JPS5919983B2 - 耐摩性に優れた焼結合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末冶金法による耐摩性に優れた摺動部材に関
する。

焼結合金は複合性に優れ、耐摩性に富む硬質成分の分散
と併せて低融点金属や硫化物の如き、潤滑成分を同時に
含有させることが出来る為、優れた耐摩摺動特性を発揮
する。

本発明はこの考えに基き、安価で耐摩性に優れた摺動材
料を提供せんとするもので、以下の様な方法で作られる
。

鉄粉に赤燐ないしは燐化合物を燐％で０．１〜１．５％
硬質のＦ ｅ −Ｍｏ化合物（ε又はσ相、硬さｍＨｖ
≧８００）粉末をモリブデン％で５〜１５％、ニッケル
粉末０．５〜５％、炭素粉０．５〜２．０％、その他必
要に応じて硫化第一銅（ｃｕ２ｓ）ないしは硫化タング
ステン（ＷＳ２）０．２〜０．８％を加え、混合、プレ
ス成形後１０００〜１２００°Ｃの還元性雰囲気中で１
５〜６０分焼結して得られる。

成分中燐は鉄中に固溶し、フェライトの強化とマトリッ
クスの耐摩性を高める働きをするものであるが、その他
に、焼結時Ｆ ｅ −Ｐ共晶により焼結温度を引き下げ
、後で述べる潤滑成分の硫化第一銅と硫化タングステン
の溶融分解温度以下での焼結を可能ならしむる。

燐の量が０．１％以下では焼結促進の効果は少く、ヌフ
エライト強化作用も小さい、しかし逆に１．５％以上に
なってもフェライトは著しく強化され、硬化する反面、
粒界にＦｅ３Ｐの析出が増し材料的に劣化するので、機
械的性質を考慮して０．１〜１．５％とする。

モリブデンはＦｅ−Ｍｏ化合物（さないしσ相）あるい
は炭化物の形で添加される。

Ｍｏ５０〜６０％の鉄化合物は硬＜ （ｍＨｖ８００〜
１５００）て脆い為、微粉化がし易く、この微分化した
粉末を硬質相として利用する。

つまり５〜１５％のＭ。％となる様にＦｅ−５０〜６０
％Ｍｏのフェロモリブデン粉末を混合し１０００〜１２
００℃の温度で焼結すると、Ｆｅ−Ｍｏ化合物のＭｏの
一部は周囲の鉄中に拡散するものの、温度が低い為Ｆｅ
−Ｍｏ化合物相の形はくずれず、高い硬度を維持したま
ま、Ｆｅ−Ｃ−（Ｐ）マトリックス中に分散した形で残
存する。

この様な硬質の相がマトリックス中に適度に分散される
ことにより優れた耐摩性が発揮される。

モリブデン％で５％以下の量の場合、Ｆｅ−Ｍｏ硬質相
の分散量が少く充分な耐摩性が発揮されない。

又１５％以上となっても硬質相の一種の切欠き作用によ
って機械的強度が劣化するので、価格的な理由な含め適
当な量を５〜１５％とした。

炭素は鉄中に固溶し、フェライトを強化する一方一部セ
メンタイトとして析出し、耐摩性の改善に寄与する。

ヌ、硫化第１銅燐の共存下では一部の炭素は遊離状態で
残り、潤滑剤としての役割も演する。

炭素０．５％以下ではフェライトの強化、セメンタイト
の析出によるマトリックスの耐摩性の改善効果が小さく
、又２％以上となってもネットワーク状のセメンタイト
の量が増し、材料劣化の原因となるので０．５〜２％の
範囲が適当である。

硫化第１銅・硫化タングステンは潤滑成分として添加さ
れるものである。

硫黄ないし二硫化モリブデンなど一部の硫黄化合物は潤
滑性を示すことが知られているが、実際にこれらを含有
する焼結体を得ることは、還元雰囲気中でこれら化合物
が簡単に分解してしまい焼結性を害するのでかなり難か
しい、数多くの硫黄化合物のうち硫化第一銅と硫化タン
グステンは比較的高温まで安定（硫化第一銅の融点→１
１３０°Ｃ１硫化タングステン１４００℃まで安定）で
、杢糸に於けるＦｅ −Ｐ共晶による焼結温度の降下と
相まって、これらの硫黄化合物は、焼結後も比較的安定
した状態で焼結体中に残存する。

