JP2680927B2 - 鉄系焼結摺動部材 - Google Patents
鉄系焼結摺動部材Info
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Description
と快削性に優れた焼結合金よりなる鉄系焼結摺動部材に
関するものである。
体潤滑作用のある黒鉛に多量に添加し、その一部を焼結
時に基地中に拡散させて焼結後に遊離した黒鉛として残
留させ、残留黒鉛の潤滑作用を利用した各種用途に適す
る耐摩耗性摺動部材がある。
は、焼結温度を一般の鉄系材料のそれよりも低くする必
要があるが、その結果として粒子間結合が弱くなり、面
圧が高い使用条件下では摩耗しやすい摺動部材となって
しまうという欠点があった。
度980〜1100℃で液相焼結し、Fe−P−C三元共晶(ス
テダイト相)が混在したパーライト基地中に遊離黒鉛が
分散した組織とすることで、上述の鉄系焼結摺動部材に
みられる欠点を除去した鉄系焼結合金が、特公昭54−42
335号公報あるいは特公昭55−34858号公報などによって
提案されている。
は、比較的低い温度で焼結しても従来のように焼結材料
の強度が弱くならずその強度を高くすることができ、高
い面圧下で使用される軸受等の摺動部材として好適なも
のとすることができるが、快削性が劣るという欠点を有
しているため切削加工を必要とする部品においては被削
性の改善が望まれていた。
であり、その目的とするところは、高い面圧下でも使用
することができると共に、従来の焼結摺動部材に比して
主に被削性の改善を図り、耐摩耗性,快削性などに優れ
た焼結合金よりなる鉄系焼結摺動部材を提供することに
ある。
的を達成するために、全体組成が重量比でC1.5〜4%,C
u1〜5%,Sn0.1〜2%,P0.1〜0.5%,粒間介在物0.5〜
2%及び残部Feで、パーライト基地とステダイト相の混
合組織である金属マトリックス中に遊離黒鉛及び粒間介
在物が分散した組織であり、上記粒間介在物がメタ珪酸
マグネシウム系鉱物、またはメタ珪酸マグネシウム系鉱
物とオルト珪酸マグネシウム系鉱物、メタ珪酸マグネシ
ウム系鉱物もしくはオルト珪酸マグネシウム系鉱物の少
なくとも1種と窒化硼素もしくは硫化マンガンの少なく
とも1種であることを特徴とする。
イト,クリノエンスタタイト,エンステナイト,ハイパ
ーステンなどの少なくとも1種であり、オルト珪酸マグ
ネシウム系鉱物はフォルステライト,クリソライトなど
の少なくとも1種、であることを特徴とする。
鉛として残留させるために必要な低い焼結温度下で、液
相を発生して焼結を促進する働きがあり、材料強度を向
上させる。
加えると材質の脆化や製品の寸法不安定性が増すので2
%が上限である。
るもので、1%以上で効果を示すが5%を越えて添加し
ても効果が伴なわない。
よいが、液相生成の時期が異なり不均質になりやすいの
でCu−Sn合金粉の形で用いるのが望ましい。
鉛の形で残留し、その他の一部がFe基地に固溶し鉄のパ
ーライト組織と後述するPを伴なって硬いFe−P−C三
元共晶(ステダイト相)を析出する。
%残留し、3%の場合に約1.7%、4%の場合に約2.7%
残留するが、遊離黒鉛が0.3%より少ないと摺動する相
手部材を摩耗させ易くする。
低下するので、炭素量は1.5〜4%の範囲とする。
元共晶(ステダイト相)を形成して耐摩耗性に寄与する
が、所望する耐摩耗性の組織を形成するためには0.1%
以上の添加が必要で、1.5%以上に添加すると基材が脆
くなり被削性が低下するので好ましくない。
粉の形で添加するのが好ましい。
物としての作用を果す。
MgSiO3で表わされ、結晶構造が異なる幾つかの種類があ
るといわれているが、斜方晶系のエンスタタイト(enst
atite、頑火輝石)、単斜晶系のクリノエンスタタイト
(clinoenstatite、斜頑火輝石)が相当する。
とFeの珪酸塩との固溶体、またはこの固容体とMgの珪酸
塩との固溶体の形であることが一般的で、(Mg,Fe)SiO
3で表わされ、このような形態のものにはエンステナイ
ト(enste nite)やハイパーステン(hypersthen、紫蘇
輝石)が挙げられる。
