JP3658465B2 - 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 - Google Patents
鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3658465B2 JP3658465B2 JP17302796A JP17302796A JP3658465B2 JP 3658465 B2 JP3658465 B2 JP 3658465B2 JP 17302796 A JP17302796 A JP 17302796A JP 17302796 A JP17302796 A JP 17302796A JP 3658465 B2 JP3658465 B2 JP 3658465B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- powder
- weight
- tin
- graphite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄を主成分とする焼結摺動部材、具体的には素地の組織がフェライト組織を呈し、該組織中に多量の黒鉛が分散含有されてなる鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法に関するものである。本発明において摺動部材とは、軸受、すべり板、接触型シール材などを指すものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、黒鉛の固体潤滑作用を利用し、組織中に黒鉛を分散含有させた鉄系焼結摺動部材は数多く提案されている。しかしながら、基材が鉄を主成分とする焼結摺動部材においては、鉄粉末と黒鉛粉末とが焼結過程において反応して組織中に高硬度の遊離セメンタイト(Fe3 C)を生成し、この遊離セメンタイトが相手材との摺動において当該相手材を損傷させるという、摺動部材においては極力避けなければならない欠点が現れる。
【0003】
この遊離セメンタイトの生成を防止する方法として、例えば▲1▼黒鉛の配合割合を少量とする(1重量%以下)、▲2▼遊離セメンタイトを生成し得ない低温度(1000℃以下)で焼結する、ことにより一応の解決は見られるが、上記▲1▼の方法では配合した黒鉛の固体潤滑作用を期待することができず、また▲2▼の方法では摺動部材としての機械的強度が低く、いずれの方法によっても得られた摺動部材は黒鉛による固体潤滑作用を十分発揮させることができず、実用に供し難いという問題を残す。
【0004】
さらに、別の方法として、黒鉛粉末に銅メッキを施した、所謂被銅黒鉛粉末を使用することにより遊離セメンタイトの生成のない鉄系焼結摺動部材を得ることができるが、この方法においては▲1▼黒鉛粉末に予め銅メッキを施す工程を必要とし、コスト高となること、▲2▼すべての黒鉛粒子にもれなく銅メッキを施すことは工業的に困難であること、▲3▼上記▲2▼の結果として遊離セメンタイトの生成を完全には防ぎ難い、などの問題がある。
【0005】
上述した問題点に鑑み本発明者らは、鉄基合金の格子構造において体心立方構造(α相:フェライト組織)は面心立方構造(γ相:オーステナイト組織)に比べて炭素の固溶度が著しく低い点に着目し、鉄系焼結部材の通常の焼結温度である1100〜1200℃の範囲で鉄粉末と合金化してα相となる金属成分を選択すること、また黒鉛粉末を多量に添加した鉄基混合粉末をα相領域で焼結すること、により遊離セメンタイト及びパーライトを生成することなく多量の黒鉛を含有した鉄系焼結摺動部材を得ることができることを確認した。
【0006】
すなわち、本発明は、遊離セメンタイトの生成がなく、素地組織(フェライト)中に多量の黒鉛が分散含有された鉄系焼結摺動部材及びその製造方法を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、珪素3〜8重量%、錫1.5〜5重量%、黒鉛10〜25重量%、残部鉄から成り、素地がフェライト組織を呈し、該フェライト組織中に黒鉛が分散含有されてなる鉄系焼結摺動部材によって達成される。
【0008】
また、本発明によれば上記目的は、珪素粉末3〜8重量%または珪素鉄合金粉末の珪素成分として3〜8重量%と錫粉末1.5〜5重量%または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末の錫成分として1.5〜5重量%と黒鉛粉末10〜25重量%と残部鉄粉末とを混合して混合粉末を形成し、該混合粉末を金型に装填して所望の形状に成形して圧粉体を形成したのち、この圧粉体を中性または還元性雰囲気に調整した加熱炉内で1100〜1200℃の温度で30〜90分間焼結することを特徴とする鉄系焼結摺動部材の製造方法によっても達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の成分において、珪素(Si)および錫(Sn)は素地のα(フェライト)相生成元素である。珪素は主成分をなす鉄成分と親和性が良好で、焼結過程において鉄成分に拡散固溶して合金化する元素で、成分中に3〜8重量%の割合で添加される。珪素は珪素単体粉末のほかに、鉄珪素合金粉末、具体的には鉄−18%珪素合金粉末を珪素成分として3〜8重量%となるように添加して使用することができる。
【0010】
錫は上記珪素と同様、主成分をなす鉄成分と親和性が良好な元素で、鉄成分へ流動して合金化するとともに焼結過程における232℃の温度から液相を生じて結合材の役割を果し、焼結体を緻密化させて焼結体の強度、靭性および機械的強度の向上に寄与する。そして、その添加割合は1.5〜5重量%が適当である。錫成分としては錫単体粉末のほかに、鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末、具体的には錫2〜40重量%と鉄60〜98重量%の鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末が使用され、錫成分として1.5〜5重量%となるように添加される。
【0011】
