滑动件用铜合金制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种不依赖铅或钼的滑动性优异的铜合金。铜合金通过对利用气体雾化法形成、且含有Cu、Fe和S的原料粉末进行烧结而获得，并且该铜合金含有Cu5FeS4的烧结体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及 用于轴承材料等的滑动部件的铜合金，作为有助于滑动性的成分，该铜合金含有除了铅以外的有助于滑动性的成分。
技术介绍
在轴承材料等的滑动部件中使用了以CAC603 (Cu — Sn — Pb系铜合金)为代表的含铅的铜合金，其中，全部都是铅有助于滑动性。但是，为了响应抑制铅的使用的社会上的要求，对抑制了铅的使用量的滑动件用铜合金进行了各种各样的研究。例如，在专利文献I中，记载有将可以用Sn或Zn置换一部分的Cu作为粘结材料，作为低摩擦合金使用包括Fe、Ni、Co中的任一种、以及Mo和S的合金，并将将这些材料烧结而得到的滑动部件。MoS2相有助于摩擦系数的减小，通过将Fe的一部分置换为Mi、Co来抑制因硫化铁而妨碍生成MoS2的情况。专利文献I:日本特开2003 - 73758号公报然而，在以MoS2为主要滑动材料的铜合金(专利文献I)中，不仅在得到MoS2的烧结工序中，即使在使用过程中MoS2也会氧化劣化，因此存在仅通过防止烧结工序中的氧化无法防止润滑性能的降低的问题。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于得到一种不依赖有可能被氧化的MoS2而能够发挥有效的滑动特性的铜合金。本专利技术通过使用含有Cu5FeS4的滑动件用铜合金解决了上述的课题。含有Cu5FeS4的铜合金能够发挥较高的滑动性能。作为获得含有Cu5FeS4的铜合金的方法，例如，若通过雾化法形成含有Cu、S和Fe的原料粉末，则会产生含有Cu5FeS4的铜合金。能够认为这是基于雾化法的淬火的方法，但只要能实现相同的条件，对于制造方法并没有特别限定。由于本专利技术涉及的铜合金所含有的Cu5FeS4能够发挥滑动性，所以解决了以往的滑动件用铜合金所具有的问题。因为即使成为烧结体之后在该铜合金中也能够存在Cu5FeS4，所以在用于轴承的金属零件的内部金属层上撒布通过气体雾化法生成的粒子粉末，并进行烧结、辊轧，由此能够作为在表面形成有可以发挥滑动性能的层叠烧结部件来使用。附图说明图I是实施例I的烧结前的原料粉末的X射线衍射图。图2是实施例2的烧结前的原料粉末的X射线衍射图。图3是实施例I的烧结后的原料粉末的X射线衍射图。图4是实施例2的烧结后的原料粉末的X射线衍射图。图5是示出用于摩擦磨损试验的片材的形状的图。图6是示出用于摩擦磨损试验的片材保持件的形状的图。图7是示出用于摩擦磨损试验的销的形状的图。图8是示出用于摩擦磨损试验的盘状件的形状的图。具体实施例方式以下，对本专利技术进行详细说明。本专利技术是含有Cu5FeS4的滑动件用铜合金。Cu5FeS4是将具有Cu、Fe、S的原料熔融混合之后通过气体雾化法或水雾化法等方法进行淬火而在铜合金中生成的。此处，铜合金是指由质量比为50%以上的铜构成的合金。该铜合金也可以含有Cu、Fe、S以外的元素。例如，也可以是含有质量比为I %以上15%以下的Sn的青铜系铜合金。若以这样的成为青铜系铜合金的成分烧制，则能够形成高强度，因此是优选的。另外，为了发挥脱氧效果，在执行淬火前的熔融的阶段可以含有P。优选地，烧结后的上述铜合金中所含有的Pb的量越少越好。若Pb较多则从环境负担的角度考虑并非为优选。作为含有这些元素的、在制成进行淬火的熔融金属时所使用的原料，能够使用Cu单质、Sn单质、硫化铁、Cu — Fe、CuP等。将这些材料混合并熔化之后，对熔融金属进行淬火而制成含有Cu5FeS4的铜合金材料或者铜合金。作为淬火方法，若使用雾化法则能够迅速冷却并且容易得到均匀的粒子，因此是优选的，若利用气体雾化法则能够得到均匀且良好的成为铜合金材料的原料的粒子。为了利用气体雾化法得到铜合金粒子，使熔融金属从在装有该熔融金属的容器的底部设置的喷嘴孔流出，用喷射器向该熔融金属流喷射惰性气体。使用惰性气体是为了防止原料氧化。具体而言，能够使用氮气、氩气等。虽然并未规定上述的惰性气体的温度，但是需要通过与熔融金属之间的足够的温度差来进行淬火。具体而言，只要是103K/sec左右、或者是103K/sec以上的淬火速度即可。通过利用喷射器喷射的惰性气体对熔融金属流进行微细化并且进行淬火而使该熔融金属流形成为微细粉末。因为该液滴化与冷却同时进行，所以能够得到近似球形且均质的粒子。在进行该淬火时，Cu5FeS4的化合物临时在合金内形成。利用该气体雾化法生成的原料粉末的粒径优选为150 μ m以下。若粒径过大，则有可能无法高效地进行滑动件的制造。对以该方式得到的原料粉末进行烧结，从而得到适合作为滑动件的铜合金。例如可以通过在将粉末撒布于欲形成滑动层的材料上之后再加热到进行烧结所需的温度的方法来进行该烧结。在撒布之后烧制的情况下，若在临时烧结后进行辊轧，然后进行二次烧结并再次进行辊轧，则与仅进行临时烧结的情况相比能够得到更牢固、且与基材一体化的滑动层。此处，也能够在将铜合金等其他的合金粉末与烧结前的粉末混合之后再将该混合后的粉末用于烧结。优选地，烧结原料粉末的温度为800°C以上900°C以下，特别是在830°C以上860°C以下的条件下进行5分钟 60分钟的烧结。无论温度过低、时间过短还是温度过高、时间过长，都有可能无法获得作为滑动件的适当的机械特性。另外，优选地，在还原气氛下进行烧结。其理由在于若不这样则粉末有可能被氧化。此外，烧结炉可以是分批炉也可以是连续炉。若本专利技术所涉及的滑动件用铜合金含有质量比为1%以上的Cu5FeS4，则能够发挥所需的滑动性，若质量比为2%以上，则能够确保足够的滑动性，所以是更优选的。另一方面，由于会产生其他相的物质，因此即便欲使所含的质量比超过20%也难以实现，从而若质量比为15%以下，则作为滑动件用铜合金是能够实现的且为优选。实施例以下，举出作为青铜系铜合金的具体的实施例对本专利技术进行说明。首先对使用的原料进行说明。(实施例1、2) 将单质Cu、单质Sn、硫化铁、Cu — Fe、CuP混合并放入坩埚中，在氮气气氛中加热融解而得到熔融金属。使该熔融金属流出，从其流路上的喷嘴喷射常温氮气，以103K/s左右的速度进行淬火并且得到粒子。将该粒子中粒径为150 μ m以下的粉末用于后述的试验。由雾化法得到的成为实施例的目标的材料中元素比，在实施例I中，Sn的质量比为9. 0% 11. 0%、Fe的质量比为I. 5% 2. 5%、S的质量比为O. 5% O. 7%,P的质量比为O. 01% O. 03%、剩余部分为Cu和无法避免的杂质。另外，在实施例2中，Sn的质量比为9. 0% 11. 0%、Fe的质量比为I. 5% 2. 5%、S的质量比为I. 8% 2· 2%、P的质量比为O. 01% O. 03%，剩余部分为Cu和无法避免的杂质。< X射线衍射试验>针对以该方式得到的粒子的粉末进行了基于粉末X射线衍射法的解析。装置采用了 X射线衍射装置(XRD，日本理学株式会社(Rigaku Corporation) RINT 一 2500H/PC)。X射线源是CoK a (30kV — 100mA)，方式是θ — 2 Θ法。扫描析像度为O. 02°，以2° /min的扫描速度进行试验,从而使试料以60rpm的速度旋转。图I中示出了实施例I的结果，图2中示出了实施例2的结果。图I (a)、图2 (a)是总强度曲线图，图I (本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.23 JP 2010-0999171.一种滑动件用铜合金，其中， 所述滑动件用铜合金含有Cu5FeS4152.根据权利要求I所述的滑动件用铜合金，其中， 所述滑动件用铜合金是含有质量比为1%以上15%以下的Sn的青铜系合金。3.根据权利要求I或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤知广，平井良政，丸山彻，小林武，
申请(专利权)人：株式会社栗本铁工所，
类型：
国别省市：