JPH02138442A

JPH02138442A - 耐摩耗性焼結材料及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02138442A
Application number: JP23558688A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Yamada; 山田　恒二; Kazuya Sakai; 坂井　一也
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-05-28

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】（産業上の利用分野）本発明は、ブルドーザやエキス力ベータ等の建設機械に
於ける上下転輪や終減速機部に使用される土砂粒からシ
ャフト等を保護するために用いられる耐摩耗性、耐蝕性
を有する焼結合金製フローティングシール等、晶耐摩耗
性焼結材料及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来、フローティングシールのソール面は、高Ｃｒ鋳鉄
、ＷＣの溶射及びＦｅ−Ｃｒ粉末の液相焼結法があり、
現在実用化されているシル材は、Ｃｒ炭化物とマルテン
サイトの鋳鉄材に所定の熱処理を行って製作されていい
る。

また、本出願人が先に出願した［特願昭６３−１０３４
６８」はシール摺動部に表１に示ずようなＦｅ−Ｃｒ粉
末を液相焼結し、硬度Ｈｖ８７０〜９５０で耐摩耗性を
維持している。

表１（発明が解決しようとする課題）前記従来の技術に於けるフローティングシールの摺動条
件はＰＶ値が０．８〜３．０　ｋｇ　／　ｃ＋ｉ−ｍ／
Ｓであり、ＰＶ値がこの値以上になると、シール面で金
属同志の接触摩擦により焼付現象が起り、シール同志の
ロック（摺動不能）、又は第３図に示すように摩擦熱に
ょる０リングの劣化、油漏れ等の不具合が起っていた。

即ち、従来の技術に於けるＣｒ炭化物のシールではＰＶ
値が３　ｋｇ　／　ｃ■・ｓ／ｓが限界値であった。

また、ＰＶ値が２ｋｇ／ｃｔａ−ｓ　／ｓ以上になると
、シール摺動面の発熱量が多くなり、ミクロ的にシール
温度が約５００〜６００’Ｃになると、表２に示すよう
に硬度が低下するため、表３に示すように、耐摩耗性が
低化すると言う問題があった。

表２　注）温度５００℃に於ける硬度表３Ｔ主１１）ｐｖｌａ　２．４℃にｋｇ　／　ｃｍ−
＃　／　Ｓに於ける有効ソール幅、２）有効ノール輻については第５図ｔ１暇（課題を解決
するための手段）本発明は、前記従来の技術に於ける課題を解決するため
になされたもので、第（１）の請求項は、炭素含有量が
０．５〜１．０％、クロム含有量５〜２０％、モリブデ
ン含有＋ｆｌ−１０％、バナジウム含有量０．５〜６％
、ニンケル含有［１〜３％、残部鉄の合金粉末材料とタ
ングステンカーバイド粉末との混合体を特徴とする耐摩
耗性焼結材料に関し、第（２）の請求項は第（１）の請
求項に於ける合金鉄粉末に重量比で各々ＷＣ粉末を３〜
１０％、Ｐの含有量が１５〜２５％のＦｅ−Ｐ合金粉末
を１〜５％、及び黒鉛粉末を１〜３％配合し、これらの
混合粉を撹拌混合後、所要形状に圧粉成形し、温度１ｏ
ｏｏ”ｃｍ１２００°Ｃにて液相焼結することを特徴と
する耐摩耗性焼結材料の製造方法に関する。

（作　　用）前記構成によるときは、耐摩耗性焼結材料の温度が約５
００°ＣでもＷＣ硬質粒子は軟化しないで焼結材料全体
の硬さを維持する。ＷＣの添加量が３％以下では、前記
高温に於ける焼結材料の硬度維持の効果が十分得られず
、逆に１０％以上になると、硬質粒子が多過ぎて、初期
のなじみ性がなく、稼働の初期段階で油かにじみ出るた
め、ＷＣの添加量は３％〜１０％の範囲に限定する必要
がある。

（実施例）゛以下に本発明の実施例について詳述する０表１に示゛し
た１５Ｃｒ−３Ｍｏ系の粒度−１００メツシユの合金粉
末を１％及びＰ含有１２０％のＦｅ−Ｐ合金粉末を１％
配合し、成形潤滑剤としてワックス０．８％を添加して
充分に混合した後、所要のフローティングシール径ｘｒ
ｇ、さのリング状に成形圧５ｔｏｎ／ｃｔｌで成形後密
度が６．０ｇ／ｃ＋１の圧粉成形体を得た。

