耗性が改善していることがわかる。特に、Pを0.8〜1.6重量%添加した試験片は、Pを添加しない試験片と比較して摩耗深さが半分以下に抑制されており、耐摩耗性が大幅に改善している。これらの試験片における、ライニング層12全体に対するP濃化相124の割合は、図5から、3〜20%であることが好ましいといえる。   From FIG. 6, it can be seen that the wear resistance is improved by adding 0.4 wt% or more of P. In particular, the test piece to which 0.8 to 1.6% by weight of P is added has a wear depth suppressed to less than half compared to the test piece to which P is not added, and the wear resistance is greatly improved. Yes. It can be said that the ratio of the P-concentrated phase 124 to the entire lining layer 12 in these test pieces is preferably 3 to 20% from FIG.

図7は、摩耗深さの青銅粉末配合比依存性を示す図である。縦軸は摩耗試験の結果として得られた摩耗深さを、横軸は合金粉末中の青銅粉末の配合比を、それぞれ示している。なお青銅粉末としては、組成がCu10Snのものを用いた。   FIG. 7 is a diagram showing the dependence of the abrasion depth on the blending ratio of bronze powder. The vertical axis represents the wear depth obtained as a result of the wear test, and the horizontal axis represents the blending ratio of the bronze powder in the alloy powder. In addition, as a bronze powder, the thing whose composition is Cu10Sn was used.

青銅粉末の配合比は、10、15、20、および25重量%の条件で変化させた。CuおよびSn以外の組成は一定であり、合金組成は、Fe−(9〜22.5)Cu−(1〜2.5)Sn−1.5C−1.2Pであった。各条件で3つ以上の試験片を作製した。作製した試験片について、図6と同じ条件で摩耗深さを測定した。   The compounding ratio of the bronze powder was changed under the conditions of 10, 15, 20, and 25% by weight. The composition other than Cu and Sn was constant, and the alloy composition was Fe- (9-22.5) Cu- (1-2.5) Sn-1.5C-1.2P. Three or more test pieces were produced under each condition. About the produced test piece, the wear depth was measured on the same conditions as FIG.

図7から、例えば、摩耗深さの目標値を6μm以下とした場合、青銅粉末の配合比を15重量%以上(すなわち、Cuを13.5質量%以上、Snを1.5質量%以上)とすれば、目標値を達成できることがわかる。すなわち、Pを0.4重量%以上添加することに加え、さらに、Cuを13.5重量%以上、Snを1.5重量%以上添加すると耐摩耗性がさらに改善することが図7からわかる。   From FIG. 7, for example, when the target value of the wear depth is 6 μm or less, the blending ratio of the bronze powder is 15% by weight or more (that is, Cu is 13.5% by weight or more and Sn is 1.5% by weight or more). Then, it can be seen that the target value can be achieved. That is, it can be seen from FIG. 7 that, in addition to adding P by 0.4% by weight or more, further adding 13.5% by weight or more Cu and 1.5% by weight or more Sn further improves the wear resistance. .

図8は、摩耗深さの黒鉛粉末配合比依存性を示す図である。縦軸は摩耗試験の結果として得られた摩耗深さを、横軸は合金粉末中の青銅粉末の配合比を、それぞれ示している。黒鉛粉末の配合比は、0.5、1.0、1.5、および2.0重量%の条件で変化させた。C以外の組成は一定であり、合金組成は、Fe−18Cu−2Sn−(0.5〜2.0)C−1.2Pであった。各条件で3つ以上の試験片を作製した。作製した試験片について、図6と同じ試験条件で摩耗深さを測定した。   FIG. 8 is a graph showing the dependency of the wear depth on the graphite powder blending ratio. The vertical axis represents the wear depth obtained as a result of the wear test, and the horizontal axis represents the blending ratio of the bronze powder in the alloy powder. The compounding ratio of the graphite powder was changed under the conditions of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0% by weight. The composition other than C was constant, and the alloy composition was Fe-18Cu-2Sn- (0.5-2.0) C-1.2P. Three or more test pieces were produced under each condition. About the produced test piece, the wear depth was measured on the same test conditions as FIG.