ウム及びそれを含む珪酸塩をメタ珪酸マグネシウム系鉱
物という。
icate)はMg2SiO4で表わされ、産業上はフォルステライ
ト(forsterite、苦土橄欖石)とよばれる鉱石である。
また、同様にMgやFeの珪酸塩と固容体の形であることが
一般的で、このような形態のものにはクリソライト(ch
rysolite、橄欖石)がある。
O4)とフェヤライト(fayalite、Fe2SiO4)、または更
にテフロイト(tephroite、Mn2SiO4)を含む固容体で、
(Mg,Fe)2SiO4または(Mg,Fe,Mn)2SiO4で表わされる。
シウム及びそれを含む珪酸塩をオルト珪酸マグネシウム
系鉱物という。
ム系鉱物は、比重が3.2〜3.9程度で劈開性があるため固
体潤滑剤として作用し、焼結材料の快削性,摺動特性,
なじみ性,耐摩耗性などを良好にするとともに、親油性
があるため潤滑油等の保持能を向上させる。
れば固体潤滑効果が認められ、その添加量を増やすと共
に効果が増大するが、一方2%より多く添加するとその
体積が多くなるため焼結体の強度が低くなり好ましくな
い。
ネシウム系鉱物を比較すると、後者の方が硬くて劈開し
にくい性質を持っているため、メタ珪酸マグネシウム系
鉱物と混合して用いるのが望ましい。
させるためには、メタ珪酸マグネシウム系鉱物またはオ
ルト珪酸マグネシウム系鉱物の一方か両方に加え、窒化
硼素または硫化マンガンの少なくとも1種を分散させれ
ば、窒化硼素あるいは硫化マンガンは固体潤滑剤として
作用する。窒化硼素と硫化マンガンの両者を比較する
と、被削性では窒化硼素、耐摩耗性においては硫化マン
ガンが優れている。
の潤滑作用の場合と同じ理由で、珪酸マグネシウム系鉱
物と合わせて0.1〜2重量%の範囲となるようにする。
ンガンの少なくとも一方の組合せ割合は限定しないが、
窒化硼素及び硫化マンガンのコストが珪酸マグネシウム
系鉱物の10〜30倍程度と高価なため、コスト面から考慮
して半分以下にすることが好ましい。
比較的低い温度で焼結しても、従来のように焼結材料の
強度を低下させずその強度を高くすることができ、かつ
快削性が付与されているので、高い面圧下で使用される
軸受類等として好適な摺動部材とすることができる。
脱水分解が行なわれないため、通常の焼結方法で低コス
トに製造することができる。
較試料(以下、比較材という)の作製例を以下に説明す
るとともに、各試料の耐摩耗性及び被削性を表により明
らかにする。
Sn合金粉5%,85%Fe−15%P合金粉4%,ステアリン
酸亜鉛0.5%残りアトマイズ鉄粉の混合粉を、内燃機関
のバルブガイドの所定形状に成形し、非酸化性雰囲気ガ
ス中1000℃で30分間焼結したものである。
する粉末すなわち、メタ珪酸マグネシウム系鉱物の例と
してエンスタタイト粉、オルト珪酸マグネシウム系鉱物
の例としてフォルステライト粉、比較用として従来より
用いられているメタ珪酸マグネシウム系鉱物であるタル
ク、及び窒化硼素粉と硫化マンガン粉を、下記の表に示
すように所定量添加し、比較材1と同様に成形及び焼結
して比較材2〜4及び発明材1〜8を作製した。
のリーマで荷重3.2Kgを与えながら回転数500rpmで切削
して貫通時間を測定し、比較試料1を100とする指数で
表した。
に加工した各試料をエンジン模擬試験装置に装着し、10
0時間試験後の試料内径及びバルブの摩耗量を測定し
た。
す最大荷重は、比較材1に比べてタルクを添加した比較
材2及びその他比較材3,4と各発明材はどれも約4%小
さく、成形潤滑剤としての効果が認められた。
材は被削性は良いが摩耗が大きいことがわかる。
が脱水し、焼結炉中ガスを汚染して、基地のフェライト
組織が多くなった結果、被削性が良くかつ試料の摩耗が
大きくなり、またタルクの一部が二酸化珪素(SiO2)と
なりバルブを摩耗させたものと考えられる。
の効果を示すもので、その添加量0.5〜2%の範囲が、
被削性及び試料と相手部品であるバルブの耐摩耗性が共
に良好であることがわかる。
試料は、被削性は良く相手部品であるバルブを摩耗させ
ないが、試料自体の摩耗が大きい。
ンスタタイトにはおよばないが、被削性,耐摩耗性とも
良好である。
の両方を含む試料で、発明材2と4の中間程度の特性で
