JPS5822305A - 耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結含浸材料 - Google Patents

耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結含浸材料

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JPS5822305A
JPS5822305A JP12228881A JP12228881A JPS5822305A JP S5822305 A JPS5822305 A JP S5822305A JP 12228881 A JP12228881 A JP 12228881A JP 12228881 A JP12228881 A JP 12228881A JP S5822305 A JPS5822305 A JP S5822305A
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JP
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based sintered
corrosion resistance
impregnated material
wear resistance
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Masayuki Iijima
正幸 飯島
Hidetoshi Akutsu
阿久津 英俊
Kazuyuki Hoshino
和之 星野
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0242Making ferrous alloys by powder metallurgy using the impregnating technique

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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】 この発明は、すぐれた耐食性、耐摩耗性、およびなじみ
性を有し、特に水中ポンプや燃料ポンプのハウジング、
ロータ、ローラ、およびプレードなどの構造部材、さら
にメカニカルシール材などとして使用するのに適したF
e基焼結含浸材料に関するものである。
従来、上記種類のポンプの構造部材やメカニカルシール
などの製造に種々の焼結材料が用いられ、実用に供され
ていることは良く知られるところである。
一方、近年、上記ポンプにも高性能化、小型化。
さらに軽量化が要求されるようになシ、さらに例えば燃
料ポンプにちっては、低質ガソリンや変質軽油、さらに
はアルコール含有ガソリンやアルコールなどの燃料の輸
送にも用いられるなど苛酷々条件下での使用が強いられ
る傾向にあるが、従来の材料では、耐食性、耐摩耗性、
およびなじみ性が不十分であるために、これらの要求を
満足させることができないばかシでなく、苛酷な条件下
での安定的使用も不可能であるのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐食性
、耐摩耗性、およびなじみ性にすぐれた材料を開発すべ
く研究を行なった結果、C: 0.5〜3.5 %、 
Cr : 7〜35%、 Mn: 0.05〜3%を含
有し、さらに、必要に応じて、(a)MoおよびWのう
ちの1種または2種:0.5〜10 % 、 (b)N
iおよびCoのうちの1種または2種:0.5〜10%
、 (c)Nb。
Ta、およびT1のうちの1種または2種以上:0,1
〜10%の(a)〜(C)のうちのいずれか1種または
2種以上を含有し、残シがFeと不可避不純物から々る
組成(以上重量%)、並びに10〜30容量チの空孔率
を有するFe基焼結合金の空孔にCu ’JたはCU金
合金溶浸してなるFe基焼結含浸材料は、素地中に均一
に分散析出した炭化物によってすぐれた耐摩耗性および
々じみ性をもつようになり、またCr固溶の素地によっ
てすぐれた耐食性を、さらに空孔に溶浸したCutたは
Cu合金によってすぐれた耐食性およびなじみ性をもつ
ようになるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲および空孔率を上記の通りに限
定した理由を説明する。
(a)  C C成分には、素地に固溶して、これを強化すると共に、
cr、 さらに必要に応じて含有させたMo。
W 、 Nb、 Ta、およびT1と結合して炭化物を
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0.5%未満では前記作用に所望の効果が得られず
、一方3.5チを越えて含有させると炭化物の析出量が
多くなシすぎて脆化するようになると共に、相手部材を
損傷するようになることから、その含有量を0.5〜3
.5チと定めた。
(b)  Cr Cr成分には、素地に固溶して耐食性を向上させると共
に、これを強化し、さらにCと結合して高硬度を有する
Cr炭化物を形成し、もって耐摩耗性を向上させる作用
があるが、その含有量が7%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方35%を越えて含有させると、材
料が脆化するようになることから、その含有量を′7〜
35%と定めた。
(c)  Mn Mn成分には、素地に固溶して、これを靭性化するほか
、耐食性を向上させ、さらにオーステナイトを安定化し
1、かつMs点を下げて焼入れ性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.05%未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方3%を越えて含有させると、結
晶粒に粗大化傾向が現われて強度および耐食性の低下を
もたらすことから、その含有量を0.05〜3チと定め
た。
(a)  MoおよびW これらの成分には、素地に固溶し、これを強化するほか
、Cと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる
作用があるので、特によシすぐれた耐摩耗性が要求され
る場合に必要に応じて含有させるが、その含有量が0.
5%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方
10チを越えて含有させると相手部材の損傷が大きくな
ることから、その含有量を0.5〜10%と定めた。
(e)  NiおよびCO これらの成分には、一段と素地を強化し、かつ相手部材
とのなじみ性を改善するほか、耐食性を一段と向上させ
る作用があるので、これらの特性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0.5−未満で
は前記作・用に所望の効果が得られず、一方10%を越
えて含有させてもより一層の改善効果は現われず、経済
性を考慮して、その含有量を0.5〜10%と定めた。
(f) Nb 、 Ta、 、およびT1これらの成分
は、Cと強い親和力をもつため、これと結合して高硬度
を有する炭化物を形成するほか、Crをはじめとする炭
化物形成成分とともに複炭化物を形成して、分散相たる
炭化物と結合相たる素地との結合を一段と強固にし、も
って耐摩耗性をより一層向上させる一方、これらの成分
の炭化物はきわめて安定したものであるため耐食性の改
善にも寄与する作用をもつので、特により一段の耐摩耗
性および耐食性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%未満では所望の特性向上
効果が得られず、一方10チを越えて含有させると相手
部材の損傷が大きくなることから、その含有量を0.1
〜10多と定めた。
(g)  空孔率 焼結体の空孔率が10容量−未満では、オープンポア量
が少な、すぎて耐食性のすぐれたCUまたはCu合金を
十分に溶浸することができず、この場合耐食性は勿論の
こと、なじみ性および強度も十分でなく、一方30容量
チを越えた空孔率になると、強度低下が著しく、かつ耐
摩耗性も劣化するように々ることがら、焼結体の空孔率
を10〜30容量係と定めた。なお、上記耐食性のすぐ
れたCu合金としては、いずれも公知のCu−3n合金
、 Cu −8n−Zn金合金 Cu−3n−Pb合金
、 Cu −5n−Zn−Pb合金。
Cu−Zn合金、 cu−pb金合金 Cu −Zn−
Pb合金、Cu−C0合金、およびCu−Ni合金など
の使用が望ましい。
また、この発明の材料は、不可避不純物として、p、s
j、、/u、および酸素などを含有するが、これらの不
純物は、その含有量が4%以下であれば、材料特性に何
らの悪影響を及ぼすものではない。
つぎに、この発明の材料を実施例により具体的に説明す
る。
実施例 原料粉末として、いずれも水噴霧法によシ形成した粒度
: −150meshのFe粉末、 、Fe−0r合金
(Cr:39%含有)粉末、Fe−Cr合金(Cr:6
’i’チ含有)粉末、 ’Fe−Mn合金(Mn:’i
’5%含有)粉末、 Fe−Nb合金(Nb:6B%含
有)粉末、 Fe−Ta合金(Ta:67%含有)粉末
、Fe−Ti合金(T1ニア2%含有)粉末、 Fe−
Cr−Mn合金(Cr:22%。
Mn: 0.6 %含有)粉末、Fe−Cr−Mn合金
(Cr:22 %、 Mn: 0.06%含有)粉末、
 Fe−Cr−Mn−Nb合金(Cr:22%、 Mn
: 0,6%、Nb:10%含有)粉末、 Fe −C
r −Mn−Ta合金(Cr: 22 %、Mn:0.
6%、Ta:10%含有)粉末2粒度: −150me
shのシん片状黒鉛粉末、平均粒径:3μmを有するM
o粉末、同粒径のW粉末、 Ni粉末、およびC0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、マイニュートミキサにて30分間
混合した後、それぞれ2 ton層+3’ ton/c
7 、6tonメ71 、 ’i’、 5 ton〆m
l、および8 torv’dlの成形圧力にて圧粉体に
成形し、ついで前記圧粉体を、真空中、温度:1100
〜12oO℃の温度範囲内の温度にて焼結して実質的に
配合組成と同一の最終成分組成をもったFe基焼結合金
を形成し、引続いて前記Fe基焼結合金」二に、それぞ
れ第1表に示される溶浸材の圧粉体を載置し、水素雰囲
気中、温度:950〜1130℃の温度範囲内の温度に
加熱の条件にて前記焼結体の空孔内に前記溶浸材をそれ
ぞれ溶浸し、溶浸後、900〜950℃から急冷し、温
度:180℃に1時間保持の焼戻し処理を行なうことに
よって本発明材料1〜33および比較材料1〜8をそれ
ぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明材料1〜33および比
較材料1〜8について、密度および硬さくピンカース硬
さ)を測定すると共に、耐摩耗試験および耐食試験を行
なった。
耐摩耗試験は、上記の各材料から、直径:30朋φ×厚
さ:5III11の寸法を有する回転部材を形成し、と
の回転部材を、ロックウェル硬さHRC:34を有する
J I S−85−8C1製リングに嵌め込んだ状態で
、2%H20含有ガソリン内に浸漬し、面圧: 5 k
g/d1 、回転数: 320 Or、p、m、C+条
件で400時間運転し、運転後、前記回転部材およびリ
ング(相手部材)のそれぞれの摺動面における平均摩耗
深さを測定することによシ行なった。
また、耐食試験は、それぞれ温度:28℃、湿度”86
%の雰囲気中に50時間放置、および劣化ガソリン中に
50時間浸漬の条件で行ない、前記湿気雰囲気試験にお
いては、錆発生状況を観察し、錆発生全くなしを@印、
錆発生わずかに有りを○印、全面に錆発生ありをX印に
て評価し、さらに前記ガソリン浸漬試験においては、変
色状況を観察し、変色なしを@印、変色あシをX印で評
価した。これらの結果を第1表に合せて示した。
第1表に示される結果から、成分組成および空孔率のう
ちのいずれか(第1表に※印を付したもの)がこの発明
の範囲から外れた比較材料1〜8においては、耐摩耗性
、なじみ性、および耐食性のうちの少々くとも1つの特
性が劣ったものになっているのに対して、本発明材料1
〜33は、いずれもすぐれた耐摩耗性、なじみ性、およ
び耐食性を兼ね備えていることが明らかである。
上述のように、この発明の材料は、すぐれた耐摩耗性、
なじみ性、および耐食性を有しているので、通常のガソ
リンや軽油などの燃料は勿論のこと、劣化ガソリンやH
2o含有ガソリン、さらにアルコール含有ガソリンやア
ルコールなどの燃料の輸送用ポンプの構造部材として、
さらに高性能化。
小型化、および軽量化が要求される燃料ポンプや水中ポ
ンプの構造部材として、またメカニカルシール材として
使用することができ、しかも実用に際しては長期に亘っ
て安定してすぐれた性能を発揮するなど工業上有用な特
性を有するものである。
出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  1) 和  夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  C: 0,5〜3.5 s、 cr: 7〜
    35 チ2Mn:0.05〜3チを含有し、残りがFe
    と不可避不純物からなる組成(以上重量%)、並びに1
    0〜30容量チの空孔率を有するFe基焼結合金の空孔
    にCuまたはCu合金を溶浸してなる耐食性および耐摩
    耗性にすぐれたFe基焼結含浸材料。 (2)  C: 0.5〜3.5%lCr:17〜35
    %、Mn:0.05〜3チを含有し、さらにMOおよび
    Wのうちのlf!Iiまたは2種二〇、5〜10%を含
    有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以上重
    量%)、並びに10〜30容量チの空孔率を有するFe
    基焼結合金の空孔にCuまたはCU金合金溶浸してなる
    耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結含浸材料。 (3)  C: 0.5〜3.5 %、 Cr: 7〜
    35 fO,Mn:0.05〜3%を含有し、さらにN
    1およびCOのうちの1種または2種口0.5〜10%
    を含有し、残シがFeと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並びに10〜30容量チの空孔率を有する
    Fe基焼結合金の空孔にCuまたはCU金合金溶浸して
    なる耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結含浸材
    料。 (4) C: 0.5〜3.5%、Crニア〜35%、
    Mn:0.05〜3%を含有し、さらにNb 、 Ta
     、  およびT1のうちの1種または2種以上:0.
    1〜10チを含有し、残りがFeと不可避不純物からな
    る組成(以上重量%)、並びに10〜30容量チの空孔
    率を有するFe基焼結合金の空孔にCuまたはCu合金
    を溶浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基
    焼結含浸材料。 (5)  C: 0.5〜3.5 %、 Cr: ’i
    ’ 〜35%、Mn:0.05〜3%を含有し、さらK
    MoおよびWのうちの1種または2種:0.5〜10%
    と、N1およびCOのうちのIFIたは2種=0.5〜
    10%を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)、並びに10〜30容量チの空孔率を
    有するFe基焼結合金の空孔にCuiたはCu合金を溶
    浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結
    含浸材料。 (6)  C: 0.5〜3.5 %、 Cr: ’i
    ’ 〜35%、Mn:0.05〜3%を含有し、さらに
    MOおよびWのうちの1種または2種:0.5〜10%
    と、Nb、TalおよびT1のうちの1種または2種以
    上:0.1〜10チを含有し、残りがFeと不可避不純
    物からなる組成(以上重量%)、並び[10−30容量
    チの空孔率を有するFe基焼結合金の空孔にCUまたは
    Cu合金を溶浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれ
    たFe基焼結含浸材料。 (T4  C: 0.5〜3.5%、 Cr: 7〜3
    5%、Mn:0.05〜3%を含有し、さらにN1およ
    びCoのうちの1種または2種:0.5〜10%と、N
    b、TalおよびT1のうちのlfiまたは2種以上二
    0.1〜10チを含有し、残りがFeと不可避不純物か
    らなる組成(以上重量%)、並びに10〜30容量係の
    空孔率を有するF@基焼結合金の空孔にCUまたはCu
    合金を溶浸して々る耐食性および耐摩耗性にすぐれたF
    e基焼結含浸材料。 (8)  C: 0.5〜3.5%、Cr:’i’ 〜
    35%、Mn:0.05〜3チを含有し、さらにMoお
    よびWのうちの1種または2種:0,5〜10チと、N
    iおよびCOのうちの1種または2種;0.5〜10チ
    と、Nb。 Ta、およびT1のうちの1種または2種以上:0.1
    〜10チを含有し、残りがFeと不可避不純物からなる
    組成(以上重量%)、並びに10〜30容量チの空孔率
    を有するFe基焼結合金の空孔KCuまたはCu合金を
    溶浸してなる耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼
    結含浸材料。
JP12228881A 1981-08-04 1981-08-04 耐食性および耐摩耗性にすぐれたFe基焼結含浸材料 Granted JPS5822305A (ja)

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