JPH0629445B2 - 自己潤滑性摺動部材の製造方法 - Google Patents

自己潤滑性摺動部材の製造方法

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JPH0629445B2
JPH0629445B2 JP27421385A JP27421385A JPH0629445B2 JP H0629445 B2 JPH0629445 B2 JP H0629445B2 JP 27421385 A JP27421385 A JP 27421385A JP 27421385 A JP27421385 A JP 27421385A JP H0629445 B2 JPH0629445 B2 JP H0629445B2
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佳久 山村
敏機 金子
英明 池田
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、プレス機のウエアプレート等に用いられる自
己潤滑性摺動部材の製造方法に関する。
(2) 従来の技術 従来、この種摺動部材の製造方法として、ニッケル、ス
ズ、リンおよび黒鉛を含む銅系原料粉末を焼結して自己
潤滑性焼結銅合金を得、その焼結時焼結銅合金をベース
材に密着する手法が知られている(特公昭58−525
47号公報参照)。
(3) 発明が解決しようとする問題点 前記黒鉛は潤滑材として機能するもので、その機能を十
分に発揮させるため前記従来法においては多量の黒鉛粉
末が用いられている。
その結果、焼結銅合金の圧縮強さが低下し、また前記化
学成分に起因して焼結銅合金の靭性、したがって耐衝撃
性が低いという問題がある。
さらに前記原料粉末は粉末状態のまま使用されるので、
その取扱性が悪く、摺動部材の生産能率に支障を来たす
といった問題もある。
本発明は上記に鑑み、黒鉛の含有量を減らし、また黒鉛
の減量分を潤滑性を有し耐摩耗性向上に寄与すると共に
靭性向上効果を発揮するモリブデンによって補い、これ
により優れた耐摩耗性および高圧縮強さを持つ自己潤滑
性焼結銅合金を備えた摺動部材を得ることのできる前記
製造方法を提供することを目的とする。
B.発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明はニッケル、スズおよびリンを含有する銅合金粉
末に、潤滑性粉末としてモリブデン粉末および黒鉛粉末
を添加してなる原料粉末と合成樹脂バインダとの混合物
をベース材の上面に貼着し、該混合物の上面を通気性を
有するガス抜き用シートにより覆った後該シートの上面
に、前記混合物の上面全体を加圧し得る加圧体を載置す
る工程と;前記混合物の前記合成樹脂バインダを熱分解
すると共に前記原料粉末を焼結して自己潤滑性焼結銅合
金を得、該焼結銅合金をその焼結時に前記ベース材に溶
着する工程;を用いることを特徴とする。
(2) 作 用 潤滑性粉末として、モリブデン粉末と黒鉛粉末の混合粉
末を用いるので、モリブデンの含有量に応じて黒鉛の含
有量を減少し、これにより焼結銅合金の圧縮強さおよび
靭性を向上させることが可能となる。
また原料粉末を、それと合成樹脂バインダとを混合して
得られた混合物の形態で用いるので、原料粉末の取扱性
が良好となる。
さらに加圧体による加圧体による加圧下で原料粉末を焼
結するので、焼結銅合金の密度を向上させ、またその焼
結銅合金をベース材に確実に溶着させることができる。
さらにまた合成樹脂バインダの熱分解により生じた分解
ガスは、加圧体が在っても原料粉末の構成粉末間よりガ
ス抜き用シートを通じて排出されるので、焼結銅合金に
おける残留ガスに起因した巣の発生、有害ガス成分の侵
入等の不具合を確実に回避することができる。
(3) 実施例 第1図は自己潤滑性摺動部材1を示し、その摺動部材1
はベース材2と、その一面に溶着された自己潤滑性焼結
銅合金3とよりなる。焼結銅合金3はその焼結時にベー
