燒結青銅合金粉的製造方法
2023-05-29 12:02:36 1
專利名稱：燒結青銅合金粉的製造方法
技術領域：
本發明涉及提供用於燒結含油軸承等的粉末冶金用原料粉的青銅系燒結粉、特別是適合製造小型化的燒結含油軸承的粒子尺寸微細的青銅合金粉的技術。
背景技術：
燒結含油軸承通過粉末冶金法而製造，由此利用燒結體中初始原料粉末粒子間殘留的間隙(孔隙)，使潤滑油浸滲到該孔隙中從而可以在無供油狀態下使用。作為適合燒結含油軸承的材質，廣泛使用在銅中含有約10%的錫而形成合金(青銅合金)。作為青銅系燒結含油軸承的原料粉末，使用銅粉與錫粉的混合粉末或者青銅合金粉末。混合粉末的情況下，錫粉在燒結過程中熔融而擴散到銅粉中併合金化，因此燒結體中會出現錫粉熔融而形成的大孔隙(流出孔)。該流出孔對於保持潤滑油是有效的，但是，隨著軸承的小型化，大孔隙的存在變得不受歡迎，開始優選使用不產生流出孔的青銅合金粉的方法。青銅合金粉的製造方法中有霧化法，但是，由於粒子形狀比較接近球形，因此燒結前的粉末壓坯(圧粉體)的強度弱，在製造工序中發生破裂、缺損等問題的概率高。因此， 經常使用以下合金粉使用形狀不規則因而能夠提高粉末壓坯強度的電解銅粉，與錫粉混合後先進行燒結將其合金化，然後進行粉碎而得到的燒結部分合金粉。另一方面，為了應對電動機的小型化所伴隨的軸承的小型化，要求與軸接觸的軸承內周面的孔隙更微細且均勻地分布。因此，對於所使用的原料粉末，也需要使用粒度比以往更微細的粉末。但是，一般而言，粉末的粒度分布越微細，則粉末的流動性越差。因此，在以電解銅粉作為原料的燒結青銅合金粉的情況下，如果以微細的電解銅粉為原料，則能夠得到孔隙微細且分布均勻的燒結含油軸承，但是，粉末的流動性差，存在利用壓機成形時原料粉不能充分地填充到模具中、或者無法加快成形速度等降低生產率的問題。本發明人以前提出過使用尺寸不同的兩種電解銅粉製造燒結用青銅粉的方法 (參考專利文獻1)。該方法中，流動性提高，成形性也改善，作為青銅的燒結體顯示出良好的特性。但是，該燒結用青銅粉要求基本上完全為青銅粉，因此存在製造成本高、未必能令人滿意的問題。作為其改良方案，進行了用於製造能夠提高粉末的壓坯密度、拉託拉值(，卜， 値)等成形性、提高徑向壓潰強度等燒結特性、並且降低成本的銅-錫系粉末的發明(參考專利文獻幻。這是解決上述問題的有效方法。本申請發明提供這些製造青銅合金粉的一系列技術流中，用於得到適合製造進一步小型化的燒結含油軸承的粒子尺寸微細的青銅合金粉的技術。現有技術文獻專利文獻
專利文獻1 日本特開昭62-67102號公報專利文獻2 :W02006/126353號公報
發明內容
作為IT相關設備等的各種電動機軸承使用的燒結含油軸承，伴隨電動機的小型化，軸承自身的尺寸也小型化，本發明的課題在於提供適合製造該小型化的燒結含油軸承的粒子尺寸微細的青銅合金粉。同時，本發明的課題在於得到雖然是微細的原料粉但具有不會降低生產率的流動性的青銅合金粉。本發明人得到如下發現通過使用以-200目的電解銅粉為原料的燒結青銅合金粉，並對燒結條件進行設計，能夠解決上述問題。基於該發現，本發明提供1) 一種燒結青銅合金粉的製造方法，其特徵在於，在預燒結工序和主燒結工序後， 對該燒結粉末進行粉碎和篩分，所述預燒結工序為將-200目的電解銅粉和-350目的錫粉以錫粉的配合比率為 8 11重量％的方式混合而成的銅-錫混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行燒結、 然後進行粉碎的工序，所述主燒結工序為將預燒結後的粉末再次在還原氣氛中在500 700°C下進行燒結的工序。另外，本發明提供2) 一種燒結青銅合金粉的製造方法，其特徵在於，包括以下工序在-200目的電解銅粉上鍍敷2 10重量％的錫而得到複合粉末的工序，在該由鍍錫銅構成的複合粉末中配合-350目的錫粉，調節錫的比率為8 11重量％而得到混合粉的工序，將該混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行燒結、然後進行粉碎的預燒結工序，將預燒結後的粉末再次在還原氣氛中在500 700°C下進行燒結的主燒結工序， 和將該燒結粉末進一步進行粉碎和篩分的工序。發明效果本發明的燒結青銅合金粉的製造方法，具有如下優良效果能夠提供適合製造小型化的燒結含油軸承的、粒子尺寸微細的青銅合金粉，並且能夠得到雖然是微細的原料粉但具有不會降低生產性的流動性的青銅合金粉。
圖1是原料中使用的-200目銅粉的顯微鏡照片。圖2是實施例1得到的燒結青銅合金粉的顯微鏡照片。圖3是比較例1得到的燒結青銅合金粉的顯微鏡照片。
具體實施方式
本發明的粉末冶金用原料粉中使用的電解銅粉，一般通過稱為電解法的工序來製造，可以使用這樣製造的通常的電解銅粉(資料《新版粉末冶金》、渡邊恍尚著、技術書院發行、昭和62年10月15日第5冊發行、參考15 17頁)。本發明使用這樣製造的-200目QOO目以下)的電解銅粉。該-200目相當於-75 μ m(75 μ m以下)。超過該尺寸的電解銅粉難以製造微細的燒結青銅合金粉。作為混合的錫粉，可以使用通常的霧化錫粉。該錫粉使用-350目(350目以下) 的錫粉。其相當於_45μπι(45μπι以下)。這種情況下，超過該尺寸的錫粉不能充分混合，難以製造微細的燒結青銅合金粉。然後，以錫粉的混合比率為8 11重量％的方式進行混合，得到銅-錫混合粉。該混合比例是任意的，但由於一般的燒結含油軸承適合使用含有9重量％錫或10重量％錫的銅-錫混合粉，因此設定為8 11重量％。然後，將銅-錫混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行預燒結。低於300°C時， 錫粉沒有變化，仍然保持單純混合的狀態不變，因此設定為300°C以上。另外，在超過600°C 的溫度下，燒結塊過硬，將其粉碎時粉末形狀變為球形，成形性變差，因此需要設定為600°C 以下。然後，將該預燒結粉粉碎後，再次在還原氣氛中在500 700°C下進行主燒結。此時，低於500°C時，燒結無法進行，流動性沒有改善，因此在500°C以上進行燒結。另外，在超過700°C的溫度下，燒結塊過硬，將其粉碎時粉末形狀變為球形，成形性變差，因此需要設定為700°C以下。將該燒結粉末粉碎，根據需要進行篩分除去粗粉，得到燒結青銅合金粉。這樣製造的燒結青銅合金粉容易粉碎，可以得到-100目的燒結青銅合金微粉。象這樣進行預燒結和主燒結兩個階段的燒結的目的在於在預燒結中，使錫某種程度地擴散，從而部分合金化；在主燒結中，使錫進一步向銅擴散。由此，與以往的一階段燒結相比，可以促進合金化，同時可以改善流動性下降這種細粉使用時的缺點。這樣得到的燒結青銅合金粉，雖然是細粉，流動度也達到40秒/50g以下，可以保持充分的流動性。上述中，介紹了將錫粉配合到電解銅粉中並進行混合的方法，但是，也可以預先在電解銅粉上實施鍍錫。此時具有如下效果銅與錫的混合狀態更加良好，燒結結束時，可以進一步促進銅與錫的合金化。此時，首先在-200目的電解銅粉上鍍敷2 10重量％的錫，得到複合粉末。然後， 在該由鍍錫銅構成的複合粉末中配合-350目的錫粉，並調節錫的比率為8 11重量％，得到混合粉。然後經歷與前述同樣的工序。即，將該混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行預燒結，將其粉碎後，再次在還原氣氛中在500 70(TC下進行主燒結。將該燒結粉末進一步進行粉碎和篩分，製造燒結青銅合金粉。由此，與以往的一階段燒結相比，可以進一步促進合金化，同時可以改善流動性下降這種細粉使用時的缺點。這樣得到的燒結青銅合金粉，流動度為40秒/50g以下，可以保持充分的流動性。實施例以下，對本發明的實施例進行說明。另外，本實施例僅僅是一例，本發明不限於該例。即，在本發明的技術構思的範圍內，本發明還包括實施例以外的所有方式或變形。
(實施例1)將-200目(-75 μ m)的電解銅粉91重量％與-350目(-45 μ m)的錫粉9重量％ 混合，得到Cu-9% Sn混合粉，將該混合粉在還原氣氛中在500°C進行30分鐘預燒結。該預燒結後，輕輕地粉碎，並用100目(150 μ m)的篩子除去粗粉。將該粉末進一步在還原氣氛中在650°C進行30分鐘主燒結。之後，將其粉碎，用100目(150 μ m)的篩子除去粗粉，得到燒結青銅合金粉。上述實施例1中使用的-200目(_75μπι)的電解銅粉的粉末特性(表觀密度、流動度、粒度分布)如表1所示。該粉末自身的流動度差，不流動。該電解銅粉的顯微鏡照片如圖1所示。表觀密度為2. lOg/cm3。另外，在以下的實施例和比較例中也使用電解銅粉。實施例1中得到的燒結青銅合金粉的粉末特性(表觀密度、流動度、粒度分布)示於表2。如該表2所示，表觀密度為2. Mg/cm3，流動度為24. 6秒/50g，得到可以使用的流動性。實施例1製造的燒結青銅合金粉的顯微鏡照片如圖2所示。另外，該燒結青銅合金粉的粉末壓坯強度(拉託拉值)如表3所示。該粉末壓坯強度是粉末壓坯密度為6. Og/cm3 時的拉託拉值。在實施例1中，得到1.3%的拉託拉值。可見得到了適度的粉末壓坯強度 (拉託拉值)。表 權利要求
1.一種燒結青銅合金粉的製造方法，其特徵在於，在預燒結工序和主燒結工序後，對該燒結粉末進行粉碎和篩分，所述預燒結工序為將-200目的電解銅粉和-350目的錫粉以錫粉的配合比率為8 11重量％的方式混合而成的銅-錫混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行燒結、然後進行粉碎的工序，所述主燒結工序為將預燒結後的粉末再次在還原氣氛中在500 700°C下進行燒結的工序。
2.一種燒結青銅合金粉的製造方法，其特徵在於，包括以下工序在-200目的電解銅粉上鍍敷2 10重量％的錫而得到複合粉末的工序， 在該由鍍錫銅構成的複合粉末中配合-350目的錫粉，調節錫的比率為8 11重量％ 而得到混合粉的工序，將該混合粉在還原氣氛中在300 600°C下進行燒結、然後進行粉碎的預燒結工序， 將預燒結後的粉末再次在還原氣氛中在500 700°C下進行燒結的主燒結工序，和將該燒結粉末進一步進行粉碎和篩分的工序。
全文摘要
一種燒結青銅合金粉的製造方法，其特徵在於，在預燒結工序和主燒結工序後，對該燒結粉末進行粉碎和篩分；所述預燒結工序為將-200目的電解銅粉和-350目的錫粉以錫粉的配合比率為8～11重量％的方式混合而成的銅-錫混合粉在還原氣氛中在300～600℃下進行燒結、然後進行粉碎的工序；所述主燒結工序為將預燒結後的粉末再次在還原氣氛中在500～700℃下進行燒結的工序。本發明的課題在於提供適合製造小型化的燒結含油軸承的粒子尺寸微細的青銅合金粉。同時，本發明的課題在於，得到雖然是微細的原料粉但具有不會降低生產率的流動性的青銅合金粉。
文檔編號B22F1/00GK102300656SQ20108000593
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月21日 優先權日2009年1月28日
發明者成澤靖 申請人:吉坤日礦日石金屬株式會社