WO2015163248A1

WO2015163248A1 - 焼結機械部品、並びに圧粉体の成形装置および成形方法

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Publication number: WO2015163248A1
Application number: PCT/JP2015/061783
Authority: WO
Inventors: 晴司多賀; 十四夫中山; 健浩松月; 洋介須貝; 敏彦毛利
Original assignee: Ntn株式会社; 晴司多賀; 十四夫中山; 健浩松月; 洋介須貝; 敏彦毛利
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2015-10-29
Also published as: CN108788139A; EP3135470A1; CN106103072A; EP3453475A1; CN106103072B; US20170045136A1; EP3135470A4

Abstract

　焼結体（Ｍ'）で形成され、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って、内周に挿入した軸（Ｓ）に対して摺動しながら回転する焼結機械部品としての焼結歯車（１）であって、焼結体（Ｍ'）が、Ｃｕを含む内側層（２）と、内側層（２）に接した状態で内側層（２）と共に焼結された外側層（３）とからなり、外側層（３）は、ＦｅおよびＣｕ、並びに低融点金属としてのＳｎを主成分とし、かつその金属組織が、Ｆｅ組織と、Ｆｅ組織の粒界に存在してＦｅ組織同士を結合したＣｕ―Ｓｎ合金組織とを主体としている。

Description

焼結機械部品、並びに圧粉体の成形装置および成形方法

　本発明は、焼結金属製の機械部品（焼結機械部品）、並びに圧粉体の成形装置および成形方法に関し、特に、焼結機械部品については、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って、内周に挿入した軸に対して摺動しながら回転する焼結機械部品に関する。

　近年、コスト低減や摺動特性の向上を目的として、例えば減速機構等に組み込まれる機械部品を、金属（溶製材）の機械加工品から焼結機械部品に置換する試みがなされている。各種機械部品のうち、例えば、遊星歯車減速機で使用される遊星歯車（アイドラギヤ）は、内径側と外径側とで求められる要求特性が異なる。すなわち、アイドラギヤは、その外径面に他部材（他の歯車）から荷重が入力されると、これに伴って内周に挿入された軸に対して摺動しながら回転することから、アイドラギヤの内径面には、高い摺動性が求められる一方で、アイドラギヤの外径側には、他部材からの荷重が繰り返し入力された場合でも変形・破損等が生じないように、比較的高い機械的強度が求められる。以上のような要求特性は、例えば、外側層としての歯車部、および内側層としての軸受部を個別に製作し、歯車部の内周に軸受部を圧入することで同時に満足することができる（特許文献１を参照）。

　しかしながら、特許文献１のように、歯車部の内周に軸受部を圧入することで二層構造の焼結体からなるアイドラギヤを得るようにした場合、軸受部又は歯車部の少なくとも一方に圧入に伴う変形等が生じ、完成品としてのアイドラギヤに求められる各部精度を満足できない可能性がある。また、完成品を得るために多数の工程（金型や設備）が必要であることからコスト面でも難がある。

　このような問題は、下記の特許文献２に開示されているように、内径側と外径側とで材質（金属組成）を異ならせた二層構造の圧粉体を成形する手法を採用することで解決できるものと考えられる。すなわち、特許文献２に記載された方法であれば、例えば、外径側の外側層を高強度の第１粉末で形成すると共に、内径側の内側層を摺動性に優れた第２粉末で形成した圧粉体を一工程で（一の成形装置を用いて）得ることができる。従って、この圧粉体を焼結すれば、外径側が高強度で、かつ内径面の摺動性に優れた二層構造の焼結機械部品を低コストに得ることができる。

　特許文献２に開示された技術手段をより詳細に述べる。特許文献２には、圧粉体の外径面を成形する筒状のダイと、圧粉体の内径面を成形するコアと、ダイに対して相対的に昇降移動する筒状の上パンチ、下パンチおよび仕切り部材とを備え、下パンチとして、それぞれが独立して昇降可能な第１および第２下パンチを採用した成形装置が開示されている。このような成形装置を用いた場合、例えば以下のようにして二層構造の圧粉体が成形される。

　まず、仕切り部材およびその内径側に配設された第２下パンチを上昇位置に配置すると共に、仕切り部材の外径側に配設された第１下パンチを下降位置に配置することにより、仕切り部材の外径側に第１空間（キャビティ）を形成し、この第１空間に第１シューボックスに装填された第１粉末を充填する。次いで、第２下パンチを下降させることにより仕切り部材の内径側に第２空間を形成し、この第２空間に第２シューボックスに装填された第２粉末を充填する。そして、仕切り部材を下降させた後、上パンチを下降させ、第１および第２粉末を同時に軸方向に圧縮する。これにより、例えば、外径側が高強度の第１粉末の圧縮成形層からなり、内径側が耐摩耗性に優れた第２粉末の圧縮成形層からなる二層構造の圧粉体が得られる。従って、この圧粉体を焼結すれば、外径側が高強度で、かつ内径面の耐摩耗性に優れた焼結金属製の機械部品（例えば、軸受や歯車）を得ることができる。要するに、特許文献２の技術手段を採用すれば、径方向における領域毎で特性の異なる焼結機械部品を容易に得ることができる。

　特許文献２には、それぞれが独立して昇降可能な第１および第２仕切り部材を採用すると共に、それぞれが独立して昇降可能な第１～第３下パンチを採用することにより、３つの圧縮成形層を径方向に積層してなる三層構造の圧粉体を成形することも記載されている。詳述すると、両仕切り部材および第２，第３下パンチを上昇位置に配置すると共に第１下パンチを下降位置に配置することにより、ダイと第１仕切り部材の間に形成した第１空間に第１粉末を充填し、その後、第２下パンチを下降移動させることによって両仕切り部材間に形成した第２空間に第２粉末を充填し、さらにその後、第３下パンチを下降移動させることによって第２仕切り部材とコアの間に形成した第３空間に第３粉末を充填する。そして、両仕切り部材を下降させた後に上パンチを下降させ、第１～第３粉末を同時に軸方向に圧縮すると、三層構造の圧粉体が成形される。

　なお、特許文献２の技術手段は、理論上、径方向に４つ以上の圧縮成形層を積層してなる圧粉体を成形する際にも適用できる。

特開平７－２３８８８０号公報特開２００５－９５９７９号公報

　ところで、特許文献２に記載の二層構造焼結体において、軸に対する摺動性を高めるには、内径面（軸との摺動面）を、銅が豊富に存在する銅リッチ層に形成する必要がある。その一方で二層構造焼結体の外径側に高い機械的強度を確保するには、焼結体を構成する外側層の金属組織を、例えば鉄－炭素を主体としたパーライト組織とする必要がある。この場合、圧粉体は、パーライト組織を得るために１１３０℃以上の高温で焼結することになる。

　しかしながら、上記のような高温で圧粉体を焼結した場合、銅リッチ層に含まれる銅が完全に溶融するため、摺動面に十分量の銅組織を存在させることができない。その一方で、単に焼結温度を下げるだけでは焼結体の外径側で必要とされる強度を確保することができない。

　また、特許文献２に開示された技術手段は、多層構造の圧粉体、ひいては径方向における領域毎で異なる要求特性を同時に満足できる機械部品を比較的安価にかつ精度良く製造可能とする有益なものである。しかしながら、段階的にキャビティを形成して各原料粉末を充填するように構成されている関係上、サイクルタイムが長くなる他、成形金型の構造や動作制御が複雑化するという問題がある。

　以上の実情に鑑み、本発明の第１の課題は、外径側の機械的強度および内径面（軸との摺動面）の摺動性が同時に高められた焼結機械部品を提供することにある。

　また、本発明の第２の課題は、複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる多層構造の圧粉体を効率良く、しかも低コストに成形可能とし、これを通じて、種々の要求特性を同時に満足することのできる焼結機械部品を低コストに製造可能とすることにある。

　上記第１の課題を解決するために創案された本願の第１発明は、焼結体で形成され、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って、内周に挿入した軸に対して摺動しながら回転する焼結機械部品であって、焼結体が、Ｃｕを含む内側層と、内側層に接した状態で内側層と共に焼結された外側層とからなり、外側層は、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｕよりも低融点の金属を主成分とし、かつその金属組織が、Ｆｅ組織と、Ｆｅ組織の粒界に存在してＦｅ組織同士を結合したＣｕおよび前記低融点金属の合金組織とを主体としていることを特徴とする。

　上記のように、焼結体を構成する外側層がＣｕとＣｕよりも低融点の金属（低融点金属）とを含んでいる場合、焼結時には、まず、外側層（厳密には、圧粉体のうち焼結に伴って外側層となる部分）に含まれる低融点金属が溶融し、その溶融液が毛細管現象によりＦｅ粒子の内部深くにまで拡散する。また、低融点金属の溶融液がＣｕ粒子の表面を濡らすことにより、Ｃｕ粒子が溶融して低融点金属との間に液相状態の合金（Ｃｕと低融点金属の合金）を形成し、この液相状態の合金は、Ｆｅ組織間に入り込んでＦｅ組織同士を結合する組織となる。これにより、Ｆｅ組織同士が強固に結合された高強度の外側層を得ることができるので、焼結温度をＣｕの融点よりも低い温度に設定しても、外側層に比較的高い機械的強度を確保することができる。その一方、焼結温度をＣｕの融点よりも低くすれば、内側層（厳密には、圧粉体のうち焼結に伴って内側層となる部分）に含まれるＣｕ粒子が焼結により溶融せずに固体の状態を保持する。そのため、内側層に含まれるＣｕが外側層に引き込まれず、内側層の内径面（軸との摺動面）に多くのＣｕ組織が分布した銅リッチ層を形成することができる。従って、焼結体の高強度化と、軸との摺動面の摺動性確保とを同時に実現することができる。

