JPS62127454A - 耐摩耗性複合焼結材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械構造部材用耐摩耗性複合焼結材に関する
０本発明に係る耐摩耗性複合焼結材は、たとえば回転型
圧縮機の羽根、カム面、ロータなどの摩擦機構部の摺動
部材に用いることができる。

Ｃ従来の技術〕 機械類の摺動部材には、耐摩耗性材料が用いられている
。このような例として、回転型圧縮機の羽根およびカム
面用部材に鋳鉄が用いられている。

これらの耐摩耗性材料として、たとえば特公昭５９−３
４２２３号、特公昭５８−５７５０７号、特公昭５８−
９１６０号。

特公昭５５−２２５３９号に記載されたものなどがある
。

機械の種類すなわち機器の摩擦（稼動）条件によって、
摩擦機構部の適用材料は異なってくるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、種々の機器において年々小型化、高出力化の点
の観点から摺動部分の高精度および長寿命化が望まれて
きている。したがって、過酷な摩擦条件に耐え、寿命の
長い摩擦機構部を有する材料の開発が望まれている。

本発明はこのような問題点を解決するため、種々の厳し
い摩擦条件に耐え得る耐摩性材を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための技術的手段〕上記目的を達成
するために、本発明は炭化物。

窒化物、酸化物からなる群の少くとも１種を５〜２５重
域％と、黒鉛を２〜１５重域％と、残り）パＣ・からな
ろ＊ｒ摩耗性複合焼結材である。

Ｉ−配本発明の構１戊に用いられる炭化物にはＳ　ｉ　
Ｃ，ＶＣ，ＷＣ，ＭｏＣ，がある。また、窒化物にはＳ
Ｉ　Ｎ、ＡＱ　Ｎ、　Ｆ３Ｎがある。また、酸化物には
たとえばＡ（ｉ２０ｓなどがある。

炭化物、窒化物、酸化物は通常固く耐摩耗性にｆｌ”効
な機能を有する。また、黒鉛は１に体温滑材としての機
能をもつ。

本発明では、炭化物、窒化物および酸化物の単体または
複合材としたものを５〜２５重ｆ％含んでいろ。この組
成比の限定理由は、５重量％以下では耐摩耗性が、係く
、２５重量％以１−だと耐摩耗性の大きな改善は認めら
れないばかりでなく、複合焼結材全体としての強度が低
くなるためである。

また、黒鉛の組成比に２〜１５％としたのは、２１＊歓
％以トだと固体潤滑材としての効果が少なくなり、また
、１５重憧％以上だと複合焼結材の耐摩耗性の大きな改
善が認められないばかりでなく強度が低く、さら１こは
そのばらつきが大きくなるためである。

本発明では炭化物、窒化物および酸化物の１１体または
複合材と黒鉛以外はＦｅで構成されている。

しかし、Ｍｉ＋　Ｃｒ＋　Ｍｏ、Ｖ、Ｓｉ、Ｍｎおよび
Ｃｕの少くとも１種を添加して複合焼結材とすると靭性
および耐食性の向上が認められろ。よって本発明材が使
用される機器の！８動部分の稼動条件等に合わせて、Ｉ
−、記種々の靭性および耐食性を向上させる元素を添加
することが望ましい。

上記本発明に係る耐摩耗性複合焼結材のミクロ組織は、
焼結のままで１よパーライト地にセラミック粒子（Ｓ　
ｉ　Ｃ）と黒鉛が分散した状態となる。

このミクロ組織のため、耐摩耗性に優れたものとなるこ
とが考えられる。このパーライト地では、油溜めの効果
を有するものである。

このパーライト地の焼結材を熱処理してｌ！ｌＩ質をお
こなうと、マルテンサイト地にセラミック粒子（Ｓ　ｉ
　Ｃ）と黒鉛が分散されたものとなり、パーライト地に
比べさらに強度および耐摩耗性が著しく向上する。

〔作用〕

上記本発明の開成によれば、炭化物、窒化物および酸化
物の強化作用と、黒鉛の固体潤滑材としての作用が相乗
効果を示し、その結果複合焼結材全体としての耐摩耗性
が向上するものである。

〔実施例〕

次に本発明に係る耐摩耗性複合結材の実施例について説
明する。

実施例１ 炭火物、窒化物、酸化物および黒鉛、残金属からなる耐
摩性複合焼結材を後述の第１表のごとくの組成で製造を
おこなった。

まず、」１記の組成割合をもつ炭化物等を配合し、ステ
アリン酸亜鉛を１％添加した後、Ｖ型混合機により３０
分間混合撹拌した。その後６　ｔ　ｏ　ｒ／ｃｎ＋”の
圧力で成形した後、Ａｒガス中で７００’ＣＸ３０分間
の仮焼結をおこなった。その後さらに８．５　ｔ　ｏ　
ｒ／　ｃ　ｍ”で再成形し、Ａｒガス中で１０００℃Ｘ
３０分間の焼成をおこなった。用いた粉末粒子の大きさ
は、炭化物、窒化物および酸化物が８０μ、黒鉛が１０
μ、金属が１００μである。

上記方法により製造した耐摩耗性複合焼結材のミクロ組
織を表わす写真を第１図に示す、第１図（Ａ）は、焼結
したままの複合焼結材である。この組織は、セラミック
粒子（Ｓ　ｉ　Ｃ）および黒鉛がＦｅに分散したパーラ
イト組織を示している。

第１図（Ｂ）では、前記第１図（Ａ）のパーライト組織
の複合焼結材を８００℃で焼き入れし、その後２００℃
×１時間焼き戻しのｇ質処理をおこなった組織を示すも
のである。この組織では、セラミック粒子（Ｓ　ｉ　Ｃ
）および黒鉛が分散したマルテンサイト組織を示してい
ることがわかる。

この結果調質処理をおこなうことにより、耐摩耗性およ
び強度を一層向上させることができる。

第１表 実施例２ 第２図は、第１表の各々の組成を有する複合焼結材の耐
耗性試験結果を示すグラフである。この耐摩耗性試験は
、組み合わせる相手材としてＳＣ間４を用い、油中にお
いて摩擦速度１ｍ／５ｅＣ５面圧１００ｋｇ／ｃｍ”で
おこなった。

第２図かられかるように、ＳｉＣを５％未満しか含まな
いＮＱＩの焼結材は、耐摩耗性に劣ることがわかる。ま
た、黒鉛の含有量が少ない走６の焼結材も同様である。

この第２図から、炭化物、窒化物、酸化物の少くとも１
種が５〜２５重量％含まれ、かつ黒鉛が２〜１５重量％
含まれれば耐摩耗性が良好であることがわかる。なお、
黒鉛が少いと耐摩耗性が劣るのはベース材（マトリック
ス）に黒鉛が拡散固溶し、黒鉛としてマトリックス中に
残存せず固体潤滑材としての機能を期し得ないためであ
ると考えられる。

また、炭化物、窒化物、酸化物は１種でもまたはそれら
の複数の組み合わせでも耐摩耗性が良好であることがわ
かる。

炭化物、窒化物、酸化物および黒鉛、残り金属としたも
のでＦｅ単体またはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｖ、Ｓ　ｉ　、Ｃｕ、Ｍｎとの複合体としたＮ０１２０
〜２７の焼結材のものにおいても耐摩耗性は変らず複合
材として良好であることがわかる。

その他Ｎｏ、３の材料に調質処理をほどこしたものにつ
いてみると、耐摩耗性は調質処理レバーライト組織をマ
ルテンサイト組織にすることによって、さらに向上され
ることがわかる。なお第２図において、比較例として鋳
鉄（Ｆｅ１２）の結果を示した。

実施例３ 第１表の組織を有する複合材に曲げ強度試験をおこなっ
た。この結果を第３図のグラフに示す。

第３図かられらるように、複合材組成中金属のＦｅにＮ
ｉ等を加えた１ｌｋ１２１〜２７の複合材では他のＮｉ
等が加えられておらずＦｅ単体の複合材に比べ僅かに曲
げ強度が大きくなっていることがわかる。なお、ＮＱＩ
およびＮＯ３の複合材では強度が高くなっているが、こ
れは第１表かられかるようにＳｉＣの含有量および黒鉛
の含有量が少いことによる。これらのＨａ　１およびＮ
ｃｔ６の複合材は、耐摩耗性が他の材料に比べ劣るもの
である。

また、調質処理をおこなったＮＯ３の複合材では強度が
著しく高くなっていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る耐摩耗性複合焼結材に
よれば、耐摩耗性および強度が向上する。

その結果過酷な条件で使用される摺動部材に本発明に係
る耐摩耗性複合結材を使用でき１機器のイδ頼性および
寿命が著しく向」ニされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合焼結材の金属組織を示すｗｉ
ａｌＩｌｆｔ写真、第２図は耐摩耗性試験結果を示すグ
ラフ、第３図は曲げ強度試験結果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化物、窒化物、酸化物からなる群の少なくとも１
   種を５〜２５重量％と、黒鉛を２〜１５重量％と、残り
   Ｆｅからなることを特徴とする耐摩耗性複合焼結材。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記炭化物がＳｉ
   Ｃセラミックであることを特徴とする耐摩耗性複合焼結
   材。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、上記
   複合材を焼結後調質処理してなることを特徴とする耐摩
   耗性複合焼結材。