JPH041055B2

JPH041055B2 -

Info

Publication number: JPH041055B2
Application number: JP27443885A
Authority: JP
Inventors: Mutsuhiko Sugano; Hachiro Matsunaga
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1992-01-09
Also published as: JPS62133044A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、耐摩耗性にすぐれ、かつ相手部材
とのなじみ性にもすぐれ、特にこれらの特性が要
求される摺動部材や、耐摩耗部材の製造に用いる
のに適した銅溶浸Fe基焼結材料に関するもので
ある。［従来の技術］一般に、内燃機関のロツカーアームや、同バル
ブリフター用チツプおよびカムピースなどの摺動
部材、さらにロータリーコンプレツサーやベーン
ポンプに用いられるベーン材などの耐摩耗部材の
製造に、Ｐ、Ｂ成分などのは添加による液相焼結
により緻密化してFe基焼結合金が用いられてい
る。［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記の従来液相焼結Fe基焼結合金に
おいては、耐摩耗性の良いものは、相手部材との
なじみ性が悪く、一方なじみ性が良いものは耐摩
耗性が劣るなど、これら両特性を満足して具備し
ていないのが現状である。［問題点を解決ための手段］そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、耐摩耗性およびなじみ性のすぐれた材料を開
発すべく研究を行なつた結果、重量％で（以下％
は重量％を示す）、Ｃ：１〜４％、Cr：９〜20％、 Mn：0.05〜3.5％、 Mo、Ｖ、Nb、およびTaのうちの１種または
２種以上：0.1〜10％を含有し、さらに必要に応じて、 CoおよびNiのうちの１種または２種：0.1〜10
％、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に炭化物が微細分散した組織、を有する多孔質Fe基焼結合金基体の空孔を、全体に占める割合で６〜25％の純銅、または、 Sn：0.1〜25％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu−Sn合金で溶浸充填してなる銅溶
浸Fe基焼結材料は、耐摩耗性にすぐれ、かつ相
手部材とのなじみ性にもすぐれ、各種の摺動部材
や耐摩耗性部材として用いた場合に、すぐれた性
能を長期に亘つて発揮するという研究結果を得た
のである。この発明は、上記の研究結果にもどづいてなさ
れたものであつて、以下に多孔質Fe基焼結合金
基体および溶浸用銅合金の成分組成、並びに純銅
およびCu−Sn合金の溶浸充填割合を上記の通り
に限定した理由を説明する。Ａ多孔質Fe基焼結合金基体の成分組成 (a) ＣＣ成分には、素地に固溶して、これを強化
するほか、素地中に微細に分散する炭化物を
形成すると共に、熱処理時にセメンタイトを
折出形成して硬さを向上させ、もつて耐摩耗
性の向上をはかる作用があるが、その含有量
が１％未満では、所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができず、一方その含有量が４
％を越えると、炭化物およびセメンタイトの
量が多くなり過ぎ、かつその分布に偏折が起
るようになることから、なじみ性が低下する
ようになるほか、相手部材に対する攻撃性も
高まるようになり、さらに強度低下の原因と
なる遊離炭素の形成も起こるようになること
から、その含有量を１〜４％と定めた。 (b) Cr Cr成分には、素地に固溶して、これを強
化するほか、Ｃ成分を結合して素地中に微細
に分散する硬質の炭化物を形成し、もつて耐
摩耗性の向上をはかる作用があるが、その含
有量が９％未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その含有量が
20％を越えると、なじみ性が低下し、かつ相
手攻撃性が高くなることから、その含有量を
９〜20％と定めた。 (c) Mn Mn成分には、素地に固溶して、なじみ性
を向上させる作用があるが、その含有量が
0.05％未満では所望のなじみ性を確保するこ
とができず、一方その含有量が3.5％を越え
ると、粉末のプレス成形性が劣化するほか、
焼結性も低下するようになつて、所望の強度
を確保するのが困難になることから、その含
有量を0.05〜3.5％と定めた。 (d) Mo、Ｖ、NbおよびTa これらの成分には、素地に固溶して、これ
を強化するほか、Cr炭化物と比較して相対
的により微細な炭化物を形成して耐摩耗性を
向上させる作用があるが、その含有量が0.1
％未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方、その含有量が10％を越えると炭化
物量が多くなりすぎて相手攻撃性が高くなる
ことから、その含有量を0.1〜10％と定めた。 (e) CoおよびNi これらの成分には、素地に固溶して、これ
を強化し、もつて基体の強度を一段と向上さ
せる作用があるので、特に高強度が要求され
る場合に必要に応じて含有されるが、その含
有量が0.1％未満では所望の強度向上効果が
得られず、一方その含有量が10％を越えても
より一層の強度向上効果は得られず、経済性
を考慮して、その含有量を0.1〜10％と定め
た。Ｂ溶浸充填割合溶浸材たる純銅または銅合金には、基体の空
孔を充填し、かつ材料強度を向上させるほか、
相手部材とのなじみ性を向上させる作用がある
が、焼結合金基体の空孔度との関係において、
材料全体に占める割合で、その溶浸充填割合が
６％未満では、所望のすぐれたなじみ性と低い
相手攻撃性を確保することができず、一方、そ
の溶浸充填割合が同じく材料全体に占める割合
で25％を越えると、材料の耐摩耗性が著しく低
下するようになることから、その溶浸充填割合
を６〜25％と定めた。また、溶浸材としては、上記のように純銅の
ほかに、Cu−Sn合金を用いるが、このCu−Sn
合金の使用によつて低温での溶浸が可能となる
ものであり、したがつて、前記Cu−Sn合金に
おけるSn含有量が0.1％未満では所望の溶融温
度の低下をはかることができず、一方Sn含有
量が25％を越えても溶融温度に著しい低下傾向
が現われず。経済性を考慮すれば25％までの含
有でよく、かかる理由によつて前記Cu−Sn合
金におけるSn含有量を0.1〜25％と定めた。なお、溶浸されるFe基焼結合金基体と溶浸
材とは別々に成形してもよいし、圧粉体のプレ
ス成形時に一体に成形してもよい。［実施例］つぎに、この発明の銅溶浸Fe基焼結材料を実
施例により説明する。原料粉末として、いずれも粒度：−100を有す
る、Fe−23％Cr合金粉末、Fe粉末、Fe−80％
Mn合金粉末、Mo粉末、Fe−80％Ｖ合金粉末、
Fe−60％Nb合金粉末、Fe−75％Mn合金粉末、
Ta粉末、Co粉末、およびNi粉末、さらに同一
350メツシユの黒鉛粉末を用意し、これら原料粉
末をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合
し、潤滑剤として配合粉末に対する割合で0.7％
のステアリン酸亜鉛を添加した後、混合し、４〜
7ton／cm²の範囲内の圧力でプレス成形してロツカ
ーアームチツプ用圧粉体を成形し、ついで第１表
に示される銅溶浸前の状態とするために、仮焼体
にあつては１×10^-3torrの真空中、1000℃の温度
に30分間保持の条件、または焼結体にあつては、
同じく１×10^-3torrの真空中、1130〜1180℃の範
囲内の温度に60分間保持の条件で焼結して同じく
第１表に示される空孔率とし、引続いて、このよ
うに調製した多孔質Fe基焼結合金基体となる圧
粉体、仮焼体、および焼結体と、別途用意した粒
度−100メツシユの無酸素銅から純銅粉末および
Cu−Sn合金（Sn：25％含有）粉末を用い、第１
表に示される配合組成に配合し、混合し、3ton／
cm²の圧力でプレス成形して調製した溶浸充填用圧
粉体とを、同じく第１表に示される組合せで重ね
合わせた状態で、１×10^-2torrの真空中、温度：
1130℃に30分間保持の条件で溶浸処理（圧粉体お
よび仮焼体は焼結も同時に行なわれる）を行うこ
とによつて、実質的に配

