JPH08170655A - Synchronous ring for speed changer and manufacture thereof - Google Patents

Synchronous ring for speed changer and manufacture thereof

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JPH08170655A
JPH08170655A JP6311777A JP31177794A JPH08170655A JP H08170655 A JPH08170655 A JP H08170655A JP 6311777 A JP6311777 A JP 6311777A JP 31177794 A JP31177794 A JP 31177794A JP H08170655 A JPH08170655 A JP H08170655A
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JP
Japan
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copper alloy
powder
transmission
ring
synchronizing ring
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Withdrawn
Application number
JP6311777A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Kondo
勝義 近藤
由重 ▲高▼ノ
Yoshie Kouno
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a synchronous ring for a speed changer excellent in wearing resistance, mechanical characteristic and corrosion resistance and to provide a method of manufacturing this synchronous ring for the speed changer. CONSTITUTION: A synchronous ring for a speed changer contains a copper system sintered alloy, and this sintered alloy has a composition of uniformly dispersing a hard grain in the inside of old powder grain containing a base of copper alloy, 0.2 tensile bearing force of 400MPa or more and Rockwell B hardness of 70 or more. The synchronous ring thus obtained can be formed by heating a molded material of grain dispersing copper alloy powder of uniformly dispersing hard grains in a base of the copper alloy and by using a sintered alloy sintered in true density ratio of 95% or more by hot working.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は自動車などのMT(マニ
ュアルトランスミッション)に用いられる変速機用同期
リング(シンクロナイザリング)とその製造方法に関
し、特に、シンクロナイザリングにおける耐硫化腐食
性,耐摩耗性,耐焼付性,潤滑油中における摩擦特性,
強度,靱性および硬度の改善に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission synchronizing ring (synchronizer ring) used in an MT (manual transmission) of an automobile and the like, and particularly to a sulfidizing corrosion resistance, wear resistance, and Seizure resistance, friction characteristics in lubricating oil,
It relates to improvement of strength, toughness and hardness.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高性能化が進められている自動車
用変速機においては高トルクが負荷されるので、その変
速機に使用される部品の材料の改善や設計の見直しが行
なわれている。特に、MTにおいては、シンクロ容量を
向上させるためにダブルタイプやトリプルタイプのよう
なマルチタイプのシンクロナイザリングが採用されてい
る。しかし、マルチタイプの同期リングでは、部品点数
が多くかつ機構が複雑となるので、小型化や軽量化の要
望を満たすことが困難である。
2. Description of the Related Art In recent years, since high torque is applied to a transmission for an automobile which has been improved in performance, the materials of parts used for the transmission are improved and the design is reviewed. . Particularly, in MT, a multi-type synchronizer ring such as a double type or a triple type is adopted in order to improve the synchronizing capacity. However, since the multi-type synchronization ring has a large number of parts and a complicated mechanism, it is difficult to satisfy the demand for size reduction and weight reduction.

【0003】そこで、シングルタイプの同期リングにお
いて、その内周のテーパコーン部の摩擦係数μを向上さ
せてシンクロ容量を改善することによって、マルチタイ
プと同等の性能を実現させる設計が検討されている。た
とえば、溶射材,ペーパー材,樹脂材などの摩擦摺動部
材のライナーを内周部に張付けた同期リングが提案され
ている。その一例として、特公平6−79835の「シ
ンクロナイザ・リングの製造方法」は樹脂で含浸された
ペーパー材の使用を開示している。また、そのようなラ
イナーを使用せずに、鉄系,Al−Si系,アルミニウ
ム青銅系,高力黄銅系の合金の母材中に硬質粒子を添加
して摩擦係数を向上させる方法も知られている。このよ
うな硬質粒子を含む合金の例は、特開平1−25274
4の「Cu系焼結合金製変速機用同期リング」や特開平
5−331504の「摩擦摺動部材」などにおいて開示
されている。
Therefore, in a single type synchronizing ring, a design is being considered which realizes a performance equivalent to that of the multi type by increasing the friction coefficient μ of the taper cone portion on the inner periphery of the synchronizing ring to improve the synchro capacity. For example, there has been proposed a synchronizing ring in which a liner of a friction sliding member such as a thermal spray material, a paper material, and a resin material is attached to the inner peripheral portion. As an example thereof, Japanese Patent Publication No. 6-79835, "Method for producing synchronizer ring" discloses the use of a paper material impregnated with a resin. Also known is a method of improving the coefficient of friction by adding hard particles to the base material of an iron-based, Al-Si-based, aluminum bronze-based, or high-strength brass-based alloy without using such a liner. ing. An example of an alloy containing such hard particles is disclosed in JP-A-1-25274.
No. 4 “Cu-based sintered alloy transmission synchronizing ring” and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-331504, “Friction sliding member”.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシング
ルタイプの変速機用同期リングにおいては、以下のよう
な課題(1)〜(5)が存在している。
However, the conventional single type transmission synchronizing ring has the following problems (1) to (5).

【0005】(1) 同期リングの内周テーパコーン部
の摩擦面が潤滑油中において相手鋼材のテーパコーン部
に対して摺動するときに0.2を超える摩擦係数μを有
しないので、マルチタイプの同期リングと同等の特性を
シングルタイプの同期リングで実現させることは困難で
ある。
(1) Since the friction surface of the inner peripheral tapered cone portion of the synchronizing ring does not have a friction coefficient μ exceeding 0.2 when sliding on the tapered cone portion of the mating steel material in the lubricating oil, It is difficult to achieve the same characteristics as a synchronization ring with a single type synchronization ring.

【0006】(2) 非常に厳しい使用条件下において
は焼付きや磨耗損傷などを生じ、長期間の使用では摩耗
量が増大したり相手材を攻撃したりするという問題があ
る。
(2) Under extremely severe conditions of use, seizure or abrasion damage occurs, and there is a problem that the amount of wear increases or the mating material is attacked during long-term use.

【0007】(3) 摩擦摺動部材として銅系合金が用
いられる場合、潤滑油中に含有されている極圧添加剤で
ある硫黄による硫化腐食が生じ、耐久性が損われる。
(3) When a copper-based alloy is used as the friction sliding member, sulfidation corrosion is caused by sulfur which is an extreme pressure additive contained in the lubricating oil, and durability is impaired.

【0008】(4) 摩擦材として焼結合金を用いる場
合、摩擦係数を向上させるために添加する硬質粒子は単
純に母合金粉末と混合されて成形と焼結が行なわれるの
で、ミクロ的に見れば硬質粒子は焼結後においても母合
金と反応層を形成しておらず、母合金の旧粉末粒界(特
に粒界の3重点)との間に隙間を有した状態で存在して
いる。したがって、このような焼結合金の摩擦材におい
ては、摺動時に硬質粒子が旧粉末粒界から脱落して摩耗
粉となり、相手材や摩擦材自身を攻撃することによって
焼付きや摩擦損傷を生じるという問題がある。
(4) When a sintered alloy is used as the friction material, the hard particles added to improve the coefficient of friction are simply mixed with the mother alloy powder to carry out molding and sintering, so that it can be seen microscopically. For example, hard particles do not form a reaction layer with the mother alloy even after sintering, and exist with a gap between the former powder grain boundaries of the mother alloy (particularly the triple points of the grain boundaries). . Therefore, in the friction material of such a sintered alloy, hard particles fall off from the old powder grain boundaries during sliding to become abrasion powder, and seizure or friction damage occurs by attacking the mating material or the friction material itself. There is a problem.

【0009】(5) 高いμ値を得るために同期リング
の内周部にペーパーや樹脂からなる摩擦摺動材のライナ
ーを使用したり溶射などの表面処理を施す場合、同期リ
ングのコストアップを生じて経済性の面で問題を生じ
る。
(5) If a liner of friction sliding material made of paper or resin is used on the inner peripheral portion of the synchronizing ring or a surface treatment such as thermal spraying is applied to obtain a high μ value, the cost of the synchronizing ring is increased. It causes problems in terms of economy.

【0010】以上のような先行技術における課題に鑑
み、本発明は、極圧添加剤の成分である硫黄を含有する
オイル中においても優れた耐硫化腐食性を有し、また、
オイル中において優れた耐摩耗性と耐焼付き性を有する
とともに、0.2を超える高い摩擦係数を安定して維持
し得る銅系焼結摩擦部材を含む変速機用同期リングとそ
の製造方法を提供することを目的としている。
In view of the above problems in the prior art, the present invention has excellent sulfidation corrosion resistance even in an oil containing sulfur as a component of an extreme pressure additive, and
A synchronizing ring for a transmission including a copper-based sintered friction member that has excellent wear resistance and seizure resistance in oil and that can stably maintain a high friction coefficient exceeding 0.2, and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様によ
る変速機用同期リングは銅系焼結合金を含み、その焼結
合金は、銅合金の素地を含む旧粉末粒子内部に硬質粒子
が均一に分散された組織と、400MPa以上の0.2
%引張り耐力と、70以上のロックウェルB硬度を有す
ることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION A transmission synchronizing ring according to one aspect of the present invention includes a copper-based sintered alloy, wherein the sintered alloy includes hard particles inside old powder particles including a base of the copper alloy. Uniformly dispersed structure and 0.2 above 400 MPa
It is characterized by having a% tensile strength and a Rockwell B hardness of 70 or more.

【0012】同期リングの内周部のテーパコーン摩擦面
は、好ましくは、潤滑油中で相手鋼材のテーパコーン部
と同期したときに0.2以上の摩擦係数を有している。
The taper cone friction surface of the inner peripheral portion of the synchronizing ring preferably has a friction coefficient of 0.2 or more when synchronized with the taper cone portion of the mating steel material in the lubricating oil.

【0013】硬質粒子は、30μm以下の最大粒径と1
5μm以下の平均粒径を有していることが好ましい。
Hard particles have a maximum particle size of 30 μm or less and 1
It preferably has an average particle size of 5 μm or less.

【0014】銅系焼結合金は、硬質粒子として、10〜
50重量%の範囲内で鉄系金属間化合物粒子とMo粒子
との少なくとも一方を含むことが好ましい。
The copper-based sintered alloy is, as hard particles, 10 to 10.
It is preferable to include at least one of iron-based intermetallic compound particles and Mo particles within a range of 50% by weight.

【0015】鉄系金属間化合物粒子としては、FeM
o,FeCr,FeTi,FeW,およびFeBから選
択された少なくとも1つを含み得る。
As the iron-based intermetallic compound particles, FeM
It may include at least one selected from o, FeCr, FeTi, FeW, and FeB.

【0016】銅合金素地は、好ましくは5〜40重量%
の範囲内でZnとNiの少なくとも一方を含みかつ残部
の銅を含み、優れた耐硫化腐食性を有している。
The copper alloy base is preferably 5 to 40% by weight.
Within the range, it contains at least one of Zn and Ni and the balance is copper, and has excellent sulfide corrosion resistance.

【0017】銅合金素地は、好ましくは3〜20重量%
のSnをさらに含み得る。銅合金素地は、好ましくは、
1〜5重量%のSi,1〜5重量%のAl,および0.
5〜3重量%のPbのうちの少なくとも1つをさらに含
み得る。
The copper alloy base is preferably 3 to 20% by weight.
Of Sn may be further included. The copper alloy substrate is preferably
1-5 wt% Si, 1-5 wt% Al, and 0.
It may further comprise at least one of 5 to 3 wt% Pb.

【0018】銅合金素地は、好ましくは5重量%以下の
範囲内で黒鉛,MoS2 ,CaFe 2 ,WS2 ,および
BNのうちの少なくとも1つの固体潤滑材をさらに含み
得る。
The copper alloy base is preferably less than 5% by weight.
Graphite, MoS within the range2 , CaFe 2 , WS2 ,and
Further comprising at least one solid lubricant of BN
obtain.

【0019】本発明の他の態様による変速機用同期リン
グの製造方法は、銅合金の素地内に硬質粒子が均一に分
散された粒子分散型銅合金粉末を調製し、その粒子分散
型銅合金粉末の粉末成形体を形成して加熱し、加熱され
た粉末成形体を熱間塑性加工によって90%以上の真密
度比に固化する工程を含むことを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a synchronizing ring for a transmission, comprising preparing a particle-dispersed copper alloy powder in which hard particles are uniformly dispersed in a copper alloy matrix, and the particle-dispersed copper alloy is prepared. The method is characterized by including a step of forming and heating a powder compact of powder, and solidifying the heated powder compact to a true density ratio of 90% or more by hot plastic working.

【0020】粒子分散型銅合金粉末の調製においては、
好ましくは、銅合金粉末と硬質粒子を含む混合粉末が調
合され、混合粉末に機械的合金化法(メカニカルアロイ
ング法),機械的混合法(メカニカルクライディング
法),および造粒法のうち少なくとも1つの混合粉砕処
理を施すことによって、硬質粒子は30μm以下の最大
粒径と15μm以下の平均粒径を有するように粉砕され
るとともに銅合金粉末素地内に分散させられる。
In preparing the particle-dispersed copper alloy powder,
Preferably, a mixed powder containing copper alloy powder and hard particles is prepared and at least one of a mechanical alloying method (mechanical alloying method), a mechanical mixing method (mechanical cladding method), and a granulation method is added to the mixed powder. By performing one mixing and pulverizing process, the hard particles are pulverized so as to have a maximum particle size of 30 μm or less and an average particle size of 15 μm or less and are dispersed in the copper alloy powder matrix.

【0021】粒子分散型銅合金粉末は、好ましくは、5
0〜250μmの範囲内の平均粒径を有している。
The particle-dispersed copper alloy powder is preferably 5
It has an average particle size in the range of 0 to 250 μm.

【0022】粒子分散型銅合金粉末は、好ましくは、
2.5mmの直径を有するオリフィス管において50g
当りに30秒以下で流下する流動性を有すしている。
The particle-dispersed copper alloy powder is preferably
50 g in an orifice tube with a diameter of 2.5 mm
It has the fluidity to flow down in 30 seconds or less.

