JPS5934223B2 - 自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法 - Google Patents
自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法Info
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- JPS5934223B2 JPS5934223B2 JP54087057A JP8705779A JPS5934223B2 JP S5934223 B2 JPS5934223 B2 JP S5934223B2 JP 54087057 A JP54087057 A JP 54087057A JP 8705779 A JP8705779 A JP 8705779A JP S5934223 B2 JPS5934223 B2 JP S5934223B2
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- sintered
- sintered member
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
- F16C2204/12—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明け、自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法に
関するものである。
関するものである。
この発明で自己潤滑焼結部材とは、低い摩擦係数と適度
の強度、硬さを有しており、該部材が薄膜の状態になつ
てすベカ合う二物体間に介在したとき、この二物体の摩
擦摩耗に好ましい作用効果を発揮して摩擦係数を低減せ
しめ、かつ該二物体の凝着を防止するという機能を発揮
する部材を云い、これらぱたとえば金属ベース材料に穴
もしくは溝などの凹所を設けたものに、ペレット状に形
成した該自己潤滑焼結部材を埋込んでその一部を摺動面
に露出して配レ該金属ベース材料に摺動部材として自己
潤滑性を与える固体潤滑剤として使用される。
の強度、硬さを有しており、該部材が薄膜の状態になつ
てすベカ合う二物体間に介在したとき、この二物体の摩
擦摩耗に好ましい作用効果を発揮して摩擦係数を低減せ
しめ、かつ該二物体の凝着を防止するという機能を発揮
する部材を云い、これらぱたとえば金属ベース材料に穴
もしくは溝などの凹所を設けたものに、ペレット状に形
成した該自己潤滑焼結部材を埋込んでその一部を摺動面
に露出して配レ該金属ベース材料に摺動部材として自己
潤滑性を与える固体潤滑剤として使用される。
このほか、この自己潤滑焼結部材ぱ、金、属ベース材料
に埋込まれることなくこのもの単独で適宜形状に形成さ
れて、すぐれた自己潤滑摺動材料としても使用され得る
。従来、この種の固体潤滑剤埋込型摺動部材においてけ
、固体潤滑剤としては黒鉛、二硫化モリブデンあるいは
軟質金属をどが用いられているが、おおむね２００℃以
上の温度で使用されると潤滑性能が低下することと、凹
所からこれら固体潤滑剤が脱落したＤあるいはまた該凹
所内に陥没して潤滑機能を果さなくなるなどの問題があ
つた。
に埋込まれることなくこのもの単独で適宜形状に形成さ
れて、すぐれた自己潤滑摺動材料としても使用され得る
。従来、この種の固体潤滑剤埋込型摺動部材においてけ
、固体潤滑剤としては黒鉛、二硫化モリブデンあるいは
軟質金属をどが用いられているが、おおむね２００℃以
上の温度で使用されると潤滑性能が低下することと、凹
所からこれら固体潤滑剤が脱落したＤあるいはまた該凹
所内に陥没して潤滑機能を果さなくなるなどの問題があ
つた。
この脱落などを防止する目的で、凹所に埋設する固体潤
滑剤ペレットの圧入代を大きくしたＤ）凹所への密着強
度を高めるべく接着剤の使用も試みられているが、材質
が脆かつたＤあるいは軟かいなどのため効果が十分でな
かつたシ、あるいは作業性が悪いばか力でなく高温に曝
された場合、接着強度の信頼性に乏しいなどの問題が残
されている。この発明け、これらの問題を解決すべく鋭
意研究の結果なされたもので、重量比で錫３〜９％、鉄
３〜１０％、マンガン４〜１０％、二硫化モリブデン１
０〜３０％そして残部銅からなる自己潤滑焼結部材なら
ぴにその製造方法を提供するものである。
