JPS5857483B2 - 銅系孔質焼結部品の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銅系孔質焼結部品を粉末冶金法により製造する
方法に関する。

粉末冶金法における原料粉末の結合は圧縮成形と加熱に
よる焼結によって達成される。

焼結は拡散現象を利用して行なわれる。

粉末冶金では多くの場合、原料粉末を溶解せずに製品の
形に仕上げることかできる。

勿論二元系以上ハ混合粉末の場合で粉末の融点が異なり
、その差が大きいときには、粉末中のいずれかの粉末の
融点を越した温度で焼結が行なわれることもある。

製造された焼結部品は一般に高い寸法精度を有する。

このため用途によっては研削や研磨を全く省（ことがで
きる。

しかしながら、このような利点の反面、焼結部品は密度
が不均一になりやすく、また部品中に多数の孔が生じる
。

密度の不均一性は原料粉末を混合し圧縮成形した状態で
、密度の部分的な偏差が生じ、これが以後の焼結で完全
に取り除かれないために起こる。

このことから通常、原料粉末の形状、大きさを調整した
り、焼結を数回行なうことが心掛けられている。

孔の発生も同様に混合した原料粉末の圧縮成形時に粉末
と粉末との間に存在する空隙が、以後の焼結で取り除か
れないために起こる。

焼結部品における孔の存在は、それが全く欠陥として悪
影響を及ぼすのではなく、場合によっては大きな有効性
をもたらす。

その代表的な例が含油軸受であり、この場合には焼結部
品に存在する孔が潤滑油の給油孔となる。

またブツシュあるいはボールベアリング用の枠などへの
適用においても孔の存在が好結果をもたらす。

焼結部品に積極的に孔を設けたもの、すなわち多孔質焼
結部品は銅−錫系のものに多くみられる。

これは銅粉末と錫粉末との融点差が著しく大きいこと、
銅と錫とは固溶しやすいことおよび溶融錫は流動性が良
いことを利用している。

この多孔質焼結部品の製造は通常錫粉末の融点以上で焼
結を行ない、溶融した錫を銅粉末中に固溶させ、錫粉末
が存在している部分を孔として存在させることにより行
なわれる。

また原料粉末を球状粒系に調整して幾何学的に空孔率を
高めることもある。

また原料粉末の混合時に重炭酸アンモン粉末などの造孔
剤を混入することもある。

しかしながら、この種の多孔質焼結部品も現在までのと
ころ十分利用されるに至っていない。

それは製造された多孔質焼結部品が比較的小数の孔しか
有しないため、あるいは空孔の存在が焼結部品の機械的
強度を著しく低いものにしていることが原因している。

焼結部品の機械的強度は一般に円筒状の試験材をプレス
で破壊したときの荷重でもってあられし、圧環強さとし
て表示する。

一般に用いられているこの種の銅−錫系多孔質焼結部品
の圧環強さは空孔率１８〜２０係のもので２０に９／−
程度あるいはそれ以下である。

本発明の目的は銅系孔質焼結部品の製造において、高強
度でしかも空孔が多数存在する製造法を提供するにある
。

本発明は銅系孔質焼結部品の製造において、銅又は銅合
金粉末、鉛粉末及びクロム又はクロムよりも酸化しやす
い金属粉末からなる混合粉末を圧縮成形し、次いで鉛粉
末の融点以上の温度で焼結した後、前記焼結部より流出
した鉛を除去するものである。

原料粉末中に混入する鉛は焼結時に流出して多孔質焼結
を形成する。

また、焼結部品の表面に固着した鉛は、クロムまたはク
ロムよりも酸化しやすい金属の存在により機械的に容易
に剥離し、除去することができる。

鉛の混入量は、強度が高く、孔質焼結晶を得るには０．
１〜５重量係にするのが望ましい。

クロムまたはクロムよりも酸化しやすい金属には、たと
えば亜鉛、アルミニウム、ジルコニウムなどがある。

これらのなかではクロムが最も効果が大きい。

これらは総計で０．１〜３重量優にするのが望ましく、
また、鉛の混入量の増加に伴って多くしていくのが望ま
しい。

０．１重量％以下ではあまり効果が現れないし、３重量
％以上になると焼結部品の強度低下を招く。

原料粉末中に混入した鉛は、焼結中に３３０℃付近の温
度に達すると溶融し、空孔を通じて表面に流出しはじめ
る。

溶融鉛の流出は鉛の溶融温度よりもかなり高い８００℃
付近まで継続して行なわれ、鉛の存在した部分はそのま
ま空孔となる。

鉛の剥離について説明すると、水素その他の還元性雰囲
気中で焼結する廻程で、雰囲気中の少量の酸素または水
分によってクロムまたはクロムよりも酸化しやすい金属
が酸化される。

それに伴って溶融鉛と銅あるいは銅合金との界面の酸化
が徐々に進行し、焼結完了後に鉛が容易に剥離されるよ
うになる。

実施例 一２００メツシュの球状の錫粉末１００重量％一２００
メツシュの球状の銅粉末９００重量％を配合したものに
、−４００メツシユの鉛粉末２重量％と一２００メツシ
ュのクロム粉末１重量％とを混合した。

そして、１トン／ｒｓｔの圧力で圧縮成形して外径８．
０閣、内径４．０咽、長さ１５．０Ｍの円筒状部品に加
工した。

その後、水素ガス中で８００℃に１時間加熱して焼結し
、そのまま室温まで炉冷した。

円筒状部品を炉から取り出してバレル研磨したところ、
表面に固着していた鉛は瞬時に除去され、銅系孔質焼結
部品が得られた。

比較例 一２００メツシュの球状の錫粉末１００重量％一２００
メツシュの銅粉末とを混合し、１トン／ｃｒｔｆの圧力
で圧粉成形して外径８．ＯＢ、内径４、Ｏｗ、長さ１５
．０ｍｍの円筒状部品に加工してから、水素ガス中で８
００℃に１時間加熱して焼結し、その後、室温まで炉冷
した。

上記本発明の実施例および比較例で得られた焼結部品に
ついて、含油率と圧環強さを測定した。

表は測定結果を示したものであり、本発明によるものは
従来のものに較べて含油率が大きく、したがって空孔の
割合が多くなることが明らかにされた。

また、圧環強さも大きく、従来法に比して強度も高くな
ることが確認された。

以上のように、本発明によれば空孔の数が多く、しかも
強度の大きい銅系孔質焼結部品を製造することができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銅又は銅合金からなる孔質焼結部品を製造する方法
   において、銅又は銅合金粉末、鉛粉末及びクロム又はク
   ロムよりも酸化しやすい金属粉末からなる混合粉末を圧
   縮成形し、次いで前記鉛粉末の融点以上の温度で焼結し
   た後、前記焼結晶より流出した鉛を除去することを特徴
   とする銅系孔質焼結部品の製造法。