ス材2に溶着されたものである。
焼結銅合金3は原料粉末と合成樹脂バインダとの混合物
より得られた原料シートを用いて製造される。
原料粉末としては、ニッケル 5〜30重量%、スズ
7〜13重量%およびリン 0.3〜2重量%を含有す
る銅合金粉末に、それに対し潤滑性粉末としてモリブデ
ン粉末 1〜5重量%および黒鉛粉末 1〜2.5重量
%を添加したものが該当する。
この原料粉末において、各化学成分の配合量を前記のよ
うに限定した理由および各化学成分の役割は以下の通り
である。
ニッケルはろう材として機能し、原料粉末の焼結性、ベ
ース材に対する焼結銅合金の溶着性および銅マトリック
スの強度を向上させる効果を発揮するが、その配合量が
5重量%を下回ると前記効果が得られず、また30重量
%を上回っても前記効果の向上は望めず、その上コスト
高となる。
スズは銅と合金化して銅マトリックスの強度および耐摩
耗性を向上させる効果を発揮するが、その配合量が7重
量%を下回ると前記効果が得られず、また13重量%を
上回ると銅合金の融点が低下して焼結銅合金の形状維持
性が悪化する。
リンは銅マトリックスに析出してその強度および耐摩耗
性を向上させる効果を発揮するが、その配合量が0.3
重量%を下回ると銅合金の融点が高くなって原料粉末の
焼結性が悪化し、また2重量%を上回ると銅合金の融点
が低下して焼結銅合金の形状維持性が悪化する。
モリブデンは銅合金と強固に結合して焼結銅合金の靭
性、耐摩耗性および潤滑性を向上させる効果を発揮する
が、その配合量が1重量%を下回ると前記効果が得られ
ず、また5重量%を上回ると原料シートの成形が困難と
なり、また焼結銅合金の焼結強度および密度が低下す
る。
黒鉛は焼結銅合金の潤滑性を向上させる効果を発揮する
が、その配合量が1重量%を下回ると前記効果が得られ
ず、また2.5重量%を上回ると焼結銅合金の圧縮強さ
が低下する。
合成樹脂バインダとしては熱可塑性合成樹脂エマルジョ
ンが該当し、その合成樹脂バインダは原料粉末に対して
1〜4重量%配合される。その理由は合成樹脂バインダ
の配合量が1重量%を下回ると原料シートの保形性が悪
く、また原料粉末間の結合力が弱くなってその粉末の脱
落を発生し、一方4重量%を上回ると焼結銅合金の気孔
率が高くなって密度の低下、形状精度の悪化等を招来
し、また残留炭素が多くなって焼結性の阻害、ベース材
に対する焼結銅合金の溶着不良等を招来するからであ
る。
次に第2、第3図を参照しながら前記摺動部材1の製造
方法について説明する。
i.原料シートの製造 噴霧法により得られた、ニッケル 25重量%、スズ
10重量%、リン 1.1重量%および残部銅からな
り、標準篩110メッシュを通過し得る粒度の銅合金粉
末 92重量%、 機械的粉砕法により得られた、標準篩270メッシュを
通過し得る粒度のモリブデン粉末 2.5重量%、およ
び 機械的粉砕法により得られた、標準篩28メッシュを通
過し得るが、65メッシュを通過し得ない粒度の人造黒
鉛粉末 2.5重量% よりなる原料粉末と、 四フッ化エチレン樹脂とアクリル樹脂を1:1に混合
し、その混合樹脂にそれに対し50重量%の水を添加し
てエマルジョン化した合成樹脂バインダ 3重量%と を、第2図(a)に示すようにニーダ4に投入し、それら
を3分間混合して原料粉末を合成樹脂バインダ中に均一
に分散させた混合物Mを得る。
第2図(b)に示すように、混合物Mをヒータ5上に移
し、それを80〜150℃に加熱して水分を蒸発し乾燥
する。
第2図(c)に示すように、加熱状態に在る混合物Mをロ
ール機6に数回通し、厚さ2〜3mmの原料シートSを得
る。
第2図(d)に示すように、原料シートSをヒータ5上に
移し、それを80〜120℃で30分間加熱し、ロール
成形時の歪を除去する。
原料シートSの密度は4.8g/cmで、第2図(e)に
示すようにロール状に巻いて保存される。
ii.摺動部材の製造 第2図(f)に示すように、原料シートSから縦200m
m、横200mmの原料板Pを裁断し、その原料板Pを縦
200mm、横200mm、厚さ19mmのJIS SS41
で表わされる鋼板製ベース材2の上面にアクリル系接着
剤を用いて貼着し、その上面を縦210mm、横210m
m、厚さ2mmのセラミックフアイバ(商品名カオウー
ル)よりなり通気性を有するガス抜き用シート6を用い
て覆い、さらにシート6の上面に縦200mm、横200
mm、厚さ38mmの前記と同材質の鋼板よりなる加圧体7
を載置する。この加圧体7により原料板Pの上面全体が
加圧される。
加圧体7は、焼結時において原料粉末を加圧し焼結銅合
金3の密度を向上させるために用いられるものである
が、この加圧体7を直接原料板P上に載せると、合成樹
脂バインダ等より生じる分解ガスのガス抜き性が悪く、
また原料板Pにおける外周部の、結合力を失った原料粉
末が分解ガスの噴出圧により飛散する。そこで加圧体7
と原料板Pとの間に原料板Pよりも大きな前記シート6
を介在させ、その通気性を利用してガス排出路を形成
し、また原料粉末の飛散を防止する。このような使用目
的を十分に達成するためには、原料板Pの大きさとシー
ト6の厚さとの間に相関関係がある。例えば、原料板P
の厚さ2mmにおいて、その大きさが縦80mm、横80mm
ではシート6の厚さは1mm、縦200mm、横200mmで
はシート6の厚さは2mmとなる。
ガス抜き用シート6は、原料粉末の焼結温度でその粉末
および加圧体7に対して非融着性を持つことが必要であ
る。この要件を満たす材料としては前記セラミックフア
イバの外にアスベスト、ロックウール等が当該する。
前記積層物を真空焼結炉8内に設置して第3図に示す加
熱条件で合成樹脂バインダおよびアクリル系接着剤の熱
分解、原料粉末の焼結およびベース材に対する焼結銅合
金の溶着を行う。キャリアガスとしては窒素ガスが用い
られ、真空度は1Torrである。
(a) 第1加熱ゾーン(第3図A) この加熱ゾーンAは常温から600℃までである。常
温からの昇温速度は20℃/分で、炉内は600℃にて
60分間恒温状態に保持される。この加熱ゾーンA
は、先ず、積層物の水分が蒸発し、次いで560〜60
0℃の範囲で合成樹脂バインダ中の四フッ化エチレン樹
脂およびアクリル樹脂並びにアクリル系接着剤が熱分解
されてガス化する。分解ガスは原料粉末の構成粉末間よ
りシート6を通じて排出される。ベース材2の外周部に
在る結合力を失った原料粉末の飛散はシート6により防
止される。
(b) 第2加熱ゾーン(第3図A) この加熱ゾーンAは略900℃である。第1加熱ゾー
ンAからの昇温速度は20℃/分で、炉内は略900
℃にて30分間恒温状態に保持される。この加熱ゾーン
では原料粉末およびベース材2の均熱化が図られ
る。
(c) 第3加熱ゾーン(第3図A) この加熱ゾーンAは略1020℃である。第2加熱ゾ
ーンAからの昇温速度は10℃/分で、炉内は略10
20℃にて30分間恒温状態に保持される。この加熱ゾ
ーンAは、原料粉末において固相と液相が共存する半
液相温度域であり、液相により固相間の気孔が埋めら
れ、また加圧体7の加圧力により液相の流動が増進され
て焼結が進行し、密度の高い焼結銅合金3が得られる。
同時に焼結銅合金3がベース材2に溶着する。この場合
ニッケルがリンと合金化してそのろう材としての機能に
よりベース材2に対する焼結銅合金3の溶着が確実に行
われる。
この加熱ソーンAでは、原料粉末における液相の流動
が緩慢であるから黒鉛の浮遊、偏析が発生せず、したが
って焼結銅合金の潤滑性はその全体に亘って均等とな
る。
(d) 冷却ゾーン(第3図B) 真空焼結炉8内に、その内部気圧が500mmHgとなる
まで窒素ガスを導入し、冷却フアンにより窒素ガスを循
環させて焼結銅合金3、ベース材2等を冷却する。
上記加熱冷却工程を経て第1図に示す摺動部材1が得ら
れる。
焼結銅合金3は密度 6.3g/cm、ロックウエル硬
さHB 35以上、気孔率 13%であり、その外周
部の欠落も生じていなかった。
前記摺動部材1を、それに機械加工および含油処理を施
した後プレス機のウエアプレートとして用い、機能テス
