JPH10196552A - 焼結接合シリンダブロック - Google Patents
焼結接合シリンダブロックInfo
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- JPH10196552A JPH10196552A JP9019953A JP1995397A JPH10196552A JP H10196552 A JPH10196552 A JP H10196552A JP 9019953 A JP9019953 A JP 9019953A JP 1995397 A JP1995397 A JP 1995397A JP H10196552 A JPH10196552 A JP H10196552A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintering
- cylinder block
- compact
- piston hole
- sintered
- Prior art date
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- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリンダブロック本体の強度に加えて、ピス
トン穴摺動部における耐焼付性・耐摩耗性などの摺動特
性に優れ、かつ経済性に優れた焼結接合シリンダブロッ
クを提供する。 【解決手段】 鉄系材料よりなるシリンダブロック本体
１のピストン穴２内径部に、銅系材料よりなる円筒成形
体４を焼結により接合させ、この接合後の焼結材の密度
を焼結前の円筒成形体４よりも高密度化させる。
トン穴摺動部における耐焼付性・耐摩耗性などの摺動特
性に優れ、かつ経済性に優れた焼結接合シリンダブロッ
クを提供する。 【解決手段】 鉄系材料よりなるシリンダブロック本体
１のピストン穴２内径部に、銅系材料よりなる円筒成形
体４を焼結により接合させ、この接合後の焼結材の密度
を焼結前の円筒成形体４よりも高密度化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ポンプやモー
タに使用される焼結接合シリンダブロックに関するもの
である。
タに使用される焼結接合シリンダブロックに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、油圧装置のコンパクト化に伴い、
油圧ポンプおよび油圧モータの高速化，高圧化が促進さ
れてきており、このようなポンプ，モータの高速化，高
圧化に対処するために、これらポンプ，モータの構成部
品であるシリンダブロックも、過酷な運転に耐え得る信
頼性の高いものが要求されてきている。
油圧ポンプおよび油圧モータの高速化，高圧化が促進さ
れてきており、このようなポンプ，モータの高速化，高
圧化に対処するために、これらポンプ，モータの構成部
品であるシリンダブロックも、過酷な運転に耐え得る信
頼性の高いものが要求されてきている。
【０００３】ところで、このシリンダブロックにおいて
は、ピストン穴部や弁板スラスト面にて高速・高面圧で
相手材と摺動しながら、高速で回転して回転トルク負荷
を伝達する構造であるため、この摺動部の摺動特性と同
時にシリンダブロック本体の強度を確保することが重要
になっている。
は、ピストン穴部や弁板スラスト面にて高速・高面圧で
相手材と摺動しながら、高速で回転して回転トルク負荷
を伝達する構造であるため、この摺動部の摺動特性と同
時にシリンダブロック本体の強度を確保することが重要
になっている。
【０００４】従来使用されているシリンダブロックとし
て、以下に示すものが知られている。 鉄系素材（鍛造材または鋳造材）によりシリンダブロ
ック本体を成形し、ピストン穴部およびスラスト面に鋳
造法により銅合金摺動層を設けたもの シリンダブロック本体が鉄系素材（鍛造材または鋳造
材）よりなり、窒化、軟窒化などの表面処理によりピス
トン穴部の摺動性を確保したもの（例：「川崎重工技
報」，１２９号，Ｐ３７〜Ｐ４２，１９９６年４月） シリンダブロック本体が鉄系素材（鍛造材または鋳造
材）よりなり、ピストン穴内径部に銅合金パイプを圧
入、または圧入後拡散接合したもの（例：特開昭５４−
６８５０３号公報） 鉄系焼結体のシリンダブロック本体に、溶浸処理また
は溶浸処理後水蒸気処理し、シリンダブロック本体の強
度と摺動部の摺動特性を持たせたもの（例：特開昭５６
−１６９７０５号公報）
て、以下に示すものが知られている。 鉄系素材（鍛造材または鋳造材）によりシリンダブロ
ック本体を成形し、ピストン穴部およびスラスト面に鋳
造法により銅合金摺動層を設けたもの シリンダブロック本体が鉄系素材（鍛造材または鋳造
材）よりなり、窒化、軟窒化などの表面処理によりピス
トン穴部の摺動性を確保したもの（例：「川崎重工技
報」，１２９号，Ｐ３７〜Ｐ４２，１９９６年４月） シリンダブロック本体が鉄系素材（鍛造材または鋳造
材）よりなり、ピストン穴内径部に銅合金パイプを圧
入、または圧入後拡散接合したもの（例：特開昭５４−
６８５０３号公報） 鉄系焼結体のシリンダブロック本体に、溶浸処理また
は溶浸処理後水蒸気処理し、シリンダブロック本体の強
度と摺動部の摺動特性を持たせたもの（例：特開昭５６
−１６９７０５号公報）
【０００５】また、最近では、鉄系素材のシリンダブロ
ック本体のピストン穴に銅系円筒成形体を挿入し、さら
に焼結時の銅系円筒成形体の収縮による接合面での剥離
を防ぐため、その円筒成形体の内側に膨張性の円形体を
挿入して、焼結によりその銅系円筒成形体をピストン穴
内径部に接合させるシリンダブロックの製造方法が提案
されている（特開平３−３６２０３号公報）。さらに、
円筒成形体自身を膨張させて円筒状の鉄系材料の内径面
に接合させる焼結技術も提案されている（「素形材」，
Ｐ３２〜Ｐ３７，１９９３年１０月）。
ック本体のピストン穴に銅系円筒成形体を挿入し、さら
に焼結時の銅系円筒成形体の収縮による接合面での剥離
を防ぐため、その円筒成形体の内側に膨張性の円形体を
挿入して、焼結によりその銅系円筒成形体をピストン穴
内径部に接合させるシリンダブロックの製造方法が提案
されている（特開平３−３６２０３号公報）。さらに、
円筒成形体自身を膨張させて円筒状の鉄系材料の内径面
に接合させる焼結技術も提案されている（「素形材」，
Ｐ３２〜Ｐ３７，１９９３年１０月）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
の方法による場合、鋳造品特有のピンホール等の欠陥が
生じ、これが使用中にキャビテーションを引き起こす原
因になり易いことや、製造工程時の材料歩留まりが悪く
コスト高になるといった問題点がある。また、前記の
ような表面処理法では、耐焼付性などの摺動特性に使用
限界があり、高圧化・高速化といった油圧部品のニーズ
に対応できないという問題点がある。また、前記のよ
うな銅合金パイプ圧入法においては、パイプ素材の製造
において素材歩留まりが悪く、パイプ寸法精度確保のた
めの加工コストがかかるといった問題点がある。さら
に、前記のような溶浸処理した鉄系焼結材料において
は、シリンダブロック本体の強度が溶製材（鍛造材）と
比べて弱く、摺動特性にも限界があるため、高圧用の油
圧ポンプ・モータには使用できないという問題点があ
る。
の方法による場合、鋳造品特有のピンホール等の欠陥が
生じ、これが使用中にキャビテーションを引き起こす原
因になり易いことや、製造工程時の材料歩留まりが悪く
コスト高になるといった問題点がある。また、前記の
ような表面処理法では、耐焼付性などの摺動特性に使用
限界があり、高圧化・高速化といった油圧部品のニーズ
に対応できないという問題点がある。また、前記のよ
うな銅合金パイプ圧入法においては、パイプ素材の製造
において素材歩留まりが悪く、パイプ寸法精度確保のた
めの加工コストがかかるといった問題点がある。さら
に、前記のような溶浸処理した鉄系焼結材料において
は、シリンダブロック本体の強度が溶製材（鍛造材）と
比べて弱く、摺動特性にも限界があるため、高圧用の油
圧ポンプ・モータには使用できないという問題点があ
る。
【０００７】一方、特開平３−３６２０３号公報に開示
されている方法においては、銅系円筒成形体と膨張性円
形体という２種類の成形体をピストン穴に挿入しなけれ
ばならないとともに、接合後にその膨張性円形体を加工
除去するのに手間がかかり、経済性に問題がある。ま
た、前述の円筒成形体自身を膨張させる方法では、接合
させた焼結材の密度が低いため、強度上においても耐摩
耗性においても満足できる焼結体を得ることができない
という問題点がある。
されている方法においては、銅系円筒成形体と膨張性円
形体という２種類の成形体をピストン穴に挿入しなけれ
ばならないとともに、接合後にその膨張性円形体を加工
除去するのに手間がかかり、経済性に問題がある。ま
た、前述の円筒成形体自身を膨張させる方法では、接合
させた焼結材の密度が低いため、強度上においても耐摩
耗性においても満足できる焼結体を得ることができない
という問題点がある。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、シリンダブロック本体の強度に加えて、ピ
ストン穴摺動部における耐焼付性・耐摩耗性などの摺動
特性に優れ、かつ経済性に優れた焼結接合シリンダブロ
ックを提供することを目的とするものである。
れたもので、シリンダブロック本体の強度に加えて、ピ
ストン穴摺動部における耐焼付性・耐摩耗性などの摺動
特性に優れ、かつ経済性に優れた焼結接合シリンダブロ
ックを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
による焼結接合シリンダブロックは、前述された目的を
達成するために、鉄系材料よりなるシリンダブロック本
体のピストン穴内径部に、銅系材料よりなる円筒成形体
を焼結により接合させてなり、この接合後の焼結材の密
度を焼結前の円筒成形体よりも高密度化させてなること
を特徴とするものである。
による焼結接合シリンダブロックは、前述された目的を
達成するために、鉄系材料よりなるシリンダブロック本
体のピストン穴内径部に、銅系材料よりなる円筒成形体
を焼結により接合させてなり、この接合後の焼結材の密
度を焼結前の円筒成形体よりも高密度化させてなること
を特徴とするものである。
【００１０】本発明においては、強度の要求されるシリ
ンダブロック本体には鉄系材料が使用され、かつ摺動特
性の要求されるシリンダブロック本体のピストン穴摺動
部には銅系材料が使用されているので、シリンダブロッ
ク本体の強度を確保することができるとともに、ピスト
ン穴摺動部の耐焼付性・耐摩耗性などの摺動特性を満足
することができる。この焼結接合シリンダブロックの製
造に際しては、まずシリンダブロック本体が鋼材，鋳鉄
材または焼結材などの鉄系素材から所定の寸法形状に製
作される。次に、ピストン穴部に銅系摺動層を設けるた
め、銅をベースにして所定の成分に調整した粉末が円筒
形状に圧粉成形され、この成形体がシリンダブロック本
体のピストン穴に挿入される。これを焼結炉に入れて真
空中または還元性雰囲気で加熱することにより、銅系成
形体が焼結と同時にピストン穴内径部に接合される。こ
の焼結接合時には、液相の出現を伴うため、銅系焼結材
と鉄系シリンダブロックとは金属的接合による強固な接
合がなされる。また、この銅系成形体は、焼結工程にお
いてピストン穴に接合後収縮緻密化するので、この接合
された銅系焼結材は高密度化したものとなる。
ンダブロック本体には鉄系材料が使用され、かつ摺動特
性の要求されるシリンダブロック本体のピストン穴摺動
部には銅系材料が使用されているので、シリンダブロッ
ク本体の強度を確保することができるとともに、ピスト
ン穴摺動部の耐焼付性・耐摩耗性などの摺動特性を満足
することができる。この焼結接合シリンダブロックの製
造に際しては、まずシリンダブロック本体が鋼材，鋳鉄
材または焼結材などの鉄系素材から所定の寸法形状に製
作される。次に、ピストン穴部に銅系摺動層を設けるた
め、銅をベースにして所定の成分に調整した粉末が円筒
形状に圧粉成形され、この成形体がシリンダブロック本
体のピストン穴に挿入される。これを焼結炉に入れて真
空中または還元性雰囲気で加熱することにより、銅系成
形体が焼結と同時にピストン穴内径部に接合される。こ
の焼結接合時には、液相の出現を伴うため、銅系焼結材
と鉄系シリンダブロックとは金属的接合による強固な接
合がなされる。また、この銅系成形体は、焼結工程にお
いてピストン穴に接合後収縮緻密化するので、この接合
された銅系焼結材は高密度化したものとなる。
【００１１】本発明において、前記ピストン穴に挿入さ
れる銅系成形体は円筒形状に粉末成形される。この成形
体の円筒肉厚は、最終製品における銅系摺動層が確保で
きるのに必要な厚さまで薄肉化が可能なため、材料歩留
まりが極めて良い。また、焼結接合後の機械加工代も少
なくてよいので、鋳造法などの従来技術とくらべて加工
コストも節約することができる。また、ピストン穴に挿
入する円筒成形体の肉厚が薄く縦長の場合には、粉末成
形により充分な成形密度が得られないこともあるので、
この場合には、円筒成形体は分割して製作してもよい。
れる銅系成形体は円筒形状に粉末成形される。この成形
体の円筒肉厚は、最終製品における銅系摺動層が確保で
きるのに必要な厚さまで薄肉化が可能なため、材料歩留
まりが極めて良い。また、焼結接合後の機械加工代も少
なくてよいので、鋳造法などの従来技術とくらべて加工
コストも節約することができる。また、ピストン穴に挿
入する円筒成形体の肉厚が薄く縦長の場合には、粉末成
形により充分な成形密度が得られないこともあるので、
この場合には、円筒成形体は分割して製作してもよい。
【００１２】こうして得られる焼結材は最終焼結温度で
は液相を伴って十分に高密度化しているので、摺動相手
材による耐面圧に対する強度を備えているだけでなく、
油圧部品としての気密性や耐キャビテーション性も具備
している。
は液相を伴って十分に高密度化しているので、摺動相手
材による耐面圧に対する強度を備えているだけでなく、
油圧部品としての気密性や耐キャビテーション性も具備
している。
【００１３】本発明においては、更に弁板とのスラスト
面にも圧粉成形体が焼結接合されるのが好ましい。この
場合、前記ピストン穴内径部への円筒成形体の焼結接合
と、弁板とのスラスト面への圧粉成形体の焼結接合と
が、同じ焼結工程により行われるのが良い。
面にも圧粉成形体が焼結接合されるのが好ましい。この
場合、前記ピストン穴内径部への円筒成形体の焼結接合
と、弁板とのスラスト面への圧粉成形体の焼結接合と
が、同じ焼結工程により行われるのが良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明による焼結接合シリ
ンダブロックの全体構造を示す断面図であり、図２は図
１の要部拡大断面図である。
ンダブロックの全体構造を示す断面図であり、図２は図
１の要部拡大断面図である。
【００１５】図示のように、本発明による焼結接合シリ
ンダブロックは、鉄系材料からなるシリンダブロック本
体１におけるピストン穴２の内径部３に銅系焼結材が強
固に接合されてなり、これによりピストン摺動部に優れ
た摺動特性が付与されている。本発明においては、ピス
トン穴内径部への銅系材料の焼結接合に際して、この焼
結材の高密度化を図る手段として、焼結中における成形
体自身の膨張−収縮の寸法変化が利用されている。
ンダブロックは、鉄系材料からなるシリンダブロック本
体１におけるピストン穴２の内径部３に銅系焼結材が強
固に接合されてなり、これによりピストン摺動部に優れ
た摺動特性が付与されている。本発明においては、ピス
トン穴内径部への銅系材料の焼結接合に際して、この焼
結材の高密度化を図る手段として、焼結中における成形
体自身の膨張−収縮の寸法変化が利用されている。
【００１６】この焼結接合シリンダブロックは、図３に
示される工程にしたがって製造される。すなわち、まず
鋼材，鋳鉄材または焼結材などの鉄系素材からなるシリ
ンダブロック本体１にピストン穴２を形成するととも
に、銅をベースにして所定の成分に調整した粉末を圧粉
成形した円筒形状の成形体４を用意し、この成形体４を
シリンダブロック本体１のピストン穴２内に挿入する
（図３（ａ））。なお、ピストン穴２の内径面と成形体
４の外径面とのクリアランスは０．１ｍｍ程度とされ
る。次いで、これを焼結炉に入れて真空中または還元性
雰囲気で８００℃以下の温度で加熱する。そうすると、
焼結昇温途中に成形体自身が膨張し、この成形体４の外
径面がピストン穴２の内径面に接触する（図３
（ｂ））。この成形膨張量は、焼結中の成形体とピスト
ン穴内径とのクリアランス量（昇温前のクリアランス量
とシリンダブロック本体鉄系素材の熱膨張量との和、図
４参照）よりも大きいので、接合面においては加圧力が
働く。さらに、８００〜８２０℃の温度まで昇温するこ
とにより液相が出現し、成形体４とピストン穴２内径面
とが金属的に接合する（図３（ｃ））。最終焼結温度で
は、今度は成形体自身が収縮して、焼結前の成形体より
も高密度化する（図４（ｄ））。この時すでに、成形体
４とピストン穴２内径面は強固に接合されているので、
成形体内径面が外側に広がりながら、収縮緻密化する。
示される工程にしたがって製造される。すなわち、まず
鋼材，鋳鉄材または焼結材などの鉄系素材からなるシリ
ンダブロック本体１にピストン穴２を形成するととも
に、銅をベースにして所定の成分に調整した粉末を圧粉
成形した円筒形状の成形体４を用意し、この成形体４を
シリンダブロック本体１のピストン穴２内に挿入する
（図３（ａ））。なお、ピストン穴２の内径面と成形体
４の外径面とのクリアランスは０．１ｍｍ程度とされ
る。次いで、これを焼結炉に入れて真空中または還元性
雰囲気で８００℃以下の温度で加熱する。そうすると、
焼結昇温途中に成形体自身が膨張し、この成形体４の外
径面がピストン穴２の内径面に接触する（図３
（ｂ））。この成形膨張量は、焼結中の成形体とピスト
ン穴内径とのクリアランス量（昇温前のクリアランス量
とシリンダブロック本体鉄系素材の熱膨張量との和、図
４参照）よりも大きいので、接合面においては加圧力が
働く。さらに、８００〜８２０℃の温度まで昇温するこ
とにより液相が出現し、成形体４とピストン穴２内径面
とが金属的に接合する（図３（ｃ））。最終焼結温度で
は、今度は成形体自身が収縮して、焼結前の成形体より
も高密度化する（図４（ｄ））。この時すでに、成形体
４とピストン穴２内径面は強固に接合されているので、
