JPS61179804A - 鉄系焼結体と銅系焼結体の接合品の製造方法 - Google Patents

鉄系焼結体と銅系焼結体の接合品の製造方法

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JPS61179804A
JPS61179804A JP187085A JP187085A JPS61179804A JP S61179804 A JPS61179804 A JP S61179804A JP 187085 A JP187085 A JP 187085A JP 187085 A JP187085 A JP 187085A JP S61179804 A JPS61179804 A JP S61179804A
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copper
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iron
porosity
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Mutsuhiko Sugano
菅野 睦彦
Shunzo Iwahashi
岩橋 俊三
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Mitsubishi Metal Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、強固で安定した接合強度を有する鉄系焼結
体と銅系焼結体との接合品の製造方法に関する。このよ
うな接合品は1例えば内側を含油性を有する銅系焼結体
とし、外側を高強度の鉄系焼結体とした複合軸受や、鉄
系焼結体の磁性と強度、銅系焼結体の非磁性を利用した
特殊なステッピングモーター用カバーなどとして有用で
ある。
〔従来の技術〕
従来、このような鉄系材料と銅系材料との組み合わせ部
品を製造するには、ろう付け、かしめ。
焼ばめ等の方法が一般的であるが、量産性やフヌト面で
問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明者らは、量産性に優れ、従ってコストも低
下する接合に注目し、約15%の気孔率を有する鉄系焼
結体と、純銅系焼結体とを接合部で当接し、種々の温度
に加熱して接合強度を調べたところ、低温に加熱しただ
けでは接合強度が低く、しかも不安定(製品間のバラツ
キが大きい)であり、それt解決しようと更に高温で加
熱すると、銅系構成部が著しく変形するなどの問題があ
つた。
したがって、この発明の目的は、銅系構成部を変形させ
ることなく、接合強度が高く、しかも安定した鉄系材料
と銅系材料の接合品を加熱・接合により製造する方法を
提供することである。
〔問題点?解決するための手段〕
本発明者らは種々検討7重ねた結果1次の知見を得た。
イ)鉄系材料を5〜20容I1第I1孔率を有する焼結
部品とし、銅系材料中にP及びSnのうちの1種又は2
種を添加しておくと、接合のための加熱時に、P及び3
nのうちの1種又は2種とCuとの融液が発生し、これ
が鉄系焼結部品中の空孔中に浸透し、強固で、かつ安定
した接合がなされること、 口)上記のイ)の方法で接合すると、銅系材料の成形体
からの収縮率が2%を越え、寸法制御が困難となるので
、P及びSnのうちの1種又は2種を添加した銅系材料
中に更にC7添加すると、収縮が抑えられ、収縮率が2
%以下となること、ハ)銅系部分に更に高硬塵な特性が
求められる場合、例えば、接合品を複合軸受として用い
るような場合には、更にZnY添加すると効果的である
こと、 二)銅系部分に自己潤滑性が求められる場合。
例えば、接合品を複合軸受として用いるような場合には
、更にpbya−添加すると効果的であること。
この発明は、上記知見に基いて発明されたものであり一 5〜20容量%の気孔率を有する鉄系焼結体と、P:0
.5〜1.5%及びSn:5〜15%のうちの1種又は
2種。
C:0.2−2%。
必要に応じて、Zn:0.1〜20%及びPb:o、 
iへ3%のうちの1稽又は2種。
