JPH07505679A - ベアリングの製造方法 - 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】 ベアリングの製造方法 発明の分野 本発明は粉末金属物品からのベアリング表面の製造方法に関するものであり、特 に炭素フェロアロイ及び滑剤を圧縮性元素鉄粉末とブレンドし、次いでブレンド 混合物を圧縮して物品を成形し、続いてその物品を高温焼結して高延性鉄金属ブ ランクを製造し、次いでこれをロールバニシ仕上（ｒｏｌｌｅｒ　ｂｕｒｎｉｓ ｈｉｎｇ）工具により圧縮してベアリング表面を形成する稠密層（ｄｅｎｓｉｆ ｉｅｄ　１ａｙｅｒ）を生成し、続いて稠密層を熱処理する方法に関する。

炙盟ｑ痒見 粉末鉄技術は当業者に公知であり、一般に、金属粉末の形成を含み、これらが圧 縮され、次いで焼結製品を製造するように高温に暴露される。

通常の焼結は約１．１５０℃までの最高温度で起こる。従来、上限温度は焼結装 置の利用可能性によりこの温度に制限されていた。それ故、焼結が１．１５０℃ までの通常の温度で行われた場合、銅及びニッケルが合金添加剤として従来使用 されていた。何となれば、それらの酸化物が、Ｃｏ、　ＣＯ□及び１１２を含む 比較的高い露点の発生雰囲気中でこれらの温度で容易に還元されるからである。

合金材料としての銅及びニッケルの使用は高価である。更に、銅は、合金材料と して炭素と組み合わせて使用され、高温で焼結される場合に、寸法不安定性を生 じ、それ故、高温焼結方法におけるその使用は所望の製品の寸法特性を調節し難 い方法をもたらす。

粉末金属技術に使用される金属粉末の製造業者は予備合金（ｐｒｅａｌ　１ｏｙ ｅｄ）鉄粉末を製造しており、これらの粉末は一般に特に高密度（＞７．　Ｏｇ ／ｃｃ）で複雑な形状に圧縮（ｃｏｍｐａｃｔ）　シ難い。特別な製造上の事前 の対策が、例えば、油噴霧により酸素含量を最小にするように採られることを条 件として、マンガン及びクロムが予備合金粉末に混入し得る。これにもかかわら ず、これらの粉末は依然として混合粉末に較べて不十分な圧縮性を有する。

粉末金属物品の強度を増大するための通常の手段は、予備合金粉末、部分予備合 金粉末または混合粉末中に８％までのニッケル、４％の銅及び１．５％のモリブ デンを使用する。更に、二重プレス二重焼結が、部分密度を増大する手段として 高性能部品に使用し得る。通常の元素は高価であり、かつ線屑製品に相当する機 械的性質を生じるのに比較的有効ではなく、これらの線屑製品は更に有効な強化 合金元素マンガン及びクロムを普通使用する。

更に、米国特許第２．４０２．１２０号明細書に開示されているような通常の技 術は、ミル・スケールの如き材料を極めて微細なサイジング処理した粉末に微粉 砕し、その後、そのミル・スケール粉末を、それを溶融しないで鉄粉末に還元す ることを教示している。

更に、米国特許第２．２８９．５６９号は一般に粉末冶金に関するものであり、 更に特別には、低融点合金粉末及び焼結物品の成形中の低融点合金粉末の使用に 関する。

更に別の方法が米国特許第２．０２７．７６３号明細書に開示されており、この 特許は焼結硬質金属の製造方法に関するものであり、硬質金属の製造の際の方法 と関連した工程から実質的になる。特に、米国特許第２．０２７．７６３号は、 可融金属と、高応力下で硬質金属を結合するのに通例の接着剤の噴霧を高圧下で 生じる易可融性補助金属との乾燥した微細な粉末混合物の噴霧を生成し、そして 金属粉末の噴霧及び接着液の噴霧が鋳型への途中で、または鋳型中で出会い、そ れにより、鋳型が金属粉末の緻密なぬれた塊で充満されるようになるように噴霧 を誘導し、最後にこうして焼結により形成された硬質金属粒子を完成することを 含む焼結硬質金属の製造方法に関する。

