滑动部件及其制造方法技术

由烧结体形成滑动部件(1)。该烧结体由基底层(3)和滑动层(2)构成，该基底层(3)以Fe系组织作为主体，其含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；该滑动层(2)在与基底层(3)接触的状态下与基底层一起被烧结，其具有滑动面(A)。滑动层(2)以包含从Ni、Mo、Mn和Cr中选择的至少1种合金元素的Fe系组织作为基底，进一步含有Cu和C，Cu的含有量多于基底层。

Sliding member and method of manufacturing the same

A slide member (1) is formed from the sintered body. The sintered body is composed of a basal layer (3) and a sliding layer (2), the base layer (3) with Fe organization as the main body, which contains 1 to 5.0wt% Cu, Cu C and a lower melting point than the metal; the sliding layer (2) and (3) in the basal layer of the contact state and the basal layer is sintered, which has a sliding surface (A). The slide layer (2) comprises a Fe system containing the at least 1 alloy elements selected from Ni, Mo, Mn and Cr as a substrate, further containing Cu and C, and Cu containing more than the base layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滑动部件及其制造方法
本专利技术涉及具有与其他部件滑动的滑动面的滑动部件及其制造方法。
技术介绍
例如，对于在建设机械的机械臂的关节部中使用的轴承而言，其轴承面上被施加了非常大的面压，因此要求优良的耐磨损性。作为这种轴承，例如具有对铸钢合金进行切削加工得到的轴承以及在滑动面上呈斑点状嵌入石墨片的轴承，然而它们都具有制造成本较高的问题。于是，取而代之，提出了由成型性优良的烧结金属构成的烧结轴承。例如专利文献1示出了一种烧结轴承作为建设机械用的轴承，其中，使铜分散在包含马氏体组织的铁碳系合金中。在该烧结轴承中，在烧结后对烧结体整体进行淬火，此后对内外周面和端面进行切削和磨削，精加工为规定尺寸。此外，在专利文献2中描述了如下手法，为了使烧结体的各部位处的材质不同、并使这些各部位处的功能彼此不同，成型出在烧结体的内周面侧和外周面侧使材质不同的双层结构的压粉体。具体而言，利用高强度的第1粉末形成压粉体的外周面侧，并且利用低摩擦性优良的第2粉末形成内周面侧，此后，对该压粉体进行烧结。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-222133号公报专利文献2：日本特开2005-95979号公报
技术实现思路
专利技术欲解决的课题在专利文献2所述的双层构造烧结体中，为了使内周面实现低摩擦系数，需要在烧结体的内周面上形成富铜层。另一方面，为了使双层构造烧结体的外周面侧确保高强度、特别是确保如专利文献1所述的在被设置于建设机械的机械臂的关节部上的轴承所要求的较高强度，需要利用以铁-碳为主体的组织(珠光体组织)形成烧结体的外周面侧。这种情况下，压粉体在大幅超过铜的熔点(1083℃)的温度烧结。然而，在这种将圧粉体以高温烧结的情况下，内周面的富铜层中包含的铜完全熔融。熔融后的铜进入外周面侧的铜浓度较低的层，因此在烧结后的内周面不会形成足够的铜组织。另一方面，仅凭降低烧结温度无法确保在烧结体的外周面侧所需的强度。因此，这种情况下，无法达成同时实现高强度化和滑动性的双层构造烧结体的原本的目的。于是，本专利技术的目的在于，提供一种既能够确保烧结体的强度，又能够提升滑动面的滑动性和耐久性的滑动部件及其制造方法。用于解决课题的手段为了达成上述目的，本专利技术提供一种滑动部件，该滑动部件由烧结体形成，其具有与其他部件滑动的滑动面，其特征在于，该滑动部件具备：基底层，其以Fe系组织作为主体，含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；以及滑动层，其在与基底层接触的状态下与基底层一起被烧结，具有所述滑动面，并以包含合金元素的Fe系组织和Cu系组织作为主体，进一步含有C，Cu的含有量多于基底层，使滑动层中包含的所述合金元素全部与Fe系组织合金化。使以Fe系组织(以Fe作为主成分的组织)作为主体的基底层含有Cu和熔点低于Cu的金属，从而在烧结时基底层中包含的低熔点金属首先熔融，低熔点金属的熔融液浸沾Cu颗粒的表面。因此，Cu在低于其熔点的温度熔融，熔融后的Cu和低熔点金属浸透至Fe颗粒而扩散到Fe颗粒内部。由此，Fe颗粒彼此牢固地结合起来，基底层的强度得以提升，因此，与铁系烧结体的情况相比，即使降低烧结温度也能够确保轴承强度。通过降低烧结温度，滑动层中包含的Cu颗粒大多在烧结中不熔融，而保持固体的状态。因此，从滑动层进入基底层的Cu颗粒的量变少，能够在滑动面上分布目标量的Cu系组织(以Cu为主成分的组织)。即使在烧结时滑动层的Cu颗粒的一部分熔融，通过使烧结温度低于(例如1070℃～1120℃)铁系烧结体的烧结温度(通常在1130℃以上)，从而能够减少Cu颗粒的熔融量。由此，能够同时实现滑动面上的滑动性和烧结体的强度。此外，通过使滑动层中包含的合金元素全部与Fe系组织形成为合金，由此使得烧结后的残留奥氏体减少。因此，能够提升滑动面的硬度和强度。在该滑动部件中，作为滑动层中包含的合金元素，如果含有提升淬火性的元素(从Ni、Mo、Mn和Cr中选择出的至少1种)，则不必进行浸碳淬火等的热处理，就能够在烧结后的冷却过程中使滑动层中包含的Fe系组织的至少一部分发生马氏体转变和贝氏体转变(烧结硬化)。由此，包含滑动面的滑动层高硬度化，因此能够提升滑动面的耐磨损性。此外，与此同时，通过基底层内的Cu和低熔点金属向Fe颗粒的扩散，达成了基底层的强度提升，因此烧结体整体的强度提高。因此，能够用作冲击载重频繁地作用且在高面压下使用的滑动部件、例如在建设机械的机械臂的关节部使用的轴承。另一方面，占据烧结体的大部分的基底层基本不含有上述的合金元素，因此基底层的Fe系组织不会发生马氏体转变或贝氏体转变。如此，仅在滑动层上混配提升淬火性的合金元素，从而能够削减高价的合金元素的使用量以实现低成本化。此外，基底层相比滑动层为软质，因此能够通过精压(模具内对烧结体进行压缩整形的工序)来进行烧结体的尺寸校正。在专利文献1的结构中，通过烧结后的淬火使烧结体整体硬化，因此烧结体的尺寸校正不得不通过切削/磨削等的机械加工进行，然而本专利技术的滑动部件可进行基于精压的尺寸校正，不需要进行机械加工。此外，也不需要烧结后的淬火工序。如此，能够省略烧结后的淬火工序和机械加工工序，因此相比专利文献1所述的专利技术能够进一步使滑动部件低成本化。滑动层的Cu系组织优选通过铜粉形成，该铜粉的70～100％的粒径小于45μm。如此，通过使铜粉的粒径变小，从而在烧结中，在滑动层中包含的铜粉的一部分熔融而避至基底层时在滑动层上形成的空孔会变小，因此能够提高滑动面的强度以防止冲击载重等造成的滑动面的变形。此外，铜颗粒易于在Fe颗粒中扩散，因此能够提高滑动层的Fe颗粒间的结合强度，进而提高滑动面的强度。此外，滑动层中优选还含有熔点低于Cu的金属。由此，烧结时在滑动层中包含的Cu易于在Fe颗粒中扩散，Fe颗粒彼此的结合强度提高，因此能够提高滑动层甚至滑动部件整体的机械强度。作为基底层中包含的低熔点的金属优选使用磷(P)。此外，基底层中，低熔点金属相对于Fe的含有量优选为0.1～0.6wt％。通过使滑动层的Cu的含有量在10wt％以上且在30wt％以下，能够在确保滑动面的滑动性的同时防止铜的过度使用带来的高成本化。为了使基底层的Fe颗粒结合而需要使基底层也含有Cu，然而此时通过使基底层的Cu含有量小于滑动层的Cu含有量，能够抑制高价的铜的使用量以实现低成本化。此外，本专利技术提供一种滑动部件，该滑动部件由烧结体形成，其具有与其他部件滑动的滑动面，其特征在于，该滑动部件具备：基底层，其以Fe系组织作为主体，含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；以及滑动层，其在与基底层接触的状态下与基底层一起被烧结，具有所述滑动面，并以包含合金元素的Fe系组织和Cu系组织作为主体，进一步含有熔点低于Cu的金属和C，Cu的含有量多于基底层。