铁系烧结滑动部件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种在其组织中无游离渗碳体的析出、摩擦磨损等滑动特性优异的铁系烧结滑动部件及其制造方法。对成为主成分的铁粉末分别配合包含锰4～6质量％、铁3～5质量％、剩余部分为铜的合金粉末3～20质量％及碳粉末1～5质量％，混合形成混合粉末后，将该混合粉末装填到模具中成形希望形状的压坯，将该压坯在调整为中性或还原性气氛的加热炉内以1000～1100℃的温度烧结90分钟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及滑动特性优异的。
技术介绍
至今为止，作为铁系烧结材料已知有含浸了液体润滑剂(润滑油)的铁-碳系或铁-铜-碳系轴承材料，另外，已知有铁-碳系或铁-铜-碳系烧结材料(例如，参照非专利文献1)。在上述至今为止的铁系烧结滑动部件中，为了得到碳的固体润滑作用，需要至少3质量％以上的配合量，但铁粉末和碳粉末在烧结过程中发生反应而出现在烧结组织中析出高硬度的游离渗碳体(Fe3C)的现象。该高硬度的游离渗碳体向组织中的析出，引起在与对方材料、例如轴的滑动中使该轴(对方材料)损伤的缺点，这是在滑动用途中必须尽可能避免的重要要素。现有技术文献专利文献专利文献1 特开昭55-38930号公报专利文献2 特开昭58-19403号公报专利文献3 特开昭58-U6959号公报非专利文献非专利文献1 日本工业标准JISZ2550
技术实现思路
专利技术所要解决的课题作为防止该游离渗碳体析出的方法，通过(1)将碳(石墨)的配合量设为少量，例如设为0. 82质量％以下，(2)在游离渗碳体不析出的低温、例如1000°c以下的温度进行烧结，可以谋求大致的解决，但遗留有如下问题，即上述(1)的方法中，不能期望配合的碳的固体润滑作用，另外，在O)的方法中，因烧结合金化不充分，机械性强度低、难以适用于滑动用途等，利用哪一个方法得到的铁系烧结材料都不能充分发挥配合的碳带来的固体润滑作用。作为其它的方法，可考虑配合硅这样的石墨化稳定元素来防止游离渗碳体析出的方法(例如，参照专利文献1)，但使硅向铁中扩散固溶的条件需要约1200°c以上的温度的加热，由于要求比通常的铁系烧结材料的烧结温度高得多的温度，因此制造成本变高，而且如果不严格地控制烧结气氛，可能会使硅氧化。此外，有配合硅铁合金(FeSi)粉末来防止组织中游离渗碳体析出的铁系烧结材料的制造方法(例如，参照专利文献2及专利文献3)。本专利技术鉴于上述情况，目的在于提供在其组织中没有游离渗碳体的析出、摩擦磨损等滑动特性优异的。用于解决课题的手段为了解决上述课题，专利技术人进行了反复专心研究，结果获得以下见解，即着眼于促进铁素体相(α相)组织生成的元素即铜和锰，将它们以铜-铁-锰母合金的形态以规定量的比例配合在铁-碳-X(金属元素)系烧结材料中，由此，铜和锰充分进行向α相组织中的扩散固溶，并且，在该α相组织中分散含有铜-铁-锰母合金，在α相组织中不会析出游离渗碳体，得到滑动特性优异的铁系烧结材料。本专利技术的铁系烧结滑动部件是基于上述见解而完成的，该铁系烧结滑动部件由铁粉末、铜-铁-锰合金粉末和碳粉末制成，其特征在于，包含铜成分2. 67 18. 60质量％、 锰成分0. 12 1. 20质量％、碳成分1. 0 5. 0质量％、剩余部分为铁成分，基体呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，并且在该基体的组织中无游离渗碳体析出，而分散含有铜-铁-锰合金。在所述铁系烧结滑动部件中，基体的组织中分散含有的铜-铁-锰母合金，也可以网络状地分散含有在该基体的组织的晶界处。另外，在所述铁系烧结滑动部件中，基体的组织中分散含有的铜-铁-锰合金的显微维氏硬度(HMV)显示100 120，另一方面，基体的珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织的显微维氏硬度(HMV)显示350 450。根据本专利技术的铁系烧结滑动部件，基体的珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织中分散含有硬度比该组织的硬度低的铜-铁-锰合金，因此可以改善滑动面与旋转轴等对方材料的磨合性，改善滑动特性。本专利技术的铁系烧结滑动部件中，碳使用天然石墨或人造石墨。该碳以1 5质量％的比例分散含有在基体的珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织中，该碳具有其自身的固体润滑作用和后述的作为润滑油的保持体的作用。特别是在碳的配合量为3质量％以上时，赋予由固体润滑作用产生的自润滑性。在本专利技术的铁系烧结滑动部件中，以10 15体积％的比例含有润滑油。该润滑油对铁系烧结滑动部件赋予液体润滑作用，并且与所述的碳带来的固体润滑作用相结合，可进一步提高自润滑性。本专利技术的铁系烧结滑动部件的制造方法的特征在于，对成为主成分的铁粉末配合包含锰4 6质量％、铁3 5质量％、剩余部分为铜的合金粉末3 20质量％及碳粉末 1 5质量％，进行混合得到混合粉末后，将该混合粉末装填到模具中，成形为希望形状的压坯，将该压坯在调整为中性或还原性气氛的加热炉内以1000 1100°C的温度烧结30 60分钟。通过该制造方法得到的铁系烧结滑动部件，包含铜成分2. 67 18. 6质量％、锰成分0. 12 1. 2质量％、碳成分1. 0 5. 0质量％、剩余部分为铁成分，基体的组织呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，并且在该组织中无游离渗碳体析出，该基体的组织中分散含有铜-铁-锰合金。在所述铁系烧结滑动部件的制造方法中，成分中的铜-铁-锰合金粉末在1050°C 的温度下产生液相，因此在1000°c以上至低于1050°c的温度的烧结成为固相烧结，另一方面，在1050°C 1100°C的温度的烧结成为液相烧结。通过固相烧结而得到的铁系烧结滑动部件，基体呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，并且在该组织中无游离渗碳体析出，该基体的组织中分散含有铜-铁-锰合金。另一方面，通过液相烧结而得到的铁系烧结滑动部件，基体呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，在该组织中无游离渗碳体析出，使烧结滑动部件致密化，并使机械性强度提高，而且在该基体的组织的晶界处网络状地分散含有铜-铁-锰合金。通过固相烧结或液相烧结所得到的铁系烧结滑动部件，由于含有促进铁素体相 (α相)组织生成的元素即铜和锰，在哪一种烧结中基体都呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，并且在该组织中无游离渗碳体析出。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种，该铁系烧结滑动部件由铁粉末、铜-铁-锰合金粉末和碳粉末制成，包含铜成分2. 67 18. 6质量％、锰成分 0. 12 1. 2质量％、碳成分1. 0 5. 0质量％、剩余部分为铁成分，基体呈现珠光体组织或珠光体与部分铁素体共存的组织，并且在该基体的组织中分散含有铜-铁-锰合金，磨合性良好且发挥优异的滑动特性。附图说明图1是在1000°C的温度进行固相烧结而得到的包含铁成分85质量％、铜-铁-锰合金成分12质量％、碳成分3质量％的铁系烧结滑动部件的显微镜照片(倍率200倍)；图2是在1100°C的温度进行液相烧结而得到的包含铁成分85质量％、铜-铁-锰合金成分12质量％、碳成分3质量％的铁系烧结滑动部件的显微镜照片(倍率200倍)；图3是图2的倍率400倍的显微镜照片；图4是在1100°C的温度进行液相烧结而得到的包含铁成分85质量％、铜-铁-锰合金成分12质量％、碳成分3质量％的铁系烧结滑动部件的基体在珠光体与部分铁素体共存的组织的晶界处析出的铜-铁-锰合金部位(图中以四方表示的部位)的用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄的图像；图5是在1100°C的温度液相烧结而得到的包含铁成分85质量％、铜-铁-锰合金成分12质量％、碳成分3质量％的铁系烧结滑动部件的基体在珠光体与部分铁素体共存的组织的部位(图中以四方表示的部位)的用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄的图像；图6是表示推本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：白坂康广，
申请(专利权)人：奥依列斯工业株式会社，
类型：发明
国别省市：