成形体内径面が外側に広がりながら、収縮緻密化する。
【００１７】この焼結中の成形体の膨張−収縮寸法変化
を達成するために、銅をベースにした成形体成分には、
昇温途中で膨張するための膨張成分と、液相出現に伴っ
た最終焼結温度での収縮成分を複合添加する。すなわ
ち、この銅系焼結材料がＣｕ−Ｓｎ合金またはＣｕ−Ｓ
ｎ−Ｐｂ合金を含み、この銅合金の成形体の焼結時の昇
温途中で膨張を促進させる元素として、Ａｌ，Ｓｉ，
Ｃ，Ｇａ，Ｂｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃのうちの一種または二種以上
を添加する。また、この銅系焼結材の緻密化のために、
成形体の最終焼結温度での収縮を促進させる元素とし
て、Ｔｉ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｐ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｓｂ，
Ｃｏのうちの一種または二種以上を添加する。
を達成するために、銅をベースにした成形体成分には、
昇温途中で膨張するための膨張成分と、液相出現に伴っ
た最終焼結温度での収縮成分を複合添加する。すなわ
ち、この銅系焼結材料がＣｕ−Ｓｎ合金またはＣｕ−Ｓ
ｎ−Ｐｂ合金を含み、この銅合金の成形体の焼結時の昇
温途中で膨張を促進させる元素として、Ａｌ，Ｓｉ，
Ｃ，Ｇａ，Ｂｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃのうちの一種または二種以上
を添加する。また、この銅系焼結材の緻密化のために、
成形体の最終焼結温度での収縮を促進させる元素とし
て、Ｔｉ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｐ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｓｂ，
Ｃｏのうちの一種または二種以上を添加する。
【００１８】次に、シリンダブロックの弁板５とのスラ
スト面にも摺動材を接合させる場合について述べる。こ
の場合には、前述のピストン穴内径面への銅系材料の焼
結接合と同じ工程で、スラスト面に摺動材を接合させる
のが経済的である。すなわち、ピストン穴内径部に前記
銅系材料の円筒成形体を挿入すると同時に、シリンダブ
ロックスラスト面に摺動材となる圧粉成形体を置き、こ
れを焼結炉に入れて焼結接合させる。当然ながら、焼結
温度、焼結時間などの焼結条件は、ピストン穴への焼結
接合工程と同じにする必要があるので、スラスト面に接
合させる摺動材成分は、この条件に合うように調整す
る。このスラスト面の摺動材としては、以上の観点から
銅系材料が好ましい。なお、生産設備の制限やスラスト
面摺動材の材料成分制限などの特殊事情により、スラス
ト面への摺動材接合がピストン穴の焼結接合と同時にで
きない場合には、ピストン穴内径部に前記手法より銅系
材料を焼結接合させた後、鋳造，肉盛，溶射，拡散接
合，ろう付け，焼結などの手法により、スラスト面に摺
動材を接合させればよい。
スト面にも摺動材を接合させる場合について述べる。こ
の場合には、前述のピストン穴内径面への銅系材料の焼
結接合と同じ工程で、スラスト面に摺動材を接合させる
のが経済的である。すなわち、ピストン穴内径部に前記
銅系材料の円筒成形体を挿入すると同時に、シリンダブ
ロックスラスト面に摺動材となる圧粉成形体を置き、こ
れを焼結炉に入れて焼結接合させる。当然ながら、焼結
温度、焼結時間などの焼結条件は、ピストン穴への焼結
接合工程と同じにする必要があるので、スラスト面に接
合させる摺動材成分は、この条件に合うように調整す
る。このスラスト面の摺動材としては、以上の観点から
銅系材料が好ましい。なお、生産設備の制限やスラスト
面摺動材の材料成分制限などの特殊事情により、スラス
ト面への摺動材接合がピストン穴の焼結接合と同時にで
きない場合には、ピストン穴内径部に前記手法より銅系
材料を焼結接合させた後、鋳造，肉盛，溶射，拡散接
合，ろう付け，焼結などの手法により、スラスト面に摺
動材を接合させればよい。
【００１９】
【実施例】次に、本発明による焼結接合シリンダブロッ
クの具体的実施例について説明する。
クの具体的実施例について説明する。
【００２０】シリンダブロック本体は、Ｃｒ−Ｍｏ系低
合金鋼の鍛造素材から所定の寸法になるように加工し
た。ピストン穴の寸法は直径２５深さ６０であった。次
に、ピストン穴内径部に接合するための成形体として、
電解Ｃｕ粉末（ＣＥ１５（福田金属箔粉（株）製、電解
銅粉））にＳｎアトマイズ粉末、青銅アトマイズ粉末
（成分：Ｃｕ２０Ｓｎ）、Ｐｂアトマイズ粉末、ＮｉＡ
ｌ3 粉末、ＴｉＨ粉末をＣｕ−１０Ｓｎ−５Ｐｂ−０．
９Ａｌ−０．６Ｎｉ−２Ｔｉとなるように混合し、成形
圧５Ｔｏｎ／ｃｍ2 で外径２５内径２１の円筒形状に圧
粉成形し、これを前記シリンダブロックピストン穴に挿
入した。この時の圧粉成形体の相対密度は７８％であっ
た。また、成形体外径とピストン穴内径とのクリアラン
スは、直径０．１ｍｍであった。また、弁板スラスト面
にも摺動材を同時に焼結接合させるために、スラスト面
にも鉛青銅系材料からなる圧粉成形体を配置した。この
シリンダブロックを、露点−３０°Ｃ以下のアンモニア
分解ガス雰囲気の焼結炉に投入し、８７０°Ｃで１時間
焼結した。
合金鋼の鍛造素材から所定の寸法になるように加工し
た。ピストン穴の寸法は直径２５深さ６０であった。次
に、ピストン穴内径部に接合するための成形体として、
電解Ｃｕ粉末（ＣＥ１５（福田金属箔粉（株）製、電解
銅粉））にＳｎアトマイズ粉末、青銅アトマイズ粉末
（成分：Ｃｕ２０Ｓｎ）、Ｐｂアトマイズ粉末、ＮｉＡ
ｌ3 粉末、ＴｉＨ粉末をＣｕ−１０Ｓｎ−５Ｐｂ−０．
９Ａｌ−０．６Ｎｉ−２Ｔｉとなるように混合し、成形
圧５Ｔｏｎ／ｃｍ2 で外径２５内径２１の円筒形状に圧
粉成形し、これを前記シリンダブロックピストン穴に挿
入した。この時の圧粉成形体の相対密度は７８％であっ
た。また、成形体外径とピストン穴内径とのクリアラン
スは、直径０．１ｍｍであった。また、弁板スラスト面
にも摺動材を同時に焼結接合させるために、スラスト面
にも鉛青銅系材料からなる圧粉成形体を配置した。この
シリンダブロックを、露点−３０°Ｃ以下のアンモニア
分解ガス雰囲気の焼結炉に投入し、８７０°Ｃで１時間
焼結した。
【００２１】予備テストによって得られた、上記成分も
含めたＣｕ−１０Ｓｎ−５Ｐｂ−Ａｌ−Ｔｉ系の焼結温
度に対する膨張−収縮曲線が図５に示されている。この
成分系では、昇温途中の８００℃付近で最大膨張量を示
し、このとき円筒形状の銅系成形体の外径は、ピストン
穴内径面に接触する。さらに昇温過程で成形体は収縮す
るようになり、最終焼結温度８７０°Ｃ付近で収縮が飽
和する。これ以上焼結温度を上げると、焼結材の液相過
多などの過焼結の弊害が生じる。本実施例の焼結接合工
程により、焼結材は収縮による緻密化が進んでいると同
時に、シリンダブロック本体のピストン穴に強固に接合
している。この時のピストン穴内径に接合した焼結材の
相対密度は９５％であった。図６は、接合部における金
属組織を示す写真である。この写真において、中央より
やや下方に左右に横断する線が接合界面であり、この接
合界面より下方がシリンダブロック本体（ＳＣＭ４４
０）、上方が焼結接合材（Ｓｎ：１０ｗｔ％，Ｐｂ：５
ｗｔ％，Ａｌ：０．９ｗｔ％，Ｎｉ：０．６ｗｔ％，Ｔ
ｉ：２ｗｔ％，Ｃｕ＋不純物：残り）である。
含めたＣｕ−１０Ｓｎ−５Ｐｂ−Ａｌ−Ｔｉ系の焼結温
度に対する膨張−収縮曲線が図５に示されている。この
成分系では、昇温途中の８００℃付近で最大膨張量を示
し、このとき円筒形状の銅系成形体の外径は、ピストン
穴内径面に接触する。さらに昇温過程で成形体は収縮す
るようになり、最終焼結温度８７０°Ｃ付近で収縮が飽
和する。これ以上焼結温度を上げると、焼結材の液相過
多などの過焼結の弊害が生じる。本実施例の焼結接合工
程により、焼結材は収縮による緻密化が進んでいると同
時に、シリンダブロック本体のピストン穴に強固に接合
している。この時のピストン穴内径に接合した焼結材の
相対密度は９５％であった。図６は、接合部における金
属組織を示す写真である。この写真において、中央より
やや下方に左右に横断する線が接合界面であり、この接
合界面より下方がシリンダブロック本体（ＳＣＭ４４
０）、上方が焼結接合材（Ｓｎ：１０ｗｔ％，Ｐｂ：５
ｗｔ％，Ａｌ：０．９ｗｔ％，Ｎｉ：０．６ｗｔ％，Ｔ
ｉ：２ｗｔ％，Ｃｕ＋不純物：残り）である。
【００２２】図７は、本発明法によるシリンダブロック
ピストン穴の銅系焼結材の接合強度を、従来技術である
鋳造法によるものと比較したものである。この図から明
らかなように、本発明法では成形体の膨張−収縮の寸法
変化と接合界面での液相を利用した金属的接合により、
鋳造法と同等レベルの接合強度が得られている。なお、
これは使用上十分な強度である。
ピストン穴の銅系焼結材の接合強度を、従来技術である
鋳造法によるものと比較したものである。この図から明
らかなように、本発明法では成形体の膨張−収縮の寸法
変化と接合界面での液相を利用した金属的接合により、
鋳造法と同等レベルの接合強度が得られている。なお、
これは使用上十分な強度である。
【００２３】図８は、本発明法による銅系焼結材の摺動
