JPS59157257A - 耐摩耗性焼結合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエアコン、クーラ等の回転式流体ポンプ用の摺
動部材として最適な耐摩耗性焼結合金に関するものであ
り、特に高面圧に耐え、耐１９耗性の要求されるベーン
に適した耐摩耗性焼結合金に係るしのて゛ある。

このエアコン、クーラ等の回転式流体ポンプは近年小型
化が要求され、それにともない高負荷、高速回転を余儀
なくされている。

従って、回転式流体ポンプの摺動部分で最も苛酷な作動
をＪ−るベーンは、従前にもまして耐摩耗性が要求され
るに至っている。

従来このベーンは鋳鉄材料や鋼材が広く使用に供されて
いるが、近年の耐摩耗性に対する要求に充分対応し４９
ていないのが現状である。

本発明はこのような状況に鑑み、優れた耐摩耗性も発揮
づる耐摩耗性焼結合金を提供しようとづるもの−Ｃ゛あ
る。

即ち、本発明は２発明よりなり第１発明は車灯１％でＣ
１゛７．０〜１５．０％、Ｗ又はＭＯｌ、０〜１０．０
％、残［ｅよりなる合金］４）を３０．０〜９８．０重
量％、炭素わ）未０．８−・３．ｌ」％、残鈴、粉末か
らなる晶８扮末を成形、焼結し、パーライト基地中にＣ
Ｉ゛を主体どした複合炭１ヒ物が均一に分散してなるこ
とを特徴とする耐１９：　ｉ、、ｃ性焼結合金である。

そして、負′１２光明は、重量％でＣｒ７．０−１５．
０９６、Ｗ又はＭＯｌ、０〜１０．０％、残にＣにりな
る合金オ分を３０．０〜９８．Ｏ車量％、炭素粉末０．
８〜３．５重用％及び下記ＭＯ粉末０　、　１−−３　
、　０　！　ｆ３−　％　、　Ｎｉ　　　０．　　１　
〜４．０ｆｆｉｆｆ１％、ｃＵｏ、１〜４．０重量％の
１種又は２種以上を前記％範囲内に於て含み、外鉄わ）
末からなる混合粉末を成形、焼結し、バーライ１へ、ベ
ーナイ１〜及びンルテンサイトの混在する基地組織中ｔ
、；Ｚ　Ｃｒを主体どしたネリ合炭化物が均一に分散し
てｌ、ｇることを特徴とする耐厚胚性焼結合金祠である
。

以下第１発明の耐摩胚性焼に、Ｉｊ合金の成分限定理由
について述べる。

先ず、Ｃｒ−Ｗ（又はＭＯ＞　−［ｅ　（ｆ）合金粉に
於るＣｒ量は後述する炭素粉末量と極めて関連性が人で
あり、炭素ど結合してクロム炭化物を形成し耐■耗ｆ生
を（ｑ与するものであるが、７．０重量％未（箇ではク
ロム炭化物の形成が少なく目的とする耐摩耗１生が得ら
れない。

一方、１５．０手足％超どなるとクロム炭化物量が過剰
となり、相手相に対する摩耗を増大さゼる結果どなるた
め、合金粉（こ於るＣｒ量は７．０〜１５．０重量％の
範囲内に設定する必要がある。

また、合金粉にお（プる＼Ｍ又はＭｏｆｆ１は、同じく
後述する疾索と結合して炭化物を形成し耐摩Ｊ毛性を付
与するものであるが、１．０重量％未渦では、炭化物の
形成が少なく目的とづ−るｉ４１＋？；胚性を得ること
ができない。

一方、１０．０重重％超となると、炭化物量か過剰とな
り、相手材に対する摩耗を」１り大さぜる結果どなるた
め、合金粉に於る＼■又は］＼／ｉｏｌは１゜０〜１０
．０重量％の範囲内に設定する必要がある。

Ｃｒ−Ｗ（又はＭＯ）−Ｆｅ合金扮１は、基地中に合金
粉を均一に分散させ且つ、後述する炭素と関連し１ジＪ
化物を形成さＵて耐摩耗性の向上を計るとともに、Ｃｒ
とＷ（又ｔ；ｊ：Ｍｏ）及び「ｅの硬度差に基づく摩耗
段差を生じざぜ、耐スカツフインク性を向４」二ざぜる
ものであるが、３０．０重量％未満では、「１的とする
耐摩耗性がＩＫｌられず、一方、９８．０重１％超とす
ることは、後述づる炭素量及び不可避的なＳｉ　、Ｐ、
Ｓなどの不純物Ｍを名慮すると製造上９８．０重用％超
とすることは不１」能どなるため、合金粉は３０．０〜
９８ｙＯｆｆ１ｍ％の範囲内に設定した。

炭素は、前述した合金粉のＯｒ、＼ヘノ（又はＭｏ）と
炭化物を形成させ耐摩耗性を向上させることと、基地へ
固溶さ已−基地強度を向上さ−けるものであるが、０．
８重量％未渦では、前述した合金粉と結合して、複合炭
化物を形成づ”る量が少なく、耐摩耗性が得られず、且
つ、基地への固溶も少なくなり強１豆も不足づ°る。

