铁基烧结滑动构件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及铁基烧结滑动构件及其制造方法。本发明专利技术提供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，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：3.24～8.10%、剩余部分：Fe和不可避免的杂质，并且具有包含铁素体基质和气孔的金属组织，所述铁素体基质分散有硫化物粒子，硫化物粒子相对于基质以15～30体积%的比例分散。

Iron based sintered sliding member and method for manufacturing the same

The present invention relates to a iron-based sintered sliding member and a method of manufacturing the same. The present invention provides a solid lubricant and powder not only uniformly dispersed in the pores and grain boundaries, uniformly dispersed in the particle, and firmly fixed on the substrate, and excellent sliding property of Fe based sintered sliding member excellent mechanical strength. The composition of the whole meter with the mass ratio of S:3.24 to 8.10%, the remaining part includes: Fe and unavoidable impurities, and has included metal ferrite matrix and porosity, the ferrite matrix dispersed sulfide sulfide particles, particle relative to the matrix with 15 ~ 30 volume% ratio dispersion.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为（申请日为2014年3月19日）、专利技术名称为“铁基烧结滑动构件及其制造方法”的中国申请的分案申请技术分野本专利技术涉及适于例如内燃机的阀导承或阀座、旋转式压缩机的叶轮或辊、涡轮增压器的滑动部件、以及车辆、机床、产业用机械等的驱动部位或滑动部位那样在滑动面有高面压力作用的滑动部件的滑动构件，特别涉及通过将主成分包含Fe的原料粉末进行压粉成形并对所得压粉体进行烧结的粉末冶金法得到的铁基烧结滑动构件及其制造方法。
技术介绍
通过粉末冶金法得到的烧结构件可以近终形(nearnetshape)地造形，并且适合大量生产，因而被适用于各种机械部件。另外，由于可容易地得到通常的熔制材料所无法得到的特殊金属组织，因而也被适用于如上所述的各种滑动部件。即，在通过粉末冶金法得到的烧结构件中，通过在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，可使固体润滑剂分散于金属组织中，因而适用于各种滑动部件（参照日本特开平04-157140号公报、日本特开2006-052468号公报、日本特开2009-155696号公报）。一直以来，在烧结滑动构件中，以粉末的形态赋予石墨、硫化锰等固体润滑剂，并在烧结时使其不固溶而残留。因此，固体润滑剂在气孔中和粉末晶界不均匀地存在。这种固体润滑剂由于在气孔中和粉末晶界中不与基质结合，因而固着性变低，在滑动时容易从基质脱落。另外，在使用石墨作为固体润滑剂的情况下，需要在烧结时不使石墨固溶于基质中，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形。因此，原料粉末彼此间的扩散导致的粒子间结合减弱，基质强度容易降低。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，因而可以在与一般的铁基烧结合金的情形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，阻碍原料粉末彼此间的扩散，与未添加固体润滑剂的情形相比，基质强度降低。而且，由于基质强度的降低，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，从而磨损变得容易加重。在这样的状况下，本专利技术的目的在于，提供滑动特性优异并且机械强度也优异的铁基烧结滑动构件，其中，固体润滑剂不仅均匀地分散于气孔中和粉末晶界，而且还均匀地分散于粉末粒内，同时还牢固地固着于基质。
