[發明專利]鐵基燒結滑動部件及其制備方法

有效

• 申請號: 201210367522.6
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103031499A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 深江大輔;河田英昭;德島秀和
• 申請（專利權）人: 日立粉末冶金株式會社
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C33/02;B22F3/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孔青;孟慧嵐

技術領域

本發明涉及采用粉末冶金法的鐵基燒結滑動部件及其制備方法，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制備方法。

背景技術

例如車輛、機床、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于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。特別是由于燒結合金可通過浸漬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10~30%重量的Cu、余量為Fe的鐵類燒結合金層設置于滑動面的軸承。

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%、Mn：0.6~2.2%、S：0.4~1.3%、余量：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，近年來由于銅合金的價格高漲，所以在如日本特開平11-117940號公報之類使用10~30%重量的Cu的技術下制備成本提高，不實用。另外，由于熔點低的Cu在燒結時形成液相，所以若Cu含量多，則還存在燒結前后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，制備成本進一步提高。

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(鳴き音)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相來回避因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相由于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，本發明的目的在于，提供在降低Cu的使用量，降低制備成本的同時，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制備方法。

本發明的鐵基燒結滑動部件的特征在于，整體組成以質量比計包含Cu：0.1~10%、C：0.2~2.0%、Mn：0.03~0.9%、S：0.52~6.54%、余量：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，硫化物粒子相對于基質以3~30體積%的比例分散，

數學式1

。

另外，本發明的鐵基燒結滑動部件制備方法的特征在于，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1種硫化物粉末，所述鐵粉末的組成如下：以質量比計含有0.03~1.0%的Mn、余量為Fe和不可避免的雜質，在鐵粉末中添加并混合銅粉末、石墨粉末和硫化物粉末，使得以質量比計達到Cu：0.1~10%、C：0.2~2.0%、Mn：0.03~0.9%、S：0.52~6.54%、余量：Fe和不可避免的雜質，來制備原料粉末，將原料粉末成形為規定的形狀，將得到的成形體于1000~1200℃的范圍燒結，然后淬火、回火。

以下，針對本發明的鐵基燒結滑動部件及其制備方法，對數值限定的依據與本發明的作用一同進行說明。本發明的鐵基燒結滑動部件以Fe為主要成分。金相包含分散有硫化物粒子的鐵基質(鐵合金基質)和氣孔。鐵基質由鐵粉末和/或鐵合金粉末形成。這樣，氣孔因粉末冶金法而產生，對原料粉末進行粉壓成形時的粉末間的空隙殘留于因原料粉末的結合而形成的鐵基質中。

通常，鐵粉末中因制法而含有0.03~1.0質量%左右不可避免的雜質Mn，因此鐵基質中含有微量不可避免的雜質Mn。這樣，通過提供S，可作為固體潤滑劑在基質中析出硫化錳等硫化物粒子。在這里，硫化錳由于在基質中細微的析出，所以對改善切削性有效，但在對滑動特性做出貢獻方面由于過于微小，所以滑動特性改善效果小。因此，在本發明中，不僅是與基質中含有的微量Mn反應的份的S量，進一步給予S，使這一部分S與作為主要成分的Fe結合形成硫化鐵。