JPH01275735A

JPH01275735A - 焼結合金材およびその製造法

Info

Publication number: JPH01275735A
Application number: JP10246988A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kikuchi; 勇菊池; Masanori Kikuchi; 菊池　眞紀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-11-06
Also published as: GB8909550D0; HK76991A; GB2220421B; GB2220421A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「発明の目的」本発明は焼結合金材およびその製造法に係り、強度およ
び耐食性が良好で、しかも軸材などの相手部材に対する
なじみ性に優れ、摩擦係数が小さくて軸受材などとして
好ましい性能を有する焼結合金材およびその製造法を堤
供しようとするものである。

（産業上の利用分野）焼結含油軸受その仙境結合金材およびその製造技術。

（従来の技術）焼結含油軸受については日本工業規格としてＪＩｓ　　
Ｂ　　１５８１−１９７６に規定されている如く、家庭
用電気機器、音響用機器、事務用機械、農業用機械、自
動車その他の運搬荷投機器などに用いる円筒形、フラン
ジ付円筒形および球形などの軸受材に関して種々に規定
され、又その主たる成分組成としては純鉄系、鉄−銅系
、鉄−炭素系、鉄−銅一炭素系、鉄−銅一鉛系、青銅系
、銅系、鉛−青銅系など材質、種類は比較的多岐に亘る
。

なお例えば特開昭５６−５１５５４号公報においては鉄
粉と黄銅粉を用いた圧粉体を焼結することが発表されて
おり、更に本発明者等によっても特開昭６０−２００９
２７号公報において鉄粉、黄銅粉および洋白粉を用い、
それらの混合粉による圧粉成形体を還元性雰囲気で焼結
処理することを提案している。

（発明が解決しようとする問題点）上記した鉄を主体とした含油軸受においては骨格的強度
に優れ、高荷重用として好ましいが、相手部材に対する
なじみ性や耐食性に劣っているので利用上制限を受ける
。

これに対し銅または青銅を主体としたものにおいてはな
じみ性や耐食性は良好であるが、強度上不充分であるか
ら高負荷用に適しない。

鉄−銅系（鉄−銅一鉛、鉄−銅一炭素などを含む）のも
のはこれらの中間的特性となるが、なお強度や耐食性に
おいて不充分である。

前記した特開昭５６−５１５５４号公報による鉄粉と黄
銅粉を用いたものにおいては耐食性においては好ましい
としても強度や相手部材に対するなじみ性などにおいて
充分でない。

前記特開昭６０−２００９２７号公報のものは洋白をも
用いることにより強度性を確保しながら充分な耐食性と
摩擦係数低減を図ったものであるが、それらの特性にお
いて必ずしも満足するものとなし得ず、又軸材などの相
手部材に対するなじみ性などにおいて不充分である。

「発明の構成」（問題点を解決するための手段）１、　　Ｆｅ：　２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：　ｌ　６〜
７６ｗｔ％、Ｓｎ：１〜１２ｗｔ％を含有すると共に、Ｐ：０．０２〜１．２鍔ｔ％を含有し、気孔率１５〜２８ｖｏ＃％とされたことを特
徴とする焼結合金材。

２、　　Ｆｅ：　２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：　１２．５
〜？　５．５ｅｍｔ％、Ｓｏ：　０．７５〜１１．９ｗ
ｔ％を含有すると共に、Ｐ：０．０１５〜１．１９ｗｔ％を含有し、且つ黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のよう
な固体潤滑材の１種または２種以上を０、５〜５．０％
含有し、気孔率が１５〜２８ｖｏ７％とされたことを特
徴とする焼結合金材。

３、鉄粉１００重量部に対し、Ｓｎ：５〜１５ｗｔ％、
Ｐ：０．１〜１．５＠ｔ％を含有し残部がＣｕおよび不
可避的不純物よりなる燐青銅粉を２５〜４００重量部を
添加混合した原料粉を圧粉成形し、次いで焼結してから
気孔率１５〜２８ｖｏ７！％にサイジングすることを特
徴とする焼結合金材の製造法。

４、鉄粉１００重量部に対し、Ｓｎ：５〜１５ｗｔ％、
Ｐ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび不
可避不純物よりなる燐青銅粉１８〜３８８重量部と黒鉛
、二硫化モリブデンまたは鉛のような固形潤滑材の１種
または２種以上を０．５〜５．３重量部を添加混合した
原料粉を圧粉成形してから焼結し、次いで気孔率１５〜
２８ｖｏ＃％にサイジングすることを特徴とする焼結合
金材の製造法。