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：3.24～8.10%、剩余部分：Fe和不可避免的杂质，并具有包含铁素体基质和气孔的金属组织，所述铁素体基质分散有硫化物粒子，所述硫化物粒子相对于基质以15～30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:3.24～8.10%、C：0.2～2.0%、剩余部分：Fe和不可避免的杂质，并具有包含基质和气孔的金属组织，所述基质分散有硫化物粒子，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构成，并且所述硫化物粒子相对于基质以15～30体积%的比例分散。进而，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：3.24～8.10%、C：0.2～3.0%、剩余部分：Fe和不可避免的杂质，并具有包含基质和气孔的金属组织，所述基质分散有硫化物粒子，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构成，并且固溶于所述基质中的C量为0.2以下，C的一部分或全部作为石墨分散于所述气孔中，所述硫化物粒子相对于基质以15～30体积%的比例分散。上述第1铁基烧结滑动构件和第2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10μm以上的硫化物粒子的面积率占全部硫化物粒子的面积率的60%以上。另外，优选实施方式在于，含有20质量%以下的Cu，优选实施方式在于，含有各自为13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造方法的特征在于，使用在铁粉末中以使原料粉末的S量为3.24～8.10质量%的方式添加、混合硫化铁粉末、硫化铜粉末、二硫化钼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形，在非氧化性气氛中将所得成形体在1000～1300℃进行烧结。上述铁基烧结滑动构件的制造方法中，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20质量%以下，烧结温度为1090～1300℃。另外，优选实施方式在于，代替所述铁粉末而使用含有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13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13质量%以下。而且，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；或者向所述原料粉末中进一步添加0.2～3质量%的石墨粉末和0.1～2.0质量%的硼酸、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中，由于以硫化铁为主体的金属硫化物粒子从铁基质中析出、分散于铁基质中，因而牢固地固着于基质，滑动特性和强度优异。附图说明图1是示出本专利技术的铁基烧结滑动构件的金属组织的一例的附图代用照片。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的依据与本专利技术的作用一起进行说明。本专利技术的铁基烧结滑动构件的主成分设为Fe。这里，主成分是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。而且，气孔因粉末冶金法而产生，是将原料粉末压粉成形时的粉末间的空隙残留于由原料粉末的结合而形成的铁基质中而成的。通常，铁粉末因制法而以不可避免的杂质的形式含有0.03～0.9质量%左右的Mn，因而铁基质含有微量的Mn作为不可避免的杂质。而且，通过赋予S，可以使作为固体润滑剂的硫化锰等硫化物粒子在基质中析出。这里，由于硫化锰在基质中微细地析出，因而对改善切削性有效，但在对滑动特性作出贡献方面，由于过于微细，因而滑动特性改善效果小。因此，本专利技术中，不仅赋予与基质微量含有的Mn反应的量的S量，还进一步赋予S，使该S与作为主成分的Fe结合而形成硫化铁。通常，与S的电负性之差越大，则硫化物的形成越容易。电负性的值（Pauling电负性）为S：2.58、Mn：1.55、Cr：l.66、Fe：l.83、Cu：1.90、Ni：l.91、Mo：2.16，因而硫化物按照Mn>Cr>Fe>Cu>Ni>Mo的顺序容易形成。因此，若添加超过可与铁粉末所含的全部Mn结合而生成MnS的S量的量的S，则除了与微量的Mn的反应以外，还发生与主成分Fe的反应，不仅硫化锰析出，而且硫化铁也析出。所以，基质中析出的硫化物以由主成分Fe所生成的硫化铁为主，一部分是由不可避免的杂质Mn所生成的硫化锰。作为固体润滑剂，硫化铁是适于提高滑动特性的大小的硫化物粒子，由于是与作为基质主成分的Fe结合而形成，因而可以在基质中均匀地析出分散。如上所述，本专利技术中，赋予与基质所含的Mn结合的S量和进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁基烧结滑动构件的制造方法，其特征在于，使用在铁粉末中以使原料粉末的S量为3.24～8.10质量%的方式添加、混合金属硫化物粉末而成的原料粉末，在压模内进行压粉成形，在非氧化性气氛中将所得成形体在1000～1300℃进行烧结，从而使主要包含硫化铁的硫化物粒子析出并分散，其中所述金属硫化物粉末包含硫化铁粉末。

【技术特征摘要】
2013.03.19 JP 2013-0566911.铁基烧结滑动构件的制造方法，其特征在于，使用在铁粉末中以使原料粉末的S量为3.24～8.10质量%的方式添加、混合金属硫化物粉末而成的原料粉末，在压模内进行压粉成形，在非氧化性气氛中将所得成形体在1000～1300℃进行烧结，从而使主要包含硫化铁的硫化物粒子析出并分散，其中所述金属硫化物粉末包含硫化铁粉末。2.权利要求1所述的铁基烧结滑动构件的制造方法，其特征在于，向所述原料粉末中进一步添加铜粉末或铜合金粉末，并且原料粉末中的Cu量为20质量%以下，烧结温度为1090～1300℃。3.权利要求1或2所述的铁基...

【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