【0023】粒子分散型銅合金の粉末成形体は、好まし
くは70%以上の真密度比を有し、不活性ガスと還元ガ
スの少なくともいずれかを含む雰囲気中において600
℃以上でかつ銅合金素地の溶融開始温度以下の温度で5
分間以上加熱することによって仮焼結体にされた直後に
閉塞金型内における熱間鍛造によって95%以上の真密
度比を有するリング形状体の銅系焼結合金にされると同
時にリング形状体の外周面上にスプライン噛合歯部が造
形される。
The powder dispersion of the particle-dispersed copper alloy preferably has a true density ratio of 70% or more and is 600 in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas.
5 above ℃ and below the melting start temperature of the copper alloy substrate
Immediately after being made into a temporary sintered body by heating for more than a minute, hot forging in a closed die is made into a ring-shaped copper-based sintered alloy having a true density ratio of 95% or more, and at the same time, a ring-shaped body. A spline meshing tooth portion is formed on the outer peripheral surface of the.

【0024】仮焼結体は、運搬などのために一旦冷却さ
れた後に再度加熱されて熱間鍛造されてもよい。
The pre-sintered body may be cooled once for transportation and then heated again to be hot forged.

【0025】仮焼結体は熱間押出しによって95%以上
の真密度比を有する銅系焼結合金にされてもよい。熱間
押出によって得られた銅系焼結合金は、機械加工によっ
て同期リングに加工され得るが、熱間鍛造によって造形
されるのが好ましい。
The pre-sintered body may be formed into a copper-based sintered alloy having a true density ratio of 95% or more by hot extrusion. The copper-based sintered alloy obtained by hot extrusion can be processed into a synchronizing ring by machining, but is preferably formed by hot forging.

【0026】[0026]

【作用】本発明による変速機用同期リングは、焼結材素
地(マトリックス)の銅合金からなる旧粉末粒内部に微
細な硬質粒子が均一に分散した組織を有し、リング内周
部のテーパコーン摩擦面がたとえばJISのSCM42
の浸炭鋼材からなる相手材のテーパコーン部とトランス
ミッション内のオイル中で同期したときに0.2以上の
摩擦係数を有し、さらに400MPa以上の0.2%引
張り耐力と70以上のロックウェルB硬度を有している
ことを重要な特徴としている。したがって、本発明によ
る同期リングをMT装置に用いることにより、部品数が
多くて複雑な機構を有するマルチタイプの同期リングか
ら単純な構造で安価なシングルタイプの同期リングへの
置換えが可能となる。
The transmission synchronizing ring according to the present invention has a structure in which fine hard particles are uniformly dispersed in the old powder particles made of a copper alloy of a sintered material base (matrix), and the tapered cone of the inner peripheral portion of the ring. The friction surface is, for example, JIS SCM42
Has a friction coefficient of 0.2 or more when synchronized in the oil in the transmission with the taper cone part of the counterpart material made of carburized steel, and has a 0.2% tensile strength of 400 MPa or more and a Rockwell B hardness of 70 or more. It is an important feature to have. Therefore, by using the synchronizing ring according to the present invention in an MT device, it is possible to replace a multi-type synchronizing ring having a large number of parts and a complicated mechanism with an inexpensive single-type synchronizing ring having a simple structure.

【0027】そのような組織,摩擦摺動特性,および機
械的特性を有する焼結材からなる同期リングを得るため
には、成形されて焼結される銅合金粉末の内部に事前に
微細な硬質粒子を均一に分散させた粒子分散型銅合金粉
末を焼結用の原料粉末として用いることが有効であるこ
とを本発明者たちが見出した。また、同期リングに適し
た硬質粒子の種類,大きさ,添加量,および分散性や銅
合金素地の組成、さらには粒子分散型銅合金粉末の流動
性,成形,焼結,および熱間加工に関する適切な条件が
種々の実験と検討によって見出された。それらの条件の
適正な範囲の理由について以下に詳細に説明する。
In order to obtain a synchronizing ring made of a sintered material having such a structure, friction-sliding characteristics, and mechanical characteristics, a fine hard metal is previously prepared inside a copper alloy powder to be molded and sintered. The present inventors have found that it is effective to use a particle-dispersed copper alloy powder in which particles are uniformly dispersed as a raw material powder for sintering. Further, it relates to the kind, size, addition amount, and dispersibility of the hard particles suitable for the synchronizing ring, the composition of the copper alloy base material, and the fluidity, molding, sintering, and hot working of the particle dispersion type copper alloy powder. Appropriate conditions have been found by various experiments and studies. The reason for the proper range of these conditions is explained in detail below.

【0028】まず、硬質粒子は、焼結摩擦材の摺動面内
に微細かつ均一に分散して常温や高温における摩擦摺動
時に相手材との凝着の発生を抑制し、耐焼付き性を改善
するとともに、相手材の素地表面と直接接触して摩擦係
数を向上させる役割を果たし得る。ただし、硬質粒子が
このような役割を果たすためには、摩擦摺動時に硬質粒
子が焼結材の摺動面素地から脱落しないことが必要であ
る。
First, the hard particles are finely and uniformly dispersed in the sliding surface of the sintered friction material to suppress the occurrence of adhesion with the mating material during friction sliding at room temperature or high temperature, and to improve seizure resistance. In addition to the improvement, it can play a role of directly contacting the surface of the base material of the mating material to improve the friction coefficient. However, in order for the hard particles to play such a role, it is necessary that the hard particles do not fall off from the sliding surface substrate of the sintered material during friction sliding.

【0029】そこで、本発明者たちは、硬質粒子に優れ
た効果を発揮させるためには、焼結摩擦材が図1(A)
の模式図に示されているような組織構造を有することが
理想的であろうと考えた。すなわち、所定の組成を有す
る銅合金素地の旧粉末粒内部に微細な硬質粒子が均一に
分散し、しかもそれらの硬質粒子が銅合金素地と強固に
結合して固定された組織が望ましい。このような組織構
造を有する焼結摩擦材においては、摩擦摺動時における
硬質粒子の脱落が抑制され、長期間にわたって安定した
摩擦摺動状態を得ることが可能になる。すなわち、本発
明による同期リングの摩擦摺動性能において、優れた耐
久性が実現され得る。
Therefore, in order to exert the excellent effect on the hard particles, the inventors of the present invention used the sintered friction material as shown in FIG.
It was thought that it would be ideal to have a tissue structure as shown in the schematic diagram of. That is, it is desirable that the fine hard particles are uniformly dispersed inside the old powder particles of the copper alloy base material having a predetermined composition, and that the hard particles are firmly bonded and fixed to the copper alloy base material. In the sintered friction material having such a structural structure, the hard particles are prevented from falling off during friction sliding, and a stable friction sliding state can be obtained for a long period of time. That is, excellent durability can be realized in the friction sliding performance of the synchronizing ring according to the present invention.

【0030】本発明者たちは、図1(A)に示されてい
るような組織を実現するためには、銅合金粉末の素地中
に微細な硬質粒子を事前に均一に分散させた粒子分散型
銅合金粉末を成形して焼結することが必要であると考え
た。すなわち、硬質粒子分散型銅合金粉末を用いて図1
(A)に示されているような組織構造を有する同期リン
グを得ることが本発明の最も重要な特徴である。
In order to realize the structure as shown in FIG. 1 (A), the present inventors have made a particle dispersion in which fine hard particles are uniformly dispersed in advance in the base material of the copper alloy powder. It was considered necessary to shape and sinter the mold copper alloy powder. That is, using the hard particle-dispersed copper alloy powder, as shown in FIG.
Obtaining a synchronizing ring having an organizational structure as shown in (A) is the most important feature of the present invention.

【0031】種々の実験と検討を繰り返した結果、微細
な硬質粒子が均一に分散された粒子分散型銅合金粉末を
経済的に調製する方法として、次のような粉末の機械的
混合粉砕処理を適用するのが有効であることが見出され
た。すなわち、メカニカルアロイング法,メカニカルク
ライディング法,および造粒法などを代表とする粉末の
機械的な混合粉砕処理を適用することによって、初め
て、硬質粒子である金属間化合物や金属粉末などを微細
に粉砕すると同時に、銅合金粉末素地中にこれらの微細
硬質粒子を均一に分散し得ることが見出された。
As a result of repeating various experiments and studies, as a method for economically preparing a particle-dispersed copper alloy powder in which fine hard particles are uniformly dispersed, the following mechanical mixing and pulverizing treatment of the powder is carried out. It has been found to be effective to apply. That is, by applying mechanical mixing and pulverizing treatment of powders, which is represented by the mechanical alloying method, the mechanical cladding method, and the granulation method, for the first time, hard particles such as intermetallic compounds and metal powders can be finely divided. It has been found that these fine hard particles can be uniformly dispersed in the copper alloy powder matrix at the same time as pulverizing into fine powder.

【0032】これらの機械的な粉砕混合処理は、従来の
ボールミルによる粉砕や混合のような湿式法ではなくて
乾式法で行なわれる。また、望まれる場合には、PCA
(プロセス制御剤)としてステアリン酸やアルコールな
どを少量添加することによって、粉末の過度の凝集を防
ぐこともできる。処理装置としては、アトライターやボ
ールミルを好ましく用いることができる。アトライター
は、粉砕効率に優れているので高速処理に適している。
ボールミルは長時間処理が必要となるが、雰囲気制御が
容易であって投入エネルギの設計を適切に行なえば比較
的経済性に優れている。
These mechanical grinding and mixing treatments are carried out by a dry method rather than a wet method such as the conventional grinding and mixing by a ball mill. Also, if desired, PCA
Excessive agglomeration of the powder can be prevented by adding a small amount of stearic acid or alcohol as a (process control agent). An attritor or a ball mill can be preferably used as the processing device. Attritors are suitable for high-speed processing because they have excellent pulverization efficiency.
The ball mill requires a long time treatment, but the atmosphere control is easy, and it is relatively economical if the input energy is properly designed.

【0033】なお、別の方法として、硬質粒子を銅合金
の溶湯中に攪拌して分散させ、これをアトマイズ法で噴
霧することによって内部に硬質粒子が分散された粉末を
作製することができる。しかし、アトマイズ法では硬質
粒子を微細に分散することができないので、事前に微細
な硬質粒子を作製して銅合金の溶湯中に添加する必要が
ある。その場合、溶湯内での硬質粒子の偏析や凝集を防
止するために十分な攪拌工程が必要となり、粉末の製造
コストが著しく上昇して経済性において問題を生じる。
また、硬質粒子を多量に添加する場合、硬質粒子を含む
銅合金溶湯の噴霧中に硬質粒子がノズル内に詰まるとい
う問題も生じる。したがって、本発明の銅系焼結材料の
製造においては、機械的な粉末混合粉砕処理を用いるこ
とが望ましい。
As another method, the hard particles can be stirred and dispersed in a molten copper alloy, and the powder can be sprayed by an atomizing method to prepare a powder in which the hard particles are dispersed. However, since the hard particles cannot be finely dispersed by the atomization method, it is necessary to prepare fine hard particles in advance and add them to the molten copper alloy. In that case, a sufficient stirring step is required to prevent the segregation and agglomeration of the hard particles in the molten metal, which significantly increases the manufacturing cost of the powder and causes a problem in economic efficiency.
Further, when a large amount of hard particles is added, there is also a problem that the hard particles are clogged in the nozzle during spraying of the copper alloy melt containing the hard particles. Therefore, in the production of the copper-based sintered material of the present invention, it is desirable to use a mechanical powder mixing and pulverizing process.

【0034】硬質粒子の望ましい大きさおよび添加量に
関しては、本発明者たちは、所定の組成を有する銅系粉
末について上述の機械的混合粉砕処理を行なう際に種々
の処理条件を変更して評価した結果、機械的特性の低下
を伴なうことなく高い摩擦係数を安定して確保するため
には、以下のような硬質粒子の大きさおよび添加量の適
正範囲があることを見出した。すなわち、30μm以下
の最大粒径と15μm以下の平均粒径を有する硬質粒子
を焼結材中に10〜50重量%の範囲で含ませることに
よって、それらの硬質粒子が微細かつ均一に素地の合金
粉末内部に分散して、焼結摩擦材の機械的特性を低下さ
せることなく安定した高摩擦係数が確保され得ることが
確認された。
Regarding the desirable size and amount of hard particles to be added, the inventors of the present invention evaluated various treatment conditions when performing the above-mentioned mechanical mixing and pulverizing treatment on a copper-based powder having a predetermined composition. As a result, in order to stably secure a high friction coefficient without deteriorating mechanical properties, it was found that there is an appropriate range of the size and addition amount of the hard particles as follows. That is, by including hard particles having a maximum particle size of 30 μm or less and an average particle size of 15 μm or less in the sintered material in the range of 10 to 50% by weight, the hard particles are finely and uniformly formed into an alloy of the base material. It was confirmed that a stable high friction coefficient can be ensured without being dispersed in the powder and deteriorating the mechanical properties of the sintered friction material.

【0035】他方、焼結摺動部材全体における硬質粒子
の含有量が10重量%未満では、オイル中において例え
ばSCM420のような鋼材を相手材として摺動した際
に0.2を超えるような高摩擦係数が得られず、耐摩耗
性を向上させる効果も得られない。また、硬質粒子が3
0μmを超える最大粒径もしくは15μmを超える平均
粒径を有するかまたはその含有量が焼結摺動部材全体の
50重量%を超えれば硬質粒子が亀裂発生の起点となり
やすく、その結果、後述するような熱間塑性加工を施し
た銅系焼結金属であっても、その強度や靱性が低下す
る。さらに、50重量%を超える硬質粒子の添加は、相
手攻撃性の観点からも、相手材を激しく摩耗させるので
好ましくない。
On the other hand, if the content of the hard particles in the entire sintered sliding member is less than 10% by weight, the content of the hard particles in the oil is higher than 0.2 when sliding with a steel material such as SCM420 as a mating material. The coefficient of friction cannot be obtained, and the effect of improving wear resistance cannot be obtained. Also, the hard particles are 3
If the maximum particle size exceeds 0 μm or the average particle size exceeds 15 μm, or if the content thereof exceeds 50% by weight of the entire sintered sliding member, the hard particles are likely to be the starting point of cracking, and as a result, as described later. Even if the copper-based sintered metal is subjected to various hot plastic workings, its strength and toughness are reduced. Furthermore, addition of hard particles in excess of 50% by weight is not preferable from the viewpoint of opponent attacking property, because it causes severe abrasion of the opponent material.

