JP6745760B2 - Sintered bearing for fuel pump and manufacturing method thereof - Google Patents
Sintered bearing for fuel pump and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6745760B2 JP6745760B2 JP2017115169A JP2017115169A JP6745760B2 JP 6745760 B2 JP6745760 B2 JP 6745760B2 JP 2017115169 A JP2017115169 A JP 2017115169A JP 2017115169 A JP2017115169 A JP 2017115169A JP 6745760 B2 JP6745760 B2 JP 6745760B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- weight
- powder
- copper
- sintered bearing
- 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.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 118
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 48
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 162
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 128
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 121
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 101
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 87
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 73
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 73
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 59
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 47
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 45
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 41
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 18
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 16
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 15
- RIRXDDRGHVUXNJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[P] Chemical compound [Cu].[P] RIRXDDRGHVUXNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 15
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 73
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 73
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 64
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 37
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 23
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 22
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 19
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 16
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 15
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 11
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 8
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 4
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 4
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 229920013639 polyalphaolefin Polymers 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、耐食性および耐摩耗性に優れ、高強度を有する燃料ポンプ用焼結軸受およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a sintered bearing for a fuel pump having excellent corrosion resistance and wear resistance and high strength, and a method for manufacturing the same.
従来、例えば、燃料としてガソリンや軽油などを用いるエンジンには電動燃料ポンプが使用されている。近年、ガソリンや軽油などの燃料を用いる電動燃料ポンプを備えたエンジンは、世界各地で広く使用されており、使用されるガソリンや軽油などの品質は世界の各地域で異なっており、粗悪なガソリンが使用されている地域も多い。粗悪なガソリンの一種として有機酸を含むガソリンおよびバイオ燃料が知られているが、電動燃料ポンプに銅系焼結軸受を使用した場合、このような粗悪ガソリンに含まれている有機酸やバイオ燃料により、銅系焼結軸受が腐食される。この腐食は、軸受表面に開口する気孔の開口部周辺およびこの気孔の内面、さらには軸受の内部に内在し、かつ表面から内部に連通している気孔の内面などに進行して軸受の強度を低下させ、銅系焼結軸受の寿命が短くなる。 Conventionally, for example, an electric fuel pump has been used for an engine that uses gasoline, light oil, or the like as fuel. In recent years, engines equipped with electric fuel pumps that use fuels such as gasoline and light oil have been widely used all over the world, and the quality of gasoline and light oil used differs in each region of the world. Is used in many areas. Gasoline and biofuel containing organic acids are known as a kind of poor gasoline, but when a copper-based sintered bearing is used in an electric fuel pump, the organic acid and biofuel contained in such bad gasoline are used. As a result, the copper-based sintered bearing is corroded. This corrosion progresses around the openings of the pores that open to the bearing surface and the inner surfaces of these pores, and further to the inner surfaces of the pores that are internal to the bearing and communicate with the interior, increasing the strength of the bearing. And shorten the life of the copper-based sintered bearing.
さらに、近年、自動車などのエンジンの小型化、軽量化はめざましく、これに伴って、燃料ポンプにも小型化および軽量化が求められ、これに組込まれる焼結軸受もコンパクト化が求められる。例えば、電動燃料ポンプでは、吐出性能を確保しつつ小型化するには、回転数を高める必要があり、これに伴い、燃料ポンプ内に取り込まれたガソリンなどの燃料が狭い隙間の流通路を高圧かつ高速で通過することになり、このような条件下では、焼結軸受にコンパクト化と共に一層の高強度と耐摩耗性、摩擦特性および耐腐食性が要求されることになる。このため、従来の銅系焼結軸受は、高強度を有するが、特に耐腐食性については十分ではない。 Further, in recent years, engines such as automobiles have been remarkably reduced in size and weight, and accordingly, fuel pumps are also required to be reduced in size and weight, and sintered bearings incorporated therein are also required to be reduced in size. For example, in an electric fuel pump, it is necessary to increase the rotational speed in order to reduce the size while ensuring the discharge performance. As a result, fuel such as gasoline taken into the fuel pump has a high pressure in the flow passage with a narrow gap. In addition, the sintered bearing is required to be compact and to have higher strength, wear resistance, friction characteristics and corrosion resistance under such conditions. Therefore, the conventional copper-based sintered bearing has high strength, but is not particularly satisfactory in corrosion resistance.
このような用途に使用する焼結軸受として、例えば、特許文献1には、Cu−Ni−Sn−C−P系の焼結軸受が公開されている。
As a sintered bearing used for such an application, for example,
一方、機械的特性と耐食性に優れた焼結軸受として、アルミニウム青銅系の焼結軸受が知られている。この焼結軸受では、焼結時に昇温する過程で表面に酸化アルミニウム膜が生成しアルミニウムの拡散を阻害するために十分な耐腐食性と強度を有する焼結体を容易に得ることができないという問題がある。特許文献2には、前記問題を改良するために、焼結アルミニウム含有銅合金用混合粉末およびその製造方法に関する技術が公開されている。
On the other hand, as a sintered bearing having excellent mechanical properties and corrosion resistance, an aluminum bronze-based sintered bearing is known. With this sintered bearing, an aluminum oxide film is formed on the surface during the temperature rise during sintering, and it is difficult to obtain a sintered body having sufficient corrosion resistance and strength because it inhibits the diffusion of aluminum. There's a problem.
特許文献1に記載されたCu−Ni−Sn−C−P系の焼結軸受では、強度や耐摩耗性は向上するが、耐食性の面では十分なものとはいえない。また、希少金属であるNiを含有するので、コスト面でも問題がある。
The Cu-Ni-Sn-C-P type sintered bearing described in
特許文献2に記載されたアルミニウム含有銅合金粉末は成形性および焼結性に優れたものであるが、当該アルミニウム含有銅合金粉末を用いたアルミニウム青銅系焼結軸受として、安定した耐腐食性、機械的特性、コンパクト化、低コスト化を満たす多量生産に適した製品を得るためには、更なる検討が必要である。
The aluminum-containing copper alloy powder described in
従来の問題に鑑み、本発明は、耐腐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性を向上させると共に、コンパクト化、低コスト化を図った燃料ポンプ用アルミニウム青銅系焼結軸受を提供すること、および生産性がよく、低コストで、多量生産に好適な燃料ポンプ用アルミニウム青銅系焼結軸受の製造方法を提供することを目的とする。
In view of the conventional problems, the present invention provides a sintered aluminum bronze-based bearing for a fuel pump, which has improved mechanical properties such as corrosion resistance, strength, and wear resistance, and is compact and low in cost. And a method of manufacturing an aluminum bronze-based sintered bearing for a fuel pump, which has good productivity, low cost, and is suitable for mass production.
本発明者らは、アルミニウム青銅系焼結軸受およびその製造方法において、軸受機能の向上と共に、コンパクト化、低コスト化、生産性の向上を図るために、焼結による膨張を有効利用するという新規な着想を前提条件として、前述したような常にガソリンと接触する環境下にある燃料ポンプ用焼結軸受おいて、粗悪なガソリンによる硫化腐食、有機酸およびバイオ燃料による腐食を抑制し、かつ、初期なじみ、耐久性等の性能を確保するために、種々の検討と試験評価を行い、以下の知見を得たことにより本発明に至った。
(1)アルミニウム配合量と硫化腐食性の関係では、アルミニウムの配合量が多くなるほど耐腐食性は向上する。これは、アルミニウムの配合量が増えると銅への拡散が増進し耐腐食性が向上すると考えられる。
(2)アルミニウム配合量と有機酸腐食性の関係では、アルミニウムの配合量が多くなるほど耐腐食性は低下する。ただし、アルミニウムの配合量が9.0質量%付近から重量変化率が穏やかになる。
(3)アルミニウムの配合量とアルミニウム青銅組織の関係では、アルミニウムの配合量は多くなるほどβ相の割合が多くなる。β相は565℃で共析変態し、α相とγ相になり、アルミニウム配合量が多くなるほどγ相の割合が多くなる。γ相は耐有機酸腐食性、初期なじみ性を低下させるので、銅源として、アルミニウム―銅合金粉末を用い、銅単体の粉末を添加しない場合は、γ相とα相との比を、0<γ相/α相≦0.10とする。
(4)焼結温度と耐腐食性の関係では、焼結温度を高くするとアルミニウムの拡散が増進し耐腐食性が向上する。
(5)添加剤である燐は、焼結過程でのアルミニウムの拡散の促進で、アルミニウム量を減らすことができ耐腐食性と初期なじみを劣化するアルミニウム組織のγ相の析出を削減できることが考えられる。
(6)アルミニウムの配合量と初期なじみ時間および摩擦係数との関係では、アルミニウムの配合量と初期なじみ時間および摩擦係数は比例関係にある。これは、アルミニウムの配合量が増加するとγ相が増加することが考えられる。
In the aluminum bronze-based sintered bearing and the method for manufacturing the same, the inventors of the present invention have proposed that the expansion by sintering is effectively used in order to improve the bearing function and to achieve compactness, cost reduction, and productivity improvement. As a prerequisite, the sintered bearings for fuel pumps, which are always in contact with gasoline as described above, suppress sulfide corrosion due to poor gasoline, corrosion due to organic acid and biofuel, and The present invention has been accomplished by conducting various studies and test evaluations and obtaining the following findings in order to secure familiarity, durability and other performances.
(1) Regarding the relationship between the aluminum content and the sulfidation corrosion resistance, the corrosion resistance is improved as the aluminum content is increased. It is considered that when the compounding amount of aluminum is increased, the diffusion into copper is enhanced and the corrosion resistance is improved.
(2) Regarding the relationship between the amount of aluminum compounded and the organic acid corrosiveness, the corrosion resistance decreases as the amount of aluminum compounded increases. However, the weight change rate becomes mild when the amount of aluminum compounded is around 9.0% by mass.
(3) In the relationship between the blending amount of aluminum and the aluminum bronze structure, the proportion of β phase increases as the blending amount of aluminum increases. The β phase undergoes eutectoid transformation at 565° C. to become an α phase and a γ phase, and the proportion of the γ phase increases as the aluminum content increases. Since the γ phase lowers the organic acid corrosion resistance and the initial running-in property, when the aluminum-copper alloy powder is used as the copper source and the powder of copper alone is not added, the ratio between the γ phase and the α phase is 0. <γ phase/α phase≦0.10.
(4) Regarding the relationship between the sintering temperature and the corrosion resistance, when the sintering temperature is increased, the diffusion of aluminum is promoted and the corrosion resistance is improved.
(5) Phosphorus, which is an additive, is thought to promote the diffusion of aluminum during the sintering process, thereby reducing the amount of aluminum and reducing the precipitation of γ phase in the aluminum structure that deteriorates the corrosion resistance and the initial familiarity. To be
(6) Regarding the relationship between the blending amount of aluminum and the initial running-in time and the friction coefficient, the blending amount of aluminum and the initial running-in time and the frictional coefficient are in a proportional relationship. It is considered that the γ phase increases as the aluminum content increases.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、8.5〜10重量%のアルミニウムおよび0.1〜0.6重量%の燐を含有し、残部の主成分を銅とし、不可避不純物を含んだ燃料ポンプ用焼結軸受であって、この焼結軸受は、アルミニウム−銅合金が焼結された組織を有し、かつ前記焼結軸受の表層部の気孔を内部の気孔より小さくしたことを特徴とする。これにより、耐腐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化、低コスト化を図ることができる。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention contains 8.5 to 10% by weight of aluminum and 0.1 to 0.6% by weight of phosphorus, and the remaining main component is copper, A sintered bearing for a fuel pump containing unavoidable impurities, the sintered bearing having a structure in which an aluminum-copper alloy is sintered, and the pores of the surface layer portion of the sintered bearing from the internal pores. It is characterized by being made smaller. As a result, it is possible to improve mechanical properties such as corrosion resistance, strength, and wear resistance, as well as oil film forming properties and oil retaining properties, and to achieve compactness and cost reduction.
また、燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法としての本発明は、8.5〜10重量%のアルミニウムおよび0.1〜0.6重量%の燐を含有し、残部の主成分を銅とし、不可避不純物を含んだ燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法であって、この製造方法は、原料粉末としてアルミニウム−銅合金粉、電解銅粉および燐−銅合金粉を用い、少なくとも、原料粉末に焼結助剤が添加された圧粉体を成形する成形工程と、前記圧粉体からアルミニウム−銅合金組織を有する焼結体を得る焼結工程と、前記焼結体を寸法整形するサイジング工程とを含んでいることを特徴とする。これにより、生産性がよく、低コストで、多量生産に好適な燃料ポンプ用アルミニウム青銅系焼結軸受の製造方法を実現することができる。これにより製造された燃料ポンプ用焼結軸受は、耐腐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化を図ることができる。 Further, the present invention as a method for producing a sintered bearing for a fuel pump contains 8.5 to 10% by weight of aluminum and 0.1 to 0.6% by weight of phosphorus, and the remaining main component is copper, A method for manufacturing a sintered bearing for a fuel pump containing unavoidable impurities, which comprises using aluminum-copper alloy powder, electrolytic copper powder and phosphorous-copper alloy powder as raw material powder, and burning at least raw material powder. A forming step of forming a green compact to which a binder is added, a sintering step of obtaining a sintered body having an aluminum-copper alloy structure from the green compact, and a sizing step of dimensioning the sintered body. It is characterized by including. As a result, it is possible to realize a method for manufacturing an aluminum bronze-based sintered bearing for a fuel pump, which has good productivity, low cost, and which is suitable for mass production. The sintered bearing for a fuel pump thus manufactured can be made compact while improving mechanical properties such as corrosion resistance, strength, and wear resistance, oil film forming property, and oil retaining property.
上記のアルミニウム−銅合金の組織は、α相を有していることが好ましい。α相は、耐有機酸腐食性、初期なじみ性に対して有効なものである。 The structure of the aluminum-copper alloy described above preferably has an α phase. The α phase is effective for organic acid corrosion resistance and initial familiarity.
上記のアルミニウム−銅合金の組織(以下、アルミニウム青銅組織ともいう)は、銅源として、アルミニウム―銅合金粉末を用い、銅単体の粉末を添加しない場合は、γ相とα相との比γ相/α相を、0<γ相/α相≦0.10とすることが好ましい。0<γ相/α相≦0.10の範囲であれば、耐有機酸腐食性、初期なじみ性に優れる。 The structure of the above-mentioned aluminum-copper alloy (hereinafter, also referred to as an aluminum bronze structure) uses an aluminum-copper alloy powder as a copper source, and when a powder of copper alone is not added, the ratio γ to α phase is γ. The phase/α phase is preferably 0<γ phase/α phase≦0.10. Within the range of 0<γ phase/α phase≦0.10, the organic acid corrosion resistance and the initial running-in property are excellent.
上記の黒鉛の配合量として、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量%に対して、3〜10重量%添加されていることが好ましく、例えば、3〜5重量%添加されているものが使用可能である。3重量%未満では、燃料ポンプ用焼結軸受として黒鉛添加による潤滑性、耐摩耗性の向上効果が得られない。一方、5重量%を超えると、例えばアルミニウムの銅への拡散が阻害され始めることが懸念される。黒鉛の添加量が10重量%を超えると、アルミニウムの銅への拡散が阻害されるので、考慮が必要である。耐摩耗性については、黒鉛の添加量を増量すると耐摩耗性が向上するが、黒鉛の添加量10重量%から摩耗量が若干多くなり、材料強度の低下が原因と考えられる。 It is preferable that the graphite is added in an amount of 3 to 10% by weight based on 100% by weight of the total amount of aluminum, phosphorus, raw material powder containing copper as the main component of the balance, and unavoidable impurities. It is possible to use the one added at up to 5% by weight. If it is less than 3% by weight, the effect of improving lubricity and wear resistance by adding graphite cannot be obtained as a sintered bearing for a fuel pump. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, it is feared that diffusion of aluminum into copper starts to be hindered. If the amount of graphite added exceeds 10% by weight, the diffusion of aluminum into copper is hindered, so consideration is necessary. Regarding the wear resistance, the wear resistance is improved by increasing the addition amount of graphite, but it is considered that the wear amount is slightly increased from the addition amount of graphite of 10% by weight and the material strength is lowered.
上記の前記黒鉛粉は、天然黒鉛、又は人造黒鉛の微粉を樹脂バインダで造粒後粉砕し、粒径145メッシュ以下の黒鉛粉末にしたものが好ましい。一般的に黒鉛を4重量%以上添加すると成形することができないが、造粒黒鉛を使用することで成形を可能にした。 It is preferable that the above graphite powder is obtained by granulating fine powder of natural graphite or artificial graphite with a resin binder and then pulverizing it to obtain graphite powder having a particle size of 145 mesh or less. Generally, when graphite is added in an amount of 4% by weight or more, it cannot be molded, but the use of granulated graphite enables molding.
上記の燃料ポンプ用焼結軸受には、焼結助剤としての錫を添加しないことが好ましい。錫はアルミニウムの拡散を妨げるので好ましくない。 It is preferable not to add tin as a sintering aid to the above sintered bearing for fuel pump. Tin is not preferred because it hinders the diffusion of aluminum.
上記の燃料ポンプ用焼結軸受において、アルミニウムの含有量を9〜9.5重量%とするとさらに好ましい。燃料ポンプ用焼結軸受として、アルミニウムの含有量が8.5〜10重量%であれば使用可能であり、9〜9.5重量%は最適な範囲である。 In the above sintered bearing for a fuel pump, it is more preferable that the content of aluminum is 9 to 9.5% by weight. The sintered bearing for a fuel pump can be used if the aluminum content is 8.5 to 10% by weight, and 9 to 9.5% by weight is the optimum range.
上記の焼結助剤として、前記アルミニウム−銅合金粉、電解銅粉および燐−銅合金粉からなる原料粉末の合計100重量%に対して、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量%添加することが好ましい。0.05重量%未満では、焼結助剤としての効果が不十分となり、緻密で適宜の強度を有する焼結体が得られない。一方、0.2重量%を超えると、それ以上添加しても焼結助剤としての効果は頭打ちとなり、コスト的な観点から0.2重量%以下に止めることが好ましい。 As the above sintering aid, aluminum fluoride and calcium fluoride are added in a total amount of 0.05% with respect to a total of 100% by weight of the raw material powder consisting of the aluminum-copper alloy powder, electrolytic copper powder and phosphorus-copper alloy powder. It is preferable to add ~0.2 wt%. If it is less than 0.05% by weight, the effect as a sintering aid becomes insufficient, and a dense sintered body having an appropriate strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.2% by weight, the effect as a sintering aid will reach the ceiling even if it is added in excess, and it is preferable to keep it to 0.2% by weight or less from the viewpoint of cost.
上記のアルミニウム−銅合金粉の平均粒径d1と電解銅粉の平均粒径d2との比d2/d1を2〜3とすることが好ましい。比d2/d1がこの範囲にあると、アルミニウムを銅に十分拡散させることができ、耐腐食性に優れる。 It is preferable that the ratio d2/d1 between the average particle diameter d1 of the aluminum-copper alloy powder and the average particle diameter d2 of the electrolytic copper powder is 2 to 3. When the ratio d2/d1 is in this range, aluminum can be sufficiently diffused in copper, and the corrosion resistance is excellent.
上記の電解銅粉は、粉末形状が異なるもので構成され、アスペクト比が2以上の電解銅粉の割合W1と2未満の電解銅粉の割合W2との比W2/W1を3〜9とすることが好ましい。アスペクト比が2以上の電解銅粉は、アルミニウムの拡散のためには有効であるが、成形性が悪い。比W2/W1が、3未満であると成形性の面から好ましくなく、一方、9を超えるとアルミニウムの拡散が不十分となるので好ましくない。ここで、アスペクト比とは、粉末の長軸長さを粉末の厚みで除した比を意味する。 The above-mentioned electrolytic copper powder is composed of different powder shapes, and the ratio W2/W1 of the ratio W1 of the electrolytic copper powder having an aspect ratio of 2 or more and the ratio W2 of the electrolytic copper powder having an aspect ratio of less than 2 is set to 3 to 9. It is preferable. Electrolytic copper powder having an aspect ratio of 2 or more is effective for diffusing aluminum, but has poor formability. If the ratio W2/W1 is less than 3, it is not preferable from the viewpoint of moldability, while if it exceeds 9, the diffusion of aluminum becomes insufficient, which is not preferable. Here, the aspect ratio means a ratio obtained by dividing the major axis length of the powder by the thickness of the powder.
燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法としての第2の発明は、8.5〜10重量%のアルミニウムおよび0.1〜0.6重量%の燐を含有し、残部の主成分を銅とし、不可避不純物を含んだ燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法であって、この製造方法は、原料粉末として、銅単体の粉末を添加せず、アルミニウム−銅合金粉および燐−銅合金粉を用い、少なくとも、原料粉末に焼結助剤が添加された圧粉体を成形する成形工程と、前記圧粉体からアルミニウム−銅合金組織を有する焼結体を得る焼結工程と、前記焼結体を寸法整形するサイジング工程とを含んでいることを特徴とする。ここで、原料粉末としての銅単体の粉末を添加せずとは、製造現場において不可避的に含まれる銅単体の粉末は許容する意味で用いる。 A second invention as a method for manufacturing a sintered bearing for a fuel pump contains 8.5 to 10% by weight of aluminum and 0.1 to 0.6% by weight of phosphorus, and the balance of the main component is copper, A method for manufacturing a sintered bearing for a fuel pump containing unavoidable impurities, wherein this manufacturing method does not add powder of copper alone as raw material powder, and uses aluminum-copper alloy powder and phosphorus-copper alloy powder, At least a forming step of forming a green compact in which a sintering aid is added to the raw material powder, a sintering step of obtaining a sintered body having an aluminum-copper alloy structure from the green compact, and the sintered body. And a sizing step for shaping. Here, without adding the powder of the copper simple substance as the raw material powder, the powder of the copper simple substance inevitably contained at the manufacturing site is used in the meaning of allowing.
上記の製造方法としての第2の発明も、生産性がよく、低コストで、多量生産に好適な燃料ポンプ用アルミニウム青銅系焼結軸受の製造方法を実現することができる。また、これにより製造された燃料ポンプ用焼結軸受は、耐腐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化を図ることができる。さらに、銅単体の粉末が添加されていないので、銅単体が偏った部分が略無くなり、この部分による腐食の発生が回避されると共に、アルミニウム−銅合金粉の粒一つ一つの耐腐食性が向上することにより、さらに厳しい使用環境に対しても耐腐食性を確保することができる。 The second invention as the above manufacturing method can also realize a manufacturing method of an aluminum bronze-based sintered bearing for a fuel pump, which has high productivity, low cost, and suitable for mass production. Further, the sintered bearing for a fuel pump manufactured in this manner can be improved in mechanical characteristics such as corrosion resistance, strength, and wear resistance, oil film forming property, and oil retaining property, and can be made compact. Furthermore, since the powder of the copper simple substance is not added, the portion where the copper simple substance is biased is substantially eliminated, and the occurrence of corrosion due to this portion is avoided, and the corrosion resistance of each aluminum-copper alloy powder grain is improved. By improving, the corrosion resistance can be secured even in a more severe use environment.
上記の原料粉末としてのアルミニウム−銅合金粉が、7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末であることが好ましく、例えば8〜10重量%アルミニウム−銅合金粉末であることがより好ましい。これらの場合、アルミニウム−銅合金粉の粒一つ一つ耐腐食性が向上し、燃料ポンプ用焼結軸受全体の耐腐食性が向上する。 The aluminum-copper alloy powder as the raw material powder is preferably 7 to 11 wt% aluminum-copper alloy powder, and more preferably 8 to 10 wt% aluminum-copper alloy powder. In these cases, the corrosion resistance of each grain of the aluminum-copper alloy powder is improved, and the corrosion resistance of the entire sintered bearing for a fuel pump is improved.
本発明による燃料ポンプ用焼結軸受は、耐腐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化、低コスト化を図ることができる。また、本発明による燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法は、生産性がよく、低コストで、多量生産に好適な燃料ポンプ用アルミニウム青銅系焼結軸受の製造方法を実現することができる。 The sintered bearing for a fuel pump according to the present invention can improve mechanical characteristics such as corrosion resistance, strength, and wear resistance, oil film forming property, and oil retaining property, and can be made compact and low in cost. Further, the method for producing a sintered bearing for a fuel pump according to the present invention has high productivity, is low in cost, and can realize a method for producing an aluminum bronze-based sintered bearing for a fuel pump, which is suitable for mass production.
さらに、銅単体の粉末を添加せず、アルミニウム−銅合金粉を用いた製造方法としての第2の発明によれば、銅単体が偏った部分が略無くなり、この部分による腐食の発生が回避されると共に、アルミニウム−銅合金粉の粒一つ一つの耐腐食性が向上することにより、さらに厳しい使用環境に対しても耐腐食性を確保することができる。 Further, according to the second invention as the manufacturing method using the aluminum-copper alloy powder without adding the powder of the simple substance of copper, the uneven portion of the simple substance of copper is substantially eliminated, and the occurrence of corrosion due to this part is avoided. In addition, since the corrosion resistance of each aluminum-copper alloy powder is improved, the corrosion resistance can be ensured even in a more severe use environment.
以下、本発明の燃料ポンプ用焼結軸受についての第1の実施形態およびその製造方法についての第1の実施形態を添付図面に基づいて説明する。燃料ポンプ用焼結軸受についての第1の実施形態を図1〜8に示し、製造方法についての第1の実施形態を図9〜14に示す。 Hereinafter, a first embodiment of a sintered bearing for a fuel pump according to the present invention and a first embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to the accompanying drawings. 1st Embodiment about the sintered bearing for fuel pumps is shown in FIGS. 1-8, and 1st Embodiment about a manufacturing method is shown in FIGS.
図1は、本実施形態に係る焼結軸受が使用される燃料ポンプの概要を示す縦断面図である。電動燃料ポンプ40は、円筒状の金属製ハウジング41の上部にモータ部42が組み込まれ、その下側にポンプ部43が組み込まれている。ハウジング41の上端部には合成樹脂製モータカバー45が加締め固定されている。ハウジング41の下端部には金属製ポンプカバー46およびポンプボデー47が取り付けられている。ハウジング41内のモータカバー45とポンプカバー46との間にモータ部室48が形成され、ポンプカバー46とポンプボデー47との間にポンプ部室49が形成されている。ポンプカバー46は、モータ部室48とポンプ部室49とを区画する区画壁を形成している。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the outline of a fuel pump in which a sintered bearing according to this embodiment is used. In the
モータ部室48にはモータのアーマチュア50が配置されている。アーマチュア50の軸52の上下端部は、モータカバー45とポンプカバー46にそれぞれすべり軸受1、2を介して回転自在に支持されている。このすべり軸受1、2が本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受である。
A
ハウジング41に内周面には、マグネット55がアーマチュア50の外周面に対して所定の間隔をあけて固定されている。モータカバー45には、アーマチュア50の整流子50aに摺接するブラシ56がスプリング57により付勢された状態で組み込まれている。ブラシ56は、チョークコイル58を介して外部接続端子(図示省略)と導通されている。モータカバー45には、燃料噴射弁に通じる燃料供給パイプ(図示省略)を接続する吐出口70が設けられている。この吐出口70には、燃料の逆流を阻止するチェックバルブ71がスプリング72により閉止方向に付勢された状態で組み込まれている。
A
ポンプ部43のポンプカバー46とポンプボデー47との間にはプレート74が介在されており、ポンプ部室49が2室に区画されている。この各室にはインペラ75がそれぞれ配置されている。両インペラ75は、軸52の下端部に連結されており、モータ部42によって回転駆動される。ポンプボデー47には吸入口76が設けられており、ポンプカバー46には流通口77が設けられている。
A
燃料ポンプ40は、モータ部42によってポンプ部43のインペラ75を回転させる。これにより、燃料タンク内の燃料が吸入口76よりポンプ部室49に汲み上げられ、この燃料は、ポンプ部43の流路を経てポンプカバー46の流通口77よりモータ部室48に入り、吐出口70から吐出される。したがって、アーマチュア50の軸52を回転自在に支持する本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受1、2は燃料(例えば、ガソリン)と常に接触する環境下にある。図1に示す燃料ポンプ40は、例えば燃料ポンプ40がガソリン等の液体状燃料中に浸されるインタンク方式の燃料ポンプ40である。
The
ここで燃料ポンプの種類について説明すると、燃料ポンプとして、例えば、インタンク方式の燃料ポンプと、アウトタンク方式の燃料ポンプとの二種類の方式のものが挙げられる。 Explaining the types of fuel pumps, there are two types of fuel pumps, for example, an in-tank type fuel pump and an out-tank type fuel pump.
インタンク方式の燃料ポンプは、例えば、ガソリン等の液体状燃料の液中に燃料ポンプそのものが浸漬されつつ使用される方式のものである。このため、例えばインタンク方式の燃料ポンプに用いられる焼結軸受1、2は、必ずしも含油されていなくてもよいものであるが、初期摩耗を少しでも抑えるために、インタンク方式の燃料ポンプに用いられる焼結軸受1、2は、含油されたものが用いられることが好ましい。
The in-tank type fuel pump is, for example, a type in which the fuel pump itself is used while being immersed in a liquid fuel such as gasoline. Therefore, for example, the
これに対し、アウトタンク方式の燃料ポンプは、ガソリン等の液体状燃料の液中に燃料ポンプそのものが浸漬されることなく大気中で使用される方式のものである。例えばアウトタンク方式の燃料ポンプに用いられる焼結軸受についても必ずしも含油されていなくてもよいものであるが、初期摩耗を少しでも抑えるために、アウトタンク方式の燃料ポンプに用いられる焼結軸受についても含油されていることが好ましい。 On the other hand, the out-tank type fuel pump is a type that is used in the atmosphere without the fuel pump itself being immersed in the liquid fuel such as gasoline. For example, a sintered bearing used in an out-tank type fuel pump does not necessarily need to be impregnated with oil, but in order to suppress initial wear as much as possible Is also preferably oiled.
本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受の縦断面図を図2に示す。燃料ポンプ用焼結軸受(以下、単に焼結軸受ともいう)1は、内周に軸受面1aを有する円筒状に形成される。焼結軸受1の内周にアーマチュア50(図1参照)の軸52を挿入し、その状態で軸52を回転させると、焼結軸受1の無数の空孔に保持された潤滑油が温度上昇に伴って軸受面1aに滲み出す。この滲み出した潤滑油によって、軸52の外周面と軸受面1aの間の軸受隙間に油膜が形成され、軸52が軸受1によって相対回転可能に支持される。焼結軸受2は、焼結軸受1と形状や寸法などが異なるが機能的には同じであるので、焼結軸受1を例にとって説明し、図2に符号2を併記して焼結軸受2の説明は省略する。
FIG. 2 shows a vertical cross-sectional view of the sintered bearing for a fuel pump of this embodiment. A sintered bearing for a fuel pump (hereinafter, also simply referred to as a sintered bearing) 1 is formed in a cylindrical shape having a bearing surface 1a on the inner circumference. When the
本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受1は、各種粉末を混合した原料粉末を金型に充填し、これを圧縮して圧粉体を成形した後、圧粉体を焼結することで形成される。
The
原料粉末は、アルミニウム−銅合金粉末、銅粉末、燐−銅合金粉末、黒鉛粉末と焼結助剤としてのフッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを混合した混合粉末である。各粉末の詳細を以下に述べる。 The raw material powder is a mixed powder in which aluminum-copper alloy powder, copper powder, phosphorus-copper alloy powder, graphite powder and aluminum fluoride and calcium fluoride as a sintering aid are mixed. The details of each powder are described below.
[アルミニウム−銅合金粉末]
40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を粉砕し、粒度調整した。アルミニウム−銅合金粉末の粒径は100μm以下で、平均粒径は35μmである。ここで、本明細書において、平均粒径とは、レーザ回析により測定した粒径の平均値を意味する。具体的には、(株)島津製作所製SALD−3100により、5000粉末をレーザ回析で測定したときの粒径の平均値とする。
[Aluminum-copper alloy powder]
The 40-60 wt% aluminum-copper alloy powder was crushed and the particle size was adjusted. The particle size of the aluminum-copper alloy powder is 100 μm or less, and the average particle size is 35 μm. Here, in the present specification, the average particle diameter means an average value of particle diameters measured by laser diffraction. Specifically, it is the average value of the particle size when 5000 powders are measured by laser diffraction using SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation.
アルミニウム−銅合金粉末を用いることで、黒鉛、燐等の添加剤の効果を引き出し、焼結軸受材として耐腐食性、強度、摺動特性等に優れる。また、合金化されているので、比重の小さいアルミニウム単体粉体の飛散に伴う取り扱い上の問題はない。 By using the aluminum-copper alloy powder, the effects of additives such as graphite and phosphorus are brought out, and the sintered bearing material is excellent in corrosion resistance, strength and sliding characteristics. Further, since it is alloyed, there is no problem in handling due to the scattering of the aluminum simple substance powder having a small specific gravity.
アルミニウム青銅組織は、α相が最も硫化腐食、有機酸腐食に対する耐腐食性および初期なじみに優れる。40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を用いることで、黒鉛が添加されても強度が得られ焼結軸受が製造可能となる。組織がγ相になると、耐摩耗性には優れるが、耐有機酸腐食性および初期なじみが劣化する。アルミニウム青銅組織は、γ相とα相との比γ相/α相を、0.10≦γ相/α相≦0.25とすることが好ましい。γ相/α相の比が0.10未満では耐摩耗性が低下し好ましくなく、一方、0.25を超えると初期なじみ性、耐有機酸腐食性が低下するので、好ましくない。 In the aluminum bronze structure, the α phase is the most excellent in corrosion resistance to sulfidation corrosion and organic acid corrosion and is initially familiar. By using 40 to 60 wt% aluminum-copper alloy powder, strength can be obtained even if graphite is added, and a sintered bearing can be manufactured. When the structure is in the γ phase, the wear resistance is excellent, but the organic acid corrosion resistance and the initial running-in deteriorate. The aluminum bronze structure preferably has a ratio of γ phase to α phase of γ phase/α phase of 0.10≦γ phase/α phase≦0.25. If the ratio of γ phase/α phase is less than 0.10, wear resistance is undesirably lowered, while if it exceeds 0.25, initial running-in property and organic acid corrosion resistance are unfavorably lowered.
[銅粉末]
銅粉末は、アトマイズ粉、電解粉、粉砕粉があるが、銅にアルミニウムを十分に拡散させるには、樹枝状の電解粉が有効であり、成形性、焼結性、摺動特性に優れる。そのため、本実施形態では、銅粉として電解粉を用いた。また、アルミニウムを銅へ十分に拡散させるためには、粉末形状が異なる電解銅粉を2種類用い、アスペクト比が2以上の電解銅粉の割合W1と2未満の電解銅粉の割合W2との比W2/W1を3〜9とすることが好ましい。アスペクト比が2以上の電解銅粉は、アルミニウムの拡散のためには有効であるが、成形性が悪い。比W2/W1が、3未満であると成形性の面から好ましくなく、一方、9を超えるとアルミニウムの拡散が不十分となるので好ましくない。
[Copper powder]
Copper powder includes atomized powder, electrolytic powder, and pulverized powder, but dendritic electrolytic powder is effective for sufficiently diffusing aluminum into copper, and is excellent in formability, sinterability, and sliding properties. Therefore, in this embodiment, electrolytic powder is used as the copper powder. Further, in order to sufficiently diffuse aluminum into copper, two kinds of electrolytic copper powders having different powder shapes are used, and a ratio W1 of electrolytic copper powder having an aspect ratio of 2 or more and a ratio W2 of electrolytic copper powder having an aspect ratio of less than 2. The ratio W2/W1 is preferably 3-9. Electrolytic copper powder having an aspect ratio of 2 or more is effective for diffusing aluminum, but has poor formability. If the ratio W2/W1 is less than 3, it is not preferable from the viewpoint of moldability, while if it exceeds 9, the diffusion of aluminum becomes insufficient, which is not preferable.
本実施形態では、電解銅粉の平均粒径は85μmのものを用いた。前述したアルミニウム−銅合金粉の平均粒径d1と電解銅粉の平均粒径d2との比d2/d1を2〜3とすることが好ましい。比d2/d1がこの範囲にあると、アルミニウムを銅に十分拡散させることができ、耐腐食性に優れる。このため、本実施形態では、アルミニウム−銅合金粉の平均粒径d1を35μm、電解銅粉の平均粒径d2を85μmとした。ただし、これに限ることなく、アルミニウム−銅合金粉末の平均粒径は20〜65μm程度のものが使用可能であり、電解銅粉の粒径は200μm以下で、平均粒径は60〜120μm程度のものが使用可能である。 In this embodiment, an electrolytic copper powder having an average particle diameter of 85 μm was used. It is preferable that the ratio d2/d1 between the average particle diameter d1 of the aluminum-copper alloy powder and the average particle diameter d2 of the electrolytic copper powder is 2 to 3. When the ratio d2/d1 is in this range, aluminum can be sufficiently diffused in copper, and the corrosion resistance is excellent. Therefore, in the present embodiment, the average particle size d1 of the aluminum-copper alloy powder is 35 μm, and the average particle size d2 of the electrolytic copper powder is 85 μm. However, without being limited to this, an aluminum-copper alloy powder having an average particle size of about 20 to 65 μm can be used, and an electrolytic copper powder has a particle size of 200 μm or less and an average particle size of about 60 to 120 μm. Things can be used.