ある。
ステライトと、窒化硼素または硫化マンガンが共存する
試料であり、上記の各試料に比べて被削性,耐摩耗性と
も優れていることがわかる。
は、比較的低い温度で焼結しても従来のように焼結材料
の強度を低下させずその強度を高くしつつ必要量の遊離
黒鉛、及び固体潤滑作用のある珪酸マグネシウム系鉱
物,窒化硼素,硫化マンガン等を合金基地の粒界に介在
させたものであるから、高い面圧下での耐摩耗性に優れ
ると共に被削性に優れ、従って切削加工を必要とする軸
受類に使用した場合には切削工具の長寿命化が可能とな
り生産性を向上することができる。
用の軸受類では保油性なども伴なって軸受類自体の長寿
命化をさらに図ることができる。
水分解が行なわれないため、通常の焼結方法で製造する
ことができ、コストの低減化を図ることができる等の効
果を有する。
摩耗性及び快削性に優れた焼結合金よりなる鉄系焼結摺
動部材を低コストに提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】全体組成が重量比でC1.5〜4%,Cu1〜5
%,Sn0.1〜2%,P0.1〜0.5%,粒間介在物0.5〜2%及
び残部Feで、パーライト基地とステダイト相の混合組織
である金属マトリックス中に遊離黒鉛及び粒間介在物が
分散した組織であり、上記粒間介在物がメタ珪酸マグネ
シウム系鉱物、またはメタ珪酸マグネシウム系鉱物とオ
ルト珪酸マグネシウム系鉱物、またはメタ珪酸マグネシ
ウム系鉱物もしくはオルト珪酸マグネシウム系鉱物の少
くとも1種と窒化硼素もしくは硫化マンガンの少なくと
も1種、であることを特徴とする鉄系焼結摺動部材。 - 【請求項2】メタ珪酸マグネシウム系鉱物はエンスタタ
イト,クリノエンスタタイト,エンステナイト,ハイパ
ーステンなどの少なくとも1種であり、オルト珪酸マグ
ネシウム系鉱物はフォルステライト,クリソライトなど
の少なくとも1種、であることを特徴とする請求項1の
記載の金属焼結摺動部材。
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
JP28022090A JP2680927B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 鉄系焼結摺動部材 |
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AU85808/91A AU647186B2 (en) | 1990-10-18 | 1991-10-11 | Sintered metal parts and their production method |
DE69116638T DE69116638T2 (de) | 1990-10-18 | 1991-10-16 | Sintermetallteile und Verfahren zur ihrer Herstellung |
ES91309543T ES2082154T3 (es) | 1990-10-18 | 1991-10-16 | Piezas metalicas sinterizadas y metodo para su produccion. |
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---|---|---|---|
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JP6112473B2 (ja) | 2013-03-13 | 2017-04-12 | 日立化成株式会社 | 鉄基焼結摺動部材 |
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1990
- 1990-10-18 JP JP28022090A patent/JP2680927B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH04157140A (ja) | 1992-05-29 |
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