米国特許第４．７０７．３３２号は、焼結助剤として利用できると同時に、仕上 げ構造製品の延性を増大する特別な添加剤により焼結できる金属間相からの構造 部品の製造方法を教示している。

最後に、米国特許第４．４（ｉ４．２０６号は予備合金粉末用の可鍛粉末金属方 法に関する。特に、米国特許第４．４（ｉ４．２０６号は、実質的に非圧縮性予 備合金粉末の粒子を平坦にするようにその粉末を粉砕する工程、金属粉末の粉砕 粒子を高温で加熱して粒子が加熱中に接着し、塊を形成する工程、金属粉末の塊 を粉砕する］二層、金属粉末の粉砕された塊を圧縮する工程、金属粉末を焼結す る工程そして金属粉末を可鍛製品に熱間加工する工程を含む方法を教示している 。

更に、種々の方法が粉末金属物品を高密度にするのに従来使用されていた。例え ば、米国特許第４．０５’Ｊ、　８７９号明細書は、焼結多孔質粉末金属元素の 選択された表面部分の部分高密度化方法を教示している。

更に、米国特許第３．８７４．０４９号明細書は、ベアリング表面を有する粉末 金属部品の製造方法を教示している。最後に、米国特許第３．３６５．７７０号 明細書は、多層ベアリングの製造方法を教示し、一方、米国特許第３．１８３． ０８６号明細書は不透性にシールされた表面を有する多孔体の製造方法を教示し ている。

上記の従来技術に記載された方法は、焼結製品の所望の機械的性質を得るのには 比較的原価効率の良くない方法を提供する。更に、上記の従来技術に記載された 方法は、望ましい強度特性又は耐磨耗特性を有しない粉末金属ベアリング表面を 製造する。

本発明の目的は、改良された動的強度特性を有する粉末相互ベアリングの改良さ れた製造方法及びその製造を制御するのに正確な方法を提供することである。

本発明の局面は、炭素とフェロアロイと滑剤を圧縮性元素鉄粉末とブレンドし、 ブレンド混合物を圧縮して粉末金属物品を成形し、その粉末金属物品を還元性雰 囲気中で高温焼結し、次いで粉末金属物品を圧縮してベアリング表面を有する稠 密層を生成し、次いて稠密層を熱処理することを特徴とする粉末金属物品からの ベアリング表面の製造方法を提供することである。

本発明の別の局面は、圧延圧力を円筒形ブランクに加えてベアリングを形成する 稠密層を生成し、次いで稠密層を熱処理することによる圧縮され、焼結された円 筒形物品からのベアリングの製造方法を提供することである。一つの特別な好ま しい実施態様において、圧縮され、焼結された円筒形ブランクは、０．５〜２． ０％のクロム、０〜１．０％のモリブデン、及び０．１〜０．６％の炭素の組成 物を含み、残部がベアリング鉄及び不可避の不純物である。

本発明の別の局面は、ベアリングを形成する稠密層を与えるように圧縮表面を有 する圧縮され、焼結された物品を含む粉末金属ベアリングを提供することである 。一つの特別な実施態様において、圧縮され、焼結された物品は、０．５〜２． ０％のクロム、０〜１．０％のモリブデン、及び０．１〜０．６％の炭素の組成 を有し、残部が鉄及び不可避の不純物である。更に、一つの特別な実施態様にお いて、粉末金属ベアリングは２画までの厚さを有する稠密層を有し、その層の密 度はベアリングの表面で約９８％まで次第に増大する。

図面の説明 本発明のこれらの特徴及び目的並びにその他の特徴及び目的が、下記の図面に関 して説明される。

図１は、従来技術の鉄合金の混合物の図面である。

図２は、元素状鉄及びフェロアロイの混合物の図面である。

図３は、粒径の分布を示すグラフである。

図４は、フェロアロイの粒径を生じるのに使用されたジェットミルの略図である 。

図５は、本発明に従って製造されたブランクを有する自動車のトランスミッショ ンスプロケットと同様の部品の側面図を示す。

図６は、図５の平面図を示す。

図７ａは、圧延前の粉末金属ベアリングである。

図７ｂは、ロール高密度化された粉末金属ベアリングである。

図７０は、ロール高密度化され、熱処理された粉末金属ベアリングである。

図８は、ロールバニシ仕上工具の完全断面図である。

発明の説明 図１は、粉末金属技術においてフェロアロイの粒子からなる従来技術に使用され た粉末金属の混合物の略図である。

特に、粉末金属が焼結プロセス中に１１５０℃までの通常の温度に暴露される場 合に、特に、銅及びニッケルが合金材料として使用し得る。

更に、その他の合金材料、例えば、マンガン、クロム、及びモリブデン（これら は鉄と合金にされた）が母合金により添加し得たが、このような元素は従来技術 では一緒に結合された。例えば、普通の母合金は、２２％のマンガン、２２％の クロム及び２２％のモリブデンからなり、残りは鉄及び炭素からなる。結合形態 の元素の使用は、特別な用途につき最終焼結製品の機械的性質を適応させること を困難にした。また、母合金のコストが非常に高く、不経済である。

鉄と、−緒に結合されたマンガン、クロム、モリブデン又はバナジウムとの組み 合わせからなるフェロアロイを使用するのではなく、互いに分離したフェロマン ガン、又はフェロクロムもしくはフェロモリブデン或いはフェロバナジウムから なるフェロアロイを使用することにより、仕上げ製品の所望の性質の更に正確な 制御が、従来技術により達成されたよりも更に融通性を有するだけでなく、原価 効率の更に良い方法を生じるように達成し得る。

図２は、鉄粒子（Ｆｅはフェロアロイ２の混合物を有する）からなる本明細書に 記載された元素状鉄とフェロアロイの混合物の略図である。

フェロアロイ２は下記の群から選択し得る。

名称　記号　合金元素のおよその％ フェロマンガン　ＦｅＭｎ　７８％ フェロクロム　ＦｅＣｒ　６５％ フェロモリブデン　ＦｅＭｏ　７１％ フェロバナジウム　ＦｅＶａ　７５％ フェロシリコン　ＦｅＳｉ　７５％ フェロホウ素　ＦｅＢ　１７．５％ 市場で入手し得るフェロアロイはまた炭素を含み得るだけでなく、当業者に公知 である不可避の不純物を含み得る。

特に製品が焼結後に熱処理にかけられる場合、クロム、モリブデン及びバナジウ ムが添加されて仕上げ製品の強度を増大する。更に、特に、焼結段階後に製品を 熱処理しない場合、マンガンが添加されて仕上げ製品の強度を増大する。この理 由は、マンガンが強力なフェライト強化剤にニッケルよりも４倍まで有効）であ るからである。

特に良好な結果が、フェロアロイの実質的に全ての粒子が図３に示されるように ２５ミクロン未満である場合に、８〜１２ミクロンの０．。又は平均粒径及び２ ５ミクロンまでの０１００を有するようにフェロアロイを粉砕することにより本 明細書に記載された方法で得られる。成る用途につき、更に微細な分布が望まし いことがある。例えば、４〜８ミクロンのり、。及び１５ミクロンのＤｌ。。が 望ましいことがある。

従来技術に使用された方法の多くは、図３の点線により示されるように１５ミク ロンのＤｓｏを従来使用していた。フェロアロイを本明細書に記載された不活性 雰囲気中て微細な粒径に微細に粉砕することにより、改良された焼結された細孔 の形態を有して機械的性質の良好なバランスを得ることができることがわかった 。

換言すると、その気孔率は更に小さく、かつ更に丸くされており、しかも塊中に 更に均一に分布されており、これが仕上げ製品の強度特性を増強する。特に、従 来得られたよりも極めて靭性である粉末金属製品が製造される。

フェロアロイ粉末は、平均粒径が８〜１２ミクロンである限り、種々の手段によ り粉砕し得る。例えば、フェロアロイ粉末は、粉砕粒子の酸化を防止し、かつ粉 砕を制御して所望の粒径分布を得るように事前の対策が採られることを条件とし て、ボールミル、またはアトリック−中で粉砕し得る。

本明細書に記載された粒径を調節する上で特に良好な結果が、図４に示されたジ ェットミルを使用することにより得られる。特に、不活性ガス、例えば、シクロ ヘキサン、窒素又はアルゴンがノズル４を通して粉砕室に導入され、これがフェ ロアロイ６の粒子を流動化し、上向きに高エネルギーをこれらの粒子に付与し、 フェロアロイ粒子を互いに対して分解させる。フェロアロイ粒子が互いに対して 粉砕しサイズを減少するにつれて、それらはガス流によりその室から上に高くも ちあげられ、分級ホイール１０（これは特別なＲＰＭで固定される）までもちあ げられる。フェロアロイの粒子は分級ホイール１０に入り、そこで、大きすぎる フェロアロイ粒子が更なる粉砕のために室８に戻され、その間、充分に小さい粒 子、即ち、２５ミクロン未満の粒径を有するフェロアロイの粒子がホイール１０ を通過し、回収帯域１２で回収される。フェロアロイ材料の粉砕は、フェロアロ イ材料の酸化を防止するために上記の不活性ガス雰囲気中で行われる。従って、 図４に示された粉砕ミルは完全密閉系である。使用されるジェットミルは、粉砕 される粒子のサイズを正確に調節し、かつ図３に示されるように狭く集中されて いる粉砕粒子の分布を生しる。分級ホイール速度は、８〜１０ミクロンのり、。

を得るようにセットされる。その速度は、粉砕される異なるフェロアロイに応し て変化するであろう。

製造される粉末金属製品の機械的性質は、（ａ）元素状鉄粉末を選択し、 （ｂ）焼結物品の所望の性質を決定し、カリ（ｉ）炭素の量、及び （ｉ　ｉ）フェロマンガン、フェロクロム、フェロモリブデン、及びフェロバナ ジウムの群から一種以上のフェロアロイ を選択し、これらの量を選択し、 （Ｃ）一種以」―のフェロアロイを約８〜１２ミクロンの平均粒径に別々に粉砕 し、（その粉砕は本明細書に記載されたようなジェットミル中で行い得る）（ｄ ）炭素及び一種以上のフェロアロイを元素状鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導 入し、 （ｅ）その混合物をプレスして物品を成形し、そして（ｆ）物品を、例えば、９ ０％の窒素及び１０％の水素の還元性雰囲気中で１，２５０’Ｃ〜１、３５０℃ の温度で高温焼結にかけることにより正確に制御し得る。

滑剤は、粉末の結合を補助するだけでなく、プレス後の製品の取り出しを補助す るように、当業名に公知の方法で添加される。物品は、例えば、２５〜５０トン ／平方インチの適当な圧力を使用することにより混合物を所定の形状にプレスす ることにより成形される。

本明細書に開示された方法は、ｌ、　２５０°Ｃ−１３５０℃の高い焼結温度及 び、例えば、９０／１０％の比の窒素及び水素の還元性雰囲気又は真空を使用す る。更に、高い焼結温度と組み合わせた還元性雰囲気は、表面酸化物を還元又は 排除して、粒子に良好な結合を形成させ、かつ圧縮物品に適当な強度を発生させ る。還元し難いマンガン及びクロムの酸化物を減少するのに必要な低い露点を生 じるために、高温が使用される。１１．５０℃で焼結する通常の実施は、クロム 、マンガン、バナジウム及びケイ素の酸化物を減少するのに充分に低い露点及び 充分に高い温度の適正な組み合わせを有する焼結レジンを生しない。

切削側」二、等の如き二次的操作が焼結段階後に導入し得る。更に、熱処理段階 が焼結段階後に導入し得る。

利点が、本明細書に記載された発明を使用することにより実現された。例えば、 マンガン、クロム及びモリブデンフェロアロイは鉄を強化するのに使用され、こ れらは組み合わせて、または単独で、従来技術で従来使用された銅及びニッケル 合金よりも高価ではない。更に、マンガンは、１％のマンガンが４％のニッケル にほぼ等しいことからニッケルよりも鉄を強化するのに４倍有効であることが明 らかであり、それ故、コスト上の利点が実現された。

