JPH01283346A - 焼結合金材およびその製造法 - 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】 「発明の目的」 本発明は焼結合金材およびその製造法に係り、強度およ
び耐食性に優れ、しかも軸材などの相手部材に対するな
じみ性が良好であり、摩擦係数が小さく軸受材などとし
て優れた性能を有する焼結合金材およびその製造法を提
供しようとするものである。

（産業上の利用分野） 焼結含油軸受その仙境結合金＋１およびその製造技術。

（従来の技術） 焼結含油軸受については日本工業規格としてＪＩＳ　Ｂ
　１５８１−１９７６に規定されている如く、家庭用電
気機器、音響用機器、事務用機械、農業用ｉ械、自動車
その他の運搬荷投機器などに用いる円筒形、フランジ付
円筒形および球形などの軸受材に関して種々に規定され
、又その主たる成分組成としては純鉄系、鉄−銅系、鉄
−炭素系、鉄−銅一炭素系、鉄−銅−鉛系、青銅系、銅
系、鉛−青銅系など材質、種類は比較的多岐に亘る。

なお例えば特開昭５６−５１５５４号公報においては鉄
粉と黄銅粉を用いた圧粉体を焼結することが発表されて
おり、更に本発明者等によっても特開昭６０−２００９
２７号公報において鉄粉、黄銅粉および洋白粉を用い、
それらの混合粉による圧粉成形体を還元性雰囲気で焼結
処理することを提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した鉄を主体とした含油軸受においては骨格的強度
に優れ、高荷重用として好ましいが、相手部Ｈに対する
なしめ性や耐食性に劣っているので利用上制限を受ける
。

これに対し銅または青銅を主体としたものにおいてはな
じみ性や耐食性は良好であるが、強度上不充分であるか
ら高負荷用に適しない。

鉄−銅系（鉄−銅一鉛、鉄−銅−炭素などを含む）のも
のはこれらの中間的特性となるが、なお強度や耐食性に
おいて不充分である。

前記した特開昭５６−５１５５４号公報による鉄粉と黄
銅粉を用いたものにおいては耐食性においては好ましい
としても強度や相手部材に対する７ざじみ性などにおい
て充分でない。

前記特開昭６０−２００９２７号公報のものは洋白をも
用いることにより強度性を確保しながら充分な耐食性と
摩擦係数低減を図ったものであるが、それらの特性にお
いて必ずしも満足するものとなし得す、又軸材などの相
手部材に対するなじみ性などにおいて不充分である。

「発明の構成」 （問題点を解決するための手段） １、　　Ｆｅ：　２０−８０ｗｔ％、Ｃｕ：　１１〜５
２ｉｙｔ％、Ｚｒ＋：６〜３２ｗｔ％、　Ｓｎ　：　０
．１〜０．８ｗｔ％、を含有すると共に、 Ｍｎ　：　０．１〜４．０ｗｔ％、Ａβ：０−４．０ｗ
ｔ％を含有し、気孔率１５〜２８ｖｏｌ％とされたこと
を特徴とする焼結合金材。

２、　　Ｆｅ：　２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ　：　８．３
〜５１．７ｗｔ％、Ｚｎ　：　４．５〜３１．８ｗｔ％
、Ｓｎ　：　０．０５〜０．８　ｗｔ％を含有すると共
に、 Ｍｎ　：　０．０８〜４．０　ｗｔ％、八Ｅ　　：　　
０〜４．０ｗｔ％を含有し、且つ黒鉛、二硫化モリブデ
ンまたは鉛のような固体潤滑材の１種または２種以上を
０．５〜５．０％含有し、気孔率が１５〜２８ｖｏｌ％
とされたことを特徴とする焼結合金材。

３、鉄粉１００重量部に対し、Ｚｎ：３０〜４０ｗｔ％
、Ｍｎ　：　０．５〜５ｉｖｔ％、Ｓｎ　：　０．３〜
１．０ｗｔ％、Ａｉ１！：０〜５．０ｗｔ％を含有し残
部がＣｕおよび不可避的不純物よりなるマンガン青銅粉
を２５〜４００重量部を添加混合した原料粉を圧粉成形
し、次いで焼結してから気孔率１５〜２ＢｖｏＩ１％に
ザイジングすることを特徴とする焼結合金材の製造法。

４、鉄粉１００重量部に対し、Ｚｎ：３０〜４０ｉｙｔ
％、Ｍｎ　：　０．５〜５．０ｗｔ％、Ｓｎ：０．３〜
１．０ｉ％、Ｉｆ：　０〜５．Ｑｗｔ％を含有し残部が
Ｃｕおよび不可避不純物よりなるマンガン青銅粉１７．
７〜３８７．８重量部と黒鉛、二硫化モリブデンまたは
鉛のような固形潤滑材の１種または２種以上を０．５〜
５．３重量部を添加混合した原料粉を圧粉成形してから
焼結し、次いで気孔率１５〜２８ｖｏｆｆ％にサイジン
グすることを特徴とする焼結合金材の製造法。

（作用） Ｆｅ：　２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：　１１〜５２ｗｔ％
、Ｚｎ：６〜３２ｗｔ％、Ｓｎ　：　０．１〜０．８ｗ
ｔ％、Ａｌ：０〜４．０ｗｔ％を含有すると共にＭｎ：
０．１〜４．０ｗｔ％を含有することにより強度を確保
しなから相手部材に対するなじみ性を維持し、しかも耐
食性において優れた特性を発揮する。即ち上記のような
Ｍｎ、Ａｊ！、Ｓｎの適量添加で銅系高力合金たるマン
ガン青銅としての強度を鉄粉粒子間に得しめ、同時に耐
食性が適切に向上し、しかも相手部材に対するなじみ性
などが損われない。

Ｆｅが２０ｗｔ％以下では鉄粉粒子の骨格的強度が充分
に得られず、又他の成分を多量に必要とし高価となる。

一方８０ｗｔ％を超えてＦｅを含有したものは摩擦係数
を高め、相手部材に対するなじみ性が確保されないと共
に耐食性が急激に劣化する。

Ｃｕが１１．０ｗｔ％以上となることによりなじみ性を
確保し、又５２訂％を上限とすることで低コスト性を得
しめる。

Ｚｎを６．０ｗｔ％以上とすることでＣｕ、、Ｍｎ、八
ｋ、Ｓｎ等と相俟って耐食性を確保し、又３２．Ｏｗｔ
％を上限とすることによりなじみ性を適切に維持する。

Ｍｎが０．１ｗｔ％以上とすることにより強度および耐
食性を有効に高める。一方４．０ｗｔ％を上限とするこ
とによってなじみ性を維持し、摩擦係数の上昇を抑制す
る。

圧粉成形し焼結後、サイジングした気孔率を１５ｖｏｌ
％以上とすることにより軸受）４などとする場合の含油
量を適切に得しめ、潤滑性能を高める。

一方この気孔率が２８ｖｏｌ％を超えないことにより強
度性を確保する。

黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のような固体潤滑材の
１種または２種以上を０．５ｗｔ％以上含有させること
により潤滑性を高め、摩擦係数を小とする。又５．Ｑｗ
ｔ％を超えないことにより製品の強度性を維持する。

Ｚｎ：　　３　０　〜４　０ｗｔ％、　Ｍｎ：　　０．
５　〜５．０ｗｔ％、　Ｓｎ二０．３〜１．０ｗｔ％、
へβ二〇〜５．０ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび不可
避的不純物よりなるマンガン青銅粉を用いることにより
Ｃｕ、、Ｚｎ、　Ｍｎ、Δ［、Ｓｎが合金体として同時
に添加され、それらの成分を各別に準備し順次混合する
煩雑さを回避する。又配合された各成分の偏析を適切に
防止し、均等な混合焼結状態を容易に形成すると共に銅
系高力合金としての特性を鉄粉粒子間において的確に発
揮する。