特性を、鋳造法と比較したものである。本発明法では、
鋳造法で観察されるような粗大組織は全くないので、摺
動特性も優れている。
特性を、鋳造法と比較したものである。本発明法では、
鋳造法で観察されるような粗大組織は全くないので、摺
動特性も優れている。
【００２４】また、表１には、本発明法と従来法（鋳造
法および拡散接合法）とによる接合材の成分と接合強度
および摺動特性（限界ＰＶ値）とが比較して示されてい
る。この表からも明らかに、本発明法による焼結接合シ
リンダブロックが接合強度および摺動特性ともに従来法
に比べて優れていることがわかる。
法および拡散接合法）とによる接合材の成分と接合強度
および摺動特性（限界ＰＶ値）とが比較して示されてい
る。この表からも明らかに、本発明法による焼結接合シ
リンダブロックが接合強度および摺動特性ともに従来法
に比べて優れていることがわかる。
【００２５】
【表１】
【図１】図１は、本発明による焼結接合シリンダブロッ
クの用途例であるピストン型ポンプを示す断面図であ
る。
クの用途例であるピストン型ポンプを示す断面図であ
る。
【図２】図２は、図１の要部拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明によるシリンダブロックピスト
ン穴内径部への焼結接合工程説明図である。
ン穴内径部への焼結接合工程説明図である。
【図４】図４は、本発明によるシリンダブロックのピス
トン穴内径部に焼結接合するための成形体の膨張−収縮
曲線図である。
トン穴内径部に焼結接合するための成形体の膨張−収縮
曲線図である。
【図５】図５は、本発明の実施例におけるシリンダブロ
ックピストン穴の焼結接合材の成分と焼結温度に対する
寸法変化率を示すグラフである。
ックピストン穴の焼結接合材の成分と焼結温度に対する
寸法変化率を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施例による焼結材接合部の
金属組織を示す写真である。
金属組織を示す写真である。
【図７】図７は、本発明の実施例による焼結材接合部の
接合強度データを示すグラフである。
接合強度データを示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例による焼結材の摺動特
性データを示すグラフである。
性データを示すグラフである。
１ シリンダブロック本体 ２ ピストン穴 ３ 内径部 ４ 成形体 ５ 弁板
Claims (8)
- 【請求項１】 鉄系材料よりなるシリンダブロック本体
のピストン穴内径部に、銅系材料よりなる円筒成形体を
焼結により接合させてなり、この接合後の焼結材の密度
を焼結前の円筒成形体よりも高密度化させてなることを
特徴とする焼結接合シリンダブロック。 - 【請求項２】 さらに、弁板とのスラスト面にも圧粉成
形体が焼結接合されてなることを特徴とする請求項１に
記載の焼結接合シリンダブロック。 - 【請求項３】 前記ピストン穴内径部への円筒成形体の
焼結接合と、弁板とのスラスト面への圧粉成形体の焼結
接合とが、同じ焼結工程により行われることを特徴とす
る請求項２に記載の焼結接合シリンダブロック。 - 【請求項４】 ピストン穴内径部への円筒成形体の焼結
接合において、焼結時における銅系粉末成形体の膨張−
収縮の寸法変化を利用することにより、接合後の焼結材
の密度を焼結前の成形体よりも高密度化させることを特
徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載の焼結接
合シリンダブロック。 - 【請求項５】 前記銅系材料がＣｕ−Ｓｎ合金またはＣ
ｕ−Ｓｎ−Ｐｂ合金を含み、この銅合金よりなる成形体
の焼結時の昇温途中で膨張を促進させる元素が添加され
ていることを特徴とする請求項４に記載の焼結接合シリ
ンダブロック。 - 【請求項６】 前記銅合金よりなる成形体の焼結時の昇
温途中で膨張を促進させる元素が、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃ，Ｇ
ａ，Ｂｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃｏのうちの少なくとも一種の元素で
あることを特徴とする請求項５に記載の焼結接合シリン
ダブロック。 - 【請求項７】 さらに、前記銅系材料の緻密化のため
に、成形体の最終焼結温度での収縮を促進させる元素が
添加されていることを特徴とする請求項５または６に記
載の焼結接合シリンダブロック。 - 【請求項８】 前記成形体の最終焼結温度での収縮を促
進させる元素が、Ｔｉ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｐ，Ｉｎ，
Ａｇ，Ｓｂ，Ｃｏのうちの少なくとも一種の元素である
ことを特徴とする請求項７に記載の焼結接合シリンダブ
ロック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9019953A JPH10196552A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 焼結接合シリンダブロック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9019953A JPH10196552A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 焼結接合シリンダブロック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196552A true JPH10196552A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=12013577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9019953A Pending JPH10196552A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 焼結接合シリンダブロック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10196552A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393900B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-08-06 | 주식회사 다윈프릭션 | 이종금속의 접합방법 |
| JP2008255490A (ja) * | 2001-07-12 | 2008-10-23 | Komatsu Ltd | 銅系焼結摺動材料および複層焼結摺動部材 |
| KR100987556B1 (ko) | 2006-11-15 | 2010-10-12 | 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤 | 소결 복합체 기계 부품 및 그의 제조 방법 |
| WO2012117908A1 (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-07 | 株式会社タカコ | 摺動部材の製造方法 |
| CN103306929A (zh) * | 2012-03-08 | 2013-09-18 | 日立建机株式会社 | 液压旋转机械及液压旋转机械的制造方法 |
| CN103306930A (zh) * | 2012-03-08 | 2013-09-18 | 日立建机株式会社 | 斜轴式液压旋转机械及斜轴式液压旋转机械的制造方法 |
| WO2014042161A1 (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 株式会社タカコ | 摺動部材の製造方法 |
| JP2015074832A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | リンデ ハイドロリックス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトＬｉｎｄｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ | ハイドロスタティック式の押しのけ機械のシリンダブロックに軸受メタル層を製造する方法 |
| CN104736846A (zh) * | 2012-10-15 | 2015-06-24 | 日立建机株式会社 | 液压旋转机 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP9019953A patent/JPH10196552A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104736846B (zh) * | 2012-10-15 | 2017-06-06 | 日立建机株式会社 | 液压旋转机 |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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