更に、モリブデン、クロム、マンガン及びバナジウムを含む焼結鋼は、鉄−銅− 炭素鋼（即ぢ、通常の粉末金属（Ｐ／Ｍ）鋼）よりも本明細書に記載された高温 で焼結中に寸法安定性である。それ故、方法制御が通常のＰ／Ｍ合金によるより も容易であり、かつ原価効率が良い。

更に、仕上げ製品の微小構造が改良される。何となれば、それらは（ａ）良く丸 くされた細孔、 （ｂ）均一な構造、 （ｃ）極めて小さい粒径を有する構造、及び（ｄ）通常の粉末金属鋼よりも組成 の点て線屑及び鋳鋼に似ている製品を示すからである。

本明細書に記載された方法は、特別な用途につき所望される材料を調節又は適応 することを可能にする。

（１）焼結焼き入れグレード （２）ガス急冷グレード （３）焼結したままの（ａｓ　５ｉｎｔｅｒｅｄ）グレード（４）高強度グレー ド （５）高延性グレード 下記のチャートは上記の５種のグレードの例を示すたけてなく、本明細書に概説 された操作により使用し得る組成の範囲を示す。

合金型　組成　典型的な機械的性質 焼結したまま　Ｍｎ：０．３〜２．５％　９０２５Ｃｕ　：０．２〜０．８５％ 焼結焼き入れ　Ｍｎ　：　１．　Ｏ〜２．０％　１２０　１５Ｃ：０．５〜０． ８５％ Ｍｏ：０〜１．０％ ガス急冷　Ｍｎ　：Ｑ、　５〜２．０％　１５０　＋５Ｍｏｎ０．５〜１．５％ Ｃｏｏ〜０．６　％ Ｃｒ・θ〜ｌ、０％ 高強度　Ｍロ二０．５〜２．０％　２００８Ｃｒ：０．５〜２．０％ Ｍｏ：Ｏ〜１．０％ Ｃ：０．１〜０．６％ 高延性　Ｃｒ：０．５〜２．０％　８０１５Ｍｏ：０〜１．０％ Ｃ：０．ｌ〜０．６％ 特に良好な結果が１．５％のＭｎ及び０．８％のＣを含む焼結したままのグレー ドで（すられた；　ＵＴＳ　９０ｋｓｉ及び衝撃強さ２０フイート・ポンド。合 金のその他の組み合わせが、高靭性及び耐磨耗性の如き性質の特別に適応された ）くランスを有する物品を製造するのに可能である１、 更に良好な結果が、 （ａ）　１．５％のＭｎ、０．５％のＭＯｌ及び０．８５％のＣを含む焼結焼き 入れグレード；（ｂ）（ｉ）１．５％のＭｎ、０．５％のＭｏ、及び０．５％の Ｃ（ｉｉ）０．５％のＣｒ、　１．０％のＭｎ、及び０．５％のＣを含むガス急 冷グレード （ｃＸｉ）１．０％のＭｎ、０．５％のＣ１０，５％のＣ「、０．５％のＭ。

（ｉｉ）１．５％のＣ「、０．６％のＣ，１，０％のＭｎを含む高強度グレード で得られた。

本明細書に記載された粉末金属方法は、１９９２年９月９日に出願されたＰＣＴ 出願ＣＡ９２１００３８８号の主題である。

圧延可能なグレード 更に、本明細書に記載された方法は、下記の組成を有する圧延可能なグレードと して同定される第六のグレードを製造するのに使用し得る。

圧延可能なグレード　Ｃｒ　：０．５〜２．０％　８ｏ１５Ｍｏ・０〜１．０％ Ｃ：Ｏ，１〜０．６　％ Ｍｎ：Ｏ〜０．６％ 圧延可能なグレード及び高延性グレードが、以下に記載されるベアリング表面を 製造するのに特に適している。