[燐合金粉末]
燐合金粉末は、7〜10重量%燐−銅合金粉末を用いた。燐は、焼結時の固液相間の濡れ性を高める効果がある。燐の配合量は、0.1〜0.6重量%、具体的には0.1〜0.4重量%が好ましい。0.1重量%未満では固液相間の焼結促進効果が乏しく、一方、上記の0.6重量%好ましくは0.4重量%を超えると、焼結が進み過ぎてアルミニウムが偏析しγ相の析出が増え焼結体が脆くなる。
[Phosphorus alloy powder]
As the phosphorus alloy powder, 7 to 10 wt% phosphorus-copper alloy powder was used. Phosphorus has the effect of increasing the wettability between the solid and liquid phases during sintering. The phosphorus content is preferably 0.1 to 0.6% by weight, specifically 0.1 to 0.4% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the effect of accelerating the sintering between the solid and liquid phases is poor. On the other hand, if it exceeds 0.6% by weight, and preferably more than 0.4% by weight, the sintering proceeds excessively and aluminum segregates to produce γ. Phase precipitation increases and the sintered body becomes brittle.
[黒鉛粉末]
黒鉛は、主として素地に分散分布する気孔内に遊離黒鉛として存在し、焼結軸受に優れた潤滑性を付与し、耐摩耗性の向上に寄与する。黒鉛の配合量は、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量%に対して、3〜10重量%が好ましく、例えば3〜5重量%としてもよい。3重量%未満では、燃料ポンプ用焼結軸受として黒鉛添加による潤滑性、耐摩耗性の向上効果が得られない。一方、5重量%を超えると、例えばアルミニウムの銅への拡散が阻害され始めることが懸念される。黒鉛の添加量が10重量%を超えると、材料強度が低下し、アルミニウムの銅への拡散を阻害するので好ましくない。一般的に黒鉛を4重量%以上添加すると成形することができないが、造粒黒鉛を使用することで成形を可能にした。本実施形態では、黒鉛粉末は、天然黒鉛、又は人造黒鉛の微粉を樹脂バインダで造粒後粉砕し、粒径145メッシュ以下の黒鉛粉末を用いた。
[Graphite powder]
Graphite mainly exists as free graphite in the pores dispersedly distributed in the matrix, imparts excellent lubricity to the sintered bearing, and contributes to improvement of wear resistance. The blending amount of graphite is preferably 3 to 10% by weight, and may be, for example, 3 to 5% by weight, based on 100% by weight of the total of the raw material powder containing aluminum, phosphorus, the balance of the main component being copper, and inevitable impurities. If it is less than 3% by weight, the effect of improving lubricity and wear resistance by adding graphite cannot be obtained as a sintered bearing for a fuel pump. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, it is feared that diffusion of aluminum into copper starts to be hindered. If the amount of graphite added exceeds 10% by weight, the material strength is lowered and the diffusion of aluminum into copper is hindered, which is not preferable. Generally, when graphite is added in an amount of 4% by weight or more, it cannot be molded, but the use of granulated graphite enables molding. In this embodiment, as the graphite powder, a fine powder of natural graphite or artificial graphite is granulated with a resin binder and then pulverized to use graphite powder having a particle size of 145 mesh or less.
[フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウム]
アルミニウム−銅合金粉末は、焼結時にその表面に生成する酸化アルミニウムの皮膜が焼結を著しく阻害するが、焼結助剤としてのフッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムは、アルミニウム−銅合金粉末の焼結温度である850〜900℃で溶融しながら徐々に蒸発し、アルミニウム−銅合金粉末の表面を保護して酸化アルミニウムの生成を抑制することにより、焼結を促進しアルミニウムの拡散を増進させる。フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムは、焼結時に蒸発、揮散するので、焼結軸受の完成品には殆ど残らない。
[Aluminum fluoride and calcium fluoride]
In the aluminum-copper alloy powder, the film of aluminum oxide formed on the surface during sintering remarkably inhibits the sintering, but aluminum fluoride and calcium fluoride as sintering aids are used as the sintering agent for the aluminum-copper alloy powder. It gradually evaporates while melting at a binding temperature of 850 to 900° C., protects the surface of the aluminum-copper alloy powder and suppresses the formation of aluminum oxide, thereby promoting sintering and promoting diffusion of aluminum. Aluminum fluoride and calcium fluoride evaporate and volatilize during sintering, so that they hardly remain in the finished product of the sintered bearing.
焼結助剤としてのフッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムは、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量%に対して、合計で0.05〜0.2重量%程度で添加することが好ましい。0.05重量%未満では、焼結助剤としての効果が不十分となり、緻密で適宜の強度を有する焼結体が得られない。一方、0.2重量%を超えると、それ以上添加しても焼結助剤としての効果は頭打ちとなり、コスト的な観点から0.2重量%以下に止めることが好ましい。 Aluminum fluoride and calcium fluoride as sintering aids are added in a total amount of 0.05 to 0.2 with respect to a total of 100% by weight of raw material powder containing aluminum, phosphorus, and the remaining main component being copper, and inevitable impurities. It is preferable to add it in an amount of about wt %. If it is less than 0.05% by weight, the effect as a sintering aid becomes insufficient, and a dense sintered body having an appropriate strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.2% by weight, the effect as a sintering aid will reach the ceiling even if it is added in excess, and it is preferable to keep it to 0.2% by weight or less from the viewpoint of cost.
本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受および後述する製造方法では、アルミニウム含有量が8.5〜10重量%、燐が0.1〜0.4重量%で、残部の主成分が銅となるような割合で、アルミニウム−銅合金粉末、電解銅粉末および燐合金粉末を混合し、この合計100重量%に対して、黒鉛の配合量が3〜5重量%になるように黒鉛粉末を混合して原料粉末とした。焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量%、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の潤滑剤を0.1〜1重量%添加した。 In the sintered bearing for a fuel pump and the manufacturing method described later of the present embodiment, the aluminum content is 8.5 to 10% by weight, the phosphorus is 0.1 to 0.4% by weight, and the remaining main component is copper. Aluminum-copper alloy powder, electrolytic copper powder and phosphorus alloy powder are mixed in such a ratio, and the graphite powder is mixed so that the blending amount of graphite is 3 to 5% by weight with respect to the total 100% by weight. As raw material powder. Aluminum fluoride and calcium fluoride are added in a total amount of 0.05 to 0.2 wt% as a sintering aid, and a lubricant such as zinc stearate or calcium stearate is added in an amount of 0.1 to 1 to facilitate moldability. Wt% was added.
詳しく説明すると、例えば、本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受および後述する製造方法では、アルミニウム含有量が8.5〜10重量部、燐が0.1〜0.4重量部で、残部の主成分が銅となるような割合で、アルミニウム−銅合金粉末、電解銅粉末および燐合金粉末を混合し、この合計100重量部に対して、黒鉛の配合量が3〜5重量部になるように黒鉛粉末を混合して原料粉末とした。黒鉛の配合量は、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量部に対して、3〜10重量部が好ましく、例えば3〜5重量部としてもよい。3重量部未満では、燃料ポンプ用焼結軸受として黒鉛添加による潤滑性、耐摩耗性の向上効果が得られない。一方、5重量部を超えると、例えばアルミニウムの銅への拡散が阻害され始めることが懸念される。黒鉛の添加量が10重量部を超えると、材料強度が低下し、アルミニウムの銅への拡散を阻害するので好ましくない。一般的に黒鉛を4重量部以上添加すると成形することができないが、造粒黒鉛を使用することで成形を可能にした。本実施形態では、黒鉛粉末は、天然黒鉛、又は人造黒鉛の微粉を樹脂バインダで造粒後粉砕し、粒径145メッシュ以下の黒鉛粉末を用いた。焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量部、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の潤滑剤を0.1〜1重量部添加した。 More specifically, for example, in the fuel pump sintered bearing of the present embodiment and the manufacturing method described later, the aluminum content is 8.5 to 10 parts by weight, the phosphorus is 0.1 to 0.4 parts by weight, and the balance of Aluminum-copper alloy powder, electrolytic copper powder and phosphorus alloy powder are mixed in a ratio such that the main component is copper, and the blending amount of graphite is 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total. Graphite powder was mixed with to obtain a raw material powder. The blending amount of graphite is preferably 3 to 10 parts by weight, and may be, for example, 3 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total of the raw material powder containing aluminum, phosphorus, the balance of copper as the main component, and unavoidable impurities. If it is less than 3 parts by weight, the effect of improving lubricity and wear resistance by adding graphite cannot be obtained as a sintered bearing for a fuel pump. On the other hand, if it exceeds 5 parts by weight, for example, there is a concern that diffusion of aluminum into copper may start to be hindered. When the amount of graphite added exceeds 10 parts by weight, the material strength is lowered and the diffusion of aluminum into copper is unfavorable. Generally, when graphite is added in an amount of 4 parts by weight or more, it cannot be molded, but the use of granulated graphite enables molding. In this embodiment, as the graphite powder, a fine powder of natural graphite or artificial graphite is granulated with a resin binder and then pulverized to use graphite powder having a particle size of 145 mesh or less. As a sintering aid, 0.05 to 0.2 parts by weight of aluminum fluoride and calcium fluoride in total, and 0.1 to 1 of a lubricant such as zinc stearate or calcium stearate to facilitate moldability. Parts by weight was added.
図3に本実施形態に係る焼結軸受の断面の金属組織の模式図を示す。図3(a)は図2のA部を拡大した図である。同様に、図3(b)は図2のB部を、図3(c)は図2のC部を、それぞれ、拡大した図である。すなわち、図3(a)は内径側の軸受面の表層部の金属組織を示し、図3(b)は内部の金属組織を示し、図3(c)は外径面の表層部の金属組織を示す。図3(a)、(b)、(c)に示すように、ハッチングを付した3がアルミニウム−銅合金組織で、表面および内部気孔の周りに酸化アルミニウム皮膜4が存在する。このため、耐食性および耐摩耗性に優れる。図示は省略するが、アルミニウム−銅合金組織3の粒界部には燐が多くある。気孔内には遊離黒鉛5が分布しているので、潤滑性、耐摩耗性に優れる。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the metallographic structure of the cross section of the sintered bearing according to the present embodiment. FIG. 3A is an enlarged view of part A of FIG. Similarly, FIG. 3B is an enlarged view of the portion B of FIG. 2, and FIG. 3C is an enlarged view of the portion C of FIG. That is, FIG. 3A shows the metallographic structure of the surface layer portion of the bearing surface on the inner diameter side, FIG. 3B shows the inner metallographic structure, and FIG. 3C shows the metallographic structure of the surface layer portion of the outer diameter surface. Indicates. As shown in FIGS. 3(a), (b), and (c), the hatched 3 is an aluminum-copper alloy structure, and the
図3(a)に示すように、内径側の軸受面に形成された開放気孔db1と軸受面の表層の内部気孔db2が形成されている。図3(b)に示すように軸受内部には気孔diが形成され、図3(c)に示すように外径面に形成された解放気孔do1と外径面の表層に形成された内部気孔do2が形成されている。軸受面に形成された開放気孔db1、軸受面の表層の内部気孔db2、軸受内部には気孔di、外径面に形成された解放気孔do1および外径面の表層に形成された内部気孔do2は、それぞれ連通している。 As shown in FIG. 3A, an open pore db1 formed in the bearing surface on the inner diameter side and an internal pore db2 in the surface layer of the bearing surface are formed. As shown in FIG. 3B, pores di are formed inside the bearing, and as shown in FIG. 3C, open pores do1 formed on the outer diameter surface and inner pores formed on the outer surface of the outer diameter surface. do2 is formed. The open pores db1 formed on the bearing surface, the internal pores db2 on the surface of the bearing surface, the pores di inside the bearing, the open pores do1 formed on the outer diameter surface and the internal pores do2 formed on the outer surface of the outer diameter surface are , They are in communication with each other.