潤滑成分としての機能は０．２％以下では不十分であり
、ヌ８％を超えても焼結体の強度を低下させる度合が大
きくなるので０．２〜８％の範囲を最適添加量とした。

以下実施例）こて詳しく述べる。

実施例 一３２５メツシュの炭素粉及び赤燐粉末、Ｆｅ−６０％
Ｍｏ粉末及びカーボコレニッケル粉末ｅ−２５０メツシ
ュの硫化第一銅（Ｃｕ２５） 、硫化タングステン（Ｗ
Ｓ２）、−１００メツシユのミルスケール還元鉄粉を下
記組成に配合、８５〜９０％の密度に成形後１１３０°
Ｃの温度で３０分焼結した（雰囲気はエンドサーミツク
ガス）、得られた材料について機械的性質・耐摩性のテ
ストを実施した。

（以下に示す組成中の数字はｗｔ％を示す）ＡＦｅ−０
，８Ｐ−２Ｎｉ−５Ｍｏ−０，８ＣＢ、 Ｆｅ−０，５
Ｐ−３Ｎｉ −１０Ｍｏ−ＩＣＣ，Ｆ ｅ−０，３Ｐ−
４Ｎ １−１５ Ｍｏ−Ｉ ＣＤ、 Ｆ ｅ−０，５Ｐ
−３Ｎｉ−１０Ｍｏ−１，２Ｃ−２Ｃｕ２５Ｂ−Ｆ ｅ
−０，５Ｐ−３Ｎ ｉ −１０Ｍｏ−１，５Ｃ−６Ｃｕ
−２８Ｆ、 Ｆ ｅ−０，３Ｐ−３Ｎ ｉ−１０Ｍｏ−
１，ＯＣ−０，５ＷＳ ２Ｇ−Ｆｅ−０，３Ｐ−３Ｎｉ
−１０Ｍｏ−１，０Ｃ−５ＷＳ２（１）機械的強度 （２）耐摩耗性 Ａ−Ｈの材料について以下に述べるピン回転円板式の摩
耗量１験を実施した。

（１）接触圧力 ２ｋｇ／Ｃｒ？Ｌ に）摩擦速度 ３ｍ／５ｅｅ （３）摩擦距離 ３００ｍ （４）相手材質 ＳＣＭ２２浸炭暁人材（硬さＨＲＯ５
０） 比較材としてＣｕ −Ｃｒ−Ｍｏ鋳鉄、Ｊ Ｉ Ｓ。

５ＵＨ３種（硬さＨ□ｃ３５）耐熱鋼、焼結合金Ｆｅ−
０，３Ｐ−５Ｍｏ−ＩＣ−３Ｐｂを選び同時に試験を行
った。

テスト結果（摩耗量ｗｇ） これらの実施例にて判る様に、本発明材は従来より耐摩
性の優れている材料として知られている鋳鉄や、鉛成分
を含有する焼結合金を上回る耐摩性を示した。

これは本発明材が硬質の相を含み燐により強化のはから
れたマトリックス部と潤滑性を有する硫黄化合物より構
成されている為と考えられる。

本発明材は耐摩性と摺動特性に優れるのでオイル潤滑の
不十分な個所の摺動部材や高温軸受、シール材などとし
て適切であるが、機械的強度、被削加工性も優れている
ので一般構造用機械部品材としても使うことが出来る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で燐ｏ、ｉ〜１．５％、ニッケル０．５〜５
   ％、モリブデン粉〜１５％、炭素０．５〜２．０％、残
   り鉄の組成より成る耐摩性に優れた焼結合金。 ２重量％で燐ｏ、ｉ〜１．５％、ニッケル０．５〜５％
   、モリブデン５〜１５％、炭素０．５〜２．０％、硫化
   第１銅ないしは硫化タングステンを０．２〜８％、残り
   鉄の組成より成る耐摩性に優れた焼結合金。