黒鉛は鉄、珪素および錫からなるα相中に分散含有されて固体潤滑作用をなすもので、固体潤滑作用を発揮させるためには少なくとも5重量%以上、好ましくは10重量%以上の添加量が必要とされる。また、素地がα組織を呈し、遊離セメンタイトの生成を生じないため25重量%もの多量の添加が可能となる。しかし、25重量%を越えて添加すると、摺動部材としての機械的強度が損なわれるため、その添加量は25重量%が限度である。したがって、黒鉛の添加量は10〜25重量%が適当である。
【0012】
つぎに、上記成分組成から成る焼結摺動部材の製造方法について説明する。
【0013】
鉄粉末、珪素単体粉末または珪素鉄合金粉末、錫単体粉末または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末はそれぞれ粒径が25μmのふるいを通過する粉末が使用される。これらの粉末を使用するのは、焼結過程において速やかに合金化させγ相を生じさせないで素地をα相化させるとともに生成する気孔の大きさを小さく抑えるためである。また、黒鉛は粒径が100μm以上、150μm以下の上記金属粉末に比べ大きな粉末が使用される。これは黒鉛の分散性をよくし、黒鉛による固体潤滑作用を効果的に発揮させるためである。
【0014】
粒径が25μmのふるいを通過する鉄粉末に対し、粒径が100μm以上、150μm以下の黒鉛粉末10〜25重量%、珪素単体粉末または珪素鉄合金粉末の珪素成分として3〜8重量%および錫単体粉末または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末の錫成分として1.5〜5重量%を添加、混合して混合粉末を形成する。ついで、この混合粉末を所望の形状を有する金型内に装填し、2〜5トン/cm2の圧力下で圧縮成形し、該混合粉末からなる圧粉体を形成する。このようにして得た圧粉体を中性もしくは還元性雰囲気に調整した加熱炉内で1100〜1200℃の温度で30〜90分間焼結し、その後炉冷して炉から取り出し、必要に応じて機械加工により所望の寸法に加工して焼結摺動部材を得る。ここで、中性もしくは還元性雰囲気としては、アンモニア分解ガス、窒素ガス、水素ガスなどが使用される。
【0015】
このようにして得た焼結摺動部材はその素地の組織がα相を呈し、該α相中に黒鉛が分散含有されている。
【0016】
上述した焼結過程において、成分中の錫は232℃の温度において液相を生じ鉄成分へ流動して合金化する際に膨張し、合金化によってα相になると焼結が活性化されて大きく収縮すること、また成分中の珪素は鉄成分に拡散固溶する際に膨張し、拡散が終わりα領域になると大きく収縮すること、を見出した。この収縮現象は黒鉛粉末の周囲の気孔をつぶし、かつ該黒鉛粉末を素地に強く保持させるので、該黒鉛の脱落がないという効果を生ずる。
【0017】
以下、本発明の焼結摺動部材をその実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されないのである。
【0018】
【実施例】
25μmのふるいを通過する還元鉄粉末に対し、25μmのふるいを通過するアトマイズ鉄−18%珪素合金粉末を珪素成分として5重量%、25μmのふるいを通過するアトマイズ錫粉末2重量%および粒径が100μm以上、150μm以下の黒鉛粉末17重量%を乳鉢で混合し、混合粉末を得た(鉄76重量%、珪素5重量%、錫2重量%、黒鉛17重量%)。
【0019】
この混合粉末を金型内に装填し、2トン/cm2 の圧力で圧縮成形し、圧粉体を得た。この圧粉体を水素雰囲気に調整された加熱炉内で、1150℃の温度で60分間焼結し、その後炉冷して炉から取り出し、機械加工により一辺が30mm、厚さ5mmの寸法に加工して焼結摺動部材を得た。
【0020】
このようにして得た焼結摺動部材の組織は図1の顕微鏡写真(倍率100倍)に示すように、素地がフェライト組織を呈するとともに該組織中に遊離セメンタイト及びパーライトの生成はなく、黒鉛Aは該組織中に分散含有されているのが確認された。
【0021】
つぎに、上記実施例で得た焼結摺動部材の摺動特性について、下記の試験条件で試験した結果を説明する。
【0022】
(試験条件)
すべり速度:16.7mm/sec
荷 重:50kgf/cm2
時 間:30分
潤 滑:無潤滑
相 手 材:機械構造用炭素鋼(S45C)からなる円筒体
試験方法 :スラスト試験
【0023】
上記試験条件により行なった結果、摩擦係数は0.15〜0.20と低い値を示し、また摩耗量(摩耗深さ)は0.05mm以下と低い値を示した。
【0024】
【発明の効果】
本発明の鉄系焼結摺動部材は、その素地の組織がフェライト組織を呈し、該組織中に多量の黒鉛が分散含有されているので、該黒鉛の固体潤滑作用がいかんなく発揮される。また、製造方法においては鉄粉末、珪素粉末および錫粉末を25μmのふるいを通過する粉末を使用することにより、焼結過程において速やかに合金化させ素地をα相化させるとともに生成する気孔の大きさを小さく抑えることができる。さらに、錫成分と珪素成分が鉄成分へ拡散固溶した後の収縮現象により、黒鉛粉末の周囲の気孔をつぶし、かつ該黒鉛粉末を素地に強く保持させるので、該黒鉛の脱落がないという効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉄系焼結摺動部材の焼結組織を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
A 黒鉛
Claims (2)
- 珪素3〜8重量%、錫1.5〜5重量%、黒鉛10〜25重量%、残部鉄から成り、素地がフェライト組織を呈し、該フェライト組織中に黒鉛が分散含有されていることを特徴とする鉄系焼結摺動部材。
- 珪素粉末3〜8重量%または珪素鉄合金粉末の珪素成分として3〜8重量%と錫粉末1.5〜5重量%または鉄錫合金粉末あるいは部分合金化鉄錫粉末の錫成分として1.5〜5重量%と黒鉛粉末10〜25重量%と残部鉄粉末とを混合して混合粉末を形成し、該混合粉末を金型に装填して所望の形状に成形して圧粉体を形成したのち、この圧粉体を中性または還元性雰囲気に調整した加熱炉内で1100〜1200℃の温度で30〜90分間焼結することを特徴とする鉄系焼結摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17302796A JP3658465B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17302796A JP3658465B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH101756A JPH101756A (ja) | 1998-01-06 |
