JPS60177103A - 耐摩耗性摺動面の形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属基体の耐摩耗性が要求される表面を焼結
金属層により構成すると共に、該焼結金属層表面に油溜
りや油溝としての潤滑油用四部を形成するようにしてな
る耐摩耗性摺動面の形成方法に関するものである。

（従来技術） 例えば内燃機関のロッカアームにあっては、軽量化等の
ためその本体をアルミニウム合金で形成する一方、カム
との当接部位となる部分には、耐摩耗性確保のため、鋼
材からなるチップ片を鋳ぐるむと共に、該チップ片のカ
ムに対する当接面側には、耐摩耗層としての焼結金属層
を形成するようにしである。このような焼結金属層は、
例えば特開昭５２−６５１１１号公報に示すように、耐
摩耗性合金粉末と樹脂バインダとの混練物からなる粉末
合金シートを上記チップ片の表面に接着等した後、加熱
、焼結することにより形成することができる。そして従
来は、上記焼結金属層の表面の所定箇所に対して、潤滑
性を良好にするための油溜りや油溝としての潤滑油用凹
部を、切削加工により形成していた。

しかしながら、極めて硬質の焼結金属層に対して切削加
工することは、切削用バイトの負担が大きく、かつ切削
中に不用意に衝撃を与えると焼結金属層に割れや欠けが
生じるおそれがあるため。

加工上好ましくないものである。とりわけ、潤滑油用凹
部の形状によっては、切削加］二がいわゆるアンダカッ
トとならざるを得ない場合もあるため、この場合は切削
加工がより困難となる。

（発明の目的） 本発明は上述のような事情を勘案してなされたもので、
耐摩耗層としての焼結金属層に対して何等の後加工を施
すことなく、該焼結金属層の表面に油溜りや油溝として
の潤滑油用凹部が形成できるようにした耐摩耗性摺動面
の形成方法を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、粉末合金シートを半液相焼結温度に加熱した
際、少なからず合金粉末（半液相合金粉末）に流動性が
生じることに着１′１シてなされたものである。

具体的には、チップ片等の金属基体における耐摩耗性が
要求される表面のうち、油溜りや油溝としての潤滑油用
四部を形成したい部位に対応した箇所において沈下用四
部を形成しておき、このような沈下用四部を有する金属
基体の表面に、耐摩耗性合金粉末と樹脂バインダとの混
線物からなる粉末合金シートを接着し、この後半液相焼
結温度で加熱することにより、耐摩耗性合金を上記沈下
用凹部内に沈下させて、該沈下用凹部に対応した部位に
油溜りや油溝としての潤滑油用凹部が表出した耐摩耗層
としての焼結金属層を得るようにしたものである。

（実施例） 本実施例では、ロッカアームのチップ片表面に、耐摩耗
層としての焼結金属層を形成した場合を説明する。

第１図において、Ａはロッカアームで、支軸１を中心と
して揺動自在とされている。このロッカアームＡは、そ
の本体２がアルミニウム合金等の軽金属で構成され、そ
の−側揺動端部には、例えば鋼材からなるチップ片３が
鋳ぐるまれている。

このチップ片３は、その表面すなわち、カム４に対する
当接面側が球状面とされており、このような表面には、
耐摩耗層としての焼結金属層５が形成されている。そし
て、この焼結金属層５の表面には、潤滑油用凹部６が形
成されている。

次に、前述した潤滑油用凹部６を有する焼結金属層５を
得る本発明方法について、第２図〜第４図により説明す
る。金属基体としての前記チップ片３の表面には、第２
図に示すように潤滑油用凹部６を形成したい部位に対応
した箇所（実施例では中央部分）に、あらかじめ沈下用
凹部７が形成されている。このような沈下用凹部７を有
するチップ片３の表面には、耐摩耗性合金粉末と樹脂バ
インダとの混線物からなる粉末合金シート８が接着され
る。この後、このようなチップ片３と粉末合金シート８
との接着体を加熱炉内に入れて。

粉末合金の半液相焼結温度にまで加熱する。この加熱に
より、チップ片３の表面には、第３図、第４図に示すよ
うに焼結金属層５が形成されることになるが、半液相焼
結温度での加熱により、合金粉末は若干流動性を有する
こととなるため沈下川凹部７内に沈下されることとなり
、この結果、得られた焼結金属層５の表面には、上記沈
下に対応して潤滑油用凹部６が自動的に形成されること
となる。なお、最終的には、従来同様、焼結金属層５の
表面（摺動面）を研削等により仕上げればよい。

ここで、沈下用四部７は、例えばチップ片３の表面を切
削加工することにより形成すればよいが、チップ片３の
材質は耐摩耗層としての焼結金属層に比して十分軟らか
いために加工上特別の問題は何等生じないものであり、
またチップ片３の成形を鍛造等の塑性加工により行なう
場合はこの成形時に合せて形成することができる。勿論
、この沈下用凹部７は、所望の潤滑油用凹部５の形状や
合金粉末の沈下するのに合わせて、所定形状、所定サイ
ズに設定されている。また、粉末合金シート８は、焼結
されるまでに若干収縮するため、チップ片３の表面の形
状に合せてこれよりも若干大きめのサイズとされている
（第２図参照）、さらに、粉末合金シート８をチップ片
３の表面に接着するには、該粉末合金シート８自身の有
する自己接着性（樹脂バインダによる粘着性）を利用し
てもよいが、この自己接着力が不十分な場合は、別途接
着剤（両面接着テープに加工されたものを含む）を利用
してもよい。勿論、潤滑油用凹部６は溝形状のようなも
のでもよく（この場合は沈下用凹部７も溝形状とされる
）、またロッカアームＡのチップ片３以外の部材例えば
内燃機関におけるタペットの押圧端面部分に本発明を適
用する（この場合はタペットが金属基体となる）等、適
宜の部材に本発明を適用できるものである。

さて次に、前記粉末合金シート８゛と己ては既知のもの
をそのまま利用することも可能であるが、好ましくは以
下に説明するようなものを用いるとよい。

先ず°、樹脂バインダとしては、常温で感圧接着性を有
するアクリル系重合体または共重合体からなるアクリル
樹脂を用いるのがよい、このアクリル樹脂は常温で十分
な接着性（粘着性）を有していて、樹脂バインダとして
用いられた場合にもかなりの高温まで焼失等をおこさず
にこの接着性が維持されており、しかもガス発生が急激
でない上にその拡散がスムーズに行なわれるため、粉末
合金シート８にいわゆる膨れ等の生じ難いものとなる。

このように樹脂バインダとして用いられたアクリル樹脂
は、３００℃付近からタール、ピッチ化し始めて金属基
体（実施例ではチップ片３）に対する接合力は樹脂から
徐々にタール、ピッチ状物質に肩代りされていくことに
なり、粉末合金の焼結が開始される温度まで金属基体に
対する接着ないし接合性を有するものが得られる。すな
わち、金属基体とアクリル樹脂をバインダとする粉末合
金シート８との接着体を搬送しつつ加熱していく途中で
多少の振動等を受けたとしても、該粉末合金シート８が
金属基体に対して位置ずれを生じることがなく、しかも
金属基体の傾斜面（垂直面を含む）に対して粉末合金シ
ート８を接着した場合にあってもこの粉末合金シート８
が金属基体から途中で脱落することがない。

このようなバインダとしてのアクリル樹脂は、３容量％
〜１５容量％（合金粉末が８５容量％〜９７容量％）の
範囲にするのが好ましい、すなわち、アクリル樹脂が３
容量％未満であると粉末合金シートの粘着性や可撓性が
確保しずらく、また１５容量％を越えると得られた焼結
金属層５の気孔率に悪影響を与え易いと共に金属基体と
の十分な接合性が得にくいものとなる。なお、アクリル
樹脂は、よく知られているようにアクリル酸エステルま
たはメタクリル酸エステル類の重合体または共重合体で
、かつ常温で感圧接着性を有するものが採用し得る。

次に、耐摩耗性合金粉末としては、樹脂〉（インダによ
る接着性に限界があるため焼結温度が低い方が好ましく
、このため共晶合金特にコスト等の点を勘案してＦｅ−
Ｍ−Ｃ系の三元共晶合金を用いるのが好ましい、このＦ
ｅ−Ｍ−Ｃ系のＭとしてはＰ、Ｍｏ、Ｂのうちいずれか
一種ある゛いはこれ等の複合物であることが好ましい。

このＭとしてＰを用いた場合は、Ｃと同様に金属基体へ
の拡散性が強いので好ましく、またＦｅ、Ｃと結合して
燐共晶を形成して、耐摩耗性を向上させる他、融点を下
げる役割りをなす。このＰは、ある程度以上の液相量を
確保するために０．５重量％以上とするのがよく、靭性
の確保を考慮して２．５重量％以下であることが好まし
い。

上記Ｆｅ−Ｍ−Ｃ系におけるＣは、Ｐと共働して基地の
強化および硬質相の形成を得ると共に、燐共晶を形成し
て密度の上昇および金属基体との接合に役立つものであ
る。このＣの割合は、密度の上昇と金属基体との接合性
を考慮して１．５重量％以上、また液相量の出現割合が
多くなりすぎるのと靭性に与える影響を考慮して４．０
重量％以下とするのがよい。

Ｆ　ｅ　−Ｍ　−Ｃ系のＭがＭｏの場合は、基地の強化
および硬質相の形成に寄与すると共に、Ｆｅ、Ｃと結合
して融点を下げるものであり、硬質相が少なくなり過ぎ
るのと密度の確保を考慮して２゜５重量％以上とし、靭
性を考慮して１０００重量％以下とするのがよい。

Ｆ　ｅ　−Ｍ　−Ｃ系におけるＭがＢの場合は、Ｆｅ、
Ｃと結合して硬質相を形成すると共に融点を下げる役割
りを行なうが、耐摩耗性を考慮して０．５重量％以上で
、脆性を考慮して３，０重量％以下とするのがよい。

さらに、副次的な元素として、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｔｉが有効である。すなわち、これらの元素は、基
地の強化、特に靭性の向上に役立ち、さらにＣと結合し
て硬質相を形成する上で好ましいが、１０．０重量％以
上は上記効果が飽和するので経済的に必要でない。また
、Ｓｉは合金粉末製造時の溶湯の流動性を改善すると共
に、接合時に金属基体とのぬれ性を改善するために用い
るとよいが、耐摩耗性を考慮して５．０重量％以下とす
るのがよい。さらに、Ｎｉ、Ｍｎは、基地の強化に役立
つが、耐摩耗性を考慮して５．０重量％以下とするのが
よい。

合金粉末の粉末粒度は、焼結層の気孔率に大きな影響を
与える要素であり、耐摩耗性を考慮して１５０メツシユ
以下とするのが好ましい。

ここで、金属基体と粉末合金シート８との接着体が特に
大きな振動を伴ないやすい場合、例えばメツシュベルト
式やプッッシャ一式連続焼結炉や真空焼結炉等を用いる
場合は、粉末合金シート８の金属基体に対する接着性あ
るいは接合性をより一層強固なものとするため、前述の
ように別途接着剤を用いてもよい。アクリル樹脂による
樹脂バインダや接着剤によって粉末合金シート８を金属
基体に接着した後、１５０℃〜３８０℃（好ましくは２
００℃〜３５０℃）で５分以上この温度に保持し、その
後所定の焼結温度にまで昇温させるようにするとよい。

このようにすると、１２０℃刊近より接着剤が揮発し始
めて２００℃付近からは熱分解重縮合反応がおこってタ
ールピッチ状物質が生成され、このタールピッチ状物質
による接着性によって、焼結温度に至るまでの間粉末合
金シート８と金属基体との接着性ないし接合性が確保さ
れる。

前記タールピッチ状物質を得るための温度が１５０℃未
満では未分解量が多くなるので好ましくなく、また３８
０℃以上で加熱すると逆に未分解量が急激に分解してガ
ス化し生成されるタールピッチ状物質が少なくなって、
十分な接着性ないし接合性を得る上で好ましくない。ま
た、前記保持時間は、熱処理温度によってその最適時間
が異なるが、５分未満ではタールピッチ状物質の生成量
が少なくて十分な接着性が得られないことになり、また
１２０分以上の保持はタールピッチ状物質の十分な生成
量を確保する上で不必要である。

さらに、焼結温度までの昇温速度としては、１０℃／分
〜４０℃／分が好ましく、特に樹脂バインダの熱分解が
終了される付近の温度までは４０℃／分以下とするのが
好ましい。すなわち、４０℃／分を越えると、樹脂バイ
ンダ中の低沸魚介が急激に揮発するため粉末合金シート
８を破損したり接着面に気泡が生じる等して好ましくな
い、また１０℃以下の昇温速度であると、液相（金属液
相）が現われにくくなる。なお、この液相の出現割合と
しては、金属基体との接合性を考慮して１０％以上であ
ることが好ましく、また粉末合金シート８の形態を保持
する上では５０％以下であることが好ましく、このよう
な点をも考慮しつつ粉末合金シート８の流動性をも勘案
して該液相の出現割合を適宜調整するようにすればよい
。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、粉末合金
シートを加熱して耐摩耗層としての焼結金属層を得る際
に、合・せて該焼結金属層の表面に油溜りや油溝として
の潤滑油用四部を自動的に形成することができ、この結
果、後に硬質の焼結金属層に対して潤滑油用凹部を形成
するための難しい機械加工を別途行うことが不要になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用されたチップ片を備えたロッ
カアームを示す側面図。 第２図、第３図は本発明の工程を順に示す断面図。 第４図は第３図の平面図。 ３・・・・チップ片（金属基体） ５・・・・焼結金属層 ６・・・・潤滑油用四部 ７・、・・・沈下用凹部 ８・・・・粉末合金シート 特許出願人　東洋工業株式会社 第２図　第３図 一一＝−二≦４ 第４図 手続補正書（自発） 昭和５９年　５月１１日 特許庁長官殿 ？発明の名称 耐摩耗性摺動面の形成方法 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３１３）東洋工業株式会社 （ほか１名） ４代理人〒１０５　置（５０８）１８０１住所　東京都
港区新橋３丁目７番３号、ミドリヤ第２ビル明細書の「
発明の詳細な説明」の欄 ６補正の内容 （１）明細書第９頁第６行、ｒ３００Ｊとあるのをｒ１
５０Ｊ　と補正する。 （２）同第１３頁第１２行、ｒ２００Ｊとあるのを「１
５０」と補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属基体の耐摩耗性を要求される表面のうち、油
   溜りや油溝としての潤滑油用凹部を形成したい部位に対
   応した筒所に沈下用凹部を形成する工程と、 前記金属基体表面に、耐摩耗性合金粉末と樹脂バインダ
   との混線物からなる粉末合金シートを接着する工程と、 前記粉末合金シートを半液相焼結温度で加熱することに
   より、前記耐摩耗性合金粉末を前記沈下用凹部内へ沈下
   させて、該沈下用凹部に対応した部位に前記潤滑油用凹
   部が表出した耐摩耗層としての焼結金属層を得る工程と
   、 からなることを特徴とする耐摩耗性摺動面の形成方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記粉末合金シ
   ートの樹脂バインダが常温で感圧接着性を有するアクリ
   ル樹脂とされているもの。 （３）特許請求の範囲第２項において、前記粉末合金シ
   ートは、樹脂バインダとしての常温で感圧接着性を有す
   るアクリル樹脂が３〜１５容量％で前記耐摩耗性合金粉
   末が９７〜８５容量％とされて、該樹脂バインｉの粘着
   性による自己接着性によって、該粉末合金シートを前記
   金属基体に接着するようにしたもの。 （０特許請求の範囲第３項において、前記加熱の際に、
   １５０℃〜３８０℃で５分以上保持した後、前記半液相
   焼結温度まで昇温させるようにしたもの。 （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１
   項において、前記耐摩耗性合金粉末が耐摩耗性共晶合金
   粉末とされているもの。