　外側層に含める低融点金属としては、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）又はリン（Ｐ）の群から選択される少なくとも一種を用いることができる。また、外側層における低融点金属の濃度は０．５～２．０質量％の範囲内とすることができる。

　内側層は、さらにＦｅを含むものとすることができる。この場合において、内側層のＣｕ濃度を１０～３０質量％の範囲内にすると共に、内側層のＦｅ濃度をＣｕ濃度よりも大きくすれば、内径面（軸との摺動面）における摺動特性を確保しつつ銅の過剰使用による高コスト化および強度低下を可及的に防止することができる。なお、本発明の適用対象である焼結機械部品の内側層には、それほど高い強度は必要とされない。そのため、特にコスト面で問題がなければ、内側層は、Ｆｅに替えて、例えばＣｕを主体としても良い。

　外側層は、Ｆｅ粒子（Ｆｅ組織）同士を結合させるためにＣｕを含んでいるが、外側層のＣｕ濃度を内側層のＣｕ濃度よりも小さくすれば、高価な銅の使用量を抑えて焼結機械部品の低コスト化を図ることができる。

　外側層は、炭素を含む雰囲気下で内側層と共に焼結されたものとすることができる。このようにすれば、炭素を含まない雰囲気（例えば、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、あるいはこれらの混合ガス雰囲気）下で焼結を実行する場合に比べて焼結に要するコストを低減できる他、外側層を構成するＦｅ組織（さらに、場合によっては内側層を構成するＦｅ組織）にパーライト相を形成することができるので、焼結機械部品を高強度化することができる。

　また、外側層は、炭素を含まない雰囲気下で内側層と共に焼結されたものとしても良い。このようにすれば、炭素を含む雰囲気（例えば、ブタンガスやプロパンガス等の液化石油ガスと空気を混合してＮｉ触媒で熱分解させた吸熱型ガス（ＲＸガス）雰囲気）下で焼結を実行する場合に比べて、外側層および内側層の双方を高精度化することができる。

　内側層の内径面（軸との摺動面）は、塑性加工により整形された整形面とすることができる。このようにすれば、摺動面を容易に高精度化することができる。また、塑性加工の加工量に応じて摺動面の表面開孔率を調整することができるので、内側層の内部気孔に潤滑油等の潤滑剤を含浸させる場合、摺動面に対する潤滑油の滲み出し量（油膜の形成能力）を調整することができる。なお、塑性加工としては、例えばサイジング加工を採用することができる。

　内側層と外側層との界面には、上記低融点金属の濃度勾配を生じさせることができる。この場合、内側層と外側層の界面付近にもＣｕと低融点金属の合金組織が形成されるため、内側層と外側層の界面の強度、ひいては内側層と外側層の結合強度が高められる。なお、上記のような濃度勾配は、例えば、内側層の形成用粉末と外側層の形成用粉末とを同一の金型に供給して同時に圧縮成形するいわゆる二色成形法を採用して圧粉体を作製し、その後、この圧粉体を焼結することで得ることができる。

　以上で述べた第１発明は、外径面が、例えば歯面等の駆動力伝達面に形成された焼結機械部品に好ましく適用することができる。第１発明は、例えば、二層構造焼結体からなるアイドラギヤ等に好ましく適用することができる。もちろん、第１発明は、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って、内周に挿入した軸に対して摺動しながら回転する他の焼結機械部品（例えば、プーリ）にも好ましく適用することができる。

　上記第２の課題を解決するために創案された本願の第２発明は、複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる圧粉体を成形するための成形装置であって、内周にキャビティを形成する筒状のダイ、並びにキャビティに対して相対的に昇降移動する一対の上パンチおよび下パンチを有する成形金型と、それぞれが各圧縮成形層に成形される複数種の原料粉末をキャビティに充填する粉末充填ユニットと、を備え、粉末充填ユニットは、キャビティに対して挿脱可能に設けられ、キャビティへの挿入時に、複数種の原料粉末を圧粉体の径方向に相互に分離した状態でキャビティに充填可能とする仕切部材を備えることを特徴とする。なお、本発明でいう「圧粉体の径方向」とは、厳密に言うと“成形すべき圧粉体の径方向”である（以下同様）。

　上記構成の成形装置であれば、複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる圧粉体を成形するに際し、それぞれが各圧縮成形層に成形される複数種の原料粉末を圧粉体の径方向に相互に分離させた状態で成形金型のキャビティに同時に充填してから、上記相互分離状態を解除し、その後、複数種の原料粉末を同時に圧縮することができる。なお、ここでいう「相互分離状態」とは、厳密に言うと“複数種の原料粉末を径方向に相互に分離させた状態”である（以下同様）。

　すなわち、上記の成形装置（および成形方法）によれば、（１）複数種の原料粉末が装填された単一の粉末充填ユニットに設けた仕切部材をキャビティに挿入（キャビティ内に配置）し、その状態で粉末充填ユニットから複数種の原料粉末を同時にキャビティに充填し、その後、（２）キャビティ内に配置した仕切部材をキャビティから離脱させる、という手順を踏むだけで、複数種の原料粉末を成形すべき圧粉体の径方向に積層させた状態でキャビティに充填することができる。要するに、本発明によれば、複数種の原料粉末を径方向に積層させた状態でキャビティに充填する際に、従来技術のように、複数のシューボックス（粉末充填ユニットに対応）を段階的に動作させて段階的に原料粉末をキャビティに充填したり、それぞれが独立して昇降移動する複数の下パンチや仕切部材を備えた成形金型を用い、かつ複数の下パンチや仕切部材を段階的に動作させたりする必要がなくなる。そのため、成形装置の動作開始～キャビティへの粉末充填完了までに要する時間、ひいては圧粉体の成形１サイクル時間を大幅に短縮することができ、しかも成形装置を全体として簡素化およびコンパクト化することができる。従って、本願の第２発明によれば、複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる多層構造の圧粉体を効率良く、しかも低コストに成形することができる。

　上記の成形方法においては、キャビティが未形成の成形金型の外部に複数種の原料粉末を径方向に相互に分離した状態で配置した後、上記相互分離状態を維持したまま成形金型の可動側と静止側とを相対移動させることにより、キャビティの形成と、キャビティに対する複数種の原料粉末の同時充填とを同時進行させることができる。このようにすれば、原料粉末を滑らかにかつ効率良くキャビティに充填することができる。

　上記の相互分離状態の解除作業は、（キャビティに充填すべき）複数種の原料粉末のうち、少なくとも一種の原料粉末をキャビティに補充可能な状態で実行するのが好ましい。相互分離状態の解除作業に伴って（仕切部材をキャビティから離脱させるのに伴って）キャビティ内に形成されるスペースを原料粉末で満たし、所定密度の圧粉体を成形可能とするためである。

　上記構成の成形装置においては、ダイの内周に配置され、圧粉体の内径面を成形するコアを有する成形金型を採用しても良い。このようにすれば、筒状の圧粉体を成形することが可能となる。

　上記構成の成形装置では、粉末充填ユニットが、複数種の原料粉末をキャビティに充填可能な充填位置と、キャビティに対して径方向に離間した退避位置との間を相互に移動（移行）するように構成することができる。これにより、粉末充填ユニットと上パンチの干渉に伴う装置故障を確実に防止することができる。

　ところで、以上の構成を有する成形装置においては、粉末充填ユニットから複数種の原料粉末をキャビティに充填する際（粉末充填ユニットが充填位置に位置する際）に、粉末充填ユニットと上パンチが干渉するのを回避する必要があることから、粉末充填プロセスの実行中におけるダイの上面と上パンチの下面との間の上下方向離間距離は十分に確保しておく必要がある。しかしながら、粉末充填プロセスの実行完了後には、上パンチを下パンチに対して相対的に接近移動させて、キャビティに充填された原料粉末を上パンチと下パンチとで圧縮する粉末圧縮プロセスを実行する必要があることから、粉末充填プロセスの実行中における上記の上下方向離間距離があまりに大きいと、上パンチを昇降移動させる（上パンチに下向きの加圧力を付与する）ためのプレスユニットとして、上下方向のストローク量が大きい大型のプレスユニットを用いる必要が生じる。

　そこで、上記の成形装置として、上パンチを昇降可能に保持した昇降ユニットをさらに有するものを用い、この昇降ユニットに、上パンチに、下パンチとの間でキャビティ内の原料粉末を圧縮するための加圧力を付与可能な加圧位置と、上パンチに上記加圧力を付与しない加圧不可位置との間を相互に移動（移行）する可動スペーサを設け、可動スペーサを、上パンチの下降移動に伴って上記加圧不可位置から上記加圧位置に移動し、上パンチの上昇移動に伴って上記加圧位置から上記加圧不可位置に移動するように構成する。

　このようにすれば、適当な上下方向寸法を有する可動スペーサを選択使用することにより、粉末充填プロセスの実行中には、ダイと上パンチの間に上パンチと粉末充填ユニットが干渉しないだけの上下方向離間距離（大きな空間）を確保することができる一方で、粉末圧縮プロセスを実行する際に必要となる、上パンチの上下方向におけるストローク量を小さくすることができる。従って、上パンチを下方に加圧するためのプレスユニット、ひいては成形装置がむやみに大型化するのを回避することができる。

　可動スペーサは、圧粉体の径方向に進退移動することにより、上記加圧位置と上記加圧不可位置との間を相互に移動するものとすることができる。このようにすれば、可動スペーサを上記二位置間で相互に移動させるための駆動機構として、エアシリンダ等の簡素な構造のものを採用することができる。

　昇降ユニットには、可動スペーサの上記二位置間での相互移動を案内する案内部材をさらに設けても良い。このようにすれば、可動スペーサを所定の加圧位置に正確に案内移動させることができるので、キャビティに充填された原料粉末を適切に圧縮することができる。

　以上から、本願の第１発明によれば、外径側の機械的強度および内径面の摺動性が高められた焼結機械部品を低コストに提供することができる。

　また、本願の第２発明によれば、複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる多層構造の圧粉体を効率良く、しかも低コストに成形することが可能となる。

本願の第１発明の第１実施形態に係る焼結機械部品の概略正面図である。内側層の組織を模式的に示す拡大図である。外側層の組織を模式的に示す拡大図である。図１に示す焼結歯車に加工される圧粉体の成形金型装置に第１粉末を充填した状態を示す断面図である。成形金型装置に第２粉末を充填した状態を示す断面図である。成形金型装置において、仕切部材を下降させた状態を示す断面図である。成形金型装置において、余剰粉末を除去した状態を示す断面図である。成形金型装置で粉末を圧縮した状態を示す断面図である。成形金型装置から圧粉体を取り出した状態を示す断面図である。焼結工程で使用する焼結炉の概略図である。焼結体の寸法矯正工程を模式的に示す断面図である。圧縮成形工程以降の製造手順を模式的に示す図である。低融点金属の濃度勾配を示す図である。本願の第２発明に係る成形方法で成形した圧粉体を焼結してなる焼結機械部品の縦断面図である。上記焼結機械部品の横断面図である。第２発明の一実施形態に係る圧粉体の成形装置の部分断面を含む正面図であって、同成形装置の初期状態を示す図である。上記の成形装置において、粉末充填ユニットが充填位置に移動した状態を示す図である。上記の成形装置において、キャビティに原料粉末を充填している状態を示す図である。上記の成形装置において、キャビティへの粉末充填が完了した状態を示す図である。上記の成形装置において、キャビティへの粉末充填完了後に粉末充填ユニットが退避位置に移動した状態を示す図である。上記の成形装置を、図１８中に示す矢印Ｙ１方向から見たときの平面図である。上記の成形装置において、原料粉末の圧縮プロセスが開始された直後の状態を示す図である。上記の成形装置において、原料粉末の圧縮プロセスがある程度進行した状態を示す図である。上記の成形装置において、原料粉末の圧縮状態を示す図である。

　以下、本願の第１発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　図１に、第１発明の実施形態に係る焼結機械部品としての焼結歯車１の一例を示す。この焼結歯車１は、例えば遊星歯車減速機を構成する遊星歯車（アイドラギヤ）として使用されるものであり、より具体的には、軸Ｓの外周に、例えば隙間嵌めされた状態で使用される。そして、例えば、焼結歯車１の内径側に配置された図示しない太陽歯車が回転すると、太陽歯車の回転を受けて焼結歯車１が軸Ｓに対して摺動しながら回転すると共に、焼結歯車１の外径側に配置された図示しない内歯車が回転する。これにより、太陽歯車の回転トルクが焼結歯車１を介して内歯車に伝達される。

　図１に示す焼結歯車１は、内径面２ａを軸Ｓとの摺動面Ａとした内側層２と、外周に、他部材（ここでは太陽歯車および内歯車）から荷重が入力される荷重作用面（太陽歯車と内歯車の間で駆動力を伝達する駆動力伝達面）Ｂとして機能する歯面を有する外側層３とを互いに接触させた状態で一体に有する。本実施形態において、焼結歯車１のうち、内側層２の内径面２ａ（摺動面Ａ）は塑性加工により整形された整形面とされる一方、外側層３の外径面（荷重作用面Ｂ）は、摺動面Ａのような整形面とはされていない。従って、摺動面Ａの表面開孔率は、荷重作用面Ｂ（歯面）の表面開孔率よりも小さくなっている。

　この焼結歯車１の内部気孔には、潤滑剤として、例えば鉱物油や合成油等の潤滑油が含浸される。そのため、焼結歯車１が軸Ｓに対して回転すると、内側層２の内部気孔に保持された潤滑油が内側層２の内径面２ａの表面開孔から滲み出し、内径面２ａ（摺動面Ａ）と軸Ｓの外周面との間に潤滑油の油膜が形成される。これにより、摺動面Ａの摩耗が抑制あるいは防止される。焼結歯車１全体の含油率は、例えば１０～２５ｖｏｌ％とし、好ましくは１５～２５ｖｏｌ％とする。含油率が１０ｖｏｌ％を下回ると、所望の潤滑特性を長期間に亘って安定的に維持・発揮することができず、含油率が２５ｖｏｌ％を上回ると、内部気孔率が高まる関係上、焼結歯車１に全体として必要とされる機械的強度を確保することができない可能性があるからである。

　また、焼結歯車１の内部気孔に含浸させる潤滑油があまりに低粘度であると、潤滑油が外部に流出し易くなる他、油膜剛性が低くなって摺動面Ａの摩耗抑制効果が不十分になる可能性がある。一方、潤滑油があまりに高粘度であると、摺動面Ａの表面開孔からの潤滑油の滲み出し量が不足し、所定厚さ・剛性の油膜を形成できない可能性がある。かかる観点から、潤滑油としては、４０℃における動粘度が、略５ｍｍ^２／ｓ以上略６００ｍｍ^２／ｓ以下のものが好ましく、略３０ｍｍ^２／ｓ以上略５５０ｍｍ^２／ｓ以下のものが一層好ましく、略５０ｍｍ^２／ｓ以上略５００ｍｍ^２／ｓ以下のものがより一層好ましい。

　なお、焼結歯車１の内部気孔には、上記の潤滑油に替えて液状グリースを含浸させても構わない。液状グリースとしては、例えば、４０℃における動粘度が上記範囲内にある潤滑油を基油とし、これにリチウム石けん等の石けん系増ちょう剤、あるいはウレア等の非石けん系増ちょう剤を添加したものを使用することができる。

　以上で説明した焼結歯車１は、内側層２と外側層３とで金属組成が異なっている。本実施形態の内側層２は、図２Ａに示すように、Ｆｅを母体とするＦｅ組織と、ＣｕからなるＣｕ組織とを主体とし、隣接する金属組織同士が固相接合したＣｕ－Ｆｅ系の焼結金属で形成される。内側層２の金属組織中には黒鉛（遊離黒鉛）が点在している。詳細な図示は省略しているが、各Ｆｅ組織は、少なくとも表層部にパーライト相を有する。この内側層２は、Ｆｅ組織がＣｕ組織よりも多く、黒鉛が最も少ない。具体的に述べると、内側層２は、例えば、Ｃｕを１０～３０（好ましくは１５～２０）質量％、Ｃ（遊離黒鉛）を０．５～３質量％含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。なお、内側層２を構成する金属（元素）の割合は、後述する第２粉末Ｍ２における各種粉末の配合割合に概ね倣っている。

　一方、外側層３は、図２Ｂに示すように、Ｆｅを母体とするＦｅ組織と、Ｆｅ組織間に存在してＦｅ組織同士を結合したＣｕ－低融点金属の合金組織（ここでは、Ｃｕ－Ｓｎの合金組織）とを主体とした、いわゆるＦｅ－Ｃｕ－Ｓｎ系の焼結金属で形成される。詳細な図示は省略しているが、外側層３を構成する各Ｆｅ組織は、内側層２を構成するＦｅ組織と同様に、少なくとも表層部にパーライト相を有する。この外側層３は、Ｆｅ組織がＣｕ－Ｓｎ合金組織よりも多い。すなわち、外側層３におけるＦｅ濃度とＣｕ濃度とを比較すると、Ｆｅ濃度の方がＣｕ濃度よりも大きい。また、外側層３のＣｕ濃度は、内側層２のＣｕ濃度よりも小さい。具体的に述べると、外側層３は、例えば、Ｃｕを１～１０（好ましくは２～５）質量％、Ｓｎを０．５～２．０質量％含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。なお、外側層３を構成する金属（元素）の割合は、後述する第１粉末Ｍ１における各種粉末の配合割合に概ね倣っている。

　以上の構成を有する焼結歯車１は、主に、圧縮成形工程、焼結工程、寸法矯正工程および含油工程を順に経ることで製造される。以下、各工程の実施態様について詳細に述べる。

　圧縮成形工程は、焼結歯車１の形状に概ね対応した圧粉体Ｍ（図８参照）を得る工程であり、ここでは、外側層３の形成用粉末である第１粉末Ｍ１と、内側層２の形成用粉末である第２粉末Ｍ２とを同一の金型に供給して同時に圧縮するいわゆる二色成形法を採用して圧粉体Ｍを得る。この二色成形は、金型内に形成した２つのキャビティのそれぞれに粉末を充填してから両粉末を圧縮成形するものであり、例えば図３～図８に示す成形金型装置１０を用いて行われる。

　図３に基づき、成形金型装置１０の具体的な構成を説明する。成形金型装置１０は、圧粉体Ｍの外径面を成形するダイ１１と、ダイ１１の内周に配され、圧粉体Ｍの内径面を成形するコア１２と、ダイ１１とコア１２との間に配されて圧粉体Ｍの一端面を成形する第１の下パンチ１３、仕切部材１４および第２の下パンチ１５と、圧粉体Ｍの他端面を成形する上パンチ１６（図８参照）とを備える。第１の下パンチ１３、仕切部材１４および第２の下パンチ１５は、それぞれ独立して昇降可能とされる。

　以上の構成を有する成形金型装置１０において、まず、図３に示すように、仕切部材１４および第２の下パンチ１５を上死点まで上昇させると共に、第１の下パンチ１３を下死点まで下降させることにより、ダイ１１の内周面１１ａ、コア１２の外周面１２ａ、仕切部材１４の外壁面１４ａおよび第１の下パンチ１３の上端面１３ａで、横断面形状が外側層３の横断面形状に対応した第１キャビティ１７を形成する。第１キャビティ１７を形成した後、この第１キャビティ１７に第１粉末Ｍ１を充填する。第１粉末Ｍ１の組成は後述する。

　次に、図４に示すように、第２の下パンチ１５を下死点まで下降させ、仕切部材１４の内壁面１４ｂ、コア１２の外周面１２ａおよび第２の下パンチ１５の上端面１５ａで、横断面形状が内側層２の横断面形状に対応した第２キャビティ１８を形成する。この第２キャビティ１８は、仕切部材１４の存在により、第１キャビティ１７から隔絶された状態で形成される。以上のようにして第２キャビティ１８を形成した後、この第２キャビティ１８に第２粉末Ｍ２を充填する。このとき、第２粉末Ｍ２を第２キャビティ１８から溢れさせ、仕切部材１４の上方を覆うようにする。第２粉末Ｍ２の組成は後述する。

　次に、図５に示すように仕切部材１４を下降させると、仕切部材１４が取り除かれることで形成されたスペースに、仕切部材１４の上方を覆っていた第２粉末Ｍ２が充填され、第１粉末Ｍ１と第２粉末Ｍ２とが接触する。これにより、ダイ１１の内周面１１ａ、両下パンチ１３，１５の上端面１３ａ，１５ａ、仕切部材１４の上端面１４ｃおよびコア１２の外周面１２ａで形成されるキャビティ１９が、第１粉末Ｍ１および第２粉末Ｍ２で満たされた状態となる。そして、図６に示すように、キャビティ１９から溢れ出た余分な第２粉末Ｍ２を除去する。

　その後、図７に示すように、上パンチ１６を下降させてキャビティ１９に充填された第１および第２粉末Ｍ１，Ｍ２を同時に圧縮し、第１および第２粉末Ｍ１，Ｍ２の圧粉体Ｍを成形する。圧粉体Ｍの成形後、図８に示すように、両下パンチ１３，１５および仕切部材１４を上昇移動させ、圧粉体Ｍを成形金型１０から取り出す。

　ここで、第１粉末Ｍ１は、鉄粉、銅粉および低融点金属粉を主成分粉末として混合した混合粉末であるが、この混合粉末には、圧粉体の成形性向上を目的として微量のワックス系充填剤を添加している。第１粉末Ｍ１に含める鉄粉としては、焼結金属の形成用粉末として一般に使用されているものであれば問題なく使用することができ、例えば、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、あるいはこれらを混合したものを使用できる。本実施形態では、多孔質状をなし、含油性に優れた還元鉄粉を使用する。使用する鉄粉（還元鉄粉）は、粒度が４０～１５０μｍで、見かけ密度が２．０～２．８ｇ／ｃｍ^３程度のものが好ましい。なお、ここでいう見かけ密度とは、ＪＩＳ　Ｚ８９０１の規定に準ずる（以下同様）。また、銅粉としては、焼結金属の形成用粉末として一般に使用されているものであれば問題なく使用することができ、例えば、電解銅粉、アトマイズ銅粉、あるいはこれらを混合したものを使用できる。使用する銅粉は、粒度が２０～１００μｍで、見かけ密度が２．０～３．３ｇ／ｃｍ^３程度のものが好ましい。低融点金属粉としては、銅よりも低融点の金属、具体的には略７００℃以下の融点を有する金属の粉末を使用でき、例えば、錫（Ｓｎ）粉、亜鉛（Ｚｎ）粉、リン（Ｐ）粉等の群から選択される少なくとも一種が使用される。本実施形態では、粒度が１０～５０μｍで、見かけ密度が１．８～２．６ｇ／ｃｍ^３程度とされたＳｎ粉を使用する。

　なお、第１粉末Ｍ１として、鉄と低融点金属（リン、亜鉛、錫等の群から選択される少なくとも一種）との合金鋼粉に銅粉を混合したものを使用しても良い。

　本実施形態の第１粉末Ｍ１における各粉末の具体的な配合割合は、例えば、Ｃｕ粉：１～１０（好ましくは２～５）質量％、Ｓｎ粉：０．５～２．０質量％とし、残りをＦｅ粉とする。但し、Ｓｎ粉のＣｕ粉に対する配合割合は、重量比で１／５以上１以下とする。各粉末の配合割合を上記のように設定した理由は以下のとおりである。まず、銅粉は、圧粉体Ｍの焼結時にＦｅ粉同士を結合する（焼結体からなる外側層３を構成するＦｅ組織同士を結合する）ために配合されることから、その配合量が少なすぎると外側層３の強度低下を招く。しかしながら、Ｃｕ粉の配合量が増大すると、Ｆｅ粉に比べて相当に高価なＣｕ粉の配合割合が増大する分、焼結歯車１の高コスト化を招来することに加え、Ｆｅ粉の配合割合が低下する分、外側層３の強度低下を招く。次に、Ｓｎ粉は、圧粉体Ｍの焼結時にＣｕ粉を溶融させることにより、外側層３のＦｅ組織同士を結合するためのＣｕ－Ｓｎ合金組織を形成するために配合されている。そのため、Ｓｎ粉の配合量が少なすぎると焼結体Ｍ’（外側層３）の強度を十分に高めることができないが、Ｓｎ粉の配合量が多すぎると、焼結体Ｍ’の高コスト化を招来する可能性がある。以上から、Ｃｕ粉およびＳｎ粉の配合割合は上記の範囲とする。

　一方、第２粉末Ｍ２は、Ｆｅ粉とＣｕ粉の混合粉末であり、本実施形態ではさらに黒鉛粉が混合される。第２粉末Ｍ２における各粉末の配合割合は、例えば、Ｃｕ粉：１０～３０質量％（好ましくは１５～２０質量％）、黒鉛粉：０．５～３質量％とし、残りをＦｅ粉とする。Ｃｕ粉の配合割合は、これが少なすぎると摺動面Ａの摺動性が低下し、多すぎると摺動面Ａの耐摩耗性に問題が生じるので上記の範囲とする。また、黒鉛粉は、焼結体Ｍ’（内側層２）に遊離黒鉛として残存させて内側層２にて固体潤滑剤として機能させるために配合される。そのため、黒鉛粉の配合割合は、これが少なすぎると固体潤滑剤としての効果が低くなるが、多すぎると、黒鉛は、Ｆｅ、Ｃｕと比較して比重が小さいため、粉末の偏析、流動性の悪化、粉末充填性の悪化を引き起こすので上記の範囲とする。

　ところで、第１粉末Ｍ１と第２粉末Ｍ２の組成の違いから両粉末Ｍ１，Ｍ２の見かけ密度にはどうしても差が生じ、両粉末Ｍ１，Ｍ２間の見かけ密度差は、両粉末Ｍ１，Ｍ２を同時に圧縮して圧粉体Ｍを成形する際に、圧粉体Ｍの一部が崩れるなどといった問題を生じさせる可能性がある。しかしながら、本実施形態のように形成すべき内側層２が外側層３よりも薄肉で、かつ外側層３に対応する第１粉末Ｍ１の見かけ密度が内側層２に対応する第２粉末Ｍ２の見かけ密度よりも低い状態（具体的には両粉末の密度差が０．５ｇ／ｃｍ^３以下）であれば、両粉末Ｍ１，Ｍ２を同時に圧縮しても圧粉体Ｍを精度良く成形することができる。従って、第１粉末Ｍ１の見かけ密度は第２粉末Ｍ２の見かけ密度よりも低くし、かつその密度差を０．５ｇ／ｃｍ^３以下に抑えるのが好ましい。

　以上のようにして得られた圧粉体Ｍは焼結工程に移送される。焼結工程は、図９に示すように、ヒータ２１が設置された焼結ゾーン２０ａと、自然放熱を行う冷却ゾーン２０ｂとを連続的に有する連続焼結炉２０を用いて実施することができる。圧粉体Ｍの焼結は、炭素を含むガス雰囲気下で実施される。炭素を含むガスとしては、例えば、ブタンガスやプロパンガス等の液化石油ガスと空気を混合してＮｉ触媒で熱分解させた吸熱型ガス（ＣＯ、ＣＯ_２含有ガス／ＲＸガス）が使用される。焼結温度は、第１粉末Ｍ１の圧粉体に含まれる低融点金属粉（ここではＳｎ粉）の融点よりも高く、かつＣｕの融点よりも低い温度に設定されるが、本実施形態では、第２粉末Ｍ２の圧粉体に含まれる黒鉛粉中の炭素が鉄と反応を開始する温度（略７２７℃）以上に設定する。具体的には、焼結温度を略７２７℃以上略９００℃以下、より好ましくは略７５０℃以上略８８０℃以下に設定する。この温度は、鉄系焼結体を得る際の一般的な焼結温度よりも低い。

　上記の焼結条件で圧粉体Ｍを焼結すると、焼結体Ｍ’（図９～図１１参照）が得られる。圧粉体Ｍの焼結時、第１粉末Ｍ１の圧粉体は、第２粉末Ｍ２の圧粉体に接した状態で第２粉末Ｍ２の圧粉体と共に焼結されるため、圧粉体Ｍを焼結すると、外側層３となる部分Ｍ１’と内側層２となる部分Ｍ２’とが一体化された焼結体Ｍ’を得ることができる。なお、焼結に伴い、第１粉末Ｍ１の圧粉体に潤滑剤として含まれていたワックス系充填剤は揮散する。

