JP2016141815A - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の機械的強度（圧環強さ）および含油率を兼ね備えた摺動部材を低コストに提供可能とする。【解決手段】摺動部材としてのすべり軸受１は、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末としての鉄粉末に対し、所定量の銅粉末を添加してなる原料粉末の圧粉体からなる。すべり軸受１は、圧粉体に水蒸気処理を施すことでＦｅ粒子３間に形成された酸化物皮膜５を有し、かつ、１５０ＭＰａ以上の圧環強さおよび１０ｖｏｌ％以上の含油率を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、すべり軸受等、少なくとも一部が相手部材と繰り返し摺動接触する摺動部材およびその製造方法に関し、特に、無数の内部気孔を有し、該内部気孔に潤滑油を含浸させた状態で使用される多孔質の摺動部材およびその製造方法に関する。

摺動部材の一種に、焼結金属の多孔質体からなるすべり軸受（焼結軸受）があり、このような焼結軸受は、通常、その内部気孔に潤滑油を含浸させた状態で使用される。この焼結軸受（焼結含油軸受）を、例えばラジアル荷重の支持用途に用いる場合、内周に挿入された軸との相対回転に伴って内部気孔に含浸させた潤滑油が軸との摺動部（摺動面）に滲み出す。そして、摺動部に滲み出した潤滑油が油膜を形成し、この油膜により軸がラジアル方向に相対回転自在に支持される。そのため、焼結軸受（焼結含油軸受）は、支持すべき軸を長期間に亘って精度良く支持することができる、という特徴を有する。

焼結軸受は、例えば、金属粉末を主原料とした原料粉末の圧粉体を得る圧縮成形工程、圧粉体を所定温度以上で加熱することにより金属粉末の粒子同士がネック結合した焼結体を得る焼結工程、焼結体の寸法矯正を行う寸法矯正工程、さらに、焼結体の内部気孔に潤滑油を含浸させる含油工程などを経ることで完成する。これら各種工程のうち、焼結工程では、圧粉体が鉄系粉末を主体としたものである場合、当該圧粉体を８００℃〜１３００℃程度の高温域で加熱するのが一般的であり、そのコストは焼結軸受の製造コスト全体の１／４〜１／２程度を占める。また、焼結工程では、圧粉体が加熱・冷却されるのに伴って膨張−収縮が生じるため、焼結工程で得られる焼結体に完成品として必要とされる寸法・形状精度を確保するには、焼結体にサイジング等の寸法矯正加工を施すことが必要不可欠となる。逆に言えば、上記のような高温域での熱処理を圧粉体に施さなくとも、すべり軸受に必要とされる強度を確保できれば、焼結工程およびその後の寸法矯正工程を省略することができ、すべり軸受の製造コストを大幅に低廉化できると考えられる。

そこで、本発明者らは、例えば下記の特許文献１に開示されている水蒸気処理に着目した。すなわち、特許文献１には、鉄系粉末を主成分とする圧粉体に水蒸気処理を施すことにより粒子表面に酸化物皮膜（主に四酸化三鉄の皮膜）を形成し、この酸化物皮膜を介して粒子同士を結合することにより、鉄系部品を製造することが記載されている。

特開昭６３−７２８０３号公報

ところで、特許文献１に開示された発明の目的は、磁性材料の部品のように、あまり強度が要求されない部品を低コストに製造可能とすることにある（第２頁左上欄第６−１２行）。要するに、特許文献１に開示された技術手段の適用範囲は、特許文献１中に具体例として挙げられている軟磁性材料部品のように、高い強度を必要としない用途に限定される。そのため、すべり軸受をはじめとする摺動部材のように比較的高い強度を必要とする用途においては、特許文献１に開示された技術手段をそのまま採用しても、所望の機械的強度を具備した摺動部材を提供することができない。

また、摺動部材においては、相手部材との摺動部における摺動性（耐摩耗性）が良好であることも要求される。特に多孔質体からなる摺動部材では、内部気孔に保持した潤滑油の、相手部材との摺動部への滲み出し量が摺動性を左右することから、含油性（含油率）も良好であることが望まれる。しかしながら、特許文献１においては、含油率についても何ら検討されていない。

以上の実情に鑑み、本発明は、所望の機械的強度（圧環強さ）および含油率を兼ね備えた摺動部材を低コストに提供可能とすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体からなる摺動部材であって、圧粉体に水蒸気処理を施すことにより金属粉末の粒子間に形成された酸化物皮膜を有し、かつ、１５０ＭＰａ以上の圧環強さ、および１０ｖｏｌ％以上の含油率を有することを特徴とする摺動部材を提供する。

また、本発明では、１５０ＭＰａ以上の圧環強さ、および１０ｖｏｌ％以上の含油率を有する摺動部材を製造するための方法であって、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体を得る圧縮成形工程と、圧粉体を構成する金属粉末の粒子間に酸化物皮膜を形成させる水蒸気処理工程と、を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法も併せて提供する。

ここで、本発明でいう「酸化物皮膜を形成可能な金属粉末」とは、換言するならばイオン化傾向が大きい金属の粉末であり、例えば、鉄、アルミニウム、マグネシウム、クロム等の粉末、あるいは上記金属を含む合金粉末を採用できる。上記金属粉末は、一種のみ用いても良いし、複数種混合して用いても良い。また、「圧環強さ」は、ＪＩＳ Ｚ ２５０７：２０００中に規定された方法に基づいて得られる値であり、「含油率」は、ＪＩＳ Ｚ ２５０１：２０００中に規定された方法に基づいて得られる値である。

水蒸気処理は、酸化雰囲気中で、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を含む原料粉末の圧粉体を所定温度（例えば４００〜７００℃の範囲内）に加熱された水蒸気と反応させることにより、上記金属粉末の粒子表面、ひいては粒子相互間に酸化物皮膜を形成する処理である。上記の金属粉末として鉄粉末を採用した場合、酸化物皮膜は主に四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）および三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）の皮膜である。そして、上記金属粉末の粒子間に形成される酸化物皮膜が粒子同士の結合媒体として機能し、圧粉体を焼結したときに形成されるネッキングの役割を代替すること、また、詳細な理由は不明であるものの、上記金属粉末に所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体に水蒸気処理を施した場合、銅粉末を含まず、実質的に上記金属粉末のみからなる原料粉末の圧粉体に水蒸気処理を施した場合と比べると圧粉体が高強度化されること、などに由来して、未焼結の圧粉体を摺動部材として使用可能なレベル、具体的には１５０ＭＰａ以上の圧環強さを有する程度にまで高強度化することができる。また、金属粉末の粒子間に酸化物皮膜が形成されると圧粉体の気孔率が低下するが、本発明では、圧粉体が、水蒸気処理の実施によっても厚肉の酸化物皮膜が形成され難い銅粉末を含む関係上、水蒸気処理の実施に伴う気孔率、ひいては含油率の低下を抑制できると考えられる。そのため、１５０ＭＰａ以上の圧環強さと、１０ｖｏｌ％以上の含油率とを併せ持つ摺動部材を実現することができる。

また、圧粉体に施される水蒸気処理は、その処理温度が圧粉体を焼結する場合の加熱温度よりも格段に低く、処理後におけるワークの寸法変化量を小さくすることができるので、サイジング等の寸法矯正加工を省略することも可能となる。また、寸法変化量を小さくできれば、圧粉体の成形金型の設計が容易となる。さらに、処理温度が低ければ、処理時に必要なエネルギーも削減できて処理コストが減じられる。以上より、本発明によれば、所望の機械的強度および含油率を兼ね備えた摺動部材を低コストに提供することができる。

上述した特徴を有する摺動部材は、例えば、原料粉末として、上記金属粉末としての鉄粉末に対し、電解銅粉を５〜２０ｗｔ％（５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下）添加したもの、あるいは、上記金属粉末としての鉄粉末に対し、扁平銅粉を１．５〜２０ｗｔ％（１．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下）添加したもの、などを使用することで得ることができる。

本発明に係る摺動部材において、その母材となる圧粉体の圧粉密度が高すぎると、水蒸気処理時に圧粉体の芯部にまで水蒸気を侵入させることが難しく、圧粉体の強度向上に寄与する酸化物皮膜を圧粉体の芯部に形成することが難しくなるという懸念がある。一方、圧粉体の圧粉密度が低すぎると、圧粉体の取り扱い性が低下する、金属粉末の粒子間距離が拡大するため酸化物皮膜を所定態様で形成することが難しくなる、などといった懸念がある。従って、寸法測定法による圧粉体の圧粉密度は、５．０ｇ／ｃｍ^３〜７．６ｇ／ｃｍ^３の範囲内とするのが好ましい。

本発明は、すべり軸受の他、ギヤやカム等、他部材との摺動接触が繰り返される各種の摺動部材に適用することができる。

以上より、本発明によれば、所望の強度および含油率を兼ね備えた摺動部材を低コストに提供することができる。

本発明の実施形態に係る摺動部材としてのすべり軸受の一例を示す断面図である。 上段は扁平銅粉の側面図、下段は同平面図である。 扁平銅粉を含む原料粉末の圧粉体の成形中における成形金型の部分拡大断面図である。 評価試験の試験結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る摺動部材としてのすべり軸受１の一例を示す。このすべり軸受１は、円筒状の多孔質体からなり、内周に挿入した軸Ｓのラジアル荷重を支持するために使用される。すべり軸受１の内部気孔には、潤滑油が含浸されている。従って、例えば、軸Ｓが回転すると、これに伴って、すべり軸受１の内部気孔に含浸させた潤滑油がすべり軸受１の内周面２と軸Ｓの外周面との間（の軸受隙間）に滲み出して油膜を形成し、この油膜を介して軸Ｓがラジアル方向に回転自在に支持される。

すべり軸受１は、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末（ここでは鉄粉末）を主原料とし、これに、所定量の銅粉末および固体潤滑剤を添加・混合した原料粉末の圧粉体からなる。圧粉体からなる（圧粉体を母材とした）すべり軸受１は、図１中の拡大図に模式的に示すように、Ｆｅ粒子３間に形成された酸化物皮膜５（より詳細には、各Ｆｅ粒子３の表面に形成され、隣接するＦｅ粒子３同士、さらにはＦｅ粒子３とＣｕ粒子４を結合した酸化物皮膜５）を有しており、すべり軸受１に必要とされる強度、具体的には１５０ＭＰａ以上の圧環強さを有する。また、このすべり軸受１は、軸Ｓとの摺動部（摺動面）における摺動性を良好なものとする（摺動部における摩耗を可及的に抑制し得るだけの潤滑油を内部気孔で保持可能とする）ために、１０ｖｏｌ％以上の含油率を有する。但し、圧粉体からなるすべり軸受１の含油率は、主に圧粉体の気孔率に左右される関係上、含油率が高過ぎるとすべり軸受１に必要とされる機械的特性を確保できない懸念がある。そのため、すべり軸受１の含油率は、１０〜３０ｖｏｌ％の範囲内とするのが好ましい。

上述の構成を有するすべり軸受１は、主に、圧縮成形工程、脱脂工程、水蒸気処理工程および含油工程を順に経て製造される。以下、上記の各工程について詳細に説明する。

［圧縮成形工程］
圧縮成形工程では、成形金型（成形装置装置）を用いて酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を含む原料粉末を圧縮することにより、完成品形状（ここでは円筒状）の圧粉体を得る。圧粉体は、例えば一軸加圧成形法により成形することができるが、多軸ＣＮＣプレスによる成形、冷間等方圧加圧法、熱間等方圧加圧法等、公知のその他の成形法を採用しても構わない。なお、一軸加圧成形法であれば、その他の成形法に比べて圧粉体を低コストに得ることができるという利点がある。

