鐵基燒結滑動部件及其製備方法

2023-06-07 12:01:56 1

專利名稱：鐵基燒結滑動部件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及採用粉末冶金法的鐵基燒結滑動部件及其製備方法，特別是涉及在高接觸壓力下顯示出優異的耐磨損性和滑動特性的鐵基燒結滑動部件及其製備方法。
背景技術：
例如車輛、工具機、工業機械等的驅動部位或滑動部位之類高的接觸壓力作用於滑動面的滑動部件中使用對碳鋼進行切削加工，經淬火、回火而成的材料，或燒結合金制材料。特別是由於燒結合金可通過浸潰潤滑油而賦予自身潤滑性，所以可得到良好的耐燒結性和耐磨損性，因而得到廣泛使用。作為此類燒結合金制滑動部件，例如日本特開平11-117940號公報中公開了將包含1(Γ30%重量的Cu、餘量為Fe的鐵類燒結合金層設置於滑動面的軸承。另外，日本特開2009-155696號公報中公開了以下滑動部件用鐵基燒結合金整體組成以質量比計包含C 0. 6 1. 2%、Cu 3. 5 9· 0%、Μη :0. 6 2. 2%、S :0. 4 1. 3%、餘量Fe和不可避免的雜質，其合金組織為，在馬氏體基質中，分散有游離的Cu相或游離的Cu-Fe合金相的至少一方，與此同時分散有1. 0^3. 5質量％的MnS相。但是，近年來由於銅合金的價格高漲，所以在如日本特開平11-117940號公報之類使用1(Γ30%重量的Cu的技術下製備成本提高，不實用。另外，由於熔點低的Cu在燒結時形成液相，所以若Cu含量多，則還存在燒結前後的尺寸變化量增大的缺點。因此，為滿足所要求的精度而需要進行機械加工，製備成本進一步提高。若使燒結合金中含有Cu，則基質中分散有軟質的Cu相或Cu合金相，由此可在緩和對配對部件的攻擊性的同時，變得可適度變形，因而與配對部件的配合性提高。因此，若Cu的含量少，則在耐磨損性降低的同時，對配對部件的攻擊性提高，此外若潤滑油不足，則產生出現蜂鳴聲(鳴務音)等的問題。 在這一點上，日本特開2009-155696號公報通過分散1. 0 3. 5質量％的MnS相來迴避因Cu含量降低造成的耐磨損性低下和配對物攻擊性增加。但是，MnS相由於通過在原料粉末中添加MnS粉末而生成，所以對基質的粘著性低，滑動時有脫落之虞。

發明內容
因此，本發明的目的在於，提供在降低Cu的使用量，降低製備成本的同時，分散有對基質的粘著性高的硫化物的鐵基燒結滑動部件及其製備方法。本發明的鐵基燒結滑動部件的特徵在於，整體組成以質量比計包含Cu :0. f 10%、C :0. 2 2. 0%、Mn :0. 03 O. 9%、S :0. 52 6. 54%、餘量=Fe和不可避免的雜質，將整體組成中的S的質量％計為[S%]，將Mn的質量％計為[Mn%]時，滿足下列數學式I，與此同時，在以截面面積率計50%以上為馬氏體組織的基質中，顯示為氣孔和硫化物粒子分散的金相，硫化物粒子相對於基質以3 30體積％的比例分散，
數學式I
權利要求
1.鐵基燒結滑動部件，其特徵在於整體組成以質量比計包含Cu:0. Γ10%, C O.2 2. 0%、Mn :0. 03 O. 9%、S :0. 52 6. 54%、餘量=Fe和不可避免的雜質，將整體組成中的S的質量％計為[S%]，將Mn的質量％計為[Mn%]時，滿足下列數學式1，與此同時，在以截面面積率計50%以上為馬氏體組織的基質中，顯示為氣孔和硫化物粒子分散的金相，上述硫化物粒子相對於上述基質以3 30體積％的比例分散，數學式I
2.權利要求1記載的鐵基燒結滑動部件，其特徵在於在上述硫化物粒子中，最大粒徑為10 μ m以上的硫化物粒子佔硫化物粒子整體的60%以上。
3.權利要求1或2記載的鐵基燒結滑動部件，其特徵在於分別含有10質量％以下的Ni或Mo中的至少I種。
4.權利要求1或2記載的鐵基燒結滑動部件，其特徵在於在接觸壓力達到20MPa以上的滑動環境下使用。
5.鐵基燒結滑動部件的製備方法，其特徵在於準備鐵粉末、銅粉末、石墨粉末、以及硫化鐵粉末和硫化銅粉末中的至少I種硫化物粉末，所述鐵粉末的組成如下以質量比計含有O. 03 1. 0%的Mn、餘量為Fe和不可避免的雜質，在上述鐵粉末中添加並混合上述銅粉末、上述石墨粉末和上述硫化物粉末，使得以質量比計達到Cu :0.1 10%、C 0. 2 2· 0%、Μη :0. 03 O. 9%、S :0. 52 6. 54%、餘量Fe和不可避免的雜質，來製備原料粉末，將上述原料粉末成形為規定的形狀，將得到的成形體於100(Tl20(rC的範圍燒結，然後淬火、回火。
6.權利要求5記載的鐵基燒結滑動部件的製備方法，其特徵在於在上述原料粉末中添加上述硫化物粉末，或者用硫化鎳粉末和二硫化鑰粉末中的至少I種替代上述硫化物粉末的全部或部分，進一步在上述原料粉末中追加10質量％以下的Ni和/或Mo。
7.權利要求5或6記載的鐵基燒結滑動部件的製備方法，其特徵在於在上述鐵粉末中添加Mo和/或在上述原料粉末中進一步添加鑰粉末，使上述原料粉末中的Mo量達到10質量％以下。
8.權利要求5或6記載的鐵基燒結滑動部件的製備方法，其特徵在於在上述鐵粉末中添加Ni和/或在上述原料粉末中進一步添加鎳粉末，使上述原料粉末中的Ni量達到10質量％以下。
全文摘要
本發明提供在降低Cu的使用量、降低製備成本的同時，分散有對基質的粘著性高的硫化物的鐵基燒結滑動部件及其製備方法。整體組成以質量比計包含Cu0.1~10%、C0.2~2.0%、Mn0.03~0.9%、S0.52~6.54%、餘量Fe和不可避免的雜質，將整體組成中的S的質量%計為[S%]，將Mn的質量%計為[Mn%]時，滿足下列數學式1，與此同時，在以截面面積率計50%以上為馬氏體組織的基質中，顯示為氣孔和硫化物粒子分散的金相，硫化物粒子相對於基質以3~30體積%的比例分散。數學式文檔編號C22C33/02GK103031499SQ20121036752
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年9月30日
發明者深江大輔, 河田英昭, 德島秀和 申請人:日立粉末冶金株式會社