一方、３．５重量％超となると、前述合金粉と結合して
′ｆＵ合炭化炭化物剰且つ粗大となり、黒鉛毎が過大と
なるために強度、＃４淳耗性を低下さけることどなるた
め、炭素量は０．８−３．５重量％の範囲内に設定する
必要がある。

以上の如く理由により、特定された合金粉と炭素粉末を
所定量に混合し、通常の方法で成形、焼結し、バーライ
１へ基地中にＣｒを主体とした複合炭化物を均一に分散
した耐摩耗性焼結合金を１９る。

なａ５、通常の１１００℃前後の温度で焼結すると＾Ｊ
地はバーライ１へ基地となり、通常の負荷力を有づる所
では充分に耐摩耗性を発揮するものである。しかし、負
荷力のより高い個所に使用づ゛る揚合には、通常の熱処
理を施して基地組織を焼戻しマルテンリイ１〜組織とす
ることによって一層１夏れた耐摩耗性焼結合金ど或づ−
ことができる。

次に第２発明について詳述する。

第２発明は、第１発明の耐１ｆ粍性焼結合金材にＭＯ粉
末、ＣＬｌ粉末、Ｎｉ粉末の１種または２種以上を加え
、一層高負荷にも耐え得るよう基地を強化したものであ
る。

以下、成分限定理由について述べる。

Ｃｒ−Ｗ＜又はＭＯ）−Ｆｅの合金粉及びが２県粉末の
限定理由については、第１発明ど同一理由に基づく。

ＭＯ粉末は、基地に固溶さｌ基地強化を行なわせるとと
もに焼入性を向上さゼるためのものであるが、０．１車
量％未満では、目的と７１６基地強化、焼入性の向上の
効果がない。

一方、３．０工員％超となると、基地強化、焼入性とも
に顕著な効果が認められなくなり、反ってロス１〜高を
Ｊ＆　＜　：こめ、ＭＯ粉末母は０．１〜３゜０単相％
の範囲内に設定した。

Ｃｕ粉末も、３Ａ地に固溶さＩ！−１密化さけて基地強
化を行なわけることと、焼入性を向上させるだめのもの
であるが、０．１型組％未ｉｔａ’ｈ　’Ｃ゛は基地強
化の−うえから効果がなく、４．０車足％超となると、
基地強化及び焼入性とも顕著な効果が認められず、反っ
てコスト高を招くノＪめＣｕ粉末は０゜１〜４．０重量
％の範囲内に設定した。

Ｎｉ粉末は基地強化のためのものであるが、０゜１重量
％未渦では目的とする基地強化が１ｑられず、一方、４
．０歪量％超となると顕著な効果がなく、反ってコス］
へ高を招くとともに、拡散が不十分な場合オーステナイ
トの一残留につながり、耐摩耗性も低下Ｊるため、Ｎｉ
粉末母は０．１〜４．０車量％の範囲内に設定した。

なａ３、前）ホのＭｏ、Ｃｕ、Ｎｉの各粉末は少なくと
も１種以上、前述範囲内で加えれはたりるものである。

以上の理由により特定された合金粉、炭素粉末及びＭＯ
、Ｃｕ　、Ｎｉの粉末を１種又は２種以上右する所定量
の混合粉末を、通常の方法で成形、焼結し、パーライト
、ベーナイト及びマルテンリイ１〜の混在する基地組織
中にＯｒを主体とする複合炭化物を均一に分散した耐摩
耗性焼結合金を得る。

なお、通常の１１００℃前後の温度で焼結ザるど基地は
前述の如く、バーライ１〜、ベーナイ１−、マルテンサ
イ１への混在する基地組織となり、第１発明よりも負荷
力は向上する。しか（）、より一層負荷力を要するとこ
ろに用いる場合には、通常の熱処理を施して、基地組織
を焼戻しマルラーンザイ］〜組織と覆ることによって一
層優れた耐摩耗性焼結合金となづことがでさ′る。

本発明の耐摩耗性焼結合金の優秀性を立証りるために、
従来拐どの比較Ｊｉム耗試験をアムスラー型厚耗試験機
を用いて行った。

（試料１）　　Ｃｒ１２．０％、Ｗ６．ｏ％、残ＦＣの
Ｃｒ−Ｗ−Ｆｅ合金粉５０．０％、Ｃ１，２％、残Ｆｅ
の混合粉に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛１％を添加混
合し、６　ｔｏｎ　／’　ｔｅｒａの圧力で成形した後
分解アンモニア雰囲気で１１４５°Ｃにて４５分間焼結
し、本発明試料１を作成した。この試料１は、硬さｌ−
Ｉ　ＲＣ４８、密度６．．７９／ｃｎ？であり、第１図
に顕微鏡写真で示ずにうに、バーライ１−１基地中にＣ
ｒ−Ｗ−Ｆｅのｃｌ・主体の複合炭化物２が均一に分散
している。