ベアリング 改良された強度特性及び耐磨耗性特性を有するベアリング２ｏが、」二記の高延 性グレード及び圧延可能なグレードにより圧縮され、焼結されたブランクを製造 し、次いてベアリング表面を圧縮して稠密層を形成し、続いて本明細書に更に充 分に詳述される方法で熱処理することにより製造し得る。

特に、図５及び図６はベアリング２０を有する部分を示す。図５に示された部分 は、スプロケット歯３２及びベアリング２ｏを有する自動ＩＩＬのトランスミッ ションスプロケット３０を示す。ベアリング２０はベアリング表面２２を有する 。ベアリング２゜又はベアリング表面２２は、ボールベアリング構造ではなくブ ソンング又は固体の円筒形表面を含む。

更に、本発明が外径ブッシングに関して本明細書に説明されるが、本明細書中の 本発明の教示はベアリング又はブッシング表面もしくはスラスト面だけでなく内 側のベアリング表面を製造するのに同等に適用する。それ故、スプロケット３゜ のブッシング２０は、 （ａ）元素状粉末を選択し、 （ｂ）　０．５〜２．０％のクロム、Ｏ−１，０％ノモリブデン及びＯ，Ｉ−０ ，６％の炭素の組成を有する塊を生じる焼結物品を製造するように、（ｉ）炭素 の量、及び （ｉｉ）フェロクロム及びフェロモリブデンの群からフェロアロイを選択するこ とにより焼結粉末金属物品の高延性特性を選択し、（Ｃ）フェロアロイを約８〜 １２ミクロンの平均粒径に別々に粉砕し、（ｄ）炭素及びフェロアロイを元素状 鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導入し、（ｅ）その混合物をプレスしてブッシ ング物品２ｏを成形し、そして（ｆ）物品を還元性雰囲気中で１，２５０’Ｃ〜 １．３５００Ｃの温度で高温焼結にかけることにより正確に調節し得る。

本発明の別の実施態様は、 （ａ）元素状粉末を選択し、 （ｂ）０．５〜２．０％のクロム、０〜１．０％のモリブデン、０〜０．６％の マンガン及び０．１〜０．６％の炭素の組成を有する塊を生しる焼結物品を製造 するように、（ｉ）炭素の量、及び （ｉｉ）フェロクロム、フェロモリブデン及びフェロマンガンの群からフェロア ロイ を選択することにより焼結粉末金属物品の圧延性を選択し、（Ｃ）フェロアロイ を約８〜１２ミクロンの平均粒径に別々に粉砕し、（ｄ）炭素及びフェロアロイ を元素状鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導入し、（ｅ）その混合物をプレスし てブッシング物品２ｏを成形し、そしてＣＤ物品を還元性雰囲気中で１，２５０ ’Ｃ〜１，３５０℃の温度で高温焼結にかけることに関する。

その後、焼結ブランクがロールバニシ仕」二工具５０　（これは本明細書に更に 詳しく説明される）により冷間圧延される。

円筒形ブランクに対するロールバニン仕上工具の圧延圧力は、ベアリングを形成 する稠密層２４を生しる。

圧縮中に、孔４０は、熱処理後に固体密度に近似するように、図７中で４２によ り示されるように崩壊される。熱処理の効果が図７の右側により説明でき、これ は崩壊された孔４２が拡散により実質的に圧密されたことを示す４４゜稠密層２ ４の厚さは、製造されるベアリングの組成及び直径に依存する。おおよその原則 として、稠密層２４の厚さは円筒形ベアリング表面２４の直径変化のほぼ４倍で ある。特に、ベアリング表面２４は焼結直後に最初の大きな直径を有し、圧延後 に更に小さい圧縮された直径を有するであろう。２Ｍまでのベアリング表面が本 発明の教示により製造し得ることがわかった。

更に、本明細書に記載された圧延工程及び熱処理工程は粉末金属ベアリングを製 造するのに使用し得るが、更に良好な結果が、本明細書に記載された粉末金属方 法により製造された高延性グレードから製造された焼結ブランクからブッシング を形成する稠密層を製造することにより得られることがわかった。

本明細書に記載された圧延工程は円筒形ブランクを選択的に高密度化して特別な 厚さを有するベアリング２４を製造する。ベアリング２ｏの密度は最も内側の層 ２６（これは約８９〜９０％の焼結後の直径を有し得る）から外側のベアリング 表面２２の最低９８％の密度まで次第に増大するであろう。特別な例において、 内表面２Ｇは７、０ｇ／ｃｃの密度を有することがあり、一方、外側ベアリング 表面は７．７〜７．８ｇ／ｃｃの密度を有する。それ故、密度は外側ベアリング 表面２２て最高である。

本明細書に記載された圧延及び高密度化の後に、最終寸法にし得る粉末金属製品 を得る。

前記のように、熱処理プロセスは崩壊された孔４２て拡散結合４４を生しる。特 に、熱処理は、当業者に知られている期間にわたって９００〜Ｉ、　３００℃の 温度で行い得る。更に、熱処理は、例えば、炭化、急冷及び焼きもとじを含み得 る。更に、熱処理中の高温暴露中に、圧縮された稠密材料は、高強度特性及び耐 磨耗性特性を有するベアリング２０を生しるように結晶化される。本明細書に記 載された方法により製造されたベアリング２０は、研削され、研磨され、実質的 に線屑のように切断し得る。

ベアリング鋼は、低い間隙率（ｉｎｔｅｒｓｔｉｃｉａｌｓ）そして特に低酸素 含量を必要とし、本明細書に記載された高温焼結が粉末金属ベアリングを製造す るようにこの最適レベルに達することを可能にすることがわかった。

幾つかの圧延手段が粉末金属ブランクを圧縮してベアリング表面２２を生しるの に使用し得るが、図８は特に良好な結果を生じるのに使用されるロールバニン仕 上工具５０の断面図を示す。特に、ロールバニシ仕上工具５ｏは、シャンク５２ 、ケージリテーナ５６を備えたベアリング５４及びスプリング５８を含む。また 、ロールバニシ仕上工具５０は、ケージ６０、カラー６２、レース６６を備えた ボディ６４及びロール６８を含む。図８に記載されたロールバニシ仕上工具５ｏ は、下記の変化でもって、当業者に公知の方法て運転する。更に特別に、ここで 使用したロールバニシ仕」二工具５０はロール−アーマチック社（Ｒｏｌｌ−Ａ −Ｍａｔｉｃ　Ｉｎｃ、）から購入され、これは焼結ブランクの外部と接触する のに適したテーパー付きロール６８を有する。バニシ仕−１―工具５０、特に、 テーパーイ」きロール６８は焼結製品のブランクに対して回転するので、外表面 ２２はロール６８に接触し、そして焼結ブランクが工具５ｏに対し次第に内部に 追いやられるにつれて、次第に圧縮される。

ロールバニシ仕上工具５０は７本のロールを備えてロール−アーマチック社から 購入される。し力ｔながら、特に良好な結果が、３本のみのロールを提供するよ うにバニン仕上工具５０を適応し、そして約２０〜３０ＰＰＭの速度でベアリン グ表面２２を冷間圧延し、圧縮することにより得られることがわかった。バニシ 仕」二工具５゜の通常の運転は７本のロール及び８００ＲＰＭで運転するように 設計されている。７本のロールが使用される場合、表面２２は離れて落下する傾 向があることがわかった。

何となれば、延性材料がそれ自体で再構成するのに充分な時間が許されないから である。それ故、３本のみのロールが２０〜３０ＲＰＭで使用される。

更に、ベアリング内表面は適当なロールバニシ仕七工具を使用することにより生 し得る。

好ましい実施態様並びに操作及び使用が図面に関して詳しく説明されたが、請求 の範囲に記載された本発明の精神から逸脱しないで、好ましい実施態様の変化が 当業者によりなし得ることが理解されるべきである。

Ｆｉｇｕｒｅ　１　。

８ｕｍ　１０ｕｍ　１５ｕｍ　２５ｕｍＦｉｇｕｒｅ　３ 原季４供給 Ｊ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．粉末金属物品からのベアリング表面の製造方法において、炭素とフェロアロ イと滑剤を圧縮性元素鉄粉末とブレンドし、前記ブレンド混合物を圧縮して前記 粉末金属物品を成形し、前記物品を還元性雰囲気中で高温焼結し、前記粉末金属 ブランクを圧縮してベアリング表面を有する稠密層を生成し、次いで前記稠密層 を熱処理することを特徴とするベアリング表面の製造方法。
2. ２．前記フェロアロイが約８〜１２ミクロンの平均粒径を有し、かつ前記フェロ アロイの実質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有する請求の範囲第１項に記 載の方法。
3. ３．前記フェロアロイがフェロクロム、及びフェロモリブデンの群から選ばれる 請求の範囲第２項に記載の方法。
4. ４．前記フェロアロイがフェロクロム、フェロモリブデン及びフェロマンガンの 群から選ばれる請求の範囲第２項に記載の方法。
5. ５．前記高温焼結が真空中又はブレンドされた窒素−水素雰囲気、または解離ア ンモニアを含む還元性雰囲気中で起こる請求の範囲第３項に記載の方法。
6. ６．前記ブレンド操作が滑剤を前記フェロアロイ及び前記元素状鉄粉末とブレン ドすることを含む請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．前記高温焼結が１，２５０℃〜１，３５０℃の温度で行われる請求の範囲第 ６項に記載の方法。
8. ８．前記焼結ブランクが０．５〜２．０％のクロム、０〜１．０％のモリブデン 、及び０．１〜０．６％の炭素の組成物からなる請求の範囲第７項に記載の方法 。
9. ９．前記フェロアロイが０．５〜２．０％のクロム、０〜１．０％のモリブデン 、０〜０．６％のマンガン及び０．１〜０．６％の炭素の組成物からなる請求の 範囲第４項に記載の方法。
10. １０．前記ベアリング表面が円筒形であり、かつ圧延圧力を適用することにより 圧縮されてベアリング表面を有する稠密層を生成する請求の範囲第８項に記載の 方法。
11. １１．前記稠密層が前記円筒形表面の圧延中の直径の変化の約４倍である請求の 範囲第１０項に記載の方法。
12. １２．前記圧延圧力がロールバニシ仕上１具により適用される請求の範囲第１１ 項に記載の方法。
13. １３．前記ロールバニシ仕上１具が約２０〜３０ＲＰＭで前記円筒形表面のまわ りを回転する３本のロール装置を含み、かつ前記圧延が冷間圧延である請求の範 囲第１２項に記載の方法。
14. １４．圧縮され、焼結された円筒形物品からのベアリングの製造方法において、 圧延圧力を円筒形物品に加えて前記ベアリングを形成する稠密層を生成し、次い で前記稠密層を熱処理することを特徴とするベアリングの製造方法。
15. １５．前記の圧縮された円筒形物品が、０．５〜２．０％のクロム、０〜１．０ ％のモリブデン、０〜０．６％のマンガン、０．１〜０．６％の炭素からなり、 残部が鉄及び不可避の不純物である請求の範囲第１４項に記載のベアリングの製 造方法。
16. １６．前記熱処理が、炭化、急冷又は焼きもどしを含む請求の範囲第１５項に記 載の方法。
17. １７．前記熱処理が約１０００℃までの温度で行われる請求の範囲第１６項に記 載の方法。
18. １８．圧縮され、焼結された物品を含む粉末金属ベアリングにおいて、ベアリン グ表面を有する稠密層を形成する圧縮表面を有することを特徴とする粉末金属ベ アリング。
19. １９．前記の圧縮され、焼結された物品が、０．５〜２．０％のクロム、０〜１ ．０％のモリブデン、０．１〜０．６％の炭素からなり、残部が鉄及び不可避の 不純物である請求の範囲第１８項に記載の粉末金属ベアリング。
20. ２０．前記稠密層が２ｍｍまでの厚さを有し、前記層の密度が前記ベアリング表 面で約９８°まで次第に増大する請求の範囲第１９項に記載の粉末金属ベアリン グ。