滑剤ペレットの圧入代を大きくしたＤ）凹所への密着強
度を高めるべく接着剤の使用も試みられているが、材質
が脆かつたＤあるいは軟かいなどのため効果が十分でな
かつたシ、あるいは作業性が悪いばか力でなく高温に曝
された場合、接着強度の信頼性に乏しいなどの問題が残
されている。この発明け、これらの問題を解決すべく鋭
意研究の結果なされたもので、重量比で錫３〜９％、鉄
３〜１０％、マンガン４〜１０％、二硫化モリブデン１
０〜３０％そして残部銅からなる自己潤滑焼結部材なら
ぴにその製造方法を提供するものである。
銀成分は３〜９％配合されて、焼結体の全般的な機械的
強度向上に寄与する。
強度向上に寄与する。
３％以下では効果に乏しく、９％以上でぱ脆さが増すか
ら上記の如く３〜９％就中４〜７％とした。
ら上記の如く３〜９％就中４〜７％とした。
鉄成分は３〜１０％配合されて、焼結体の硬さを向上せ
しめる。
しめる。
これは、ベース金属に埋設して使用する際、圧入代を大
きくとることができ、またベース金属に埋設された状態
で大きな負荷がかかつた場合、該焼結体が塑性流動を越
して凹所内に陥没することを無くするためである。
きくとることができ、またベース金属に埋設された状態
で大きな負荷がかかつた場合、該焼結体が塑性流動を越
して凹所内に陥没することを無くするためである。
このような観点からこの発明では部材の硬さを増すこと
によつて性能を向上せしめたのである。
によつて性能を向上せしめたのである。
しかし、鉄成分は１０％を超えて多量に配合すると摩擦
係数に悪影響を及ぼすので、その上限は上記配合率以下
とした。また３％以下では硬さ向上の効果は期待できな
かつた。鉄成分は３〜１０％就中４〜７％が望ましいこ
とが知見された。マンガン成分は４〜１０％配合されて
部材に靭性を賦与し耐摩粍性の向上に寄与する。ただし
マンガン成分は高温に加熱されて金属成分間の拡散が行
なわれる状態、すなわち焼結工程において、焼結体を膨
脹させる作用〔カーケンドール効果（ＫＩＲＫＥＮＤＡ
ＬＬＥＦＦＥＣＴ）〕を有する。すでに述べたように錫
成分は焼結体の機械的強度向上に寄与するが、このほか
よく知られているように錫の拡散にもとづく焼結体の多
孔性化にも影響を及ぼす。マンガン成分は、錫成分の上
述した作用とは異なるが、焼結体を膨脹せしめることに
よりその多孔性を増大させるように作用する。機械的強
度を落すことなく焼結体の多孔度が大きくなることは、
潤滑油剤の含浸保持の観点から極めて有用である。マン
ガン成分は４％以下の配合では効果がなく、また１０（
ｆ）を超えて多量に配合されると反つて機械的強度を落
す。
係数に悪影響を及ぼすので、その上限は上記配合率以下
とした。また３％以下では硬さ向上の効果は期待できな
かつた。鉄成分は３〜１０％就中４〜７％が望ましいこ
とが知見された。マンガン成分は４〜１０％配合されて
部材に靭性を賦与し耐摩粍性の向上に寄与する。ただし
マンガン成分は高温に加熱されて金属成分間の拡散が行
なわれる状態、すなわち焼結工程において、焼結体を膨
脹させる作用〔カーケンドール効果（ＫＩＲＫＥＮＤＡ
ＬＬＥＦＦＥＣＴ）〕を有する。すでに述べたように錫
成分は焼結体の機械的強度向上に寄与するが、このほか
よく知られているように錫の拡散にもとづく焼結体の多
孔性化にも影響を及ぼす。マンガン成分は、錫成分の上
述した作用とは異なるが、焼結体を膨脹せしめることに
よりその多孔性を増大させるように作用する。機械的強
度を落すことなく焼結体の多孔度が大きくなることは、
潤滑油剤の含浸保持の観点から極めて有用である。マン
ガン成分は４％以下の配合では効果がなく、また１０（
ｆ）を超えて多量に配合されると反つて機械的強度を落
す。
したがつて４〜１００１）就中５〜７（ｆ）が望ましい
ことが分つた。二硫化モリブデン成分は１０〜３０％就
中１５〜２５％配合することが望ましい。
ことが分つた。二硫化モリブデン成分は１０〜３０％就
中１５〜２５％配合することが望ましい。
この成分は焼結体に自己潤滑性を賦与することについて
は改めて説明するまでもないが、所謂完全ドライ摩擦の
条件下では、配合量が１０％以下では自己潤滑性は十分
発揮されない。また３０％を超えて多量に配合すると焼
結体の機械的強度を著しく損ない。自己潤滑焼結部材と
しての機能を十分に発揮できなくなる。この発明の自己
潤滑焼結部材を得るには、まず上述した成分をいずれも
