JP2770735B2

JP2770735B2 - 耐焼付性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料

Info

Publication number: JP2770735B2
Application number: JP11950594A
Authority: JP
Inventors: 楊　　積彬
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JPH07305146A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐焼付性を
有し、例えば各種摺動部品などとして適用される遊離黒
鉛析出鉄系焼結材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭５７−１６１４８号
公報および特公昭５７−８８６０号公報に記載される通
り、フェライトの素地中に遊離黒鉛が分散分布した組織
を有する遊離黒鉛鉄系焼結材料が知られており、これが
オイルポンプのピストンシリンダや各種軸受などの各種
駆動装置の摺動部品として適用されていることも知られ
ている。また、上記の遊離黒鉛鉄系焼結材料が、所定の
配合組成を有する混合粉末から成形した圧粉体を、還元
性雰囲気中で、原料粉末として配合した黒鉛粉末が素地
に固溶しない低温、すなわち９００〜１０００℃の範囲
内の所定温度で焼結することにより製造されることも知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種駆動
装置の高出力化および小型化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材である上記摺動部品の使用条件も一
段と厳しさを増す状況にあるが、上記の素地中に相対的
に粗大な未反応残留遊離黒鉛が分散分布した組織を有す
る従来遊離黒鉛鉄系焼結材料は、苛酷な条件下での使用
では焼付けが発生し易く、このような状況に必ずしも満
足に対応することができないのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐焼付性のすぐれた遊離黒鉛鉄
系焼結材料を開発すべく研究を行なった結果、原料粉末
として、基本的に鉄粉、黒鉛粉末、Ｆｅ−Ｓ合金粉末、
および六方晶窒化ほう素（以下、ＢＮで示す）粉末を用
い、これを所定の配合組成に配合し、混合してなる混合
粉末より成形した圧粉体に、還元性雰囲気中、相対的に
高い焼結温度である１１００〜１２５０℃の範囲内の所
定温度に加熱して黒鉛粉末を十分に固溶させ、この状態
から望ましくは４０℃／min 以下の冷却速度で冷却する
焼結を施すと、前記ＢＮおよびＳが、素地中に固溶した
黒鉛がセメンタイトとして析出するのを抑制し、一方こ
れが遊離黒鉛として析出するのを著しく促進するように
作用することから、フェライトからなる素地に微細な遊
離黒鉛が析出した組織を有する鉄系焼結材料が得られる
ようになり、この結果の遊離黒鉛析出鉄系焼結材料は、
すぐれた耐焼付性を示し、摺動部品として用いた場合
に、苛酷な条件下での使用にも満足に対応することがで
きるという研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、重量％で（以下、％は重量％を
示す）、Ｃ：０．２〜１％、Ｓ：０．１〜１％、
ＢＮ：０．０５〜１％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｐ：０．０５〜０．６％、を含有し、残りがＦｅと
不可避不純物からなる組成、並びにフェライトの素地に
微細な遊離黒鉛が析出した組織を有する、耐焼付性のす
ぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料に特徴を有するもので
ある。

【０００６】つぎに、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結
材料において、成分組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。（ａ）ＣＣ成分には、ＢＮおよびＳの共存作用で素中に微細な遊
離黒鉛として析出して耐焼付性を向上させる作用がある
が、その含有量が０．２％未満では遊離黒鉛の析出が不
十分で前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が１％を越えると素地にパーライトが形成されるよう
になって耐焼付性に低下傾向が現われることから、その
含有量を０．２〜１％と定めた。望ましくは０．５〜
０．８％の含有がよい。

【０００７】（ｂ）ＳおよびＢＮこれらの成分には、共存して素地に固溶した黒鉛が冷却
過程でセメンタイトとして析出するのを抑制し、一方微
細な遊離黒鉛として析出するのを促進させる作用があ
り、したがって、その含有量がＳおよびＢＮのいずれか
でもＳ：０．１％未満およびＢＮ：０．０５％未満にな
ると前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
がいずれかでもＳ：１％およびＢＮ：１％を越えると焼
結性が阻害され、強度が低下するようになることから、
その含有量をＳ：０．１〜１％、ＢＮ：０．０５〜１％
と定めた。なお、望ましくはＳ：０．１〜０．６％、Ｂ
Ｎ：０．１〜０．６％の含有がよい。

【０００８】（ｃ）ＰＰ成分には、焼結時に液相を形成して焼結性を向上さ
せ、強度の向上に寄与する作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が０．０５％未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が０．６％
を越えると脆化するようになることから、その含有量を
０．０５〜０．６％と定めた。なお、望ましくは０．２
〜０．３％の含有がよい。

【０００９】

【実施例】ついで、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも−３００メッシュの粒度を有する鉄粉、黒鉛粉
末、ＦｅＳ粉末、およびＦｅ−Ｐ合金（Ｐ：２７％含
有）粉末、さらに平均粒径：１０μｍのＢＮ粉末を用意
し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合
し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛：０．５％を加えて
Ｖ型回転混合機中で３０分間混合した後、６ton ／cm²
の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでメッシュベルト
式連続焼結炉にて、吸熱性還元雰囲気中、１１００〜１
２５０℃の範囲内の所定温度に２５分間保持後、３５℃
／min の冷却速度で室温まで冷却の条件で焼結すること
により、実質的に上記配合組成と同じ成分組成並びに表
１に示される素地組織を有し、かつ外径：１８mm×内
径：８mm×厚さ：１０mmの寸法をもった軸受形状の本発
明遊離黒鉛析出鉄系焼結材料（以下、本発明焼結材料と
いう）１〜１０および比較遊離黒鉛析出鉄系焼結材料
（以下、比較焼結材料という）１〜４をそれぞれ製造し
た。なお、上記比較焼結材料１〜４は、構成成分のうち
遊離黒鉛の析出に影響を及ぼす成分のいずれかの含有量
がこの発明の範囲から外れた組成を有するものである。

【００１０】

【表１】

【００１１】つぎに、この結果得られた各種の焼結材料
を軸受として用い、これにＳ４５Ｃの炭素鋼製軸を挿通
し、潤滑油なしの状態で、前記軸を４０００r.p.m.で回
転させながら、これに面圧を漸次増加して行き、軸受に
焼付現象が発生した時点の面圧（焼付荷重）を測定し
た。この測定結果を表１に示した。

【００１２】

【発明の効果】表１に示される結果から、本発明焼結材
料１〜１０は、いずれもフェライト素地に微細な遊離黒
鉛が分散分布した組織を有し、すぐれた耐焼付性を示す
のに対して、比較焼結材料１〜４に見られるように、
Ｃ，Ｓ、およびＢＮのうちのいずれかの成分含有量（表
１に※印を付す）がこの発明の範囲から外れた組成にな
ると耐焼付性に所望の向上効果が得られないことが明ら
かである。上述のように、この発明の遊離黒鉛析出鉄系
焼結材料は、例えば各種駆動装置の摺動部品として用い
た場合に、苛酷な条件下でもすぐれた耐焼付性を示すの
で、これの高出力化および小型化にも十分満足に対応す
ることができるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２〜１％、Ｓ：０．１〜１％、六方晶窒化ほう素：０．０５〜１％、を含有し、残りが
Ｆｅと不可避不純物からなる組成、並びにフェライトの
素地に微細な遊離黒鉛が析出した組織を有することを特
徴とする耐焼付性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料。
【請求項２】重量％で、Ｃ：０．２〜１％、Ｓ：０．１〜１％、六方晶窒化ほう素：０．０５〜１％、を含有し、さら
に、Ｐ：０．０５〜０．６％、を含有し、残りがＦｅと不可
避不純物からなる組成、並びにフェライトの素地に微細
な遊離黒鉛が析出した組織を有することを特徴とする耐
焼付性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料。