【表】

【表】合組成と同じ組成を有し、かつ第２表に示される
溶浸充填割合および理論密度比を有するロツカー
アームチツプとしての本発明銅溶浸Fe基焼結材
料１〜34をそれぞれ製造した。つぎに、これらのロツカーアームチツプとして
の銅溶浸Fe基焼結材料を、Alダイカストにより
鋳ぐるんでロツカーアームを製造し、これをガソ
リンエンジンに組込み、エンジン：1400c.c.、４気筒、OHCガソリンエン
ジン、回転数：750r.p.m.、運転時間：300時間、潤滑油：劣化油、カムシヤフト材質：FC25のチル鋳物、の条件で運転試験を行ない、試験後のロツカーア
ームチツプの最大摩耗深さと、相手部材であるカ
ムの最大摩耗深さをそれぞれ測定した。これらの
測定結果を第２表に示した。［発明の効果］第１、２表に示される結果から、通常、この種
の従来液相焼結Fe基焼結合金は、これをロツカ
ーアームチツプとして用いた場合、同一の運転条
件で、最大摩耗深さ：15〜40μｍ、相手部材たる
カムの最大摩耗深さ：30〜70μｍ程度を示すこと
と比較して、本発明銅溶浸Fe基焼結材料１〜34
は、いずれもすぐれた耐摩耗性を示し、かつなじ
み性も良好で、相手攻撃性が著しく低いことが明
らかである。上述のように、この発明の銅溶浸Fe基焼結材
料は、すぐれた耐摩耗性を有し、かつなじみ性に
もすぐれているので、各種の摺動部材や耐摩耗部
材として用いた場合にはすぐれた性能を長期に亘
つて発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：１〜４％、Cr：９〜20％ Mn：0.05〜3.5％、 Mo、Ｖ、Nb、およびTaのうちの１種または
２種以上：0.1〜10％を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に炭化物が微細分散した組織、を有する多孔質Fe基焼結合金基体の空孔を、全体に占める割合で６〜25％の純銅、または、 Sn：0.1〜25％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu−Sn合金で溶浸充填してなる、耐
摩耗性およびなじみ性のすぐれた銅溶浸Fe基焼
結材料。２重量％で、Ｃ：１〜４％、Cr：９〜20％ Mn：0.05〜3.5％、 Mo、Ｖ、Nb、およびTaのうちの１種または
２種以上：0.1〜10％を含有し、さらに、 CoおよびNiのうちの１種または２種：0.1〜10
％、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に炭化物が微細分散した組織、を有する多孔質Fe基焼結合金基体の空孔を、全体に占める割合で６〜25％の純銅、または、 Sn：0.1〜25％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu−Sn合金で溶浸充填してなる、耐
摩耗性およびなじみ性のすぐれた銅溶浸Fe基焼
結材料。