【0036】硬質粒子としては、Mo粒子と鉄系金属間
化合物粒子の少なくとも一方を含むことが望ましい。鉄
系金属間化合物としては、FeMo,FeCr,FeT
i,FeW,およびFeBから選択された少なくとも1
つを含むことが望ましい。なぜならば、これらの鉄系金
属間化合物は十分な硬度を有していて硬質粒子として適
しているとともに、脆性であるので粉砕性に優れてお
り、本発明において用いられる機械的混合粉砕処理に際
して硬質粒子の微細化が容易となるからである。なお、
金属間化合物の他にAl23 ,SiO2 ,ZrOなど
の金属酸化物やSiC,AlNなどのセラミックスも摩
擦係数を向上させる効果を生じるが、これらの粒子は鉄
系金属間化合物に比べて焼結材の被削性を劣化させるの
で、経済的な面において問題がある。したがって、硬質
粒子としては鉄系金属間化合物がより好ましい。
The hard particles preferably include at least one of Mo particles and iron-based intermetallic compound particles. As the iron-based intermetallic compound, FeMo, FeCr, FeT
at least one selected from i, FeW, and FeB
It is desirable to include one. Because, these iron-based intermetallic compounds have sufficient hardness and are suitable as hard particles, and are brittle and therefore excellent in pulverizability, and hard during mechanical mixing and pulverization treatment used in the present invention. This is because it is easy to make the particles finer. In addition,
In addition to intermetallic compounds, metal oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , and ZrO and ceramics such as SiC and AlN also have the effect of improving the friction coefficient, but these particles are more effective than iron-based intermetallic compounds. Since the machinability of the sintered material is deteriorated, there is a problem in terms of economy. Therefore, the iron-based intermetallic compound is more preferable as the hard particles.

【0037】以上要約すれば、本発明の同期リングに用
いられる焼結材の製造に関しては、所定の組成の銅合金
粉末と硬質粒子の混合粉末に機械的な混合粉砕処理を施
すことによって、硬質粒子を30μm以下の最大粒径と
15μm以下の平均粒径の微粒子に粉砕すると同時に、
それらの微細な硬質粒子が銅合金粉末内(粉末の素地
内)に均一に分散させられる。このような粒子分散型銅
合金粉末を成形して焼結するとともに熱間鍛造または熱
間押出などの塑性加工を施すことによって、銅合金素地
と硬質粒子の界面に反応層を形成して硬質粒子を銅合金
素地中に強固に固定するとともに、同期リングとして十
分に使用可能な機械的特性を得ることができる。すなわ
ち、同期リング中の硬質粒子は摩擦摺動時に焼結合金の
摺動面素地から脱落することがなく、焼付きや摩耗損傷
が抑制されるとともに潤滑油中で0.2を超える安定し
た摩擦係数を得ることができ、さらに400MPa以上
の0.2%引張り耐力と70以上のロックウェルB硬度
を得ることができる。
In summary, regarding the production of the sintered material used for the synchronizing ring of the present invention, the mixed powder of the copper alloy powder having the predetermined composition and the hard particles is mechanically mixed and pulverized to obtain a hard mixture. At the same time as pulverizing the particles into fine particles having a maximum particle size of 30 μm or less and an average particle size of 15 μm or less,
The fine hard particles are uniformly dispersed in the copper alloy powder (in the powder base). By molding and sintering such a particle-dispersed copper alloy powder and subjecting it to plastic processing such as hot forging or hot extrusion, a reaction layer is formed at the interface between the copper alloy matrix and the hard particles to form hard particles. Can be firmly fixed in the copper alloy base material, and mechanical properties sufficiently usable as a synchronizing ring can be obtained. That is, the hard particles in the synchronizing ring do not fall off from the sliding surface substrate of the sintered alloy during friction sliding, seizure and wear damage are suppressed, and stable friction exceeding 0.2 in lubricating oil is achieved. The coefficient can be obtained, and further, 0.2% tensile proof stress of 400 MPa or more and Rockwell B hardness of 70 or more can be obtained.

【0038】なお、従来の粉末冶金法による単純な粉末
混合方法では硬質粒子が粉砕されないので、図1(B)
の模式的な組織図に示されているように、硬質粒子は銅
合金粉末に混合された状態のままの粒径を有している。
そこで、事前に微細な硬質粒子を準備して銅合金粉末と
ともに出発原料として用いたところ、硬質粒子の凝集や
偏析による硬質粒子の脱落や、焼結材の耐摩耗性の低下
および機械的特性の低下が生じた。また、従来の単純な
粉末の混合方法においては、硬質粒子は銅合金粉末と反
応したり銅合金粉末内部に分散することがない。したが
って、このような従来の粉末冶金法による混合粉末を成
形して焼結すれば、粗大な硬質粒子が銅合金素地の旧粉
末粒界(特に粒界3重点)に存在し、硬質粒子と旧銅合
金粉末の界面の少なくとも一部に隙間が生じた状態にな
る。その結果、摩擦摺動時に硬質粒子が素地から脱落し
て摩耗粉となり、かえって相手材や焼結材自身を攻撃し
たり焼付き現象を誘発するという問題を生じる。また、
焼結摩擦材に応力が負荷されている場合に、硬質粒子が
素地の旧粉末粒界に存在すれば、それが亀裂の発生起点
および伝播経路となるので、焼結体の機械的特性を低下
させるという問題を生じる。
Incidentally, since the hard particles are not pulverized by the conventional simple powder mixing method by the powder metallurgy method, FIG.
As shown in the schematic structural diagram of No. 1, the hard particles have a particle size as they are mixed with the copper alloy powder.
Therefore, when fine hard particles were prepared in advance and used as a starting material together with the copper alloy powder, the hard particles fell off due to the aggregation or segregation of the hard particles, the wear resistance of the sintered material was lowered, and the mechanical properties A drop has occurred. Further, in the conventional simple powder mixing method, the hard particles do not react with the copper alloy powder or disperse inside the copper alloy powder. Therefore, if such a mixed powder produced by the conventional powder metallurgy method is molded and sintered, coarse hard particles exist in the old powder grain boundaries (particularly the triple boundaries of the grain boundaries) of the copper alloy matrix, and the hard particles and the old hard grains are combined. A gap is formed in at least a part of the interface of the copper alloy powder. As a result, during frictional sliding, hard particles fall off from the base material and become abrasion powder, which instead causes a problem of attacking the mating material or the sintered material itself or inducing a seizure phenomenon. Also,
When stress is applied to the sintered friction material, if the hard particles are present in the old powder grain boundaries of the base material, they will become the starting points and propagation paths of cracks, thus reducing the mechanical properties of the sintered body. Causes the problem of

【0039】次に、本発明の同期リングに用いられる銅
系焼結合金の素地(マトリックス)に関する合金組成,
組織,および焼結合金の真密度比に関する条件を説明す
る。
Next, the alloy composition of the matrix of the copper-based sintered alloy used in the synchronizing ring of the present invention,
The conditions concerning the structure and the true density ratio of the sintered alloy will be explained.

【0040】Znは脱酸効果を有し、これを素地に添加
すれば安定なZnO層を焼結素地の表面全体に均一に形
成することができる。そして、この酸化亜鉛層は保護膜
として働き得るので、硫黄を含む雰囲気中において銅イ
オンとのSとの反応を阻害し、硫化腐蝕の原因である硫
化銅の生成を抑制することができる。他方、銅合金素地
中へのZnの添加量が増大すればβ′相が現れ、その結
果として、合金素地は硬くて脆くなり、強度低下を誘発
するとともに冷間加工性が著しく低下するという問題を
生じる。
Zn has a deoxidizing effect, and if it is added to the matrix, a stable ZnO layer can be uniformly formed on the entire surface of the sintered matrix. Since this zinc oxide layer can act as a protective film, it can inhibit the reaction of S with copper ions in the atmosphere containing sulfur, and suppress the generation of copper sulfide that causes sulfide corrosion. On the other hand, if the amount of Zn added to the copper alloy base material increases, the β'phase appears, and as a result, the alloy base material becomes hard and brittle, which induces strength reduction and cold workability remarkably deteriorates. Cause

【0041】硫化腐蝕の抑制に必要なZn量は素地の5
重量%以上であり、また素地の脆化現象を抑制するため
には40重量%を超えるZnの添加は好ましくない。す
なわち、合金素地におけるZnの好ましい添加量は5〜
40重量%である。
The amount of Zn required to suppress sulfide corrosion is 5
In order to suppress the embrittlement phenomenon of the matrix, it is not preferable to add Zn in excess of 40% by weight. That is, the preferable addition amount of Zn in the alloy base is 5 to
It is 40% by weight.

【0042】NiはZnと同様に硫化銅の生成を抑制す
る効果を有するとともに、合金素地の硬度を向上させ、
さらに、後述するSiとの金属間化合物(珪化ニッケ
ル)を微細な球状粒子として存在せしめ、この珪化ニッ
ケル粒子が摩擦摺動時の抵抗を生じることによって摩擦
係数を向上させる。このような好ましい効果を生じさせ
るためには、素地中に5重量%以上のNiの添加が必要
である。他方、Ni添加量が40重量%を超えれば合金
素地が脆くなり、その結果として冷間および熱間におけ
る加工性が低下するという問題を生じる。すなわち、合
金素地における好ましいNiの添加量は5〜40重量%
である。
Like Zn, Ni has the effect of suppressing the formation of copper sulfide and improves the hardness of the alloy base,
Further, an intermetallic compound with nickel (nickel silicide), which will be described later, is made to exist as fine spherical particles, and the nickel silicide particles generate resistance during friction sliding, thereby improving the friction coefficient. In order to produce such a preferable effect, it is necessary to add 5% by weight or more of Ni in the matrix. On the other hand, if the amount of Ni added exceeds 40% by weight, the alloy base becomes brittle, and as a result, there arises a problem that workability in cold and hot is deteriorated. That is, the preferable addition amount of Ni in the alloy base is 5 to 40% by weight.
Is.

【0043】合金素地中のZnとNiの合計含有量が4
0重量%を超えれば焼結素地が著しく硬化して靱性の低
下を誘発し、焼結部材の冷間および熱間における加工性
が低下するという問題を生じる。すなわち、合金素地に
おけるZnとNiを合わせた好ましい含有量は40重量
%以下である。
The total content of Zn and Ni in the alloy base is 4
If the amount exceeds 0% by weight, the sintered body is significantly hardened to induce a decrease in toughness, which causes a problem that the workability of the sintered member in cold and hot is deteriorated. That is, the preferable total content of Zn and Ni in the alloy base is 40% by weight or less.

【0044】素地中へのSnの添加は素地の高温硬度お
よび靱性を向上させる作用があり、また、高温における
耐焼付性を向上させる効果を生じる。したがって、摩擦
摺動条件が過酷な場合には、合金素地中へSnを添加す
ることが好ましい。なお、Snの添加量が3重量%未満
では好ましい効果を生じず、20重量%を超えれば素地
中に硬くて脆い相が析出するために強度や靱性を低下さ
せる。すなわち、合金素地における好ましいSnの添加
量は3〜20重量%である。
The addition of Sn into the base material has the effect of improving the high temperature hardness and toughness of the base material, and also has the effect of improving the seizure resistance at high temperatures. Therefore, when the friction sliding condition is severe, it is preferable to add Sn to the alloy base. If the addition amount of Sn is less than 3% by weight, no preferable effect is produced, and if it exceeds 20% by weight, a hard and brittle phase precipitates in the base material, resulting in deterioration of strength and toughness. That is, the preferable addition amount of Sn in the alloy base is 3 to 20% by weight.

【0045】AlはCuと反応してCu6 Al4 等の金
属間化合物を生成して合金の硬度を向上させるととも
に、摩擦摺動時における抵抗粒子を形成するので、摩擦
係数を向上させる効果を生じる。しかし、1重量%未満
のAlの添加では、十分な硬度および摩擦抵抗性の改善
が得られない。他方、5重量%を超えてAlを添加すれ
ば、合金の脆化を誘発して冷間加工性を低下させるとと
もに、強固な酸化物(Al23 )層を形成し、焼結性
を妨げたり合金素地の切削性を低下させるという問題を
生じる。すなわち、合金素地における好ましいAlの添
加量は1〜5重量%である。
Al reacts with Cu to form an intermetallic compound such as Cu 6 Al 4 to improve the hardness of the alloy and to form resistance particles at the time of friction sliding, so that the effect of improving the friction coefficient is obtained. Occurs. However, addition of less than 1% by weight of Al does not provide sufficient improvement in hardness and friction resistance. On the other hand, if Al is added in an amount of more than 5% by weight, embrittlement of the alloy is induced to deteriorate cold workability, a strong oxide (Al 2 O 3 ) layer is formed, and sinterability is improved. This causes problems such as hindering or reducing the machinability of the alloy base. That is, the preferable amount of Al added to the alloy base is 1 to 5% by weight.

【0046】上述したように、SiはNiとともに微細
な球状の金属間化合物(珪化ニッケル)を形成し、この
金属間化合物が摩擦摺動時の抵抗となって摩擦係数を向
上させる効果を生じる。1重量%未満のSi添加では摩
擦係数の向上に対する十分な効果が得られず、Siの添
加量が5重量%を超えれば合金素地の熱間および冷間に
おける加工性が低下するという問題を生じる。すなわ
ち、合金素地におけるSiの好ましい添加量は1〜5重
量%である。
As described above, Si forms a fine spherical intermetallic compound (nickel silicide) together with Ni, and this intermetallic compound acts as resistance during friction sliding to improve the friction coefficient. If less than 1% by weight of Si is added, a sufficient effect for improving the friction coefficient cannot be obtained, and if the amount of Si added exceeds 5% by weight, the workability of the alloy base in hot and cold is deteriorated. . That is, the preferable amount of Si added to the alloy base is 1 to 5% by weight.

