鋅、磷等的粉末。本實(shí)施方式中，使用這些低熔點(diǎn)金屬粉中燒結(jié)時(shí)的蒸散少的錫粉14(參照?qǐng)D6)、特別是霧化錫粉。作為錫粉(霧化錫粉)14，優(yōu)選使用平均粒徑為5?63 μ m的錫粉，更優(yōu)選使用平均粒徑為20?45 μ m的錫粉。
[0050][固體潤(rùn)滑劑]
[0051]作為固體潤(rùn)滑劑，可以使用石墨、二硫化鉬、硬脂酸鋅等的粉末中的一種或兩種以上。本實(shí)施方式中，考慮到成本，使用石墨粉、特別是鱗片狀石墨粉。
[0052]⑶壓粉工序
[0053]壓粉工序中，使用圖5 (a)、(b)所示的成形金屬模具20對(duì)上述的原料粉末10進(jìn)行壓縮，由此得到近似于圖1等中所示的燒結(jié)軸承4的形狀(大致為成品形狀)的壓粉體4’。成形金屬模具20具有同軸配置的模芯21、上下沖頭22、23和沖模24作為主要構(gòu)成。成形金屬模具20例如設(shè)置在凸輪式成形壓力機(jī)的模架中。
[0054]上述構(gòu)成的成形金屬模具20中，在由模芯21、下沖頭23和沖模24劃成的內(nèi)腔25內(nèi)填充原料粉末10后，使上沖頭22相對(duì)于下沖頭23相對(duì)接近地移動(dòng)，以適當(dāng)?shù)募訅毫?根據(jù)待成形的壓粉體的形狀、尺寸來設(shè)定)對(duì)原料粉末10進(jìn)行壓縮時(shí)，壓粉體4’被成形。然后，使上沖頭22上升移動(dòng)，同時(shí)使下沖頭23上升移動(dòng)，將壓粉體4’排出到內(nèi)腔25外。如圖6中示意性所示，壓粉體4’中，均勻分散有部分?jǐn)U散合金粉11、錫粉14和石墨粉(未圖示)。本實(shí)施方式中使用的部分?jǐn)U散合金粉11使用還原鐵粉作為鐵粉12，因此，與使用霧化鐵粉而成的部分?jǐn)U散合金粉相比粉末更柔軟，擠壓成形性優(yōu)異。因此，即使以低密度也能夠提高壓粉體4’的強(qiáng)度，能夠防止壓粉體4’發(fā)生缺損、破裂。
[0055](C)燒結(jié)工序
[0056]燒結(jié)工序中，將壓粉體4’燒結(jié)，得到燒結(jié)體。燒結(jié)條件設(shè)定為石墨(石墨粉)所含有的碳與鐵不發(fā)生反應(yīng)(不產(chǎn)生碳的擴(kuò)散)的條件。在鐵-碳的平衡狀態(tài)下，相變點(diǎn)在7230C，超過該溫度時(shí)，鐵與碳開始反應(yīng)，在鐵組織中生成珠光體相(γ Fe)，燒結(jié)時(shí)在超過900°C后開始碳(石墨)與鐵的反應(yīng)，生成珠光體相(yFe)。珠光體相(YFe)的硬度高(HV300以上)，對(duì)對(duì)象材料的攻擊性強(qiáng)，因此，在燒結(jié)軸承4的鐵組織中過量存在珠光體相(YFe)時(shí)，可能使軸3的磨損加劇。另外，在通常的燒結(jié)軸承的制造工序中，大多在將丁烷、丙烷等液化石油氣體與空氣混合并使用Ni催化劑使其熱分解而成的吸熱型氣體(RX氣體)的氣氛下對(duì)壓粉體進(jìn)行加熱、燒結(jié)。但是，在吸熱型氣體中碳可能會(huì)擴(kuò)散而使壓粉體的表面固化，容易產(chǎn)生與上述同樣的問題。
[0057]從以上的觀點(diǎn)出發(fā)，將壓粉體4’在900°C以下、具體而言在700°C (優(yōu)選760°C )以上且840°C以下進(jìn)行加熱(低溫?zé)Y(jié))。另外，燒結(jié)氣氛設(shè)定為不含有碳的氣體氣氛(氫氣、氮?dú)?、氬氣?或者真空。如果為這樣的燒結(jié)條件，則在原料粉末中不發(fā)生碳與鐵的反應(yīng)，因此，燒結(jié)后的鐵組織全部成為軟質(zhì)的鐵素體相(HV200以下)。在原料粉末中含有流體潤(rùn)滑材料等各種成形助劑的情況下，成形助劑隨著燒結(jié)而揮散。
[0058]鐵組織除了全部由鐵素體相(α Fe)形成以外，如圖7所示，還可以形成鐵素體相aFe與珠光體相YFe的兩相組織。由此，比鐵素體相aFe硬質(zhì)的珠光體相yFe有助于提高軸承面的耐磨損性，能夠抑制高面壓下的軸承面的磨損，從而提高軸承壽命。但是，珠光體相YFe的存在比例過量而達(dá)到與鐵素體相a Fe同等的比例時(shí)，珠光體對(duì)軸3的攻擊性增強(qiáng)，容易使軸3磨損。為了防止上述情況，如圖7所示，將珠光體相YFe抑制為存在(散布)于鐵素體相a Fe的晶界的程度。在此所述的“晶界”是指形成在粉末粒子之間的晶界以及形成在粉末粒子中的晶粒間界這兩者。在鐵組織由鐵素體相a Fe和珠光體相YFe的兩相組織形成的情況下，鐵素體相a Fe和珠光體相YFe在鐵組織中所占的比例以燒結(jié)體的任意截面中的面積比計(jì)分別優(yōu)選設(shè)定為約80 %?95 %和5 %?20 % ( a Fe: γ Fe = 80 %?95%:5%?20% )。由此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸3的磨損抑制和軸承面4a的耐磨損性提高。
[0059]珠光體相YFe的生長(zhǎng)速度主要取決于燒結(jié)溫度。因此，在上述的方式中，為了使珠光體相γ Fe存在于鐵素體相α Fe的晶界，將燒結(jié)溫度提高至約820°C?900°C，并且使用含有碳的氣體、例如天然氣、吸熱型氣體(RX氣體)作為爐內(nèi)氣氛來進(jìn)行燒結(jié)。由此，在燒結(jié)時(shí)氣體中含有的碳擴(kuò)散到鐵中，從而能夠形成珠光體相YFe。需要說明的是，如上所述，在超過900 °C的溫度下將壓粉體4’燒結(jié)時(shí)，石墨粉中的碳與鐵反應(yīng)而形成珠光體相yFe，因此，優(yōu)選將壓粉體4’在900°C以下燒結(jié)。
[0060]燒結(jié)后，對(duì)燒結(jié)體4”實(shí)施精壓加工，將燒結(jié)體4”精加工成最終形狀、尺寸后，在該燒結(jié)體4”的內(nèi)部孔隙中通過真空浸滲等方法浸滲潤(rùn)滑油，圖1所示的燒結(jié)軸承4完成。浸滲到燒結(jié)體4”的內(nèi)部孔隙中的潤(rùn)滑油使用低粘度的潤(rùn)滑油，具體而言，使用40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度為10?50mm2/秒的潤(rùn)滑油(例如合成烴類潤(rùn)滑油)。這是為了確保形成在軸承間隙內(nèi)的油膜的剛性，并且抑制旋轉(zhuǎn)力矩的升高。需要說明的是，可以在燒結(jié)體4”的內(nèi)部孔隙中浸滲以40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度為10?50mm2/秒的潤(rùn)滑油為基礎(chǔ)油的液態(tài)脂。另外，精壓加工根據(jù)需要實(shí)施即可，并不一定需要實(shí)施。另外，根據(jù)用途也可以省略潤(rùn)滑油的浸滲工序，制成在不給油條件下使用的燒結(jié)軸承。
[0061]本實(shí)施方式的燒結(jié)體4”(燒結(jié)軸承4)含有10?30質(zhì)量％ (優(yōu)選22?26質(zhì)量％ )的Cu、0.5?3.0質(zhì)量％ (優(yōu)選1.0?3.0質(zhì)量％ )的Sn、0.3?1.5質(zhì)量％ (優(yōu)選0.5?1.0質(zhì)量％)的C，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。并且，在將壓粉體4’的燒結(jié)溫度設(shè)定為遠(yuǎn)低于銅的熔點(diǎn)(1083°C)的900°C以下的上述的燒結(jié)條件下，壓粉體4’中含有的(構(gòu)成部分?jǐn)U散合金粉11的)銅粉13不熔融，因此，銅不會(huì)隨燒結(jié)而擴(kuò)散到鐵(鐵組織)中。因此，在該燒結(jié)體4”的表面(軸承面4a)露出有適量的銅組織。另外，在燒結(jié)體4”的表面還露出有游離石墨。因此，與軸3的初期磨合性良好，能夠得到軸承面4a的摩擦系數(shù)也小的燒結(jié)軸承4。增加Sn的混合量時(shí)，燒結(jié)體4”的機(jī)械強(qiáng)度提高，但Sn的量過量時(shí)，粗大孔隙增多，因此設(shè)定為上述的混合比例(相對(duì)于Cu的混合比例為約10%的混合比例)。
[0062]燒結(jié)體4”中，形成以鐵為主要成分的鐵組織和以銅為主要成分的銅組織。本實(shí)施方式中，原料粉末中未添加鐵粉單質(zhì)、銅粉單質(zhì)，即使添加也是微量，因此，燒結(jié)體4”的全部的鐵組織和銅組織形成以部分?jǐn)U散合金粉11為主體。部分?jǐn)U散合金粉中，銅粉的一部分?jǐn)U散到鐵粉中，因此，能夠在燒結(jié)后的鐵組織與銅組織之間得到高的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。另外，燒結(jié)時(shí)，壓粉體4’中的錫粉14熔融，將構(gòu)成部分?jǐn)U散合金粉11的銅粉13的表面潤(rùn)濕。與此相伴，在錫(Sn)與銅(Cu)之間進(jìn)行液相燒結(jié)，如圖7所示，形成相鄰的部分?jǐn)U散合金粉11的鐵組織與銅組織、或者銅組織之間結(jié)合而成的青銅相(a Cu-Sn) 16。另外，在各個(gè)部分?jǐn)U散合金粉11中的、銅粉13的一部分?jǐn)U散到鐵粉12的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的Sn擴(kuò)散而形成Fe-Cu-Sn合金(合金相)17，因此，鐵組織與銅組織之間的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度進(jìn)一步提高。因此，即使在如上所述的低溫?zé)Y(jié)時(shí)，也能夠得到高的徑向抗壓強(qiáng)度，具體而言為300MPa以上的徑向抗壓強(qiáng)度。另外，還能夠使軸承面4a變硬而提高軸承面4a的耐磨損性。需要說明的是，圖7中，鐵素體相α Fe、珠光體相Y Fe等通過色的深淺來表現(xiàn)。具體而言，顏色按照鐵素體相α Fe —青銅相16 — Fe-Cu-Sn合金(合金相)17 —珠光體相γ Fe的順序變?米。
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