JP3658465B2 true JP3658465B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=15952861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17302796A Expired - Fee Related JP3658465B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3658465B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4627713B2 (ja) * | 2005-11-14 | 2011-02-09 | 日立建機株式会社 | 摺動部材及びその製造方法 |
BRPI0803956B1 (pt) * | 2008-09-12 | 2018-11-21 | Whirlpool S.A. | composição metalúrgica de materiais particulados e processo de obtenção de produtos sinterizados autolubrificantes |
JP6893836B2 (ja) * | 2017-07-03 | 2021-06-23 | オイレス工業株式会社 | 複層焼結板及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP17302796A patent/JP3658465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH101756A (ja) | 1998-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4913739A (en) | Method for powder metallurgical production of structural parts of great strength and hardness from Si-Mn or Si-Mn-C alloyed steels | |
US5312475A (en) | Sintered material | |
US10618110B2 (en) | Master alloy for producing sinter hardened steel parts and process for the production of sinter hardened parts | |
JP4201830B2 (ja) | クロム、モリブデンおよびマンガンを含む鉄基粉末、および、焼結体の製造方法 | |
US2831243A (en) | Sintered powdered copper base bearing | |
JP3658465B2 (ja) | 鉄系焼結摺動部材ならびにその製造方法 | |
JPS6389642A (ja) | 耐摩耗性鉄焼結品 | |
US5937268A (en) | Sintered sliding member and production method thereof | |
US4130422A (en) | Copper-base alloy for liquid phase sintering of ferrous powders | |
JP3280377B2 (ja) | 鉄基粉末、これで製造される部品、及びこの部品の製造方法 | |
JPS6140028B2 (ja) | ||
JP4109023B2 (ja) | 鉄系焼結摺動部材の製造方法及び鉄系焼結摺動部材 | |
JP2001131660A (ja) | 銅系高強度焼結部品用合金粉末 | |
JP2910326B2 (ja) | 粉末冶金用混合粉末およびその焼結体 | |
JPH02290905A (ja) | 無給脂摺動材料およびその製造方法 | |
JPH101704A (ja) | 摺動材およびその製造方法 | |
JPH05302101A (ja) | 粉末冶金用混合粉末およびその焼結体 | |
JP3795402B2 (ja) | 鋳鉄系焼結摺動部材及びその製造方法 | |
JP3331963B2 (ja) | 焼結バルブシートおよびその製造方法 | |
JP3332393B2 (ja) | 焼結摺動部材ならびにその製造方法 | |
JP3336949B2 (ja) | 鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング | |
JPH05263200A (ja) | 耐焼付性がすぐれた焼結高速度鋼及びその製造方法 | |
JPS61104052A (ja) | 高強度鉄系焼結合金 | |
JP3346292B2 (ja) | 高強度Fe基焼結バルブシート | |
JP3077865B2 (ja) | 焼結用鉄基合金粉末および耐摩耗性鉄基焼結合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090318 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100318 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100318 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110318 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120318 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130318 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140318 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |