WO2006114911A1

WO2006114911A1 - 摺動部品とその製造方法

Info

Publication number: WO2006114911A1
Application number: PCT/JP2005/020802
Authority: WO
Inventors: Teruo Shimizu; Tsuneo Maruyama
Original assignee: Mitsubishi Materials Pmg Corporation
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US20090129963A1; EP1878521A1; KR101243542B1; US9017599B2; EP1878521B1; KR20070120995A; JP4918967B2; CN101203343A; CN101203343B; JP2006299347A; EP1878521A4; US20120244029A1

Abstract

　摺動部品において、摺動部の表面銅被覆率を向上する。　原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体６を成形し、この圧粉体６を焼結してなる摺動部品たる軸受を形成する。銅系原料粉末は、鉄系原料粉末１より平均直径が小さくかつ該鉄系原料粉末１よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末２と、該銅系偏平原料粉末２より平均直径が小さい銅系小原料粉末３からなる。そして表面側に銅が偏析している。銅系偏平原料粉末２が表面側に偏析し得られた軸受は、表面側が銅系偏平原料粉末２のみならず銅系小原料粉末３もあらわれて銅に覆われ、表面銅被覆率を向上することができる。

Description

明細書

摺動部品とその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、軸受などの摺動部品とその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 摩擦抵抗の削減と耐久性の向上を図ることができ、ノイズの発生を防止することができる摺動部品として、鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填すると共に、振動を加え、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなり、前記銅系の原料粉末が前記鉄系の原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平粉であり、表面側に銅が偏祈しているもの (例えば特許文献 1)や、鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填すると共に、振動を加え、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなり、前記銅系原料粉末は銅又は銅合金の偏平粉を含み、前記偏平粉の最大投影面積の平均値が前記鉄系原料粉末の最大投影面積の平均値より大きぐ表面側に銅が偏祈しているもの（例えば特許文献 2)が知られている。

特許文献 1：特開 2003— 221606号公報

特許文献 2 :特開 2004— 84038号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかし、前者及び後者の従来技術においては鉄系原料粉末と、該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平粉からなる銅系偏平原料粉末とを混合したものを成形金型の充填部に充填すると共に、振動を加えることにより、銅系偏平原材粉末が充填部内の外側に偏祈し、厚さ方向に重なり合うと共に、厚さと交叉する方向を表面側の長さ方向に合わせるようにして集まり表面側に銅系偏平原料粉末が偏析するものである力表面には偏祈した銅系偏平原材粉末のみならずその一部には鉄系原料粉末があらわれたり、表面にあらわれ隣接する銅系偏平原材粉末の間に隙間が形成されたりし、その結果表面には銅系原材粉末と鉄系原料粉末との隙間や、銅系偏平原材粉末相互の隙間が形成されることとなり、この隙間によって摺動部の表面銅被覆率を向上することができないというおそれがあった。

[0004] 解決しょうとする問題点は、鉄系原料粉末と、該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな銅系原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して表面側に銅を偏析してなる摺動部品において、摺動部の表面銅被覆率を向上する点である。

課題を解決するための手段

[0005] 請求項 1の発明は、鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より平均直径が小さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より平均直径が小さい銅系小原料粉末力なり、表面側に銅が偏祈してなることを特徴とする摺動部品である。

[0006] 請求項 2の発明は、摺動部の表面銅被覆率が 80%以上であることを特徴とする請求項 1記載の摺動部品である。

[0007] 請求項 3の発明は、前記銅系偏平原料粉末のアスペクト比が 10以上であることを特徴とする請求項 1又は 2記載の摺動部品である。

[0008] 請求項 4の発明は、前記銅系原料粉末の割合が全体の 20〜40重量％であることを特徴とする請求項 2記載の摺動部品である。

[0009] 請求項 5の発明は、鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より最大投影面積の平均値が小さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より最大投影面積の平均値が小さい銅系小原料粉末からなり、表面側に銅が偏祈してなることを特徴とする摺動部品である。

[0010] 請求項 6の発明は、摺動部の表面銅被覆率が 80%以上であることを特徴とする請求項 5記載の摺動部品である。

[0011] 請求項 7の発明は、鉄系と銅系の原料粉末とを成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品の製造方法において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より平均直径が小さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より平均直径が小さい銅系小原料粉末からなり、前記充填部内の前記銅系偏平原料粉末を前記圧粉体の表面側に偏析することを特徴とする摺動部品の製造方法である。

[0012] 請求項 8の発明は、鉄系と銅系の原料粉末とを成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品の製造方法において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末よりの最大投影面積の平均値が小さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より最大投影面積の平均値が小さ!、銅系小原料粉末からなり、前記充填部内の前記銅系偏平原料粉末を前記圧粉体の表面側に偏析することを特徴とする摺動部品の製造方法である。

[0013] 請求項 9の発明は、前記銅系偏平原料粉末のアスペクト比が 10以上であることを特徴とする請求項 7又は 8記載の摺動部品の製造方法である。

[0014] 請求項 10の発明は、前記銅系偏平原料粉末の割合が全体の 20〜40重量％であることを特徴とする請求項 7〜9のいずれか 1項に記載の摺動部品の製造方法である発明の効果

[0015] 請求項 1、 5の発明によれば、摺動部品により軸受を構成した場合では、銅系偏平原料粉末のみならず銅系小原料粉末もあらわれて銅に覆われた表面側に回転体が摺動し、回転軸と表面側との摩擦係数が低ぐ円滑な回転が可能となり、同時に鉄により所定の強度と耐久性とが得られる。また、この構造では、回転体が摺動する表面側が摩耗しても、表面側の下には銅が所定の割合で含まれているから、摺動部分の耐久性に優れたものとなる。

[0016] 請求項 2、 6の発明によれば、摺動部の摩擦係数を極めて、つそう低く抑えることができる。

[0017] 請求項 3、 9の発明によれば、アスペクト比を 10以上とすることにより、振動を加えると、偏平粉が表面側に良好に偏祈し、表面側の銅濃度の高い摺動部品が得られる。

[0018] 請求項 4の発明によれば、銅系原料粉末の割合が 20重量％未満であると、表面側における銅の割合が低下し、摩擦抵抗が大きくなり、 40重量％を超えると、全体に示す銅系の割合が多くなり、強度的に不利となる。したがって、上記割合を採用することによって、摩擦抵抗を削減し、かつ強度的に優れた摺動部品を得ることができる。

[0019] 請求項 7、 8の発明によれば、この方法を用いることにより、摩擦係数が低ぐ耐久性にいつそう優れた摺動部品が得られる。

[0020] 請求項 10の発明によれば、銅系偏平原料粉末の割合が 20重量％未満であると、表面側における銅の割合が低下し、摩擦抵抗が大きくなり、 40重量％を超えると、全体に示す銅系の割合が多くなり、強度的に不利となる。したがって、上記割合を採用することによって、摩擦抵抗を削減し、かつ強度的に優れた摺動部品を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]図 1は本発明の実施例 1を示す製造方法を説明するフローチャート図である。

[図 2]図 2は本発明の実施例 1を示す鉄系原料粉末の概略正面図である。

[図 3]図 3は本発明の実施例 1を示す銅系偏平原料粉末を示し、図 3 (A)は概略側面図、図 3 (B)は概略正面図である。

[図 4]図 4は本発明の実施例 1を示す銅系小原料粉末の概略正面図である。

[図 5]図 5は本発明の実施例 1を示す軸受の斜視図である。

[図 6]図 6は本発明の実施例 1を示す成形金型の断面図である。

[図 7]図 7は本発明の実施例 1を示す圧粉体の概略断面図であり、一部を拡大表示している。

符号の説明

[0022] 1 鉄系原料粉末

2 銅系偏平原料粉末

3 銅系小原料粉末 11 成形金型

16 充填部

51 摺動面 (摺動部）

発明を実施するための最良の形態

[0023] 本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全て力本発明の必須要件であるとは限らない。