焼結軸受1は、後述する製造方法(図13参照)において、焼結後に軸受の外径面1bと内径側の軸受面1aの両方がサイジング加工されている。そして、アルミニウム青銅系焼結軸受は、焼結することにより膨張するので、軸受の外径面1bが内径側の軸受面1aよりも大きな量でサイジングされる。そのため、外径面1b側の表層部の気孔do〔図3(c)参照〕は、軸受面1a側の表層部の気孔db〔図3(a)参照〕よりも多くつぶされる。外径面1b側の表層部の気孔do、軸受面1a側の表層部の気孔dbおよびつぶされない軸受内部の気孔di〔図3(b)参照〕の大きさを比較すると、do<db<diの関係になる。このような関係になっているので、軸受面1a側では、耐食性、油膜形成性を向上させることができ、一方、封孔状態に近い外径面1b側や端面1c側では、耐食性、保油性を向上させることができる。
In the
焼結軸受1の気孔do、db、di内には、潤滑油が含浸されている。これにより、運転開始時より良好な潤滑状態を得ることができる。潤滑油としては鉱油、ポリαオレフィン(PAO)、エステル、液状グリース等を使用することができる。ただし、軸受の使用用途にとっては、必ずしも潤滑油を含浸する必要はない。
Lubricating oil is impregnated into the pores do, db, and di of the
図2に焼結軸受1の表層の圧縮層をハッチングで示す。ハッチングは、軸受1の半径方向の上側半分にだけに付して、下側半分は図示を省略する。焼結軸受1の表層は圧縮層を有する。外径面1b側の表層の圧縮層Poの密度比αoおよび軸受面1a側の表層の圧縮層Pbの密度比αbは、いずれも内部の密度比αiより高く、密度比αo、αbのいずれもが80%≦αoおよびαb≦95%の範囲に設定されている。密度比αoおよびαbが80%未満では軸受強度が不十分となり、一方、95%を超えると含油量が不足し、好ましくない。
FIG. 2 shows the compression layer on the surface of the
そして、外径面1b側の表層の圧縮層Poの深さの平均値をTo、軸受面1a側の表層の圧縮層Pbの深さの平均値をTbとし、軸受面の内径寸法D1との比をそれぞれTo/D1およびTb/D1とすると、1/100≦To/D1およびTb/D1≦1/15に設定することが好ましい。ここで、密度比αは次式で表される。
α(%)=(ρ1/ρ0)×100
ただし、ρ1:多孔質体の密度、ρ0:その多孔質体に細孔がないと仮定した場合の密度
To/D1およびTb/D1が1/100未満では気孔のつぶれが不十分となり、一方、1/15を超えると気孔がつぶれ過ぎて好ましくない。
Then, the average value of the depth of the compression layer Po of the surface layer on the
α(%)=(ρ1/ρ0)×100
However, ρ1 is the density of the porous body, ρ0 is the density To/D1 and Tb/D1 under the assumption that the porous body has no pores, and if the density is less than 1/100, collapse of the pores becomes insufficient, while If it exceeds 1/15, the pores are excessively collapsed, which is not preferable.
次に、本実施形態に至るまでの検証結果を図4〜8に基づいて説明する。図4、5、7および8における破線X1〜X4は、それぞれの試験項目の許容レベルを示す。 Next, the verification results up to the present embodiment will be described based on FIGS. Dashed lines X1 to X4 in FIGS. 4, 5, 7 and 8 indicate the allowable levels of the respective test items.
図4は、アルミニウム(Al)配合量と硫化腐食性の関係を試験した結果を示す。アルミニウム配合量が多くなるほど耐腐食性が向上することが確認できた。この試験結果より、燃料ポンプ用焼結軸受の耐硫化腐食性に対して、アルミニウムの配合量は8.5重量%以上が必要であることが分かる。
[試験条件]
・溶剤:市販ガソリンに300ppm硫黄を添加した。
・温度:80℃
・時間:300時間
・試験方法:浸漬
FIG. 4 shows the results of testing the relationship between the amount of aluminum (Al) compounded and sulfide corrosion resistance. It was confirmed that the corrosion resistance was improved as the amount of aluminum compounded increased. From these test results, it can be seen that the amount of aluminum blended must be 8.5% by weight or more with respect to the sulfidation corrosion resistance of the sintered bearing for a fuel pump.
[Test conditions]
-Solvent: 300 ppm sulfur was added to commercial gasoline.
・Temperature: 80℃
・Time: 300 hours ・Test method: Immersion
図5は、アルミニウム配合量と有機酸腐食性の関係を試験した結果を示す。アルミニウム配合量が多くなるほど耐腐食性が低下することが分かった。ただし、アルミニウム配合量9.0質量%付近から重量変化率が穏やかになる。アルミニウム配合量が多くなるほど重量変化率が大きくなる要因は、銅イオンとアルミニウムイオンの溶出であり、この銅イオンとアルミニウムイオンの溶出が多くなる要因は、アルミニウム組織のγ相の析出が大きくなるためであることが考えられる。この試験結果より、燃料ポンプ用焼結軸受の耐有機酸腐食性に対して、アルミニウムの配合量は10重量%以下が必要であることが分かる。
[試験条件]
・溶剤:濃度2%の有機酸。
・温度:50℃
・時間:100時間
・試験方法:浸漬
FIG. 5 shows the results of testing the relationship between the aluminum content and the organic acid corrosiveness. It has been found that the corrosion resistance decreases as the aluminum content increases. However, the rate of weight change becomes mild from about 9.0% by mass of aluminum. The factor that the weight change rate increases as the amount of aluminum compounded increases is the elution of copper ions and aluminum ions.The reason that the elution of copper ions and aluminum ions increases is that the precipitation of the γ phase in the aluminum structure increases. It is possible that From these test results, it is understood that the amount of aluminum blended should be 10% by weight or less with respect to the organic acid corrosion resistance of the sintered bearing for a fuel pump.
[Test conditions]
-Solvent: Organic acid with a concentration of 2%.
・Temperature: 50℃
・Time: 100 hours ・Test method: Immersion
図6は、アルミニウム配合量と銅イオン溶出量の関係を試験した結果を示す。アルミニウム配合量が多くなるほど銅イオンの溶出量が減少し、アルミニウム配合量8.5質量%付近から急激に銅イオンの溶出量が減少することが確認できた。銅イオン溶出量が減少する要因は、アルミニウム配合量が増えると拡散が十分に進むことが考えられる。この試験結果からも、アルミニウムの配合量は8.5重量%以上が必要であることが分かる。
[試験条件]
・溶剤:濃度2%の有機酸。
・温度:50℃
・時間:100時間
・試験方法:浸漬
FIG. 6 shows the results of testing the relationship between the aluminum compounding amount and the copper ion elution amount. It was confirmed that the amount of copper ions eluted decreased as the amount of aluminum compounded increased, and the amount of copper ions eluted decreased sharply from the amount of aluminum compounded around 8.5% by mass. It is conceivable that the factor that reduces the amount of copper ion elution is that diffusion proceeds sufficiently as the amount of aluminum compounded increases. From this test result, it can be seen that the amount of aluminum blended must be 8.5% by weight or more.
[Test conditions]
-Solvent: Organic acid with a concentration of 2%.
・Temperature: 50℃
・Time: 100 hours ・Test method: Immersion
図7は、アルミニウム配合量と初期なじみ時間の関係を試験した結果を示す。アルミニウム配合量と初期なじみ時間は比例関係になることが確認できた。これは、アルミニウム配合量が増加するとアルミニウム組織に硬質のγ相が増加するためであると考えられる。この試験結果より、燃料ポンプ用焼結軸受の初期なじみに対して、アルミニウムの配合量は10重量%以下が必要であることが分かる。
[試験条件]
・PV値:50MPa・m/min
・試料サイズ:内径5mm×外径10mm×幅7mm
・試験時間:30min
FIG. 7 shows the results of testing the relationship between the amount of aluminum compounded and the initial running-in time. It was confirmed that the aluminum blending amount and the initial familiarization time have a proportional relationship. It is considered that this is because the hard γ phase increases in the aluminum structure as the aluminum content increases. From these test results, it can be seen that the amount of aluminum blended should be 10% by weight or less with respect to the initial familiarity of the sintered bearing for a fuel pump.
[Test conditions]
・PV value: 50 MPa・m/min
・Sample size:
・Test time: 30 min
図8は、アルミニウム配合量と摩擦係数の関係を試験した結果を示す。アルミニウム配合量と摩擦係数は比例関係になることが確認できた。これは、アルミニウム配合量が増加するとアルミニウム組織に硬質のγ相が増加するためであると考えられる。アルミニウム配合量10重量%以下では、許容レベルX4に対して十分に余裕があることが分かる。
[試験条件]
・PV値:50MPa・m/min
・試料サイズ:内径5mm×外径10mm×幅7mm
・試験時間:30min
FIG. 8 shows the results of testing the relationship between the aluminum compounding amount and the friction coefficient. It was confirmed that the amount of aluminum compounded and the friction coefficient have a proportional relationship. It is considered that this is because the hard γ phase increases in the aluminum structure as the aluminum content increases. It can be seen that when the aluminum content is 10% by weight or less, there is a sufficient margin with respect to the allowable level X4.
[Test conditions]
・PV value: 50 MPa・m/min
・Sample size:
・Test time: 30 min
表1に第1の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受の硬さを測定した結果を示す。表1に示す硬さの値は、試験荷重25gにおけるビッカース硬さ(Hv:Vickers hardness)に基づいて評価した値である。以下、硬さの値については、ビッカース硬さ(Hv)に基づく値として説明する。また、比較として銅系焼結軸受の硬さを比較例1として併記した。
表1の如く、銅系焼結軸受の硬さが70〜80であるのに対し、第1の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受の硬さは、例えば120〜220であり、この結果から、第1の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受は、銅系焼結軸受よりも耐摩耗性に優れた焼結軸受であると判定できる。これは、柔らかい相であるα相の硬さが120〜140であり、硬い相であるγ相の硬さが200〜220であり、第1の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受のいずれの相の硬さも、銅系焼結軸受の硬さよりも硬いことによる。 As shown in Table 1, the hardness of the copper-based sintered bearing is 70 to 80, whereas the hardness of the fuel pump sintered bearing in the first embodiment is 120 to 220, for example. The sintered bearing for a fuel pump according to the first embodiment can be determined to be a sintered bearing having higher wear resistance than the copper-based sintered bearing. This is because the hardness of the α phase, which is a soft phase, is 120 to 140, the hardness of the γ phase, which is a hard phase, is 200 to 220, and the hardness of any of the sintered bearings for a fuel pump in the first embodiment. The hardness of the phases is also higher than the hardness of the copper-based sintered bearing.
図4〜8および表1に示す試験結果より、燃料ポンプ用焼結軸受として、アルミニウム配合量が8.5〜10重量%であれば使用可能であり、9.0〜9.5重量%が最適なアルミニウム配合量であることが確認できた。 From the test results shown in FIGS. 4 to 8 and Table 1, it is possible to use as a sintered bearing for a fuel pump if the amount of aluminum compounded is 8.5 to 10% by weight, and 9.0 to 9.5% by weight. It was confirmed that the optimum aluminum compounding amount was obtained.
次に、燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法についての第1の実施形態を説明する。図9に示すような原料粉末準備工程S1、成形工程S2、焼結工程S3、サイジング工程S4、含油工程S5を経て製造される。 Next, a first embodiment of a method for manufacturing a sintered bearing for a fuel pump will be described. It is manufactured through a raw material powder preparation step S1, a molding step S2, a sintering step S3, a sizing step S4, and an oil impregnation step S5 as shown in FIG.
[原料粉末準備工程S1]
原料粉末準備工程S1では、焼結軸受1の原料粉末が準備・生成される。原料粉末は、40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を17〜20重量%、7〜10重量%燐−銅合金粉末を2〜4重量%、電解銅粉末を残重量%とする合計100重量%に対して、焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量%、黒鉛粉末を3〜5重量%、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の潤滑剤を0.1〜1重量%添加した。潤滑剤を添加することにより、後述する圧粉体をスムーズに離型することができ、離型に伴う圧粉体の形状の崩れを回避することができる。具体的には、上記の原料粉末Mを、例えば、図10に示すV型混合機10の缶体11に投入し、缶体11を回転させて均一に混合する。
[Raw material powder preparation step S1]
In the raw material powder preparation step S1, raw material powder for the
例えば、40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を17〜20重量%、7〜10重量%燐−銅合金粉末を2〜4重量%、電解銅粉末を残重量%とする合計100重量%(黒鉛部分は含まれない)の合金部分に対し、アルミニウムの含有量が、例えば8.5重量%以上10重量%以下、具体的には9重量%以上9.5重量%以下となるようにする。 For example, 40 to 60% by weight of aluminum-copper alloy powder is 17 to 20% by weight, 7 to 10% by weight of phosphorus-copper alloy powder is 2 to 4% by weight, and electrolytic copper powder is the remaining weight%. The aluminum content is, for example, 8.5% by weight or more and 10% by weight or less, specifically 9% by weight or more and 9.5% by weight or less with respect to the alloy portion (not including the graphite portion). ..
例えば、原料粉末は、40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を17〜20重量部、7〜10重量%燐−銅合金粉末を2〜4重量部、電解銅粉末を残重量部とする合計100重量部に対して、焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量部、黒鉛粉末を3〜10重量部、例えば3〜5重量部、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の潤滑剤を0.1〜1重量部添加したものが使用可能とされる。 For example, the raw material powder is a total of 40 to 60% by weight of aluminum-copper alloy powder 17 to 20 parts by weight, 7 to 10% by weight of phosphorus-copper alloy powder of 2 to 4 parts by weight, and electrolytic copper powder as the remaining part by weight. With respect to 100 parts by weight, as a sintering aid, 0.05 to 0.2 parts by weight of aluminum fluoride and calcium fluoride in total, 3 to 10 parts by weight of graphite powder, for example 3 to 5 parts by weight, and molding It is possible to use a lubricant to which 0.1 to 1 part by weight of a lubricant such as zinc stearate or calcium stearate is added in order to improve the properties.
例えば、40〜60重量%アルミニウム−銅合金粉末を17〜20重量部、7〜10重量%燐−銅合金粉末を2〜4重量部、電解銅粉末を残重量部とする合計100重量部(黒鉛部分は含まれない)の合金部分に対し、アルミニウムの含有量が、例えば8.5重量部以上10重量部以下、具体的には9重量部以上9.5重量部以下となるようにする。 For example, 17 to 20 parts by weight of 40 to 60% by weight of aluminum-copper alloy powder, 2 to 4 parts by weight of 7 to 10% by weight of phosphorus-copper alloy powder, and 100 parts by weight of electrolytic copper powder as the remaining part ( The aluminum content is, for example, 8.5 parts by weight or more and 10 parts by weight or less, specifically 9 parts by weight or more and 9.5 parts by weight or less with respect to the alloy part (excluding the graphite part). ..
[成形工程S2]
成形工程S2では、上記の原料粉末を圧粉することにより、焼結軸受1の形状をなした圧粉体1’(図13参照)を形成する。圧粉体1’は、焼結温度以上で加熱することにより形成される焼結体1”の密度比αが70%以上で80%以下となるように圧縮成形される。図13では、簡便的に、圧粉体には符号1’、焼結体には符号1”を併記している。
[Molding step S2]
In the molding step S2, the above-mentioned raw material powder is pressed to form a
具体的には、例えばサーボモータを駆動源としたCNCプレス機に圧粉体形状に倣ったキャビティを画成してなる成形金型をセットし、キャビティ内に充填した上記の原料粉末を200〜700MPaの加圧力で圧縮することにより圧粉体1’を成形する。圧粉体1’の成形時において、成形金型は70℃以上に加温してもよい。 Specifically, for example, a molding die that defines a cavity that follows the shape of a green compact is set in a CNC press machine that uses a servomotor as a drive source, and the raw material powder filled in the cavity is set to 200- The green compact 1'is molded by compressing with a pressure of 700 MPa. At the time of molding the green compact 1', the molding die may be heated to 70°C or higher.
本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受1の製造方法では、アルミニウム源として、アルミニウム−銅合金粉末を用いることにより、流動性に起因する成形性の低下による圧粉体の強度不足の問題が改善され、比重の小さいアルミニウム単体粒子の飛散に伴う取り扱い上の問題はない。また、生産効率がよく多量生産に好適である。
In the method for manufacturing the
[焼結工程S3]
焼結工程S3では、圧粉体1’を焼結温度で加熱し、隣接する原料粉末同士を焼結結合させることによって焼結体1”を形成する。図11に示すメッシュベルト式連続炉15を使用し、メッシュベルト16に圧粉体1’を多量に投入し、焼結体1”を形成する。これにより、安定した品質、製造方法を実現することができる。
[Sintering process S3]
In the sintering step S3, the green compact 1'is heated at a sintering temperature to sinter and bond the raw material powders adjacent to each other to form a
焼結工程において重要なことは、銅にアルミニウムを十分拡散させ耐腐食性を向上させることと、アルミニウム青銅組織をα相にすることで、耐腐食性と軸受性能(初期なじみ)を向上させることである。γ相になると硬くなり、耐摩耗性には優れるが、耐有機酸腐食性は低下する。そのため、できる限りγ相の析出は抑えるようにアルミニウム量を減らすことが必要であることが判明した。 What is important in the sintering process is to improve the corrosion resistance by sufficiently diffusing aluminum into copper and to improve the corrosion resistance and the bearing performance (initial familiarity) by making the aluminum bronze structure into α phase. Is. When it becomes the γ phase, it becomes hard and has excellent wear resistance, but the organic acid corrosion resistance decreases. Therefore, it has been found that it is necessary to reduce the amount of aluminum so as to suppress the precipitation of the γ phase as much as possible.
さらに、アルミニウム組織は、γ相とα相との比γ相/α相を、0.10≦γ相/α相≦0.25とすることが好ましい。γ相/α相の比が0.10未満では耐摩耗性が低下し好ましくなく、一方、0.25を超えると初期なじみ性、耐有機酸腐食性が低下するので、好ましくない。 Furthermore, the aluminum structure preferably has a ratio of γ phase to α phase of γ phase/α phase of 0.10≦γ phase/α phase≦0.25. If the ratio of γ phase/α phase is less than 0.10, wear resistance is undesirably lowered, while if it exceeds 0.25, initial running-in property and organic acid corrosion resistance are unfavorably lowered.
上記を満足する焼結条件として、焼結温度は900〜950℃が好ましく、さらに、900〜920℃(例えば、920℃)が好ましい。また、雰囲気ガスは、水素ガス、窒素ガスあるいはこれらの混合ガスとし、焼結時間は、長くした方が耐腐食性に良く、燃料ポンプ用焼結軸受では20〜60分(例えば、30分)が好ましい。 As a sintering condition that satisfies the above, the sintering temperature is preferably 900 to 950°C, and more preferably 900 to 920°C (for example, 920°C). Further, the atmosphere gas is hydrogen gas, nitrogen gas or a mixed gas thereof, and the longer the sintering time is, the better the corrosion resistance is. The sintered bearing for a fuel pump has 20 to 60 minutes (for example, 30 minutes). Is preferred.
アルミニウム−銅合金粉末は、共晶温度548℃以上になると様々な液相が発生する。液相が発生すると膨張し、発生した液相により焼結ネックが形成され、緻密化に至り、寸法が収縮していく。本実施形態では、メッシュベルト式連続炉15で焼結することにより、焼結体1”の表面が酸化され、焼結が阻害されることにより緻密化に至らず、寸法が膨張したままとなる。ただし、焼結体1”の内部は、酸化されず焼結されるため、焼結体1”の強度は十分確保することができる。メッシュベルト式連続炉15を使用したので、圧粉体1’の投入から取出しまで焼結時間を短く多量生産でき、コスト低減を図ることができる。また、焼結軸受の機能面では、強度は十分確保することができる。
The aluminum-copper alloy powder generates various liquid phases when the eutectic temperature is 548° C. or higher. When a liquid phase is generated, the liquid phase expands, a sintering neck is formed by the generated liquid phase, densification occurs, and the dimensions shrink. In the present embodiment, by sintering in the mesh belt type
上記の焼結工程においては、添加された燐合金粉末が効果を発揮することにより、良質の焼結体を形成することができる。燐により、焼結時の固液相間の濡れ性を高め、良好な焼結体が得られる。燐の配合量としては、0.1〜0.6重量%、具体的には0.1〜0.4重量%が好ましい。0.1重量%未満では固液相間の焼結促進効果が乏しく、一方、上記の0.6重量%好ましくは0.4重量%を超えると、得られた焼結体が偏析し脆くなる。 In the above-mentioned sintering step, the added phosphorus alloy powder exerts its effect, so that a good quality sintered body can be formed. Phosphorus enhances the wettability between the solid and liquid phases during sintering, and a good sintered body can be obtained. The content of phosphorus is preferably 0.1 to 0.6% by weight, specifically 0.1 to 0.4% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the effect of promoting sintering between the solid and liquid phases is poor, while if it exceeds 0.6% by weight, preferably 0.4% by weight, the obtained sintered body is segregated and becomes brittle. ..
さらに、黒鉛は、主として素地に分散分布する気孔内に遊離黒鉛として存在し、焼結軸受に優れた潤滑性を付与し、耐摩耗性の向上に寄与する。黒鉛の配合量は、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量%に対して、3〜10重量%が好ましく、例えば3〜5重量%としてもよい。3重量%未満では、燃料ポンプ用焼結軸受として黒鉛添加による潤滑性、耐摩耗性の向上効果が得られない。一方、5重量%を超えると、例えばアルミニウムの銅への拡散が阻害され始めることが懸念される。黒鉛の添加量が10重量%を超えると、材料強度が低下し、アルミニウムの銅への拡散を阻害するので好ましくない。一般的に黒鉛を4重量%以上添加すると成形することができないが、造粒黒鉛を使用することで成形を可能にした。本実施形態では、黒鉛粉末は、天然黒鉛、又は人造黒鉛の微粉を樹脂バインダで造粒後粉砕し、粒径145メッシュ以下の黒鉛粉末を用いた。 Further, graphite is present as free graphite mainly in the pores dispersedly distributed in the matrix, imparts excellent lubricity to the sintered bearing, and contributes to improvement in wear resistance. The blending amount of graphite is preferably 3 to 10% by weight, and may be, for example, 3 to 5% by weight, based on 100% by weight of the total of the raw material powder containing aluminum, phosphorus, the balance of the main component being copper, and inevitable impurities. If it is less than 3% by weight, the effect of improving lubricity and wear resistance by adding graphite cannot be obtained as a sintered bearing for a fuel pump. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, it is feared that diffusion of aluminum into copper starts to be hindered. If the amount of graphite added exceeds 10% by weight, the material strength is lowered and the diffusion of aluminum into copper is hindered, which is not preferable. Generally, when graphite is added in an amount of 4% by weight or more, it cannot be molded, but the use of granulated graphite enables molding. In this embodiment, as the graphite powder, a fine powder of natural graphite or artificial graphite is granulated with a resin binder and then pulverized to use graphite powder having a particle size of 145 mesh or less.
[サイジング工程S4]
サイジング工程S4では、焼結により圧粉体1’と比較して膨張した焼結体1”を寸法整形する。図12にサイジング工程S4の詳細を示す。サイジング加工の金型は、ダイス20、上パンチ21、下パンチ22およびコア23とからなる。図12(a)に示すように、コア23と上パンチ21が上方に後退した状態で、下パンチ22上に焼結体1”をセットする。図12(b)に示すように、最初にコア23が焼結体1”の内径に入り、その後、図12(c)に示すように、上パンチ21により焼結体1”がダイス20に押し込まれ、上下パンチ21、22により圧縮される。これにより、焼結体1”の表面が寸法整形される。サイジング加工により、膨張した焼結体1”の表層の気孔をつぶし、製品内部と表層部に密度差が生じる。
[Sizing step S4]
In the sizing step S4, the
図13にサイジング加工により焼結体1”が圧縮される状態を示す。サイジング加工前の焼結体1”を2点鎖線で示し、サイジング加工後の製品1を実線で示す。2点鎖線で示すように、焼結体1”は径方向および幅方向に膨張している。このため、焼結体1”は、外径面1bを内径側の軸受面1aより多く圧縮される。その結果、外径面1b側の表層の気孔do〔図3(c)参照〕は、内径側の軸受面1bの表層の気孔db〔図3(a)参照〕よりも多く潰され、潰されない軸受内部の気孔di〔図3(b)参照〕に対して、do<db<diの関係になる。このような関係になっているので、内径側の軸受面1aでは、耐食性、油膜形成性を向上させることができる。一方、封孔状態に近い外径面1bや端面1cでは、耐食性、保油性を向上させることができる。
13 shows a state in which the
上記のサイジング工程の金型をダイス20、一対のパンチ21、22およびコア23から構成し、パンチ21、22とダイス20により焼結体1”の軸方向両側と外径側から圧縮し、焼結体1”の内径側をコア23により整形することにより、アルミニウム青銅系焼結軸受の焼結による膨張を有効利用し、焼結軸受1の寸法整形と共に所望の気孔を形成することができる。
The die for the sizing step is composed of a die 20, a pair of
また、上記のダイス20の内径寸法と焼結体1”の外径寸法との寸法差およびコア23の外径寸法と焼結体1”の内径寸法との寸法差を加減することにより、焼結体1”の表面の気孔の大きさを設定することができる。これにより、焼結軸受1の表面の気孔の大きさを容易にコントロールすることができる。さらに、図示は省略するが、軸受面1a(図13参照)を回転サイジングすることで、軸受面1aの気孔を小さくすることができる。
Further, by adjusting the dimensional difference between the inner diameter of the
[含油工程S5]
含油工程S5は、製品1(焼結軸受)に潤滑油を含浸する工程である。図14に含油装置を示す。含油装置25のタンク26内に製品1を投入し、その後、潤滑油27をタンク26内に注入する。そして、タンク26内を減圧することにより、製品1の気孔do、db、di(図3参照)内に潤滑油27を含浸する。これにより、運転開始時より良好な潤滑状態を得ることができる。潤滑油としては鉱油、ポリαオレフィン(PAO)、エステル、液状グリース等を使用することができる。ただし、軸受の使用用途に応じて実施すればよく、必ずしも実施する必要はない。
[Oil impregnation step S5]
The oil impregnation step S5 is a step of impregnating the product 1 (sintered bearing) with lubricating oil. FIG. 14 shows an oil impregnating device. The
以上のような工程で製造された本実施形態の焼結軸受1は、耐食性および強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化、低コスト化を図ることができる。燃料ポンプ用焼結軸受として、粗悪なガソリンによる硫化腐食、有機酸およびバイオ燃料に対して腐食を抑制し、かつ、初期なじみ、耐久性等の性能に優れる。
The
次に、本発明に係る燃料ポンプ用焼結軸受についての第2の実施形態および製造方法についての第2の実施形態を説明する。第1の実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受および製造方法では、アルミニウム源および銅源となる原料粉末として、アルミニウム−銅合金粉末と電解銅粉を用いたが、第2の実施形態では、銅単体の電解銅粉を添加せず、アルミニウム−銅合金粉末を用いた点が第1の実施形態と異なる。 Next, a second embodiment of a sintered bearing for a fuel pump and a second embodiment of a manufacturing method according to the present invention will be described. In the sintered bearing for a fuel pump and the manufacturing method according to the first embodiment, the aluminum-copper alloy powder and the electrolytic copper powder are used as the raw material powders serving as the aluminum source and the copper source, but in the second embodiment, copper is used. It differs from the first embodiment in that an aluminum-copper alloy powder is used without adding a single electrolytic copper powder.
さらに厳しい使用環境に対しては、銅単体の粉末を添加すると、銅単体が偏った部分が生じることにより、耐腐食性に問題があるという知見を得た。この知見を基に種々検討の結果、アルミニウム源および銅源となる原料粉末として、アルミニウム−銅合金粉末を用い、銅単体の粉末を添加しないという着想により、本実施形態に至った。 It has been found that when a powder of a simple substance of copper is added to a more severe use environment, a portion of the simple substance of copper is biased to cause a problem in corrosion resistance. As a result of various investigations based on this finding, the present embodiment has been achieved based on the idea that an aluminum-copper alloy powder is used as a raw material powder serving as an aluminum source and a copper source and a powder of copper alone is not added.
本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受および製造方法における、アルミニウム含有量が8.5〜10重量%、燐が0.1〜0.4重量%で、残部の主成分が銅とする組成は、第1の実施形態と同じである。しかし、原料粉末は次のように異なる。すなわち、銅単体の電解銅粉を添加せずに、前記組成になるような割合で、アルミニウム−銅合金粉末および燐合金粉末を混合し、この合計100重量%に対して、黒鉛の配合量が3〜5重量%になるように黒鉛粉末を混合して原料粉末とした。また、焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量%、さらに、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛を0.1〜1重量%添加した。 In the sintered bearing for a fuel pump and the manufacturing method of the present embodiment, the composition in which the aluminum content is 8.5 to 10% by weight, the phosphorus is 0.1 to 0.4% by weight, and the remaining main component is copper is The same as in the first embodiment. However, the raw material powder is different as follows. That is, the aluminum-copper alloy powder and the phosphorus alloy powder were mixed in such a ratio that the above composition was obtained without adding the electrolytic copper powder of simple copper, and the total amount of graphite was 100% by weight. Graphite powder was mixed so as to be 3 to 5% by weight to obtain a raw material powder. Further, as a sintering aid, aluminum fluoride and calcium fluoride are added in a total amount of 0.05 to 0.2% by weight, and further, zinc stearate is added in an amount of 0.1 to 1% by weight to facilitate moldability. did.
例えば、燃料ポンプ用焼結軸受および製造方法における、アルミニウム含有量が8.5〜10重量部、燐が0.1〜0.4重量部、必要に応じて黒鉛の配合量が3〜10重量部、例えば3〜5重量部で、残部の主成分が銅とする組成のものが使用可能とされる。この場合、例えば原料粉末は次のようになる。すなわち、銅単体の電解銅粉を添加せずに、前記組成になるような割合で、アルミニウム−銅合金粉末および燐合金粉末を混合し、この合計100重量部に対して、黒鉛の配合量が3〜10重量部、例えば3〜5重量部になるように黒鉛粉末を混合して原料粉末とした。黒鉛の配合量は、アルミニウム、燐、残部の主成分を銅とする原料粉末および不可避不純物の合計100重量部に対して、3〜10重量部が好ましく、例えば3〜5重量部としてもよい。3重量部未満では、燃料ポンプ用焼結軸受として黒鉛添加による潤滑性、耐摩耗性の向上効果が得られない。一方、5重量部を超えると、例えばアルミニウムの銅への拡散が阻害され始めることが懸念される。黒鉛の添加量が10重量部を超えると、材料強度が低下し、アルミニウムの銅への拡散を阻害するので好ましくない。一般的に黒鉛を4重量部以上添加すると成形することができないが、造粒黒鉛を使用することで成形を可能にした。本実施形態では、黒鉛粉末は、天然黒鉛、又は人造黒鉛の微粉を樹脂バインダで造粒後粉砕し、粒径145メッシュ以下の黒鉛粉末を用いた。また、焼結助剤として、フッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量部、さらに、成形性を容易にするためにステアリン酸亜鉛を0.1〜1重量部添加した。 For example, in a sintered bearing for a fuel pump and a manufacturing method, the aluminum content is 8.5 to 10 parts by weight, the phosphorus is 0.1 to 0.4 parts by weight, and the compounding amount of graphite is 3 to 10 parts by weight if necessary. Parts, for example, 3 to 5 parts by weight, and the composition whose main component is copper can be used. In this case, for example, the raw material powder is as follows. That is, the aluminum-copper alloy powder and the phosphorus alloy powder were mixed in a ratio such that the above composition was obtained without adding electrolytic copper powder of simple substance of copper, and the blending amount of graphite was 100 parts by weight in total. 3 to 10 parts by weight, for example, 3 to 5 parts by weight of graphite powder was mixed to obtain a raw material powder. The blending amount of graphite is preferably 3 to 10 parts by weight, and may be, for example, 3 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total of the raw material powder containing aluminum, phosphorus, the balance of copper as the main component, and unavoidable impurities. If it is less than 3 parts by weight, the effect of improving lubricity and wear resistance by adding graphite cannot be obtained as a sintered bearing for a fuel pump. On the other hand, if it exceeds 5 parts by weight, for example, there is a concern that diffusion of aluminum into copper may start to be hindered. When the amount of graphite added exceeds 10 parts by weight, the material strength is lowered and the diffusion of aluminum into copper is unfavorable. Generally, when graphite is added in an amount of 4 parts by weight or more, it cannot be molded, but the use of granulated graphite enables molding. In this embodiment, as the graphite powder, a fine powder of natural graphite or artificial graphite is granulated with a resin binder and then pulverized to use graphite powder having a particle size of 145 mesh or less. Also, as a sintering aid, 0.05 to 0.2 parts by weight of aluminum fluoride and calcium fluoride in total, and 0.1 to 1 parts by weight of zinc stearate to facilitate moldability are added. did.
銅源として、アルミニウム―銅合金粉末を用い、銅単体の粉末を添加しない本実施形態のアルミニウム青銅組織は、γ相とα相との比γ相/α相を、0<γ相/α相≦0.10とすることが好ましい。0<γ相/α相≦0.10の範囲であれば、耐有機酸腐食性、初期なじみ性に優れる。 The aluminum bronze structure of the present embodiment, which uses aluminum-copper alloy powder as a copper source and does not add powder of copper alone, has a ratio of γ phase to α phase of γ phase/α phase, 0<γ phase/α phase. It is preferable that ≦0.10. Within the range of 0<γ phase/α phase≦0.10, the organic acid corrosion resistance and the initial running-in property are excellent.
本実施形態に係る焼結軸受の断面の金属組織は、図3の模式図で示した第1の実施形態と同様であるので、図3について前述した内容を準用し、重複説明を省略する。 Since the metallographic structure of the cross section of the sintered bearing according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment shown in the schematic view of FIG. 3, the contents described above with reference to FIG.
また、本実施形態の焼結軸受1の表層の圧縮層の状態も、図2に示す第1の実施形態の焼結軸受と同様であるので、図2について前述した内容を準用し、重複説明を省略する。
Further, the state of the compression layer on the surface layer of the
次に、本実施形態に至るまでの検証結果を図15および図16に基づいて説明する。図15における破線X2は、試験項目の許容レベルを示す。図示は省略するが、アルミニウム配合量と硫化腐食性の関係については、第1の実施形態における焼結軸受よりも第2の実施形態における焼結軸受のほうに良好な結果が確認された。また、初期なじみ時間の関係および摩擦係数の関係については、第1の実施形態における焼結軸受の試験結果と、第2の実施形態における焼結軸受の試験結果とは、略同等の結果とされたことから、ここではその詳細な説明を省略する。 Next, the verification result up to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. The broken line X2 in FIG. 15 indicates the allowable level of the test item. Although illustration is omitted, regarding the relationship between the aluminum compounding amount and the sulfide corrosion resistance, a better result was confirmed in the sintered bearing in the second embodiment than in the sintered bearing in the first embodiment. Regarding the relationship between the initial running-in time and the coefficient of friction, the test results of the sintered bearing in the first embodiment and the test results of the sintered bearing in the second embodiment are substantially the same. Therefore, detailed description thereof is omitted here.
図15は、アルミニウム配合量と有機酸腐食性の関係を試験した結果を示す。試験条件は図5と同じである。図15において◆印は図5に示した第1の実施形態の焼結軸受の試験結果であるが、◇印で示した本実施形態の焼結軸受は、アルミニウムの配合量8.5重量%において、第1の実施形態よりも有機酸耐腐食性がさらに向上することが確認できた。アルミニウム源および銅源となる原料粉末として、銅単体の粉末を添加せずに、アルミニウム−銅合金粉末を用いたので、銅単体が偏った部分が略なくなり、その部分による腐食の発生が回避され、耐腐食性が向上したものと考えられる。これと相俟って、アルミニウム−銅合金粉末を用いることにより、アルミニウム−銅合金粉の粒一つ一つ耐腐食性が向上し、焼結軸受全体の耐腐食性が向上したものと考えられる。 FIG. 15 shows the results of testing the relationship between the amount of aluminum compounded and the organic acid corrosiveness. The test conditions are the same as in FIG. In FIG. 15, the ♦ mark is the test result of the sintered bearing of the first embodiment shown in FIG. 5, but the sintered bearing of the present embodiment shown by the ◇ mark has an aluminum compounding amount of 8.5% by weight. In, it was confirmed that the organic acid corrosion resistance is further improved as compared with the first embodiment. As the raw material powder to be the aluminum source and the copper source, without using the powder of copper simple substance, since the aluminum-copper alloy powder was used, the portion where the copper simple substance is biased is almost eliminated, and the occurrence of corrosion due to that portion is avoided. It is considered that the corrosion resistance is improved. In combination with this, it is considered that by using the aluminum-copper alloy powder, the corrosion resistance of each grain of the aluminum-copper alloy powder is improved, and the corrosion resistance of the entire sintered bearing is improved. ..
図16は、アルミニウム配合量と銅イオン溶出量出量の関係を試験した結果を示す。試験条件は図6と同じである。図16においても◆印は図6に示した第1の実施形態の焼結軸受の試験結果であるが、◇印で示した本実施形態の焼結軸受は、アルミニウムの配合量8.5重量%において、第1の実施形態よりも銅イオン溶出量が減少することが確認できた。 FIG. 16 shows the results of testing the relationship between the aluminum compounding amount and the copper ion elution amount output. The test conditions are the same as in FIG. 16 also shows the test results of the sintered bearing of the first embodiment shown in FIG. 6, the sintered bearing of the present embodiment shown by the symbol ◇ has an aluminum compounding amount of 8.5 weight. %, it was confirmed that the elution amount of copper ions was smaller than that in the first embodiment.
表2に第2の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受の硬さを測定した結果を示す。表2に示す硬さの評価の仕方等と表1に示す硬さの評価の仕方等とは同じであるから、ここではその詳細な説明を省略する。
表2の如く、銅系焼結軸受の硬さが70〜80であるのに対し、第2の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受の硬さは、例えば100〜240であり、この結果から、第2の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受は、銅系焼結軸受よりも耐摩耗性に優れた焼結軸受であると判定できる。これは、柔らかい相であるα相の硬さが100〜140であり、硬い相であるγ相の硬さが200〜240であり、第2の実施形態における燃料ポンプ用焼結軸受のいずれの相の硬さも、銅系焼結軸受の硬さよりも硬いことによる。 As shown in Table 2, the hardness of the copper-based sintered bearing is 70 to 80, whereas the hardness of the fuel pump sintered bearing in the second embodiment is, for example, 100 to 240. It can be determined that the sintered bearing for a fuel pump in the second embodiment is a sintered bearing having higher wear resistance than the copper-based sintered bearing. This is because the hardness of the α phase, which is a soft phase, is 100 to 140, the hardness of the γ phase, which is a hard phase, is 200 to 240, and the hardness of any of the sintered bearings for a fuel pump according to the second embodiment. The hardness of the phases is also higher than the hardness of the copper-based sintered bearing.
図15、16および表2の試験結果より、本実施形態の燃料ポンプ用焼結軸受は、さらに厳しい使用環境に対しても耐腐食性を確保できることが確認できた。 From the test results of FIGS. 15 and 16 and Table 2, it was confirmed that the sintered bearing for a fuel pump of the present embodiment can ensure corrosion resistance even in a more severe operating environment.
次に、製造方法についての第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態の製造方法も、図9に示す第1の実施形態の焼結軸受の製造方法と同様であるので、前述した内容を準用し、原料粉末準備工程S1および成形工程S2の相違するところのみを説明する。 Next, a second embodiment of the manufacturing method will be described. Since the manufacturing method of the second embodiment is also similar to the manufacturing method of the sintered bearing of the first embodiment shown in FIG. 9, the above-described contents are applied correspondingly, and the raw material powder preparing step S1 and the molding step S2 are performed. Only the differences will be described.
[原料粉末準備工程S1]
原料粉末準備工程S1では、焼結軸受1の原料粉末が準備される。原料粉末は、7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末、好ましくは8〜10重量%アルミニウム−銅合金粉末を90〜97重量%、7〜10重量%燐−銅合金粉末を1〜6重量%とする合計100重量%に対して、黒鉛粉末を3〜5重量%、焼結助剤としてフッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量%、成形性を容易にするための潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を0.1〜1重量%添加した。7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末は、粉砕して粒度調整したものを用いた。第1の実施形態と同様、上記の原料粉末を、例えば、図10に示すV型混合器10の缶体11に投入し、缶体11を回転させて均一に混合する。
[Raw material powder preparation step S1]
In the raw material powder preparation step S1, raw material powder for the
例えば、7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末を90〜97重量%、7〜10重量%燐−銅合金粉末を1〜6重量%とする合計100重量%(黒鉛部分は含まれない)の合金部分に対し、アルミニウムの含有量が、例えば8.5重量%以上10重量%以下、具体的には9重量%以上9.5重量%以下となるようにする。 For example, 90% to 97% by weight of 7 to 11% by weight aluminum-copper alloy powder and 1 to 6% by weight of 7 to 10% by weight phosphorus-copper alloy powder, for a total of 100% by weight (graphite part is not included). The content of aluminum with respect to the alloy portion is, for example, 8.5% by weight or more and 10% by weight or less, and specifically 9% by weight or more and 9.5% by weight or less.
例えば、原料粉末は、7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末、好ましくは8〜10重量%アルミニウム−銅合金粉末を90〜97重量部、7〜10重量%燐−銅合金粉末を1〜6重量部とする合計100重量部に対して、黒鉛粉末を3〜10重量部、例えば3〜5重量部、焼結助剤としてフッ化アルミニウムおよびフッ化カルシウムを合計で0.05〜0.2重量部、成形性を容易にするための潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を0.1〜1重量部添加したものが使用可能である。
For example, the raw material powder is 7 to 11 wt% aluminum-copper alloy powder, preferably 8 to 10 wt% aluminum-copper alloy powder 90 to 97 parts by weight, and 7 to 10 wt% phosphorus-
例えば、7〜11重量%アルミニウム−銅合金粉末を90〜97重量部、7〜10重量%燐−銅合金粉末を1〜6重量部とする合計100重量部(黒鉛部分は含まれない)の合金部分に対し、アルミニウムの含有量が、例えば8.5重量部以上10重量部以下、具体的には9重量部以上9.5重量部以下となるようにする。 For example, 90 to 97 parts by weight of 7 to 11% by weight aluminum-copper alloy powder and 1 to 6 parts by weight of 7 to 10% by weight phosphorus-copper alloy powder, for a total of 100 parts by weight (graphite part is not included). The content of aluminum with respect to the alloy portion is, for example, 8.5 parts by weight or more and 10 parts by weight or less, specifically, 9 parts by weight or more and 9.5 parts by weight or less.
[成形工程S2]
成形工程S2では、上記の原料粉末を圧粉することにより、焼結軸受1の形状をなした圧粉体1’(図13参照)を形成する。本実施形態では、アルミニウム源および銅源となる原料粉末として、銅単体の粉末を添加せずに、アルミニウム−銅合金粉末を用いたので、銅単体が偏った部分が略なくなり、その部分による腐食の発生が回避される。これにより、耐腐食性が向上する。また、アルミニウム−銅合金粉末を用いることにより、アルミニウム−銅合金粉の粒一つ一つの耐腐食性が向上し、燃料ポンプ用焼結軸受全体の耐腐食性が向上する。
[Molding step S2]
In the molding step S2, the above-mentioned raw material powder is pressed to form a
本実施形態の製造方法に基づく燃料ポンプ用焼結軸受では、特に厳しい使用環境に対しても耐腐食性を確保することができる。また、第1の実施形態の焼結軸受と同様、強度、耐摩耗性などの機械的特性や油膜形成性、保油性を向上させると共に、コンパクト化、低コスト化を図ることができる。 In the sintered bearing for a fuel pump based on the manufacturing method of the present embodiment, corrosion resistance can be ensured even in a particularly severe operating environment. Further, similar to the sintered bearing of the first embodiment, mechanical characteristics such as strength and wear resistance, oil film forming property, and oil retaining property can be improved, and at the same time, compactness and cost reduction can be achieved.
以上の各実施形態の説明では、本発明を、軸受面1aを真円形状とした真円軸受に適用する場合を例示したが、本発明は真円軸受に限らず、軸受面1aや軸52の外周面にヘリングボーン溝、スパイラル溝等の動圧発生部を設けた流体動圧軸受にも同様に適用することができる。
In the above description of each embodiment, the case where the present invention is applied to a perfect circular bearing in which the bearing surface 1a has a perfect circular shape has been illustrated, but the present invention is not limited to the perfect circular bearing, and the bearing surface 1a and the
本実施形態の焼結軸受は、例えば、燃料ポンプの種類等により、潤滑油等の油類が含まれていない燃料ポンプ用焼結軸受、少量の潤滑油が含まれた燃料ポンプ用焼結軸受、潤滑油が十分に含まれた燃料ポンプ用焼結軸受等の各種燃料ポンプ用焼結軸受が使用可能である。 The sintered bearing of the present embodiment is, for example, a fuel pump sintered bearing that does not contain oils such as lubricating oil, or a fuel pump sintered bearing that contains a small amount of lubricating oil, depending on the type of fuel pump. It is possible to use various types of sintered bearings for fuel pumps, such as sintered bearings for fuel pumps containing sufficient lubricating oil.
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It is indicated by the scope of the claims and further includes equivalent meanings to the claims and all modifications within the scope.
1 燃料ポンプ用焼結軸受
1’ 圧粉体
1” 焼結体
1a 軸受面
1b 外径面
1c 端面
2 燃料ポンプ用焼結軸受
3 アルミニウム銅合金組織
4 酸化アルミニウム皮膜
5 遊離黒鉛
15 メッシュベルト式連続炉
20 ダイス
21 上パンチ
22 下パンチ
23 コア
40 燃料ポンプ
52 軸
D1 軸受面の内径寸法
db 気孔
di 気孔
do 気孔
Ti 圧縮層
To 圧縮層
1 Sintered Bearing for Fuel
Claims (7)
この焼結軸受は、アルミニウム−銅合金が焼結されたアルミニウム−銅合金組織を有し、前記焼結軸受の表層部の気孔を内部の気孔より小さくし、前記焼結軸受に銅単体の偏った部分がなく、かつ前記アルミニウム−銅合金組織がα相およびγ相を有することを特徴とする燃料ポンプ用焼結軸受。 For motor type fuel pump containing graphite, alloy part containing 8.5-10% by weight aluminum and 0.1-0.6% by weight phosphorus, balance copper as the main component and unavoidable impurities A sintered bearing,
This sintered bearing has an aluminum-copper alloy structure in which an aluminum-copper alloy is sintered, and the pores of the surface layer of the sintered bearing are made smaller than the internal pores, so that the sintered bearing has a bias of copper alone. no portion, and the aluminum - fuel pump sintered bearing and having a copper alloy structure α-phase and γ-phase.
前記製造方法は、原料粉末として、銅単体粉を用いずにアルミニウム−銅合金粉および燐−銅合金粉を用い、
少なくとも、前記原料粉末に黒鉛粉および焼結助剤が添加された圧粉体を成形する成形工程と、
前記圧粉体から、アルミニウム−銅合金組織を有し、前記アルミニウム−銅合金組織にα相およびγ相が含まれた焼結体を得る焼結工程と、
前記焼結体を寸法整形するサイジング工程とを含んでいることを特徴とする燃料ポンプ用焼結軸受の製造方法。 Sintering for fuel pump containing graphite, alloy part containing 8.5-10% by weight aluminum and 0.1-0.6% by weight phosphorus, balance copper as the main component and inevitable impurities A method of manufacturing a bearing, comprising:
The above-mentioned manufacturing method uses aluminum-copper alloy powder and phosphorus-copper alloy powder as the raw material powder without using copper simple powder ,
At least, a shaping step of shaping the green compact graphite powder and sintering aid in the raw material powder is added,
From the green compact, aluminum - a sintering step to obtain a sintered body α phase in the copper alloy structure and γ phase is included, - have a copper alloy structure, the aluminum
A method of manufacturing a sintered bearing for a fuel pump, comprising a sizing step of dimensioning the sintered body.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013175508 | 2013-08-27 | ||
JP2013175508 | 2013-08-27 | ||
JP2014095113 | 2014-05-02 | ||
JP2014095113 | 2014-05-02 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014167532A Division JP6425943B2 (en) | 2013-08-27 | 2014-08-20 | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017193782A JP2017193782A (en) | 2017-10-26 |
JP6745760B2 true JP6745760B2 (en) | 2020-08-26 |
Family
ID=60154661
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017115167A Active JP6509951B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-06-12 | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same |
JP2017115169A Active JP6745760B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-06-12 | Sintered bearing for fuel pump and manufacturing method thereof |
JP2017207252A Active JP6513767B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-10-26 | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017115167A Active JP6509951B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-06-12 | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017207252A Active JP6513767B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-10-26 | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP6509951B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7519765B2 (en) * | 2019-07-02 | 2024-07-22 | Ntn株式会社 | Manufacturing method for sintered bearings |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56152902A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-26 | Fukuda Kinzoku Hakufun Kogyo Kk | Powder for sintered copper alloy containing aluminum |
JP2518290B2 (en) * | 1987-06-24 | 1996-07-24 | 三菱マテリアル株式会社 | Sintered oil-impregnated bearing |
JPH02173224A (en) * | 1988-12-24 | 1990-07-04 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | Manufacture of sintered aluminum bronze alloy |
JP2005240159A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Materials Corp | BEARING MADE OF Cu BASED SINTERED ALLOY IN MOTOR TYPE FUEL PUMP AND MOTOR TYPE FUEL PUMP USING THE SAME |
JP5217078B2 (en) * | 2005-03-16 | 2013-06-19 | 株式会社ダイヤメット | Method for producing sintered oil-impregnated bearing |
JP2013023732A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | Al BRONZE SINTERED ALLOY-SLIDING MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
-
2017
- 2017-06-12 JP JP2017115167A patent/JP6509951B2/en active Active
- 2017-06-12 JP JP2017115169A patent/JP6745760B2/en active Active
- 2017-10-26 JP JP2017207252A patent/JP6513767B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018053367A (en) | 2018-04-05 |
JP2017193781A (en) | 2017-10-26 |
JP6513767B2 (en) | 2019-05-15 |
JP6509951B2 (en) | 2019-05-08 |
JP2017193782A (en) | 2017-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6425943B2 (en) | Sintered bearing for fuel pump and method of manufacturing the same | |
WO2013137347A1 (en) | Sintered bearing and manufacturing method for same | |
JP6026319B2 (en) | Manufacturing method of sintered bearing | |
CN110043564B (en) | Method for manufacturing sintered bearing, and vibration motor | |
JP2013217493A (en) | Sintered bearing | |
JP6921046B2 (en) | Manufacturing method of sintered bearing | |
WO2016104067A1 (en) | Sintered bearing | |
JP6412315B2 (en) | Vibration motor | |
JP6745760B2 (en) | Sintered bearing for fuel pump and manufacturing method thereof | |
JP6522301B2 (en) | Sintered bearing for EGR valve and method of manufacturing the same | |
JP6858807B2 (en) | Sintered bearing | |
JP2016065638A (en) | Sliding member and method of manufacturing the same | |
JP6720362B2 (en) | Sintered bearing for EGR valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170821 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170821 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180731 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200424 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200804 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6745760 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |