JP3482162B2 - 焼結合金および軸受材料 - Google Patents
焼結合金および軸受材料Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐酸化性と高温で
の良好な摺動特性とを兼ね備え、例えば自動車エンジン
の排気ガス流量を制御するバルブの軸を保持する軸受の
ように、高温雰囲気で良好な摺動特性を求められる材料
（焼結合金および軸受材料）に関するものである。
の良好な摺動特性とを兼ね備え、例えば自動車エンジン
の排気ガス流量を制御するバルブの軸を保持する軸受の
ように、高温雰囲気で良好な摺動特性を求められる材料
（焼結合金および軸受材料）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、高温雰囲気で使用される軸受
材料としては、ステンレス金属焼結材中にカーボンや酸
化鉛等の固体潤滑剤成分を分散させたり、Ｃｏ−Ｍｏ−
Ｃｒ−Ｓｉ系硬質粒子を分散させたりした焼結合金が使
用されている。
材料としては、ステンレス金属焼結材中にカーボンや酸
化鉛等の固体潤滑剤成分を分散させたり、Ｃｏ−Ｍｏ−
Ｃｒ−Ｓｉ系硬質粒子を分散させたりした焼結合金が使
用されている。
【０００３】しかしながら、カーボンを添加した場合に
は、カーボンがステンレス基材中に固溶し、ステンレス
鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損ね、酸化膨張を生じる
ために、使用限界が雰囲気ガス温度で６００℃程度の低
温となってしまう不都合がある。
は、カーボンがステンレス基材中に固溶し、ステンレス
鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損ね、酸化膨張を生じる
ために、使用限界が雰囲気ガス温度で６００℃程度の低
温となってしまう不都合がある。
【０００４】また、酸化鉛については、環境への影響を
考慮して、近年、これを使用しないことが一般的になっ
てきている。
考慮して、近年、これを使用しないことが一般的になっ
てきている。
【０００５】また、硬質粒子を添加した場合には、材料
の耐摩耗性は向上するものの、摩擦係数が高くなり、相
手材への攻撃性も問題となる。
の耐摩耗性は向上するものの、摩擦係数が高くなり、相
手材への攻撃性も問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みて、ステンレス鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損ねる
ことなく、高温摺動特性を改善することができ、なおか
つ、環境への悪影響のない固体潤滑剤成分を添加した焼
結合金および軸受材料を提供することを目的とする。
みて、ステンレス鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損ねる
ことなく、高温摺動特性を改善することができ、なおか
つ、環境への悪影響のない固体潤滑剤成分を添加した焼
結合金および軸受材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１による焼結合金は、１８Ｃｒ２Ｍ
ｏ鋼粉末とジルコン酸ナトリウム粉末と銅粉末からなる
焼結合金であって、ジルコン酸ナトリウム粉末を２．５
〜１０重量％含み、銅粉末を５〜１５重量％含むことを
特徴とするものである。
め、本発明の請求項１による焼結合金は、１８Ｃｒ２Ｍ
ｏ鋼粉末とジルコン酸ナトリウム粉末と銅粉末からなる
焼結合金であって、ジルコン酸ナトリウム粉末を２．５
〜１０重量％含み、銅粉末を５〜１５重量％含むことを
特徴とするものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】 更にまた、本発明の請求項２による軸受
材料は、上記した請求項１に記載した焼結合金よりなる
ことを特徴とするものである。この請求項２による軸受
材料は、請求項１に記載した焼結合金の特定の性質を専
ら利用する点に特徴を有している。
材料は、上記した請求項１に記載した焼結合金よりなる
ことを特徴とするものである。この請求項２による軸受
材料は、請求項１に記載した焼結合金の特定の性質を専
ら利用する点に特徴を有している。
【００１６】
【発明の実施の形態】上記した本発明の目的は、ステン
レス鋼粉末に、ジルコン酸ナトリウム（Ｎａ ２Ｚｒ
Ｏ３）粉末を２〜１５重量％、より好ましくは５〜１０
重量％添加し、なおかつ、銅（Ｃｕ）粉末を５〜３０重
量％、より好ましくは１０〜２０重量％添加し、焼結す
ることによって得られる焼結合金によって、より良く達
成することが可能である。
レス鋼粉末に、ジルコン酸ナトリウム（Ｎａ ２Ｚｒ
Ｏ３）粉末を２〜１５重量％、より好ましくは５〜１０
重量％添加し、なおかつ、銅（Ｃｕ）粉末を５〜３０重
量％、より好ましくは１０〜２０重量％添加し、焼結す
ることによって得られる焼結合金によって、より良く達
成することが可能である。
【００１７】ステンレス鋼粉末としては、ＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６のようなオーステナイ
ト系ステンレス鋼粉末や、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３
０、１８Ｃｒ２Ｍｏ鋼のようなフェライト系ステンレス
鋼粉末等を使用することが可能であるが、求められる価
格と耐熱性、耐食性とを考慮すれば、その他のステンレ
ス鋼粉末を使用することも可能である。一般的に、フェ
ライト系ステンレス鋼は酸化スケールの密着性が良く、
激しい温度変化が繰り返される場合でもスケール剥離が
少ないために、温度変化の大きな環境に曝される部材に
適用されることが多い。また、オーステナイト系ステン
レス鋼は高温での強度の低下がフェライト系ステンレス
鋼よりも小さいために、高温での強度が要求される場合
に使われることが多い。
４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６のようなオーステナイ
ト系ステンレス鋼粉末や、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３
０、１８Ｃｒ２Ｍｏ鋼のようなフェライト系ステンレス
鋼粉末等を使用することが可能であるが、求められる価
格と耐熱性、耐食性とを考慮すれば、その他のステンレ
ス鋼粉末を使用することも可能である。一般的に、フェ
ライト系ステンレス鋼は酸化スケールの密着性が良く、
激しい温度変化が繰り返される場合でもスケール剥離が
少ないために、温度変化の大きな環境に曝される部材に
適用されることが多い。また、オーステナイト系ステン
レス鋼は高温での強度の低下がフェライト系ステンレス
鋼よりも小さいために、高温での強度が要求される場合
に使われることが多い。
【００１８】これらのステンレス鋼だけを焼結して得ら
れる焼結合金では、高温摺動特性が満足できるものでは
なく、焼き付きを起こすので、本発明では、摺動特性を
改善するために、ジルコン酸ナトリウム粉末と銅粉末と
を添加する。この２粉末は何れか一方のみを添加しても
摺動特性を改善する効果を得られず、一定の範囲内で両
粉末を添加することにより、良好な高温摺動特性を示す
焼結合金が得られるものである。一般的に、銅は、焼結
金属の機械的強度を向上させたり、焼結後の処理（例え
ばメッキ等の表面処理や、旋盤等の機械加工）の処理性
を向上させるために添加されるが、本発明のように摺動
特性の改善に着目した例はこれまで皆無である。また、
ジルコン酸ナトリウムを固体潤滑剤として実用化した例
もない。
れる焼結合金では、高温摺動特性が満足できるものでは
なく、焼き付きを起こすので、本発明では、摺動特性を
改善するために、ジルコン酸ナトリウム粉末と銅粉末と
を添加する。この２粉末は何れか一方のみを添加しても
摺動特性を改善する効果を得られず、一定の範囲内で両
粉末を添加することにより、良好な高温摺動特性を示す
焼結合金が得られるものである。一般的に、銅は、焼結
金属の機械的強度を向上させたり、焼結後の処理（例え
ばメッキ等の表面処理や、旋盤等の機械加工）の処理性
を向上させるために添加されるが、本発明のように摺動
特性の改善に着目した例はこれまで皆無である。また、
ジルコン酸ナトリウムを固体潤滑剤として実用化した例
もない。
【００１９】ジルコン酸ナトリウム粉末は、２重量％未
満では十分な効果が得られず、１５重量％以上では著し
く成形性、焼結性が悪化し、得られる焼結合金も脆いも
のとなるために、その添加量は２〜１５重量％とするの
が好適である。
満では十分な効果が得られず、１５重量％以上では著し
く成形性、焼結性が悪化し、得られる焼結合金も脆いも
のとなるために、その添加量は２〜１５重量％とするの
が好適である。
【００２０】また、銅粉末は、５重量％未満では十分な
効果が得られず、３０重量％以上では得られる焼結合金
の高温強度が著しく低下するために、その添加量は５〜
３０重量％とするのが好適である。尚、この銅の添加方
法としては、原料粉末中に粉末として添加することもで
きるが、焼結中または焼結後に必要量の銅を溶浸するこ
とによっても添加することができ、また、両者を併用す
ることもできる。このとき、実質的な効果に差異はな
い。
効果が得られず、３０重量％以上では得られる焼結合金
の高温強度が著しく低下するために、その添加量は５〜
３０重量％とするのが好適である。尚、この銅の添加方
法としては、原料粉末中に粉末として添加することもで
きるが、焼結中または焼結後に必要量の銅を溶浸するこ
とによっても添加することができ、また、両者を併用す
ることもできる。このとき、実質的な効果に差異はな
い。
【００２１】一般的な焼結合金の製造には、粉末の混
合、成形、焼結という工程があり、各種の装置および方
法が実用化されているが、本発明の焼結合金の製造に
も、これらの方法を常圧焼結法を含めて使用することが
できる。また、ＨＰ（Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ）法、ＨＩＰ
（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）法等の加
圧焼結法を用いることも可能である。
合、成形、焼結という工程があり、各種の装置および方
法が実用化されているが、本発明の焼結合金の製造に
も、これらの方法を常圧焼結法を含めて使用することが
できる。また、ＨＰ（Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ）法、ＨＩＰ
（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）法等の加
圧焼結法を用いることも可能である。
【００２２】本発明の軸受材料は、自動車エンジンの排
気ガス流量を制御する機構、例えばＥＧＲバルブ、排気
ブレーキバタフライ弁またはターボチャージャーウェイ
ストゲート等における作動軸を保持する軸受として使用
するのに好適である。また、雰囲気温度８００℃程度の
高温に曝される機構の摺動部分にも使用することが可能
である。
気ガス流量を制御する機構、例えばＥＧＲバルブ、排気
ブレーキバタフライ弁またはターボチャージャーウェイ
ストゲート等における作動軸を保持する軸受として使用
するのに好適である。また、雰囲気温度８００℃程度の
高温に曝される機構の摺動部分にも使用することが可能
である。
【００２３】
【実施例】図１の粉末配合表における試験片Ｎｏ．１〜
５のような粉末配合について、原料粉末をＶ型ブレンダ
ーを用いて３０分間混合し、混合粉末を粉末成形機を用
いて成形圧力５ｔ／ｃｍ２で成形し、焼結温度１１５０
℃で６０分間、高純度水素ガス雰囲気中で焼結した。次
いで、焼結体の寸法を所定の公差に入れるため、２ｔ／
ｃｍ２の圧力でサイジングを行なった。このようにして
できたφ２８×６ｍｍの焼結合金から、図２に示すよう
な５×５×１７ｍｍの角柱状の試験片１を切り出し、Ｓ
ＵＳ３０４溶製材を相手材２として以下の条件で摺動試
験を行ない、評価を行なった。
５のような粉末配合について、原料粉末をＶ型ブレンダ
ーを用いて３０分間混合し、混合粉末を粉末成形機を用
いて成形圧力５ｔ／ｃｍ２で成形し、焼結温度１１５０
℃で６０分間、高純度水素ガス雰囲気中で焼結した。次
いで、焼結体の寸法を所定の公差に入れるため、２ｔ／
ｃｍ２の圧力でサイジングを行なった。このようにして
できたφ２８×６ｍｍの焼結合金から、図２に示すよう
な５×５×１７ｍｍの角柱状の試験片１を切り出し、Ｓ
ＵＳ３０４溶製材を相手材２として以下の条件で摺動試
験を行ない、評価を行なった。
【００２４】
試験片温度：３００、４００、５００、６００℃
摺動速度：１０ｍ／ｍｉｎ
面圧：０．５ＭＰａ
摺動時間：１０ｍｉｎ
【００２５】また、図１の配合表における試験片Ｎｏ．
６〜８のような比較材も同様の方法で作成し、同様の評
価を行なった。
６〜８のような比較材も同様の方法で作成し、同様の評
価を行なった。
【００２６】評価結果は、図３の結果表に示すとおり、
以下のような内容となった。
以下のような内容となった。
【００２７】すなわち先ず、１８Ｃｒ２Ｍｏ鋼粉末だけ
を焼結して得た比較材Ｎｏ．６や、ジルコン酸ナトリウ
ム粉末または銅粉末のうち一方しか添加していない比較
材Ｎｏ．７、８は、何れも試験片温度６００℃で焼き付
きを起こしたが、本発明品Ｎｏ．１〜５は何れも焼き付
きを全く起こさなかった。特に、本発明品Ｎｏ．２、
３、５は試験片温度６００℃で、それ以下の場合よりも
明らかに低い摩擦係数を示しており、高温になるほど良
好な摺動状態を実現している。尚、本実施例では試験片
温度を測定しているが、実用化される場合には機器に取
り付けられた状態で使用され、機器の温度は本開発材が
曝される雰囲気ガスよりも遥かに低い温度となっている
ため、本開発材が６００℃になるのは雰囲気ガスが８０
０〜９００℃に達したときである。つまり、８００〜９
００℃という高温雰囲気に曝される機器に使用可能とい
うことである。
を焼結して得た比較材Ｎｏ．６や、ジルコン酸ナトリウ
ム粉末または銅粉末のうち一方しか添加していない比較
材Ｎｏ．７、８は、何れも試験片温度６００℃で焼き付
きを起こしたが、本発明品Ｎｏ．１〜５は何れも焼き付
きを全く起こさなかった。特に、本発明品Ｎｏ．２、
３、５は試験片温度６００℃で、それ以下の場合よりも
明らかに低い摩擦係数を示しており、高温になるほど良
好な摺動状態を実現している。尚、本実施例では試験片
温度を測定しているが、実用化される場合には機器に取
り付けられた状態で使用され、機器の温度は本開発材が
曝される雰囲気ガスよりも遥かに低い温度となっている
ため、本開発材が６００℃になるのは雰囲気ガスが８０
０〜９００℃に達したときである。つまり、８００〜９
００℃という高温雰囲気に曝される機器に使用可能とい
うことである。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。
【００２９】 すなわち、請求項１，２ともに、ステン
レス鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損なうことなく、高
温摺動特性を改善することができ、なおかつ、環境に良
くない影響を及ぼすことのない固体潤滑剤成分を添加し
た焼結合金または軸受材料を提供することができた。
レス鋼が本来持つ耐熱性、耐食性を損なうことなく、高
温摺動特性を改善することができ、なおかつ、環境に良
くない影響を及ぼすことのない固体潤滑剤成分を添加し
た焼結合金または軸受材料を提供することができた。
【図１】本発明の実施例に係る焼結合金および比較例に
係る焼結合金の粉末配合比率を示す表図（粉末配合表）
係る焼結合金の粉末配合比率を示す表図（粉末配合表）
【図２】同合金の評価試験方法を示す説明図
【図３】同合金の評価試験結果を示す表図（評価結果
表）
表）
１ 試験片
２ 相手材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−268847（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−41607（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−226855（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−15294（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 33/02
