JPH0146580B2 - - Google Patents

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JPH0146580B2
JPH0146580B2 JP62131869A JP13186987A JPH0146580B2 JP H0146580 B2 JPH0146580 B2 JP H0146580B2 JP 62131869 A JP62131869 A JP 62131869A JP 13186987 A JP13186987 A JP 13186987A JP H0146580 B2 JPH0146580 B2 JP H0146580B2
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JP
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powder
brass
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sintered
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JP62131869A
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Tatsunosuke Kikuchi
Isamu Kikuchi
Masanori Kikuchi
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結合金の製造法に係り、強度、靭性
に優れ、しかも摩擦係数その他の軸受機能におい
て卓越した特性を示す新規な焼結合金を低コスト
得ることのできる製造法を提供しようとするもの
である。
軸受材その他として用いられる焼結合金として
は従来から種々のものが知られているが、これを
大別すると銅系と鉄系とがあり、銅系はCu−Sn、
Cu−Sn−C、Cu−Sn−Pb−C合金などが、又
鉄系にはFe−C、Fe−Pb−C,Fe−Cu−C合
金などが多様に提案され又実用化されている。し
かしこのような従来のものにおいて、鉄系のもの
は銅系のもに比較して硬度が高いので軸材などに
対するなじみが必ずしも好ましいものとなし得
ず、又耐食性などにおいても劣るが、その機械的
性質が優れ、したがつて薄肉化が可能であると共
に比較的安価であるなどのメリツトを有し、これ
らの特性に関しては銅系のものが対称的な関係を
有している。なおこれらの中間的なものとして鉄
に対し銅のみを5〜30%の範囲で添加した鉄−銅
系のものがあるが、このものは、鉄、銅の単味粒
子が軸受面に露出した組織となり易く、銅粒子が
軸面と接着剥離して摩擦係数を高め発熱などして
軸受寿命短縮するなどの不利がある。
なお後述するように亜鉛などを含有し焼結中に
気化脱出する成分を含有して圧粉成形体の焼結に
当つて炭素粉末中に装入し、あるいは金属ケース
内に入れ蓋を施して気化脱出を低減することは、
本出願人による特公昭27−2956号公報、昭和
39年7月5日日刊工業新聞社発行、粉末治金技術
協会編「粉末治金技術講座」第8巻135頁、昭
和42年6月1日技術書院発行、粉体粉末治金協会
編「焼結機械部品の設計要覧」47頁、昭和46年
5月30日コロナ社発行「非鉄金属材料」26頁など
に夫々記載されていて周知である。
本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ね
で創案されたものであつて、鉄粉70〜30重量部に
対しCu59wt%以上とPb、Sn、Al、Feの何れか
1種またま2種以上を夫々1%以下の範囲で含有
すると共に22〜38.5wt%のZnを含有した黄銅粉
末30〜70重量部を添加混合したものを圧縮成形し
てから焼結処理することを提案する。なおこのも
の100重量部に対し3〜7重量部の銅粉又は3〜
20重量部の青銅粉の何れか一方又は双方と0〜6
重量部の黒鉛粉又は0〜3重量部のモリブデン又
は二硫化モリブデンの何れか一方又は双方とを混
合し成形焼結することができる。
即ち斯かる本発明について更に説明すると、本
発明者は上記したような技術構想に立脚して鉄、
銅及び悪鉛の如きを用いた各種焼結合金について
仔細な検討をなした結果、その銅及び亜鉛を単体
とし配合した場合とそれを合金とした黄銅として
利用した場合においては焼結時の挙動を異にする
ことを発見した。蓋しこの黄銅は一般的にwt%
(以下単に%という)でCu:59〜88%、Pb、Sn、
Al、Feの何れか1種又は2種以上を夫々1%以
下の範囲で含有し残部がZnの組成を有し(Zn一
般的に10〜39%)たものであつて、このような範
囲内においても夫々の成分%範囲が種々に異なる
ことによりそれなりに異なつた特性が得られると
しても、斯かる黄銅は何れにしても銅単体の場合
よりは相当に低いものとなる。然して上記のよう
に鉄、銅、亜鉛の各粉末を配合した場合にはZn
が約420℃適度のような比較的低融点ものである
のに対し、Cuは1083℃、Feは1539℃と夫々に融
点が高く、このような3種の金属粉末を単に混合
成形し焼結させてもZnの偏析の如きを発生して
Zn含有量の高いβ相の如きを形成することがあ
ると共にZn単体として添加混合した場合は固よ
り黄銅として添加した場合においてもそのZn分
が気散して黄銅を添加したことによる後述するよ
うな特性が得れないこととなり好ましい軸材など
とのなじみ性その他に欠けるものとならざるを得
ないのに対し、そのCuとZnとを一旦合金化させ
て得られるZn:22〜38.5%の黄銅粉末を主体とし
て用いることにより好ましい軸受性能が得られ
る。なこのようにZn分が高目の黄銅粉末を用い
る場合において焼結時にZnが気散するから上述
した従来からの周知技術に従い鉄箱内にパツク
し、あるいは本炭粉中にパツクするが、更にこの
Fe粉との混合物に銅粉を3〜7%か青銅粉を3
〜20%添加してZnの気散を防止する。このもの
の焼結温度については一般的にFe系焼結金属に
おいて採用される1100℃前後より相当に低い温度
で焼結せしめられるだけでなしにその焼結時に黄
銅成分の一部が鉄と共晶して黄銅−鉄の合金組成
を作ることとなり、特にこのような黄銅−鉄の合
金組成によつて鉄粒子表面を被覆する傾向が認め
られて相当量の鉄粉を配合したものにおいても黄
銅焼結合金に近い色彩、感覚を呈することとなつ
て組成が均一で、鉄−銅焼結品において不可避的
な偏析などを見ることのない焼結合金を得しめ
る。このように均一で偏析がないと共に適切に
Znの気散を防止し、Fe粒子表面を黄銅−鉄の合
金で被覆したような組成のものは充分な耐食性を
示すことは明らかであり、又Fe粒子が中核に存
在し、それが黄銅質合金で被覆された本発明のも
のは従来の鉄系焼結合金と同等ないしそれ以上の
機械的強度を有することとなる。しかも前記のよ
うにZnを22%以上含有した黄銅粉の溶融焼結被
覆層によつて摩擦係数を小とし、連続回転時にお
ける温度上昇を小ならしめ、軸材等に対するなじ
みも好ましいものとして得られる。
前記黄銅粉末におけるZn量については22%以
上38.5%以下とする。即ちZnが22%未満の黄銅粉
を用いた場合においては摩擦係数が大となる傾向
が認められ、又高荷重、高PV値条件下における
回転での温度上昇が従来の鉄−銅系軸受に近いも
のとなる。しかもこのようにZnの少ない黄銅は
当然に高価であつてコストアツプとなる。これに
対しZnが39%を超えるようなZn分の高い黄銅粉
を用いた場合においてはやはり摩擦係数が高くな
り、又特に焼入れなしの軸材に対しては疵を与え
る可能性があり高速回転、高荷重回転時において
はやはり温度上昇が認められる。Znが22〜38.5%
程度の範囲内である黄銅粉はそのZnおよびCu分
が鉄粉に対し好ましいバランスを採るものの如く
で、摩擦係数の低下と回転時における温度上昇の
低減を有効に図らしめ、しかも比較的低コスト目
的の製品を得しめる。
Fe粉末と前記黄銅粉末との配合割合について
は黄銅粉末を重量部(以下単に部という)で30〜
70部に対しFe粉末70〜30部の範囲内で適宜に変
えて実施することができる。即ち黄銅粉末が30部
未満でFe粉末が70部を超える場合には単なる鉄
系焼結体に近いようなものとなつて黄銅との合金
層を充分に得られないことから前記した本発明の
特性を有効に得ることができない。又黄銅粉末が
70部を超え、Fe粉末が30部未満のようなことで
は前記したようなFe粒子による中核的作用が得
られず、その機械的強度等が劣ることとなる。こ
の鉄粉と黄銅粉末を混合したものを圧粉成形して
焼結する際のZn分の気散を防止するには前述し
た周知技術に従い炭素粉末中に装入し、あるいは
鉄箱中に収容するが、このようにしても黄銅中の
Zn分がそれなりに高い条件下ではZn蒸気圧も高
くなつてなお不充分であり、(例えばZnが20%の
黄銅30%の黄銅とでは同じ温度条件で蒸気圧が3
倍前後となる。)好ましくは該混合粉100部に対し
て少なくとも3部の銅粉又は青銅粉を添加するこ
とが必要であつて、それによつて焼結時のZn分
気散を適切に防止することができる。それらの上
限については銅粉は7部、青銅粉は20部であつ
て、これらの限度を超えて添加することは経済的
でないと共にCu分が高くなつてその機械的強度
などの低下する傾向がある。
焼結温度については上記したような範囲内での
黄銅粉末配合量如何によつてそれなりに調整すべ
きであり、例えば黄銅粉末が30%の場合(鉄粉が
70%)のような場合には約900℃前後であり、又
この黄銅粉末が70%(鉄粉が30%)のような場合
には820℃程度を採用することが上記したような
本発明の特性を有効に発揮する所以であり、それ
らの間の中間的配合関係の場合にはその程度に応
じて焼結温度を調整し操業する。
又上記したような主体粉末100部に対し場合に
よつては黒鉛質粉末を6部以下、モリブデン又は
二硫化モリブデン粉末を3部以下の範囲で添加す
ることによりその潤滑性能をより改善することが
できる。
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 Cu:60.5%、Zn:38.5%で残部がPb、Sn、Al、
Reが夫々0.5%以下と不可避不純物より成る黄銅
鋳物を溶融してから噴霧処理し得られた黄銅粉末
の60〜350メツシユのものと150〜250メツシユの
鉄粉を準備し、これらの等量に配合したものを用
いて外径10mm、内径4mmで、高さが8mmの軸受材
に成形し、これを鉄製容器内に装入すると共に蓋
を施し850℃で還元性雰囲気を用いて焼結した。
製造例 2 Cu:69%程度で、Znが29.3%の黄銅粉及び鉄
粉を用い、黄銅粉50%、鉄粉48%、黒鉛粉末2%
の割合で配合したものを製造例1と同じに成形
し、且つ同じに焼結された。
製造例 3 Cu:77%前後で、Znが22.1%で60メツシユ以
下の黄銅粉と80メツシユ以下の市販鉄粉とを準備
し、これらを50%:50%の割合で配合したものを
製造例1におけると同じ寸法形状に成形し、同様
に焼結させた。
又上記したような本発明製造例のものに対し、
別にFe系焼結合金として鉄粉90%に銅粉10%と
して配合成形したものを1050℃で焼結した比較例
