铁基烧结滑动构件及其制备方法技术

本发明专利技术提供其中固体润滑剂不仅均匀分散于气孔中和粉末晶界，而且还均匀分散于粉末粒内，与此同时牢固地固着于基质，滑动特性优异并且机械强度优异的铁基烧结滑动构件。整体组成以质量比计包含S：0.2~3.24%、Cu：3~10%、余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物粒子的基质和气孔的金属组织，基质为铁素体相或分散有铜相的铁素体相，硫化物粒子相对于基质以0.8~15.0体积%的比例分散。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供其中固体润滑剂不仅均匀分散于气孔中和粉末晶界，而且还均匀分散于粉末粒内，与此同时牢固地固着于基质，滑动特性优异并且机械强度优异的铁基烧结滑动构件。整体组成以质量比计包含S：0.2~3.24%、Cu：3~10%、余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物粒子的基质和气孔的金属组织，基质为铁素体相或分散有铜相的铁素体相，硫化物粒子相对于基质以0.8~15.0体积%的比例分散。【专利说明】
本专利技术涉及例如内燃机的阀导承或阀片、旋转式压缩机的叶片或辊、涡轮增压器 的滑动部件和车辆、机床、工业机械等的驱动部位或滑动部位那样的有高的表面压力作用 于滑动面上的滑动部件等中适用的滑动构件，特别是涉及对将以Fe为主要成分的原料粉 末压粉成型而得的压粉体进行烧结而成的铁基烧结滑动构件。
技术介绍
通过粉末冶金法制备的烧结构件可近终型（near net shape)成型，并且适合大量 生产，所以适用于各种机械部件。另外，由于可容易地得到在通常的熔制材料中无法得到的 特殊的金属组织，所以也适用于如上所述的各种滑动部件。即，在通过粉末冶金法制备的烧 结构件中，通过向原料粉末中添加石墨、硫化锰等固体润滑剂的粉末，并在固体润滑剂残留 的条件下进行烧结，可将固体润滑剂分散于金属组织中，因此适用于各种滑动部件（参照 日本国特开平04-157140号公报、特开2006-052468号公报、特开2009-155696号公报）。 -直以来，在烧结滑动构件中，石墨、硫化锰等固体润滑剂以粉末的形态给予，在 烧结时不固溶而残留。因此，在金属组织中，固体润滑剂在气孔中和粉末晶界分布不均。这 样的固体润滑剂由于在气孔中和粉末晶界不与基质结合，所以在滑动时易由基质脱落。 另外，在使用石墨作为固体润滑剂的情况下，需要在烧结时不将石墨固溶于基质 中，而在烧结后作为游离的石墨残留。为此，必须使烧结温度低于一般的铁基烧结合金的情 况。因此，原料粉末相互扩散导致的粒子间结合减弱，基质强度易降低。 另一方面，硫化锰等固体润滑剂由于在烧结时不易固溶于基质中，所以可在与一 般的铁基烧结合金的情况同等的烧结温度下进行烧结。但是，以粉末形态添加的固体润滑 剂存在于原料粉末间。因此，阻碍原料粉末的相互扩散，与未添加固体润滑剂的情况相比， 基质强度降低。而且，由于基质强度降低，在铁基烧结构件的强度降低的同时，滑动时的基 质的耐久性降低，从而磨损易加重。 在这样的情况下，本专利技术的目的在于，提供一种滑动特性优异并且机械强度优异 的铁基烧结滑动构件，其中，固体润滑剂不仅均匀分散于气孔中和粉末晶界，而且还均匀分 散于粉末粒内，与此同时牢固地固着于基质。
技术实现思路
本专利技术的第1铁基烧结滑动构件的特征在于，整体组成以质量比计包含S: 0. 2~3. 24%、Cu :3~10%和余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物粒子的基 质和气孔的金属组织，所述基质为铁素体相或分散有铜相的铁素体相，所述硫化物粒子相 对于基质以〇. 8~15. 0体积％的比例分散。 另外，本专利技术的第2铁基烧结滑动构件的特征在于，整体组成以质量比计包含S : 0. 2~3. 24%、Cu :3~10%、C :0. 2~2%、余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物 粒子的基质和气孔的金属组织，所述C提供至所述基质中，所述基质由铁素体、珠光体和贝 氏体中的任一种或它们的混合组织或者在所述铁素体、珠光体和贝氏体中的任一种或它们 的混合组织中分散有铜相的组织构成，并且所述硫化物粒子相对于基质以0. 