本実施形態では、原料粉末として、酸化物皮膜を形成可能な金属粉末としての鉄粉末を主原料とし、これに、所定量の銅粉末および固体潤滑剤を添加・混合した混合粉末を使用する。原料粉末に固体潤滑剤を含めることにより、粉末同士の摩擦、さらには粉末と金型間の摩擦を低減して圧粉体の成形性を高めることができる。固体潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸カルシウム等の金属石けん系、アミドワックスや合成ポリエチレンワックス等のワックス系、二硫化モリブデンや二硫化タングステン等の硫化物系、黒鉛等のグラファイト系など、一般的に入手可能なものを適宜選択使用することができる。例示した固体潤滑剤は、一種のみを用いても良いし、二種以上を混合して用いても良い。なお、鉄粉末に対する固体潤滑剤の添加量が多過ぎると、すべり軸受１に必要とされる機械的特性を満足することが難しくなる。そのため、鉄粉末に対する固体潤滑剤の添加量は１．０ｗｔ％以下程度とする。

鉄粉末としては、例えば還元鉄粉やアトマイズ鉄粉を使用可能であり、本実施形態では、多孔質状（海面状）をなし、含油性や圧縮成形性に優れた還元鉄粉を使用する。また、銅粉末としては、電解銅粉やアトマイズ銅粉等を使用可能であり、本実施形態では、樹枝状をなし、圧縮成形性が良好な電解銅粉を使用する。鉄粉末に対する銅粉末（電解銅粉）の添加量が少なすぎると、所望の含油率を有するすべり軸受１を得ることができない懸念がある。その一方、鉄粉末に対する電解銅粉の添加量が多すぎると、鉄に比べて高価な銅の使用量が増してすべり軸受１のコスト高を招来することに加え、機械的特性を左右する鉄粉末の比率が相対的に低下する分、すべり軸受１の機械的特性が低下する懸念がある。そのため、還元鉄粉に対する電解銅粉の添加量は、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とする。

また、コストや圧縮成形性を考慮すると、還元鉄粉としては、その平均粒径が６０μｍ以上１２０μｍ以下のものを使用するのが好ましく、また電解銅粉としては、その平均粒径が１０μｍ以上５０μｍ以下のものを使用するのが好ましい。

なお、成形圧等、圧粉体の成形条件は、寸法測定法による圧粉体の圧粉密度が５．０〜７．６ｇ／ｃｍ^３、好ましくは５．３〜７．２ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは５．８〜７．０ｇ／ｃｍ^３となるように設定する。圧粉体の圧粉密度が上記の範囲内にあれば、所望の圧環強さおよび含油率（圧環強さ１５０ＭＰａ以上、含油率１０ｖｏｌ％以上）を兼ね備えたすべり軸受１を適切に得ることができる。

［脱脂工程］
脱脂工程では、圧粉体を固体潤滑剤の融点以上で所定時間加熱することにより、固体潤滑剤（に含まれる潤滑成分）を分解・除去する。固体潤滑剤として例えばアミドワックスを用いた場合、圧粉体を３５０℃で９０分間加熱する。なお、この脱脂工程は必ずしも実施する必要はなく、必要に応じて実施すれば足りる。

［水蒸気処理工程］
水蒸気処理工程では、酸化雰囲気中に置かれた圧粉体を４００〜７００℃の高温水蒸気と反応させる。これにより、圧粉体に含まれるＦｅ粒子３の表面には、酸化物皮膜５として、主に四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）および三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）の皮膜が徐々に形成され、この皮膜が成長するのに伴って、隣接する粒子同士が酸化物皮膜５を介して結合したすべり軸受１が得られる。水蒸気処理の処理時間は、圧粉体の圧粉密度、使用する金属粉末の種類（原料粉末の組成）、圧粉体の寸法等によって適宜調整されるが、すべり軸受１に必要とされる強度（圧環強さ１５０ＭＰａ以上）を確保し得るだけの時間（概ね２０分以上）とする。なお、水蒸気処理は、その処理時間を長くするほど圧粉体（すべり軸受１）の強度を高め得るというわけではなく、所定の処理時間を超えると、酸化物皮膜５の成長が停止して圧粉体の強度向上効果が飽和する。また、水蒸気処理の処理時間が長くなるほど、水蒸気処理に要するコストが増大する他、酸化物皮膜５が過剰に成長して圧粉体の気孔率が低下し、すべり軸受１に必要とされる含油率を確保できない懸念がある。従って、水蒸気処理の処理時間は、１０〜９０分程度とし、好ましくは２０〜４０分程度とする。

［含油工程］
この含油工程では、いわゆる真空含浸等の手法により、隣接する粒子間に酸化物皮膜５が形成された圧粉体の内部気孔に潤滑油を含浸させる。なお、この含油工程は、必ずしも実施する必要はなく、圧粉体をいわゆる含油軸受として使用する場合にのみ実施すれば良い。

以上で説明したように、本実施形態に係るすべり軸受１は、圧粉体を母材とし、かつ圧粉体に水蒸気処理を施すことによりＦｅ粒子３相互間、さらにはＦｅ粒子３とＣｕ粒子４の間に形成された酸化物皮膜５を有する。そして、酸化物皮膜５が、圧粉体を構成する粒子同士の結合媒体として機能し、圧粉体を焼結したときに形成されるネッキングの役割を代替すること、また、詳細な理由は不明であるものの、鉄粉末に所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体に水蒸気処理を施した場合、銅粉末を含まず、実質的に鉄粉末のみからなる原料粉末の圧粉体に水蒸気処理を施した場合と比べると圧粉体が高強度化されること、などに由来して、未焼結の圧粉体をすべり軸受１として使用可能なレベル、具体的には１５０ＭＰａ以上の圧環強さを有する程度にまで高強度化することができる。また、隣接する粒子間に酸化物皮膜５が形成されると圧粉体の気孔率が低下するが、本発明では、圧粉体が、水蒸気処理の実施によっても酸化物皮膜５が形成され難い銅粉末（Ｃｕ粒子４）を所定量含む関係上、水蒸気処理の実施に伴う気孔率、ひいては含油率の低下を抑制できると考えられる。そのため、１５０ＭＰａ以上の圧環強さと、１０ｖｏｌ％以上の含油率とを併せ持つすべり軸受１を実現することができる。

また、酸化物皮膜５を形成するために圧粉体に施される水蒸気処理は、その処理温度が、圧粉体を焼結する場合の加熱温度よりも格段に低いので、水蒸気処理の処理前後における圧粉体の寸法変化量を±０．１％以下程度にまで小さくすることができる。そのため、圧粉体を焼結した場合には、焼結工程後の実施が必要不可欠であったサイジング等の寸法矯正加工を省略することも可能になる。また、寸法変化量を小さくできれば、圧粉体を成形するための成形金型の設計が容易となる。さらに、処理温度が低ければ、処理時に必要なエネルギーも削減できるため、処理コストを低減できる。以上より、本発明によれば、所望の圧環強さおよび含油率を兼ね備えたすべり軸受１を低コストに得ることができる。

以上、本発明の一実施形態に係る摺動部材としてのすべり軸受１およびその製造方法について説明したが、圧粉体（すべり軸受１）を得るための原料粉末に添加・混合する銅粉末としては、上述した電解銅粉以外にも、図２に示すような薄板状の扁平銅粉を採用することもできる。

扁平銅粉は、水アトマイズ粉等からなる原料銅粉を搗砕（Ｓｔａｍｐｉｎｇ）することで扁平化させたものである。図２に示すように、扁平銅粉としては、その粒子４’の長さＬが２０〜８０μｍで、厚さｔが０．５〜１．５μｍ（アスペクト比Ｌ／ｔ＝１３．３〜１６０）のものが主に用いられる。ここで言う「長さ」および「厚さ」は、扁平銅粉の各粒子４’の幾何学的な最大寸法を言う。扁平銅粉の見かけ密度は２．０ｇ／ｃｍ^３以下とする。

原料粉末に含める銅粉末として扁平銅粉を用いる場合、酸化物皮膜５を形成可能な金属粉末（例えば鉄粉末であり、特に還元鉄粉）に対する扁平銅粉の添加量は、１．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とする。

ここで、扁平銅粉の見かけ密度は鉄粉末（還元鉄粉）の見かけ密度よりも小さい。また、扁平銅粉の粒子４’は、図２に示したような薄板状で、かつ単位重量あたりの幅広面の面積が大きい。そのため、扁平銅粉を含む原料粉末を成形金型のキャビティに充填すると、扁平銅粉の粒子４’は、クーロン力等の影響を受けて成形金型の成形面に付着する。より詳細に述べると、扁平銅粉の粒子４’は、図３に示すように、その幅広面４ａ’を成形金型２０の成形面２１に向け、かつ層状に積み重なった状態で成形面２１の全域に付着する。その一方、扁平銅粉の粒子４’の層状組織よりも内側の領域（キャビティの中心側となる領域）では、還元鉄粉（の粒子３）、扁平銅粉（の粒子４’）、および固体潤滑剤６の分散状態が略均一化する。そして、キャビティに充填された原料粉末は、上記のような分布（分散）状態を維持したまま圧縮されるため、圧縮成形された圧粉体は、上記した各粉末の分布状態をほぼそのまま保持する。さらに、水蒸気処理の処理温度は銅の融点よりも格段に低く、水蒸気処理を実施しても銅粉末は溶融しないことから、水蒸気処理後の圧粉体（すべり軸受１）も、上記した各粉末の分布状態をほぼそのまま保持する。このため、扁平銅粉を含む圧粉体からなるすべり軸受１の表面（軸Ｓとの摺動面）は、鉄よりも銅が多く露出した銅リッチ面となる。従って、鉄粉末に添加・混合する銅粉末として扁平銅粉を選択した場合、電解銅粉を選択した場合と比較して、摺動特性が増強されたすべり軸受１を実現することができる。

なお、成形金型２０の成形面２１への扁平銅粉の付着性を高めることにより、銅リッチの摺動面を有するすべり軸受１を得るため、扁平銅粉には、例えばステアリン酸等の流体潤滑剤を付着させても良い。流体潤滑剤は、原料粉末をキャビティに充填する前に扁平銅粉に付着させていれば良く、好ましくは扁平銅粉をその他の粉末と混合する前、より好ましくは原料銅粉を搗砕する段階で原料銅粉に付着させる。

また、鉄粉末に添加・混合する銅粉末として扁平銅粉を選択した場合、鉄粉末に対する銅粉末の添加量を１．５ｗｔ％程度にまで少なくしても、１５０ＭＰａ以上の圧環強さと、１０ｖｏｌ％以上の含油率とを併せ持つすべり軸受１を実現することができる。そのため、鉄粉末に添加する銅粉末として電解銅粉を選択する場合と比較して、高価な銅の使用量を減じて一層の低コスト化を実現することもできる。

なお、銅粉末として扁平銅粉を選択した場合に、鉄粉末に対する銅粉末の添加量を１．５ｗｔ％程度にまで減じても、すべり軸受１に必要とされる１５０ＭＰａ以上の圧環強さを確保できる理由の一つに、水蒸気処理に供される圧粉体が、図３に模式的に示したような各粉末の分布状態をほぼそのまま保持していることが挙げられる。すなわち、鉄粉末に対する銅粉末の添加量を同じにした二種類の原料粉末（鉄粉末に電解銅粉を添加したもの、および鉄粉末に扁平銅粉を添加したもの）で比較すると、電解銅粉を添加した原料粉末を用いた場合、キャビティの全域で電解銅粉が万遍なく分散している関係上、圧粉体の芯部ではＦｅ粒子同士の接触面積が相対的に小さくなるのに対し、扁平銅粉を添加した原料粉末を用いた場合、扁平銅粉の多くが成形金型２０の成形面２１に付着し（図３を参照）、圧粉体の芯部における扁平銅粉の分散量が相対的に少なくなる関係上、圧粉体の芯部ではＦｅ粒子同士の接触面積が相対的に大きくなる。そのため、扁平銅粉を含む圧粉体に水蒸気処理を施した場合、電解銅粉を含む圧粉体に水蒸気処理を施した場合に比べ、芯部における酸化物皮膜の形成量が多くなる。従って、鉄粉末に添加する銅粉末として扁平銅粉を選択した場合、鉄粉末に対する添加量を相対的に少なくしても、すべり軸受１に必要とされる圧環強さを確保できると考えられる。

以上では、ラジアル荷重のみを支持するすべり軸受１に本発明を適用した場合について説明を行ったが、本発明は、ラジアル荷重およびスラスト荷重の双方を支持するすべり軸受や、スラスト荷重のみを支持するすべり軸受にも好ましく適用することができる。

また、本発明は、すべり軸受のみならず、ギヤやカム等、相手部材と摺動する摺動面を有するその他の摺動部材に適用可能であるのはもちろんである。

本発明の有用性を実証するために、確認試験を実施した。この確認試験は、本発明の構成を具備する円筒状試験体（実施例１−７）および本発明の構成を具備しない円筒状試験体（比較例１−２）のそれぞれについて圧環強さおよび含油率を測定・算出し、求められた値に基づいて圧環強さおよび含油率のそれぞれを「◎」、「○」、「×」の三段階で評価すると共に、圧環強さおよび含油率の評価結果に基づいて総合的な良否を「○」又は「×」の何れかで判断するというものである。圧環強さおよび含油率の評価基準は以下のとおりとし、いずれか一方でも「×」の場合は総合評価を「×」とした。
［圧環強さ］
「◎」：１８０ＭＰａ以上
「○」：１５０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ未満
「×」：１５０ＭＰａ未満
［含油率］
「◎」：１２ｖｏｌ％以上
「○」：１０ｖｏｌ％以上１２ｖｏｌ％未満
「×」：１０ｖｏｌ％未満
なお、圧環強さは、ＪＩＳ Ｚ ２５０７に準拠した方法で測定し（使用装置：島津製作所社製のオートグラフＡＧ−５０００Ａ）、含油率は、ＪＩＳ Ｚ ２５０１に準拠した方法で測定した値に基づいて算出した。含油率測定（算出）のために使用した潤滑油は、昭和シェル石油社製のシェルテラスＳ２Ｍ６８（油圧作動油／ＩＳＯ粘度ＶＧ６８相当）である。

次に、実施例１−７および比較例１−２に係る試験体は、原料粉末の組成を相互に異ならせた以外は、全て同一の手順・条件で作製した。具体的には、成形金型に充填した原料粉末を一軸加圧することにより、内径寸法：６ｍｍ、外径寸法：１２ｍｍ、高さ寸法：７ｍｍで、かつ圧粉密度６．２±０．１ｇ／ｃｍ^３の円筒状圧粉体を成形し、その後、この圧粉体に対して脱脂処理（処理条件：３５０℃×９０分）、さらには水蒸気処理（処理条件：５００℃×４０分）を施すことにより、上記の各試験体を得た。上記の各試験体を作製するために使用した原料粉末は以下のとおりである。なお、以下に示す銅粉末および固体潤滑剤（アミドワックス）の重量比は、鉄粉末（還元鉄粉）に対する添加量である。
実施例１：還元鉄粉−５ｗｔ％電解銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例２：還元鉄粉−１０ｗｔ％電解銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例３：還元鉄粉−２０ｗｔ％電解銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例４：還元鉄粉−１．５ｗｔ％扁平銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例５：還元鉄粉−５ｗｔ％扁平銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例６：還元鉄粉−１０ｗｔ％扁平銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
実施例７：還元鉄粉−２０ｗｔ％扁平銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
比較例１：還元鉄粉−０．７ｗｔ％アミドワックス
比較例２：還元鉄粉−１．５ｗｔ％電解銅粉−０．７ｗｔ％アミドワックス

図４に基づき、各試験体の圧環強さおよび含油率について詳細に言及する。
比較例１は、含油率については１０ｖｏｌ％以上の合格基準を満足できたものの、圧環強さについては１５０ＭＰａ以上の合格基準を満足できなかった。また、比較例２は、圧環強さについては合格基準を満足できたものの、含油率が合格基準を満足できなかった。一方、還元鉄粉に対して５ｗｔ％以上の電解銅粉を添加した原料粉末を用いて作製した実施例１−３に係る試験体は、何れも、１５０ＭＰａ以上の圧環強さと、１２ｖｏｌ％以上の含油率とを有し、摺動部材に必要とされる圧環強さおよび含油率を高い水準で併せ持っている。また、還元鉄粉に対して１．５ｗｔ％以上の扁平銅粉を添加した原料粉末を用いて作製した実施例４−７に係る試験体は、何れも、１８０ＭＰａ以上の圧環強さと、１０ｖｏｌ％以上の含油率とを有し、摺動部材に必要とされる圧環強さおよび含油率を高い水準で併せ持っている。

評価結果を総括すると、銅未添加の原料粉末（実質的に鉄粉末のみからなる原料粉末）の圧粉体に水蒸気処理を施してなる比較例１は、その圧環強さが１５０ＭＰａ未満であるのに対し、鉄粉末に所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体に水蒸気処理を施してなる実施例１−７および比較例２は、何れも、圧環強さが１５０ＭＰａ以上の水準である。従って、水蒸気処理による圧粉体の高強度化には銅添加が有効であると言える。また、（水蒸気処理後の）圧粉体を、強度のみならず、高い含油率を併せ持つことが求められるすべり軸受（含油軸受）などの摺動部材として使用するには、鉄粉末に対し、５ｗｔ％以上の電解銅粉、あるいは１．５ｗｔ％以上の扁平銅粉を添加した原料粉末を使用することが有効であると言える。

１ すべり軸受（摺動部材）
２ 内周面
３ Ｆｅ粒子
４ Ｃｕ粒子
４’ 扁平銅粉の粒子
４ａ‘ 幅広面
５ 酸化物皮膜
６ 固体潤滑剤
２０ 成形金型
２１ 成形面

Claims (5)

1. 酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体からなる摺動部材であって、
   前記圧粉体に水蒸気処理を施すことにより前記金属粉末の粒子間に形成された酸化物皮膜を有し、かつ、１５０ＭＰａ以上の圧環強さ、および１０ｖｏｌ％以上の含油率を有することを特徴とする摺動部材。
2. 前記原料粉末は、前記金属粉末としての鉄粉末に対し、電解銅粉を５〜２０ｗｔ％添加したものである請求項１に記載の摺動部材。
3. 前記原料粉末は、前記金属粉末としての鉄粉末に対し、扁平銅粉を１．５〜２０ｗｔ％添加したものである請求項１に記載の摺動部材。
4. 前記圧粉体は、寸法測定法による圧粉密度が５．０〜７．６ｇ／ｃｍ^３の範囲内である請求項１〜３の何れか一項に記載の摺動部材。
5. １５０ＭＰａ以上の圧環強さ、および１０ｖｏｌ％以上の含油率を有する摺動部材を製造するための方法であって、
   酸化物皮膜を形成可能な金属粉末を主原料とし、これに所定量の銅粉末を添加した原料粉末の圧粉体を得る圧縮成形工程と、
   前記圧粉体を構成する前記金属粉末の粒子間に酸化物皮膜を形成させる水蒸気処理工程と、を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。

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