耐磨性得到提高的滑動軸承及其制造方法

專利名稱：耐磨性得到提高的滑動軸承及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種制成燒結體形態的耐磨性得到提高的滑動軸承，特別是，涉及一種使插入到內部的軸順利旋轉的襯套式滑動軸承。更具體地說，本發明涉及制成燒結體的具有優異的耐磨性和承載能力并且可以延長加油周期的耐磨襯套式滑動軸承及其制造方法。
背景技術：
通常，工業機械和建筑機械具有多個運動部和軸旋轉部。在這樣的運動部中設置軸承，特別是在軸旋轉部中通常設置襯套式(bushtype)滑動軸承，該軸承配置在軸和軸孔之間以減少軸和軸孔之間的摩擦阻力，在這樣的裝置中，每隔一定期間供給潤滑油。以往，作為如上所述的襯套式滑動軸承，主要使用了黃銅或鐵系軸承。近年，作為延長加油間隔(供給周期)或者即使沒有加油也可以使用的軸承，引進無油(oilless)滑動軸承進行使用，該軸承通過在將上述襯套式滑動軸承制成燒結體后使其含浸潤滑油，從而即使沒有頻繁的潤滑油的供給也能夠減少軸和軸孔之間的摩擦阻力。如上所述的軸承主要通過將多量的軟質銅(Cu)顆粒分散在由鐵(Fe)構成的馬氏體相中而維持致密化，在高表面壓和高溫度的滑動條件下潤滑膜破裂時，上述軸承通過與作為偶件的由鐵(Fe)系合金形成的軸的摩擦而導致膠合。為了解決上述的問題點，嘗試著在軸承中含浸各種潤滑油，作為其一例，在韓國專利第0^1369號中，提出了將粘度為^Odt至950dt范圍內的潤滑油含浸到軸承中的方案。但是，即使使用如上所述的現有軸承的情況下，在高表面壓和低速的條件下、例如在要求3kgf/mm2至8kgf/mm2左右的高表面壓以及lcm/sec至5cm/sec左右的低速的條件下使用時，如果由摩擦熱導致軸承及其周圍的溫度迅速上升至高溫，則潤滑油的粘度會降低， 由此在鐵系材質軸和與該軸相同的鐵系材質軸承之間發生金屬間接觸，從而發生軸承的摩擦性能降低的問題。為了防止發生上述問題，需要經常向軸承供給潤滑油，這種情況下，會發生加油周期縮短這樣的另一個問題。如上所述，含浸在上述軸承中的潤滑油通常在高溫和高表面壓的條件下容易劣化，從而僅用潤滑油起不到充分的潤滑作用，因此在這種狀態下必然會發生金屬間接觸。另一方面，觀察如上所述的金屬間接觸所致的金屬間磨損行為時發現，發生摩擦時產生的高溫所致的金屬間膠合現象的同時發生高表面壓所致的金屬的塑性變形現象，從而不僅導致軸承的異常磨損而且導致作為偶件的軸的異常磨損，由此引起軸和軸承系統全體的損傷。特別是，塑性變形時分散在由鐵(Fe)構成的馬氏體相中的軟質顆粒銅(Cu)的硬度低而變形顯著，由此加速軸承的磨損
發明內容
于是，在本發明中，為了解決現有軸承所具有的問題點，開發了一種耐磨燒結體， 該燒結體在軸與軸承摩擦時顯示低摩擦性能并且具有在高表面壓下不發生塑性變形的低摩擦 高表面壓性能，通過利用上述燒結體制造滑動軸承，可以提高軸承的耐磨性并且延長加油周期。為了實現如上所述的目的，本發明提供一種滑動軸承，該滑動軸承是將滑動軸承用組合物燒結而形成的，所述滑動軸承用組合物包含相對于總重量為7重量％ 20重量％ 的銅(01)、1重量％ 7重量％的錫(Sn)、0. 2重量％ 2.0重量％的碳(C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳(Ni)、0. 01重量％ 0.4重量％的硼(B)以及殘余量的鐵(Fe)。本發明的上述滑動軸承通過燒結制成燒結體形態，因此也稱作“滑動軸承燒結體”。根據本發明的上述滑動軸承可以為襯套(bush)式滑動軸承，該軸承具有具備了內徑部的主體，并且在所述內徑部插入有可旋轉的軸。對適用于根據本發明的上述滑動軸承的軸的種類沒有特別限定，但可以為例如由鐵或鋼鐵形成的軸。