（作用）Ｆｅ：　２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：　１６〜７６ｗｔ％
、Ｓｎ：１〜１２−ｔ％を含をすると共にｐ：ｏ、ｏ２
〜１．２ｗｔ％を含有することにより強度を確保し且つ
耐食性を得しめながら軸受特性を充分に高める。

即ち摩擦係数を適切に小とすると共に連続回転輪少時に
おける温度上昇を的確に低減し、軸受部体として最高状
態の特性をもった製品を得しめる。

Ｆｅが２０−ｔ％以下では強度が充分に得られず、又他
の成分を多量に必要とし高価となる。一方８０−ｔ％を
超えてＦｅを含有したものは摩擦係数を高め、相手部材
に対するなじみ性が確保されないと共に耐食性が急激に
劣化する。

Ｃｕが１６ｗｔ％以上となることにより鉄粉粒子と混合
焼結してなじみ性をもたらすと共に耐食性や熱伝導性を
改善し、又ＳｎやＰと相俟って摩擦係数を低減する。上
限を７６−ｔ％とすることにより製品強度を得しめると
共に低コスト化を図る。

Ｓｎが１ｗｔ％以上で強度となじみ性を向上し、１２ｈ
ｔ％を上限として低コストを得る。Ｐが０．０２ｗｔ％
以上で耐摩耗性を高め、軸受機能を向上する。１．２ｗ
ｔ％を超えるとその効果が飽和すると共に硬く且つ脆く
なる傾向がある。

圧粉成形し焼結後、サイジングして気孔率１５νＯＸ％
以上とすることにより軸受材などとする場合の含油量を
適切に得しめ、潤滑性能を高める。

一方この気孔率が２８ｖｏｊ！％を超えないことにより
強度性を確保し、含浸油の流出、飛散を防止する。

黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のような固体潤滑材の
１種または２種以上を０．５ｗｔ％以上含有させること
により潤滑性を高め、摩擦係数を小とする。又５．Ｏｗ
ｔ％を超えないことにより製品の強度性を維持する。

Ｓｎ：５〜１５ｗｔ％、Ｐ：０．１〜１．５ｗｔ％を含
有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物よりなる燐青銅
粉を用いることによりＣｕ、　Ｓｎｓ　　Ｐを合金体と
して同時に添加され、これらの成分を各別に準備し順次
に混合する煩雑さをなからしめ、しかも配合された各成
分の偏析を適切に防止して均等な混合ないし焼結組織を
形成させる。

（実施例）上記したような本発明によるものの具体的な実施態様に
ついて説明すると、本発明は基本的にｒｅ、Ｃｕ、　Ｓ
ｎと共にＰを含有した焼結合金であって、これらの成分
は各別に準備し混合してよい。然し合金体として材料を
準備してよいことは前記の通りで、青銅および燐銅の各
粉末などを採用してもよいが、本発明者等が実地的に検
討した結果によると純鉄粉と燐青銅、特に鋳物用の燐青
銅合金による粉末であり、場合によってはＺｎを適量含
有せしめてよい。

Ｆｅは一般的に２０〜８０−ｔ％であるが、好ましくは
３０〜７０ｗｔ％であり、より好ましくは４０〜６０ｗ
ｔ％である。又Ｃｕは一般的には上記のように１６〜７
６−ｔ％であるが、好ましくは２５〜６０ｗｔ％、より
好ましくは３０〜５５−１％とすべきである。Ｓｎの一
般的範囲は１〜１２−ｔ％であるが、好ましくは３〜１
２ｗｔ％、より好ましくは４．５〜１０−ｔ％である。

Ｐについての好ましい範囲は上述した一般的範囲の中で
０．０２〜１．２ｗｔ％であり、より好ましくは０．３
〜０．７ｗｔ％である。

圧粉成形は一般的に２〜３　Ｔｏｎ／ｃ−程度の圧下で
行われ、その気孔率は２２〜３５νｏ１％である。

２２ｖｏ＃％未満では有効なサイジングを行い且つ含油
などに適した気孔率をもつ製品を得ることが困難となる
。一方３５ｖｏ１％を超えた気孔率を有する圧粉成形体
は焼結取扱中などにおいて損壊、欠損する可能性が高い
。焼結は７５０〜９５０℃の還元性雰囲気で行うが、前
記のように燐青銅粉を用いた本発明のものは適切な焼結
を行わせ得る。

特に好ましい焼結温度は８００〜９００℃である。

なおこの焼結に際しては網材を敷いた耐熱性容器に収容
して実施することが好ましい。

焼結によってそれなりの歪み、変形が発生することは、
このような焼結金属または焼結合金において不可避的な
ものであるからサイジングして所定寸法の製品とする。

本発明によるものの具体的な製造例について説明すると
以下の如くである。

製造例１粒度が１００メツシユ以下の鉄粉と、Ｓｎ：１０ｗｔ％
、Ｐ：０．３５ｗｔ％を含有し、残部がＣｕおよび不可
避不純物であって、粒度が１００メツシユ以下の燐青銅
粉を次の第１表のように配合した。

第　１　表（ｗｔ部）上記した第１表による■〜■の原料粉はその何れもが相
対密度７５％に圧粉成形し、外径が１０ｒｒ１ｍで内径
が４ｍｍの環状をなした軸受体とし、次いでこれらを焼
結炉に装入し、即ち８２０℃のＡＸガスによる還元性雰
囲気で４５分間の焼結処理を行った。

得られた焼結体は、次いでサイジングをなし気孔率が２
０ｖｏｆ％の製品とし、これにタービン油を真空含油さ
せて含油軸受体とした。

又上記とは別に比較材として気孔率が同じで鉄粉を用い
たもののと、鉄粉と黄銅粉を５０７５０の割合で混合し
たものによる製品■とを準備した。

これらの本発明による製品■〜■および比較材■［Ｆ］
について、それらの圧環強度、摩擦係数、ＰＶ値１００
０　ｋｇ／　ｃｉ−ｍ　／ｍｉｎで４０分以上連続回転
（この条件で３０分前後までは温度上昇するが以後は殆
んど一定）したときの温度上昇値を測定した結果は次の
第２表の如くである。

父上記したような本発明による各製品■〜■および比較
材■０について湿度８０％、６０°Ｃの耐食性試験を行
い、錆発生の認められるまでの時間を測定した結果は次
の第３表の如くであった。

第３表なお上記したような本発明製品■〜■および比較材■（
比較材■は車にＦｅおよびＣｕ　］、　５％）に°つい
ての成分組成を求めた結果は次の第４表の如くである。

第　　４　　表製造例２前記した製造例１における第１表の■の配合において、
外掛けで黒鉛粉末を２ｗｔ％含有せしめた外はすべて製
造例１におけると同じに実施して製品とした。

このものについての摩擦係数は０．０６８であって、よ
り優れた潤滑性を有することが確認され、又圧環強度は
２３．８　ｋｇ／ｍｍ２であって、好ましい強度を有し
ていることが確認された。

「発明の効果」以上説明したような本発明によるときは、強度および耐
食性が良好で、しかも軸材などの相手部材に対するなじ
み性に優れ、摩擦係数が小さくて、連続回転軸受時など
における温度上昇が少く、好ましい軸受特性をもった焼
結合金材を提供し、又その安定した製造法を提供するも
のであって、工業的にその効果の大きい発明である。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：１６〜７６ｗｔ％
、Ｓｎ：１〜１２ｗｔ％を含有すると共に、Ｐ：０．０２〜１．２ｗｔ％を含有し、気孔率１５〜２８ｖｏｌ％とされたことを特
徴とする焼結合金材。２、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：１２．５〜７５．
５ｗ％、Ｓｎ：０．７５〜１１．９ｗｔ％を含有すると共に、Ｐ：０．０１５〜１．１９ｗｔ％を含有し、且つ黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のよう
な固体潤滑材の１種または２種以上を０．５〜５．０％
含有し、気孔率が１５〜２８ｖｏｌ％とされたことを特
徴とする焼結合金材。３、鉄粉１００重量部に対し、Ｓｎ：５〜１５ｗｔ％、
Ｐ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび不
可避的不純物よりなる燐青銅粉を２５〜４００重量部を
添加混合した原料粉を圧粉成形し、次いで焼結してから
気孔率１５〜２８ｖｏｌ％にサイジングすることを特徴
とする焼結合金材の製造法。４、鉄粉１００重量部に対し、Ｓｎ：５〜１５ｗｔ％、
Ｐ：０．１〜１．５ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび不
可避不純物よりなる燐青銅粉１８〜３８８重量部と黒鉛
、二硫化モリブデンまたは鉛のような固形潤滑材の１種
または２種以上を０．５〜５．３重量部を添加混合した
原料粉を圧粉成形してから焼結し、次いで気孔率１５〜
２８ｖｏｌ％にサイジングすることを特徴とする焼結合
金材の製造法。