Cu及び不可避不純物:残り よりなる組成(以上重量95)を有する銅系の焼結体又
は圧粉体とを接合部で当接し、700〜1000℃の範
囲内の温度に加熱して接合することを特徴とする鉄系焼
結体と銅系焼結体の接合品の製造方である。
以下、この発明の詳細な説明する。
■)鉄系焼結体の気孔率 気孔率が5容量%より少ないと、P及びSnのうちの1
種又’t12 mとCuとの融液が鉄系焼結体内部へ十
分浸透しないから、接合強度が不十分となり、一方、2
0容量%を越えると、鉄系焼結体部分の強度が低くなる
ので、鉄系焼結体の気孔率を5〜20容i%と定めた。
■)銅系の焼結体又は圧粉体 1)組成 a) P及びSn これらの成分はCuと反応して融液を生成して、鉄系焼
結体との接合強度の上昇と安定に寄与するとともに、硬
度を高める作用もあるが、それらの含有量がそれぞれP
:0.5重量%未満、Sn:5重量%未滴の場合は、液
相量が不十分で十分な接合強度が得られず、一方、それ
ぞれP:1.5重量%、Sn:15重量%ヲ越えると、
液相量が多くなりすぎて、接合に用いるための銅系焼結
体あるいは加熱・接合の結果得られる銅系焼結体部分の
形が崩れたり、Ct添加しても収縮率が2%を越えるの
で、Pの含有量を0.5へ1.5重量%、Snの含有量
を5〜15重量%と定めた。
b)  C Cは融液とCuとの濡れ性を低下させて、銅系焼結体の
収縮を抑制し、寸法制御を容易にする作用を有するが、
その量が0.2重量%未満では所望の効果が得られず、
一方、2重量%ヲ越えて含有させると、焼結性が低下し
すぎて、銅系焼結体の強度が低下するので、その含有量
’Y0.2〜2重量%と定めた。
C)zn znもCuと固溶体を形成して硬度を高めるので、必要
に応じて添加されるが、その量が0.1重量%未満では
硬度が十分ではなく、一方、20重量%を越えると、焼
結や接合時のZnの揮散が激しくなって、接合に用いる
銅系材料が圧粉体であっても、あるいは焼結体であって
も接合の結果得られる銅系焼結体部分に空孔が多くなる
とともに脆くなるので、その含有量’& 0.1〜20
重量%と定めた、d)  Pb pbは銅系合金に潤滑性を付与するので、鉄系焼結体と
銅系焼結体の接合品を、例えば軸受なとの摺動部に使用
する場合に、必要に応じて添加されるが、その量が0.
1重量%未満では所望の効果が得られず、一方、3重量
%’+t−越えて含有させると銅系焼結体部分の強度が
低下するようになるので、その含有量’e 0.1〜3
重量%と定めた。
11)圧粉体又は焼結体 加熱・接合に用いる銅系材料は、接合時に融液を生じれ
ばよいので圧粉体でもよいし、焼結体でもよい。
■)加熱・接合 加熱によって、P及びSnのうちの1種又は2種とCu
との融液が発生して、その融液が銅合金の焼結体又は圧
粉体から接合部(接合すべき部分)7通って鉄系焼結体
の空孔へ浸透し、強固で、かつ安定した接合がなされる
と共に、圧粉体を用いた場合には同時にその焼結もなさ
れるが、その温度が700℃より低いと、液相量が少な
くて接合強度が不十分となり、一方、1000℃を越え
ると一銅合金部分が軟化しすぎて変形量が大きくなるの
で、その加熱温度”?700〜1ooo℃の範囲内の温
度に定めた。
〔実施例〕
実施例 一1ooメツシュの電解鉄粉、−100メツシユのFe
 −18%Cr −2%Niアトマイズ粉、−200メ
ツシユのグラファイト粉、−100メツシユの電解銅粉
、−100メツシユのCu−9%Pアトマイズ粉、−1
00メツシユのCu−30%Znアトマイズ粉、−10
0メツシユのCu−20%Snアトマイズ粉、−100
メツシユのpbアトマイズ粉を用意し、これら粉末をそ
れぞれ第1表のa及びbに示す配合組成となるように配
合して混合後、鉄系材料はプレス圧カニ5 ton /
 r:dで直径20霧×厚み10mの円板に、そして、
銅系材料はプレス圧力5ton/−で縦10m×横10
wX厚み5wの角第1表のa 第1表のb (※は、この発明の製造方法で用いられる鉄子材料及び
)銅系材料から、※の点で外れていること乞不f。
板にプレス成形し、1気圧のN2とN2の混合雰囲気(
N2とN2の分圧比−1:3)中、それぞれ第1表のa
及びbに示す条件で焼結した。ただし、鉄系材料りのみ
真空(真空度: 0.08torr)中で焼結した。そ
して、銅系材料を焼結したものについては第1表のbに
示す配合組成と実質的に同じ組成を有する銅系焼結体を
得た。
得られた鉄系焼結体の気孔率を第1表のaに示した。又
、得られた銅系焼結体の収縮率は第1表のbに示した。
これらの第1表のaに示される鉄系材料と′#II1表
のbに示される銅系材料?用いて、′@2表に示す組み
合わせで、鉄系焼結体の内表面の中央に銅系焼結体又は
圧粉体の正方形の面の中央が一致するように配置し、1
気圧のN2雰囲気中、第2表に示す条件に加熱して接合
した、 得られた接合品10個につき、接合部の剪断強度を測定
し、銅系材料部の圧粉体に対する収縮率も測定し、10
個の剪断強度の平均値及びそのバラツキと銅系材料部の
収縮率の結果を第2表に示した。
〔発明の効果〕
第2表から明らかなように、本発明方法による接合品は
接合部の剪断強度が高くて安定しており、しかも銅系材
料部の収縮率も小さく、寸法制御が容易であるのに対し
、鉄系材料の気孔率が本発明範囲より多いEY用いた場
合は、剪断強度測定時に鉄系材料部が破損してしまい、
逆に気孔率の低すぎるFY用いた場合には融液が十分浸
透せず強度が低かった。一方、銅系材料のP I Sn
 itが本発明範囲よりも少ない21.23?:用いた
場合には強度が低く、それらの量が多すぎる22,24
z’用いた場合には融液量が多くなりすぎて、銅系材料
部の形状が崩れてしまった。また、C量が本発明範囲よ
り少ない銅系材料25Y用いた場合には、強度は高いが
収縮率が大きく、その量が多すぎる銅系材料26を用い
た場合には強度測定時に銅系材料部が破損して接合部の
剪断強度を測定できなかった。
そして、PもSnも含まない27の銅系材料を用いたB
−27の組み合わせでは、接合強度が低く。
そのばらつきも大きい。
したがって、この発明の方法によれば、と記のように高
くて安定した接合強度!持ち、精度の高い複合部品7安
価かつ大量に生産できるのである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)5〜20容量%の気孔率を有する鉄系焼結体と、 P:0.5〜1.5%及びSn:5〜15%のうちの1
    種又は2種、 C:0.2〜2%、 Cu及び不可避不純物:残り よりなる組成(以上重量%)を有する銅系の焼結体又は
    圧粉体とを接合部で当接し、700〜1000℃の範囲
    内の温度に加熱して接合することを特徴とする鉄系焼結
    体と銅系焼結体の接合品の製造方法。
  2. (2)5〜20容量%の気孔率を有する鉄系焼結体と、 P:0.5〜1.5%及びSn:5〜15%のうちの1
    種又は2種、 C:0.2〜2%、 Zn:0.1〜20%、 Cu及び不可避不純物:残り よりなる組成(以上重量%)を有する銅系の焼結体又は
    圧粉体とを接合部で当接し、700〜1000℃の範囲
    内の温度に加熱して接合することを特徴とする鉄系焼結
    体と銅系焼結体の接合品の製造方法。
  3. (3)5〜20容量%の気孔率を有する鉄系焼結体と、 P:0.5〜1.5%及びSn:5〜15%のうちの1
    種又は2種、 C:0.2〜2%。 Pb:0.1〜3%、 Cu及び不可避不純物:残り よりなる組成(以上重量%)を有する銅系の焼結体又は
    圧粉体とを接合部で当接し、700〜1000℃の範囲
    内の温度に加熱して接合することを特徴とする鉄系焼結
    体と銅系焼結体の接合品の製造方法。
  4. (4)5〜20容量%の気孔率を有する鉄系焼結体と、 P:0.5〜1.5%及びSn:5〜15%のうちの1
    種又は2種、 C:0.2〜2%、 Zn:0.1〜20%、 Pb:0.1〜3% Cu及び不可避不純物:残り よりなる組成(以上重量%)を有する銅系の焼結体又は
    圧粉体とを接合部で当接し、700〜1000℃の範囲
    内の温度に加熱して接合することを特徴とする鉄系焼結
    体と銅系焼結体の接合品の製造方法。
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