粉末の状態でよく混合する。
は改めて説明するまでもないが、所謂完全ドライ摩擦の
条件下では、配合量が１０％以下では自己潤滑性は十分
発揮されない。また３０％を超えて多量に配合すると焼
結体の機械的強度を著しく損ない。自己潤滑焼結部材と
しての機能を十分に発揮できなくなる。この発明の自己
潤滑焼結部材を得るには、まず上述した成分をいずれも
粉末の状態でよく混合する。
この混合工程でアルギン酸塩の希薄水溶液を粉末成分の
全量に対して重量比で数係添加する。アルギン酸塩とし
ては水に可溶であることが必要であるが、とくにアルギ
ン酸アンモニウム（Ｃ６Ｈ７Ｏ４ＣＯＯＮＨ４）が有用
である。このものは、粉末成分の結合剤としての作用効
果を有するとともに焼結体の多孔度を増大せしめる昨用
をも有する。発明者の実験によれば、アルギン酸アンモ
ニウムの０．１重量％水溶液を粉末成分の全量に対して
５重量％添加したもの等は、無添加のものと比較して焼
結体の多孔度を著しく高めることが確認された。
全量に対して重量比で数係添加する。アルギン酸塩とし
ては水に可溶であることが必要であるが、とくにアルギ
ン酸アンモニウム（Ｃ６Ｈ７Ｏ４ＣＯＯＮＨ４）が有用
である。このものは、粉末成分の結合剤としての作用効
果を有するとともに焼結体の多孔度を増大せしめる昨用
をも有する。発明者の実験によれば、アルギン酸アンモ
ニウムの０．１重量％水溶液を粉末成分の全量に対して
５重量％添加したもの等は、無添加のものと比較して焼
結体の多孔度を著しく高めることが確認された。
このようにして得られた混合粉末を乾燥して水分を飛ば
したのち、成形機たとえばタプレツトマシンによつて３
〜５トン／Ｃｄの圧力で圧粉成形した。
したのち、成形機たとえばタプレツトマシンによつて３
〜５トン／Ｃｄの圧力で圧粉成形した。
ついでこの圧粉成形体を７００〜８００℃就中７３０〜
７７０℃の温度で１０〜３０分間保持し焼結を進めた。
この発明の焼結工程においては、炉内雰囲気の調整はと
くに必要とせず、大気中で行なわれる。
７７０℃の温度で１０〜３０分間保持し焼結を進めた。
この発明の焼結工程においては、炉内雰囲気の調整はと
くに必要とせず、大気中で行なわれる。
焼結体の機械的強度は、一般に成形圧力、焼結温度そし
て焼結時間によつて影響を受けるが、この発明の焼結部
材においては、たとえば圧環強度常数は焼結温度７００
℃以上で著しい増加は認められず、焼結時間を長くして
もその増加割合はわずかであつた。硬さについては、焼
結温度７５０℃の場合焼結時間は１０分でその増加傾向
は飽和し、それ以上時間をかけても著しい変化はなかつ
た。
て焼結時間によつて影響を受けるが、この発明の焼結部
材においては、たとえば圧環強度常数は焼結温度７００
℃以上で著しい増加は認められず、焼結時間を長くして
もその増加割合はわずかであつた。硬さについては、焼
結温度７５０℃の場合焼結時間は１０分でその増加傾向
は飽和し、それ以上時間をかけても著しい変化はなかつ
た。
また７００℃の場合では焼結時間２０分で硬さはほぼ飽
和した。つぎに二硫化モリブデン成分の焼結時の酸化消
耗について、発明者は水素気流中、真空中および大気中
の各条件下で、二硫化モリブデン（００２）面のＸ線相
対強度比を調べた。
和した。つぎに二硫化モリブデン成分の焼結時の酸化消
耗について、発明者は水素気流中、真空中および大気中
の各条件下で、二硫化モリブデン（００２）面のＸ線相
対強度比を調べた。
第１図は、焼結温度７５０℃で１５分間上記各雰囲気中
で焼結を進めた実１験結果について示す。
で焼結を進めた実１験結果について示す。
図中、「水素気流中」は、被焼結体をそのまま炉内に入
れ、水素ガスを炉内容積１０００ｄにつき毎分４５ｃ７
１の割合で供給したもの、「真空中」は被焼結体を鉄製
容器に収納したものを炉内に入れ、真空ポη゜で鉄製容
器内を１０−２〜１０−３ｍｍＨ１程度に減圧しながら
焼結を進めたもの、そして大気中（１）は被焼結体を炉
内にそのまま入れたもの、大気中（Ｈ）は鉄製耐圧容器
に被焼結体を密閉して収納したものを炉内に入れ、外気
が直接被焼結体に触れないようにしてそれぞれ焼結を進
めたものである。その理由は詳かではないが図からも理
解できるように、大気中の結果がもつともすぐれている
ことが分つた。
れ、水素ガスを炉内容積１０００ｄにつき毎分４５ｃ７
１の割合で供給したもの、「真空中」は被焼結体を鉄製
容器に収納したものを炉内に入れ、真空ポη゜で鉄製容
器内を１０−２〜１０−３ｍｍＨ１程度に減圧しながら
焼結を進めたもの、そして大気中（１）は被焼結体を炉
内にそのまま入れたもの、大気中（Ｈ）は鉄製耐圧容器
に被焼結体を密閉して収納したものを炉内に入れ、外気
が直接被焼結体に触れないようにしてそれぞれ焼結を進
めたものである。その理由は詳かではないが図からも理
解できるように、大気中の結果がもつともすぐれている
ことが分つた。
第２図は二硫化モリブデン（００２）面のＸ線強度比と
焼結温度との関係、そして第３図は同じく焼結時間との
関係を示すグラフである。
焼結温度との関係、そして第３図は同じく焼結時間との
関係を示すグラフである。
第１表は、６５Ｃｕ−５Ｓｎ−５Ｆｅ−５Ｍｎ−２０Ｍ
０Ｓ２組成のものを成形圧力４トン／ｃ尿焼結温度７５
０℃、焼結時間１５分で焼結して得た部材の一般性状に
ついて示したものである。
０Ｓ２組成のものを成形圧力４トン／ｃ尿焼結温度７５
０℃、焼結時間１５分で焼結して得た部材の一般性状に
ついて示したものである。
この発明の自己潤滑焼結部材は、常温から３００℃を超
える高温領域にまで有効に使用されることを目的として
いる。一般に低摩擦物質による固体潤滑と、潤滑油によ
る液体潤滑とでは、摩擦係数が小さいことなども含めて
後者のほうが数段すぐれているから、潤滑油が潤滑作用
を発揮し得る温度（常温〜１５０℃）まではこの液状の
潤滑油剤の潤滑効果を積極的に利用したほうが有利であ
る。加えて、液状潤滑油剤が効果を発揮しがたくなる温
度以上で、部材自体の自己潤滑（固体潤滑）が有効に発
揮し得るものであることが要求される。かかる観点から
、この発明の自己潤滑焼結部材が部材の機械的強度を落
すことなく多孔性に優れているものであること（高含油
率）は、実際上極めて有用なものと云い得る。第２表は
、下記試験条件で摩擦および摩耗試験を行なつた結果に
ついて示したものである。
える高温領域にまで有効に使用されることを目的として
いる。一般に低摩擦物質による固体潤滑と、潤滑油によ
る液体潤滑とでは、摩擦係数が小さいことなども含めて
後者のほうが数段すぐれているから、潤滑油が潤滑作用
を発揮し得る温度（常温〜１５０℃）まではこの液状の
潤滑油剤の潤滑効果を積極的に利用したほうが有利であ
る。加えて、液状潤滑油剤が効果を発揮しがたくなる温
度以上で、部材自体の自己潤滑（固体潤滑）が有効に発
揮し得るものであることが要求される。かかる観点から
、この発明の自己潤滑焼結部材が部材の機械的強度を落
すことなく多孔性に優れているものであること（高含油
率）は、実際上極めて有用なものと云い得る。第２表は
、下記試験条件で摩擦および摩耗試験を行なつた結果に
ついて示したものである。
なお、第４図は該試験に用いられた試験片の摺動面を示
す縦断面図およびその端面図で、１は高力黄銅鋳物から
なるブツシユ、２はこの発明の自己潤滑焼結部材からな
るペレツトで、該ブツシユに穿たれた孔３に密に埋設さ
れている。第３表は、下記試験条件で摩擦および摩耗試
験を行なつた結果について示したものである。
す縦断面図およびその端面図で、１は高力黄銅鋳物から
なるブツシユ、２はこの発明の自己潤滑焼結部材からな
るペレツトで、該ブツシユに穿たれた孔３に密に埋設さ
れている。第３表は、下記試験条件で摩擦および摩耗試
験を行なつた結果について示したものである。
（３）相手材機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ焼入れ研摩材。
硬さロツクウエルＣ５Ｏ〜５５、表面あらさ１．５Ｓ以
下。
下。
（４）雰囲気温度と面圧および摺動速度
（イ）雰囲気温度１００℃の場合、面圧４０ｋｇ／Ｃｌ
ｌ．摺動方法第５図に示すように試験片の端面に相手材
をホ当接（スラスト荷重）して、上記摺動速度で回転せ
しめた。
ｌ．摺動方法第５図に示すように試験片の端面に相手材
をホ当接（スラスト荷重）して、上記摺動速度で回転せ
しめた。
摺動時間
２０時間
潤滑
含浸油（ギアー油）による潤滑と材料自体の固体潤滑。
第５図で４は相手材、５はこの発明の自己潤滑焼結部材
からなる試験片である。
からなる試験片である。
以上説明したように、この発明の自己潤滑焼結部材は、
金属ベースに埋込んで信用される固体潤滑剤的な適用に
おいて、また焼結部材単独で摺動 ５部材としての適用
においてもすぐれた性能を発揮する。