トを行ったところ表Iの結果が得られた。表中、Aは本
発明により得られた摺動部材に、Bは比較例としての鋳
鉄に黒鉛を埋め込んだ摺動部材にそれぞれ当該する。ま
た相手材において鋳鉄+黒鉛は比較例Bと同一の構成を
有する。
表Iから明らかなように摺動部材Aは比較例Bと略同等
の耐摩耗性を備え、優れた摺動特性を有する。
表IIは、ニッケル 28.7重量%、スズ 8.5重量
%、リン 0.63重量%を含有する銅合金粉末に対し
モリブデン粉末(Mo)および黒鉛粉末(G)の配合量
を種々変更した原料粉末を用いて前記同様に原料シート
を製造し、その原料シートから裁断された原料板を10
40℃、20分間加熱の焼結条件下で真空焼結して得ら
れた焼結銅合金のロックウエル硬さHBを示す。
表IIから明らかなように、黒鉛含有量の減少に伴い焼結
銅合金の硬さが向上し、また同一黒鉛含有量においてモ
リブデン含有量の増加に伴い硬さが向上する。これによ
り焼結銅合金の耐摩耗性の向上が図られる。
第4図は焼結銅合金の圧縮強さを示し、この圧縮強さは
モリブデンの含有量とは関係がなく、黒鉛含有量の増加
に伴い減少することが明らかである。プレス機のウエア
プレート等の摺動部材に要求される圧縮強さは17〜2
5kg/mmであり、これを満足するためには黒鉛含有量
を1〜2.5重量%に設定する必要がある。
C.発明の効果 本発明によれば、潤滑性粉末としてモリブデン粉末と黒
鉛運粉末との混合粉末を用いるので、モリブデンの含有
量に応じて黒鉛の含有量を減少させることができ、これ
により黒鉛含有量の減少に基づいて優れた圧縮強さを有
し、またモリブデンの添加に基づいて靭性、したがって
耐衝撃特性を向上させた耐摩耗性の良好な自己潤滑性焼
結銅合金を備えた摺動部材を得ることができる。
また原料粉末を、それと合成樹脂バインダとを混合して
得られた混合物の形態で用いるので、原料粉末の取扱性
が良好で摺動部材の生産能率を向上させることができ
る。
さらに加圧体による加圧下で原料粉末を焼結するので、
焼結銅合金の密度を向上させ、またその焼結銅合金をベ
ース材に確実に溶着させることができる。
さらにまた合成樹脂バインダの熱分解により、生じた分
解ガスは、加圧体が在っても原料粉末の構成粉末間より
ガス抜き用シートを通じて排出されるので、焼結銅合金
における残留ガスに起因した巣の発生、有害ガス成分の
侵入等の不具合を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は摺動部材の斜視図、第2図は摺動部材の製造工
程説明図、第3図は焼結工程における時間と温度の関係
を示すグラフ、第4図は焼結銅合金における黒鉛含有量
と圧縮強さの関係を示すグラフである。 M……混合物、P……原料板、S……原料シート、1…
…摺動部材、2……ベース材、3……焼結銅合金、6…
…ガス抜き用シート、7……加圧体、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ニッケル、スズおよびリンを含有する銅合
    金粉末に、潤滑性粉末としてモリブデン粉末および黒鉛
    粉末を添加してなる原料粉末と合成樹脂バインダとの混
    合物をベース材の上面に貼着し、該混合物の上面を通気
    性を有するガス抜き用シートにより覆った後該シートの
    上面に、前記混合物の上面全体を加圧し得る加圧体を載
    置する工程と;前記混合物中の前記合成樹脂バインダを
    熱分解すると共に前記原料粉末を焼結して自己潤滑性焼
    結銅合金を得、該焼結銅合金をその焼結時に前記ベース
    材に溶着する工程と;を用いることを特徴とする自己潤
    滑性摺動部材の製造方法。
JP27421385A 1985-12-05 1985-12-05 自己潤滑性摺動部材の製造方法 Expired - Lifetime JPH0629445B2 (ja)

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