[发明专利]铁基烧结滑动部件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用粉末冶金法的铁基烧结滑动部件及其制备方法，特别是涉及在高接触压力下显示出优异的耐磨损性和滑动特性的铁基烧结滑动部件及其制备方法。

背景技术

例如车辆、机床、工业机械等的驱动部位或滑动部位之类高的接触压力作用于滑动面的滑动部件中使用对碳钢进行切削加工，经淬火、回火而成的材料，或烧结合金制材料。特别是由于烧结合金可通过浸渍润滑油而赋予自身润滑性，所以可得到良好的耐烧结性和耐磨损性，因而得到广泛使用。作为此类烧结合金制滑动部件，例如日本特开平11-117940号公报中公开了将包含10~30%重量的Cu、余量为Fe的铁类烧结合金层设置于滑动面的轴承。

另外，日本特开2009-155696号公报中公开了以下滑动部件用铁基烧结合金：整体组成以质量比计包含C：0.6~1.2%、Cu：3.5~9.0%、Mn：0.6~2.2%、S：0.4~1.3%、余量：Fe和不可避免的杂质，其合金组织为，在马氏体基质中，分散有游离的Cu相或游离的Cu-Fe合金相的至少一方，与此同时分散有1.0~3.5质量%的MnS相。

但是，近年来由于铜合金的价格高涨，所以在如日本特开平11-117940号公报之类使用10~30%重量的Cu的技术下制备成本提高，不实用。另外，由于熔点低的Cu在烧结时形成液相，所以若Cu含量多，则还存在烧结前后的尺寸变化量增大的缺点。因此，为满足所要求的精度而需要进行机械加工，制备成本进一步提高。

若使烧结合金中含有Cu，则基质中分散有软质的Cu相或Cu合金相，由此可在缓和对配对部件的攻击性的同时，变得可适度变形，因而与配对部件的配合性提高。因此，若Cu的含量少，则在耐磨损性降低的同时，对配对部件的攻击性提高，此外若润滑油不足，则产生出现蜂鸣声(鳴き音)等的问题。

在这一点上，日本特开2009-155696号公报通过分散1.0~3.5质量%的MnS相来回避因Cu含量降低造成的耐磨损性低下和配对物攻击性增加。但是，MnS相由于通过在原料粉末中添加MnS粉末而生成，所以对基质的粘着性低，滑动时有脱落之虞。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供在降低Cu的使用量，降低制备成本的同时，分散有对基质的粘着性高的硫化物的铁基烧结滑动部件及其制备方法。

本发明的铁基烧结滑动部件的特征在于，整体组成以质量比计包含Cu：0.1~10%、C：0.2~2.0%、Mn：0.03~0.9%、S：0.52~6.54%、余量：Fe和不可避免的杂质，将整体组成中的S的质量%计为[S%]，将Mn的质量%计为[Mn%]时，满足下列数学式1，与此同时，在以截面面积率计50%以上为马氏体组织的基质中，显示为气孔和硫化物粒子分散的金相，硫化物粒子相对于基质以3~30体积%的比例分散，

数学式1

。

另外，本发明的铁基烧结滑动部件制备方法的特征在于，准备铁粉末、铜粉末、石墨粉末、以及硫化铁粉末和硫化铜粉末中的至少1种硫化物粉末，所述铁粉末的组成如下：以质量比计含有0.03~1.0%的Mn、余量为Fe和不可避免的杂质，在铁粉末中添加并混合铜粉末、石墨粉末和硫化物粉末，使得以质量比计达到Cu：0.1~10%、C：0.2~2.0%、Mn：0.03~0.9%、S：0.52~6.54%、余量：Fe和不可避免的杂质，来制备原料粉末，将原料粉末成形为规定的形状，将得到的成形体于1000~1200℃的范围烧结，然后淬火、回火。

以下，针对本发明的铁基烧结滑动部件及其制备方法，对数值限定的依据与本发明的作用一同进行说明。本发明的铁基烧结滑动部件以Fe为主要成分。金相包含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。这样，气孔因粉末冶金法而产生，对原料粉末进行粉压成形时的粉末间的空隙残留于因原料粉末的结合而形成的铁基质中。

通常，铁粉末中因制法而含有0.03~1.0质量%左右不可避免的杂质Mn，因此铁基质中含有微量不可避免的杂质Mn。这样，通过提供S，可作为固体润滑剂在基质中析出硫化锰等硫化物粒子。在这里，硫化锰由于在基质中细微的析出，所以对改善切削性有效，但在对滑动特性做出贡献方面由于过于微小，所以滑动特性改善效果小。因此，在本发明中，不仅是与基质中含有的微量Mn反应的份的S量，进一步给予S，使这一部分S与作为主要成分的Fe结合形成硫化铁。