根據本發明的一例，上述滑動軸承用組合物進一步包含選自由相對于總重量為 0.02重量％ 0.6重量％的鉻(Cr)、0. 05重量％ 0.5重量％的鉬(Mo)、0. 01重量％ 0.3重量％的釩(V)、0.05重量％ 0.5重量％的鎢(W)、0.01重量％ 0.05重量％的錳 (Mn)以及0.02重量％ 0.2重量％的硅(Si)組成的組中的一種以上的成分。在本發明中，作為上述滑動軸承用組合物的組成成分的銅(Cu)、錫(Sn)、碳(C)、 鎳、硼(B)、鐵0 )、鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鎢(W)、錳(Mn)和硅(Si)能夠以粉末形態使用，可以購入在商業上市售的各粉末進行使用。上述組成成分能夠以粉末形態單獨使用，也可以購入2個以上的成分以合金形態存在的合金粉末進行使用。在使用合金粉末的情況下，需要計算合金粉末中的各成分的比例，以決定根據成分的不同而不同的添加量。根據本發明的一例，上述錫(Sn)能夠以粉末形態包含在銅和錫的合金(Cu-Sn) 中。上述銅和錫的合金已知有青銅。此時，在錫(Sn)的情況下，由于其含量少，因此使用銅-錫的合金能夠提供充分的量，但是在銅(Cu)的情況下，使用銅-錫的合金不能提供充分的量。在使用銅-錫的合金不能提供充分的銅的情況下，可以另外添加銅粉末或者可以添加銅和其他金屬的合金。此處，根據本發明的一例，在上述銅-錫的合金中，可以使用上述錫的含量為20重量％ 50重量％的合金。作為另一例，在硼⑶的情況下，能夠以與碳結合的如B4C等碳化物形態提供，或者也能夠以與鎳(Ni)結合的B-M形態的硼化物提供。此外，上述硼也能夠以與鉻(Cr)結合的B-Cr形態的硼化物、與硅(Si)結合的B-Si形態的硼化物提供。根據本發明的上述滑動軸承在成型和燒結時優選保持適當大小的小孔，根據本發明的一例，可以使上述滑動軸承在其內部形成相對于總體積為15體積％至25體積％左右的小孔。此外，在根據本發明的上述滑動軸承的上述小孔內含浸有潤滑油，因此使用軸承時可以減少與軸的摩擦。由此，根據本發明，可以使上述滑動軸承在其內部包含潤滑油，該潤滑油相對于總體積為15體積％至25體積％左右。對適用于根據本發明的滑動軸承的潤滑油的種類沒有特別限定，本領域技術人員可以根據需要選擇適當的潤滑油使用。當然也可以使用在商業上可利用的潤滑油。根據本發明的一例，作為可含浸在上述小孔內的潤滑油，可以使用在40°C時粘度
5為SOdt至IOOOdt的范圍、粘度指數為150至觀0的潤滑油。更優選地，上述滑動軸承可以使用粘度為80dt至MOdt的范圍、粘度指數為150至觀0的潤滑油。另一方面，根據需要將各種添加劑添加到上述潤滑油中，提高潤滑油的物性，以使其適合于滑動軸承所適用的特定的條件。根據本發明的一例，上述潤滑油可以進一步包含選自由硫代磷酸鋅、磷酸胺、二硫代氨基甲酸鹽、硫化合物、磷化合物和硼化合物組成的組中的至少一種以上的抗磨極壓添加齊 ，該添加劑相對于所含浸的潤滑油總體積可以添加0. 4體積％ 6. 8體積％左右。而且，上述潤滑油可以進一步包含選自由石墨、二硫化鉬(MoS》、聚四氟乙烯和特氟龍組成的組中的至少一種以上的固體潤滑劑，該固體潤滑劑相對于所含浸的潤滑油總體積可以添加1. 5體積％ 25體積％左右。當然也可以將上述抗磨極壓添加劑和上述固體潤滑劑一起添加到上述潤滑油中進行使用。本發明還提供一種襯套式滑動軸承的制造方法，該制造方法包括粉末準備步驟(SlO)，在該步驟中準備滑動軸承用組合物用粉末，上述粉末包含相對于總重量為7重量％ 20重量％的銅(Cu)、1重量％ 7重量％的錫(Sn)、0. 2重量％ 2. 0重量％的碳 (C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳(Ni)、0. 01重量％ 0. 4重量％的硼(B)以及剩余量的鐵 (Fe)；粉末混合步驟(S20)，在該步驟中混合上述已準備的粉末；成型體制造步驟(S30)，在該步驟中對上述混合后粉末而制造具備了用于插入軸的內徑部的襯套式軸承的壓制成型體；燒結步驟(S40)，在該步驟中將上述成型體在1000°C至1150°C的溫度下加熱15 50分鐘并燒結而制造燒結體；強化熱處理步驟(S50)，在該步驟中利用選自由滲碳熱處理、氮化熱處理和高頻熱處理組成的組中的一種以上的熱處理方法處理上述燒結體以強化微觀結構；以及含浸步驟(S60)，在該步驟中使上述強化的燒結體含浸潤滑油。另一方面，根據本發明的一例，在上述粉末準備步驟中，所述組合物進一步包含一種以上的粉末，所述粉末選自由相對于總重量為0. 02重量％ 0. 6重量％的鉻(Cr)、0. 05 重量％ 0.5重量％的鉬(Mo)、0. 01重量％ 0.3重量％的釩(V)、0. 05重量％ 0. 5重量％的鎢(W)、0.01重量％ 0.05重量％的錳(Mn)以及0. 02重量％ 0. 2重量％的硅 (Si)組成的組中。作為上述滑動軸承用組合物的組成成分的銅(Cu)、錫(Sn)、碳(C)、鎳(Ni)、硼 (B)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鎢(W)、錳(Mn)和硅(Si)能夠以粉末形態使用，可以購入在商業上市售的各粉末進行使用。上述組成成分能夠以粉末形態單獨使用，也可以購入2個以上的成分以合金形態存在的合金粉末進行使用。在使用合金粉末的情況下，需要計算合金粉末中的各成分的比例，以決定根據成分的不同而不同的添加量。根據本發明的一例，上述錫(Sn)能夠以粉末形態包含在銅和錫的合金(Cu-Sn) 中。另外，在成型體制造步驟中，可以制造成型體的內部孔隙率為15 25%的成型體。根據本發明的滑動軸承即使在高溫高表面壓下也可以維持最適的摩擦性能，從而可以顯示出耐磨性優異且加油周期得到延長的效果。此外，在使用根據本發明的滑動軸承的情況下，相互接觸而驅動的軸和軸承不僅相互具有優異的耐磨性而且承載能力增加，從而提高對塑性變形的抵抗力。根據本發明的滑動軸承可以特別有效適用于由鐵或鋼鐵形成的軸。


圖1是根據本發明的一例的襯套式耐磨滑動軸承的截面圖。圖2是示出根據本發明的一例形成燒結體的耐磨滑動軸承燒結體結構的例的顯微鏡照片。圖3是示出根據本發明的一例形成燒結體的耐磨滑動軸承燒結體結構的例的顯微鏡照片。圖4是示出根據本發明的形成燒結體的耐磨滑動軸承的制造工序的一例的工序圖。<附圖主要部分的符號說明>10:軸承 11:內徑部12 主體 20 軸30 燒結體 31 =Ni-Fe系合金32 硼化物 33 =Cu34小孔 35 =Cu-Sn的金屬間化合物36 輕質合金
具體實施例方式下面參考實施例等更具體說明根據本發明的滑動軸承及其制造方法。作為根據本發明的耐磨滑動軸承的一例，如圖1所示的襯套式滑動軸承(10)具備形成了內徑部(11)的主體(12)，并且在上述主體(1 的內徑部(11)中插入有可旋轉的軸 (20)。具體地說，根據本發明的滑動軸承具有將滑動軸承用組合物燒結而制造的燒結體形態，所述滑動軸承用組合物包含相對于總重量為7重量％ 20重量％的銅(Cu)、l重量％ 7重量％的錫(Sn)、0. 2重量％ 2. 0重量％的碳(C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳 (Ni)、0. 01重量％ 0. 4重量％的硼(B)以及殘余量的鐵(Fe)。根據本發明的一例，上述滑動軸承用組合物可以進一步包含選自由0. 02重量％ 0. 6重量％的鉻(Cr)、0. 05重量％ 0. 5重量％的鉬(Mo)、0. 01重量％ 0. 3重量％的釩作)、0.05重量％ 0.5重量％的鎢(1)、0.01重量％ 0.05重量％的錳(Mn)以及0.02重量％ 0.2重量％的硅(Si)組成的組中的一種以上的成分。在本發明中，作為上述組成成分的銅(Cu)、錫(Sn)、碳(C)、鎳(Ni)、硼(B)、鐵 0 )、鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鎢(W)、錳(Mn)和硅(Si)能夠以粉末形態使用，可以購入在商業上市售的各粉末進行使用。上述組成成分能夠以粉末形態單獨使用，也可以購入2個以上的成分以合金形態存在的合金粉末進行使用。在使用合金粉末的情況下，需要計算合金粉末中的各成分的比例，以決定根據成分的不同而不同的添加量。通過將用于燒結上述滑動軸承(10)的組合物的各成分按照各自重量比形成粉末形態之后，將其成型并燒結，可以制造上述滑動軸承(10)。
可以認為根據本發明的滑動軸承是以鐵0 )、銅(Cu)和錫(Sn)為主材的軸承。鐵(Fe)是根據本發明的滑動軸承的主材料。銅(Cu)添加到鐵(Fe)系燒結合金之后不僅起到鐵(Fe)粉末的粘合劑的作用，而且起到維持低摩擦性能的作用。在上述銅的含量不足7重量％的情況下，有可能低摩擦性能變差；在超過20重量％的情況下，有可能硬度降低。在上述錫(Sn)的情況下，與軟質銅一起起到維持由鐵(Fe)構成的主材顆粒的致密化以及合金化的作用，同時在燒結時與銅(Cu)反應成為液相后形成銅-錫(Cu-Sn)間的金屬間化合物以強化軟質銅。錫(Sn)的含量與銅的含量有關，考慮合金的致密化以及燒性或強度等，可以使錫(Sn)的含量相對于粉末總量為1重量％至7重量％左右。另一方面，為了使錫(Sn)在燒結體內生成Cu-Sn間的金屬間化合物，有效的是，以銅-錫(Cu-Sn)合金形態添加。即，根據本發明的一例，上述錫(Sn)能夠以銅和錫的合金 (Cu-Sn)粉末形態包含。作為上述銅和錫的合金(Cu-Sn)粉末，可以使用錫(Sn)的含量為 25重量％ 50重量％左右的粉末。在錫(Sn)的情況下，由于其含量少，因此使用銅-錫的合金能夠提供充分的量，但是在銅(Cu)的情況下，使用銅-錫的合金不能提供充分的量。在使用銅-錫的合金不能提供充分的銅的情況下，可以另外添加銅粉末或者可以添加銅和其他金屬的合金。此處，根據本發明的一例，在上述銅-錫的合金中，可以使用上述錫的含量為20重量％ 50重量％的
I=I 巫 O另一方面，如果銅(Cu)粉末和銅-錫(Cu-Sn)合金粉末的總含量相對于粉末總重量超過27重量％，則鐵(Fe)顆粒的含量降低，因而有可能硬度降低，此外，如果銅(Cu)粉末和銅-錫(Cu-Sn)合金粉末的總含量不足8重量％，則使鐵(Fe)顆粒的致密化以及合金化下降，因而有可能剛性降低。因此，銅(Cu)粉末和銅-錫(Cu-Sn)合金粉末的總含量相
對于粉末總重量以8重量％ 27重量％為宜。鎳(Ni)對與可作為軸的主材料的鐵系材料的低摩擦性能優異。在鎳(Ni)的含量不足0. 3重量％的情況下，由于其量不充分因而低摩擦性能有可能不充分；在其量超過4重量％的情況下，妨礙鐵(Fe)與銅(Cu)以及鐵(Fe)與銅-錫(Cu-Sn)合金的致密化以及合金化，因而可能降低燒結密度。上述鎳(Ni)的情況下，鎳(Ni)能夠以單一成分形態的粉末使用，也能夠與其他的成分例如硼(B)、鉻(Cr)、硅(Si)等一起以合金粉末形態使用。在以合金粉末形態使用的情況下，有時可以提高燒結性。硼(B)是形成作為強化硬度的強化顆粒的硼化物的成分。在上述硼(B)的含量不足0. 01重量％的情況下，不能正常形成硼化物，在其含量超過0. 4重量％的情況下，引起材料本身的脆性，使燒結體產物的表面壓性能減弱。上述硼(B)的情況下，能夠以硼(B)單一粉末形態使用，但是根據本發明的一例，也能夠以與在燒結過程中分解而可提供硼(B)的鉻(Cr)、硅(Si)、鎳(Ni)的合金粉末形態使用，可以根據情況以如B4C等碳化物或其他的硼化物形態提供。即，上述硼能夠以選自由單一硼(B)、B4C形態的碳化物、B-N形態的硼化物、B-Cr形態的硼化物以及B-Si形態的硼化物組成的組中的至少一種形態提供。上述碳(C)通常可以由石墨提供，一部分也可以由碳化物提供。上述碳(C)是通過固溶于鐵(Fe)的熱處理等以硬化鐵的目的而添加的元素，在其含量不足0.2重量％的情況下，通過熱處理等的固溶硬化效果不明顯；在超過2重量％的情況下，在燒結過程中以石
8墨形態殘留，因而可能對燒結發生不良影響。鉻(Cr)和硅(Si)是與上述鎳(Ni)和硼⑶形成合金而能夠以合金粉末形態添加的成分。上述鉻(Cr)是形成微細碳化物的元素，在其添加量不足0. 02重量％的情況下，效果不明顯；在超過0. 6重量％的情況下，有可能引起材料的脆性。上述硅(Si)在與上述鎳(Ni)、硼(B)、鉻(Cr)等混合而制造合金粉末時起到降低其熔融溫度的作用，因此為了順利制造粉末，可以添加硅(Si)。根據本發明的一例，相對于滑動軸承燒結用組合物總重量添加0. 02 0. 2重量％，這有利于粉末制造。鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鎢(W)、錳(Mn)、硅(Si)粉末被分類為工具鋼粉末，它們是比僅由鐵(Fe)顆粒形成的基體(Matrix)的馬氏體更輕質的顆粒，通過將它們添加到以鐵(Fe)為主的合金中并使其分散，起到減少塑性變形且強化耐磨性的作用。上述工具鋼粉末的含量范圍是考慮硬度上升、耐磨性的效果以及燒結性等所有因素而決定的，在小于該含量范圍的情況下，硬度和耐磨性的提高減少，反之，在超過該含量范圍的情況下，隨著該含量的增加，具有攻擊軸承的偶件的特性，更嚴重時導致燒結性能的降低。圖2和圖3中示出用金屬顯微鏡攝影了根據本發明的一例通過燒結制成燒結體形態的滑動軸承內部結構的照片。由上述圖2和圖3可知，在上述燒結體(30)中，形成了含有鎳(Ni)系材質的Ni-狗系合金(31)、實現高硬度的硼化物(32)、多個小孔(34)和Cu-Sn 的金屬間化合物(35)，所述鎳(Ni)系材質在與作為偶件的軸的主材料鐵系合金的摩擦性能方面優異。此外，根據情況也包含輕質合金(36)。上述燒結體(30)中所形成的多個小孔(34)可以作為用于含浸潤滑油的空間，如上所述的小孔在將粉末組合物成型并燒結的過程中形成。在這樣的小孔(34)內含浸潤滑油，因而軸承可以具有更優異的潤滑性能。在這樣的潤滑油中，還可以添加抗磨極壓添加劑、或者還可以進一步包含固體潤滑劑。利用這樣的抗磨極壓添加劑或固體潤滑劑，可以提高軸承的潤滑性能。根據本發明的一例，可以在上述滑動軸承中形成相對于軸承總體積為15體積％ 至25體積％左右的小孔，結果，上述軸承可以包含相對于軸承總體積為15體積％至25體積％左右的潤滑油。在上述小孔相對于軸承總體積不足15體積％的情況下，難以包含充分的量的潤滑油，在小孔超過25體積％的情況下，軸承的強度值下降，在摩擦磨損時發生塑性變形，因此有可能導致軸承的破損。根據本發明的一例，潤滑油可以使用在40°C時粘度為80dt至1，OOOdt、優選為 80cSt至MOdt左右的，粘度指數為150 280的潤滑油。在粘度不足80dt的情況下，由于潤滑油過粘，因而在用于軸承時潤滑油不能充分地流出到摩擦面，在粘度超過1，OOOcst 的情況下，由于潤滑油過烯，因此不能很好地停留在小孔內。粘度優選為MOdt以下。另一方面，對于本發明的滑動軸承而言，通過提高所含浸的潤滑油的粘度指數，含浸有潤滑油的軸承(10)即使在極度苛刻的條件、例如3 ^g f/mm2左右的高表面壓以及 0. 5 Scm/sec左右的低速條件下進行使用而溫度急上升，潤滑油也可以維持一定的粘度。特別是，如果在高溫的條件下一直維持一定的粘度，則即使滑動軸承(10)的溫度急上升至高溫，也不會降低滑動軸承(10)的摩擦性能和耐磨性能。此外，由于在高溫的條件下潤滑油也一直維持一定的粘度，因而即使軸承(10)的溫度急上升至高溫，潤滑油也不會從軸承(10)的小孔(34)中漏出，而且即使一時漏出，也可以重新含浸到小孔(34)內。如此，如果潤滑油不從軸承(10)的小孔(34)漏出，則潤滑油的含浸期間得到延長，可以延長潤滑油的供給周期。另一方面，在上述潤滑油中，可以添加抗磨極壓添加劑，該抗磨極壓添加劑起到與金屬表面反應而形成薄的被摸的作用。上述抗磨極壓添加劑通過與軸00)的表面反應而形成薄的被摸，可以防止軸00)和軸承(10)直接接觸。特別是，通過防止軸00)和軸承 (10)的直接接觸，使軸(20)和軸承(10)的摩擦阻力顯著減小，通過使軸(20)和軸承(10) 的摩擦阻力顯著減小，可以提高軸承(10)的耐磨性能。在本發明中，作為抗磨極壓添加劑， 例如可以使用選自由二硫代磷酸鋅(ZincDithiophosphate)、磷酸胺(AminePhosphate)、 二硫代氨基甲酸鹽(Dithiocarbamates)、硫化合物(SulfurCompounds)、磷化合物 (PhosphorusCompounds)和硼化合物(BoronCompounds)組成的組中的至少一種以上。根據本發明的一例，上述抗磨極壓添加劑相對于所含浸的潤滑油的總體積可以添加0. 4體積％ 6. 8體積％左右。此外，上述潤滑油還可以包含固體潤滑劑。上述固體潤滑劑是可通過顆粒結晶本身的內部滑動、顆粒間的滑動以及與顆粒的摩擦面的滑動等起潤滑作用的固體粉末或鱗狀固體潤滑劑。作為這樣的固體潤滑劑的例，有諸如石墨或二硫化鉬(MoS》等硫化物；或者諸如聚四氟乙烯、特氟龍等樹脂系列物質，可以選擇其中的1種以上進行使用。為了獲得這樣的固體潤滑劑的效果，相對于所含浸的潤滑油的總體積可以添加1. 5體積％至25體積％ 左右ο參照圖4說明用于制造根據本發明的滑動軸承的制造工序。首先，準備準備滑動軸承用組合物用粉末，更具體地說，準備粉末形態的相對于總重量為7重量％ 20重量％的銅(Cu)、1重量％ 7重量％的錫(Sn)、0. 2重量％ 2. O 重量％的碳(C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳(Ni)、0.01重量％ 0.4重量％的硼(B)以及剩余量的鐵(Fe) (SlO)。必要時，進一步準備選自由相對于總重量為0. 02重量％ 0. 6重量％的鉻(Cr)、 0. 05重量％ 0. 5重量％的鉬(Mo)、0. 01重量％ 0. 3重量％的釩(V)、0. 05重量％ 0. 5 重量％的鎢(1)、0.01重量％ 0.05重量％的錳(Mn)以及0. 02重量％ 0. 2重量％的硅 (Si)組成的組中的一種以上的粉末一起使用。上述成分可以使用市售的粉末形態制品。此時，上述粉末可以使用各自成分單獨市售的粉末，也可以使用以合金形態市售的粉末。在使用合金形態的粉末的情況下，需要考慮合金中所含有的各成分的含量來計算各構成粉末的含量。例如，Ni、S、B和Cr可以使用將2種以上的上述成分合金化的各種市售的合金粉末制品。在錫(Sn)的情況下，可以使用形成了 Cu-Sn合金粉末形態的粉末。根據情況，Cr、 Mo、V、W、Mn、Si也可以使用以合金形態添加的粉末制品。將如上準備的粉末利用濕式或干式混合法混合后(S20)，通過加壓工序而制造成型體(S30)。此時，對上述成型體的形態沒有特別限定，只要按照適合于滑動偶件的形狀的方式進行成型即可。例如，在襯套式滑動軸承的情況下，可以制造環形的襯套式成型體。但從制品的特性方面考慮，加壓時應該使孔隙率達到15 25%。此時，適用的施加壓力可以為 300kg/cm2 至 5，000kg/cm2 左右，接著，為了防止氧化，將上述成型體在1000°C 1150°C的溫度下加熱15 50分鐘并燒結，從而制造燒結體(S40)。利用選自由滲碳熱處理、氮化熱處理和高頻熱處理組成的組中的一種以上的熱處理方法處理上述燒結體，從而強化微觀結構(S50)。然后，使上述強化的燒結體真空含浸潤滑油(S60)。根據本發明制成燒結體形態的滑動軸承即使在高表面壓高溫度條件下也維持抗塑性變形能力和低摩擦性能，從而可以延長加油周期。此外，即使在將上述燒結體作為內徑并且將外徑以與鐵系母材接合的狀態使用的情況下，與銷或軸(Siaft)接觸的部位為相同的燒結體時，也可以獲得相同的效果。下面通過實施例和試驗例更詳細說明本發明。<實施例1-3和比較例1_7>滑動軸承的制造按照下述表1中所記載的組成，準備滑動軸承用組合物粉末，利用硬脂酸系列潤滑劑混合粉末后，施加3，000kg/cm2的壓力，從而制造環形的襯套式成型體。表1中所記載的成分的粉末都使用了市售的制品。例如，鐵粉末使用了直外q ^的粉末，銅和銅-錫合金 (Cu30Sn ；含有30重量％的錫的銅-錫合金)使用了(株)韓國CHANGSUNG的粉末，C使用了市售的石墨制品，Ni和B使用了直7I^ ^的B-Ni制品，并且Si、Cr、Mo、V、W、M使用了工具鋼粉末。此時，在實施例1-3和比較例1-7中，各制造2個成型體，并分別分配到組1和組 2中。接著，將上述成型體在煤氣氣氛下、于1100°C的溫度均勻加熱25分鐘并燒結，從而制造燒結體。1100°c的燒結溫度以及維持時間都適合于實施例1-3和比較例1-7的試樣。此時，在上述1100°C的溫度下燒結后，將上述實施例1-3和比較例1-7的燒結體分別分成2組，其中一組在900°C進行滲碳熱處理，另一組未進行滲碳熱處理。表 1實施例和比較例組合物的例示(重量％ )
成分FeCuCu30SnCNiBSiCrMoVWMn實施例1Bal.15510. 50. 10. 030. 05實施例2Bal.101011. 20.20. 070. 1實施例3Bal.101011. 20.20. 10. 30. 30. 10. 30. 03比較例1Bal.201比較例2Bal.2011. 20. 20.070. 1比較例3Bal.3011. 20. 20.070. 1
1權利要求
1.一種滑動軸承，該滑動軸承是將滑動軸承用組合物燒結而形成的，所述滑動軸承用組合物包含相對于總重量為7重量％ 20重量％的銅((⑴^重量^ ？重量^的錫(Sn)、 0. 2重量％ 2. 0重量％的碳(C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳(Ni)、0. 01重量％ 0. 4重量％的硼(B)以及殘余量的鐵(Fe)。
2.如權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承具有具備了內徑部的主體，在所述內徑部插入有可旋轉的軸，并且所述滑動軸承為襯套式。
3.如權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承用組合物進一步包含選自由相對于總重量為0. 02重量％ 0. 6重量％的鉻(Cr)、0. 05重量％ 0. 5重量％的鉬 (Mo)、0. 01重量％ 0. 3重量％的釩(V)、0. 05重量％ 0. 5重量％的鎢(W)、0. 01重量％ 0.05重量％的錳(Mn)以及0.02重量％ 0.2重量％的硅(Si)組成的組中的一種以上的成分。
4.如權利要求1至3中任一項所述的滑動軸承，其特征在于，所述錫(Sn)以銅-錫的合金(Cu-Sn)粉末形態包含在所述滑動軸承用組合物中，并且在所述銅-錫的合金中所述錫的含量為20重量％ 50重量％。
5.如權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承在其內部形成相對于總體積為15體積％至25體積％左右的小孔。
6.如權利要求5所述的滑動軸承，其特征在于，在所述小孔內含浸有潤滑油，并且所述潤滑油在40°C時粘度為80dt MOdt的范圍、粘度指數為150 觀0。
7.如權利要求6所述的滑動軸承，其特征在于，所述潤滑油包含選自由二硫代磷酸鋅、 磷酸胺、二硫代氨基甲酸鹽、硫化合物、磷化合物和硼化合物組成的組中的至少一種以上的抗磨極壓添加劑，該添加劑相對于潤滑油總體積為0. 4體積％ 6. 8體積％左右。
8.如權利要求6或7所述的滑動軸承，其特征在于，所述潤滑油包含選自由石墨、二硫化鉬(MoS2)、聚四氟乙烯和特氟龍組成的組中的至少一種以上的固體潤滑劑，該固體潤滑劑相對于潤滑油總體積為1. 5體積％ 25體積％左右。
9.一種襯套式滑動軸承的制造方法，該制造方法包括粉末準備步驟(SlO)，在該步驟中準備滑動軸承用組合物用粉末，所述粉末包含相對于總重量為7重量％ 20重量％的銅(Cu)、1重量％ 7重量％的錫(Sn)、0. 2重量％ 2. 0 重量％的碳(C)、0. 3重量％ 4重量％的鎳(■)、0.01重量％ 0.4重量％的硼(B)以及剩余量的鐵(Fe)；粉末混合步驟(S20)，在該步驟中混合所述已準備的粉末；成型體制造步驟(S30)，在該步驟中對所述混合后粉末加壓而制造具備了用于插入軸的內徑部的襯套式軸承的壓制成型體；燒結步驟(S40)，在該步驟中將所述成型體在1000°C至1150°C的溫度下加熱15分鐘 50分鐘并燒結而制造燒結體；強化熱處理步驟(S50)，在該步驟中利用選自由滲碳熱處理、氮化熱處理和高頻熱處理組成的組中的一種以上的熱處理方法處理所述燒結體而強化微觀結構；以及含浸步驟(S60)，在該步驟中使所述強化的燒結體含浸潤滑油。
10.如權利要求9所述的襯套式滑動軸承的制造方法，其特征在于，在粉末準備步驟中進一步準備一種以上的粉末，以使其包含在所述組合物中，所述粉末選自由相對于總重量為0. 02重量％ 0. 6重量％的鉻(Cr)、0. 05重量％ 0. 5重量％的鉬(Mo)、0. 01重量％ 0.3重量％的釩(V)、0.05重量％ 0.5重量％的鎢(W)、0.01重量％ 0.05重量％的錳 (Mn)以及0. 02重量％ 0. 2重量％的硅(Si)組成的組中。
11.如權利要求9或10所述的襯套式滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述錫(Sn) 以銅-錫的合金(Cu-Sn)粉末形態包含在所述滑動軸承用組合物中，并且在所述銅-錫的合金中所述錫的含量為20重量％ 50重量％。
全文摘要
本發明涉及一種制成燒結體形態的耐磨性得到提高的滑動軸承，特別是，涉及一種襯套式滑動軸承，該滑動軸承在高表面壓、低速以及擺動等很差的滑動條件下，主要對與鐵系材質軸的摩擦和磨損性能方面優異而可以延長加油周期，而且對硬度方面優異而可以提高承載能力、抗塑性變形能力和疲勞強度。
文檔編號C22C9/04GK102197150SQ200980142126
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月22日 優先權日2008年10月23日
發明者李清來, 沈東燮, 金相范 申請人:斗山英維高株式會社