図8から、例えば、摩耗深さの目標値を6μm以下とした場合、黒鉛粉末の配合比を1.0重量%以上(すなわち、Cを1.0質量%以上)とすれば、目標値を達成できることがわかる。すなわち、Pを0.4重量%以上添加することに加え、さらに、Cを1.0重量%以上添加すると耐摩耗性がさらに改善することが図8からわかる。   From FIG. 8, for example, when the target value of the wear depth is set to 6 μm or less, the target value is set when the mixing ratio of the graphite powder is 1.0 wt% or more (that is, C is 1.0 mass% or more). You can see that it can be achieved. That is, it can be seen from FIG. 8 that the wear resistance is further improved by adding 1.0 wt% or more of C in addition to adding 0.4 wt% or more of P.

図9は、摩耗深さの含油率依存性を示す図である。縦軸は摩耗試験の結果として得られた摩耗深さを、横軸は含油率を、それぞれ示している。合金組成は、Fe−18Cu−2Sn−1.5C−1.2Pであった。ライニング層12に含浸させる油の量を変化させ、図6と同じ条件で摩耗深さを測定した。   FIG. 9 is a diagram showing the oil content dependency of the wear depth. The vertical axis represents the wear depth obtained as a result of the wear test, and the horizontal axis represents the oil content. The alloy composition was Fe-18Cu-2Sn-1.5C-1.2P. The amount of oil impregnated into the lining layer 12 was changed, and the wear depth was measured under the same conditions as in FIG.

図9から、例えば、摩耗深さの目標値を6μm以下とした場合、含油率を25%以下とすれば、目標値を達成できることがわかる。すなわち、Pを0.4重量%以上添加することに加え、さらに、含油率を25%以下とすれば耐摩耗性がさらに改善することがわかる。なお、含油率はライニング層12の空孔率と相関があるので、含油率が25%以下であることは、空孔率が25%以下であることに相当する。   FIG. 9 shows that, for example, when the target value of the wear depth is 6 μm or less, the target value can be achieved if the oil content is 25% or less. That is, in addition to adding P by 0.4% by weight or more, it can be seen that if the oil content is 25% or less, the wear resistance is further improved. Since the oil content has a correlation with the porosity of the lining layer 12, an oil content of 25% or less corresponds to a porosity of 25% or less.

図10は、摩擦係数の含油率依存性を示す図である。縦軸は摩擦試験の結果として得られた摩擦係数を、横軸は含油率を、それぞれ示している。図9の結果からは含油率が少ない方がよいことが示唆されるが、含油率が少ないと摩擦係数が増大してしまうことが懸念される。そこで、摩擦係数の含油率依存性を測定した。合金組成は、Fe−18Cu−2Sn−1.5C−1.2Pであった。ライニング層12に含浸させる油の量を変化させ、以下の条件で摩擦係数を測定した。
試験機:往復摺動試験機
潤滑:ドライ(含油のみ)
荷重:1300N
摺速:0.04m/sec
ストローク:10mm
運転時間:120min
相手材:S45C(高周波焼入れ)
相手材硬さ:HRC60
FIG. 10 is a diagram showing the oil content dependency of the friction coefficient. The vertical axis represents the friction coefficient obtained as a result of the friction test, and the horizontal axis represents the oil content. Although the result of FIG. 9 suggests that a lower oil content is better, there is a concern that the friction coefficient increases when the oil content is low. Therefore, the oil content dependency of the friction coefficient was measured. The alloy composition was Fe-18Cu-2Sn-1.5C-1.2P. The amount of oil impregnated into the lining layer 12 was changed, and the friction coefficient was measured under the following conditions.
Tester: Reciprocating sliding tester Lubrication: Dry (oil-impregnated only)
Load: 1300N
Sliding speed: 0.04m / sec
Stroke: 10mm
Operation time: 120min
Mating material: S45C (Induction hardening)
Counterpart material hardness: HRC60