金属ベースに埋込んで信用される固体潤滑剤的な適用に
おいて、また焼結部材単独で摺動 ５部材としての適用
においてもすぐれた性能を発揮する。
添附第１〜３図は本発明に於ける焼結諸条件と得られた
自己潤滑焼結部材の性状との関連を示す実１験説明図、
同第４〜５図は夫々本発明自己潤滑焼結部材の摺動試１
験例説明図である。 １・・・・・・ブツシユ、２，５・・・・・伯已潤滑焼
結部材、４・・・・・・相手材。
自己潤滑焼結部材の性状との関連を示す実１験説明図、
同第４〜５図は夫々本発明自己潤滑焼結部材の摺動試１
験例説明図である。 １・・・・・・ブツシユ、２，５・・・・・伯已潤滑焼
結部材、４・・・・・・相手材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ４ 重量比で錫３〜９％、鉄３〜１０％、マンガン４〜
１０％、二硫化モリブデン１０〜３０％そして残部銅か
らなる自己潤滑焼結部材。 ２ 重量比で錫３〜９％、鉄３〜１０％、マンガン４〜
１０％、二硫化モリブデン１０〜３０％そして残部銅の
各粉末をアルギン酸塩の希薄水溶液で湿潤せしめて混合
し、該混合粉末を乾燥後３〜５トン／ｃｍ＾２の成形圧
力で圧粉し、ついで該圧粉体を大気中で７００〜８００
℃の温度で１０〜３０分間保持することを特徴とする自
己潤滑焼結部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54087057A JPS5934223B2 (ja) | 1979-07-09 | 1979-07-09 | 自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54087057A JPS5934223B2 (ja) | 1979-07-09 | 1979-07-09 | 自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5613451A JPS5613451A (en) | 1981-02-09 |
| JPS5934223B2 true JPS5934223B2 (ja) | 1984-08-21 |
Family
ID=13904305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54087057A Expired JPS5934223B2 (ja) | 1979-07-09 | 1979-07-09 | 自己潤滑焼結部材ならびにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5934223B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04306A (ja) * | 1990-04-17 | 1992-01-06 | Nishimura Togyo Kk | 金属微粉末からなる鋳込成形用材料及びその成形方法 |
| US9790448B2 (en) | 2012-07-19 | 2017-10-17 | Climax Engineered Materials, Llc | Spherical copper/molybdenum disulfide powders, metal articles, and methods for producing same |
| CN113351862B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-03-18 | 安徽工业大学 | 一种原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料及其制备方法 |
| JP2024023066A (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-21 | シガメタル株式会社 | 摺動部材用銅合金、摺動部材および摺動部材用銅合金の製造方法 |
-
1979
- 1979-07-09 JP JP54087057A patent/JPS5934223B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5613451A (en) | 1981-02-09 |
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