1および銅粉90%に錫粉10%の割合で配合したも
のを成形し、製造例1と同じに鉄箱内に入れて
800℃で焼結させた比較例2のものを準備し、更
にCu:87.2%、Zn:12.2%の一般に丹銅と称され
る低亜鉛黄銅粉の60メツシユ以下のものと、80メ
ツシユ以下の鉄粉を等量に配合し、製造例1と同
じに成形し焼結したものを比較例3として準備し
た。
又これらの本発明による製造例および各比較例
による焼結合金に対しては夫々同じタービン油系
の潤滑油を含浸させたものについてその軸受性能
を試験測定した結果は次の第1図に示す通りであ
り、本発明によるものが荷重15Kg/mm2以上、PV
値1000以上において従来の銅系軸受(比較例2)
や比較例3のものよりも軸受性能の改善を得てい
ることが確認され、勿論鉄系のもの(比較例1)
よりも全領域に亘つて好ましい特性のものである
ことを知つた。
又上記したような本発明製造例及び比較例のも
のについてその機械的強度を検討し、即ち圧縮成
形、焼結後の気孔率を種々に調整したものについ
てその圧環強度を測定した結果は本発明によるも
のが気孔率10%で25〜29Kg/mm2、15%で20〜24.5
Kg/mm2、20%で15.5〜19.5Kg/mm2、25%でも11.5
〜14Kg/mm2であつて、比較例2のものに略準じた
機械的強度を有しており、同じくFe50%と黄銅
50%(但しZnが12.2%の丹銅)を用いて得られる
比較例3のものの気孔率10%で23.1Kg/mm2、15%
で17.8Kg/mm2、20%で113.0Kg/mm2、25%で9.3
Kg/mm2に比すれば、夫々3〜6.5Kg/mm2程度の相
当に高強度のものであることが確認された。
なお本発明者等は上記した黄銅粉末として、別
に次のような成分組成のものについて夫々検討し
たが、何れも同様な結果を得ることができた。
製造例2と製造例3との間の成分組成である
Cu:73〜88%、Zn:22〜27%、Pb:0.5%以
下、Sn、Al、Feの合計値が1.0%以下。
製造例1と製造例2との間の成分組成をもつ
Cu:65〜70%、Zn:30〜35%、Pb:0.5〜3
%、Sn:1%以下、Al:0.5%以下、Fe:0.8
%以下。
又その製品としても上記したような範囲内でそ
の配合比および成形密度、焼結温度を適宜に変更
することにより歯車や電動機部品、バルブ材など
の各種機械部品を製造することができる。
以上説明したような本発明によるときはZnが
22〜38.5%である黄銅粉30〜70重量部と鉄粉70〜
30重量部とを配合した原料粉を用いこれを圧粉成
形して焼結するとにより摩擦係数が小で連続回転
条件においても温度上昇が少なく、軸材などに対
するなじみや耐食性において従来の銅系焼結合金
と同等ないしそれ以上であり、しかもその機械的
強度においては従来の鉄系焼結合金に準ずる優れ
た特質性を有する新規な焼結合金を低コスト且つ
的確に提供し得るものであり、その圧縮成形に当
つても従来の鉄系焼結合金の場合より金型の摩耗
が少ないなどの特質を有するものであつて、工業
的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであつ
て、第1図は本発明による焼結合金についての軸
受性能を従来法による比較例と共に測定した結果
を示す図表である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Cu:59%以上を含有し、且つPb、Sn、Al、
    Feの何れか1種又は2種以上を夫々1%以下の
    範囲で含有すると共に22〜38.5%のZnを含有した
    黄銅粉末30〜70重量部と鉄粉70〜30重量部とを配
    合したものを圧縮成形してから焼結処理すること
    を特徴とする焼結合金の製造法。
JP13186987A 1987-05-29 1987-05-29 焼結合金の製造法 Granted JPS6324040A (ja)

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JP13186987A JPS6324040A (ja) 1987-05-29 1987-05-29 焼結合金の製造法

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JP17249679A Division JPS5696001A (en) 1979-12-22 1979-12-29 Sintered alloy

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JPS6324040A JPS6324040A (ja) 1988-02-01
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JP13186987A Granted JPS6324040A (ja) 1987-05-29 1987-05-29 焼結合金の製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5651554A (en) * 1979-10-01 1981-05-09 Shiyooraito:Kk Machine parts obtained by powder metallurgical method

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JPS6324040A (ja) 1988-02-01

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