8~15. 0体积％ 的比例分散。 此外，本专利技术的第3铁基烧结滑动构件的特征在于，整体组成以质量比计包含S : 0. 2~3. 24%、Cu :3~10%、C :0. 2~3%、余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物 粒子的基质和气孔的金属组织，所述C的一部分或全部作为石墨分散于气孔中，所述基质 由铁素体、珠光体和贝氏体中的任一种或它们的混合组织或者在所述铁素体、珠光体和贝 氏体中的任一种或它们的混合组织中分散有铜相的组织构成，并且所述硫化物粒子相对于 基质以0. 8~15. 0体积％的比例分散。 上述第1~第3的铁基烧结滑动构件的优选实施方式在于，在所述硫化物粒子中， 以圆当量直径计最大粒径为l〇ym以上的硫化物粒子的面积占全部硫化物粒子的面积的 30%以上。另外，优选实施方式在于，在所述杂质中含有Μη :0.02~1. 20质量％。此外，优选 的实施方式在于，含有各自为10质量％以下的Ni和Mo中的至少1种。 本专利技术的铁基烧结滑动构件的制备方法的特征在于，使用在铁粉末中以使原料粉 末的S量为0. 2~3. 24质量％的方式添加、混合硫化铁粉末、硫化铜粉末、二硫化钥粉末和硫 化镍粉末中的至少1种金属硫化物粉末而成的原料粉末，在压模内进行压粉成型，在非氧 化性气氛中将得到的成型体于109(Tl300°C进行烧结。 上述铁基烧结滑动构件的制备方法的优选实施方式在于，向所述原料粉末中进一 步添加铜粉末或铜合金粉末，并且原料粉末的Cu量为10质量％以下。另外，优选实施方式 在于，代替所述铁粉末，使用含有Ni和Mo中的至少1种的铁合金粉末，并且原料粉末的Ni 和Mo量为10质量％以下；向所述原料粉末中进一步添加镍粉末，并且原料粉末的Ni量为 10质量％以下。此外，优选实施方式在于，向所述原料粉末中进一步添加0. 2~2质量％的 石墨粉末；向所述原料粉末中进一步添加〇. 2 3质量％的石墨粉末和0. 1 3. 0质量％的砸 酸、硼氧化物、硼的氮化物、硼的卤化物、硼的硫化物和硼的氢化物的粉末中的1种以上。 本专利技术的铁基烧结滑动构件，由于其中以硫化铁为主体的金属硫化物粒子由铁基 质中析出，分散于铁基质中，所以牢固地固着于基质，滑动特性优异，并且机械强度优异。 【专利附图】【附图说明】 图1为示出本专利技术的铁基烧结滑动构件的金属组织的一个实例的附图代用照片 (镜面研磨）。 图2为示出本专利技术的铁基烧结滑动构件的金属组织的一个实例的附图代用照片 (3%_硝酸乙醇溶液（nital)腐蚀）。 【具体实施方式】 以下将本专利技术的铁基烧结滑动构件的金属组织和数值限定依据结合本专利技术的作 用进行说明。本专利技术的铁基烧结滑动构件的主要成分设为Fe。在这里，主要成分指烧结滑 动构件中占过半的成分，在本专利技术中整体组成中的Fe量为50质量％以上，优选为60质量％ 以上。金属组织包含以Fe为主体的分散有硫化物粒子的铁基质（铁合金基质）和气孔。铁 基质由铁粉末和/或铁合金粉末形成。气孔因粉末冶金法而产生，是原料粉末压粉成型时 的粉末间空隙残留于通过原料粉末的结合而形成的铁基质中而成。 通常，铁粉末因制法而含有0. 02~1. 2质量％左右的Mn，所以铁基质含有微量的Μη 作为不可避免的杂质。因此，通过将S提供至铁粉末中，可使硫化锰等硫化物粒子在基质中 析出作为固体润滑剂。在这里，由于硫化锰在基质中微细地析出，所以对改善切削性有效， 但由于过于微细，所以滑动特性的改善效果小。因此，在本专利技术中，不仅给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基烧结滑动构件，其特征在于，整体组成以质量比计包含S：0.2~3.24%、Cu：3~10%、余量：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含分散有硫化物粒子的基质和气孔的金属组织，所述基质为铁素体相或分散有铜相的铁素体相，所述硫化物粒子相对于基质以0.8~15.0体积%的比例分散。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：深江大辅，河田英昭，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP