JP2016141815A - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
圧縮成形工程では、成形金型(成形装置装置)を用いて酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を含む原料粉末を圧縮することにより、完成品形状(ここでは円筒状)の圧粉体を得る。圧粉体は、例えば一軸加圧成形法により成形することができるが、多軸CNCプレスによる成形、冷間等方圧加圧法、熱間等方圧加圧法等、公知のその他の成形法を採用しても構わない。なお、一軸加圧成形法であれば、その他の成形法に比べて圧粉体を低コストに得ることができるという利点がある。
脱脂工程では、圧粉体を固体潤滑剤の融点以上で所定時間加熱することにより、固体潤滑剤(に含まれる潤滑成分)を分解・除去する。固体潤滑剤として例えばアミドワックスを用いた場合、圧粉体を350℃で90分間加熱する。なお、この脱脂工程は必ずしも実施する必要はなく、必要に応じて実施すれば足りる。
水蒸気処理工程では、酸化雰囲気中に置かれた圧粉体を400〜700℃の高温水蒸気と反応させる。これにより、圧粉体に含まれるFe粒子3の表面には、酸化物皮膜5として、主に四酸化三鉄(Fe3O4)および三酸化二鉄(Fe2O3)の皮膜が徐々に形成され、この皮膜が成長するのに伴って、隣接する粒子同士が酸化物皮膜5を介して結合したすべり軸受1が得られる。水蒸気処理の処理時間は、圧粉体の圧粉密度、使用する金属粉末の種類(原料粉末の組成)、圧粉体の寸法等によって適宜調整されるが、すべり軸受1に必要とされる強度(圧環強さ150MPa以上)を確保し得るだけの時間(概ね20分以上)とする。なお、水蒸気処理は、その処理時間を長くするほど圧粉体(すべり軸受1)の強度を高め得るというわけではなく、所定の処理時間を超えると、酸化物皮膜5の成長が停止して圧粉体の強度向上効果が飽和する。また、水蒸気処理の処理時間が長くなるほど、水蒸気処理に要するコストが増大する他、酸化物皮膜5が過剰に成長して圧粉体の気孔率が低下し、すべり軸受1に必要とされる含油率を確保できない懸念がある。従って、水蒸気処理の処理時間は、10〜90分程度とし、好ましくは20〜40分程度とする。
この含油工程では、いわゆる真空含浸等の手法により、隣接する粒子間に酸化物皮膜5が形成された圧粉体の内部気孔に潤滑油を含浸させる。なお、この含油工程は、必ずしも実施する必要はなく、圧粉体をいわゆる含油軸受として使用する場合にのみ実施すれば良い。
[圧環強さ]
「◎」:180MPa以上
「○」:150MPa以上180MPa未満
「×」:150MPa未満
[含油率]
「◎」:12vol%以上
「○」:10vol%以上12vol%未満
「×」:10vol%未満
なお、圧環強さは、JIS Z 2507に準拠した方法で測定し(使用装置:島津製作所社製のオートグラフAG−5000A)、含油率は、JIS Z 2501に準拠した方法で測定した値に基づいて算出した。含油率測定(算出)のために使用した潤滑油は、昭和シェル石油社製のシェルテラスS2M68(油圧作動油/ISO粘度VG68相当)である。
実施例1:還元鉄粉−5wt%電解銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例2:還元鉄粉−10wt%電解銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例3:還元鉄粉−20wt%電解銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例4:還元鉄粉−1.5wt%扁平銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例5:還元鉄粉−5wt%扁平銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例6:還元鉄粉−10wt%扁平銅粉−0.7wt%アミドワックス
実施例7:還元鉄粉−20wt%扁平銅粉−0.7wt%アミドワックス
比較例1:還元鉄粉−0.7wt%アミドワックス
比較例2:還元鉄粉−1.5wt%電解銅粉−0.7wt%アミドワックス
比較例1は、含油率については10vol%以上の合格基準を満足できたものの、圧環強さについては150MPa以上の合格基準を満足できなかった。また、比較例2は、圧環強さについては合格基準を満足できたものの、含油率が合格基準を満足できなかった。一方、還元鉄粉に対して5wt%以上の電解銅粉を添加した原料粉末を用いて作製した実施例1−3に係る試験体は、何れも、150MPa以上の圧環強さと、12vol%以上の含油率とを有し、摺動部材に必要とされる圧環強さおよび含油率を高い水準で併せ持っている。また、還元鉄粉に対して1.5wt%以上の扁平銅粉を添加した原料粉末を用いて作製した実施例4−7に係る試験体は、何れも、180MPa以上の圧環強さと、10vol%以上の含油率とを有し、摺動部材に必要とされる圧環強さおよび含油率を高い水準で併せ持っている。
2 内周面
3 Fe粒子
4 Cu粒子
4’ 扁平銅粉の粒子
4a‘ 幅広面
5 酸化物皮膜
6 固体潤滑剤
20 成形金型
21 成形面
Claims (5)
- 酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体からなる摺動部材であって、
前記圧粉体に水蒸気処理を施すことにより前記金属粉末の粒子間に形成された酸化物皮膜を有し、かつ、150MPa以上の圧環強さ、および10vol%以上の含油率を有することを特徴とする摺動部材。 - 前記原料粉末は、前記金属粉末としての鉄粉末に対し、電解銅粉を5〜20wt%添加したものである請求項1に記載の摺動部材。
- 前記原料粉末は、前記金属粉末としての鉄粉末に対し、扁平銅粉を1.5〜20wt%添加したものである請求項1に記載の摺動部材。
- 前記圧粉体は、寸法測定法による圧粉密度が5.0〜7.6g/cm3の範囲内である請求項1〜3の何れか一項に記載の摺動部材。
- 150MPa以上の圧環強さ、および10vol%以上の含油率を有する摺動部材を製造するための方法であって、
酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体を得る圧縮成形工程と、
前記圧粉体を構成する前記金属粉末の粒子間に酸化物皮膜を形成させる水蒸気処理工程と、を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。
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