図10から、例えば、摩擦係数の目標値を0.17とした場合、含油率を15%以上とすれば、目標値を達成できることがわかる。すなわち、含油率を15%以上とすればm冊係数が改善することがわかる。なお、含油率はライニング層12の空孔率と相関があるので、含油率が15%以上以下であることは、空孔率が15%以上であることに相当する。図5の試験片でいうと、空孔率を15%以上とするには、ライニング層12全体に対するP濃化相124の割合は、図5から、3〜10%であることが好ましいといえる。   FIG. 10 shows that, for example, when the target value of the friction coefficient is 0.17, the target value can be achieved if the oil content is 15% or more. That is, it can be seen that if the oil content is 15% or more, the m book coefficient is improved. Since the oil content has a correlation with the porosity of the lining layer 12, an oil content of 15% or more corresponds to a porosity of 15% or more. In the test piece of FIG. 5, it can be said that the ratio of the P-concentrated phase 124 to the entire lining layer 12 is preferably 3 to 10% from FIG. 5 in order to make the porosity 15% or more. .

1…摺動部材、11…裏金、12…ライニング層、121…マトリクス相、122…空孔、123…Cu−Sn相、124…P濃化相 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sliding member, 11 ... Back metal, 12 ... Lining layer, 121 ... Matrix phase, 122 ... Hole, 123 ... Cu-Sn phase, 124 ... P concentration phase

Claims (10)

裏金と、
前記裏金の上に形成されたライニング層と
を有し、
前記ライニング層が、
9〜22.5重量%のCuと、
1.0〜2.5重量%のSnと、
0.5〜2.0重量%のCと、
0.8〜1.6重量%のPと
Feと
を含み、
多孔質形状の第1相と、
前記第1相中に形成され、前記第1相よりP濃度が高い第2相と
を有する
摺動部材。
With the back metal,
A lining layer formed on the backing metal,
The lining layer is
9-22.5 wt% Cu,
1.0-2.5 wt% Sn,
0.5-2.0 wt% C;
0.8 to 1.6% by weight of P and Fe,
A porous first phase;
A sliding member having a second phase formed in the first phase and having a higher P concentration than the first phase.
前記裏金の表面に垂直な断面において、前記ライニング層における前記第2相の面積率が、3〜20%の範囲である
ことを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。
2. The sliding member according to claim 1, wherein an area ratio of the second phase in the lining layer is in a range of 3 to 20% in a cross section perpendicular to the surface of the back metal.
前記断面において、前記面積率が、3〜10%の範囲である
ことを特徴とする請求項2に記載の摺動部材。
The sliding member according to claim 2, wherein the area ratio is in a range of 3 to 10% in the cross section.
前記ライニング層におけるCuの組成が、13.5〜22.5重量%であり、
Snの組成が、1.5〜2.5重量%である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の摺動部材。
The composition of Cu in the lining layer is 13.5 to 22.5% by weight,
The sliding member according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition of Sn is 1.5 to 2.5 wt%.
前記ライニング層におけるCの組成が、1.5〜2.5重量%である
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の摺動部材。
The sliding member according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition of C in the lining layer is 1.5 to 2.5 wt%.
前記ライニング層における空孔率が25面積%以下である
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の摺動部材。
The sliding member according to any one of claims 1 to 5, wherein a porosity of the lining layer is 25 area% or less.
前記ライニング層における含油率が25体積%以下である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の摺動部材。
The oil content in the lining layer is 25% by volume or less. The sliding member according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記ライニング層における空孔率が15面積%以上である
ことを特徴とする請求項4に記載の摺動部材。
The sliding member according to claim 4, wherein a porosity of the lining layer is 15 area% or more.
前記ライニング層における含油率が15体積%以上である
ことを特徴とする請求項4に記載の摺動部材。
The sliding member according to claim 4, wherein the oil content in the lining layer is 15% by volume or more.
鉄粉末、青銅粉末、黒鉛粉末、およびりん含有添加物を含む混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を裏金上に散布する工程と、
前記混合粉末が散布されたライニング層を焼結する工程と、
前記焼結されたライニング層を圧下する工程と、
前記圧下されたライニング層を焼結する工程と
を含む摺動部材の製造方法。
Preparing a mixed powder comprising iron powder, bronze powder, graphite powder, and a phosphorus-containing additive;
Spraying the mixed powder on a backing metal;
Sintering the lining layer dispersed with the mixed powder;
Rolling the sintered lining layer;
And a step of sintering the pressed lining layer.
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