【0047】Pbは銅合金素地のα相の粒界やデンドラ
イトの間に均一に存在し、素地の切削性や摩擦摺動時の
潤滑性を改善する効果を生じる。そのような効果を得る
ためには0.5重量%以上のPbの添加が必要である
が、3重量%を超えてPbを添加すれば合金素地内部に
偏析を生じ、機械的特性を低下させるという問題を生じ
る。すなわち、合金素地におけるPbの好ましい添加量
は0.5〜3重量%である。
Pb is evenly present between the α phase grain boundaries and dendrites of the copper alloy matrix, and has the effect of improving the machinability of the matrix and the lubricity during friction sliding. In order to obtain such an effect, it is necessary to add 0.5% by weight or more of Pb. However, if Pb is added in an amount of more than 3% by weight, segregation occurs inside the alloy base material and mechanical properties are deteriorated. Causes the problem. That is, the preferable addition amount of Pb in the alloy base is 0.5 to 3% by weight.

【0048】固体潤滑剤は、より過酷な摩擦摺動条件に
おいて相手材に対する焼結部材の攻撃性を低減するとと
もに、滑り速度や加圧力などの摩擦摺動条件が変動して
もオイル中で約0.2以上の安定した摩擦係数を維持す
る効果を有し、また、摺動面間の潤滑性を改善すること
によって摺動時の振動やビビリなどを抑制する効果をも
生じる。銅系焼結粉末部材においてこのような効果を有
する固体潤滑成分として、経済的にも好ましい黒鉛,M
oS2 ,CaF2 ,WS2 ,およびBNを用いることが
できる。このとき、黒鉛,MoS2 ,CaF2 ,WS
2 ,およびBNのうちの少なくとも1つを5重量%以下
の範囲で添加することが好ましい。固体潤滑剤の添加量
が5重量%を超えれば、焼結体の強度や靱性が著しく低
下するので好ましくない。
The solid lubricant reduces the aggressiveness of the sintered member against the mating material under more severe friction and sliding conditions, and even when the friction and sliding conditions such as the sliding speed and the pressure change, the solid lubricant can be used in the oil. It has an effect of maintaining a stable friction coefficient of 0.2 or more, and also has an effect of suppressing vibration and chatter during sliding by improving lubricity between sliding surfaces. As a solid lubricating component having such an effect in a copper-based sintered powder member, graphite, which is economically preferable, M
oS 2, CaF 2, WS 2 , and BN can be used. At this time, graphite, MoS 2 , CaF 2 , WS
It is preferable to add at least one of 2 and BN in a range of 5% by weight or less. If the amount of the solid lubricant added exceeds 5% by weight, the strength and toughness of the sintered body will be significantly reduced, which is not preferable.

【0049】本発明による同期リングは400MPa以
上の0.2%引張り耐力を必要としており、この引張り
耐力を実現させるためには、上述の合金組成の条件を満
たすとともに、焼結合金中の空孔量を制御することも望
まれる。すなわち、焼結合金の真密度比が95%未満で
ある場合には焼結合金中の空孔が連結空孔になるので、
焼結合金の強度低下を生じて400MPaを超える0.
2%引張り耐力を得ることが困難になる。したがって、
本発明の同期リングに用いられる銅系焼結合金の真密度
比は95%以上であることが望まれる。焼結合金の真密
度比を95%以上にする具体的な方法としては、後述す
る熱間鍛造法や熱間押出法などの熱間塑性加工を有効に
用いることができる。
The synchronizing ring according to the present invention requires 0.2% tensile yield strength of 400 MPa or more. In order to realize this tensile yield strength, the above-mentioned alloy composition conditions are satisfied and the voids in the sintered alloy are satisfied. It is also desirable to control the amount. That is, when the true density ratio of the sintered alloy is less than 95%, the holes in the sintered alloy become connecting holes,
The strength of the sintered alloy deteriorates and exceeds 0.4 MPa.
It becomes difficult to obtain 2% tensile strength. Therefore,
The true density ratio of the copper-based sintered alloy used for the synchronizing ring of the present invention is desired to be 95% or more. As a specific method for setting the true density ratio of the sintered alloy to 95% or more, hot plastic working such as hot forging method and hot extrusion method described later can be effectively used.

【0050】次に、上述のように作製される粒子分散型
銅合金粉末の流動性と焼結材の機械的特性との関係につ
いて説明する。
Next, the relationship between the fluidity of the particle-dispersed copper alloy powder produced as described above and the mechanical properties of the sintered material will be described.

【0051】一般に、粉末は金型に給粉された後に、上
下のパンチによって加圧成形される。しかし、このとき
に粉末が均一に金型内に充填されていない状態で加圧す
れば、成形体内部において密度が不均一となり、その結
果として端部に欠けや割れが生じたり、焼結した後に粉
末成形体が反るという問題を生じる。これらの問題を抑
制するためには、金型の端部から内部まで均一に粉末を
供給充填しなければならない。粉末の流動性は、このよ
うな金型への粉末の充填における均一性を支配する主要
な因子である。
In general, the powder is powdered in a mold and then pressed by upper and lower punches. However, at this time, if pressure is applied in a state where the powder is not uniformly filled in the mold, the density becomes uneven inside the molded body, resulting in chipping or cracking at the end, or sintering. Later, there arises a problem that the powder compact warps. In order to suppress these problems, it is necessary to uniformly supply and fill the powder from the end to the inside of the mold. The flowability of the powder is the major factor governing the homogeneity in filling the powder in such a mold.

【0052】ところで、粉末は擬似流体であるので、粉
末粒度を調整することによって優れた流動性を得ること
が可能である。そこで、本発明者たちが種々の実験と検
討を繰返した結果、粉末を均一に金型内に充填できて経
済的に量産し得る成形工程を用いることができるために
は、直径2.5mmのオリフィス管において50gの粉
末が流れ終わるのに30秒以下である粉末流動性が必要
であることが見出された。すなわち、流動性が30秒/
50gを超えるような粉末を用いれば、金型内への均一
充填に長時間を必要として生産性を阻害するという経済
面での問題を生じる。また、このような流動性の悪い粉
末では金型内に均一充填され得ない場合も生じるので、
上述のような成形体の欠けや割れの問題をも生じる。
By the way, since the powder is a pseudo fluid, it is possible to obtain excellent fluidity by adjusting the particle size of the powder. Therefore, as a result of repeated experiments and studies by the present inventors, in order to be able to use a molding process in which powder can be uniformly filled in a mold and economically mass-produced, a diameter of 2.5 mm It has been found that a powder flowability of less than 30 seconds is required for 50 g of powder to finish flowing in the orifice tube. That is, the fluidity is 30 seconds /
If a powder exceeding 50 g is used, it takes a long time to uniformly fill the mold, resulting in an economic problem that productivity is impaired. In addition, since such a powder having poor fluidity may not be uniformly filled in the mold,
The problems of chipping and cracking of the molded body as described above also occur.

【0053】したがって、好ましい流動性を実現するた
めには、銅系合金粉末は平均粒径が50μm〜250μ
mの範囲内であるのが望ましいことも見い出された。す
なわち、粉末の平均粒径が50μmよりも小さい場合に
は流動性を阻害し、逆に平均粒径が250μmを超える
場合には、粉末の成形性が阻害される結果として特に粉
末成形体の角部において欠けや割れが生じる。
Therefore, in order to realize preferable fluidity, the copper-based alloy powder has an average particle size of 50 μm to 250 μm.
It has also been found desirable to be in the range of m. That is, when the average particle size of the powder is less than 50 μm, the fluidity is hindered, and conversely, when the average particle size exceeds 250 μm, the moldability of the powder is hindered. Chips and cracks occur in the parts.

【0054】上述のような組織と特性を有する粒子分散
型銅合金粉末を用いて、図2に示されているような工程
(a)〜(f)のいずれかを用いることによって本発明
による同期リングを製造することができる。
Using the particle-dispersed copper alloy powder having the structure and characteristics as described above, the synchronization according to the present invention can be performed by using any one of the steps (a) to (f) shown in FIG. The ring can be manufactured.

【0055】まず、粒子分散型銅合金粉末から形成され
る粉末成形体の密度は、真密度比で70%以上であるこ
とが望ましい。なぜならば、真密度比が70%よりも小
さい場合には、十分な成形体強度が得られないので、粉
末成形体を焼結するまでの搬送過程において欠けや割れ
を生じやすくなるというハンドリング性の低下を招くか
らである。したがって、量産工程において粉末成形体が
十分なハンドリング性を有するためには、真密度比が7
0%以上であることが望ましい。
First, the density of the powder compact formed from the particle-dispersed copper alloy powder is preferably 70% or more in true density ratio. This is because when the true density ratio is less than 70%, sufficient compact strength cannot be obtained, so that chipping or cracking is likely to occur in the conveying process until the powder compact is sintered. This is because it causes a decrease. Therefore, in order for the powder compact to have sufficient handleability in the mass production process, the true density ratio should be 7
It is preferably 0% or more.

【0056】次に粉末成形体は所定の雰囲気中で所定の
温度に加熱されるが、その加熱には2つの目的がある。
1つの目的は後工程の熱間塑性加工を施すまでの搬送過
程で圧粉体の割れや欠けを防止する強度を得るための仮
焼結である。もう1つの目的は、仮焼結体を塑性変形し
やすいように加熱しておいて、粉末粒子同士を十分強固
に結合させて焼結合金の機械的特性を向上させることで
ある。
Next, the powder compact is heated to a predetermined temperature in a predetermined atmosphere, and the heating has two purposes.
One purpose is provisional sintering for obtaining strength to prevent cracking and chipping of the green compact during the conveying process until the hot plastic working in the subsequent step. Another purpose is to heat the pre-sintered body so that it can be easily plastically deformed, and firmly bond the powder particles to each other to improve the mechanical properties of the sintered alloy.

【0057】まず、仮焼結体を得るために必要な加熱条
件としては、600℃未満の温度ではほとんど焼結現象
が進行しないので、焼結温度として600℃以上が必要
である。他方、焼結温度が銅合金の溶融開始温度を超え
れば、液相が現われて焼結体が収縮することによって焼
結体の寸法精度が低下するという問題が生じる。したが
って、焼結温度は銅合金の溶融開始温度以下であること
も望まれる。また、仮焼結体を搬送する際に割れや欠け
が生じないような機械的特性を得るためには、600℃
以上でかつ銅合金の溶融開始温度以下の温度で5分以上
加熱することが望まれる。加熱時間が5分未満の場合に
は、得られる仮焼結体の強度が十分でないのでハンドリ
ング性に欠け、搬送過程で仮焼結体の割れや欠けが生じ
得る。
First, as a heating condition necessary for obtaining a pre-sintered body, a sintering temperature of 600 ° C. or higher is required because a sintering phenomenon hardly progresses at a temperature of lower than 600 ° C. On the other hand, if the sintering temperature exceeds the melting start temperature of the copper alloy, a liquid phase appears and the sintered body shrinks, which causes a problem that the dimensional accuracy of the sintered body deteriorates. Therefore, it is also desired that the sintering temperature is equal to or lower than the melting start temperature of the copper alloy. Further, in order to obtain mechanical properties such that cracks and chips do not occur during transportation of the pre-sintered body, 600 ° C.
It is desired that the heating is performed for 5 minutes or more at a temperature not lower than the melting start temperature of the copper alloy. When the heating time is less than 5 minutes, the strength of the obtained temporary sintered body is not sufficient, and thus the handling property is poor, and the temporary sintered body may be cracked or chipped during the transportation process.

【0058】仮焼結体の熱間塑性加工の目的を達成する
ために望まれる加熱条件に関しては、600℃未満の温
度では仮焼結体の塑性変形抵抗が大きいので、熱間鍛造
や熱間押出しのような塑性加工で仮焼結体を変形させて
粉末粒子同士を十分強固に結合させることが困難であ
る。また、仮焼結体の変形抵抗が大きすぎれば、仮焼結
体を緻密化させるために高圧力を付加するための大型設
備が必要となるという経済性の問題をも生じる。さら
に、高圧力の下では金型や押出ダイスの寿命低下を生じ
る。したがって、仮焼結体に熱間塑性加工を施す場合に
も、600℃以上の加熱温度が望まれる。他方、熱間塑
性加工の温度が銅合金の溶融開始温度を超えれば、上述
したように液相が現われて焼結体の収縮による寸法精度
の低下を生じるので、熱間塑性加工温度は銅合金の溶融
開始温度以下であることが望まれる。さらに、加熱保持
時間に関しては、粉末粒子同士を十分強固に結合させる
ために、5分間以上加熱保持することが望まれる。
Regarding the heating conditions desired to achieve the purpose of hot plastic working of the pre-sintered body, since the plastic deformation resistance of the pre-sintered body is large at a temperature of less than 600 ° C., hot forging and hot working It is difficult to deform the pre-sintered body by plastic working such as extrusion to bond the powder particles to each other sufficiently firmly. Further, if the deformation resistance of the pre-sintered body is too large, a large facility for applying a high pressure is required to densify the pre-sintered body, which causes an economical problem. Furthermore, under high pressure, the life of the mold and extrusion die is shortened. Therefore, even when hot plastic working is performed on the pre-sintered body, a heating temperature of 600 ° C. or higher is desired. On the other hand, if the temperature of hot plastic working exceeds the melting start temperature of the copper alloy, the liquid phase appears as described above and the dimensional accuracy decreases due to shrinkage of the sintered body, so the hot plastic working temperature is It is desired that the temperature is not higher than the melting start temperature of. Further, regarding the heating and holding time, it is desired that the heating and holding time is 5 minutes or more in order to bond the powder particles to each other sufficiently firmly.

【0059】図2において、粉末成形体を仮焼結するた
めの加熱に関しては、雰囲気が不活性ガスまたは還元
ガスの雰囲気でない場合には粉末表面に酸化被膜が形成
され、最終的な焼結体の機械的特性の低下を招くという
問題を生じる。すなわち、仮焼結のための加熱におい
ては不活性ガスまたは還元ガスの雰囲気で行なわれるこ
とが望ましく、熱間塑性加工の直前における加熱およ
びにおいても同様な雰囲気が望まれる。なお、仮焼結
のための加熱において、必要な加熱時間を短縮させる
方法として、加圧した還元ガスまたは不活性ガスの雰囲
気の下で加熱焼結することが有効であることを本発明者
たちは見出している。
In FIG. 2, regarding heating for temporarily sintering the powder compact, an oxide film is formed on the powder surface when the atmosphere is not an atmosphere of an inert gas or a reducing gas, and the final sintered body is obtained. Causes a problem that the mechanical properties of That is, it is desirable that the heating for pre-sintering is performed in an atmosphere of an inert gas or a reducing gas, and a similar atmosphere is also desirable in heating and immediately before hot plastic working. The inventors of the present invention have found that it is effective to perform heating and sintering in a pressurized reducing gas or inert gas atmosphere as a method for shortening the required heating time in heating for temporary sintering. Is heading.

【0060】次に、熱間塑性加工の条件に関して詳細に
説明する。トランスミッションにおいては変速時にスリ
ーブのスプラインがチャンファを介して同期リングの外
周スプライン部と噛合するので、特に同期リングの外周
歯部は機械的に優れた特性を有することが求められる。
本発明において用いられる銅系焼結合金においては、上
述のように95%以上の真密度比と、400MPa以上
の0.2%引張り耐力と、70以上のロックウェルB硬
度を有するので、同期リングに用いられても外周歯部の
摩耗損傷などを生じることがない。このような95%以
上の真密度比を得るためには、焼結体に熱間鍛造または
熱間押出しのような熱間塑性加工を施すことが望まれ
る。
Next, the conditions for hot plastic working will be described in detail. In the transmission, since the spline of the sleeve meshes with the outer peripheral spline portion of the synchronizing ring via the chamfer during gear shifting, the outer peripheral tooth portion of the synchronizing ring is required to have mechanically excellent characteristics.
As described above, the copper-based sintered alloy used in the present invention has a true density ratio of 95% or more, a 0.2% tensile proof stress of 400 MPa or more, and a Rockwell B hardness of 70 or more. Even if it is used for, the outer peripheral tooth portion will not be worn or damaged. In order to obtain such a true density ratio of 95% or more, it is desirable to subject the sintered body to hot plastic working such as hot forging or hot extrusion.

【0061】熱間鍛造法を用いる場合、粒子分散型銅合
金粉末をリング形状の圧粉体に成形した後に、前述のよ
うに還元ガスまたは不活性ガスの雰囲気中で600℃以
上でかつ銅合金の溶融開始温度以下の温度で5分間以上
加熱して閉塞金型内で熱間鍛造することによって、95
%以上の真密度比に焼結すると同時にリング外周面上に
スプライン噛合歯部が造形される。そのときの鍛造面圧
としては、6t/cm 2 以上の圧力を付与することが望
ましい。
When the hot forging method is used, a particle-dispersed copper alloy is used.
After molding the gold powder into a ring-shaped green compact,
600 ℃ or less in a reducing gas or inert gas atmosphere
5 minutes or more at the temperature above and below the melting start temperature of the copper alloy
95 by heating and hot forging in a closed mold
% On the outer peripheral surface of the ring at the same time as sintering to a true density ratio of
A spline meshing tooth portion is formed. Forging surface pressure at that time
As 6t / cm 2 Hope to apply more pressure
Good.

【0062】熱間押出法を用いる場合、前述のように圧
粉成形体を還元ガスまたは不活性ガス雰囲気中で600
℃以上でかつ銅合金の溶融開始温度以下の温度で5分間
以上加熱した後に熱間押出によって95%以上の真密度
比を有する円筒形状体に焼結される。その円筒形状体は
リング状に切断された後に、機械加工によって所定の同
期リングの形状に仕上げられる。熱間押出加工において
は、10以上の押出比を付与することが望ましい。
When the hot extrusion method is used, the green compact is molded in a reducing gas or inert gas atmosphere at 600 as described above.
After heating for 5 minutes or more at a temperature not lower than ℃ and not more than the melting start temperature of the copper alloy, it is sintered by hot extrusion into a cylindrical body having a true density ratio of 95% or more. After the cylindrical body is cut into a ring shape, it is finished into a predetermined synchronizing ring shape by machining. In hot extrusion processing, it is desirable to give an extrusion ratio of 10 or more.

【0063】なお、機械加工費を削減するために、図2
の工程(e)や(f)に示されているように、押出材を
切断して得られたリング形状の焼結体を再加熱して閉塞
金型内で熱間鍛造することによってリング外周面上のス
プライン噛合歯部を造形することも可能である。
Incidentally, in order to reduce the machining cost, FIG.
As shown in steps (e) and (f) of step 1, the ring-shaped sintered body obtained by cutting the extruded material is reheated and hot-forged in the closed die, so that the outer circumference of the ring is reduced. It is also possible to shape the spline meshing teeth on the surface.

【0064】なお、熱間鍛造または熱間押出の直前にお
ける加熱およびにおいては、加熱の場合と同様に
600℃以上でかつ銅合金の溶融開始温度以下の温度を
用いることが望ましい。なぜならば、銅合金の溶融開始
温度に再加熱すれば銅合金内に相変化を生じて焼結合金
の特性劣化を誘発する可能性があるからである。また、
600℃未満では銅系焼結合金の変形抵抗が大きいため
に焼結体の真密度比を95%以上の高めることが困難だ
からである。
In heating and immediately before hot forging or hot extrusion, it is desirable to use a temperature of 600 ° C. or higher and lower than the melting start temperature of the copper alloy, as in the case of heating. This is because reheating to the melting start temperature of the copper alloy may cause a phase change in the copper alloy and induce deterioration of the properties of the sintered alloy. Also,
This is because if the temperature is lower than 600 ° C., it is difficult to increase the true density ratio of the sintered body to 95% or more because the deformation resistance of the copper-based sintered alloy is large.

【0065】[0065]

【実施例】【Example】

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】表1と表2は、それぞれ、本発明の実施例
と比較例とによる硬質粒子を含む銅合金粉末試料の組成
を示すとともに、それらの粉末を成形して加熱および熱
間塑性加工(この場合は熱間鍛造)を施して得られた焼
結合金の真密度比を示している。これらの表において、
Zn,Ni,Sn,Si,Al,Pb,固体潤滑材,お
よびCuに関する数値は、合金粉末素地中の重量%を表
わしている。他方、硬質粒子に関する数値は合金粉末全
体に対する重量%を表わしている。また、固体潤滑材を
表わす符号A,B,C,D,およびEは、それぞれ黒
鉛,MoS2 ,CaF2 ,BN,およびWS2 を表わし
ている。さらに、鉄系金属間化合物を表わす符号F,
G,H,I,およびJは、それぞれFeMo,FeC
r,FeW,FeTi,およびFeBを表わしている。
Tables 1 and 2 show the compositions of the copper alloy powder samples containing the hard particles according to the examples of the present invention and the comparative examples, respectively, and the powders were molded and subjected to heating and hot plastic working ( In this case, the true density ratio of the sintered alloy obtained by hot forging) is shown. In these tables,
The numerical values relating to Zn, Ni, Sn, Si, Al, Pb, the solid lubricant, and Cu represent the weight% in the alloy powder matrix. On the other hand, the values relating to the hard particles represent% by weight with respect to the total alloy powder. The symbols A, B, C, D, and E representing the solid lubricant represent graphite, MoS 2 , CaF 2 , BN, and WS 2 , respectively. Further, a symbol F representing an iron-based intermetallic compound,
G, H, I, and J are FeMo and FeC, respectively.
It represents r, FeW, FeTi, and FeB.

【0069】表2の備考欄において印*1の付された試
料34においては、機械的混合粉砕処理によって粒子分
散型合金粉末が得られているが、その処理条件を変更す
ることによって硬質粒子の最大粒径が45μmにされて
いる。
In the sample 34 marked with * 1 in the remarks column of Table 2, the particle-dispersed alloy powder was obtained by the mechanical mixing and pulverization treatment. The maximum particle size is set to 45 μm.

【0070】備考欄において印*2が付された試料35
においては、機械的混合粉砕処理によって粒子分散型合
金粉末が得られているが、その処理条件を変更すること
によって硬質粒子の平均粒径が30μmにされている。
Sample 35 marked with * 2 in the remarks column
In, the particle-dispersed alloy powder was obtained by the mechanical mixing and pulverization treatment, but the average particle diameter of the hard particles was set to 30 μm by changing the treatment conditions.

【0071】備考欄におい印*3が付された試料36に
おいては、機械的混合粉砕処理を用いることなく銅合金
粉末と硬質粒子とが単純に混合された後に成形,加熱,
および熱間塑性加工を経て焼結されている。
In the sample 36 marked with an asterisk * 3 in the remarks column, the copper alloy powder and the hard particles were simply mixed without using the mechanical mixing and pulverizing treatment, and then the molding, heating,
And is sintered after hot plastic working.

【0072】備考欄において印*4が付された試料37
においては、機械的混合粉砕処理によって粒子分散型合
金粉末が得られているが、熱間塑性加工条件を変更する
ことによって焼結体の真密度比が93%にされている。
Sample 37 marked with * 4 in the remarks column
In (1), the particle-dispersed alloy powder is obtained by the mechanical mixing and pulverization treatment, but the true density ratio of the sintered body is set to 93% by changing the hot plastic working conditions.

【0073】[0073]

【表3】 [Table 3]

【0074】[0074]

【表4】 [Table 4]

【0075】表3と表4は、表1と表2に示された組成
と真密度比を有する焼結体試料に関して、硬質粒子の最
大粒径と平均粒径,機械的特性,摩擦摺動特性,および
耐硫化腐食性を示している。
Tables 3 and 4 show the maximum particle size and average particle size of the hard particles, the mechanical properties, and the frictional sliding characteristics for the sintered body samples having the compositions and the true density ratios shown in Tables 1 and 2. Shows properties and resistance to sulfidation corrosion.

【0076】表3において、本発明の実施例による試料
1〜22は、いずれも400MPaを優に超える0.2
%耐力を有しかつ5%を超える伸びを示していることが
わかる。これに対して、表4中の比較試料23〜37に
おいては、ほとんどの試料が400MPa以下の0.2
%耐力を有するにすぎず、また、2%未満の伸びしか示
さないものが多い。すなわち、本発明の実施例による焼
結合金試料は、比較例による焼結合金試料に比べて高い
強度と高い靱性を有していることがわかる。
In Table 3, Samples 1 to 22 according to the examples of the present invention each have a value of 0.2 which is well over 400 MPa.
It can be seen that it has a% proof stress and exhibits an elongation of more than 5%. On the other hand, in Comparative Samples 23 to 37 in Table 4, most of the samples were 0.2 MPa below 400 MPa.
Many have only a% proof stress and also show an elongation of less than 2%. That is, it is understood that the sintered alloy samples according to the examples of the present invention have higher strength and higher toughness than the sintered alloy samples according to the comparative example.

【0077】摩擦摺動特性は、図3に示されているよう
なリングオンディスク式摩擦試験機を用いて測定され
た。ギヤ油(Castrol-15W30 )中において、焼結体試験
片1は鋼材SCM420(浸炭焼入鋼)の相手材2に対
して摺動面Sを介して相対的に摺動させられる。試験片
1は60mmの外径と45mmの内径と5mmの厚さを
有するリング形状であって、図3において一部が切断さ
れて示されている。相手材3は70mmの直径と5mm
の厚さを有する円板であり、軸3によって矢印のように
回転させられる。試験片1は固定されており、相手材2
に対して80kgf/cm2 の圧力Wが加えられてい
る。摺動面Sにおける試験片1と相手材2の相対摺動速
度は6m/秒であり、摩擦時間は1時間であった。表3
と表4からわかるように、本発明の実施例による焼結体
試料1〜22ではいずれも0.3ないし0.4の比較的
高い安定した定常状態の摩擦係数μを示しているのに対
して、比較例の焼結体試料23〜37では定常状態にお
ける摩擦係数μの値がばらついている。特に、約0.7
以上のμ値は焼付の結果としてのμ値を表わしている。
Friction and sliding characteristics were measured using a ring-on-disc type friction tester as shown in FIG. In gear oil (Castrol-15W30), the sintered body test piece 1 is slid relative to the mating material 2 of the steel material SCM420 (carburized and quenched steel) via the sliding surface S. The test piece 1 has a ring shape having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 45 mm, and a thickness of 5 mm, and is partially cut and shown in FIG. Mating material 3 has a diameter of 70 mm and 5 mm
Is a disk having a thickness of 1 and is rotated by the shaft 3 in the direction of the arrow. Specimen 1 is fixed, mating material 2
Is applied with a pressure W of 80 kgf / cm 2 . The relative sliding speed between the test piece 1 and the mating material 2 on the sliding surface S was 6 m / sec, and the friction time was 1 hour. Table 3
As can be seen from Table 4, all of the sintered body samples 1 to 22 according to the examples of the present invention show a relatively high steady-state friction coefficient μ of 0.3 to 0.4. Thus, in the sintered body samples 23 to 37 of the comparative example, the value of the friction coefficient μ in the steady state varies. Especially about 0.7
The above μ value represents the μ value as a result of printing.

【0078】また、焼結体試験片1と相手材2の摩耗量
に関しては、実施例による試料はいずれも安定して小さ
な摩耗量を示しているのに対して、比較例による試料で
は極めて大きな摩耗量や付着量を示しているものがあ
る。なお、表4中の摩耗量において、マイナス符号の付
されている数字の絶対値は付着による重量増加を表わし
ており、焼付が生じていることを意味する。
Regarding the amount of wear of the sintered body test piece 1 and the mating material 2, the samples of the examples show a stable and small amount of wear, while the samples of the comparative examples show extremely large amounts of wear. Some indicate the amount of wear and the amount of adhesion. In addition, in the wear amount in Table 4, the absolute value of the number with a minus sign represents the increase in weight due to adhesion, which means that seizure has occurred.

【0079】耐硫化腐食性に関しては、140℃に保持
されたオイルCastrol −15W30中に焼結体試料が2
4時間浸漬された後に、試料の腐食状況が光学顕微鏡に
よって調べられた。表3と表4からわかるように、実施
例の試料ではいずれも腐食に関して異常が認められてい
ないが、比較試料23においては硫化腐食が発生してい
る。
With respect to sulfidation corrosion resistance, 2 samples of the sintered body were placed in oil Castrol-15W30 held at 140 ° C.
After being immersed for 4 hours, the corrosion status of the samples was examined by optical microscopy. As can be seen from Tables 3 and 4, no abnormality was found in corrosion in the samples of the examples, but in the comparative sample 23, sulfide corrosion occurred.