如此，通过使滑动层含有熔点低于Cu的金属，由此使得烧结时在滑动层中包含的Cu易于在Fe颗粒中扩散。因此，可提高Fe颗粒彼此的结合强度，提升滑动层甚至滑动部件整体的机械强度。以上所述的滑动部件可如下得到，制备第一粉末，该第一粉末以Fe系粉末作为主体，进一步包含1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C，制备第二粉末，该第二粉末以包含合金元素的Fe系粉末作为主体，进一步包含Cu和C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动部件，该滑动部件由烧结体形成，其具有与其他部件滑动的滑动面，其特征在于，该滑动部件具备：基底层，其以Fe系组织作为主体，含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；以及滑动层，其在与基底层接触的状态下与基底层一起被烧结，具有所述滑动面，并以包含合金元素的Fe系组织和Cu系组织作为主体，进一步含有C，Cu的含有量多于基底层，使滑动层中包含的所述合金元素全部与Fe系组织合金化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 JP 2014-200728;2014.09.30 JP 2014-200731.一种滑动部件，该滑动部件由烧结体形成，其具有与其他部件滑动的滑动面，其特征在于，该滑动部件具备：基底层，其以Fe系组织作为主体，含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；以及滑动层，其在与基底层接触的状态下与基底层一起被烧结，具有所述滑动面，并以包含合金元素的Fe系组织和Cu系组织作为主体，进一步含有C，Cu的含有量多于基底层，使滑动层中包含的所述合金元素全部与Fe系组织合金化。2.一种滑动部件，该滑动部件由烧结体形成，其具有与其他部件滑动的滑动面，其特征在于，该滑动部件具备：基底层，其以Fe系组织作为主体，含有1.0～5.0wt％的Cu、熔点低于Cu的金属和C；以及滑动层，其在与基底层接触的状态下与基底层一起被烧结，具有所述滑动面，并以包含合金元素的Fe系组织和Cu系组织作为主体，进一步含有熔点低于Cu的金属和C，Cu的含有量多于基底层。3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，作为所述合金元素，包含从Ni、Mo、Mn和Cr中选择的至少1种。4.根据权利要求3所述的滑动部件，其中，滑动层中包含的Fe系组织的至少一部分进行马氏体转变和贝氏体转变。5.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，滑动层的Cu系组织的70％～100％由粒径小于45μm的铜粉形成。6.根据权利要求1所述的滑动部件，其中，滑动层还包含熔点低于Cu的金属。7.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，基底层中包含的低熔点的金属是P。8.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，基底层中，相对于Fe而言的低熔点金属的含有量为0.1wt％～0.6wt％。9.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，滑动层的Cu的含有量为10wt％～30wt％。10.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，该滑动部件被用作建设机械的机械臂的关节部的轴承。11.一种滑动部件的制造方法，其为用于制造具备滑动层和基底层的滑动部件的方法，该滑动部件在滑动层形成有与其他部件滑动的滑动面，该方法的特征在于，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：须贝洋介，伊藤容敬，毛利敏彦，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP