JP6858807B2 - 焼結軸受 - Google Patents
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Description
α(%)=(ρ1/ρ0)×100
ただし、ρ1:多孔質体の密度、ρ0:その多孔質体に空孔がないと仮定した場合の密度また、焼結軸受1の表層とは、焼結軸受1の表面から、焼結軸受1の内径の1/100〜1/15の深さまでの領域とする。
混合工程では、各種粉末を混合機で混合することで、原料粉末が生成される。原料粉末は、Al源、Cu源、Ni源、P源、及び固体潤滑剤となる粉末を含む。原料粉末には、純Cu粉末や純Al粉末は含まれない。原料粉末には、必要に応じて、さらに、焼結助剤としてのフッ化アルミニウム及びフッ化カルシウム粉末や、離型用潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛又はステアリン酸カルシウムが混合される。以下、各粉末について詳しく説明する。
圧粉工程では、上記の原料粉末を圧粉金型に充填して圧縮することにより、焼結軸受1と略同じ形状をなした圧粉体を形成する。本実施形態では、圧粉金型に充填した原料粉末を200〜700MPaの加圧力で圧縮することにより圧粉体を成形する。尚、圧粉金型を70℃以上に加温した状態で、圧粉体を成形してもよい。
焼結工程では、圧粉体を所定の焼結温度で加熱し、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を形成する。焼結工程は、例えば、メッシュベルト式連続炉を用いて行われる。圧粉体を加熱することで、隣接するAl−Ni−Cu合金粉末(Al−Cu−Ni合金組織)同士が焼結結合(拡散接合)し、焼結体が形成される。このとき、原料粉末に含まれるP成分により、Al−Cu−Ni合金組織同士の焼結が促進され、焼結体の強度が高められる。また、原料粉末中の黒鉛粉末は、焼結体の内部及び表面に遊離黒鉛として残存する。
サイジング工程では、焼結により膨張した焼結体を圧縮して寸法整形する。具体的には、焼結体の内周にコアロッドを挿入すると共に、上下パンチで焼結体の軸方向幅を所定寸法に規定した状態で、これらを一体的にダイの内周に圧入する。これにより、焼結体の外周面がダイで圧迫されて成形されると共に、焼結体の内周面がコアロッドの外周面に押し付けられて成形される。このサイジング工程により、膨張した焼結体の表層が圧縮され、表層の密度が内部の密度よりも大きくなる。また、焼結体の外周面側の表層は、内周面側の表層よりも圧縮量が大きくなるため、外周面側の表層の密度が内周面側の密度よりも大きくなる。尚、サイジング工程の後、焼結体の内周面1aにさらに回転サイジングすることで、内周面1a(軸受面)に開口した空孔をさらに小さくしてもよい。
含油工程では、上記の焼結体の内部空孔に潤滑油が含浸される。具体的には、減圧環境下で焼結体を潤滑油中に浸漬した後、常圧に戻すことで、焼結体の内部空孔に潤滑油が含浸される。以上により、焼結軸受1が完成する。
7〜11質量%Alを含むAl−Cu−Ni合金粉を含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Alを8.5質量%、Niを3.0質量%(実施例1)あるいは5.0質量%(実施例2)含み、残部の主成分がCuである。この焼結体に生成されたAl−Cu−Ni合金組織には、Al−Cu−Niマトリクス相(α相)と、Al−Ni化合物相(κ相)の析出が確認された(図3参照)。また、Al−Cu化合物相(γ相)の析出は確認されなかった。
7〜11質量%Alを含むAl−Cu−Si合金粉を含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Alを8.5質量%、Siを2.0質量%含み、残部の主成分がCuである。この焼結体に生成されたAl−Cu−Si合金組織には、Al−Cu−Siマトリクス相(α相)と、Al−Si化合物相(δ相,κ相)の析出が確認された(図4参照)。また、Al−Cu化合物相(γ相)の析出は確認されなかった。
7〜11質量%Alを含むAl−Cu−Zn合金粉を含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Alを8.5質量%、Znを3.0質量%(実施例3)あるいは5.0質量%(比較例1)含み、残部の主成分がCuである。この焼結体に生成されたAl−Cu−Ni合金組織には、Al−Cu−Znマトリクス相(α相)と、Al−Zn化合物相(δ相)の析出が確認された(図5参照)。また、Al−Cu化合物相(γ相)の析出は確認されなかった。
Cu粉末及びNi粉末を主に含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Niを30〜35質量%含む。
7〜11質量%Alを含むAl−Cu合金粉を含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Alを8.5質量%含み、残部の主成分がCuである。この焼結体に生成されたAl−Cu合金組織には、Al−Cuマトリクス相(α相)とAl−Cu化合物相(γ相)の析出が確認された(図8参照)。
7〜11質量%Alを含むAl−Cu合金粉と、Sn粉末とを含む原料粉末を用いて作成した焼結体からなり、Alを8.5質量%、Snを3.0質量%含み、残部の主成分がCuである。この焼結体に生成されたAl−Cu−Sn合金組織には、Al−Cu−Znマトリクス相(α相)とAl−Cu化合物相(γ相)の析出が確認された。
2 軸
3 Al−Cu−Ni合金組織
4 内部空孔
5 酸化アルミニウム被膜
6 遊離黒鉛
10 電動燃料ポンプ
30 EGRバルブ
Claims (9)
- Cuを主成分としてAl及びSiを含み、Al−Cu−Si合金組織同士が焼結されたアルミ青銅系の焼結金属で形成された焼結軸受であって、
前記Al−Cu−Si合金組織には、Al−Cu−Siマトリクス相及びAl−Si化合物相が析出し、Al−Cu化合物相は析出しておらず、
前記焼結金属が純銅組織を含まない焼結軸受。 - Alを7〜11質量%、Siを1〜6質量%含み、残部の主成分をCuとした請求項1記載の焼結軸受。
- Al、Cu、及びZnを含み、Al−Cu−Zn合金組織同士が焼結されたアルミ青銅系の焼結金属で形成された焼結軸受であって、
前記Al−Cu−Zn合金組織には、Al−Cu−Znマトリクス相及びAl−Zn化合物相が析出し、Al−Cu化合物相が析出しておらず、
前記焼結金属が純銅組織を含まない焼結軸受。 - Alを7〜11質量%、Znを1〜5質量%含み、残部の主成分をCuとした請求項3記載の焼結軸受。
- 軸受面に遊離黒鉛を露出させた請求項1〜4の何れかに記載の焼結軸受。
- 請求項1〜5の何れかに記載の焼結軸受と、前記焼結軸受の内周に挿入され、回転自在に支持される軸と、前記軸に固定されたポンプインペラとを備えた燃料ポンプ。
- 請求項1〜5の何れかに記載の焼結軸受と、前記焼結軸受の内周に挿入され、軸方向移動自在に支持される軸を有するバルブとを備えたEGRバルブ。
- Cuを主成分としてAl及びSiを含み、Al−Cu−Si合金組織同士が焼結されたアルミ青銅系の焼結軸受の製造方法であって、
前記Al−Cu−Si合金組織に、Al−Cu−Siマトリクス相及びAl−Si化合物相が析出し、Al−Cu化合物相は析出しないように、原料粉末の成分及び配合比を設定し、
前記原料粉末が純銅粉末を含まない焼結軸受の製造方法。 - Cuを主成分としてAl及びZnを含み、Al−Cu−Zn合金組織同士が焼結されたアルミ青銅系の焼結軸受の製造方法であって、
前記Al−Cu−Zn合金組織に、Al−Cu−Znマトリクス相及びAl−Zn化合物相が析出し、Al−Cu化合物相は析出しないように、原料粉末の成分及び配合比を設定し、
前記原料粉末が純銅粉末を含まない焼結軸受の製造方法。
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