実施例 1

[0024] 本発明の製造方法につき説明すると、鉄系原料粉末 1と銅系偏平原料粉末 2と銅系小原料粉末 3を所定の割合で混合 (S1)する。図 2に示すように、鉄系原料粉末 1 にはアトマイズ粉などの略球状の不規則形状粉を用いる。この鉄系原料粉末 1の平均直径は 50〜： LOO /z m、好ましくは 60〜80 /ζ πιとする。また、図 3に示すように、銅系原料粉末 2には偏平粉を用い、この偏平粉のアスペクト比（直径 DZ厚さ Τ)は 10 以上、好ましくは 20〜50とする。この偏平な銅系偏平原料粉末 2の平均直径 Dは 80 μ mで、平均厚さ Tは 1〜5 μ mとする。尚、銅系偏平原料粉末 2には、銅粉末を主体とし、錫粉末を 2〜30重量％混合したものを用いることができる。さらに図 4に示すように銅系小原料粉末 3には略球状の不規則形状粉を用いる。この銅系小原料粉末 3 の平均直径は 30〜50 μ m、好ましくは 20 μ m程度とする。

[0025] これにより、銅系偏平原料粉末 2の平均直径は、鉄系原料粉末 1の平均直径より小さぐ銅系小原料粉末 3の平均直径より大きく形成されている。このような大きさの比較により、銅系偏平原料粉末 2の最大投影面積 Aの平均値は、鉄系原料粉末 1の最大投影面積 Bの平均値より小さぐまた、最大投影面積 Aの平均値は、銅系小原料粉末 3の最大投影面積 Cの平均値より大きく形成されている。

[0026] 図 5に示すように、軸受 5は略円筒形をなし、その中央には回転体たる回転軸（図示せず)が回転摺動するほぼ円筒状の摺動面 51が形成され、この摺動部たる摺動面 51の長さ方向両側には平行で平坦な端面 52, 53が設けられ、その外周面 54は円筒状に形成されている。 [0027] 前記混合 (SI)した鉄系原料粉末 1と銅系偏平原料粉末 2と銅系小原料粉末 3の混合したものを成形金型 11の充填部 16に充填する。この充填した混合粉において、銅系偏平原料粉末の割合は全体の 20〜40重量％とする。

[0028] 図 6は成形金型 11の一例を示し、この成形金型 11は、上下方向を軸方向（プレス上下軸方向）としており、ダイ 12、コアロッド 13、下パンチ 14および上パンチ 15を備えている。ダイ 12はほぼ円筒形状で、このダイ 12内にほぼ円柱形状のコアロッド 13が同軸的に位置している。下パンチ 14は、ほぼ円筒形状で、ダイ 12およびコアロッド 13間に下方から上下動自在に嵌合している。上パンチ 15は、ほぼ円筒形状で、ダイ 12およびコアロッド 13間に上方から上下動自在にかつ挿脱自在に嵌合するものである。そして、ダイ 12とコアロッド 13と下パンチ 14との間に充填部 16が形成され、前記ダイ 12の内周面が前記外周面 54を形成し、前記下パンチ 14の上面が前記端面 53を形成し、前記上パンチ 15の下面が前記端面 52を形成し、コアロッド 13の外周面が前記摺動面 51 を形成する。

[0029] 図 6に示すように、前記充填部 16に、混合した鉄系原料粉末 1と銅系偏平原料粉末 2と銅系小原料粉末 3を充填し、これら原料粉末 1, 2, 3に振動（S2)を与える。この場合、充填部 16の上部を上パンチ 15により塞ぎ、パンチ 14, 15により加圧することなく、充填部 16に加速度 0. 01〜3G程度の振動を与える。振動を受けると、偏平粉である銅系偏平原材粉末 2が充填部 16内の外側、すなわち摺動面 51や外周面 54に偏析し、厚さ方向に重なり合うと共に、厚さと交叉する方向を表面側の長さ方向に合わせるようにして集まる。さらに、充填部 16内の外側においては、偏祈した銅系偏平原材粉末 2のほかに、該銅系偏平原材粉末 2の相互間に鉄系原料粉末 1があらわれることがあるが、このように外側にあらわれた鉄系原料粉末 1と銅系偏平原材粉末 2との隙間に銅系小原料粉末 3Aが入り込んで、この入り込んだ銅系小原料粉末 3Aが外側にあらわれることによって、さらには、外側にあらわれた銅系偏平原材粉末 2相互間の隙間に銅系小原料粉末 3Bが入り込んで、この入り込んだ銅系小原料粉末 3Bが外側にあらわれることによって、摺動面 51の表面銅被覆率を 80%以上、さら〖こは 85 %以上に形成する。尚、表面銅被覆率は前述した後者の従来技術のように気孔範囲を除、た表面の被覆率を、う。 [0030] 尚、振動以外でも、銅系原料粉末 2は略平坦な面が大きいから、充填部 16を囲む成形金型 11の面に静電気を発生させて充填部 16の外側に銅系原料粉末 2を偏析させたり、磁力を用いて充填部 16の外側に銅系原料粉末 2を偏析させたりするようにしてもよい。

[0031] 一方、充填部 16内の内側、すなわち摺動面 51と外周面 54との間においては、外側に偏析しな、で内側に残った銅系偏平原材粉末 2Aの一部は、複数の鉄系原料粉末 1を多数の銅系小原料粉末 3で含むように包囲するように配置される。

[0032] この後、上，下パンチ 15, 14により充填部 16内の原料粉末 1, 2, 3を加圧することにより圧粉体 6を成形 (S3)する。この圧粉体 6は図 8に示すように、表面側に偏平粉である銅系偏平原料粉末 2が集まり、内部に向って鉄系原料粉末 1の割合が増加する。その圧粉体を焼結（S4)することにより、焼結品である軸受 5が形成される。この軸受 5には、この後必要に応じてサイジング工程、含油工程を行なう。

[0033] このように本実施形態では、請求項 1に対応して、原料粉末を成形金型 11の充填部 16に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体 6を成形し、この圧粉体 6を焼結してなる摺動部品たる軸受 5において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末 1より平均直径が小さくかつ該鉄系原料粉末 1よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末 2と、該銅系偏平原料粉末 2より平均直径が小さい銅系小原料粉末 3からなり、表面側に銅が偏祈しているから、この偏平粉である銅系の原料粉末 2と鉄系の原料粉末 1とを充填部 16に充填して振動を加えることにより、銅系の偏平粉が表面側に偏祈し、得られた軸受 5は、表面側が銅系偏平原料粉末 2のみならず銅系小原料粉末 3もあらわれて銅に覆われ、表面銅被覆率を向上することができる。

[0034] したがって、銅に覆われた表面たる摺動面 51に回転体が摺動し、回転軸と摺動面 5 1との摩擦係数が低ぐ円滑な回転が可能となり、同時に鉄により所定の強度と耐久性を得ることができる。また、この構造では、回転体が摺動する摺動面 51が摩耗しても、摺動面 51の下には所定の割合で銅が含まれているから、摺動部分の耐久性に優れたものとなる。

[0035] また、このように本実施形態では、請求項 2、 6に対応して、摺動部たる摺動面 51の表面銅被覆率が 80%以上であるから、摺動面の摩擦係数を極めて!/、つそう低く抑えることがでさる。

[0036] また、このように本実施形態では、請求項 3、 9に対応して、銅系偏平原料粉末 2のアスペクト比が 10以上であるから、振動を加えると、銅系偏平原料粉末 2が表面側に良好に偏祈し、表面側の銅濃度の高ヽ軸受 5を得ることができる。

[0037] また、このように本実施形態では、請求項 4に対応して、銅系偏平原料粉末 2の割合が全体の 20〜40重量％であるから、低ヽ摩擦抵抗と強度とを兼ね備えた軸受 5を得ることができる。

[0038] このように本実施形態では、請求項 5に対応して、原料粉末を成形金型 11の充填部 16に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体 6を成形し、この圧粉体 6を焼結してなる軸受 5において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末 1の最大投影面積 B の平均値より最大投影面積 Aの平均値が小さくかつ該鉄系原料粉末 1よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末 2と、該銅系偏平原料粉末 2の最大投影面積 Aの平均値より最大投影面積 Cの平均値が小さい銅系小原料粉末 3からなり、表面側に銅が偏祈してなり、表面側に銅が偏祈しているから、この偏平粉である銅系の原料粉末 2と鉄系の原料粉末 1とを充填部 16に充填して振動を加えることにより、銅系の偏平粉が表面側に偏祈し、得られた軸受 5は、表面側が銅系偏平原料粉末 2のみならず銅系小原料粉末 3もあらわれて銅に覆われ、表面銅被覆率を向上することができる。

[0039] そして、本実施形態では、請求項 7、 8に対応して、表面側が銅系偏平原料粉末 2 のみならず銅系小原料粉末 3もあらわれて銅に覆われ、表面銅被覆率を向上することができる軸受 5を提供することができる。

[0040] また、本実施形態では、請求項 10に対応して 20〜40重量％の割合を採用することによって、摩擦抵抗を削減し、かつ強度的に優れた軸受 5を得ることができる。

[0041] 尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなぐ種々の変形実施が可能である。例えば、偏平粉には、棒状のものも含まれ、この場合は長さと直径の比がァスぺタト比となる。

産業上の利用可能性

[0042] 以上のように本発明にかかる摺動部品とその製造方法は、軸受以外の摺動部品など用途にも適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より平均直径力、さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より平均直径が小さい銅系小原料粉末力なり、表面側に銅が偏祈してなることを特徴とする摺動部品。

[2] 摺動部の表面銅被覆率が 80%以上であることを特徴とする請求項 1記載の摺動部

P

PPo

[3] 前記銅系偏平原料粉末のアスペクト比が 10以上であることを特徴とする請求項 1又は 2記載の摺動部品。

[4] 前記銅系原料粉末の割合が全体の 20〜40重量％であることを特徴とする請求項 2記載の摺動部品。

[5] 鉄系と銅系の原料粉末を成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より最大投影面積の平均値が小さくかつ該鉄系原料粉末よりァスぺタト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より最大投影面積の平均値力、さい銅系小原料粉末力なり、表面側に銅が偏祈してなることを特徴とする摺動部品。

[6] 摺動部の表面銅被覆率が 80%以上であることを特徴とする請求項 5記載の摺動部

P

PPo

[7] 鉄系と銅系の原料粉末とを成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品の製造方法において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末より平均直径が小さくかつ該鉄系原料粉末よりァスぺ外比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より平均直径が小さい銅系小原料粉末からなり、前記充填部内の前記銅系偏平原料粉末を前記圧粉体の表面側に偏析することを特徴とする摺動部品の製造方法。

[8] 鉄系と銅系の原料粉末とを成形金型の充填部に充填し、この原料粉末を加圧して圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結してなる摺動部品の製造方法において、前記銅系原料粉末は、前記鉄系原料粉末よりの最大投影面積の平均値が小さくかつ該鉄系原料粉末よりアスペクト比が大きな偏平状の銅系偏平原料粉末と、該銅系偏平原料粉末より最大投影面積の平均値が小さい銅系小原料粉末力なり、前記充填部内の前記銅系偏平原料粉末を前記圧粉体の表面側に偏析することを特徴とする摺動部品の製造方法。

[9] 前記銅系偏平原料粉末のアスペクト比が 10以上であることを特徴とする請求項 7又は 8記載の摺動部品の製造方法。

[10] 前記銅系偏平原料粉末の割合が全体の 20〜40重量％であることを特徴とする請求項 7〜9のいずれか 1項に記載の摺動部品の製造方法。