【0080】ここで、比較例の各焼結体試料23〜37
における具体的な欠点を述べれば以下のようである。
Here, each of the sintered body samples 23 to 37 of the comparative example.
The specific drawbacks of the above are as follows.

【0081】試料23においては、合金素地におけるZ
nとNiの合計含有量が5重量%に達していないので、
オイル中における焼結体試料の曝露試験で硫化腐食が生
じている。
In Sample 23, Z in the alloy base material was used.
Since the total content of n and Ni has not reached 5% by weight,
Sulfide corrosion occurred in the exposure test of the sintered body sample in oil.

【0082】試料24においては、合金素地におけるZ
nとNiの合計含有量が40重量%を超えているので、
焼結体の靱性(伸び)が低下している。
In Sample 24, Z in the alloy base
Since the total content of n and Ni exceeds 40% by weight,
The toughness (elongation) of the sintered body is reduced.

【0083】試料25においては、焼結体における硬質
粒子の含有量が10重量%に達していないので、初期の
μ値が低くて、最終的に相手材と焼付を生じている。
In Sample 25, since the content of hard particles in the sintered body did not reach 10% by weight, the initial μ value was low, and seizure with the mating material finally occurred.

【0084】試料26においては、焼結体が50重量%
を超える55重量%の硬質粒子を含んでいるので、焼結
体の強度と靱性が低下している。
In sample 26, the sintered body was 50% by weight.
55% by weight of hard particles, the strength and toughness of the sintered body are reduced.

【0085】試料27においては、焼結体中の硬質粒子
の含有量がさらに60重量%に増大しているので、焼結
体の強度がさらに低下している。
In Sample 27, the content of the hard particles in the sintered body was further increased to 60% by weight, so that the strength of the sintered body was further lowered.

【0086】試料28においては、焼結体素地における
Snの含有量が20重量%を超えているので、素地が著
しく硬化して相手材を攻撃し、焼付きを生じている。
In Sample 28, since the content of Sn in the sintered body was more than 20% by weight, the body was significantly hardened and attacked the mating material, causing seizure.

【0087】試料29においては、焼結体素地における
Siの含有量が5重量%を超えているので、焼結体の強
度と靱性が低下している。
In Sample 29, since the Si content in the sintered body was more than 5% by weight, the strength and toughness of the sintered body were deteriorated.

【0088】試料30においては、焼結体素地中のAl
の含有量が5重量%を超えているので、焼結性が阻害さ
れて焼結体の強度と靱性が低下している。
In the sample 30, Al in the sintered body was used.
Content of more than 5% by weight impairs sinterability and reduces the strength and toughness of the sintered body.

【0089】試料31においては、焼結体中のPbの含
有量が3重量%を超えているので、焼結体の内部でPb
が偏析し、その結果として焼結体の強度が低下してい
る。
In the sample 31, the content of Pb in the sintered body exceeds 3% by weight, so that Pb is contained inside the sintered body.
Segregates, and as a result, the strength of the sintered body decreases.

【0090】試料32においては、焼結体における黒鉛
の固体潤滑材の含有量が5重量%を超えているので、焼
結体の強度と靱性が低下している。
In Sample 32, since the content of the graphite solid lubricant in the sintered body exceeded 5% by weight, the strength and toughness of the sintered body were deteriorated.

【0091】試料33においては、焼結体におけるMo
2 の固体潤滑材の含有量が5重量%を超えているの
で、焼結体が0.2%の伸びを示す前に破断している。
In sample 33, Mo in the sintered body
Since the content of the solid lubricant of S 2 exceeds 5% by weight, the sintered body is fractured before showing the elongation of 0.2%.

【0092】試料34においては、硬質粒子の最大粒径
が30μmを超えているので、焼結体の強度と靱性が低
下している。
In Sample 34, the maximum particle size of the hard particles exceeds 30 μm, so the strength and toughness of the sintered body are reduced.

【0093】試料35においては、硬質粒子の平均粒径
が15μmを超えているので、焼結体の強度と靱性が低
下している。
In sample 35, since the average particle diameter of the hard particles exceeds 15 μm, the strength and toughness of the sintered body are deteriorated.

【0094】試料36においては、機械的な粉砕混合処
理が行なわれずに単に所定の組成の合金粉末と硬質粒子
が混合された後に焼結されているので、焼結材の強度と
靱性が低下し、また硬質粒子と素地との間の反応層が形
成されずかつ粗大な硬質粒子が存在するために、摺動時
に硬質粒子が素地から脱落して相手材と焼付を生じてい
る。
In Sample 36, the alloy powder having a predetermined composition and the hard particles were simply mixed and then sintered without mechanical pulverization and mixing treatment, so that the strength and toughness of the sintered material were deteriorated. Further, since the reaction layer between the hard particles and the base is not formed and coarse hard particles are present, the hard particles fall off from the base during sliding and seizure occurs with the mating material.

【0095】試料37においては、熱間塑性加工におけ
る加工度が不十分であって焼結体の真密度比が93%で
あるので、その結果として焼結体の強度と靱性が低下し
ている。
In Sample 37, the workability in hot plastic working was insufficient and the true density ratio of the sintered body was 93%, so that the strength and toughness of the sintered body were reduced. .

【0096】[0096]

【表5】 [Table 5]

【0097】表5は、表1および表2に示された焼結合
金を用いて作製された同期リングの摩擦摺動特性に関し
て、リング割れの発生の有無,リング内面の焼付の有
無,およびテーパコーン摩擦面における初期(300回
まで)と安定期の摩擦係数を示している。これらの摩擦
摺動特性を評価するために、図4に示されているような
同期リングが作製され、その同期リングはシンクロリン
グ単体試験機によって試験された。このときの試験条件
は次のようである。
Table 5 shows the friction and sliding characteristics of the synchronizing ring produced by using the sintered alloys shown in Tables 1 and 2, whether or not ring cracks were generated, whether or not the ring inner surface was seized, and the taper cone. The friction coefficient at the initial stage (up to 300 times) and the stable period on the friction surface is shown. In order to evaluate these friction-sliding characteristics, a synchronizing ring as shown in FIG. 4 was prepared, and the synchronizing ring was tested by a synchro ring unit tester. The test conditions at this time are as follows.

【0098】テーパコーンの材質:SCM420(浸炭
焼入鋼) テーパコーンの回転数:3000rpm 押付荷重:50kgf 使用オイル:Castrol-15W30(油温80℃) テーパコーンの作動:1サイクルに0.8秒間の押付け
と1.5秒間の引離しサイクル数:10000サイクル 表5からわかるように、本発明の実施例による試料1〜
22の焼結合金で形成された同期リングにおいては、リ
ング割れや焼付を生じず、0.2ないし0.3の比較的
大きな初期の摩擦係数μを有するのみならず、安定期に
おいてもそれらの好ましい範囲内のμ値を維持してい
る。
Material of taper cone: SCM420 (carburized and hardened steel) Rotation speed of taper cone: 3000 rpm Pressing load: 50 kgf Oil used: Castrol-15W30 (oil temperature 80 ° C) Operation of taper cone: 0.8 second pressing per cycle Number of separation cycles for 1.5 seconds: 10,000 cycles As can be seen from Table 5, Samples 1 to 1 according to the examples of the present invention
The synchronizing ring formed of the sintered alloy of No. 22 does not cause ring cracking or seizure, has a relatively large initial friction coefficient μ of 0.2 to 0.3, and even in the stable period, The μ value within the preferable range is maintained.

【0099】一方、比較試料23〜37の焼結合金で形
成された同期リングにおいては、表3に示されているよ
うに試料25以外の試料の0.2%耐力が目標値である
400MPaを満たしていなので、試料25以外のすべ
ての試料が割れを生じ、また焼結体の組成が不適当であ
って試験中にリング内周面で相手鋼材のテーパコーン部
と焼付を生じるものもある。多くの場合、焼付は初期の
段階から生じ、試料25以外のすべての比較試料が安定
期に割れを生じている。したがって、リングの摩擦面の
焼付を生じた場合には摩擦係数が異常値を示し、またリ
ングの割れを生じた場合には試験機が停止して摩擦係数
の測定が不可能になり、摩擦係数を決定することができ
なかった。なお、試料25は高強度を有しているので割
れは生じなかったが、硬質粒子を含んでいないので焼付
を生じている。以上のように、比較試料23〜37の同
期リングは、実用に耐え得ないことがわかった。
On the other hand, in the synchronizing rings formed of the sintered alloys of the comparative samples 23 to 37, as shown in Table 3, the 0.2% proof stress of the samples other than the sample 25 is 400 MPa which is the target value. Since all the samples were satisfied, cracks occurred in all the samples except the sample 25, and in some cases, the composition of the sintered body was improper, and during the test, seizure with the taper cone part of the mating steel material occurred on the inner peripheral surface of the ring. In many cases, seizure occurred from an early stage and all comparative samples except Sample 25 cracked during the plateau. Therefore, when seizure occurs on the friction surface of the ring, the friction coefficient shows an abnormal value, and when cracks occur on the ring, the testing machine stops and the friction coefficient cannot be measured. Could not be determined. Sample 25 has high strength and therefore did not crack, but seized because it did not contain hard particles. As described above, it was found that the synchronization rings of Comparative Samples 23 to 37 could not stand practical use.

【0100】[0100]

【表6】 [Table 6]

【0101】表6は、粒子分散型銅合金粉末の平均粒径
や流動特性が粉末の成形性に及ぼす影響を示している。
表6においては、Cu−18重量%Zn−18重量%N
iのアトマイズ合金粉末に対して50μmの平均粒径を
有するFeMo粒子が20重量%配合された800gの
混合粉末が用意された。この混合粉末に対して、振動ボ
ールミルによってメカニカルアロイング処理が施され
た。そのメカニカルアロイング処理の際に、処理時間,
ボール投入量,振動条件などを変更することによって、
表6に示されているような種々の平均粒径を有する粉末
試料41〜54が調製された。これらの粉末試料の流動
性は、2.5mmの直径を有するオリフィス管において
50gの粉末が完全に流れ終るまでに要した時間で評価
された。そして、各粉末試料は140mmの外径と80
mmの内径と3mmの厚さを有するリング形状に成形さ
れて焼結された。金型への粉末の給粉は自動給粉装置を
用いて行なわれたが、流動性が著しく悪い粉末について
は、手動による金型充填を行なった。このようにして得
られた成形体の外観と焼結体の外観が表6に示されてい
る。
Table 6 shows the influence of the average particle size and flow characteristics of the particle-dispersed copper alloy powder on the powder formability.
In Table 6, Cu-18 wt% Zn-18 wt% N
800 g of mixed powder was prepared in which 20 wt% of FeMo particles having an average particle diameter of 50 μm was mixed with the atomized alloy powder of i. This alloy powder was mechanically alloyed by a vibrating ball mill. During the mechanical alloying process, processing time,
By changing the amount of ball thrown and the vibration conditions,
Powder samples 41-54 having various average particle sizes as shown in Table 6 were prepared. The flowability of these powder samples was evaluated by the time required for 50 g of powder to completely flow through an orifice tube having a diameter of 2.5 mm. Each powder sample has an outer diameter of 140 mm and 80
It was formed into a ring shape having an inner diameter of mm and a thickness of 3 mm and was sintered. The powder was powdered into the mold using an automatic powder feeder, but for powders with extremely poor fluidity, the mold was manually filled. Table 6 shows the appearance of the molded body thus obtained and the appearance of the sintered body.

【0102】表6から明らかなように、本発明に属する
平均粒径を有する粉末試料41〜50は、いずれも50
g当りに30秒以下の流動性を示し、割れや欠けのない
良好な粉末成形体が得られるとともに、反りのない良好
な焼結体が得られた。
As is clear from Table 6, all of the powder samples 41 to 50 having the average particle diameter belonging to the present invention are 50.
A fluidity of 30 seconds or less per g was obtained, a good powder compact having no cracks or chips was obtained, and a good sintered body having no warp was obtained.

【0103】これに対して、比較粉末試料51〜54に
おいては、次のような問題が生じた。
On the other hand, in the comparative powder samples 51 to 54, the following problems occurred.

【0104】試料51においては、平均粒径が極めて小
さくて25μmであるので、流動性評価試験中にオリフ
ィス管内で粉末が詰まり、流動性を決定することができ
なかった。また、粉末の流動性が悪いために、粉末成形
体の内部に密度の不均一が生じて角部に欠けが生じると
ともに、焼結体に反りが発生した。
In sample 51, since the average particle size was extremely small and was 25 μm, powder was clogged in the orifice tube during the fluidity evaluation test, and the fluidity could not be determined. In addition, since the powder has poor fluidity, the powder compact has an uneven density, a corner portion is chipped, and the sintered body is warped.

【0105】試料52においては、粒径が40μmであ
って依然として50μm未満であったので、粉末の流動
性が悪くて50g当りの硫化時間が48秒であって、量
産的成形工程に用いることが困難である。また、成形体
の角部と中央部において密度差が生じるために、成形体
の角部に欠けを生じるとともに焼結体に反りが発生し
た。
In sample 52, the particle size was 40 μm and still less than 50 μm, so the fluidity of the powder was poor and the sulfidation time per 50 g was 48 seconds, so that it could be used in a mass production molding process. Have difficulty. Further, since a difference in density occurs between the corner and the center of the molded body, the corner of the molded body was chipped and the sintered body was warped.

【0106】試料53においては、粒径が250μmよ
り大きな280μmであるので、金型内で粉末を均一に
圧縮することが困難であり、その結果として成形体内に
密度の不均一状態を生じ、成形体の角部に欠けを生じる
とともに焼結体に反りが発生した。
In the sample 53, since the particle size is 280 μm, which is larger than 250 μm, it is difficult to uniformly compress the powder in the mold, and as a result, a non-uniform state of density occurs in the molded body, The corners of the body were chipped and the sintered body was warped.

【0107】試料54においては、粒径がさらに大きな
350μmであったので、金型内で粉末を均一に圧縮す
ることが困難であって、その結果として成形体内に密度
の不均一が生じ、成形体の角部に欠けを生じるとともに
焼結体に反りが発生した。
In Sample 54, since the particle size was 350 μm, which was larger, it was difficult to uniformly compress the powder in the mold, which resulted in uneven density in the molded body, and The corners of the body were chipped and the sintered body was warped.

