專利名稱：銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，詳細(xì)地說，涉及分散含有固體潤(rùn)滑材料的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件和多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件。
背景技術(shù)：
作為銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件(軸承)，已知含有石墨、鉛等固體潤(rùn)滑材料的Cu-Sn-固體潤(rùn)滑材料類的燒結(jié)滑動(dòng)部件。另外，以提高耐負(fù)載為目的，已知在鋼板等軸套(裏金)的表面上一體地形成上述燒結(jié)材料的燒結(jié)層的多層燒結(jié)滑動(dòng)部件。例如，提出了在銅類合金燒結(jié)層和鋼板軸套多層一體化而構(gòu)成的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，該銅類燒結(jié)合金屬包含I 11重量％的錫，I 30重量％的鉛,O. 5 5重量％的球狀碳,剩余的實(shí)質(zhì)上由銅構(gòu)成的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件(參照專利文獻(xiàn)I)。作為固體潤(rùn)滑材料的鉛，作為在與配合材料的滑動(dòng)中，磨合性優(yōu)異，提高耐燒接性的物質(zhì)，是銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的重要成分。但是，近年來，考慮到環(huán)境問題等，有不得不放棄鉛的使用的狀況。專利文獻(xiàn)I :日本特開平7-138681號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供在不含鉛的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，能夠發(fā)揮與含有鉛的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件相同以上的滑動(dòng)特性，并能夠作為含油燒結(jié)滑動(dòng)部件而適當(dāng)?shù)厥褂?，并且在?rùn)滑油的使用困難的高溫區(qū)域或干燥摩擦條件下也能夠適當(dāng)?shù)厥褂玫你~類燒結(jié)滑動(dòng)部件。此外，另一目的是提供在高負(fù)載條件下具有優(yōu)異的滑動(dòng)特性的多層燒結(jié)滑動(dòng)部件。本發(fā)明者們重復(fù)各種研究的結(jié)果是得到如下的認(rèn)識(shí)。即，發(fā)現(xiàn)通過在Cu-Sn基質(zhì)(matrix)中含有特定量的錳(Mn)成分和固體潤(rùn)滑材料成分，能夠發(fā)揮與含有鉛的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件相同以上的滑動(dòng)特性，可以作為含油燒結(jié)滑動(dòng)部件而適當(dāng)?shù)厥褂?。本發(fā)明是基于上述的見解而完成的，其第一要點(diǎn)是存在銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于，由O. 5 20重量％的錫、O. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成。此外，第二要點(diǎn)是存在多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于，在使銅類合金燒結(jié)層和金屬制軸套一體化構(gòu)成的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，所述銅類合金燒結(jié)層由O. 5 20重量％的錫、O. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，可以發(fā)揮與含有鉛的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件同等以上的滑動(dòng)特性，并且當(dāng)然可以作為含油燒結(jié)滑動(dòng)部件使用，即使在潤(rùn)滑油的使用困難的高溫區(qū)域中的干燥摩擦條件下的使用和高負(fù)載條件下的使用中，也能夠發(fā)揮優(yōu)異的滑動(dòng)特性。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)說明本發(fā)明。首先，對(duì)銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件進(jìn)行敘述。本發(fā)明的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件由O. 5 20重 量％的錫、O. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和實(shí)質(zhì)上為銅的剩余部分構(gòu)成。錫(Sn)成分與主成分的銅(Cu)合金化而形成Cu-Sn合金(青銅)。Sn成分強(qiáng)化Cu-Sn合金基質(zhì)的固溶，提高其強(qiáng)度和硬度等機(jī)械強(qiáng)度，而且，提高作為燒結(jié)滑動(dòng)部件的耐負(fù)載性，耐磨損性和耐燒接性。Sn成分的含有量為O. 5 20重量％，優(yōu)選為5 20重量％。在Sn的含有量小于O. 5重量％的情況下，強(qiáng)化Cu-Sn合金基質(zhì)的效果不足，此外，在含有量超過20重量％的情況下，有Cu-Sn合金基質(zhì)變脆的缺點(diǎn)。錳(Mn)成分相對(duì)于主成分的Cu成分形成全率固溶體。Mn成分主要是對(duì)Cu-Sn合金基質(zhì)的固溶強(qiáng)化有幫助，能夠有效地發(fā)揮機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性提高的效果。當(dāng)Mn成分的含有量超過10重量％時(shí),在Cu-Sn合金基質(zhì)中，析出硬質(zhì)的Cu-Sn-Mn相。但是,該硬質(zhì)相在與后述的固體潤(rùn)滑材料共存下，起到提高耐磨損性的作用。另一方面，當(dāng)Mn成分的含有量在O. I重量％時(shí)，開始顯現(xiàn)強(qiáng)化Cu-Sn合金基質(zhì)的作用和提高耐磨損性的作用，當(dāng)含有量為O. 5重量％時(shí)，這些作用顯著地顯現(xiàn)出來，而且，到35重量％為止發(fā)揮這些作用。但是，在Mn成分的含有量超過35重量％的情況下，硬質(zhì)相的析出量過多，即使固體潤(rùn)滑材料的含有量多，耐磨損性也惡化，特別是存在損傷配合材料表面的情況。因此，Mn成分的含有量為O. I 35重量％，優(yōu)選為O. 5 20重量％。通過使固體潤(rùn)滑材料成分分散含有在Cu-Sn-Mn合金基質(zhì)中，可提高燒結(jié)滑動(dòng)部件的自身潤(rùn)滑性。結(jié)果，進(jìn)一步提高耐負(fù)載性和耐磨損性，同時(shí)可在干燥摩擦潤(rùn)滑條件下使用燒結(jié)滑動(dòng)部件。另外，在含油燒結(jié)滑動(dòng)部件中，固體潤(rùn)滑材料成分除了固體潤(rùn)滑作用之夕卜，還起到潤(rùn)滑油的保持體的作用，可以進(jìn)一步提高含油燒結(jié)滑動(dòng)部件的耐負(fù)載性和耐磨損性。作為固體潤(rùn)滑材料成分，例如可以使用天然石墨、人造石墨、氮化硼(BN)，二硫化鑰(MoS2)或它們的混合物。而且，固體潤(rùn)滑材料成分的含有量，根據(jù)燒結(jié)滑動(dòng)部件的使用目的或上述的Mn含有量的Cu-Sn合金基質(zhì)中的硬質(zhì)相的析出比例相應(yīng)地決定，為2 25重量％。在作為含油燒結(jié)滑動(dòng)部件使用的情況下的固體潤(rùn)滑材料成分的含有量?jī)?yōu)選為2 5重量％，在干燥摩擦潤(rùn)滑條件下使用的情況下的固體潤(rùn)滑材料成分的含有量，優(yōu)選為5 25重量％，更優(yōu)選為10 25重量％。銅(Cu)成分為銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的主成分，為從銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中除去Sn成分、Mn成分和固體潤(rùn)滑材料成分的剩余部分。Cu成分的含有量為從銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的全體量減去Sn成分、Mn成分和固體潤(rùn)滑材料成分的含有量的剩余。另外，在銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，除了上述Cu成分、Sn成分、Mn成分和固體潤(rùn)滑材料成分以外，還含在有銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件制造中不可避免地包含的不可避免雜質(zhì)，例如P、Fe、Al、Si等。而且，不可避免雜質(zhì)的含有量通常為I. O重量％以下。本發(fā)明的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件是將由O. 5 20重量％的錫、O. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和實(shí)質(zhì)上為銅的剩余部分構(gòu)成的銅類合金燒結(jié)層和金屬制軸套一體化而形成的。
銅類合金燒結(jié)層的組成與上述的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件相同。作為金屬制軸套可根據(jù)多層燒結(jié)滑動(dòng)部件的使用用途適當(dāng)選擇冷軋鋼板(SPCCJIS-G-3141)、冷軋不銹鋼板(SUS :JIS-G-4305)、無氧銅、韌銅、黃銅、鋁青銅等的銅和銅合金板(JIS-H-3100)。另外，在使用上述冷軋鋼板作為金屬制軸套的情況下，以防銹為目的，也可以在鋼板表面上進(jìn)行鍍Cu。接著，說明本發(fā)明的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件和多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的制造方法的一個(gè)例子。首先，說明銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件(單體)的制造方法。例如在粒徑通常為75μπι以下、優(yōu)選為45 μ m以下的電解Cu粉末中，將粒徑通常為75 μ m以下、優(yōu)選為45 μ m以下的O. 5 20重量％的霧化Sn粉末，粒徑通常為45 μ m以下的O. I 35量％的Mn粉末，和粒徑通常為150 μ m以下，優(yōu)選為106 μ m以下的2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料粉末投入到V型混合器中，通常混合20 40分鐘，制作混合粉末。將得到的混合粉末裝填到所希望形狀的金屬模中，通常在2 7ton/cm2的壓力下進(jìn)行壓縮成形而制作壓粉體。將得到的壓粉體在調(diào)整 為氨分解氣體、氮?dú)?、氫氣、氮?dú)浠旌蠚怏w等還原性氣氛或非氧化性氣氛的加熱爐內(nèi)，通常在700 900° C的溫度下，通常燒結(jié)20 60分鐘，然后從加熱爐內(nèi)取出，根據(jù)需要，通過機(jī)械加工加工成所希望的尺寸，制造銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件。根據(jù)得到的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件的用途，對(duì)該滑動(dòng)部件進(jìn)行含油處理，制造銅類含油燒結(jié)滑動(dòng)部件。接著，說明多層銅類燒結(jié)部件的制造方法。例如利用與上述同樣的方法，制造由
O.5 20重量％的Sn成分、O. I 35重量％的Mn成分、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料成分和剩余部分為Cu成分構(gòu)成的混合粉末。根據(jù)需要，將得到的混合粉末散布到預(yù)先脫脂洗凈的厚度通常為I 2. 5mm的金屬制軸套上，在調(diào)整為與上述同樣的氣氛的加熱爐內(nèi)，在通常700 900° C的溫度下，通常燒結(jié)10 30分鐘，在該鋼板上形成燒結(jié)層。接著，在利用軋輥壓下進(jìn)行軋制，使得該燒結(jié)層的厚度通常為O. 2 I. Omm后，再在加熱爐內(nèi)，在通常700 900° C的溫度下，通常燒結(jié)10 30分鐘，制造多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件。另外，在上述燒結(jié)滑動(dòng)部件(單體)和多層燒結(jié)滑動(dòng)部件的制造方法中，也可以使用Cu-Sn的合金粉末代替分別以單體使用Cu粉末和Sn粉末。實(shí)施例以下，利用實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明只要不超出其要點(diǎn)，就不限定于以下的實(shí)施例。實(shí)施例I在粒徑為45 μ m以下的電解Cu粉末中，將粒徑為45 μ m以下的10重量％的霧化Sn粉末，粒徑為45 μ m以下、6重量％的Mn粉末，和粒徑為150 μ m以下的5重量％的天然石墨粉末，投入到V型混合器中，混合20分鐘，制成混合粉末。將該混合粉末裝填在金屬模中，在成形壓力2ton/cm2下壓縮成形，得到平板狀的壓粉體。將該壓粉體在調(diào)整為氫氣氣氛的加熱爐內(nèi)，在760° C的溫度下燒結(jié)60分鐘，冷卻后，進(jìn)行機(jī)械加工，制造成一邊為30mm、厚度為5_的方形燒結(jié)滑動(dòng)部件。其次，對(duì)該燒結(jié)滑動(dòng)部件進(jìn)行含油處理，制成含油燒結(jié)滑動(dòng)部件。實(shí)施例2 5在實(shí)施例I中，除了如表2 3所示那樣變更組成以外，利用與實(shí)施例I同樣的方法制成含油燒結(jié)滑動(dòng)部件。比較例I在粒徑為45 μ m以下的電解Cu粉末中，將粒徑為45 μ m以下的10重量％的霧化Sn粉末和粒徑為150 μ m以下的5重量％的天然石墨粉末，投入到V型混合器中，混合20分鐘，得到混合粉末。與上述實(shí)施例I同樣，對(duì)得到的混合粉末進(jìn)行壓縮成形、燒結(jié)和機(jī)械加工，制成一邊為30_、厚度為5_的方形燒結(jié)滑動(dòng)部件。其次，對(duì)該燒結(jié)滑動(dòng)部件進(jìn)行含油處理，制成含油燒結(jié)滑動(dòng)部件。另外，根據(jù)固體潤(rùn)滑材料成分的種類或成分配合比例，用于得到所希望的含油率的壓粉體的成形壓力和燒結(jié)時(shí)間不同，因此表2 3中表示各實(shí)施例和比較例的成形壓力和燒結(jié)時(shí)間。在表I所示條件下，對(duì)上述實(shí)施例I 5和比較例I得到的含油燒結(jié)滑動(dòng)部件進(jìn)行耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)Σ聊p特性。該試驗(yàn)結(jié)果表示在表2 3中。[表 I]負(fù)載(面壓力)I9·6MPa (200kgf/cm2)速度3m/min配合材料機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼(S45C)試驗(yàn)時(shí)間20小時(shí)[表2]
權(quán)利要求
1.一種銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 由0. 5 20重量％的錫、0. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I所述的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 錫的含有量為5 20重量％。
3.如權(quán)利要求I所述的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 錳的含有量為0. 5 20重量％。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于固體潤(rùn)滑材料的 含量為5 25重量％。
5.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于固體潤(rùn)滑材料的含量為10 25重量％。
6.一種多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 在使銅類合金燒結(jié)層和金屬制軸套一體化構(gòu)成的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，所述銅類合金燒結(jié)層由0. 5 20重量％的錫、0. I 35重量％的錳、2 25重量％的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 錫的含有量為5 20重量％。
8.如權(quán)利要求6所述的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于 錳的含有量為0. 5 20重量％。
9.如權(quán)利要求6 8中任一項(xiàng)所述的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于固體潤(rùn)滑材料的含量為5 25重量％。
10.如權(quán)利要求6 8中任一項(xiàng)所述的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征在于固體潤(rùn)滑材料的含量為10 25重量％。
全文摘要
本發(fā)明提供銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征為，由0.5～20重量%的錫、0.1～35重量%的錳、2～25重量%的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成，和多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件，其特征為，在使銅類合金燒結(jié)層和金屬制軸套一體化構(gòu)成的多層銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，上述銅類合金燒結(jié)層由0.5～20重量%的錫、0.1～35重量%的錳、2～25重量%的固體潤(rùn)滑材料和剩余部分的銅構(gòu)成。該滑動(dòng)部件在不含有鉛的銅類燒結(jié)滑動(dòng)部件中，可發(fā)揮與含有鉛的銅等類燒結(jié)滑動(dòng)部件同等以上的滑動(dòng)特性，并作為含油燒結(jié)滑動(dòng)部件而適當(dāng)?shù)厥褂?，同時(shí)為即使在潤(rùn)滑油的使用困難的高溫區(qū)域或干燥摩擦條件下也能夠使用的銅等類燒結(jié)滑動(dòng)部件和在高負(fù)載條件下也具有優(yōu)異的滑動(dòng)特性的多層燒結(jié)滑動(dòng)部件。
文檔編號(hào)B22F7/08GK102773488SQ20121028002
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月16日
發(fā)明者加藤和夫, 吉川隆, 城崎武浩, 巖橋正一郎 申請(qǐng)人:奧依列斯工業(yè)株式會(huì)社