　焼結工程で得られた焼結体Ｍ’は寸法矯正工程に移送され、焼結体Ｍ’の所定部位に寸法矯正加工が施される。これにより、焼結体Ｍ’が完成品形状に仕上げられる。本実施形態では、図１０に示すように、同軸配置されたダイ２３、コア２４および上下のパンチ２５，２６を有する金型装置を用い、焼結体Ｍ’の内径面に塑性加工としてのサイジングを施すことにより、焼結体Ｍ’の内径面が完成品形状に仕上げられる。なお、焼結体Ｍ’の外径面は焼結歯車１の外径面に対応した複雑な歯面形状を呈すること、また、歯面には摺動面Ａに求められるほどの精度が必要ないことなどから、本実施形態では焼結体Ｍ’外径面への寸法矯正加工を省略する。以上より、内側層２の内径面２ａ（摺動面Ａ）は塑性加工により整形された整形面とされる一方、外側層３の外径面（荷重作用面Ｂ）は、摺動面Ａのような整形面とはされない。寸法矯正工程の実施後、含油工程で焼結体Ｍ’の内部気孔に潤滑剤（上述した潤滑油あるいは液状グリース）を含浸させると、図１等に示す焼結歯車１が完成する。

　図９に示す焼結工程における焼結時には、圧粉体Ｍのうち、まず、第１粉末Ｍ１の圧粉体に含まれる低融点金属（Ｓｎ）粉が溶融する。Ｓｎの溶融液は毛細管現象によりＦｅ粒子の内部深くにまで拡散する。また、Ｓｎの溶融液が第１粉末Ｍ１に含まれるＣｕ粒子の表面を濡らすと、Ｃｕ粒子がＣｕの融点を下回る温度で溶融するため、溶融したＣｕとＳｎとで液相状態のＣｕ－Ｓｎ合金が形成される。この液相状態のＣｕ－Ｓｎ合金はＦｅ組織間に入り込んでＦｅ組織同士を結合するＣｕ－Ｓｎ合金組織となる。これにより、Ｆｅ組織同士が強固に結合された外側層３を得ることができるので、圧粉体Ｍの焼結温度をＣｕの融点よりも低い温度に設定しても、外側層３に高い機械的強度を確保することができる。特に、本実施形態では、圧粉体Ｍの焼結を、炭素を含むガス雰囲気下で実施したので、外側層３を構成する各Ｆｅ組織のうち、少なくとも表層部には高硬度のパーライト相が形成される。従って、圧粉体Ｍの焼結温度を、鉄系焼結体を得る際の一般的な焼結温度よりも十分に低く設定した場合でも、外側層３に必要とされる強度を確保することができる。

　また、圧粉体Ｍの焼結温度をＣｕの融点よりも低い温度に設定したことにより、第２粉末Ｍ２の圧粉体に含まれるＣｕ粉は焼結に伴って溶融せず、固体の状態を保持する。そのため、内側層２に含まれるＣｕは外側層３に引き込まれず、軸Ｓとの摺動面Ａに、Ｃｕ組織が多量に分布した銅リッチ層を形成することができる。また、圧粉体Ｍの焼結温度を上記の範囲に設定したことにより、第２粉末Ｍ２の圧粉体に含まれる黒鉛粉は、圧粉体Ｍの焼結に伴って拡散し、図２Ａに示すように、過剰な黒鉛は遊離黒鉛として内側層２の金属組織中に残存する。内側層２の金属組織中に残存した黒鉛粉の少なくとも一部は、軸Ｓとの摺動面Ａに露出して固体潤滑剤として機能する。

　また、内側層２は、Ｆｅを含み、かつＦｅ濃度がＣｕ濃度よりも大きいので、軸Ｓとの摺動面Ａにおける摺動性を確保しつつＣｕの過剰使用による高コスト化および強度低下を可及的に防止することができる。また、外側層３は、Ｆｅ組織同士を結合させるためにＣｕを含んでいるが、外側層３のＣｕ濃度は内側層２のＣｕ濃度よりも小さいので、高価なＣｕの使用量を抑えて焼結歯車１のコスト増を抑制することができる。

　以上より、内側層２に設けられる軸Ｓとの摺動面Ａに良好な摺動性や耐摩耗性を確保しつつ、他の歯車から荷重が入力される荷重作用面Ｂを有する外側層３に必要とされる機械的強度を確保した焼結歯車１を低コストに得ることができる。

　また、内側層２の内径面２ａに設けられた軸Ｓとの摺動面Ａが、塑性加工（サイジング）により整形された整形面とされているので、耐摩耗性の向上が実現される。また、サイジングに伴って摺動面Ａには実質的に目潰し処理が施された状態となっているので、焼結歯車１の内部気孔に含浸させた潤滑油の摺動面Ａに対する滲み出し量を最適化することができる。これにより、焼結歯車１が軸Ｓと繰り返し摺動した場合でも、焼結歯車１の摺動面Ａの摩耗を効果的に抑制することができる。

　なお、内側層２形成用の第２粉末Ｍ２にはＳｎ粉が含まれていないので、理論上は内側層２にＳｎが含まれないことになるが、図３～図８に示す圧縮成形工程の手順との関係で、実際には図１２に示すように、内側層２と外側層３との界面にＳｎの濃度勾配が生じる。これにより、内側層２と外側層３の界面付近には、Ｆｅ組織同士を結合させるＣｕ－Ｓｎ合金組織が存在することになるため、内側層２と外側層３の結合強度が高められる。なお、上記の理由から、内側層２のうち、外側層３から十分に離間した領域（例えば、摺動面Ａ）ではＣｕ－Ｓｎ合金組織が存在しない。Ｓｎの濃度勾配が生じている層の半径方向寸法Ｒは、成形金型装置１０に設けた仕切部材１４（図３等を参照）の厚さにより調整することができる。

　以上、第１発明の第１実施形態に係る焼結機械部品としての焼結歯車１およびその製造方法について説明を行ったが、第１発明の実施の形態は上述のものに限られない。

　例えば、以上で説明を行った第１実施形態では、圧粉体Ｍを、炭素を含むガス（ＲＸガス）雰囲気下で焼結したが、圧粉体Ｍは、炭素を含まないガス雰囲気下（例えば、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、あるいはこれらの混合ガス雰囲気下）、または真空下で焼結しても良い。この場合、内側層２および外側層３を構成するＦｅ組織は、相対的に硬質のパーライト相ではなく相対的に軟質のフェライト相を主体としたものとなる。このように外側層３のＦｅ組織がフェライト相を主体としたものになっても、例えば入力される荷重がそれほど大きくない焼結歯車１であれば、焼結歯車１の耐久寿命に悪影響が及ぶような事態は基本的に生じない。強度面やコスト面を重視する場合、圧粉体Ｍの焼結は、ＲＸガス等の炭素を含むガス雰囲気下で実行するのが好ましいが、炭素を含む雰囲気下で焼結を実行すれば、炭素を含む雰囲気（例えば、ＲＸガス雰囲気）下で焼結を実行する場合に比べて、焼結歯車１を構成する外側層３および内側層２の双方を高精度化することができるという利点がある。これは、主に、焼結に伴うＦｅ組織の寸法変化が、パーライト相よりもフェライト相の方が小さいことに由来する。

　上記のように、炭素を含まないガス雰囲気下で圧粉体Ｍを焼結する場合においても、焼結温度は、炭素を含むガス雰囲気下で圧粉体Ｍを焼結する場合と同様に、第１粉末Ｍ１の圧粉体に含まれる低融点金属粉（ここではＳｎ粉）の融点よりも高く、かつＣｕの融点よりも低い温度に設定する。

　以上で説明した実施形態では、外側層３を形成するための第１粉末Ｍ１に黒鉛粉を含めていないが、第１粉末Ｍ１に黒鉛粉を適量配合しても構わない。

　また、以上で説明した実施形態では、焼結体Ｍ’（焼結歯車１）のうち、軸Ｓとの摺動面Ａに塑性加工としてのサイジング加工を施すことにより、摺動面Ａの寸法矯正（精度向上）、並びに強度および耐摩耗性向上を実現するようにしたが、サイジング加工は必要に応じて実施すれば足り、必ずしも実施する必要はない。

　また、例えば、内側層２の外径面（又は外側層３の内径面）の横断面形状は任意の形態とすることができる。すなわち、内側層２の外径面の横断面形状は、例えば、凹部と凸部が周方向で交互に設けられた波形状としても良い（図示省略）。このようにすれば、内側層２と外側層３の接触面積が拡大するので、両層２，３の結合強度を一層高めることができる。上述した製造方法を採用した場合、内側層２の外径面の横断面形状は圧縮成形工程で使用する仕切部材１４（図３等参照）の内径面の横断面形状に倣うため、使用する仕切部材１４の形状を変更するだけで内側層２の外径面の横断面形状を変更することができる。

　また、以上で説明した焼結歯車１は、遊星歯車減速機構を構成する遊星歯車以外にも、例えば、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置における現像部、感光部、定着部等、ならびにそれらの周辺部に装着されるアイドラギヤとして使用することが可能である。

　また、以上では、第１発明を焼結機械部品としての焼結歯車１に適用する場合について説明したが、第１発明は、他の焼結機械部品、特に、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って内周に挿入した軸に対して摺動しながら回転する焼結機械部品（例えば、プーリ等）にも好ましく適用することができる。

　以下、本願の第２発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　図１３Ａおよび図１３Ｂのそれぞれに、焼結機械部品（焼結金属製の機械部品）の一種である焼結軸受１０１の縦断面図および横断面図を示す。同図に示す焼結軸受１０１は、例えば油圧ショベル車やブルドーザ等の建設機械のアーム同士を回転可能に連結する関節部での使用に適合するものであり、内径側に配置され、内径面１０２ａに軸受面Ｃを有する円筒状の軸受層１０２と、外径側に配置され、外径面１０３ａに図示しない被取付け部材（アーム）に対する取り付け面Ｄを有する円筒状のベース層１０３とを互いに接触させた状態で一体に有する。

　この焼結軸受１０１の内部気孔には、潤滑油等の潤滑剤を含浸させることができる。これにより、軸受面Ｃの摩耗が抑制あるいは防止される。焼結軸受１０１全体の含油率は、例えば１０～２５ｖｏｌ％とし、好ましくは１５～２５ｖｏｌ％とする。含油率が１０ｖｏｌ％を下回ると、所望の潤滑特性を長期間に亘って安定的に維持・発揮することができず、含油率が２５ｖｏｌ％を上回ると、内部気孔率が高まる関係上、焼結軸受１０１に必要とされる機械的強度を確保することができない可能性がある。

　以上で説明した焼結軸受１０１は、内径側の軸受層１０２と外径側のベース層１０３とで金属組成が異なっている。軸受層１０２は、内径面１０２ａに設けられる軸受面Ｃの摺動特性を高める観点から、例えば、銅を１０～３０質量％含み、残部の大半が鉄で構成される。一方、外径面１０３ａに被取付け部材に対する取り付け面Ｄを有するベース層１０３は、高い機械的強度を具備している必要があるので、その大半が鉄で構成される。

　以上の構成を有する焼結軸受１０１は、主に、圧粉体１０１’（図２３参照）を得る圧縮成形工程と、圧粉体１０１’を焼結して焼結体を得る焼結工程と、焼結体の内部気孔に潤滑油等の潤滑剤を含浸させる含油工程とを順に経ることで製造される。以下、第２発明に係る技術手段が適用される圧縮成形工程を中心に、各工程の実施態様について詳細に述べる。

　圧縮成形工程は、焼結軸受１０１の形状に概ね対応した円筒状の圧粉体１０１’（図２３を参照）を得る工程であり、より具体的には、焼結工程を経ることでそれぞれが円筒状の軸受層１０２およびベース層１０３になる第１および第２の圧縮成形層１０２’，１０３’を一体に備えた圧粉体１０１’を得る工程である。この圧粉体１０１’は、第１の圧縮成形層１０２’に成形される第１粉末Ｎ１と第２の圧縮成形層１０３’に成形される第２粉末Ｎ２とを同時に圧縮することで得られる。以下、この圧縮成形工程について、図１４～図２３を参照しながら説明する。

　まず、図１４，図１５および図１８に基づき、圧縮成形工程で使用する成形装置（成形金型装置）１１０の概要を説明する。成形装置１１０は、主に、成形金型１１１と、粉末充填ユニット１２０と、成形金型１１１の上パンチ１１３を昇降可能に保持した昇降ユニット１３０と、昇降ユニット１３０（上パンチ１１３）を昇降移動させる図示外のプレスユニットとを備える。

　成形金型１１１は、内周にキャビティ１１６（図１６等を参照）を形成する（圧粉体１０１’の外径面を成形する）円筒状のダイ１１２と、ダイ１１２の内周に配され、圧粉体１０１’の内径面を成形するコア１１５と、圧粉体１０１’の上端面および下端面を成形する一対の上パンチ１１３および下パンチ１１４とを備え、上パンチ１１３および下パンチ１１４は、ダイ１１２およびコア１１５に対して相対的に昇降移動する。本実施形態の成形金型１１１は、ダイ１１２およびコア１１５、並びに昇降ユニット１３０に保持された上パンチ１１３が可動側を構成し、下パンチ１１４が静止側を構成する。ダイ１１２は、昇降駆動される第１の昇降テーブル１１７に保持されており、コア１１５は、第１の昇降テーブル１１７（ダイ１１２）と共に昇降駆動される。

　図１５に示すように、粉末充填ユニット１２０は、ケーシング１２１と、ケーシング１２１の内部空間を内側収容部１２５ａと外側収容部１２５ｂに区分する仕切部材１２２と、仕切部材１２２をケーシング１２１、さらには成形金型１１１のキャビティ１１６に対して挿脱可能に支持した支持機構とを備え、支持機構は、主に、仕切部材１２２の上端部を支持した支持部材１２３と、支持部材１２３（および仕切部材１２２）を昇降可能に支持した一対の昇降用シリンダ１２４，１２４とで構成される。ケーシング１２１および仕切部材１２２の双方は、下端が開口した筒状体で形成される。内側収容部１２５ａおよび外側収容部１２５ｂには、それぞれ、第１の圧縮成形層１０２’に成形される第１粉末Ｎ１および第２の圧縮成形層１０３’に成形される第２粉末Ｎ２が装填される。内側収容部１２５ａの容積は、キャビティ１１６のうち、第１粉末Ｎ１を充填すべき内径側領域の容積よりも大きく設定され、また、外側収容部１２５ｂの容積は、キャビティ１１６のうち、第２粉末Ｎ２を充填すべき外径側領域の容積よりも大きく設定されている。

　ここで、本実施形態で使用する第１粉末Ｎ１は、軸受層１０２に対応して、例えば１０～３０質量％の銅粉を含み、残部の大半を鉄粉とした銅粉と鉄粉の混合粉末で構成される。一方、第２粉末Ｎ２は、ベース層１０３に対応して、その略全体が鉄粉で構成される。

　昇降シリンダ１２４が、図１５に示す伸長限にある状態において、ケーシング１２１の下端と仕切部材１２２の下端とは同一平面上に位置している。

　以上の構成を有する粉末充填ユニット１２０は、内側収容部１２５ａに装填された第１粉末Ｎ１、および外側収容部１２５ｂに装填された第２粉末Ｎ２をキャビティ１１６に対して同時に充填可能な充填位置と、キャビティ１１６に対して径方向（成形すべき圧粉体１０１’の径方向）に離間した退避位置との間を相互に移動するように構成されている。内側収容部１２５ａおよび外側収容部１２５ｂのそれぞれには図示しない粉末供給管が接続されており、粉末充填ユニット１２０が１サイクル動作（退避位置から充填位置に移動してキャビティ１１６に第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２を充填し、その後充填位置から退避位置に移動）した後には、粉末供給管を介して内側収容部１２５ａおよび外側収容部１２５ｂのそれぞれに所定量の第１粉末Ｎ１および第２粉末Ｎ２が自動的に供給（補給）される。

　昇降ユニット１３０は、上パンチ１１３を昇降可能に保持した第２の昇降テーブル１３１と、第２の昇降テーブル１３１を上下に案内移動させる一対の支柱１３２，１３２（以上、例えば図１４を参照）と、図示外のプレスユニットから付与される下向きの加圧力を上パンチ１１３に伝達する加圧力伝達手段１４０（図１８等を参照）と、第２の昇降テーブル１３１の上側に配置された支持テーブル１３４とを備え、第２の昇降テーブル１３１は、一対の昇降用シリンダ（例えば、エアシリンダ）１３３，１３３を介して支持テーブル１３４に支持されている。なお、この成形装置１１０が具備する図示外のプレスユニットは、支持テーブル１３４の上側に配置されている。

　図１８および図２０－２２に示すように、加圧力伝達手段１４０は、主に、上パンチ１１３と同軸に配設され、支持テーブル１３４に取り付け固定された加圧部材１４１と、一対の可動スペーサ１４２，１４２と、可動スペーサ１４２，１４２のそれぞれを成形すべき圧粉体１０１’の径方向（水平方向）に進退移動させる一対のエアシリンダ１４３，１４３とで構成され、第２の昇降テーブル１３１の上面には、可動スペーサ１４２，１４２の進退移動を案内する案内部材１４４が設けられている。

　図１９に示すように、一対の支柱１３２，１３２は、平面視した第２の昇降テーブル１３１の中心（加圧部材１４１の軸心位置）を通って延びる一の対角線上に対称に配置されており、また、一対の昇降用シリンダ１３３，１３３は、平面視した第２の昇降テーブル１３１の中心を通って延びる他の対角線上に対称に配置されている。

　各可動スペーサ１４２は、上パンチ１１３に、下パンチ１１４との間でキャビティ１１６内に充填された粉末Ｎ１，Ｎ２を同時に圧縮するための加圧力を付与（伝達）可能な加圧位置（図２１－２２を参照）と、上パンチ１１３に上記加圧力を付与しない加圧不可位置（図１８および図２０を参照）との間を相互に移動（移行）するように構成されている。より詳細には、上パンチ１１３（昇降ユニット１３０）が上死点にある状態から下降移動するのに伴ってエアシリンダ１４３のロッド部１４３ａが伸長動作し、可動スペーサ１４２が上記の加圧不可位置から加圧位置へと移動する（図１８および図２０－２２参照）。これとは反対に、上パンチ１１３が下死点にある状態から上昇移動するのに伴ってエアシリンダ１４３のロッド部１４３ａが短縮動作し、可動スペーサ１４２が上記の加圧位置から加圧不可位置へと移動する。

　成形装置１１０は主に以上の構成を有し、以下の手順を踏むことで圧粉体１０１’を自動的に成形する。

　まず、図１４に示すように、ダイ１１２、下パンチ１１４およびコア１１５の上端面を同一平面上に位置させた状態（成形金型１１１にキャビティ１１６が形成されていない状態）で、退避位置に位置している粉末充填ユニット１２０を、キャビティ１１６に対して粉末Ｎ１，Ｎ２を充填可能な充填位置（キャビティ１６と同軸位置）に移動させる（図１５参照）。このとき、ケーシング１２１を含む粉末充填ユニット１２０は、図示しない押付機構により下方に加圧されつつ移動され、充填位置にてケーシング１２１の下端がダイ１１２（第１の昇降テーブル１１７）の上端面に押し付けられつつ停止する。また、このとき、上パンチ１１３を昇降可能に保持した昇降ユニット１３０は例えば作動しておらず、略上死点に位置している。詳細な図示は省略しているが、粉末充填ユニット１２０が充填位置まで移動した後、昇降用シリンダ１２４が所定量短縮動作する。これにより、仕切部材１２２が下方に加圧され、仕切部材１２２の下端が下パンチ１１４の上端面に押し付けられる。

　図１５に示すように、充填位置まで移動した粉末充填ユニット１２０の内部空間には、第１粉末Ｎ１および第２粉末Ｎ２が成形すべき圧粉体１０１’の径方向に相互に分離した状態で装填されている。つまり、キャビティ１１６が未形成の成形金型１１１の外部に、第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２が圧粉体１０１’の径方向に相互に分離した状態で配置される。なお、内側収容部１２５ａおよび外側収容部１２５ｂの少なくとも一方には、キャビティ１１６の内径側領域および外径側領域のそれぞれに充填すべき第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２の量よりも多量の原料粉末が装填されている。

　次いで、図１６に示すように、第１の昇降テーブル１１７を上昇移動させ、ダイ１１２およびコア１１５を下パンチ１１４に対して上昇移動させる。また、これと同時に、粉末充填ユニット１２０の昇降用シリンダ１２４を短縮動作させてケーシング１２１のみを上昇移動させる。すなわち、ダイ１１２およびコア１１５を、下パンチ１１４および仕切部材１２２に対して上昇移動させる。これにより、仕切部材１２２の下端が下パンチ１１４の上端面に押し付けられた状態で成形金型１１１にキャビティ１１６が徐々に形成されるのと同時に、第１粉末Ｎ１および第２粉末Ｎ２が、成形すべき圧粉体１０１’の径方向に相互に分離した状態でキャビティ１１６の内径側領域および外径側領域に充填される。

　上記のように、キャビティ１１６が未形成の成形金型１１１の外部に両粉末Ｎ１，Ｎ２を成形すべき圧粉体１０１’の径方向に相互に分離した状態で配置した後、上記相互分離状態を維持したまま成形金型１１１の可動側と静止側とを相対移動させることにより、キャビティ１１６の形成と、キャビティ１１６に対する両粉末Ｎ１，Ｎ２の同時充填とを同時進行させるようにすれば、キャビティ１１６への粉末充填作業を滑らかにかつ効率良く行うことができる。

　以上のようにしてキャビティ１１６に両粉末Ｎ１，Ｎ２が充填された後、粉末充填ユニット１２０の昇降用シリンダ１２４を伸長動作させて、仕切部材１２２をキャビティ１１６から離脱させる（図１７参照）。すなわち、成形すべき圧粉体１０１’の径方向における両粉末Ｎ１，Ｎ２の相互分離状態を解除する。これにより、キャビティ１１６内で第１粉末Ｎ１と第２粉末Ｎ２とが接触する。このとき、前述したように、粉末充填ユニット１２０の内側収容部１２５ａおよび外側収容部１２５ｂの少なくとも一方には、キャビティ１１６の内径側領域および外径側領域のそれぞれに充填すべき第１粉末Ｎ１および第２粉末Ｎ２の量よりも多量の粉末が装填されている（すなわち、上記の相互分離状態の解除作業が、キャビティ１１６に充填すべき複数種の原料粉末のうち、少なくとも一種の原料粉末を補充可能な状態で実行される）ことから、仕切部材１２２がキャビティ１１６から離脱されることで形成されたスペースに、両収容部１２５ａ，１２５ｂの何れか一方又は双方に装填されていた粉末が充填される。これにより、ダイ１１２の内径面、コア１１５の外径面および下パンチ１１４の上端面で区画形成されるキャビティ１１６が、第１粉末Ｎ１および第２粉末Ｎ２で満たされた状態となるので、所定密度の圧粉体１０１’を成形することができる。そして、図１８に示すように、粉末充填ユニット１２０を、充填位置から退避位置に移動させる。

　次に、昇降ユニット１３０（上パンチ１１３）を下降させて、上パンチ１１３と下パンチ１１４との間でキャビティ１１６に充填された第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２を同時に圧縮し、第１粉末Ｎ１が圧縮成形されてなる第１の圧縮成形層１０２’と、第２粉末Ｎ２が圧縮成形されてなる第２の圧縮成形層１０３’とからなる圧粉体１０１’を成形する。

　ここで、本実施形態の成形装置１１０では、上パンチ１１３の下降移動、すなわちキャビティ１１６に充填された第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２の圧縮が以下のようにして行われる。

　まず、図示外のプレスユニットが駆動されることによって支持テーブル１３４が下降移動を開始する（支持テーブル１３４が下方に加圧され始める）と、図２０に示すように、昇降用シリンダ１３３のロッド部１３３ａが伸長動作することにより、可動スペーサ１４２，１４２の上端面が加圧部材１４１の下端面よりも下側に位置するようにして、第２の昇降テーブル１３１が（急速に）下降移動する。次いで、図２１に示すように、一対のエアシリンダ１４３，１４３のロッド部１４３ａが伸長動作し、両可動スペーサ１４２，１４２が加圧部材１４１の下側に配置される（図示例では、両可動スペーサ１４２，１４２の内側面同士が上パンチ１１３および加圧部材１４１の軸心位置で衝合している）。これにより、可動スペーサ１４２，１４２は、上パンチ１１３に、下パンチ１１４との間でキャビティ１１６内に充填された第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２を圧縮するための加圧力を付与（伝達）しない加圧不可位置から、上記加圧力を付与（伝達）可能な加圧位置に移動することになる。そして、この状態を保持したまま、プレスユニットによって支持テーブル１３４がさらに下方に加圧されると、加圧部材１４１の下端面が可動スペーサ１４２，１４２の上端面に当接し、プレスユニットからの加圧力が、支持テーブル１３４、加圧部材１４１、可動スペーサ１４２，１４２および第２の昇降テーブル１３１を介して上パンチ１１３に伝達される。これにより、上パンチ１１３と下パンチ１１４とで第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２が同時に圧縮され、第１の圧縮成形層１０２’および第２の圧縮成形層１０３’を径方向に積層してなる圧粉体１０１’が成形される（図２２を参照）。

　図示は省略するが、圧粉体１０１’の成形後には、以上で述べた手順と逆の手順で昇降ユニット１３０を上昇移動させながら、下パンチ１１４に対してダイ１１２（第１の昇降テーブル１１７）およびコア１１５を下降移動させることにより、成形金型１１１のキャビティ１１６から圧粉体１０１’が取り出される。そして、上パンチ１１３が上死点まで移動すると、圧粉体１０１’の成形１サイクル動作が完了する。なお、キャビティ１１６から取り出された圧粉体１０１’は、後続の圧粉体１０１’の成形１サイクル動作が開始されて粉末充填ユニット１２０が退避位置から充填位置に移動するのに伴って、成形装置１０１外に払い出される。

　以上のようにして得られた圧粉体１０１’は、図示しない焼結工程において所定の条件で加熱・焼結されることにより焼結体となる。圧粉体１０１’の焼結時、第１の圧縮成形層１０２’は、第２の圧縮成形層１０３’に接した状態で第２の圧縮成形層１０３’と共に焼結されるため、圧粉体１０１’を焼結すると、軸受層１０２とベース層１０３とが一体化した焼結体を得ることができる。

　焼結工程で得られた焼結体は、必要に応じてサイジング等による寸法矯正が行われた上で、含油工程で内部気孔に潤滑油等の潤滑剤が含浸される。これにより、図１３に示す焼結軸受１０１が完成する。

　以上で説明したように、圧粉体１０１’の成形装置１１０は、成形金型１１１のキャビティ１１６に対して挿脱可能に設けられ、キャビティ１１６への挿入時に、複数種の原料粉末（第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２）を圧粉体１０１’の径方向に相互に分離した状態でキャビティ１１６に充填可能とする仕切部材１２２を備えた粉末充填ユニット１２０を具備している。

　このような構成の成形装置１１０であれば、（１）第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２が装填された単一の粉末充填ユニット１２０に設けた仕切部材１２２をキャビティ１１６に挿入（キャビティ１１６内に配置）し、その状態で粉末充填ユニット１２０内に装填された両粉末Ｎ１，Ｎ２を同時にキャビティ１１６に充填し、その後、（２）キャビティ１１６内に配置した仕切部材１２２をキャビティ１１６から離脱させる、という手順を踏むだけで、両粉末Ｎ１，Ｎ２を成形すべき圧粉体１０１’の径方向に積層させた状態でキャビティ１１６に充填することができる。

　要するに、第２発明に係る技術手段を採用すれば、両粉末Ｎ１，Ｎ２を成形すべき圧粉体１０１’の径方向に積層させた状態でキャビティ１１６に充填する際に、複数のシューボックス（粉末充填ユニット１２０に対応）を段階的に動作させて段階的に原料粉末をキャビティに充填したり、それぞれが独立して昇降移動する複数の下パンチや仕切部材を備えた成形金型を用い、かつ複数の下パンチや仕切部材を段階的に動作させたりする必要がなくなる。そのため、成形装置１１０の動作開始～キャビティ１１６への粉末充填完了までに要する時間、ひいては圧粉体１０１’の成形１サイクル時間を大幅に短縮することができ、しかも成形装置１１０を全体として簡素化およびコンパクト化することができる。

　また、成形装置１１０では、上パンチ１１３を昇降可能に保持した昇降ユニット１３０として、上パンチ１１３に、下パンチ１１４との間でキャビティ１１６内に充填された粉末Ｎ１，Ｎ２を圧縮するための加圧力を付与（伝達）可能な加圧位置と、上パンチ１１３に上記加圧力を付与しない加圧不可位置との間を相互に移動する可動スペーサ１４２を有するものを用い、かつ可動スペーサ１４２を、上パンチ１１３の下降移動に伴って上記加圧不可位置から上記加圧位置に移動し、上パンチ１１３の上昇移動に伴って上記加圧位置から上記加圧不可位置に移動するように構成した。

　このようにすれば、適当な上下方向寸法を有する可動スペーサ１４２を選択使用することにより、粉末充填プロセスの実行中には、ダイ１１２と上パンチ１１３の間に上パンチ１１３と粉末充填ユニット１２０が干渉しないだけの上下方向離間距離を確保することができる一方で、粉末圧縮プロセスを実行する際に必要となる、上パンチ１１３の上下方向におけるストローク量を小さくすることができる。従って、上パンチ１１３を下方に加圧するためのプレスユニット、ひいては成形装置１１０がむやみに大型化するのを回避することができる。さらに言えば、既存の成形装置（例えば、単層構造の圧粉体を成形するための成形装置）を用いて多層構造の圧粉体１０１’を成形することができる。

　また、可動スペーサ１４２を、圧粉体１０１’の径方向に進退移動させることにより、上記加圧位置と上記加圧不可位置との間を相互に移動するようにしたので、可動スペーサ１４２を上記二位置間で相互に移動させるための駆動機構として、エアシリンダ１４３等の簡素な構造のものを採用することができる。

　さらに、昇降ユニット１３０には、可動スペーサ１４２の上記二位置間での相互移動を案内する案内部材１４４をさらに設けたので、可動スペーサ１４２を所定の加圧位置に正確に案内移動させることができる。従って、キャビティ１１６に充填された第１および第２粉末Ｎ１，Ｎ２を適切に圧縮することができる。

　以上のことから、第２発明によれば、複数の圧縮成形層（以上では第１の圧縮成形層１０２’および第２の圧縮成形層１０３’）を径方向に積層してなる多層構造の圧粉体１０１’を効率良く、しかも精度良く成形することができる。

　以上、第２発明の実施形態に係る圧粉体１０１’の成形装置１１０および成形方法について説明を行ったが、成形装置１１０および成形方法には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことができる。

　例えば、以上で述べた成形装置１１０では、ダイ１１２およびコア１１５が可動側を構成し、下パンチ１１４が静止側を構成する成形金型１１１を使用したが、これとは逆に、下パンチ１１４が可動側を構成し、ダイ１１２およびコア１１５が静止側を構成する成形金型１１１を使用することもできる。

　また、図示は省略するが、可動スペーサ１４２は、成形すべき圧粉体１０１’の径方向で分割されたものではなく、単一部材で構成することも可能である。

　また、以上で説明した実施形態では、中空の圧粉体１０１’を成形するに際して、第２発明に係る成形装置１１０（および成形方法）を採用しているが、成形装置１１０は、中実の圧粉体を成形する際にも好ましく用いることができる。すなわち、中実の圧粉体を成形する際には、成形金型１１１として、コア１１５が省略されたものを用いれば良い。これに関連して、上記の成形装置１１０は、焼結軸受以外の焼結機械部品（例えば、ギヤやカム等）になる圧粉体を成形する際にも好ましく用いることができる。

　また、以上で説明した実施形態では、２つの圧縮成形層が径方向に積層されてなる二層構造の圧粉体１０１’を成形するに際して本発明を適用したが、成形装置１１０は、３つ以上の圧縮成形層が径方向に積層されてなる圧粉体１０１’を成形する際にも好ましく適用することができる。例えば、三層構造の圧粉体１０１’を成形する際には、図示は省略するが、粉末充填ユニット１２０として、キャビティ１１６（およびケーシング１２１）に対して挿脱可能に設けられ、キャビティ１１６への挿入時に、３種の原料粉末を径方向に相互に分離した状態でキャビティ１１６に充填可能とする仕切部材１２２を具備したもの（換言すると、ケーシング１２１の内部空間を３つの空間に区分し、かつキャビティ１１６およびケーシング１２１に対して挿脱可能に設けられた仕切部材１２２を具備したもの）を用いれば良い。

　第２発明に係る技術手段は、複数種の原料粉末を成形すべき圧粉体の径方向に積層させた状態で充填するプロセスを、以上で説明したような単一のプロセスを経るだけで実施可能としたことに特徴があることから、三層以上の多層構造の圧粉体１０１’を成形する際に適用すれば、三層以上の多層構造の圧粉体１０１’を格段に効率良く、しかも低コストに成形することができる。

１　　　焼結歯車（焼結機械部品）
２　　　内側層
２ａ　　内径面
３　　　外側層
１０　　成形金型装置
１４　　仕切部材
２０　　焼結炉
Ａ　　　摺動面
Ｂ　　　荷重作用面
Ｍ　　　圧粉体
Ｍ’　　焼結体
Ｍ１　　第１粉末
Ｍ２　　第２粉末
Ｓ　　　軸
１０１　　焼結軸受
１０１’　圧粉体
１０２　　軸受層
１０２’　第１の圧縮成形層
１０３　　ベース層
１０３’　第２の圧縮成形層
１１０　　成形装置
１１１　　成形金型
１１２　　ダイ
１１３　　上パンチ
１１４　　下パンチ
１１５　　コア
１１６　　キャビティ
１２０　　粉末充填ユニット
１２２　　仕切部材
１３０　　昇降ユニット
１４０　　加圧力伝達手段
１４２　　可動スペーサ
１４３　　エアシリンダ
１４４　　案内部材
Ｃ　　　　軸受面
Ｄ　　　　取り付け面
Ｎ１　　　第１粉末
Ｎ２　　　第２粉末

Claims

　焼結体で形成され、外径面に他部材から荷重が入力されるのに伴って、内周に挿入した軸に対して摺動しながら回転する焼結機械部品であって、
　前記焼結体が、Ｃｕを含む内側層と、前記内側層に接した状態で前記内側層と共に焼結された外側層とからなり、
　前記外側層は、Ｆｅ、ＣｕおよびＣｕよりも低融点の金属を主成分とし、かつその金属組織が、Ｆｅ組織と、Ｆｅ組織の粒界に存在してＦｅ組織同士を結合したＣｕおよび前記低融点金属の合金組織とを主体としていることを特徴とする焼結機械部品。
　前記低融点金属が、Ｓｎ、Ｚｎ又はＰの群から選択される少なくとも一種である請求項１に記載の焼結機械部品。
　前記外側層における前記低融点金属の濃度を０．５～２．０質量％とした請求項１又は２に記載の焼結機械部品。
　前記内側層が、さらにＦｅを含み、
　前記内側層のＣｕ濃度を１０～３０質量％にすると共に、前記内側層のＦｅ濃度を前記Ｃｕ濃度よりも大きくした請求項１～３の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　前記外側層のＣｕ濃度を前記内側層のＣｕ濃度よりも小さくした請求項１～４の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　前記外側層が、炭素を含む雰囲気下で前記内側層と共に焼結された請求項１～５の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　前記外側層が、炭素を含まない雰囲気下で前記内側層と共に焼結された請求項１～５の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　前記内側層の内径面が、塑性加工により整形された整形面である請求項１～７の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　外径面が、歯面に形成された請求項１～８の何れか一項に記載の焼結機械部品。
　複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる圧粉体を成形するための成形装置であって、
　内周にキャビティを形成する筒状のダイ、並びにキャビティに対して相対的に昇降移動する一対の上パンチおよび下パンチを有する成形金型と、
　それぞれが各圧縮成形層に成形される複数種の原料粉末をキャビティに充填する粉末充填ユニットと、を備え、
　粉末充填ユニットは、キャビティに対して挿脱可能に設けられ、キャビティへの挿入時に、複数種の原料粉末を圧粉体の径方向に相互に分離した状態でキャビティに充填可能とする仕切部材を備えることを特徴とする圧粉体の成形装置。
　成形金型が、ダイの内周に配置され、圧粉体の内径面を成形するコアを有する請求項１０に記載の圧粉体の成形装置。
[規則91に基づく訂正 27.05.2015]　
　粉末充填ユニットが、複数種の原料粉末をキャビティに充填可能な充填位置と、キャビティに対して径方向に離間した退避位置との間を相互に移動する請求項１０又は１１に記載の圧粉体の成形装置。
　上パンチを昇降可能に保持した昇降ユニットをさらに備え、
　昇降ユニットは、上パンチに、下パンチとの間でキャビティ内の原料粉末を圧縮するための加圧力を付与可能な加圧位置と、上パンチに前記加圧力を付与しない加圧不可位置との間を相互に移動する可動スペーサを有し、
　可動スペーサは、上パンチの下降移動に伴って前記加圧不可位置から前記加圧位置に移動し、上パンチの上昇移動に伴って前記加圧位置から前記加圧不可位置に移動する請求項１０～１２の何れか一項に記載の圧粉体の成形装置。
　可動スペーサは、圧粉体の径方向に進退移動することにより、前記加圧位置と前記加圧不可位置との間を相互に移動する請求項１３に記載の圧粉体の成形装置。
　昇降ユニットが、可動スペーサの前記加圧位置と前記加圧不可位置との間の相互移動を案内する案内部材を有する請求項１３又は１４に記載の圧粉体の成形装置。
　複数の圧縮成形層を径方向に積層してなる圧粉体を成形するための方法であって、
　それぞれが各圧縮成形層に成形される複数種の原料粉末を圧粉体の径方向に相互に分離させた状態で成形金型のキャビティに同時に充填してから、前記相互分離状態を解除し、その後、複数種の原料粉末を同時に圧縮することを特徴とする圧粉体の成形方法。
　キャビティが未形成の成形金型の外部に複数種の原料粉末を圧粉体の径方向に相互に分離した状態で配置した後、前記相互分離状態を維持したまま成形金型の可動側と静止側とを相対移動させることにより、キャビティの形成と、キャビティへの複数種の原料粉末の充填とを同時進行させる請求項１６に記載の圧粉体の成形方法。
　複数種の原料粉末のうち、少なくとも一種の原料粉末をキャビティに補充可能な状態で、前記相互分離状態を解除する請求項１６又は１７に記載の圧粉体の成形方法。