【0108】[0108]

【表7】 [Table 7]

【0109】[0109]

【表8】 [Table 8]

【0110】表7と表8は、図2に示された種々の工程
(a)〜(f)によって得られた焼結体の機械的特性や
真密度比などを示している。表7と表8においては、C
u−18重量%Zn−18重量%Niの組成と1095
℃の溶融開始温度を有するアトマイズ合金粉末が用意さ
れた。このアトマイズ合金粉末に対して25重量%のF
eMo粒子が配合された800gの混合粉末が、振動ボ
ールミルによってメカニカルアロイング処理された。
Tables 7 and 8 show the mechanical properties and true density ratio of the sintered bodies obtained by the various steps (a) to (f) shown in FIG. In Table 7 and Table 8, C
Composition of u-18 wt% Zn-18 wt% Ni and 1095
An atomized alloy powder having a melting start temperature of ° C was prepared. 25% by weight of F based on this atomized alloy powder
800 g of the mixed powder containing the eMo particles was mechanically alloyed by a vibrating ball mill.

【0111】メカニカルアロイング処理された粒子分散
型銅合金粉末は、工程(a)〜(f)のいずれかによっ
て成形,加熱,および熱間塑性加工が施されて焼結合金
にされた。なお、試料61〜66および72〜76にお
いては、すべての加熱工程が窒素ガス中で行なわれた。
また、試料67〜71および77〜83においては、す
べての加熱工程が水素ガス中で行なわれた。しかし、試
料84と85における加熱工程は大気中で行なわれた。
The grain-dispersed copper alloy powder subjected to mechanical alloying was subjected to molding, heating, and hot plastic working in any of the steps (a) to (f) to obtain a sintered alloy. Note that in Samples 61 to 66 and 72 to 76, all heating steps were performed in nitrogen gas.
Further, in Samples 67 to 71 and 77 to 83, all heating steps were performed in hydrogen gas. However, the heating process for samples 84 and 85 was performed in air.

【0112】表7からわかるように、本発明の実施例に
よる試料61〜71はいずれも95%以上の真密度比を
有し、500MPaを超える0.2%耐力と90を超え
るロックウェルB硬度HRBを有しており、同期リング
用として優れた機械的特性を有していることがわかる。
このような焼結体試料61〜71は、熱間鍛造によって
同期リングの外周歯部を造形することも可能であること
が確かめられた。
As can be seen from Table 7, all the samples 61 to 71 according to the examples of the present invention have a true density ratio of 95% or more, a 0.2% proof stress of more than 500 MPa and a Rockwell B hardness of more than 90. It can be seen that it has an HRB and has excellent mechanical properties for a synchronizing ring.
It was confirmed that such sintered body samples 61 to 71 can be formed with the outer peripheral tooth portion of the synchronizing ring by hot forging.

【0113】一方、比較試料72〜85においては、そ
の製造工程条件に依存して次のような欠点を生じた。
On the other hand, the comparative samples 72 to 85 had the following defects depending on the manufacturing process conditions.

【0114】試料72においては、粉末成形体の真密度
比が70%以下の55%であったので、成形体の搬送過
程において成形体の一部に欠けが発生した。
In sample 72, since the true density ratio of the powder compact was 70% or less, ie 55%, a part of the compact was chipped during the conveying process of the compact.

【0115】試料73においては、加熱工程における
加熱温度が600℃未満の450℃であったので、粉末
粒子同士を強固に結合することができなくて、400M
Paを超える耐力が得られなかった。また、加熱温度が
低くて圧粉体の変形抵抗が大きいために、鍛造によって
リング外周面上の歯部の造形がでなかった。
In the sample 73, the heating temperature in the heating step was 450 ° C., which was lower than 600 ° C., so that the powder particles could not be firmly bonded to each other, and 400 M
The yield strength exceeding Pa was not obtained. Further, since the heating temperature is low and the deformation resistance of the green compact is large, the tooth portion on the outer peripheral surface of the ring could not be formed by forging.

【0116】試料74においては、鍛造面圧が低くて4
t/cm2 であったので、粉末粒子同士を強固に結合す
ることができなくて、400MPaを超える耐力が得ら
れなかった。また、鍛造面圧が不十分で、鍛造によって
リング外周面上の歯部を造形できなかった。
In sample 74, the forging surface pressure was low and
Since it was t / cm 2 , the powder particles could not be firmly bonded to each other, and the yield strength exceeding 400 MPa was not obtained. Further, the forging surface pressure was insufficient, and the tooth portion on the outer peripheral surface of the ring could not be formed by forging.

【0117】試料75においては、押出比が低くて6で
あったので粉末粒子同士を強固に結合できず、400M
Paを超える耐力が得られなかった。
In sample 75, the extrusion ratio was 6 which was low, so that the powder particles could not be firmly bonded to each other, and 400 M
The yield strength exceeding Pa was not obtained.

【0118】試料76においては、加熱工程における
加熱温度が600℃未満の500℃であったので、圧粉
体の変形抵抗が大きくなって熱間押出時に圧粉体の押詰
りが発生した。
In the sample 76, the heating temperature in the heating step was 500 ° C., which was lower than 600 ° C., so that the deformation resistance of the green compact increased and the green compact was clogged during hot extrusion.

【0119】試料77においては、加熱工程における
加熱時間が5分未満の3分であったので、粉末粒子同士
を強固に結合することができなくて、400MPaを超
える耐力が得られなかった。また、圧粉体の変形抵抗が
大きいために、鍛造によってリング外周面上の歯部を造
形することができなかった。
In the sample 77, the heating time in the heating step was 3 minutes, which was less than 5 minutes, so that the powder particles could not be firmly bonded to each other, and the yield strength exceeding 400 MPa was not obtained. In addition, since the deformation resistance of the green compact is large, it is impossible to form the tooth portion on the outer peripheral surface of the ring by forging.

【0120】試料78においては、加熱工程における
加熱温度が合金粉末素地の溶融開始温度を超える115
0℃であったので、焼結体の機械的特性が劣化し、耐力
は400MPaを超えているが、70を超える硬度HR
Bが得られなかった。
In Sample 78, the heating temperature in the heating step exceeds the melting start temperature of the alloy powder base 115.
Since it was 0 ° C, the mechanical properties of the sintered body deteriorated and the proof stress exceeds 400 MPa, but the hardness HR exceeds 70
B was not obtained.

【0121】試料79においては、加熱工程における
加熱時間が5分未満の2分であったので、仮焼結体の変
形抵抗が大きくなって、鍛造によってリング外周面上に
歯部を造形することができなかった。
In Sample 79, the heating time in the heating step was 2 minutes, which was less than 5 minutes. Therefore, the deformation resistance of the pre-sintered body was increased, and the tooth portion was formed on the outer peripheral surface of the ring by forging. I couldn't.

【0122】試料80においては、加熱工程における
加熱温度が合金の溶融開始温度を超える1150℃であ
ったので、合金の機械的特性が劣化して、耐力は400
MPaを超えているが70を超える硬度HRBが得られ
なかった。
In the sample 80, the heating temperature in the heating step was 1150 ° C., which was higher than the melting start temperature of the alloy, so the mechanical properties of the alloy deteriorated and the yield strength was 400.
Hardness HRB exceeding MPa but exceeding 70 could not be obtained.

【0123】試料81においては、加熱工程における
加熱温度が600℃未満の500℃であったので、押出
材の変形抵抗が大きくなって、鍛造によってリング外周
面上に歯部を造形することができなかった。
In the sample 81, the heating temperature in the heating step was 500 ° C., which is lower than 600 ° C., so that the deformation resistance of the extruded material was increased and the tooth portion could be formed on the outer peripheral surface of the ring by forging. There wasn't.

【0124】試料82においては、加熱工程における
加熱時間が5分未満の3分であったので、押出材の変形
抵抗が大きくなって、鍛造によってリング外周面上に歯
部を造形することができなかった。
In the sample 82, the heating time in the heating step was 3 minutes, which was less than 5 minutes, so that the deformation resistance of the extruded material was increased and the tooth portion could be formed on the outer peripheral surface of the ring by forging. There wasn't.

【0125】試料83においては、鍛造面圧が低くて3
t/cm2 であったので、鍛造によってリング外周面上
に歯部を造形することができなかった。
In sample 83, the forging surface pressure was low and 3
Since it was t / cm 2 , it was not possible to form the tooth portion on the outer peripheral surface of the ring by forging.

【0126】試料84においては、大気中で圧粉体が加
熱されたので圧粉体表面が酸化し、粉末粒子同士の結合
が阻害された結果、400MPaを超える耐力が得られ
なかった。
In the sample 84, since the green compact was heated in the air, the surface of the green compact was oxidized and the binding of the powder particles was inhibited. As a result, the yield strength exceeding 400 MPa was not obtained.

【0127】試料85においても、大気中で圧粉体が加
熱されたために、粉末表面が酸化して粉末粒子同士の結
合が阻害された結果、400MPaを超える耐力が得ら
れなかった。
Also in the sample 85, since the powder compact was heated in the atmosphere, the powder surface was oxidized and the binding of the powder particles was inhibited, so that the yield strength exceeding 400 MPa was not obtained.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、硫黄を
含有する潤滑油中で硫化腐食を生じることなく、同期時
に0.2を超える比較的高い安定した摩擦係数を維持で
き、しかも優れた機械的特性を有する変速機用銅系焼結
合金製同期リングを優れた経済性の下で提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, a relatively high stable friction coefficient exceeding 0.2 can be maintained at the time of synchronization without causing sulfidation corrosion in the lubricating oil containing sulfur. A copper-based sintered alloy synchronizing ring for a transmission having excellent mechanical properties can be provided with excellent economical efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明に従って機械的混合粉砕処理を
利用した焼結体の模式的な組織図であり、(B)は従来
の単純な粉末混合処理を利用した焼結体の模式的な組織
図である。
FIG. 1A is a schematic structural diagram of a sintered body using a mechanical mixing and pulverizing process according to the present invention, and FIG. 1B is a schematic structure of a sintered body using a conventional simple powder mixing process. It is a typical organizational chart.

【図2】本発明による変速機用焼結合金製同期リングを
得るための種々の製造方法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing various manufacturing methods for obtaining a sintered alloy synchronization ring for a transmission according to the present invention.

【図3】焼結材の摩擦摺動特性試験を説明するための図
である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a friction sliding characteristic test of a sintered material.

【図4】変速機用同期リングの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a transmission synchronization ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 焼結体試料 2 相手材 3 軸 S 摺動面 W 圧力荷重 1 Sintered body sample 2 Counterpart material 3 Axis S Sliding surface W Pressure load

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年12月21日[Submission date] December 21, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0077[Correction target item name] 0077

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0077】摩擦摺動特性は、図3に示されているよう
なリングオンディスク式摩擦試験機を用いて測定され
た。ギヤ油(Castrol−15W30)中におい
て、焼結体試験片1は鋼材SCM420(浸炭焼入鋼)
の相手材2に対して摺動面Sを介して相対的に摺動させ
られる。試験片1は60mmの外径と45mmの内径と
5mmの厚さを有するリング形状であって、図3におい
て一部が切断されて示されている。相手材2は70mm
の直径と5mmの厚さを有する円板であり、軸3によっ
て矢印のように回転させられる。試験片1は固定されて
おり、相手材2に対して80kgf/cmの圧力Wが
加えられている。摺動面Sにおける試験片1と相手材2
の相対摺動速度は6m/秒であり、摩擦時間は1時間で
あった。表3と表4からわかるように、本発明の実施例
による焼結体試料1〜22ではいずれも0.3ないし
0.4の比較的高い安定した定常状態の摩擦係数μを示
しているのに対して、比較例の焼結体試料23〜37で
は定常状態における摩擦係数μの値がばらついている。
特に、約0.7以上のμ値は焼付の結果としてのμ値を
表わしている。
Friction and sliding characteristics were measured using a ring-on-disc type friction tester as shown in FIG. In gear oil (Castrol-15W30), the sintered body test piece 1 was steel SCM420 (carburized and hardened steel).
Of the mating member 2 through the sliding surface S. The test piece 1 has a ring shape having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 45 mm, and a thickness of 5 mm, and is partially cut and shown in FIG. Mating material 2 is 70 mm
Is a disc having a diameter of 5 mm and a thickness of 5 mm and is rotated by the shaft 3 in the direction of the arrow. The test piece 1 is fixed, and a pressure W of 80 kgf / cm 2 is applied to the mating material 2. Test piece 1 and mating material 2 on sliding surface S
Had a relative sliding speed of 6 m / sec and a friction time of 1 hour. As can be seen from Tables 3 and 4, all of the sintered body samples 1 to 22 according to the examples of the present invention exhibit a relatively high steady-state friction coefficient μ of 0.3 to 0.4. On the other hand, in the sintered body samples 23 to 37 of the comparative example, the value of the friction coefficient μ in the steady state varies.
In particular, a μ value of about 0.7 or more represents a μ value as a result of printing.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅系焼結合金を含む変速機用同期リング
であって、前記焼結合金は、 銅合金の素地を含む旧粉末粒子内部に硬質粒子が均一に
分散された組織と、 400MPa以上の0.2%引張り耐力と、 70以上のロックウェルB硬度を有することを特徴とす
る変速機用同期リング。
1. A transmission synchronizing ring including a copper-based sintered alloy, wherein the sintered alloy has a structure in which hard particles are uniformly dispersed in old powder particles including a base of the copper alloy, and 400 MPa A synchronizing ring for a transmission, which has the above 0.2% tensile strength and a Rockwell B hardness of 70 or more.
【請求項2】 前記同期リングの内周部のテーパコーン
摩擦面が潤滑油中で相手鋼材のテーパコーン部と同期し
たときに、前記摩擦面が0.2以上の摩擦係数を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の変速機用同期リン
グ。
2. The friction surface has a friction coefficient of 0.2 or more when the taper cone friction surface of the inner peripheral portion of the synchronizing ring is synchronized with the taper cone portion of the mating steel material in the lubricating oil. The synchronization ring for a transmission according to claim 1.
【請求項3】 前記硬質粒子は30μm以下の最大粒径
と15μm以下の平均粒径を有していることを特徴とす
る請求項1または2に記載の変速機用同期リング。
3. The synchronizing ring for a transmission according to claim 1, wherein the hard particles have a maximum particle diameter of 30 μm or less and an average particle diameter of 15 μm or less.
【請求項4】 前記焼結合金は、前記硬質粒子として、
10〜50重量%の範囲内で鉄系金属間化合物粒子とM
o粒子との少なくとも一方を含んでいることを特徴とす
る請求項1ないし3のいずれかの項に記載された変速機
用同期リング。
4. The sintered alloy, as the hard particles,
Iron-based intermetallic compound particles and M within the range of 10 to 50% by weight
4. The synchronizing ring for a transmission according to claim 1, further comprising at least one of O particles.
【請求項5】 前記鉄系金属間化合物粒子は、FeM
o,FeCr,FeTi,FeW,およびFeBから選
択された少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項
4に記載の変速機用同期リング。
5. The iron-based intermetallic compound particles are FeM.
5. The transmission synchronizing ring according to claim 4, comprising at least one selected from o, FeCr, FeTi, FeW, and FeB.
【請求項6】 前記銅合金素地は5〜40重量%の範囲
内でZnとNiの少なくとも一方を含みかつ残部の銅を
含み、優れた耐硫化腐食性を有することを特徴とする請
求項1ないし5のいずれかの項に記載された変速機用同
期リング。
6. The copper alloy base material contains at least one of Zn and Ni within a range of 5 to 40% by weight and the balance of copper, and has an excellent resistance to sulfidation corrosion. A synchronizing ring for a transmission according to any one of items 1 to 5.
【請求項7】 前記銅合金素地は3〜20重量%のSn
をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の変速機
用同期リング。
7. The copper alloy base is 3 to 20 wt% Sn.
The synchronization ring for a transmission according to claim 6, further comprising:
【請求項8】 前記銅合金素地は、1〜5重量%のS
i,1〜5重量%のAl,および0.5〜3重量%のP
bのうちの少なくとも1つをさらに含むことを特徴とす
る請求項6または7に記載の変速機用同期リング。
8. The copper alloy base is 1-5 wt% S.
i, 1-5 wt% Al, and 0.5-3 wt% P
8. The transmission synchronization ring according to claim 6, further comprising at least one of b.
【請求項9】 前記銅合金素地は、5重量%以下の範囲
内で黒鉛,MoS2,CaFe2 ,WS2 ,およびBN
のうちの少なくとも1つの固体潤滑材をさらに含むこと
を特徴とする請求項6ないし8のいずれかの項に記載さ
れた変速機用同期リング。
9. The copper alloy base is graphite, MoS 2 , CaFe 2 , WS 2 and BN within a range of 5% by weight or less.
9. The transmission synchronizing ring according to claim 6, further comprising at least one of the solid lubricants.
【請求項10】 銅合金の素地内に硬質粒子が均一に分
散された粒子分散型銅合金粉末を調製し、 前記粒子分散型銅合金粉末の粉末成形体を形成し、 前記粉末成形体を加熱し、 前記粉末成形体を熱間塑性加工によって95%以上の真
密度比に固化する工程を含むことを特徴とする変速機用
同期リングの製造方法。
10. A particle-dispersed copper alloy powder in which hard particles are uniformly dispersed in a copper alloy matrix, a powder compact of the particle-dispersed copper alloy powder is formed, and the powder compact is heated. A method for manufacturing a synchronizing ring for a transmission, comprising the step of solidifying the powder compact to a true density ratio of 95% or more by hot plastic working.
【請求項11】 前記粒子分散型銅合金粉末は、前記硬
質粒子として、10〜50重量%の範囲内で鉄系金属間
化合物粒子とMo粒子の少なくとも一方を含むことを特
徴とする請求項10に記載の変速機用同期リングの製造
方法。
11. The particle-dispersed copper alloy powder contains, as the hard particles, at least one of iron-based intermetallic compound particles and Mo particles within a range of 10 to 50% by weight. A method of manufacturing a synchronizing ring for a transmission according to item 1.
【請求項12】 前記鉄系金属間化合物粒子は、FeM
o,FeCr,FeTi,FeW、およびFeBから選
択された少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項
11に記載の変速機用同期リングの製造方法。
12. The iron-based intermetallic compound particles are FeM.
The method for manufacturing a transmission synchronization ring according to claim 11, further comprising at least one selected from o, FeCr, FeTi, FeW, and FeB.
【請求項13】 前記粒子分散型銅合金粉末の調製にお
いて、銅合金粉末と硬質粒子を含む混合粉末が調合さ
れ、前記混合粉末に機械的合金化法(メカニカルアロイ
ング法),機械的混合法(メカニカルグラインディング
法),および造粒法のうち少なくとも1つの混合粉砕処
理を施すことによって、前記硬質粒子は30μm以下の
最大粒径と15μm以下の平均粒径を有するように粉砕
されるとともに前記銅合金粉末素地内に分散させられる
ことを特徴とする請求項10ないし12のいずれかの項
に記載された変速機用同期リングの製造方法。
13. In the preparation of the particle-dispersed copper alloy powder, a mixed powder containing copper alloy powder and hard particles is prepared, and the mixed powder is subjected to mechanical alloying method (mechanical alloying method) and mechanical mixing method. The hard particles are pulverized to have a maximum particle size of 30 μm or less and an average particle size of 15 μm or less by performing a mixing and pulverizing process of at least one of (mechanical grinding method) and a granulating method. 13. The method of manufacturing a synchronizing ring for a transmission according to claim 10, wherein the powder is dispersed in a copper alloy powder body.
【請求項14】 前記銅合金素地は5〜40重量%の範
囲内でZnとNiの少なくとも一方を含みかつ残部の銅
を含むことを特徴とする請求項10ないし13のいずれ
かの項に記載された変速機用同期リングの製造方法。
14. The copper alloy matrix according to claim 10, wherein the copper alloy matrix contains at least one of Zn and Ni within the range of 5 to 40% by weight and the balance copper. Of manufacturing a synchronized ring for a transmission.
【請求項15】 前記銅合金素地は3〜20重量%のS
nをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の変
速機用同期リングの製造方法。
15. The copper alloy substrate is 3 to 20% by weight of S.
The method for manufacturing a transmission synchronizing ring according to claim 14, further comprising n.
【請求項16】 前記銅合金素地は、1〜5重量%のS
i,1〜5重量%のAl,および0.5〜3重量%のP
bのうちの少なくとも1つをさらに含むことを特徴とす
る請求項14または15に記載の変速機用同期リングの
製造方法。
16. The copper alloy base is 1 to 5% by weight of S.
i, 1-5 wt% Al, and 0.5-3 wt% P
The method for manufacturing a transmission synchronizing ring according to claim 14 or 15, further comprising at least one of b.
【請求項17】 前記銅合金素地は、5重量%以下の範
囲内で黒鉛,MoS 2 ,CaFe2 ,WS2 ,およびB
Nのうちの少なくとも1つの固体潤滑材をさらに含むこ
とを特徴とする請求項14ないし16のいずれかの項に
記載された変速機用同期リングの製造方法。
17. The copper alloy base has a range of 5% by weight or less.
Graphite and MoS in the enclosure 2 , CaFe2 , WS2 , And B
Further comprising at least one solid lubricant of N
And any one of claims 14 to 16 characterized in that
A method of manufacturing a described synchronization ring for a transmission.
【請求項18】 前記粒子分散型銅合金粉末は50〜2
50μmの範囲内の平均粒径を有することを特徴とする
請求項10ないし17のいずれかの項に記載された変速
機用同期リングの製造方法。
18. The particle-dispersed copper alloy powder is 50-2.
The method of manufacturing a transmission synchronizing ring according to any one of claims 10 to 17, wherein the method has a mean particle size in the range of 50 µm.
【請求項19】 前記粒子分散型銅合金粉末は、2.5
mmの直径を有するオリフィス管において50g当りに
30秒以下で流下する流動性を有することを特徴とする
請求項10ないし18のいずれかの項に記載された変速
機用同期リングの製造方法。
19. The particle-dispersed copper alloy powder is 2.5
The method for producing a synchronizing ring for a transmission according to any one of claims 10 to 18, wherein the orifice tube having a diameter of mm has a fluidity of flowing down per 50 g in 30 seconds or less.
【請求項20】 前記粒子分散型銅合金粉末の前記粉末
成形体は70%以上の真密度比を有し、不活性ガスと還
元ガスの少なくともいずれかを含む雰囲気中において6
00℃以上で前記銅合金素地の溶融開始温度以下の温度
で5分間以上加熱された直後に閉塞金型内における熱間
鍛造によって、95%以上の真密度比を有するリング形
状体に固化されるとともに前記リング形状体の外周面上
にスプライン噛合歯部が造形されることを特徴とする請
求項10ないし19のいずれかの項に記載された変速機
用同期リングの製造方法。
20. The powder compact of the particle-dispersed copper alloy powder has a true density ratio of 70% or more, and is 6 in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas.
Immediately after being heated at a temperature not lower than 00 ° C. and not higher than the melting start temperature of the copper alloy base for 5 minutes or more, it is solidified into a ring-shaped body having a true density ratio of 95% or more by hot forging in a closed mold. The method for manufacturing a transmission synchronizing ring according to any one of claims 10 to 19, wherein a spline meshing tooth portion is formed on the outer peripheral surface of the ring-shaped body together.
【請求項21】 前記粒子分散型銅合金粉末の前記粉末
成形体は70%以上の真密度比を有し、不活性ガスと還
元ガスの少なくともいずれかを含む雰囲気中において6
00℃以上で前記銅合金素地の溶融開始温度以下の範囲
内の温度で5分間以上加熱することによって仮焼結体に
され、その後に前記仮焼結体は不活性ガスと還元ガスの
少なくともいずれかを含む雰囲気中において600℃以
上で前記銅合金素地の溶融開始温度以下の範囲内の温度
で5分間以上加熱された直後に閉塞金型内における熱間
鍛造によって95%以上の真密度比を有するリング形状
体に固化されるとともに前記リング形状体の外周面上に
スプライン噛合歯部が造形されることを特徴とする請求
項10ないし19のいずれかの項に記載された変速機用
同期リングの製造方法。
21. The powder compact of the particle-dispersed copper alloy powder has a true density ratio of 70% or more, and is 6 in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas.
It is made into a pre-sintered body by heating it at a temperature in the range of not lower than the melting start temperature of the copper alloy base at 00 ° C. or higher for 5 minutes or longer. A true density ratio of 95% or more was obtained by hot forging in a closed mold immediately after being heated at a temperature within a range of 600 ° C. or higher in the atmosphere containing the above and below the melting start temperature of the copper alloy base for 5 minutes or more. 20. The transmission synchronizing ring according to claim 10, wherein the spline meshing tooth portion is formed on the outer peripheral surface of the ring-shaped body while being solidified into the ring-shaped body. Manufacturing method.
【請求項22】 前記粒子分散型銅合金粉末の前記粉末
成形体は70%以上の真密度比を有し、不活性ガスと還
元ガスの少なくともいずれかを含む雰囲気中において6
00℃以上でかつ前記銅合金素地の溶融開始温度以下の
温度で5分間加熱した後に直ちに熱間押出しすることに
よって、95%以上の真密度比を有する銅系焼結合金に
されることを特徴とする請求項10ないし19のいずれ
かの項に記載された変速機用同期リングの製造方法。
22. The powder compact of the particle-dispersed copper alloy powder has a true density ratio of 70% or more, and is 6 in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas.
A copper-based sintered alloy having a true density ratio of 95% or more is obtained by immediately performing hot extrusion after heating at a temperature of 00 ° C. or higher and a temperature of the melting start temperature of the copper alloy base or lower for 5 minutes. The method for manufacturing a transmission synchronizing ring according to any one of claims 10 to 19.
【請求項23】 前記粒子分散型銅合金粉末の前記粉末
成形体は70%以上の真密度比を有し、不活性ガスと還
元ガスの少なくともいずれかを含む雰囲気中において6
00℃以上でかつ前記銅合金素地の溶融開始温度以下の
温度で5分間加熱することによって仮焼結体にされ、そ
の後に前記仮焼結体は再び不活性ガスと還元ガスの少な
くともいずれかを含む雰囲気中において600℃以上で
かつ前記銅合金素地の溶融開始温度以下の温度に加熱さ
れた後に直ちに熱間押出しによって95%以上の真密度
比を有する銅系焼結合金にされることを特徴とする請求
項10ないし19のいずれかの項に記載された変速機用
同期リングの製造方法。
23. The powder compact of the particle-dispersed copper alloy powder has a true density ratio of 70% or more, and is 6 in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas.
It is made into a temporary sintered body by heating for 5 minutes at a temperature not lower than 00 ° C. and not higher than the melting start temperature of the copper alloy base, and then the temporary sintered body again contains at least one of an inert gas and a reducing gas. A copper-based sintered alloy having a true density ratio of 95% or more is immediately subjected to hot extrusion after being heated to a temperature of 600 ° C. or higher in an atmosphere containing the same and a temperature not higher than the melting start temperature of the copper alloy base. The method for manufacturing a transmission synchronizing ring according to any one of claims 10 to 19.
【請求項24】 前記熱間押出しによって得られた前記
銅系焼結合金は、再び不活性ガスと還元ガスの少なくと
もいずれかを含む雰囲気中において600℃以上でかつ
前記銅合金素地の溶融開始温度以下の温度で5分間以上
加熱された後に直ちに閉塞金型内における熱間鍛造によ
って95%以上の真密度比を有するリング形状体にされ
ると同時に前記リング形状体の外周面上にスプライン噛
合歯部が造形されることを特徴とする請求項22または
23に記載された変速機用同期リングの製造方法。
24. The copper-based sintered alloy obtained by the hot extrusion is again 600 ° C. or higher in an atmosphere containing at least one of an inert gas and a reducing gas, and the melting start temperature of the copper alloy base. Immediately after being heated at the following temperature for 5 minutes or more, a ring-shaped body having a true density ratio of 95% or more is immediately formed by hot forging in a closed mold, and at the same time, spline meshing teeth are formed on the outer peripheral surface of the ring-shaped body. The method for manufacturing a transmission synchronization ring according to claim 22 or 23, wherein the portion is molded.
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