JPH11106877A - 自己潤滑性耐摩耗材料及びその製造方法ならびに摺動部品 - Google Patents
自己潤滑性耐摩耗材料及びその製造方法ならびに摺動部品Info
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- JPH11106877A JPH11106877A JP26530897A JP26530897A JPH11106877A JP H11106877 A JPH11106877 A JP H11106877A JP 26530897 A JP26530897 A JP 26530897A JP 26530897 A JP26530897 A JP 26530897A JP H11106877 A JPH11106877 A JP H11106877A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エアコンの摺動部品、自動車エンジンの動弁
機構などの摺動部材の材料自体に潤滑性を付与すること
により、すぐれた耐摩耗性及び耐焼付性を実現する。 【解決手段】 高速度鋼の粉末と固体潤滑剤としてのア
ルカリ土類金属の弗化物の混合粉末をＣＩＰもしくはＨ
ＩＰ処理することにより、アルカリ土類金属の弗化物を
高速度鋼粉末基地に分散した自己潤滑性耐摩耗材料とす
る。
機構などの摺動部材の材料自体に潤滑性を付与すること
により、すぐれた耐摩耗性及び耐焼付性を実現する。 【解決手段】 高速度鋼の粉末と固体潤滑剤としてのア
ルカリ土類金属の弗化物の混合粉末をＣＩＰもしくはＨ
ＩＰ処理することにより、アルカリ土類金属の弗化物を
高速度鋼粉末基地に分散した自己潤滑性耐摩耗材料とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自己潤滑性にすぐれ
た金属系耐摩耗材料、その製造方法及び摺動部品に関す
るものである。
た金属系耐摩耗材料、その製造方法及び摺動部品に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、家庭用及び自動車用エアコン
のコンプレッサーでは、オゾン層破壊の問題から、従来
の塩素を含むいわゆる特定フロンに変わり、塩素を含ま
ないＨＦＣタイプのフロンが使用されるようになってき
た。従来のコンプレッサーでは摺動部材に局所的な過荷
重や油切れが起きた場合には、フロンに含まれる塩素が
摺動面に吸着・反応したとえば、塩化鉄を生じる事によ
り、塩化鉄の潤滑作用により部品の焼き付きや、摩耗が
防止されていた。ところが塩素を含まない代替フロンで
は、このような作用は生じないため、部品の摩耗や焼き
付きによる寿命低下が問題となっている。
のコンプレッサーでは、オゾン層破壊の問題から、従来
の塩素を含むいわゆる特定フロンに変わり、塩素を含ま
ないＨＦＣタイプのフロンが使用されるようになってき
た。従来のコンプレッサーでは摺動部材に局所的な過荷
重や油切れが起きた場合には、フロンに含まれる塩素が
摺動面に吸着・反応したとえば、塩化鉄を生じる事によ
り、塩化鉄の潤滑作用により部品の焼き付きや、摩耗が
防止されていた。ところが塩素を含まない代替フロンで
は、このような作用は生じないため、部品の摩耗や焼き
付きによる寿命低下が問題となっている。
【０００３】また、自動車エンジンにおける動弁部品で
は、可変動弁機構の採用や、フリクション低減のための
潤滑油の低粘度化等により、摺動環境が過酷になってき
ており、従来の材料では焼き付きや摩耗の問題から部品
の寿命が低下し、対策が求められている。
は、可変動弁機構の採用や、フリクション低減のための
潤滑油の低粘度化等により、摺動環境が過酷になってき
ており、従来の材料では焼き付きや摩耗の問題から部品
の寿命が低下し、対策が求められている。
【０００４】このような材料ニーズに対応するため、使
用する部品の材料グレードを上げたり、イオンプレーテ
ィング等の表面改質により対応がとられていた（「まて
りあ」Ｖｏｌ３６（１９９７）Ｎｏ．８，第７７８〜７
７９頁参照）。しかしながら、セラミック、金型用鋼を
初めとする高耐摩耗材料は、プレス成形や加工が困難で
あり、表面改質においては処理のための形状の制約や、
処理時の母材の変質、改質層と母材との密着性等の問題
があり、価格面、信頼性の面で充分ではなかった。
用する部品の材料グレードを上げたり、イオンプレーテ
ィング等の表面改質により対応がとられていた（「まて
りあ」Ｖｏｌ３６（１９９７）Ｎｏ．８，第７７８〜７
７９頁参照）。しかしながら、セラミック、金型用鋼を
初めとする高耐摩耗材料は、プレス成形や加工が困難で
あり、表面改質においては処理のための形状の制約や、
処理時の母材の変質、改質層と母材との密着性等の問題
があり、価格面、信頼性の面で充分ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑み金属材料に自己潤滑性を持たせることによ
り、材質置換や特殊な表面改質を行うことなく、安価で
高い性能を持つ材料並びに、その材料を用いた製品を提
供することを目的としている。
状況に鑑み金属材料に自己潤滑性を持たせることによ
り、材質置換や特殊な表面改質を行うことなく、安価で
高い性能を持つ材料並びに、その材料を用いた製品を提
供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体潤滑剤と
してアルカリ土類金属の弗化物を高速度鋼粉末基地中に
分散したことを特徴とする自己潤滑性耐摩耗材料を提供
する。本発明は粉末材料を原料とする高速度鋼（いわゆ
る焼結ハイス材）において、固体潤滑剤としてアルカリ
土類金属の弗化物が均一に分布している自己潤滑性耐摩
耗材料であって、その固体潤滑剤がＣａＦ2、ＢａＦ2 等
のアルカリ土類金属の弗化物であることを特徴とする材
料である。
してアルカリ土類金属の弗化物を高速度鋼粉末基地中に
分散したことを特徴とする自己潤滑性耐摩耗材料を提供
する。本発明は粉末材料を原料とする高速度鋼（いわゆ
る焼結ハイス材）において、固体潤滑剤としてアルカリ
土類金属の弗化物が均一に分布している自己潤滑性耐摩
耗材料であって、その固体潤滑剤がＣａＦ2、ＢａＦ2 等
のアルカリ土類金属の弗化物であることを特徴とする材
料である。
【０００７】固体潤滑剤は、一般に、金属と金属の間に
おいて膜として存在して摩擦と摩耗を小さくする硫化
物、グラファイト、フッ素樹脂などの物質である。固体
潤滑剤を、高速度鋼粉末の中に均一に分散させるために
は、ＨＩＰインゴットや焼結材料を製造する過程で、分
解や反応により変質しては目的の特性が得られないた
め、熱的・化学的に安定な材料である必要がある。硫化
物系固体潤滑剤は数百℃の温度で分解し、より結合しや
すい母材の鉄の硫化物を作るため、本来の特性を得るこ
とができない。また軟質金属の鉛、亜鉛等も融点が低い
ため、母材の焼結が進行する以前に溶融し、表面張力に
より粗大化して微細に分散できなかったり、母材の鉄と
の金属間化合物を作り、本来の特性を得ることができな
い問題がある。グラファイトも同様に分解や母材の鉄材
との反応の問題がある。これに対し、従来一般的でなか
った弗化物は熱的・化学的に安定であり、変質させるこ
となく微細に分散することができ、さらに摺動特性は上
記固体潤滑剤よりは若干劣るものの広い温度範囲で安定
している。弗化物と高速度鋼粉末を結合するため熱によ
り弗化物が溶融し若干粗大化するのを防ぐためには、融
点の高い弗化物を使用することが好ましく、それに適し
ているものはＣａＦ2 （融点：１４０２℃）、ＭｇＦ2
（融点：１２６６℃）、ＳｒＦ2 （融点：１１９０
℃）、ＢａＦ2 （融点：１３２０℃）等のアルカリ土類
金属の弗化物である。これらの弗化物は、程度の差はあ
るがいずれも同様の作用を持つので、いずれのものでも
単独もしくは複合して使用して差し支えないが、複合し
て使用する場合は、共融により融点が低下するので、そ
の融点がＨＩＰ処理以下にならないようにすることが好
ましい。
おいて膜として存在して摩擦と摩耗を小さくする硫化
物、グラファイト、フッ素樹脂などの物質である。固体
潤滑剤を、高速度鋼粉末の中に均一に分散させるために
は、ＨＩＰインゴットや焼結材料を製造する過程で、分
解や反応により変質しては目的の特性が得られないた
め、熱的・化学的に安定な材料である必要がある。硫化
物系固体潤滑剤は数百℃の温度で分解し、より結合しや
すい母材の鉄の硫化物を作るため、本来の特性を得るこ
とができない。また軟質金属の鉛、亜鉛等も融点が低い
ため、母材の焼結が進行する以前に溶融し、表面張力に
より粗大化して微細に分散できなかったり、母材の鉄と
の金属間化合物を作り、本来の特性を得ることができな
い問題がある。グラファイトも同様に分解や母材の鉄材
との反応の問題がある。これに対し、従来一般的でなか
った弗化物は熱的・化学的に安定であり、変質させるこ
となく微細に分散することができ、さらに摺動特性は上
記固体潤滑剤よりは若干劣るものの広い温度範囲で安定
している。弗化物と高速度鋼粉末を結合するため熱によ
り弗化物が溶融し若干粗大化するのを防ぐためには、融
点の高い弗化物を使用することが好ましく、それに適し
ているものはＣａＦ2 （融点：１４０２℃）、ＭｇＦ2
（融点：１２６６℃）、ＳｒＦ2 （融点：１１９０
℃）、ＢａＦ2 （融点：１３２０℃）等のアルカリ土類
金属の弗化物である。これらの弗化物は、程度の差はあ
るがいずれも同様の作用を持つので、いずれのものでも
単独もしくは複合して使用して差し支えないが、複合し
て使用する場合は、共融により融点が低下するので、そ
の融点がＨＩＰ処理以下にならないようにすることが好
ましい。
【０００８】固体潤滑剤の量は１Ｖｏｌ％未満ではその
効果が充分でなく、また２０Ｖｏｌ％を越えると材料の
強度が低下すると共に、インゴットを押出し・引抜き加
工をする際に、割れが発生しやすくなるため好ましくな
い。そこで好ましい添加量は１〜２０Ｖｏｌ％とした。
また、固体潤滑剤の粒径は、見掛けの径で１００μｍ以
上となると、使用時に割れ脱落しやすくなるので、上限
は１００μｍが好ましい。下限については特に規定しな
いが、下記に示す実施例で使用したものでは、粒径１μ
ｍ程度の微粉が含まれていた。粒度分布としては５〜２
０μｍにピークを持つものが、押出し・引抜き加工をし
易く好ましい。
効果が充分でなく、また２０Ｖｏｌ％を越えると材料の
強度が低下すると共に、インゴットを押出し・引抜き加
工をする際に、割れが発生しやすくなるため好ましくな
い。そこで好ましい添加量は１〜２０Ｖｏｌ％とした。
また、固体潤滑剤の粒径は、見掛けの径で１００μｍ以
上となると、使用時に割れ脱落しやすくなるので、上限
は１００μｍが好ましい。下限については特に規定しな
いが、下記に示す実施例で使用したものでは、粒径１μ
ｍ程度の微粉が含まれていた。粒度分布としては５〜２
０μｍにピークを持つものが、押出し・引抜き加工をし
易く好ましい。
【０００９】基地となる高速度鋼粉末の成分については
特に規定しない。高速度鋼粉末と弗化物粉末を耐摩耗材
料に調製するためには、これらの混合粉末をＨＩＰ（Ho
t Isostatic Press ）又はＣＩＰ(Cold Isostatic Pres
s)により等方的に圧縮することが好ましい。ＣＩＰ又は
ＨＩＰ処理後は、ホットプレス、押出などにより所望の
寸法にさらに成形することができる。さらに、高速度鋼
の特殊炭化物を析出させる焼もどしなどの周知の熱処理
を必要により行うことができる。その後切断、研摩、ろ
う付け、かしめなどの最終加工を行ってロータリーコン
プレッサー用ベーンや、バルブリフター、タペット又は
ロッカーアームパッドなどの動弁機構部品を提供するこ
とができる。
特に規定しない。高速度鋼粉末と弗化物粉末を耐摩耗材
料に調製するためには、これらの混合粉末をＨＩＰ（Ho
t Isostatic Press ）又はＣＩＰ(Cold Isostatic Pres
s)により等方的に圧縮することが好ましい。ＣＩＰ又は
ＨＩＰ処理後は、ホットプレス、押出などにより所望の
寸法にさらに成形することができる。さらに、高速度鋼
の特殊炭化物を析出させる焼もどしなどの周知の熱処理
を必要により行うことができる。その後切断、研摩、ろ
う付け、かしめなどの最終加工を行ってロータリーコン
プレッサー用ベーンや、バルブリフター、タペット又は
ロッカーアームパッドなどの動弁機構部品を提供するこ
とができる。
【００１０】
【作用】それ自身の耐摩耗性がすぐれた高速度鋼基地中
に、耐熱性が良好でありかつ自己潤滑性を有するアルカ
リ土類弗化物を分散させることにより苛酷な潤滑条件で
も焼付を起こし難い、自己潤滑性耐摩耗材料が得られ
た。以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明す
る。
に、耐熱性が良好でありかつ自己潤滑性を有するアルカ
リ土類弗化物を分散させることにより苛酷な潤滑条件で
も焼付を起こし難い、自己潤滑性耐摩耗材料が得られ
た。以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明す
る。
【００１１】
【実施例】ガスアトマイズ法によるＳＫＨ５１相当の合
金粉（平均粒径１５０μｍ）に固体潤滑剤としてＣａＦ
2 （平均粒径１２μｍ）を５Ｖｏｌ％加え混合したもの
を、軟鋼製のカップ状容器に詰め、内部を真空に減圧
後、封印した。この容器をＨＩＰ装置にて、９５０℃で
１時間予熱後１１７０℃、１５０ＭＰａで加圧加熱を行
いインゴットを作成した。このインゴットを切削加工に
より軟鉄製容器の部分を除去した後、ホットプレスにて
加熱押出しを行い、板材を作製した。この板材よりテス
トピースを切り出し、焼入れ、焼戻し後、ロータリー式
コンプレッサーでの使用を想定した表１に示す条件で評
価試験を行った。この際、比較用として固体潤滑剤を含
まない粉末ハイス製のＳＫＨ５１材についても同様のテ
ストピースを作り評価した。
金粉（平均粒径１５０μｍ）に固体潤滑剤としてＣａＦ
2 （平均粒径１２μｍ）を５Ｖｏｌ％加え混合したもの
を、軟鋼製のカップ状容器に詰め、内部を真空に減圧
後、封印した。この容器をＨＩＰ装置にて、９５０℃で
１時間予熱後１１７０℃、１５０ＭＰａで加圧加熱を行
いインゴットを作成した。このインゴットを切削加工に
より軟鉄製容器の部分を除去した後、ホットプレスにて
加熱押出しを行い、板材を作製した。この板材よりテス
トピースを切り出し、焼入れ、焼戻し後、ロータリー式
コンプレッサーでの使用を想定した表１に示す条件で評
価試験を行った。この際、比較用として固体潤滑剤を含
まない粉末ハイス製のＳＫＨ５１材についても同様のテ
ストピースを作り評価した。
【００１２】
【表１】 評価試験条件
【００１３】試験の結果を表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】その結果、潤滑条件では差がないものの、
局圧下で潤滑油膜が切れたことを想定した無潤滑での条
件では、比較材は１ｋｍ時点で焼き付きが発生し、摩耗
も多いのに対し、本発明材は焼き付きは発生しなかっ
た。
局圧下で潤滑油膜が切れたことを想定した無潤滑での条
件では、比較材は１ｋｍ時点で焼き付きが発生し、摩耗
も多いのに対し、本発明材は焼き付きは発生しなかっ
た。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による耐摩
耗性材料は、潤滑条件が劣悪な条件において優れた耐摩
耗性及び耐焼付性を発揮する。さらに、本発明の耐摩耗
性材料は通常の粉末冶金的方法により製造可能であり、
ＰＶＤのような複雑な機構の装置を必要としないので、
生産性が高い。
耗性材料は、潤滑条件が劣悪な条件において優れた耐摩
耗性及び耐焼付性を発揮する。さらに、本発明の耐摩耗
性材料は通常の粉末冶金的方法により製造可能であり、
ＰＶＤのような複雑な機構の装置を必要としないので、
生産性が高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０４Ｃ 18/344 ３５１ Ｆ０４Ｃ 18/356 Ｗ 18/356 Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｃ
Claims (6)
- 【請求項１】 固体潤滑剤としてアルカリ土類金属の弗
化物を高速度鋼粉末基地に分散したことを特徴とする自
己潤滑性耐摩耗材料。 - 【請求項２】 前記固体潤滑剤の量が１〜２０容量％で
ある請求項１記載の自己潤滑性耐摩耗材料。 - 【請求項３】 高速度鋼の粉末と固体潤滑剤としてのア
ルカリ土類金属の弗化物の混合粉末をＣＩＰもしくはＨ
ＩＰ処理することを特徴とする自己潤滑性耐摩耗材料の
製造方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載された自己潤滑性
耐摩耗材料を含んでなるロータリーコンプレッサー用ベ
ーン。 - 【請求項５】 請求項１又は２に記載された自己潤滑性
耐摩耗材料を含んでなる動弁部品用摺動部品。 - 【請求項６】 前記動弁部品がバルブリフター、タペッ
ト又はロッカーアームパッドである請求項５記載の摺動
部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26530897A JPH11106877A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自己潤滑性耐摩耗材料及びその製造方法ならびに摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26530897A JPH11106877A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自己潤滑性耐摩耗材料及びその製造方法ならびに摺動部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11106877A true JPH11106877A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17415401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26530897A Pending JPH11106877A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自己潤滑性耐摩耗材料及びその製造方法ならびに摺動部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11106877A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006001342A1 (ja) * | 2004-06-28 | 2008-04-17 | 松下電器産業株式会社 | 空気ポンプ |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26530897A patent/JPH11106877A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006001342A1 (ja) * | 2004-06-28 | 2008-04-17 | 松下電器産業株式会社 | 空気ポンプ |
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