滑動(dòng)軸承組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用粉末冶金法的滑動(dòng)軸承組件，尤其是，涉及在高表面壓力下使用 的建筑機(jī)械的接頭用的滑動(dòng)軸承組件。
【背景技術(shù)】
[0002] -般而言，建筑機(jī)械的液壓挖掘機(jī)的接頭或起重機(jī)的臂支撐接頭，插入軸承的軸 在既定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的范圍內(nèi)重復(fù)地相對(duì)地?fù)u動(dòng)，承受60MPa以上的高表面壓力。因此，作為 這種軸承組件，使用利用耐磨損性?xún)?yōu)異的材料的滑動(dòng)軸承組件，使粘度高的潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑 月旨、蠟等介入滑動(dòng)面而使用。在這樣的滑動(dòng)軸承組件中，由于即使在高表面壓力下使用，也 通過(guò)防止金屬接觸，從而抑制磨損而得到順利的軸承作用，因而要求潤(rùn)滑油向滑動(dòng)面的供 給變得充分。因此，碳鋼的熱處理品或高強(qiáng)度黃銅等材料適用于滑動(dòng)軸承組件所使用的軸 襯，近年來(lái)，如例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1等所記載的含有10~30%重量的Cu的燒結(jié)材料的適用也具體 化。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平11-117940號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明要解決的課題 通常，如果在用于滑動(dòng)軸承組件的軸襯的鐵基燒結(jié)合金中含有大量Cu，則軟質(zhì)的銅相 或銅合金相分散于鐵基體中，由此，能夠緩和對(duì)對(duì)方部件的攻擊性并適度地變形，因而與對(duì) 方部件的融合性提高。另一方面，如果銅相或銅合金相分散于鐵基體中，則鐵基燒結(jié)合金 的強(qiáng)度下降。另外，近年來(lái)，由于銅基體金屬的價(jià)格上漲，因而在像專(zhuān)利文獻(xiàn)1那樣使用 10~30%重量的Cu的技術(shù)中，制造成本變得較貴而不實(shí)用。
[0005] 然而，如果減少Cu的含有量，則分散于鐵基體中的銅相或銅合金相變少，產(chǎn)生耐 磨損性下降且對(duì)對(duì)方部件的攻擊性提高等問(wèn)題。
[0006]與此相對(duì)的是，存在將硫化錳粉末添加于原料粉末而使硫化錳相分散于基體中的 技術(shù)，但在該技術(shù)中，硫化錳對(duì)基體的固接性低，在滑動(dòng)時(shí)有可能脫落，并且，硫化錳粉末阻 礙原料粉末的燒結(jié)，因而燒結(jié)合金的強(qiáng)度變低。
[0007] 出于這些問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供降低Cu的使用量而降低制造成本并使對(duì) 基體的固接性高的硫化物分散的建筑機(jī)械的接頭用的滑動(dòng)軸承組件。
[0008] 用于解決課題的方案 本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件是用于建筑機(jī)械的接頭的滑動(dòng)軸承組件，其特征在于，至少由 軸和作為滑動(dòng)軸承的鐵類(lèi)燒結(jié)件所組成的軸襯構(gòu)成，軸襯的整體組成構(gòu)成為，按質(zhì)量比計(jì) 量，Cu:0? 1~10%，C:0? 2~L2%，Mn:0? 03~0. 9%，S:0? 36~L68%，剩余部分：Fe和不可避免的 雜質(zhì)，示出在以馬氏體組織為主的基體中氣孔分散且硫化物粒子析出并分散的金屬組織， 硫化物粒子相對(duì)于基體而以1~7%體積的比例分散。
[0009] 以下，關(guān)于本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯，將數(shù)值限定的根據(jù)與本發(fā)明的作用一 起說(shuō)明。此外，在以下的說(shuō)明中，" ％ "意味著" ％質(zhì)量"。本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯以強(qiáng) 度比Cu更高的Fe作為主要成分，以基體組織作為鐵基體（鐵合金基體）。軸襯的金屬組織 作為硫化物和氣孔分散于該鐵基體中的組織。鐵基體由鐵粉末形成。而且，氣孔起因于粉 末冶金法而產(chǎn)生，對(duì)原料粉末進(jìn)行壓粉成形時(shí)的粉末之間的空隙殘留于通過(guò)原料粉末的結(jié) 合而形成的鐵基體中。
[0010] 一般而言，鐵粉末起因于制法而含有〇. 〇3~1. 0%左右的Mn，因此，鐵基體含有微量 的Mn。而且，通過(guò)供給S，從而能夠作為固體潤(rùn)滑劑而使硫化錳等硫化物粒子析出于基體 中。在此，由于硫化錳微細(xì)地析出于基體中，因而對(duì)改善切削性有效果，但對(duì)于有助于滑動(dòng) 特性，由于過(guò)于微細(xì)，因而滑動(dòng)特性改善效果小。因此，在本發(fā)明中，除了與在基體中微量地 含有的Mn反應(yīng)的部分的S之外，進(jìn)一步賦予S，使該S與作為主要成分的Fe結(jié)合而形成硫 化鐵（FeS)。因此，析出于基體中的硫化物粒子以通過(guò)作為主要成分的Fe而生成的硫化鐵 為主，一部分成為通過(guò)作為不可避免的雜質(zhì)的Mn而生成的硫化錳。
[0011] 硫化鐵是作為固體潤(rùn)滑劑而適合于提高滑動(dòng)特性的大小的硫化物粒子，與作為基 體的主要成分的Fe結(jié)合而形成，因而能夠均勻地析出并分散于基體中。
[0012] 如上所述，在本發(fā)明中，除了與基體中所含有的Mn結(jié)合的S之外，進(jìn)一步供給S，使 該S與作為基體的主要成分的Fe結(jié)合而使硫化物析出。但是，如果析出并分散于基體中的 硫化物粒子的量低于1%體積，則未得到充分的潤(rùn)滑作用，滑動(dòng)特性下降。另一方面，隨著硫 化物粒子的量增加，軸襯的潤(rùn)滑作用提高，但硫化物的量相對(duì)于基體而過(guò)多，軸襯的強(qiáng)度下 降。因此，為了得到耐受60MPa的高壓的強(qiáng)度，有必要使硫化物粒子的量成為7%體積以下。 即，基體中的硫化物粒子的量相對(duì)于基體而成為1~7%體積。
[0013] 為了得到以該量的硫化鐵為主體的硫化物，S量在整體組成中為0. 36~1. 68%質(zhì) 量。如果S量低于0. 36%質(zhì)量，則難以得到期望的量的硫化物粒子，如果超過(guò)1. 68%質(zhì)量， 則硫化物粒子過(guò)剩地析出。
[0014] S以容易分解的硫化鐵粉末的形態(tài)賦予，通過(guò)將硫化鐵粉末添加至以鐵粉末為主 體的原料粉末中而賦予。在該情況下，硫化鐵粉末在燒結(jié)時(shí)分解，由此，供給S，S與硫化鐵 粉末的周?chē)腇e結(jié)合而生成FeS，并且，在與Fe之間產(chǎn)生共晶液相，成為液相燒結(jié)而促進(jìn)粉 末粒子之間的晶頸的生長(zhǎng)。另外，從該共晶液相起，S在鐵基體中均勻地?cái)U(kuò)散，S的一部分與 鐵基體中的Mn結(jié)合，作為硫化錳而析出于鐵基體中，并且，殘余的S作為硫化鐵而析出于鐵 基體中。
[0015] 這樣，關(guān)于硫化錳和硫化鐵等硫化物，使基體中的Mn或Fe與S結(jié)合而析出于鐵基 體中，因而與添加硫化物而分散的現(xiàn)有的方法相比而均勻地分散。另外，由于硫化物析出并 分散，因而牢固地固接于基體，在滑動(dòng)時(shí)不容易脫落，長(zhǎng)期發(fā)揮優(yōu)異的滑動(dòng)特性。
[0016] 而且，如上所述，成為液相燒結(jié)，并且，原料粉末彼此的擴(kuò)散良好地進(jìn)行，因而鐵基 體的強(qiáng)度提高，鐵基體的耐磨損性提高。所以，關(guān)于本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯，不僅牢 固地固接于氣孔中和粉末晶粒邊界，而且還牢固地固接于基體的固體潤(rùn)滑劑均勻地分散于 基體中，滑動(dòng)特性和基體強(qiáng)度改善，耐磨損性提高。
[0017] 本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯，即使在60MPa的高表面壓力下，也能夠使用，因而 鐵基體作為以馬氏體為主體的金屬組織。在此，所謂以馬氏體為主體的金屬組織，意味著， 按截面面積率計(jì)量，鐵基體的60%以上成為馬氏體，優(yōu)選為80%以上。即，馬氏體是硬且強(qiáng) 度高的組織，通過(guò)由這樣的馬氏體構(gòu)成基體組織的60%以上，從而即使在高表面壓力作用 的滑動(dòng)條件下，也能夠防止基體的塑性變形而得到良好的滑動(dòng)特性。最優(yōu)選使基體組織的 全部成為馬氏體，但鐵基體的一部分也可以成為索氏體、屈氏體、貝氏體等的金屬組織。
[0018] 在圖1中示出本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯的金屬組織的一個(gè)示例。圖1(a)是金 屬組織照片，圖1(b)是使圖1(a)的金屬組織照片中的硫化物的位置成為灰色且使氣孔的 位置成為黑色而示出的示意圖。在圖1(b)中，白色的部分是基體組織的部分，如從圖1(a) 的金屬組織照片所得知，該部分成為馬氏體相。關(guān)于硫化物（灰色部分），得知，一部分存在 于氣孔中，但大部分分散于基體中，析出并分散于基體中。
[0019] 在本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯中，為了強(qiáng)化鐵基體，使Cu和C固溶于鐵基體而 用作鐵合金。Cu固溶于鐵基體而有助于鐵基體的強(qiáng)化。為了強(qiáng)化該基體，Cu量需要成為 〇. 1%質(zhì)量以上。另外，如果使Cu量成為3. 5%質(zhì)量以上，則過(guò)飽和的Cu作為軟質(zhì)的Cu相而 析出并分散于基體中，因而能夠緩和對(duì)對(duì)方件的攻擊性。另外，由析出于Fe基體中的Cu在 周?chē)腇e與Cu之間形成成為硫化物的析出的起點(diǎn)的界面。因此，由于含有Cu而導(dǎo)致硫化 物更容易析出并分散于基體中，硫化物不是存在于氣孔中那樣的形態(tài)，而是成為牢固地密 合并分散于基體的形態(tài)。但是，如果Cu量過(guò)多，則強(qiáng)度低的銅相大量地分散，因而軸襯的強(qiáng) 度下降。因此，使Cu量的上限成為10%質(zhì)量。
[0020] 上述的Cu，如果以固溶于Fe的鐵合金粉末的形態(tài)賦予，則原料粉末變硬，壓縮性 受損。因此，Cu以銅粉末的形態(tài)賦予。銅粉末在燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生Cu液相而潤(rùn)濕并覆蓋于鐵粉 末，在鐵粉末中擴(kuò)散。因此，即使將Cu以銅粉末的形態(tài)賦予，也與作為向鐵基體的擴(kuò)散速度 快的元素互相結(jié)合，Cu在鐵基體中以某種程度均勻地?cái)U(kuò)散。
[0021] 此外，在銅相分散于基體組織中的情況下，其一部分有時(shí)候成為銅硫化物。在這樣 的銅硫化物分散于基體中的情況下，與銅硫化物分散相應(yīng)地，鐵硫化物的量減少，但由于銅 硫化物也具有潤(rùn)滑作用，因而可以不對(duì)滑動(dòng)特性造成影響。
[0022] C是為了固溶于鐵基體而強(qiáng)化鐵基體并使基體組織成為馬氏體組織而使用的。如 果C量不足，則強(qiáng)度低的鐵素體分散于基體組織中，強(qiáng)度和耐磨損性下降。因此，使C量成 為0.2%質(zhì)量以上。另一方面，如果添加量過(guò)多，則較脆的滲碳體以網(wǎng)絡(luò)狀析出，不能耐受 60MPa的高壓。因此，將C量的上限設(shè)為1.2%質(zhì)量。上述的C，如果以固溶于Fe的鐵合金 粉末的形態(tài)賦予，則原料粉末變硬，壓縮性受損。因此，C以石墨粉末的形態(tài)賦予。
[0023] 將以上的各粉末，g卩（1)含有0. 03~1. 0%質(zhì)量的Mn且剩余部分由Fe和不可避免 的雜質(zhì)構(gòu)成的鐵粉末、（2)銅粉末、（3)石墨粉末、（4)硫化鐵粉末以整體組成按質(zhì)量比計(jì)量 為Cu:0? 1~10%、C:0? 2~L2%、Mn:0? 03~0. 9%、S:0? 36~L68%、剩余部分：成為Fe和不可避 免的雜質(zhì)的方式添加并混合而得到的混合粉末用作原料粉末，對(duì)該原料粉末進(jìn)行成形、燒 結(jié)以及熱處理，由此，能夠制造本發(fā)明的滑動(dòng)軸承組件的軸襯。
[0024] 關(guān)于成形，通過(guò)一直以來(lái)進(jìn)行的壓模法而成形為成形體，壓模法即這樣的方法：在 通過(guò)將原料粉末填充于由具有造型出制品的外周形狀的模孔的金屬模具、與金屬模具的模 孔滑動(dòng)自由地嵌合并造型出制品的下端面的下沖頭以及根據(jù)需要而造型出制品的內(nèi)周形 狀或縮凹部的芯棒形成的空腔并造型出制品的上端面的上沖頭和該下沖頭而對(duì)原料粉末 進(jìn)行壓縮成形之后，從金屬模具的?？装纬?。
[0025]將所得到的成形體在燒結(jié)爐中在1000~1200°C的范圍內(nèi)燒結(jié)。此時(shí)的加熱溫度， 即燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)的進(jìn)行和元素的擴(kuò)散造成重要的影響。在此，如果燒結(jié)溫度低于1000°c，