KR20160054470A - 슬라이딩 부재 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20160054470A
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sliding layer
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요우스케 스가이
요시노리 이토
토시히코 모우리
이사오 코모리
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

슬라이딩 부재(1)를 소결체로 형성한다. 이 소결체는 Ni, Mo, Mn, 및 Cr 중에서 선택되는 적어도 1종의 합금 원소를 포함하는 Fe, Cu, 및 C를 주성분으로 하는 슬라이딩층(2)과, 슬라이딩층(2)에 접한 상태에서 슬라이딩층(2)과 함께 소결되고 Fe, Cu, C, 및 Cu보다 저융점의 금속을 주성분으로 하는 베이스층(3)을 구비한다. 슬라이딩층(2)에 다른 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면(A)을 설치한다.

Description

슬라이딩 부재 및 그 제조방법{SLIDING MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 타 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
예를 들면, 건설기계의 암의 관절부에 사용되는 베어링은 베어링면에 매우 큰 면압이 가해지기 때문에 우수한 내마모성이 요구된다. 이 종류의 베어링으로서, 예를 들면 주조 합금을 절삭 가공한 것이나, 슬라이딩면에 흑연편을 반점 형상으로 매립한 것이 있지만, 모두 제조 비용이 높은 것이 문제가 되고 있다. 그래서, 이들 대신에 성형성이 우수한 소결 금속으로 이루어지는 소결 베어링이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 건설기계용 베어링으로서 마텐자이트 조직을 포함한 철탄소계 합금에 구리를 분산시킨 소결 베어링이 표시되어 있다. 이 소결 베어링에서는 소결 후에 소결체 전체를 ?칭(예를 들면, 오일 ?칭)하고, 그 후 내외 둘레면 및 단면을 절삭 및 연삭해서 소정 치수로 피니싱하는 것으로 하고 있다.
그외, 소결체에 있어서의 각 부위마다 재질을 다르게 하고, 이들 각 부위마다 그 기능을 다르게 하기 위해서, 소결체의 내주면측과 외주면측에서 재질을 다르게 하는 2층 구조의 압분체를 성형하는 방법이 특허문헌 2에 기재되어 있다. 구체적으로는, 압분체의 외주면측을 고강도의 제 1 분말로 형성함과 아울러, 내주면측을 저마찰성이 우수한 제 2 분말로 형성하고, 그 후 이 압분체를 소결하는 것으로 하고 있다.
일본 특허공개 2003-222133호 공보 일본 특허공개 2005-95979호 공보
특허문헌 2에 기재되는 2층 구조 소결체에 있어서, 내주면을 저마찰계수로 하기 위해서는 소결체의 내주면에 구리 리치층을 형성할 필요가 있다. 그 한편에서 2층 구조 소결체의 외주면측을 고강도, 특히 특허문헌 1에 기재되는 건설기계의 암의 관절부에 설치되는 베어링에 요구되는 것 같은 높은 강도를 확보하기 위해서는 소결체의 외주면측을 철-탄소를 주체로 한 조직(펄라이트 조직)으로 형성할 필요가 있다. 이 경우, 압분체는 펄라이트 조직을 얻기 위해서 1130℃ 이상의 온도에서 소결하는 것으로 된다.
그러나, 이와 같이 구리의 융점(1083℃)을 초과하는 온도에서 소결했을 경우, 내주면의 구리 리치층에 포함되는 구리가 완전히 용융된다. 용융된 구리는 외경측의 구리 농도가 낮은 층으로 인입되기 때문에, 소결 후의 내주면에 충분한 구리 조직이 형성되지 않는다. 그 한편으로, 단지 소결 온도를 내리는 것만으로는 소결체의 외주면측에서 필요로 되는 강도를 확보할 수 없다. 따라서, 이대로는 2층 구조 소결체의 본래의 목적을 달성할 수 없다.
그래서, 본 발명은 소결체의 강도를 확보하면서, 슬라이딩면의 슬라이딩성과 내구성을 향상시킬 수 있는 슬라이딩 부재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소결체로 형성되고, 타 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부재로서, 합금 원소를 포함하는 Fe, Cu, 및 C를 주성분으로서 포함하는 슬라이딩층과, 슬라이딩층에 접한 상태에서 슬라이딩층과 함께 소결되고 Fe, Cu, Cu보다 저융점의 저융점 금속, 및 C를 주성분으로서 포함하는 베이스층을 구비하고, 상기 슬라이딩층에 슬라이딩면을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 이 슬라이딩 부재는, 예를 들면 건설기계의 암의 관절부의 베어링으로서 사용할 수 있다.
베이스층에 Cu와 저융점 금속을 함유시킴으로써 소결시에는 우선 베이스층에 포함되는 저융점 금속이 용융된다. 저융점 금속의 용융액은 모세관 현상에 의해 Fe 입자의 내부 깊숙히 확산된다. 또한, 저융점 금속의 용융액이 Cu 입자의 표면을 적시기 때문에, Cu가 그 융점을 하회하는 온도에서 용융되고, 용융된 Cu와 저융점 금속이 Fe 입자로 침투해서 Fe 입자 내부까지 확산된다. 이것에 의해, Fe 입자끼리가 견고하게 결합되어 베이스층의 강도가 향상되므로, 소결 온도를 내려도 베어링 강도를 확보하는 것이 가능해진다. 소결 온도를 Cu의 융점보다 낮은 온도로 함으로써, 슬라이딩층에 포함되는 Cu 입자가 소결 중에도 용융되지 않고 고체 상태를 유지한다. 그 때문에 슬라이딩층에 포함되는 Cu 입자가 베이스층으로 인입되지 않아서, 슬라이딩면에 목적량의 Cu 조직을 분포시키는 것이 가능해진다. 이상으로부터, 슬라이딩면에서의 슬라이딩성과 소결체의 강도를 양립시키는 것이 가능해진다.
이 슬라이딩 부재에 있어서, 슬라이딩층에 포함되는 합금 원소로서 ?칭성을 향상시키는 원소(Ni, Mo, Mn, 및 Cr 중에서 선택되는 적어도 1종)를 함유시키면, 침탄 ?칭 등의 열처리를 행하지 않고, 소결 후의 냉각 과정에서 슬라이딩층의 Fe 조직의 적어도 일부를 마루텐사이트 변태 및 베이나이트 변태시킬 수 있다(소결 경화). 이것에 의해, 슬라이딩면을 포함하는 슬라이딩층이 고경도화되므로, 슬라이딩면의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이것과 더불어, 베이스층 내에서의 Cu와 저융점 금속의 Fe 입자로의 침투·확산에 의해 베이스층의 강도 상승이 달성되어 있으므로, 소결체 전체의 강도가 향상된다. 따라서, 충격 하중이 빈번히 작용하고, 고면압 하에서 사용되는 슬라이딩 부재, 예를 들면 건설기계의 암의 관절부에 사용되는 베어링으로서 사용하는 것도 가능해진다.
그 한편으로, 소결체의 대부분을 차지하는 베이스층이 기본적으로 상기 합금 원소를 함유하지 않고 있으므로, 냉각 후에도 베이스층의 대부분은 소결 경화되지 않고, 따라서 베이스층의 Fe 조직은 마루텐사이트 변태나 베이나이트 변태가 발생하지 않는다. 이렇게 슬라이딩층에만 ?칭성을 향상시키는 원소를 배합함으로써 고가의 합금 원소의 사용량을 삭감해서 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 베이스층이 슬라이딩층과 비교해서 연질의 것이 되므로, 소결체의 치수 교정을 사이징(금형 내에서 소결체를 압축해서 정형하는 공정)에 의해 행하는 것이 가능해진다. 특허문헌 1의 구성에서는 소결 후의 오일 ?칭에 의해 소결체 전체를 경화시키고 있기 때문에, 소결체의 치수 교정은 절삭·연삭 등의 기계 가공에 의해 행하지 않을 수 없지만, 본 발명의 슬라이딩 부재는 사이징에 의한 치수 교정이 가능해서 기계 가공이 불필요하게 된다. 또한, 소결 후의 ?칭 공정도 필요하지 않다. 이렇게 소결 후의 ?칭 공정 및 기계 가공 공정을 생략할 수 있으므로, 특허문헌 1에 기재된 발명과 비교해서 슬라이딩 부재를 더욱 저비용화할 수 있다.
베이스층에 포함되는 저융점 금속으로서는 인을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 베이스층에 있어서의 저융점 금속의 농도는 0.1∼0.6wt%의 범위 내가 바람직하다.
슬라이딩층의 Cu 농도를 10wt% 이상 30wt% 이하로 함으로써 슬라이딩면의 슬라이딩성을 확보하면서 구리의 과잉 사용에 의한 고비용화를 방지할 수 있다. 베이스층의 Fe 입자를 결합시키기 위해서 베이스층에도 Cu를 함유시킬 필요가 있지만, 그 때에 베이스층의 Cu 농도를 슬라이딩층의 Cu 농도보다 작게 함으로써 고가의 구리의 사용량을 억제해서 저비용화를 도모할 수 있다.
소결체를 Cu의 융점보다 낮고, 또한 Fe와 C의 반응 온도보다 높은 온도에서 소결하면, 슬라이딩층에 포함되는 구리를 소결 중에 완전하게 용융시키지 않고 고체의 상태를 유지할 수 있어서, 슬라이딩층의 슬라이딩성을 향상시킬 수 있다. 또한, Fe와 C가 반응해서 Fe 조직에 경질의 펄라이트상(일부는 페라이트상)이 형성되기 때문에, 베이스층의 강도를 확보할 수 있다.
슬라이딩층은 축방향과 직교하는 단면에 의해서 단부가 만들어진 부분 원통형상으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 구리 리치로 해야 할 슬라이딩면이 소결체의 둘레방향 전역이 아니라, 둘레방향의 일부 영역에만 형성된다. 이것에 의해, 소결체의 둘레방향 전역에 슬라이딩면을 형성할 경우에 비해서, 고가의 구리의 사용량을 억제해서 소결 베어링의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 슬라이딩 부재를 베어링으로서 사용할 경우, 축이 슬라이딩 부재의 내주면 전체 둘레와 슬라이딩하는 경우는 적고, 슬라이딩 부재에 있어서의 축과의 슬라이딩 영역이 중력의 영향으로부터 둘레방향의 일부 영역으로 한정되는 경우가 많다. 그 때문에, 이 한정된 일부 영역에 슬라이딩층의 슬라이딩면이 위치하도록 방향이나 자세를 조정하고 나서 슬라이딩 부재를 하우징에 고정하면, 축을 슬라이딩면에 의해 안정적으로 지지할 수 있다.
이상에 상술한 슬라이딩 부재는 Fe, Cu, Cu보다 저융점의 금속, 및 C를 주성분으로서 포함하는 제 1 분말을 조제하고, 합금 원소를 포함하는 Fe, Cu, 및 C를 주성분으로서 포함하는 제 2 분말을 조제하고, 금형 내에 칸막이 부재를 배치해서 제 1 캐비티와 제 2 캐비티를 형성하고, 제 1 캐비티에 제 1 분말을 충전함과 아울러, 제 2 캐비티에 제 2 분말을 충전하고, 금형 내의 제 1 분말 및 제 2 분말을 칸막이 부재를 제거한 상태에서 동시에 압축해서 압분체를 형성하고, 압분체를 소결하고, 제 1 분말에 대응한 조성의 베이스층과, 제 2 분말에 대응한 조성의 슬라이딩층을 형성하고, 그 후에 얻어진 소결체에 사이징 및 오일 함침을 실시함으로써 얻을 수 있다.
제 1 분말 및 제 2 분말을 동시 압축해서 압분체를 성형할 때에는 양 분말의 겉보기 밀도의 차가 크면 압분체의 성형에 지장을 초래한다. 이것에 대해서, 베이스층의 두께를 슬라이딩층의 두께보다 크게 하고, 또한 제 1 분말의 겉보기 밀도를 제 2 분말의 겉보기 밀도보다 작게 함으로써 압분체의 성형이 가능해 진다. 즉, 제 1 분말과 제 2 분말의 겉보기 밀도에 다소의 차가 있어도 압분체를 용이하게 성형하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 소결체의 강도를 확보하면서 슬라이딩면의 슬라이딩성과 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 소결 베어링을 조립한 관절부의 단면도이다.
도 2는 소결 베어링(제 1 실시형태)의 정면도이다.
도 3은 압축 성형 공정에 있어서, 제 1 분말을 충전한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 압축 성형 공정에 있어서, 제 2 분말을 충전한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 압축 성형 공정에 있어서, 칸막이 부재를 하강시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 압축 성형 공정에 있어서, 여분의 분말을 제거한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 압축 성형 공정에 있어서, 상부 펀치에 의해 혼합 분말을 압축한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 압축 성형 공정에 있어서, 압분체를 금형으로부터 인출한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 소결 공정에서 사용하는 소결로를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 사이징 공정에서 사용하는 금형을 나타내는 단면도이다.
도 11은 소결 베어링의 압축 성형 공정 이후의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
도 12는 ?칭성을 향상시키는 합금 원소의 농도 구배를 나타내는 그래프이다.
도 13a는 슬라이딩층의 미크로 조직을 나타내는 도면이다.
도 13b는 베이스층의 미크로 조직을 나타내는 도면이다.
도 14는 소결 베어링의 반경방향의 단면도이다.
도 15는 소결 베어링을 조립한 관절부의 단면도이다.
도 16은 소결 베어링(제 2 실시형태)의 반경방향의 단면도이다.
도 17은 성형 금형 장치의 평면도이다.
도 18은 소결 베어링(제 3 실시형태)의 반경방향의 단면도이다.
도 19는 소결 베어링(제 4 실시형태)의 반경방향의 단면도이다.
도 20은 소결 베어링(제 4 실시형태)의 축방향의 단면도이다.
도 21은 압축 성형 공정에 있어서, 제 1 분말 및 제 2 분말을 충전한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 22는 압축 성형 공정에 있어서, 제 3 분말을 충전한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 23은 압축 성형 공정에 있어서, 칸막이 부재를 이탈시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 24는 압축 성형 공정에 있어서, 분말을 압축한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 25는 소결 베어링의 압축 성형 공정 이후의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
도 26은 소결 베어링(제 5 실시형태)의 축방향의 단면도이다.
도 27은 압축 성형 공정을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 슬라이딩 부재의 일례로서 소결 베어링을 들 수 있고, 이하에 그 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
본 발명에 따른 소결 베어링은 유압 셔블카나 불도저 등의 건설기계의 암(붐이나 버킷 등도 포함함)끼리를 결합하는 관절부에서의 사용에 적합한 것이다. 도 1은 이러한 관절부의 개략 구조를 도시하고 있다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 이 관절부에서는 두 갈래 형상으로 형성된 제 1 암(6)의 내측에 제 2 암(7)의 선단이 삽입되어 있다. 제 2 암(7)의 선단에는 부착 구멍(7a)이 형성되고, 이 부착 구멍(7a)이 소결체로 이루어지는 소결 베어링(1)의 외주면(1b)이 압입 등의 적당한 부착 수단을 이용하여 고정되어 있다. 제 1 암(6)의 두 갈래 부분의 각각에 설치한 핀 구멍(6a) 및 소결 베어링(1)의 내주면(2a)에 핀(4)을 삽입함으로써 제 1 암(6)과 제 2 암(7)이 회전가능하게 연결된다. 핀(4)은 제 1 암(6)에 고정되어 있고, 그 때문에 제 1 암(6)과 제 2 암(7)을 상대적인 요동시키면, 핀(4)이 베어링(1)의 내주면(1a)에 대하여 상대 회전한다. 부호 8은 핀(4)의 빠짐을 규제하는 리테이너이다. 이 관절부에서는 핀(4)의 두부(4a) 또는 리테이너(8)를 핀(4)의 축부로부터 제거하여 핀(4)을 빼냄으로써 제 1 암(6)과 제 2 암(7)을 분리하여 베어링(1)이나 핀(4)의 메인터넌스를 행할 수 있도록 되어 있다.
도 1, 더욱이는 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 소결 베어링(1)은 원통상의 소결체로 이루어지고, 내경측의 슬라이딩층(2)과 외경측의 베이스층(3)을 서로 접촉시킨 상태에서 이들을 일체로 갖는다. 도시예에서는 소결 베어링(1)이 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)만으로 이루어지고, 어느 층도 통 형상, 특히 원통 형상을 이루고 있다. 소결 베어링(1)의 내주면(1a)(슬라이딩층(2)의 내주면)은 축방향으로 스트레이트한 단면 진원상을 이루고, 내주에 삽입되는 핀(4)의 축부(이하, 축(4)이라고 칭함)를 상대 회전가능하게 지지하는 슬라이딩면(A)(베어링면)을 구성한다. 소결 베어링(1)의 외주면(1b)(베이스층(3)의 외주면)은 축방향으로 스트레이트한 단면 진원상을 이루고, 제 2 암(7) 등의 타 부재에 부착되는 피부착면(B)을 구성한다. 소결 베어링(1)의 축방향 양 단면은 축방향과 직교하는 방향으로 연장되는 평탄면이다. 소결 베어링(1)의 축방향 양 단면과 내주면(2a) 및 외주면(3a) 사이에는 각각 모따기가 형성되어 있다.
상기 관절부에서 사용할 경우, 소결 베어링(1)은, 예를 들면 내경이 직경 30∼100mm, 반경방향의 두께가 5∼50mm가 되도록 형성된다. 슬라이딩층(2)의 반경방향의 두께는 소결 베어링(1)의 반경방향의 두께의 1∼20% 정도(바람직하게는 2∼10% 정도)로 하고, 그 실제 두께 치수는 예를 들면 0.3∼2mm 정도로 한다. 슬라이딩층(2)이 지나치게 얇으면, 성형시에 있어서의 원료 분말의 충전성이 악화됨과 아울러 허용 마모 한계가 낮아지고, 슬라이딩층(2)이 지나치게 두꺼우면, 후술하는 ?칭성을 향상시키기 위한 원소나 구리의 사용량이 증가해서 비용 상승을 초래하기 때문이다.
다공질을 이루는 소결 베어링(1)의 미세 홀에는 윤활재로서, 예를 들면 광물유나 합성유 등의 윤활유가 함침된다. 제 1 암(6)과 제 2 암(7)의 상대 회전 시에는 소결 베어링(1)의 내부 기공에 유지된 윤활유가 소결 베어링(1)의 내주면(1a)의 표면 개공으로부터 삼출되어, 내주면(1a)과 축(4) 사이에 윤활유의 유막이 형성되기 때문에, 내주면(1a)의 마모가 억제 또는 방지된다. 소결 베어링(1) 전체의 함유율은, 예를 들면 10∼25vol%로 하고, 바람직하게는 15∼25vol%로 한다. 함유율이 10vol%를 하회하면, 소망의 윤활 특성을 장기간에 걸쳐서 안정적으로 유지·발휘할 수 없고, 함유율이 25vol%를 상회하면, 내부 기공률이 높아지는 관계상, 소결 베어링(1)에 필요로 되는 기계적 강도를 확보할 수 없을 가능성이 있기 때문이다.
또한, 소결 베어링(1)에 함침시키는 윤활유가 너무 저점도이면, 윤활유가 베어링 외부로 유출되기 쉬워지는 것 외에, 내주면(1a)과 축(4) 사이에 소정 강도의 유막을 형성할 수 없어서 내주면(1a)이 마모되기 쉬워진다. 한편, 윤활유가 너무 고점도이면, 내주면(1a)의 표면 개공으로부터의 윤활유의 삼출량이 부족하여 내주면(1a)의 마모가 촉진될 우려가 있다. 이러한 관점으로부터, 윤활유로서는 40℃에 있어서의 동점도가 5㎟/s 이상 600㎟/s 이하의 것이 바람직하고, 50㎟/s 이상 550㎟/s 이하의 것이 한층 바람직하고, 100㎟/s 이상 500㎟/s 이하의 것이 보다 한층 바람직하다.
또한, 소결 베어링(1)의 내부 기공에 함침시키는 윤활재로서 상기 윤활유로 바꾸어 액상 그리스를 선택하는 것도 가능하다. 액상 그리스로서는, 예를 들면 40℃에 있어서의 동점도가 상기 범위 내에 있는 윤활유를 베이스 오일로 하고, 이것에 리튬 비누 등의 비누계 증점제, 또는 우레아 등의 비비누계 증점제를 첨가한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 소결 베어링(1)은 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)에서 금속 조성이 다른 2층 구조를 이루고 있다. 이 2층 구조의 소결 베어링(1)은 이하에 설명하는 압축 성형 공정, 소결 공정, 사이징 공정, 및 함유 공정을 순차 경과함으로써 제조된다.
압축 성형 공정에서는 슬라이딩층(2)의 재료와 베이스층(3)의 재료를 동일한 금형(다이)에 공급해서 동시에 성형하는, 소위 2색 성형의 방법을 채용하고 있다. 이 2색 성형은 금형 내의 외경측과 내경측에 2개의 캐비티를 형성하고, 각 캐비티에 각각 분말을 충전함으로써, 예를 들면 도 3에 나타내는 금형을 이용하여 행해진다. 이 금형은 다이(11)와, 다이(11)의 내주에 배합된 코어 핀(12)과, 다이(11)의 내주면(11a)과 코어 핀(12)의 외주면(12a) 사이에 배치된 외측 하부 펀치(13)와, 칸막이 부재(14)와, 내측 하부 펀치(15)와, 상부 펀치(16)(도 7 참조)를 갖는다. 외측 하부 펀치(13), 칸막이 부재(14), 및 내측 하부 펀치(15)는 동심의 원통형상을 이루고, 각각 독립하여 승강 가능하게 된다.
우선, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 칸막이판(14) 및 내측 하부 펀치(15)를 상단 위치까지 상승시킴과 아울러, 외측 하부 펀치(13)를 하단 위치까지 하강시켜, 다이(11)의 내주면(11a)과, 칸막이판(14)의 외주면(14a)과, 외측 하부 펀치(13)의 단면(13a)에 의해 외경측의 제 1 캐비티(17)를 형성한다. 이 제 1 캐비티(17)에 베이스층(3)에 대응하는 제 1 분말(M1)을 충전한다. 제 1 분말(M1)의 조성은 후술한다.
다음에, 도 4에 나타낸 바와 같이 내측 하부 펀치(15)를 하단 위치까지 하강시켜, 칸막이판(14)의 내주면(14b)과, 코어 핀(12)의 외주면(12a)과, 내측 하부 펀치(15)의 단면(15a)에 의해 내경측의 제 2 캐비티(18)를 형성한다. 이 제 2 캐비티(18)는 제 1 캐비티(17)로부터 격절된 상태로 형성되고, 이 제 2 캐비티(18)에 슬라이딩층(2)에 대응하는 제 2 분말(M2)이 충전된다. 이때, 제 2 분말(M2)을 내측 캐비티(18)로부터 넘치게 해서 칸막이판(14)의 상방을 덮도록 한다. 제 2 분말(M2)의 조성은 후술한다.
다음에, 도 5에 나타낸 바와 같이 칸막이판(14)을 하강시킨다. 이것에 의해, 칸막이 부재(14)의 분의 스페이스에 제 2 분말(M2)이 들어가서 제 1 분말(M1)과 제 2 분말(M2)이 약간 서로 섞여서 접촉한다. 이것에 의해, 다이(11)의 내주면(11a), 외측 하부 펀치(13)의 단면(13a), 칸막이판(14)의 단면(14c), 내측 하부 펀치(15)의 단면(15a), 및 코어 핀(12)의 외주면(12a)으로 형성되는 캐비티(19)에 제 1 분말(M1) 및 제 2 분말(M2)이 2층 상태로 채워진 상태가 된다. 그리고, 캐비티(19)로부터 넘쳐나온 여분의 제 2 분말(M2)이 제거된다(도 6 참조).
이와 같이 금형으로부터 칸막이 부재(14)를 제거한 상태에서, 도 7에 나타나 있는 바와 같이 상부 펀치(16)를 하강시켜, 상부 펀치(16)의 단면(16a)을 분말(M1, M2)로 압박하여, 상부 펀치(16), 하부 펀치(13, 15), 칸막이 부재(14), 및 다이(11)에 의해 캐비티(19)에 충전된 분말(M1, M2)을 압축하여 압분체(M)를 성형한다. 그리고, 도 8에 나타나 있는 바와 같이 외측 하부 펀치(13), 칸막이판(14), 및 내측 하부 펀치(15)를 상승시키고, 압분체(M)를 금형으로부터 인출한다.
여기에서 베이스층(3)에 대응하는 제 1 분말(M1)은 철분, 구리분, 흑연분을 주체로 하고, 그 밖에 저융점 금속을 함유시킨 것이다. 철분으로서는 환원 철분, 애토마이즈 철분 등이 사용가능하지만, 함유성이 우수한 다공질상의 환원 철분을 사용하는 것이 바람직하다. 구리분으로서는 전해 구리분이나 애토마이즈 구리분을 사용할 수 있지만, 입자 전체로서 수지 형상을 이루는 전해 구리분을 사용하면 압분체 강도를 높일 수 있고, 또한 소결시에 구리가 Fe 입자로 확산하기 쉬워지므로 보다 바람직하다. 또한, 저융점 금속으로서는 융점이 구리보다 작은 금속, 구체적으로는 700℃ 이하의 융점을 갖는 금속, 예를 들면 주석(Sn), 아연(Zn), 인(P) 등이 사용가능하다. 이 저융점 금속은 혼합분 중에 그 단체분을 첨가하는 것 외에, 철과 합금화한 분말을 사용함으로써 첨가할 수 있다. 저융점 금속 중에서도 인은 철로의 확산이 용이해서 철 입자 내부까지 확산될 수 있고, 또한 구리의 확산도 촉진한다. 즉, 철 및 구리의 쌍방에 대하여 상성이 좋다. 그 때문에 저융점 금속으로서 인을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 철-인 합금 가루(Fe3P)를 구리분 및 흑연분과 혼합하면, 제 1 분말(M1)의 혼합·성형이 용이해지고, 또한 안전성도 높다고 하는 이점이 얻어진다.
제 1 분말(M1)에 있어서의 각 분말의 배합량은, 예를 들면 구리분: 2∼5wt%, 흑연분: 0.5∼0.8wt%로 하고, 나머지를 철-저융점 금속의 합금 강분으로 하는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 분말(M1)에 있어서의 저융점 금속의 비율은 0.1∼0.6wt% (바람직하게는 0.3∼0.5wt%)로 한다. 구리분은 철분끼리를 결합하는 바인더로서 기능하는 것이며, 구리분의 배합량이 지나치게 적으면 베이스층(3)의 강도 저하를 초래하고, 지나치게 많으면 탄소의 확산을 저해해서 소결체의 강도·경도를 저하시켜버리므로 상기 범위로 한다. 저융점 금속은 그 자신의 철 입자로의 확산, 또한 구리의 철 입자로의 확산의 촉진을 통해서 소결체의 강도를 높이기 위해서 배합되어 있고, 이것이 지나치게 적으면 이러한 효과가 불충분해지고, 지나치게 많으면 저융점 금속이 편석하여, 소결체가 물러져서 강도 저하를 초래하므로, 상기 범위로 한다. 또한, 흑연분은 소결시에 철과 탄소를 반응시켜서 단단한 펄라이트상을 형성하기 위해서 배합되어 있고, 이것이 적으면 베이스층의 강도를 확보할 수 없고, 지나치게 많으면 철이 시멘타이트 조직이 되어, 물러져서 강도 저하를 초래하므로, 상기 범위로 한다.
한편, 슬라이딩층(2)에 대응하는 제 2 분말(M2)은 합금 원소를 포함하는 철분(합금강분), 구리분, 및 흑연분을 혼합한 것이다. 합금 원소로서, ?칭성을 향상시키는 원소, 구체적으로는 Ni, Mo, Mn, 및 Cr 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상이 사용된다. 본 발명에서는 Ni 및 Mo를 선택하고, Ni, Mo, 및 철의 합금강분(Fe-Ni-Mo계 합금강분)을 사용하고 있다. ?칭성을 향상시키는 원소는 후술하는 바와 같이 마루텐사이트 변태 및 베이나이트 변태를 생성시켜서 소결 경화를 행하기 위해서 첨가되지만, Ni 및 Mo는 ?칭성의 향상 효과가 특히 우수하기 때문에 바람직하다. 제 2 분말(M2)의 합금강분으로서 완전 합금분이 바람직하다. 구리분은 전해 구리분이 바람직하지만 애토마이즈 구리분을 사용해도 상관없다.
제 2 분말(M2)에 있어서의 각 분말의 배합량은 구리분 10∼30wt%(바람직하게는 15∼20wt%), 흑연분 0.2∼1.0wt%(바람직하게는 0.3∼0.8wt%)로 하고, 나머지를 합금강분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 분말(M2) 중의 Ni의 비율이 1.0∼4.0wt%(바람직하게는 1.5∼3.5wt%), Mo의 비율이 0.5∼2.0wt%(바람직하게는 0.5∼1.5wt%)의 범위가 되도록 합금강분의 종류 및 양을 선정한다. Ni 및 Mo의 배합량은 성형성과 ?칭성의 향상 효과로부터 정해진다. 구리의 배합량은, 이것이 지나치게 적으면 슬라이딩면(2a)의 슬라이딩성이 저하하고, 지나치게 많으면 베어링면이 자나치게 유연해져서 내마모성에 문제가 생기므로, 상기 범위로 한다. 제 2 분말(M2)의 흑연분은 소결시에 철과 탄소를 반응시켜서 주로 마텐자이트상 및 베이나이트상을 형성하기 때문에 그위에 고체 윤활제로서 기능시키기 위해서 배합되고, 그 배합 비율의 상한 및 하한은 제 1 분말(M1)에서 흑연분의 배합 비율을 정한 이유와 같은 이유로부터 정해진다.
베이스층(3)에 대응하는 제 1 분말(M1)과, 슬라이딩층(2)에 대응하는 제 2 분말(M2)의 겉보기 밀도는 모두 1.0∼4.0g/㎤이 된다. 양 분말의 조성이 상위하기 때문에 양 분말의 겉보기 밀도에는 아무리 해도 차가 발생하고, 이 차로부터 압축 성형 공정에 있어서 제 1 분말(M1)과 제 2 분말(M2)을 동시 성형할 때에, 압분체(M)가 붕괴되는 등 해서 성형이 곤란해지는 것이 예상된다. 그러나, 본 실시형태와 같이 슬라이딩층(2)의 두께가 베이스층(3)의 두께보다 충분히 작고(상기한 바와 같이 슬라이딩층(2)의 두께는 소결 베어링의 두께의 1∼20%, 바람직하게는 2∼10%임), 더욱이 제 1 분말(M1)의 겉보기 밀도가 제 2 분말(M2)의 겉보기 밀도보다 낮은 상태에서는 그 밀도차가 0.5g/㎤ 이하이면, 제 1 분말(M1)과 제 2 분말(M2)을 동시 성형해도 압분체(M)를 성형할 수 있다. 따라서, 제 1 분말(M1)의 겉보기 밀도는 제 2 분말(M1)의 겉보기 밀도보다 작게 하고, 또한 그 밀도차를 0.5g/㎤ 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
이상에 설명한 압축 성형 공정을 경과한 압분체(M)를 소결 공정에서 소결함으로써 소결체(M')가 얻어진다(도 11 참조). 이때, 베이스층(3)이 슬라이딩층(2)에 접한 상태에서 슬라이딩층(2)과 함께 소결되기 때문에, 소결 후에는 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)을 일체화할 수 있다. 소결로로서는 도 9에 나타낸 바와 같이 히터(21)가 설치된 소결존(20a)과, 자연 방열을 행하는 냉각존(20b)을 갖는 연속 소결로(20)를 사용할 수 있다. 분위기 가스로서 CO를 포함하는 것이 사용된다. 소결 온도(소결 조직 내의 온도)는 구리의 융점(1083℃)보다 낮고, 또한 철과 탄소가 반응을 개시하는 온도(900℃ 정도)보다 높아지도록 설정된다. 이 소결 온도를 얻기 위해서, 로내 온도는, 예를 들면 1000℃∼1110℃로 설정된다. 이 온도는 철계 소결체를 소결할 때의 일반적인 로내 온도(1130℃ 이상)보다 낮다.
소결 공정을 경과한 소결체(M')는 사이징 공정으로 이송되어서 치수 교정이 행해진다. 본 실시형태에서는 도 10에 나타나 있는 바와 같이 다이(23), 코어 로드(24), 및 상하부의 펀치(25, 26)를 갖는 사이징 금형을 이용하여 소결체(M')의 내주면, 외주면, 및 양 단면을 압박함으로써 소결체(M')가 사이징 된다. 그 후, 함유 공정에서 소결체(M')의 내부 기공에 윤활제를 함침함으로써, 소결 베어링(1)이 완성된다. 소결체(M')의 잔류 오스테나이트를 제거하기 위해서, 소결 후에 소결체(M')의 템퍼링을 행해서 해도 좋다.
도 9에 나타내는 소결 공정에 있어서의 소결 시에는, 우선 제 1 분말(M1)에 포함되는 인이 용융된다. 인의 용융액은 모세관 현상에 의해 Fe 입자의 내부 깊숙이 확산된다. 또한, 인의 용융액이 Cu 입자의 표면을 적시기 때문에, Cu가 그 융점을 하회하는 온도에서 용융되고, 용융된 Cu와 인이 Fe 입자로 침투해서 Fe 입자 내부까지 확산된다. 이것에 의해, 철 입자끼리가 견고하게 결합되어 베이스층(3)의 강도가 향상된다. 또한, 철과 탄소의 반응 개시 온도보다 높은 온도에서 소결되므로, Fe 조직에는 경질의 펄라이트상이 형성된다(일부는 페라이트상). 이상의 소결 과정을 경과함으로써 베이스층(3)의 강도가 확보되기 때문에, 상기한 바와 같이 소결 온도를 일반적인 철계 소결품의 소결 온도보다 내린 경우에도, 베이스층(3)에 필요로 되는 강도를 확보할 수 있다. 소결 온도를 구리의 융점보다 낮은 온도까지 저하시킴으로써 슬라이딩층(2)(제 2 분말(M2))에 포함되는 구리가 소결 중에도 용융되지 않고, 고체의 상태를 유지한다. 그 때문에, 슬라이딩층(2), 특히 슬라이딩면(A)에 존재하는 구리가 베이스층(3)으로 인입되지 않아서 슬라이딩면(A)에 목적량의 구리를 분포시키는 것이 가능해 진다. 따라서, 슬라이딩면(A)의 슬라이딩성과 소결체(M')의 강도를 양립할 수 있다.
또한, 슬라이딩층(2)에 Ni, Mo 등의 ?칭성 향상 원소를 함유시키고 있으므로, 침탄 ?칭 등의 열처리를 별도로 행하지 않고, 도 9에 나타내는 연속 소결로(20)의 냉각존(20b)을 통과시키는 사이에, 슬라이딩층(2)의 Fe 조직에 마루텐사이트 변태 및 베이나이트 변태를 생기게 해서 고경도화시킬 수 있다(소결 경화). 이것에 의해, 슬라이딩면(A)을 고경도화해서 그 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이것과 아울러, 베이스층(3) 내에서의 구리와 인의 확산에 의해 베이스층(3)의 강도 향상이 달성되어 있으므로, 소결체 전체의 강도(압환 강도 등)가 향상된다. 따라서, 충격 하중이 빈번하게 작용하고 고면압 하에서 사용되는 건설기계의 암의 관절부에 있어서의 베어링으로서의 사용에도 견딜 수 있는 것이 된다.
그 한편으로, 소결체(M')의 대부분을 차지하는 베이스층(3)에는 ?칭성을 향상시키는 원소가 첨가되어 있지 않으므로, 고가의 상기 원소의 베어링 전체에서의 사용량을 삭감할 수 있어서 베어링의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 베이스층(3)에서는 소결 경화가 행해지지 않고, 마루텐사이트 변태나 베이나이트 변태도 생기지 않으므로, 베이스층(3)이 슬라이딩층(2)과 비교해서 연질이 된다. 그 때문에, 소결체(M')의 치수 교정을 사이징 공정에서 행하는 것이 가능해 진다. 상술한 특허문헌 1의 구성에서는 소결 후의 오일 ?칭에 의해 소결체 전체를 경화시키고 있기 때문에, 소결체의 치수 교정은 절삭·연삭 등의 기계 가공에 의해 행하지 않을 수 없지만, 본 발명의 소결체(M')는 사이징에 의한 치수 교정이 가능해서, 기계 가공에 의한 후가공이 불필요하다. 또한, 소결 후의 ?칭을 행하지 않아도, 필요로 되는 충분한 강도(예를 들면 500MPa 이상의 압환 강도)를 확보할 수 있다. 이렇게 소결 후의 ?칭 공정 및 기계 가공 공정을 생략할 수 있으므로, 특허문헌 1에 기재된 발명과 비교해서 소결 베어링(1)을 더욱 저비용화할 수 있다.
참고삼아 상술하면, 사이징의 실시후에 있어서의 슬라이딩층(2)(베어링면(A))의 표면경도는 「JIS Z2245:2011」에 규정된 록크웰 F 스케일(HRF)로 85 이상, 바람직하게는 90 이상, 보다 바람직하게는 95 이상이다. 또한, 사이징의 실시후에 있어서의 베이스층(3)의 표면경도는 록크웰 경도 F 스케일로 55∼85 정도이다.
베이스층(3)에 있어서의 흑연은 소결에 의해 분해되고, 기본적으로 모두 탄소가 되어서 Fe와 반응하고 있다. 이것에 대해서, 슬라이딩층(2)에 있어서의 흑연은 소결 후에도 일부가 입자로서 잔존하여 있다. 이것은 슬라이딩층(2)에서는 베이스층(3)보다 구리의 함유량이 많고, 철 입자의 일부 표면을 구리 입자가 덮기 때문에, Fe와 C가 반응하기 어려워지는 것에 의한다. 이렇게 슬라이딩층(2)에는 베이스층(3)과 비교해서 많은 흑연 입자가 존재하기 때문에, 이 흑연 입자를 고체 윤활제로서 기능시킬 수 있어서 슬라이딩면(A)의 슬라이딩성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 베이스층(3)에 대응하는 제 1 분말(M1)에는 ?칭성을 향상시키는 원소(본 실시형태에서는 Ni 및 Mo)가 포함되어 있지 않으므로, 이론상은 베이스층(3)에 상기 원소가 포함되지 않는 것으로 되지만, 도 3∼도 8에 나타내는 성형 공정의 순서와의 관계에서, 실제로는 도 12에 나타나 있는 바와 같이, 슬라이딩층(2)과 베이스층(3) 간의 계면에 상기 원소의 농도 구배가 생긴다. 이것에 의해, 계면 부근에 ?칭성을 향상시키는 원소를 포함하는 영역이 형성되기 때문에, 계면의 강도, 나아가서는 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)의 결합 강도가 높아진다. 이 경우, 베이스층(3) 중, 슬라이딩층(2)으로부터 충분히 격리된 영역, 예를 들면 슬라이딩층(2)과 대향 관계에 있는 표면(본 실시형태에서 말하면 베이스층(3)의 외주면)에는 ?칭성을 향상시키는 원소가 포함되지 않게 된다. 농도 구배가 생성되어 있는 영역(R)(농도 구배층)의 반경방향 치수는 0.1∼1.0mm의 범위 내, 바람직하게는 0.2∼0.5mm의 범위 내인 것이 바람직하다. 농도 구배층(R)의 반경방향 치수는 2색 성형 금형의 칸막이 부재(14)(도 3 참조)의 반경방향 두께에 의해 조정할 수 있다.
마찬가지로 슬라이딩층(2)에 대응하는 제 2 분말(M2)에는 저융점 금속(본 실시형태에서는 인)이 포함되어 있지 않으므로, 이론상은 슬라이딩층(3)에 저융점 금속이 포함되지 않는 것으로 되지만, 상기와 동일한 이유로부터, 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)의 계면에는 저융점 금속의 농도 구배가 생기게 된다. 슬라이딩층(2) 중, 베이스층(3)으로부터 충분히 이격된 영역, 예를 들면 베이스층(3)과 대향 관계에 있는 표면(본 실시형태에서 하면 슬라이딩층(2)의 슬라이딩면(A))에는 저융점 금속이 포함되지 않게 된다.
이상의 순서로 제작된 소결 베어링(1) 중, 슬라이딩층(2)의 미크로 조직을 도 13a에 개략 도시하고, 베이스층(3)의 미크로 조직을 도 13b에 개략 도시한다.
도 13a에 나타나 있는 바와 같이, 슬라이딩층(2)은 Fe를 모체로 하는 Fe 조직과, 산점 모양으로 표시하는 구리만으로 이루어지는 Cu 조직과, 흑색칠로 표시하는 흑연 조직을 주체로 하고 있다. Fe 조직이 Cu 조직보다 많고, 흑연 조직이 가장 적다. Fe 조직은 마텐자이트상과 베이나이트상을 주체로 하고, 일부에 펄라이트 상을 포함하는 ?칭 조직을 형성한다. Ni와 Mo는 ?칭 조직 중에 확산되어 있다. 슬라이딩층(2)은 제 2 분말(M2)의 배합비에 따라서, 주성분으로서 Cu: 10∼30wt% (바람직하게는 15∼20wt%), C: 0.5∼0.8wt%, Ni: 1.5∼3.5wt%, Mo: 0.5∼1.5wt%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 철 베이스의 금속 조직이다.
또한, 도 13b에 나타나 있는 바와 같이, 베이스층(3)은 Fe를 모체로 하는 Fe 조직(펄라이트상 및 페라이트상)으로 구성된다. 이 Fe 조직의 내부에 Cu 및 P가 확산되어 있고, 베이스층(3) 중에 입자로서의 Cu는 존재하지 않는다. 또한, ?칭 조직 및 흑연 조직도 존재하지 않는다. 이 베이스층(3)은 제 1 분말(M1)의 배합비에 따라서, 주성분으로서 Cu: 2∼5wt%, P: 0.1∼0.6wt%(바람직하게는 0.3∼0.5wt%), C: 0.5∼0.8wt%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 철 베이스의 금속 조직이다. 베이스층(3)의 구리의 함유량은 슬라이딩층(2)의 구리의 함유량보다 적으므로, 베어링 전체에서의 구리의 사용량을 저감해서 저비용화를 도모할 수 있다.
이상의 설명에서는 슬라이딩층(2)의 내주면에 슬라이딩면(A)이 형성되는 경우를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 도 14에 나타나 있는 바와 같이 소결 베어링(1)의 외주면(1b)에 슬라이딩면(A)을 형성한 소결 베어링(1)에 본 발명을 적용해도 좋다. 이 경우, 슬라이딩층(2)이 소결 베어링(1)의 외경측에 형성되고, 슬라이딩층(2)의 외주면이 슬라이딩면(A)을 구성한다. 또한, 베이스층(3)이 소결 베어링(1)의 내경측에 형성되고, 베이스층(3)의 내주면이 피부착면(B)을 구성한다. 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)의 구성 및 기능은 앞서 설명한 실시형태에서의 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)과 공통된다. 그 외, 도 1에 있어서, 소결 베어링(1)의 단면이 제 1 암(6)과 고면압에 의해 슬라이딩할 경우에는 소결 베어링의 단면에 슬라이딩면(A)을 형성할 수도 있다.
[제 2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다.
도 15는 도 1과 마찬가지로 건설기계의 암의 관절부의 단면을 개념적으로 나타내는 것이다. 이 관절부에 있어서, 제 1 암(6)은 제 2 암(7)보다 암 선단측에 있다. 이때, 제 1 암(6)에 고정된 핀(4)은 제 1 암(6)에 작용하는 중력에 의해 상대적으로 하방으로 하강한다. 축이 되는 핀(4)은 소결 베어링(1)의 내주면(1a) 중, 그 하측 영역에 의해 지지되어 있고, 그 때문에 양 암(6, 7)의 상대 회전 시에는 주로 소결 베어링(1)의 내주면(1a)의 하측 영역에 대해서 핀(4)이 슬라이딩한다.
이 실시형태에 있어서, 슬라이딩층(2)은 축방향과 직교하는 단면(횡단면)에서 단부가 만들어진 부분 원통형상(반원통형상)으로 형성된다. 또한, 슬라이딩층(2)의 내주의 슬라이딩면(A)도 횡단면에서 단부가 만들어진 부분 원통면 형상(도시예에서는 반원통면 형상)을 이룬다. 베이스층(3)은 지름방향으로 두께가 얇은 박육부(31)와, 지름방향으로 두께가 두꺼운 후육부(32)를 일체로 갖고, 슬라이딩층(2)이 존재하지 않는 둘레방향 영역이 후육부(32)를 구성한다. 슬라이딩층(2)의 슬라이딩면(A)과, 베이스층(3)을 구성하는 후육부(32)의 내주면에 의해 소결 베어링(1)의 내주면(1a)이 구성되고, 베이스층(3)의 외주면에 의해 소결 베어링(1)의 외주면(1b)(피부착면(B))이 구성된다. 이미 설명한 바와 같이, 이 관절부에서는 핀(4)이 중력에 의해 하강하고, 소결 베어링(1)의 내주면(1a)의 하측 영역에 대해서 슬라이딩하기 때문에, 소결 베어링(1)은 슬라이딩층(2)의 슬라이딩면(A)이 핀(4)의 하측 영역을 덮도록 방향 또는 자세로 해서 제 2 암(7)의 부착 구멍(7a)에 부착된다. 이것에 의해, 핀(4)을 슬라이딩층(2)에 의해 장기간에 걸쳐서 안정적으로 지지할 수 있다.
도 17은 이 실시형태의 소결 베어링(1)의 압축 성형 공정에서 사용하는 금형을 나타내는 것이다. 이 금형은 도 3에 나타내는 금형과 마찬가지로, 다이(11), 코어 핀(12), 제 1 하부 펀치(13), 칸막이 부재(14), 및 제 2 하부 펀치(15), 및 상부 펀치(도시생략)를 구비한다. 칸막이 부재(14)는 반원통 형상의 슬라이딩층(2)의 형태에 대응한 형상(부분 원통 형상)의 제 2 캐비티(18)를 형성하고 있다. 이 압축 성형 공정에 있어서의 금형 구성이나 성형 순서는 칸막이 부재(14)의 형상을 제외하고, 도 3∼도 8에 나타내는 압축 성형 공정과 공통되므로, 그들의 설명을 생략한다. 또한, 도 17에서는 도 3∼도 8에 나타내는 금형 각 부와 공통되는 부위에 각 도면과 동일한 부호를 첨부하고 있다.
이 실시형태의 구성이면, 구리, 더욱이는 ?칭성을 향상시키는 원소의 함유량이 많은 슬라이딩층(2)이 소결 베어링(1)의 내주면(1a)의 전체 둘레가 아니라, 둘레방향 일부 영역에만 형성된다. 그 때문에 고가의 구리나 ?칭성 향상 원소의 사용량을 억제하여 소결 베어링(1)의 저비용화를 도모할 수 있다.
[제 3 실시형태]
이하, 본 발명의 제 3 실시형태를 설명한다.
이상에 설명한 제 2 실시형태에서는 소결 베어링(1)을 서로 조성이 다른 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)에 의해 구성하고 있지만, 소결 베어링(1)은 도 18에 나타나 있는 바와 같이 서로 조성이 다른 3개의 층으로 구성하는 것도 가능하다. 동 도면에 나타내는 소결 베어링(1)은 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)에 추가하여, 슬라이딩층(2) 및 베이스층(3)과 함께 소결된 내경층(5)을 구비하고 있다. 슬라이딩층(2) 및 내경층(5)은 모두 반원통 형상으로 형성되고, 베이스층(3)은 원통 형상으로 형성되어 있다. 슬라이딩층(2)과 내경층(5)이 원주 방향으로 연속함으로써 슬라이딩층(2)의 반원통면 형상의 슬라이딩면(A)와 내경층(5)의 반원통면 형상의 내주면에 의해 소결 베어링(1)의 원통면 형상의 내주면(1a)이 구성되어 있다. 또한, 슬라이딩층(2) 및 내경층(5)의 반경방향의 두께는 반경방향에서 같고, 그 때문에 베이스층(3)은 지름방향의 두께가 둘레방향의 각 부에서 일정하게 되어 있다. 슬라이딩층(2)은 제 2 실시형태와 마찬가지로, 핀(4)의 하강방향인 하측 영역에 배치되어 있고, 이 슬라이딩층(2)의 슬라이딩면(A)에 의해 베어링 간격 내에서 하방으로 하강된 핀(4)의 회전이 지지된다.
[제 4 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 4 실시형태를 설명한다.
도 19 및 도 20의 각각에 제 4 실시형태에 이러한 소결 베어링(1)의 횡단면도(축직교 단면도) 및 종단면도(축평행 단면도)를 나타낸다. 이 소결 베어링(1)은 전체로서 원통형상을 이룬 금속 소결체로 이루어지고, 예를 들면 도 1에 나타내는 건설기계의 암의 관절부에 사용된다. 소결 베어링(1)의 내주면(1a)은 원통면 형상으로 형성되어 있고, 상기 원통면 형상의 내주면(1a)에서 내주에 삽입된 축(4)(예를 들면, 암끼리를 연결하는 연결핀)을 상대 회전 가능하게 지지한다. 이 실시형태에서는 소결 베어링(1)의 원통형상의 내주면(1a)이 타 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면(A)으로서 기능한다.
소결 베어링(1)은 중간부(301)와, 중간부(301)의 반경방향 양측에 배치된 한쌍의 표층부(201, 202)를 일체로 구비한다. 내경측의 표층부(201)와 중간부(301), 중간부(301)와 외경측의 표층부(202)는 각각 압분체의 소결에 따라 결합되어 있다.
중간부(301)는 상술한 베이스층(3)으로 형성된다. 또한, 내경측의 표층부(201)는 상술한 슬라이딩층(2)으로 형성된다. 외경측의 표층부(202)는, 예를 들면 내경측의 표층부(201)와 마찬가지로, Fe를 주성분으로 하고, 이것에 Cu, ?칭성을 향상시키는 합금 원소(여기에서는 Ni와 Mo), 및 C를 포함하는 원통형상의 소결 금속으로 형성된다. 외경측의 표층부(202)를 구성하는 각 원소의 농도(배합 비율)는 내경측의 표층부(201)를 구성하는 각 원소의 농도와 같게 해도 좋고, 다르게 해도 좋다. 다만, 내경측의 표층부(201)는 축(4)과 슬라이딩하는 슬라이딩면(A)을 갖는 관계상, 외경측의 표층부(202)보다 슬라이딩성이 우수한 소결 금속으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 내경측의 표층부(201)의 Cu 농도는 외경측의 표층부(202)의 Cu 농도보다 높게 하는 것이 바람직하다.
내경측의 표층부(201) 및 외경측의 표층부(202)가 ?칭성을 향상시키는 원소를 포함함으로써, 소결 후에는 양 표층부(201, 202)에 포함되는 Fe 조직이 마루텐사이트 변태 또는 베이나이트 변태를 생성하고(소결 경화), 이들이 고경도화된다. 그 결과, 고경도이고 내마모성이 풍부한 슬라이딩면(A)이나 피부착면(B)을 얻을 수 있다. 또한, 내경측의 표층부(201)의 Cu 농도를 외경측의 표층부(202)의 Cu 농도보다 높게 함으로써, 슬라이딩성이 우수한 슬라이딩층(A)이 얻어지고, 축(4)과의 슬라이딩이 반복되는 것에 의한 슬라이딩면(A)의 마모를 억제할 수 있다.
중간부(301)는 양 표층부(201, 202) 중 적어도 내경측의 표층부(201)보다 저밀도로 하는 것이 바람직하다. 중간부(301)를 내경측의 표층부(201)보다 저밀도화함으로써 중간부(301)에서 유지한 윤활제를 모세관력에 의해 내경측의 표층부(201)에 공급할 수 있으므로, 슬라이딩면(A)과 축(4)의 외주면 사이에 윤택한 윤활제를 개재시켜서, 슬라이딩면(A)의 마모를 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다. 내경측의 표층부(201)보다 저밀도의 중간부(301)를 얻기 위해서는, 예를 들면 중간부(301)의 성형용 분말로서 그 평균 입경(특히 주성분 분말인 Fe 분말의 평균 입경)이 내경측의 표층부(201)(더욱 필요에 따라서 외경측의 표층부(202))의 성형용 분말의 그것보다 큰 것을 사용하면 좋다. 또한, 중간부(301)는 주로 내경측의 표층부(201)에 윤활제를 공급하기 위한 보유층으로서의 기능을 갖고 있으면 충분하므로, 내경측의 표층부(201)에 필요로 되는 기계적 강도, 내마모성, 슬라이딩성 등은 불필요하다. 그 때문에, 중간부(301)에 포함되는 Cu의 양은 Fe 입자끼리를 필요 최저한의 결합 강도로 결합시킬 수 있는 정도면 충분하다.
또한, 중간부(301)는 ?칭성을 향상시키는 합금 원소를 포함하고 있지 않기 때문에, 소결시에 소결 경화는 행하지 않는다. 그 때문에, 중간부(301)를 내경측의 표층부(201) 및 외경측의 표층부(202)보다 연질로 할 수 있다. 이 경우, 중간부(301)를 소결 베어링(1)의 변형 흡수부로서 활용할 수 있으므로, 소결 베어링(1)을 암의 구멍부(7a)에 대하여 압입 고정해도 슬라이딩면(A)의 형상·치수 정밀도에 악영향이 미치기 어려워져서, 축(4)의 지지 정밀도가 향상된다.
이상에 상술한 3층 구조의 소결 베어링(1)을 제조할 때의 압축 성형 공정에서는 이미 상술한 2색 성형법에 유사한 다색 성형법이 채용된다. 즉, 지름방향으로 서로 격절된 상태에서 하나의 금형 내에 형성되는 복수(여기에서는 3개)의 캐비티의 각각에 외경측의 표층부(202)의 형성용 분말인 제 1 분말(M1), 중간부(301)의 형성용 분말인 제 2 분말(M2), 및 내경측의 표층부(201)의 형성용 분말인 제 3 분말(M3)을 충전하고 나서, 분말(M1∼M3)의 상호 격절 상태를 해제하고, 그 후 분말(M1∼M3)을 동시에 축방향으로 압축함으로써, 압분체(M)를 성형한다. 이 다색 성형은, 예를 들면 도 21∼도 24에 나타내는 성형 금형 장치(10)를 사용해서 행할 수 있다.
성형 금형 장치(10)는 압분체(M)의 외경면을 성형하는 다이(11)와, 다이(11)의 내주에 배치되고 압분체(M)의 내주면을 성형하는 코어 핀(12)과, 다이(11)와 코어 핀(12) 사이에 배치되고 압분체(M)의 일단면을 성형하는 제 1∼제 3 하부 펀치(13a∼13c) 및 제 1, 제 2 칸막이 부재(14a, 14b)와, 압분체(M)의 타단면을 성형하는 상부 펀치(15)를 구비한다. 하부 펀치(13a∼13c) 및 칸막이 부재(14a, 14b)는 각각 독립하여 승강 가능하게 된다.
이상의 구성을 갖는 성형 금형 장치(10)에 있어서, 우선 제 2, 제 3 하부 펀치(13b, 13c) 및 양 칸막이 부재(14a, 14b)를 상단에 위치시킨 상태에서 제 1 하부 펀치(13a)를 하단까지 하강시킴으로써, 다이(11)의 내주면, 제 1 칸막이 부재(14a)의 외주면 및 제 1 하부 펀치(13a)의 상단면에서 제 1 캐비티(16)를 형성하고, 이 제 1 캐비티(16)에 제 1 분말(M1)을 충전한다. 이어서, 도 21에 나타나 있는 바와 같이 제 2 하부 펀치(13b)를 하단까지 하강시킴으로써, 제 1 칸막이 부재(14a)의 내주면, 제 2 칸막이 부재(14b)의 외주면 및 제 2 하부 펀치(13b)의 상단면에서 제 2 캐비티(17)를 형성하고, 이 제 2 캐비티(17)에 제 2 분말(M2)을 충전한다. 제 2 분말(M2)은 제 2 캐비티(17)로부터 넘치게 해서 적어도 제 1 칸막이 부재(14a)의 상방을 덮도록 한다. 도시예에서는 제 2 칸막이 부재(14b)의 상방의 일부 영역도 제 2 분말(M2)로 덮혀 있다.
제 1 분말(M1)은 외경측의 표층부(202)의 금속 조성에 대응하고, 제 2 분말(M2)은 중간부(301)의 금속 조성에 대응하는 분말이다. 또한, 내경측의 표층부(201) 및 외경측의 표층부(202)보다 저밀도의 중간부(301)를 얻기 위해서, 제 2 분말(M2)의 주성분 분말인 Fe 분말로서는 제 1 분말(M1)의 주성분 분말인 Fe 분말, 더욱이는 후술하는 제 3 분말(M3)의 주성분 분말인 Fe 분말보다 대입경의 것을 사용한다.
다음에, 도 22에 나타나 있는 바와 같이 제 3 하부 펀치(13c)를 하단까지 하강시킴으로써, 제 2 칸막이 부재(14b)의 내주면, 코어 핀(12)의 외주면 및 제 3 하부 펀치(14c)의 상단면에 의해 제 3 캐비티(18)를 형성하고, 이 제 3 캐비티(18)에 내경측의 표층부(201)의 금속 조성에 대응하는 제 3 분말(M3)을 충전한다. 이때, 제 3 분말(M3)을 제 3 캐비티(18)로부터 넘치게 해서 제 2 칸막이 부재(14b)의 상방의 적어도 일부 영역을 덮도록 한다.
다음에, 도 23에 나타낸 바와 같이 양 칸막이 부재(14a, 14b)를 하강시키면, 제 1 칸막이 부재(14a)가 제거됨으로써 형성된 스페이스에 제 1 칸막이 부재(14a)의 상방을 덮고 있었던 제 2 분말(M2)이 충전되어, 제 1 분말(M1)과 제 2 분말(M2)이 약간 서로 섞여서 접촉한다. 또한, 이것과 동시에, 제 2 칸막이 부재(14b)가 제거됨으로써 형성된 스페이스에 제 2 칸막이 부재(14b)의 상방을 덮고 있었던 제 2 분말(M2) 및 제 3 분말(M3)이 충전되고, 제 2 분말(M2)과 제 3 분말(M3)이 약간 서로 섞여서 접촉한다. 이상과 같이 하여, 다이(11)의 내주면, 하부 펀치(13a∼13c)의 상단면, 칸막이 부재(14a∼14b)의 상단면 및 코어 핀(12)의 외주면에 의해 형성되는 캐비티(19)가 제 1 분말(M1), 제 2 분말(M2) 및 제 3 분말(M3)로 충전된 상태가 된다.
그리고, 캐비티(19)로부터 넘쳐 나온 여분의 분말(M2, M2)을 제거한 후, 도 24에 나타나 있는 바와 같이 상부 펀치(16)를 하강시켜서 캐비티(19)에 충전된 분말(M1∼M3)을 축방향으로 압축하여 압분체(M)를 성형한다. 압분체(M)의 성형후, 하부 펀치(13a∼13c) 및 칸막이 부재(14a∼14b)를 일체로 상승 이동시키고, 압분체(M)를 성형 금형 장치(10)로부터 인출한다.
이상에 상술한 압축 성형 공정에서 얻어진 압분체(M)는 소결 공정에 있어서 소정의 조건에서 가열·소결되고, 이것에 의해 소결체(M')(도 25 참조)가 얻어진다. 압분체(M)의 소결시, 제 2 분말(M2)의 압분체는 제 1 분말(M1)의 압분체 및 제 3 분말(M3)의 압분체에 접한 상태에서 제 1, 제 3 분말(M1, M3)의 압분체와 함께 소결되기 때문에, 압분체(M)를 소결하면 중간부(301)가 되는 부분(M2')이 농도 구배층(R)이 되는 부분을 통해서 외경측의 표층부(202)가 되는 부분(M1') 및 내경측의 표층부(201)이 되는 부분(M3')과 일체화된 소결체(M')를 얻을 수 있다.
소결 공정에서 얻어진 소결체(M')는 사이징 공정에서 소정 형상·치수로 피니싱된다. 소결체(M')의 사이징은, 예를 들면 도 10에 나타나 있는 바와 같이 동축배치된 다이(23), 코어 로드(24), 및 상하부 펀치(25, 26)를 갖는 사이징 금형을 이용하여 소결체(M')의 외경면, 내경면 및 양단면을 압박하는 소위 사이징에 의해 실행된다. 사이징이면, 가공 경화에 의한 소결체(M')의 표면 경도 향상도 동시에 실현되므로, 한층 고강도의 소결 베어링(1)을 실현할 수 있다. 그 후, 함유 공정에서 소결체(M')의 내부 기공에 윤활유 또는 액상 그리스를 함침시키면, 도 19 및 도 20에 나타내는 소결 베어링(1)이 완성된다. 또한, 사이징 공정의 실행 후이고 함유공정 실행 전에, 소결체(M')에 축적된 내부 응력을 제거하기 위한 열처리(템퍼링)공정을 실시해도 좋다.
[제 5 실시형태]
이하, 본 발명의 제 5 실시형태를 설명한다.
제 4 실시형태에서는 소결에 의해 결합된 3층의 금속층(내경측의 표층부(201), 중간부(301) 및 외경측의 표층부(202))을 지름방향으로 적층했을 경우를 설명했지만, 3층 이상의 금속층을 축방향으로 적층할 수도 있다. 도 26은 그 일례를 나타내는 것이며, 중간부(301)와 2개의 표층부(201, 202)를 축방향으로 적층한 소결 베어링(1)을 나타내고 있다. 이 소결 베어링(1)은 모터의 회전축과 같이 고속 회전하는 축(4)을 회전가능하게 지지하는 용도에 적합한 것이며, 그 내부 기공에는 제 1 실시형태의 소결 베어링(1)과 마찬가지로 윤활유가 함침되어 있다. 이 경우, 양 표층부(201, 202)를 슬라이딩층으로 형성하고, 중간부(301)를 베이스부(3)로 형성할 수 있다.
이 소결 베어링(1)에서는 일방의 표층부(201)의 내주면(201a) 및 타방의 표층부(202)의 내주면(202a)이 상대적으로 소경으로 형성되어서 축(4)을 지지하는 슬라이딩면(A)을 구성하고, 중간부(301)의 내주면(301a)이 상대적으로 대경으로 형성된 소위 여유부(28)를 구성하고 있다. 이렇게 하면, 각 내주면(201a, 202a, 301a)을 모두 동일한 직경으로 해서 소결 베어링(1)의 내주면 전체를 슬라이딩면(A)으로 할 경우와 비교하여, 축(4)의 회전 토크를 저감하면서, 축(4)의 지지 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 26에서는 각 부(201, 202, 301)의 두께(축방향 치수)를 대략 동일하게 형성하고 있지만, 각 부(201, 202, 301)의 두께는 서로 다르게 해도 좋다. 예를 들면, 중간부(301)의 두께를 표층부(201, 202)의 두께보다 충분히 크게 하면, 소결 베어링(1) 전체에서 고가의 ?칭성을 향상시키는 합금원의 사용량을 저감하여 소결 베어링(1)을 저비용화할 수 있다.
일방의 표층부(202)와 중간부(301)의 사이 및 중간부(301)와 타방의 표층부(202)의 사이에는 각각 ?칭성을 향상시키는 원소(Ni 및 Mo)의 농도 구배가 생긴 원통 형상의 농도 구배층(R)이 설치되어 있고, 각 부(201, 202, 301)는 실질적으로 농도 구배층(R)을 통해서 결합되어 있다.
도 27은 도 26에 나타내는 소결 베어링(1)을 제조할 때의 압축 성형 공정의 개요를 나타내고 있고, 도시예의 성형 금형 장치(10)는 압분체의 외경면을 성형하는 원통 형상의 다이(11), 압분체의 내경면을 성형하는 코어 핀(12), 및 압분체의 일단면 및 타단면을 성형하는 상부 펀치(15) 및 하부 펀치(13)를 구비하고 있다. 이 성형 금형 장치(10)에 있어서는, 예를 들면 하부 펀치(13)를 하강시킴으로써 다이(11)의 내주면, 코어 핀(12)의 외주면, 및 하부 펀치(13)의 상단면에서 캐비티를 형성하고, 그 후 이 캐비티에 대하여 일방의 표층부(201)에 대응한 제 1 분말(M1), 중간부(301)에 대응한 제 2 분말(M2), 및 타방의 표층부(202)에 대응한 제 3 분말(M3)을 순차로 충전한다. 이때, 제 1 분말(M1)과 제 2 분말(M2)이 접촉한 부분에서는 제 1 분말(M1) 중에 제 2 분말(M2)이 분산된 분산층이 생성된다. 또한, 제 2 분말(M2)과 제 3 분말(M3)이 접촉한 부분에서는 제 2 분말(M2) 중에 제 3 분말(M3)이 분산된 분산층이 생성된다.
또한, 성형 금형 장치(30)에 대한 분말(M1∼M3)의 공급은 하부 펀치(13)를 3단계로 나누어서 하강시킴으로써 순차적으로 캐비티를 형성하고, 각 캐비티에 제 1 ∼제 3 분말(M1∼M3)을 순차적으로 충전함으로써 행할 수 있다.
이상과 같이 하여, 캐비티에 분말(M1∼M3)을 충전한 후, 상부 펀치(15)를 하강시켜서 분말(M1∼M3)을 축방향으로 압축하여 압분체를 성형한다. 압분체의 성형후, 하부 펀치(13)를 상승 이동시켜서 압분체를 성형 금형 장치(10)로부터 인출하고, 인출한 압분체를 소결 공정에 투입한다. 그리고, 이 소결체를 사이징 공정 및 함유 공정에 순차 투입함으로써, 소결 베어링(1)이 얻어진다.
이상의 설명에서는 2개의 금속층(슬라이딩층(2) 및 베이스층(3))이나 3개의 금속층(2개의 표층부(201, 202), 중간부(301))을 지름방향이나 축방향으로 적층한 형태의 소결 베어링(1)을 예시했지만, 4층 이상의 금속층을 지름방향 또는 축방향으로 적층한 소결 베어링에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 소결체(M')나 슬라이딩면(A)의 형태도 임의이고, 슬라이딩 부재로서 구면 부쉬나 평탄한 패드 형상 부재(예를 들면 붐 패드)에 본 발명을 적용할 수 있다. 전자이면 슬라이딩면(A)이 구면 형상이 되고, 후자이면 슬라이딩면(A)이 평탄면 형상이 된다. 슬라이딩면(A)에 하나 또는 복수의 오목부(예를 들면 홈형상)를 형성할 수도 있고, 이것에 의해 오목부를 윤활제 저장소로서 활용하는 것이 가능해 진다.
또한, 이상의 설명에서는 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)의 계면이 원통면 형상일 경우를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 계면의 축직교 단면 형상을 비원형(예를 들면 다각 형상이나 스플라인 형상)으로 할 수 있다(도시생략). 이것에 의해, 슬라이딩층(2)과 베이스층(3)의 결합 강도가 더욱 높아진다. 계면의 형상은 압축 성형 공정에 있어서의 칸막이 부재(14)(도 3 등 참조)의 형상을 따르기 때문에, 칸막이 부재(14)의 형상을 변경함으로써 계면의 형상을 변경할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 소결 베어링(1)을 건설기계에 적용했을 경우를 예시했지만, 이것에 한정하지 않고, 본 발명의 슬라이딩 부재는 슬라이딩면이 고면 압 조건이 되는 여러가지의 용도에 적용할 수 있다.
1: 소결 베어링 2: 슬라이딩층
3: 베이스층 4: 핀(축)
6: 제 1 암 7: 제 2 암
20: 소결로 A: 슬라이딩면(베어링면)
B: 피부착면 M: 압분체
M': 소결체 M1: 제 1 분말
M2: 제 2 분말

Claims (14)

  1. 소결체로 형성되고, 타 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부재로서,
    합금 원소를 포함하는 Fe, Cu, 및 C를 주성분으로서 포함하는 슬라이딩층과, 슬라이딩층에 접한 상태에서 슬라이딩층과 함께 소결되어 Fe, Cu, Cu보다 저융점의 저융점 금속 및 C를 주성분으로서 포함하는 베이스층을 구비하고, 상기 슬라이딩층에 슬라이딩면을 형성한 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금 원소로서 Ni, Mo, Mn, 및 Cr 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 슬라이딩 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    슬라이딩층에 포함되는 Fe 조직의 적어도 일부가 마루텐사이트 변태 및 베이나이트 변태하여 있는 슬라이딩 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    베이스층에 포함되는 저융점 금속은 P인 슬라이딩 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    베이스층에 있어서의 저융점 금속의 농도를 0.1∼0.6wt%로 한 슬라이딩 부재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    슬라이딩층의 Cu 농도를 10∼30wt%로 하고, 베이스층의 Cu 농도를 슬라이딩층의 Cu 농도보다 작게 한 슬라이딩 부재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    소결체는 Cu의 융점보다 낮고, 또한 Fe와 C의 반응 개시 온도보다 높은 온도에서 소결한 것인 슬라이딩 부재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    건설기계의 암의 관절부의 베어링으로서 사용되는 슬라이딩 부재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩층은 축방향과 직교하는 단면에서 단부가 만들어진 부분 원통 형상으로 형성되어 있는 슬라이딩 부재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    중간부와, 중간부의 양측에 배치한 표층부를 구비하고, 중간부를 상기 베이스층으로 형성함과 아울러, 양 표층부 중 적어도 하나를 상기 슬라이딩층으로 형성한 슬라이딩 부재.
  11. 제 10 항에 있어서,
    중간부를 상기 슬라이딩층으로 형성한 표층부보다 저밀도로 한 슬라이딩 부재.
  12. 슬라이딩층 및 베이스층을 구비하고, 슬라이딩층에 타 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면이 형성된 슬라이딩 부재를 제조하기 위한 방법으로서,
    Fe, Cu, Cu보다 저융점의 금속, 및 C를 주성분으로서 포함하는 제 1 분말을 조제하고,
    합금 원소를 포함하는 Fe, Cu, 및 C를 주성분으로서 포함하는 제 2 분말을 조제하고,
    금형 내에 칸막이 부재를 배치해서 제 1 캐비티와 제 2 캐비티를 형성하고,
    제 1 캐비티에 제 1 분말을 충전함과 아울러, 제 2 캐비티에 제 2 분말을 충전하고,
    금형 내의 제 1 분말 및 제 2 분말을 칸막이 부재를 제거한 상태에서 동시에 압축해서 압분체를 형성하고,
    압분체를 소결하여, 제 1 분말에 대응한 조성의 베이스층과 제 2 분말에 대응한 조성의 슬라이딩층을 형성하고,
    그 후, 얻어진 소결체에 사이징을 실시하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 합금 원소로서 Ni, Mo, Mn, 및 Cr 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 슬라이딩 부재의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    베이스층의 두께를 슬라이딩층의 두께보다 크게 하고, 또한 제 1 분말의 겉보기 밀도를 제 2 분말의 겉보기 밀도보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조방법.
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