次いて、第１図に示すごとく前記圧粉成形体１を、ベー
ス材２に乗せて、１０−”ＴＯＹＹの真空焼結炉中、温
度ｌ】７０”Ｃで２時間焼結して、７．６ｇ／ｃ＋Ｉｌ
の密度（空孔率３％）の焼結複合体を製作した。前記、
焼結複合体の焼結体部分ｌの金属組織は、第４図に示す
ごとく液相焼結で析出した炭化物（ＦｅＣｒ）ｔｃｓ　
とマルテンサイトの混合組織の中に硬さＨＶ　１２００
〜１４００のｗｃ粒子とが入った混合組織となっている
。

また、本実施例により作成された焼結複合体について、
高温硬さ試験、耐焼付性試験、耐摩耗試験を行った結果
を、各々表２、表３及び、第３図に示す。

耐焼付性試験では、第２図に示すごとく外径φ１００の
シール２ａ、２ｂ２個を各々０リング４ａ、４ｂを介し
てケース３ａ、３ｂにセットし、線圧２　ｋｇ　／　ｃ
ｔａで回転数を１８０．２３０．２ＢＯｒｐｍに増加し
てＰ　Ｖ　（ｌｌ！を上昇させた所、第３図に示すごと
＜ｐｖ４．ｙが３　、３　ｋｇ　／　ｃｒａ−ｍ　／　
ｓでも焼付きがなく、優れた摺動性を示した。

また、第２図に於いて、熱電対５により、前記各ＰＶ値
に於ける発熱温度を測定した所、第３図のような結果が
得られた。第３図に於いて、従来の鋳造材と比較すると
、同じＰＶ値に対して発熱温度が著しく低下すると共に
、同じ発熱温度に於ける焼付性も著しく向上したことを
示している。高温硬さｔＪ、験では、１５Ｃｒ−３Ｍ。

鋳鉄は常温でＨＶ９００の硬度であるのに対し、表２に
示すごと＜５００℃になると、ＨＶ４２０に軟化するが
、本発明の実施例ではＷＣ硬質粒子が軟化しないで、全
体の硬さを維持するため、５００°Ｃに於いてもＨＶ７
００の硬さとなる。また、耐摩耗試験では、ｐｖ値２．
４　ｋｇ　／　ｃｍ　・ｍ／ｓでの泥水中に於ける耐摩
耗試験結果を第５図に示す有効シール幅（シール面幅で
残り量を示す）で表示すると、表３に示すような結果と
なった。

表３に於いて、従来の１５Ｃｒ−３Ｍｏ鋳鉄は有効シー
ル幅が３．８ｍであるのに対し、本実施例では６．２閤
となり、約１．６倍の摩耗寿命となる。

言いかえれば、本実施例に於けるフローティングシール
の寿命を、従来の１５Ｃｒ　　　３Ｍｏ鋳鉄と同じ寿命
にするには、第５図に於ける摩耗代を外径φ１００の製
品でシール面幅を１００　ｆｆＩａｌから約６１１Ｉ１
１に小さくして軽量化を図ることができる。

（発明の効果）以上詳述したごとく、本発明によるときは、初期のなじ
み性が向上されると共に、摺動面に於ける発熱温度が大
幅に低減される上に、高温に於ける焼結材料の硬度が高
い値に維持されるので、耐摩耗性を著しく向上すること
ができる。

また、従来の技術に比べ、同一・発熱温度に於ける耐焼
付性も大幅に向上されるので、この面からも限界ＰＶ値
を高めることができる。

更に、耐摩耗性、耐焼付性を従来の技術と同等にするの
であれば、大幅な軽量、コンパクト化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例であるフローティングシール
の断面を示す図、第２図は試験装置へ装着されたフロー
ティングシールを示す断面図、第３図は、本発明の実施
例と従来の鋳造材フローティングシールに関する、ＰＶ
値と発熱温度の関係を示す図、第４図は、本発明の実施
例に於ける焼結体部分の金属組織写真である。第５図は、フローティングシールの摩耗試験の８・ｒ漬
方法の説明図である。１−　　圧粉成形体（焼結体）、２−・・・−ベース材
、２ａ、２　ｂ−フローティングシール、３ａ５３ｂケ
ース、４ａ、４ｂ−・・−・０リング、５−・・熱電対
出別人　株式会社　小松製作所第２図第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素含有量が０．５〜１．０％、クロム含有量５
〜２０％、モリブデン含有量１〜１０％、バナジウム含
有量０．５〜６％、ニッケル含有量１〜３％、残部鉄の
合金粉末材料とタングステンカーバイト粉末との混合体
を特徴とする耐摩耗性焼結材料。
（２）（１）項の合金鉄粉末に、重量比で各々ＷＣ粉末
を３〜１０％、Ｐの含有量が１５〜２５％のＦｅ−Ｐ合
金粉末を１〜５％、及び黒鉛粉末を１〜３％配合し、こ
れらの混合粉を撹拌混合後、所要形状に圧粉成形し、温
度１０００℃〜１２００℃にて液相焼結することを特徴
とする耐摩耗性焼結材料の製造方法。