JPH03470A - 摺動部品の製造方法 - Google Patents

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、たとえば機械装置に含まれるシュー部材等の
ごとく部分的にすぐれた摺動性を必要とする部品の製造
方法に係るものである。

従来技術←―−−−： 斜盤型往復動ポンプのシューのごとく、すぐれた摺動性
を有する面域が不可欠な機械部材は多い。機械部材の所
要面域にすぐれた摺動性を保有させるには、以下の製造
方法が採用されてきた。先づ、第１の方法は摺動性のす
ぐれた金属材料ブロックから、所望の機械部材を′適当
な工作手段により一体品としてつくりだす方法である。

次に第２の方法は強度又は生産費等の要素から選択され
る材料を用いて基幹体を形成し、その基幹体の良好な摺
動性を要求される部位に限って鋳込スペースを設ける。

そして、この鋳込みスペースに摺動材を鋳込み、基幹体
と共に切削及び研削加工し所望の機械部材とする方法で
ある。この鋳込法は広く行われ、たとえば、機械構造用
クロムーモリブデン鋼（ＳＣＭ　４４０　Ｈ）を用いて
鋳込スペースをもつ基幹体を形成し、８００℃に予熱し
て摺動材用銅−スズ系合金（ＰＢＣ２Ａ　）を鋳込む。

水冷後所望形状に仕上げ加工する方法が慣用されている
。さらに第３の方法は、基幹体の所要部に摺動材を溶融
させることなく、加熱・加圧により結合させる方法であ
る。これは接合界面に原子的な金属結合を生起させるも
ので拡散結合法といわれている。

解決しようとする課題： これらの従来技術では、下記の諸点が課題となっており
、解決が望まれている。

第１の方法によるときは、直接摺動に関与しない部分ま
でも、摺動材として機能する材料で一体的に製造するこ
とになる。従って、高価な銅合金の使用量が著増し、生
産費の高騰が避けられない。

第２の方法である摺動部を鋳込みで形成するときは、鋳
込める材料が限定される難点がある。すなわち、ＰＢＣ
２Ａに代表される銅−スズ系合金は鋳込みが可能である
が、Ｐ３１Ｃのごとき摺動材用銅−亜鉛系合金の鋳込み
は不可能である。その結果、摺動部に必要な摺動特性を
任意にもたせることができない。さらに、材料の歩留り
が悪く生産費が高騰し易い。

第３の方法である拡散接合法により、基幹体に摺動部を
接合するときは、各接合面をすぐれた平滑度で、しかも
清浄な状態としなければならない。そして、８００℃以
上の真空中又は不活性ガス雰囲気下で加熱の加圧を行な
わなければならず、設備費が高価なものとなる。さらに
、互に接合できる材料の組合せも制約があり、全体的に
施工能率が低かった。

課題の解決手段： 本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、
すぐれた拡散性をもつろう材を用い、通電抵抗加熱によ
りろう材のみを溶かし、同時に加圧することにより余剰
のろう材を接合部分から排除し、薄膜状の液相として接
合界面に拡散させ、強固な接合を得る。次いで、摺動部
材を接合した基幹体を加熱処理し、抵抗加熱により生起
した金属結晶粒の粗大化等の影響を消去することにした
。

発明の構成と作用： 本発明は、基幹体のうち、すぐれた摺動性が求められる
部域に、摺動部材を接合することにより、すぐれた摺動
性を有する面域を安定して含む機械摺動部品を得んとす
る方法に関するもので、機械部材の基幹体の所要面域に
、ろう材を介して摺動部材を当てがい； 圧力を付加しつつ通電可能な１対の電極によりろう材に
通電・加圧し； 抵抗発熱によりろう材を溶融すると共に薄膜状の液相と
して接合界面に拡散させて基幹体と摺動部材とを強固に
接合し； 次いで摺動部材を接合した基幹体を金属結晶粒の粗大化
を調質する温度で所要時間保持することを要旨としてい
る。

このような、加圧抵抗発熱手段により基幹体と摺動部材
との接合及び接合後の熱処理を一連に行うことにより、
所要面域にすぐれた摺動性をもつ摺動部品を得ることか
できる。すなわち、基幹体に摺動部が強固に接着され、
しかも、接合界面を含む接合部の均質化、摺動部材の組
織改善並びに疲労強度改善のための熱処理が同時に行わ
れる。

本発明方法によれば、摺動性にすぐれていても接合性が
低く、従来技術では接着用摺動部材として使用困難であ
ったＰ３１Ｃ材のごとき、銅リッチな銅−亜鉛合金でも
、鋼材よりなる基幹体に接合可能である。この接合性の
改善は、基幹体に、予め、摺動部材の主組成金属（上記
の銅リッチな銅−亜鉛合金の場合は銅。）のメッキを施
しておくことにより一層の改善が図れる。

実施例： 以下、本発明方法の具体的な１実施例を図面に・基づき
説明する。

ＳＣＭ　４４０　Ｈ（機械構造用クロム−モリブデン鋼
）の棒材を用いて、基幹材をつくりだし、素材調質の後
胴の電気メッキを施した。この基幹材に接合する摺動部
材としてＰ３　ＩＣを選択し、上記基幹体の摺動面に相
当する大きさに切削した。Ｐ３１Ｃは銅リッチな銅−亜
鉛合金で、組成は第１表に示すとおりである。

第１表　Ｐ３１Ｃ合金の化学組成 次に、第１図に示すように、基幹体１と摺動部材２との
間にろう材３を介在させて加圧電極１０と１０との間に
挾んだ。加圧電極１０は互にＰの方向に加圧することが
でき、水冷銅電極が好ましい。１ｄはタングステン板等
の断熱材で、１１は電源である。

このような加圧、抵抗加熱装置を用い、電流密度８０〜
１２ＯＡ／ｍＪ　、通電時間６０〜９０サイクル（１サ
イクルは１／６０秒）、加圧力４〜９￥Ｊの条件で、摺
動部材２を基幹体１に接合した。ろう材３はＳｉＢ、　
Ｐ、　Ｃｒ　　等の拡散性の高い元素を含有するろう材
を用いた。

この接合時には、必要に応じて基幹体と摺動部材との同
心度の調整を伴わせ、接合後はさらに探傷検査により接
合不全を排除した。しかる後、基幹体部分並びに摺動部
材部分共に仕上げ加工し、機械部材としての摺動部品の
形状とした。

基幹体１に予め施す銅メッキは、そのメッキ膜厚が１０
μｍを超すと、摺動部材の接合界面におけるせん断強度
が１５〜以上となり、接合性に難点があったＰ３１Ｃ合
金でも摺動部分として充分な接合強度を発現する。これ
は、鋼材に対する接合性が良いＰＢＣ２Ａ合金（銅−ス
ズ系合金）の接合強度と同程度である。

仕上げ加工により摺動部品の形状としたものをアンモニ
ア雰囲気下で５７０℃、５時間生保った。軟窒化と共に
熱処理が行われ、摺動部品が得られた。この金属結晶粒
の粗大化を調質する熱処理は、温度が５００〜６２０℃
で１〜８時間保持する範囲内が好ましい。

本発明方法により得られる摺動部品の摺動面域の特性は
すぐれている。摺動特性はその金属組織に依存するとこ
ろか大きい。本発明方法に適用してすぐれた効果が得ら
れるＰ３１Ｃ材の金属組織の変化を第２〜４図に示す。

第２図は接合前（鋳造のまま）の状態、第３図は基幹体
に接合直後の状態、第４図は熱処理後の状態である。接
合前はαβ相が均一微細な組織となっている。しかし、
接合直後では組織に結晶粒の粗大化が起っているこれに
熱処理を加えると接合前とほぼ同様の組織となっている
。この結果から、組織の状態からもたらされる摺動特性
は、結合直後では低下するが、熱処理を施すことにより
回復していることが明らかである。

次に、第５〜６図に接合界面部の組織を示す。

第５図の接合直後の状態では、基幹体、メッキ層、摺動
体の境界が明瞭に見える。熱処理後の状態を示す第６図
では、メッキ層と摺動材上の間で充分な拡散が行われ、
強固の接合となっていることが確認された。

発明の効果： 以上の結果、本発明方法によるときは、静的な強度には
差がないが疲労強度は向上する。又、熱伝導性がよくな
るから摺動特性の向上も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の具体的な実施の１例を示す説明図
、第２〜第６図は本発明方法における金属組織の顕微鏡
写真で、第２図は摺動部材の接合前、第３図は接合直後
、第４図は熱処理後の状態であり、第５図は接合界面部
の接合直後、第６図は熱処理後の状態である。 １・・・基　幹　体　　　２・・・摺動部材３・・・ろ
　う　材　　　　１０・・・加圧電極１１・・・電　　
　源 第、３図 第４図 ｍ２’＋３１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　摺動性を有する面域を有する機械部材を製造するに
   際し： 機械部材の要部を形成する基幹体の所要面域に、ろう材
   を介して摺動部材を当てがい；圧力を付加しつつ通電可
   能な１対の電極によりろう材に通電、加熱し； 抵抗加熱によりろう材を溶融すると共に薄膜状の液相と
   して接合界面に拡散させて基幹体と摺動部材とを強固に
   接合し； 次いで摺動部材を接合した基幹体を金属結晶粒の粗大化
   を調質する温度で所要時間保持する； ことを特徴とする摺動部品の製造方法。 ２　摺動部材を接合する基幹体に予め摺動部材の主成分
   金属のメッキを施しておくことを特徴とする請求項第１
   項に記載の摺動部品の製造方法。