铁系烧结构件及其制造方法、和烧结机械部件技术

本发明专利技术提供不仅以高标准实现强度和切削性、而且仅对各个必要位置赋予这些特性的铁系烧结构件的制造方法。其在铁系烧结构件用粉末的粉末成形体或加热该粉末成形体而得到的烧结体的表面的至少一部分上，放置将金属粉末成形而得到的熔浸材料，在碳的扩散温度以上的温度且熔浸材料的熔点以上的温度下烧结放置有上述熔浸材料的上述粉末成形体或烧结体，此时，上述铁系烧结构件用粉末，是相对于从烧结后呈现珠光体组织的铁系烧结材料用的粉末混合物中除去了石墨粉末的铁系粉末混合物，以混合比计，添加０．０１～１．０质量％的氧化硼、和０．１～２．０质量％的石墨粉末的粉末，上述金属粉末为铜粉末或铜合金粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁系烧结构件的制造方法及利用其得到的铁系烧结构件、和烧结机械部件，特别是涉及在一个烧结构件中可以分别以高标准设定强度优良的位置和切削性优良的位置的铁系烧结构件的制造技术。
技术介绍
利用粉末冶金法制造的铁系烧结构件制造成本低廉、强度和耐磨耗性等机械特性优良，因此被利用于各种领域。这种铁系烧结构件在用于机械部件等中时，烧结后有时需要机械加工，这时需要特别良好的切削性。因此，考虑到这点，为了提高铁系烧结构件的切削性，提出了种种技术。即，日本特许第3325173号公报公开了在利用粉末冶金法制成的含碳的铁系材料的成形体、预烧结体和烧结体的表面涂布和在气孔中含浸含硼的溶液，之后烧结和再烧结的铁系烧结材料的改性方法。另外，日本特许第3410326号公报公开了一种铁系烧结合金的制造方法，该方法具备在碳的扩散温度以下的温度下加热含碳的铁系烧结合金用粉末的粉末成形体或该粉末成形体而得到的预烧结体的表面上，涂布含硼化合物的糊状顶涂剂的工序；和在碳的扩散温度以上的温度下烧结涂布有上述顶涂剂的上述粉末成形体或预烧结体的工序。日本特许第3413628号公报还公开了一种用于得到铁系烧结材料的铁系粉末混合物，所述铁系烧结材料是相对于从烧结后呈现珠光体组织的铁系烧结材料用的粉末混合物中除去了石墨粉末的铁系粉末混合物，添加配合比为0.01～1.0质量％的氧化硼、和0.1～2.0质量％的石墨粉末，而且呈现烧结后在由铁素体和珠光体构成的基体组织中分散了石墨的组织。此外，日本特开2000-144350号公报还公开了一种在基体中分散有游离石墨的易切削性铁系烧结合金，其基体硬度为150～250HV，且全体组成以质量比计，为P0.1～1.0％、B0.003～0.31％、O0.007～0.69％、C0.1～2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。但是，上述日本特许第3325173号公报和日本特许第3410326号公报记载的技术，是利用被涂布等在规定位置上的硼化合物抑制烧结粉末成形体等时的碳的扩散，抑制基体中珠光体的生成，生成切削性良好的由铁素体和珠光体构成的组织。这种技术虽然可以提高必要位置的切削性，但是需要在预烧结前或烧结前在成形体等上涂布硼化合物的工序、和涂布糊状顶涂剂的工序。为此，需要在烧结前花费精力，同时需要顶涂剂的涂布工序中使用的设备，制造经济上有问题。另外，上述日本特许第3413628号公报和日本特开2000-144350号公报记载的技术，通过使原料粉末的组成最佳化，利用氧化硼抑制碳向基体的扩散，得到切削性良好的由铁素体和珠光体构成的组织。这种技术仅通过选定材料粉末即可简便地提高烧结构件的切削性，但烧结构件的不需要切削性的位置的强度降低。为此，在实际应用于机械部件时，无法分别赋予强度和切削性，尚有改良的余地。近年来，特别是随着汽车部件等的高性能化，不仅要求以高标准实现强度和切削性，还要求在一个烧结部件内仅对各个必要位置赋予这些特性。例如，要求在具备用于被螺栓紧固箍紧的螺栓孔的烧结机械部件中，通过将与螺栓支撑面接触的部分的强度变得较高，可充分耐受上述接触部分上产生的应力，而且通过将其他部分的切削性变得较高，可高效地实施机械加工。本专利技术是鉴于以上现状而成的，其目的在于提供铁系烧结构件的制造方法及利用其得到的铁系烧结构件、和烧结机械部件，所述铁系烧结构件不仅可以高标准实现强度和切削性，还可仅对各个必要位置赋予这些特性。
技术实现思路
本专利技术人鉴于上述需求，对于可高标准地仅赋予各个必要位置强度和切削性的铁系烧结构件的制造技术进行了锐意探讨。在以往技术中，如上所述，在制造铁系烧结构件时，作为原料粉末，准备铁粉末和碳粉末的同时，加入溶液状态或粉末状态的硼化合物，进行烧结，由此，不含氧化硼时作为由铁素体和珠光体构成的组织，赋予了作为珠光体组织的粉末优良的切削性。该铁素体组织生成的机制如下。即，硼化合物(氧化硼)的熔点约为500℃，烧结时达到上述温度则液化了的硼化合物在碳周围形成被膜，阻断碳向基体的扩散。结果，与铁素体组织相比，较多地形成了珠光体组织。因此，对于保持这种氧化硼引起的铁素体生成所导致的提高切削性效果的同时、仅提高必要位置的强度的方法，本专利技术人进行了探讨。一般作为提高铁系烧结构件的强度的方法，已知对烧结体实施铜熔浸。铜熔浸是利用毛细管力将铜填充至烧结体的气孔中而提高烧结体的密度、和通过铜向基体的扩散而提高淬透性，由此提高熔浸后的烧结体的强度的方法。专利技术人实际上是在由含有铁、碳和氧化硼的混合粉末构成的成形体和其烧结体中熔浸了铜或铜合金。结果，发现不仅上述烧结体密度提高和淬透性提高导致强度提高，而且由于下述现象在熔浸后烧结体的强度提高。即，在含有铁、碳和氧化硼的混合粉末的成形体上放置将铜粉末或铜合金粉末成形得到的熔浸材料，进行烧结(熔浸)时，烧结温度若达到约500℃将在碳周围形成液状的氧化硼被膜。但是，烧结温度进一步上升，达到铜或铜合金的熔点(例如，以单质粉(味粉)使用铜时，约为1083℃)时，熔融的铜或铜合金浸入气孔中，攻击包围着碳的硼化合物的被膜，将其破坏。另外，即使在铜或铜合金的熔点附近也发生碳向铁基体的扩散，因此一旦碳从硼化合物的被膜中被释放，可自由地在基体中扩散。为此，在熔浸了铜的位置上，碳充分向基体扩散，结果基体以珠光体组织为主，强度提高。与此相对，在熔浸了铜的位置以外，形成了由铁素体和珠光体组织构成的基体，维持了良好的切削性。本专利技术的第1铁系烧结构件的制造方法是基于上述见解完成的，其特征在于，在铁系烧结构件用粉末的粉末成形体或该粉末成形体的烧结体的表面的至少一部分上，放置将金属粉末成形而得到的熔浸材料，在碳的扩散温度以上的温度且熔浸材料的熔点以上的温度下烧结放置有上述熔浸材料的上述粉末成形体或烧结体，上述铁系烧结构件用粉末，是相对于从烧结后呈现珠光体组织的铁系烧结材料用的粉末混合物中除去了石墨粉末的铁系粉末混合物，以配合比计，添加0.01～1.0质量％的氧化硼、和0.1～2.0质量％的石墨粉末的粉末，上述金属粉末为铜粉末或铜合金粉末。另外，本专利技术人利用与上述第1铁系烧结构件的制造方法同样的见解，对于在铁系烧结材料中熔浸铜或铜合金的其他方法进行了探讨。结果，得出如下见解通过使铁系混合粉末中含有规定量的磷，可高效地实现铁素体的强化，可进一步提高切削性。即，如果磷含量不足，则缺乏铁素体的强化作用，无法充分获得基体的硬度。与此相对，其含量过多，则烧结中Fe-P液相的产生量增多，烧结中易发生成形体的砂型倒塌(型くずれ)。本专利技术的第2铁系烧结构件的制造方法是基于上述见解完成的，其特征在于，在铁系烧结构件用粉末的粉末成形体或加热该粉末成形体而得到的烧结体的表面的至少一部分上，放置将金属粉末成形而得到的熔浸材料，在碳的扩散温度以上的温度且熔浸材料的熔点以上的温度下烧结放置有上述熔浸材料的上述粉末成形体或烧结体，上述铁系烧结构件用粉末，是以质量比计由P0.1～1.0％、B0.003～0.31％、O0.007～0.69％、C0.1～2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质构成的粉末，上述金属粉末为铜粉末或铜合金粉末。第3铁系烧结构件的制造方法的特征在于，在上述第2制造方法中，进一步含有1.0～5.0质量％的Cu。通过如此含有Cu，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁系烧结构件的制造方法，其在铁系烧结构件用粉末的粉末成形体或加热该粉末成形体而得到的烧结体的表面的至少一部分上，放置将金属粉末成形而得到的熔浸材料，在碳的扩散温度以上的温度且熔浸材料的熔点以上的温度下烧结放置有上述熔浸材料的上述粉末成形体或烧结体，其特征在于，上述铁系烧结构件用粉末，是相对于从烧结后呈现珠光体组织的铁系烧结材料用的粉末混合物中除去了石墨粉末的铁系粉末混合物，以混合比计，添加０．０１～１．０质量％的氧化硼、和０．１～２．０质量％的石墨粉末的粉末，上述金属粉末为铜粉末或铜合金粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山西祐司，筒井唯之，石井启，
申请(专利权)人：日立粉末冶金株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]