[发明专利]铁基烧结滑动构件及其制造方法

说明书

技术分野

本发明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。

背景技术

通过粉末冶金法得到的烧结构件可以近终形(near net shape)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，本发明的目的在于，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。

发明内容

本发明的第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，本发明的第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，本发明的第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10 μm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。

本发明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。