８００℃〜９５０℃の焼結温度を採用することにより前
記したような鉄粉粒子とマンガン青銅としての銅系高力
合金粉末とが適切に焼結せしめられる。

圧粉成形体を耐熱性容器の底面から離隔した状態に収容
すると共′に蓋を施して焼結することによりＺｎ分の気
散損失を防止し、しかも均斉な焼結状態を形成する。

サイジング後の気孔率を１５ｖｏＩ１％以上とすること
により焼結組織内に好ましい含油空隙を分散形成し、軸
受材として利用する場合に好ましい潤滑特性を得しめる
。又この気孔率を２８ｖｏ＃％以下とすることによって
適切な圧環強度などを確保し、しかも含有せしめられた
潤滑油の飛散ないし過大な流出を防止する。

（実施例） 上記したような本発明によるものの具体的な実施態様に
ついて説明すると、本発明は基本的にＦｅ、Ｃｕ、　Ｚ
ｎと共にＭ、ｎを含有した焼結合金であって、これらの
成分は各別に準備し混合してもよい。然し合金体として
材料を準備してよいことは前記の通りで、マンガン−ア
ルミ合金と黄銅の各粉末と鉄粉、９５〜９８Ｍｎ合金と
黄銅の各粉末および鉄粉粉末などを採用することができ
る。然し好ましい原料としては純鉄粉末とマンガン青銅
粉末である。

Ｆｅは一般的に２０〜８０−ｔ％であるが、好ましくは
３０〜６０ｗｔ％であり、より好ましくは４０了で シｌ゛ ・ヨー゛イＯ 〜５５圓ｔ％である。

又Ｃｕは一般的には上記のように１１〜５２ｗｔ％であ
るが、好ましくは２５〜５０ｉ％、より好ましくは３５
〜４５ｗｔ％とすべきである。

Ｚｎの一般的範囲は６〜３２ｗｔ％であるが、好ましく
は８〜２５ｗｔ％、より好ましくは１０〜２５圓ｔ％で
ある。

Ｍｎについての好ましい範囲は前記した一般的範囲の中
で０．１〜４．０ｗｔ％であり、より好ましくは０．５
〜２．０ｗｔ％である。

なお本発明によるものはＡｌを例えばＪＩＳ　）１２２
０５における表２に規定されているように５．０ｗｔ％
まで含有したＭｎ青銅を用い製品として４．０ｗｔ％以
下を含有してもよい。即ちこの程度の脣を含有しても強
度その他の特性に殊更に変化を来すことがないが、Ａｌ
を実質的に含有しないものでもよい。

圧粉成形は一般的に２〜３Ｔｏｎ／ｃＪ程度の圧下で行
われ、その気孔率は２２〜３５ｖｏｌ％である。

２２ｖｏｌ％未満では有効なサイジングを行い且つ含油
などに適した気孔率をもつ製品を得ることが困難となる
。一方３５ｖｏｌ％を超えた気孔率を有する圧粉成形体
は焼結取扱中などにおいて損壊、欠損する可能性が高い
。

焼結は８００〜９５０℃の還元性雰囲気で行うが、前記
のように含有されているＺｎ分の揮散脱亜鉛を防止する
には耐熱性容器内に収容し施蓋して焼結することが好ま
しい。勿論炭素粉中に埋没して実施してもよい。なおこ
のような焼結時の揮散脱亜鉛防止は上記のような合金体
粉末におけるＳｎ分の存在によっても適切に達成し得る
。

固体潤滑材としての黒鉛、二硫化モリブデンなどは粉末
として添加されることは当然であるが、黒鉛のような固
体潤滑材は銅被覆鉄粉およびマンガン青銅粉の何れに対
しても比重が小であって、このような黒鉛の如きを単に
混合しても他の原料粉に対し均一状態に分散させること
が困難であり、しかも搬送荷役中およびプレスホッパー
への入替え、圧粉成形時などにおいて黒鉛粉の浮上、片
寄りなどによる偏析が発生ずる。そこで斯様な黒鉛の如
き固体潤滑材に関しては比較的粗粉のものを採用し、し
かもその微粉分を分級して除去したものを用いると有効
であることが実験により確認された。即ち上記黒鉛粉末
として一般的に市販されているものが１〜３０μｍ１あ
るいは１〜５０μｍの如きであるのに対し本発明者等が
好ましい固体潤滑材としての黒鉛は１０〜１５０μｍ１
特に２０〜１００μｍとされ、粗粉であると共に１０μ
ｍまたは２０μｍ以下の微粉分をカントしたものであり
、それによって均一分散を容易化し、また荷役その他の
取扱時における偏析発生を可及的に防止し得る。前記の
ような１０μｍ未満、あるいは２０μｍ未満のような微
粉分は液中での分級処理で粉塵の発生がなく、しかも適
切に分級し得る。

なお本発明によるものは必要に応し上記以外の金属また
は合金粉などを適宜に添加してよい。即ち例えばＰｂ、
　Ｎｉ、　Ｓｉなどの若干を含有せしめても本発明の特
質を失うものでなく、合金としてＳｎ含有黄銅、Ａｌ含
有黄銅、ｐｂ含有黄銅、Ｎｉ含有黄銅、Ｆｅ含有黄銅、
Ｓｉ含有黄銅などを用いることができる。

焼結によってそれなりに変形し、即ちマンガン青銅を用
いるような本発明の場合においては歪み、寸法変化の如
きもそれなりに顕われるからサイジングして所定寸法の
製品とする。

本発明によるものの具体的な製造例について説明すると
以下の如くである。

製造例１゜ 粒度が１００メソシユ以下の鉄粉と、Ｃｕ　：　６４．
５ｗｔ％、Ｚｎ：３０ｗｔ％、Ｍｎ：５．０ｗｔ％、Ｓ
ｎ　：　０．５ｗｔ％で１００メソシユ以下とされたマ
ンガン青銅粉を準備し、これらを次の第１表のような重
量割合で混合した。

第　１　表　（重量部） 上記した第１表による■〜■の原料粉は夫々圧粉成形し
て環状の軸受体とし、次いで網材を敷いた耐熱性鉄箱に
入れて底面から離隔した状態に収容すると共に蓋を施し
、８９０℃のＡＸガスによる還元性雰囲気で４５分間の
焼結処理を行った。

得られた焼結体は次いでサイジングをなし気孔率２０ｖ
ｏｌ％の製品とし、タービン油を真空含油せしめ た。

このような製品および比較材として■　鉄、■鉄粉と黄
銅を５０　：　５０の割合で混合したものによる同じ気
孔率製品についての圧環強度、摩擦係数およびｐｖ値１
０００　ｋｇｆ／ｃｆｆｌ　・ｍ／ｍｉｎで４０分以上
連続回転したときの温度上昇値を測定した結果は次の第
２表の如くである。

第２表 父上記したような本発明による各製品■〜■および比較
材■■　について湿度８０％、６０℃の耐食性試験を行
い、錆発生の認められるまでの期間を測定した結果は次
の第３表の如くであった。

第３表 即ち本発明によるものは何れも強度的に優れ、軸受特性
も良好であって、耐食性も用いられた銅合金の量を考慮
すると比較材より大幅に良好となっていることが明かで
ある。

製造例２ 前記した製造例１における第１表の■の配合において、
外掛けで黒鉛粉末を２ｗｔ％含有せしめた外はすべて製
造例１におけると同じに実施して製品とした。

このものについての摩擦係数は０．０５７であって、よ
り優れた潤滑性を有することが確認され、又圧環強度は
３８ｋｇ／ｆｌ”であって、好ましい強度を有している
ことを知った。

製造例３ 製造例１における鉄粉１００重量部に対し、Ｃｕ：６３
．５ｗｔ％、Ｚｎ　：　２９．５ｗｔ％、Ｍｎ：４．８
ｗｔ％、Ｓｎ：０．５ｗｔ％、Ａｊ！：１．７ｗｔ％で
、同じ（１００メツシユ以下とされたマンガン青銅粉を
１５０重量部配合した原料粉を用い、これを製造例１と
同じに圧粉成形、焼結し、サイジングして気孔率２０％
の製品としてからタービン油を真空含油させたものの圧
環強度２９．８ｋｇ／ｗ２、摩擦係数は０、０７３で連
続回転による温度上昇値は２２．２℃であり、好ましい
含油軸受であることが確認された。

「発明の効果」′ 以上説明したような本発明によるときは軸体などの相手
部材に対する好ましいなじみ性を具備しながら強度、耐
食性において優れた特性を有する焼結合金材を低コスト
に提供し、又その比較的簡易な製造法を提供するもので
あって工業的にその効果の大きい発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：１１〜５２ｗｔ％
   、Ｚｎ：６〜３２ｗｔ％、Ｓｎ：０．１〜０．８ｗｔ％
   、を含有すると共に、 Ｍｎ：０．１〜４．０ｗｔ％、Ａｌ：０〜４．０ｗｔ％
   を含有し、気孔率１５〜２８ｖｏｌ％とされたことを特
   徴とする焼結合金材。 ２、Ｆｅ：２０〜８０ｗｔ％、Ｃｕ：８．３〜５１．７
   ｗｔ％、Ｚｎ：４．５〜３２ｗｔ％、Ｓｎ：０．０５〜
   ０．８ｗｔ％、を含有すると共に、 Ｍｎ：０．０８〜４．０ｗｔ％、Ａｌ：０〜４．０ｗｔ
   ％を含有し、且つ黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のよ
   うな固体潤滑材の１種または２種以上を０．５〜５．０
   ％含有し、気孔率が１５〜２８ｖｏｌ％とされたことを
   特徴とする焼結合金材。 ３、鉄粉１００重量部に対し、Ｚｎ：３０〜４０ｗｔ％
   、Ｍｎ：０．５〜５ｗｔ％、Ｓｎ：０．３〜１．０ｗｔ
   ％、Ａｌ：０〜５．０ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび
   不可避的不純物よりなるマンガン青銅粉を２５〜４００
   重量部を添加混合した原料粉を圧粉成形し、次いで焼結
   してから気孔率１５〜２８ｖｏｌ％にサイジングするこ
   とを特徴とする焼結合金材の製造法。 ４、原料粉を圧粉成形して得られた圧粉成形体を耐熱性
   容器内に底面より離隔して収容すると共に施蓋し、８０
   ０〜９５０℃の還元性雰囲気で焼結する請求項３に記載
   の焼結合金材の製造法。 ５、鉄粉１００重量部に対し、Ｚｎ：３０〜４０ｗｔ％
   、Ｍｎ：０．５〜５ｗｔ％、Ｓｎ：０．３〜１．０ｗｔ
   ％、Ａｌ：０〜５．０ｗｔ％を含有し残部がＣｕおよび
   不可避不純物よりなるマンガン青銅粉１７．７〜３８７
   ．８重量部と黒鉛、二硫化モリブデンまたは鉛のような
   固形潤滑材の１種または２種以上を０．５〜５．３重量
   部を添加混合した原料粉を圧粉成形してから焼結し、次
   いで気孔率１５〜２８ｖｏｌ％にサイジングすることを
   特徴とする焼結合金材の製造法。 ６、原料粉を圧粉成形して得られた圧粉成形体を耐熱性
   容器内に底面より離隔して収容すると共に施蓋し、８０
   ０〜９５０℃の還元性雰囲気で焼結する請求項５に記載
   の焼結合金材の製造法。