C22C 38/00 - 38/60
Claims (2)
- 【請求項１】 １８Ｃｒ２Ｍｏ鋼粉末とジルコン酸ナト
リウム粉末と銅粉末からなる焼結合金であって、ジルコ
ン酸ナトリウム粉末を２．５〜１０重量％含み、銅粉末
を５〜１５重量％含むことを特徴とする焼結合金。 - 【請求項２】 請求項１に記載した焼結合金よりなるこ
とを特徴とする軸受材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24436099A JP3482162B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 焼結合金および軸受材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24436099A JP3482162B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 焼結合金および軸受材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001073099A JP2001073099A (ja) | 2001-03-21 |
| JP3482162B2 true JP3482162B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17117547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24436099A Expired - Fee Related JP3482162B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 焼結合金および軸受材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482162B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315371A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Eagle Ind Co Ltd | 摺動部品 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5085035B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2012-11-28 | Ｎｔｎ株式会社 | 焼結金属材、焼結含油軸受、流体軸受装置、及びモータ |
| JP4954478B2 (ja) * | 2005-01-05 | 2012-06-13 | Ｎｔｎ株式会社 | 流体軸受装置 |
| US20090142010A1 (en) * | 2005-01-05 | 2009-06-04 | Ntn Corporation | Sintered metal material, sintered oil-impregnated bearing formed of the metal material, and fluid lubrication bearing device |
| JP5214555B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2013-06-19 | Ｎｔｎ株式会社 | 焼結含油軸受 |
| KR100789998B1 (ko) | 2006-06-23 | 2008-01-02 | 주식회사 에스.오.비 | 브릿지슈용 판베어링 |
| DE102009001495A1 (de) * | 2009-03-11 | 2010-09-23 | Federal-Mogul Deva Gmbh | Gleitstopfen und Gleitelement |
| JP2013163854A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Diamet:Kk | 焼結部材 |
| CN103447522A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-12-18 | 上海永进轴承制造有限公司 | 轴承套圈材料及其制备方法 |
| CN108347147A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-07-31 | 金卡智能集团股份有限公司 | 一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表 |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24436099A patent/JP3482162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315371A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Eagle Ind Co Ltd | 摺動部品 |
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|---|---|
| JP2001073099A (ja) | 2001-03-21 |
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