（試料２）　試料１と同様のＣｒ−Ｗ−Ｆｅ合金粉５０
．０％、Ｃ１，２％、Ｎｉ２．６％、ＭＯｏ、２５％、
Ｃｕ１．７％、残Ｆｅの混合粉を試料１と同様に成形、
焼結し試料２を作成した。

この試料２は、硬さＨＲＣ４Ｂ、密度６．７７／’　Ｃ
ａで゛あり第２図に顕微鏡写真で示すように、パーライ
ト１、ベーナイト３、マルテンサイト４の混在する基地
組織中にＣｒ−Ｗ−ＦｅのＣｒを主（イ＼とする複合炭
化物２が均一に分散している。

（試料３）　　Ｃｒ１２．０％、ＭＯｌ、５％、残「ｅ
のＣＩ”　−Ｎ４ｏ−Ｆｅ合金粉５０％、ｃｌ、２％、
Ｎｉ１．０％、ＣＵｌ、０％、残Ｆｃの混合粉を試料１
と同様に成形、焼結し、しがる後８７０℃にて３０分保
持後、油゛冷層戻しし、３２０℃にて２時間熱処理を行
って試料３を作成した。

この試料３は、硬ざｌ−Ｉ　ＲＣ４８、畜庶６．７Ｊ／
　Ｃａであり、第３図に顕微鏡写真で示すように、焼戻
しマルテンサイト５基地中にＣｒ　−Ｍｏ−ＦｅのＣｒ
を主体どづ−る複合炭化物２が均一に分散している。

（試料４）比較祠として、ベーン（Ａとして広く使用に
供されている！Ｉｔｊ鉄材を選択した。

成分は重量％にＵＯ３，２、ｓ；　２．１ｏ、ＭｎＱ、
８、ｌ−’０．０９．８０．０３、Ｎｉ　０．２、Ｃｒ
０．７、ＭＯｏ、６、Ｂｏ、０４、Ｃｕ　０゜４、残Ｆ
ｅの鋳鉄オＡであり、硬ざＨＲＣ５７である。

（試験条件） 荷　　重　　：２００１（７ 速　　Ｉｆｆ　　　：　　０　、　２　２　ｍ／ｓｅｃ
潤滑油　：スニソ　４ＧＤＩＤ 油　　開　　：０．７２　　ｌｌ／ｍｉｎ油　　渇　　
：　空温 試験時間：３時間 相手材　：鋳鉄材 成分、重量％にてＣ３，３、＄１２゜ ０、Ｍｎ　　０．８、Ｐｏ、１２、ＳＯ。

０３、Ｎｒ　　０．２、Ｏｒ。０．８、ＭＯｏ、１７、
残１”ｅ硬ざｌ−（ＲＣ４８この試験結果は第１図に示
づ−如くであり、試料４で示す従来月利を１００とした
とき、本発明は８０％の摩耗ｆｊ上を示し極めて優れた
耐摩耗性を有することが立証された。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明焼結合金を３％ナイタル液で゛腐食
した２００倍の顕微鏡写真を示し、第４図は比較試験結
果を示すグラフである。 イ」号の説明 １・・・バーライＩ− ２・・・複合炭化物 ３・・・ベーナイト ４・・・マルテンサイト ５・・・焼戻しマルテンサイ１〜 特許出願人 日水ピストンリング株式会社 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）・重■１％でＣｒ　７．Ｏ〜１５．０％、Ｗ又は
   ＭＯ１，０〜１０．０％、残Ｆｅよりなる合金粉を３０
   ．０−９８．０重石％、炭素粉末０゜８−３．５型組％
   、外鉄粉末からなる混合粉末を成形、焼結し、バーライ
   １〜基地中に０１・を主体とした複合炭化物が均一に分
   散してなることを特徴どする耐摩耗性焼結合金。
2. （２）、前記耐摩耗性焼結合金にス・１し、熱処理を施
   して基地組織を焼戻しマルテン１ノイｌ〜としたことを
   特徴とターるｎｔ記特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗
   性焼結合金。
3. （３）１重量％でＣｒ　７．０〜１５．０％、’ｖＶ又
   はＭｏｌ、叶〜１０．０％、残Ｆｅよりなる合金粉を３
   ０．０〜９８．０正量％、炭素粉末０゜８〜３　、５　
   ｆｆ２　ｉｉｌ　’Ｘｌ　及Ｕ　下記ＭＯ粉末０．１＝
   ３゜０単量％、Ｎｉ０．１〜４．０重四％、ＣｕＱ。 １〜４、Ｏ用昂％の１種又ｔよ２種以上を前記％範囲内
   に於て含み、残ａ、粉末からなる混合粉末を成形、焼結
   し、パーライト、ベーナイト及びマルテンサイトの混在
   する基地組織中にＯｒを主体、とした複合炭化物が均一
   に分散してなることを特徴とげる耐摩耗性焼結合金材。
4. （４）、前記耐摩耗性焼結合金材に対し、熱処理を施し
   て、基地組織を焼戻しマルテンサイトとじたことを特徴
   とする特許 記載の耐摩耗性焼結合金。