專利名稱：Cu基燒結含油軸承的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高負荷用途的Cu基燒結含油軸承。
背景技術：
以往，由于汽車的ABS系統的軸承所承受的負荷大，因此，在汽車的ABS系統的軸承上使用著滾珠軸承。再者，雖然若能夠用燒結軸承去代替昂貴的滾珠軸承，從而可構成廉價的ABS系統，但由于汽車的ABS系統的軸承所承受的負荷有超過以往的燒結軸承的使用負荷范圍的可能，因此，難以使用燒結軸承。另外，由于隨著汽車雨刷的馬達系統逐步小型化，其所使用的軸承也隨著變小，進而軸承所受到的負荷變大的原因，因此，汽車雨刷的馬達系統的軸承使用著Fe-Cu基燒結軸承。但是，由于Fe-Cu系軸承比Cu基燒結軸承具有更為優異的強度和硬度，一旦對偶軸使用Fe系的材料，由于相同組織金屬現象，會發生異常磨損和熔焊的可能性，因此，尚有作為軸承其可靠性尚不充分的問題。另一方面，專利文獻I中公開著一種被作為內燃機用的閥導承等的滑動部件使用，且在高溫、高負荷以及低潤滑的環境下具有優異的耐磨損性和耐熔焊性的Cu基燒結合金。專利文獻1:日本特開平05-195117號公報專利文獻I中所公開的Cu基燒結合金，通過將與基體粘著性良好的Ni基硬質粒子和固體潤滑劑MoS2，添加在借助斯皮諾達分解而發生硬化的組成Cu-N1-Sn系合金中，從而賦予耐磨損性和耐熔焊性。但是，在該Cu基燒結合金的制造中，使用昂貴的Ni基硬質粒子，則有不能廉價制造這樣的成本上的問題。另外，被使用在該Cu基燒結合金的Ni基硬質粒子中含有Cr，因此，在燒結過程中量產性優異的連續爐中的氣氛燒結中，由于與基體的粘著性并不一定充分，因此在制造上，有得不到穩定且耐磨損性和耐熔焊性優異的產品的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種能夠一并解決上述問題，S卩，能夠使用在汽車的ABS系統和雨刷的馬達系統的軸承等的高負荷用途上，并且，廉價、耐磨損性和耐熔焊性優異的Cu基燒結含油軸承。本發明的Cu基燒結含油軸承，以質量％計含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，或者進一步含有0.3 5.0%的固體潤滑劑，剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成，而且具有將以Ni和P為主要成分的相分散在基體中的金屬組織，并且具有5 25%的氣孔率。另外，所述固體潤滑劑為石墨、氟化石墨、二硫化鑰、氮化硼、氟化鈣、滑石中的任
意一種。本發明的Cu基燒結含油軸承，借助以質量％計含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，剩余部分由Cu及不可避免的雜質構成，并且，具有將Ni和P作為主要成分的相分散在基體中的金屬組織，而且，具有5 25%的氣孔率，使其廉價且耐磨損性優異。或者，進一步通過含有0.3 5.0%的固體潤滑劑，從而使其耐磨損性更為優異。另外，通過為石墨、氟化石墨、二硫化鑰、氮化硼、氟化鈣、滑石中的任意一種的所述固體潤滑劑所賦予的潤滑性，使其耐磨損性優異。
圖1 為添加 Cu-P 粉末，成為 Cu:剩余部分、N1:7.7%、Sn:6.8%、P:1.2% 以及 C:1.0%
時的電子顯微鏡照片。圖2為添加了 N1-P粉末的本發明例20的電子顯微鏡照片。圖3為添加了 Cu-P粉末的本發明例4的電子顯微鏡照片。圖4為Cu:剩余部分、N1:9%、Sn:8%、P:0%以及C:1.0%時的電子顯微鏡照片。
具體實施例方式本發明的Cu基燒結含油軸承，以質量％計含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成，而且具有將以Ni和P為主要成分的相分散在基體中的金屬組織，并且具有5 25%的氣孔率。而且，通過該組成等，使本發明的Cu基燒結含油軸承變得廉價且耐磨損性優異。在此，本發明的Cu基燒結含油軸承，通過進一步地含有0.3 5.0%的固體潤滑劑，從而能夠得到更為優異的耐磨損性。以下，對本發明的Cu基燒結含油軸承的組成進行詳細說明。在以下所說明的含量全部以質量％計。(I)Ni:以質量％計為5 40%Ni通過與P形成合金相，從而具有提高耐磨損性和降低摩擦系數的作用。另外，Ni與Cu、Sn以及P形成基體的固溶體，從而能夠提高軸承的強度，并通過時效硬化進而能夠進一步提高軸承的強度，因而有助于軸承的耐磨損性的提高。Ni的含量若低于5%則得不到所希望的效果。另一方面，若Ni的添加量超過40%，不僅不能夠得到所希望的改善效果，反而導致原料成本提高，因此不優選。 (2) Sn:以質量%計為3 15%Sn與Cu、N1、P形成基體的固溶體，從而能夠提高軸承的強度，并通過時效硬化還能夠進一步提高軸承的強度，因而有助于軸承的耐磨損性的提高。Sn的含量若低于3%則得不到所希望的效果。另一方面，Sn的含量若超過15%，不僅不能夠得到提高強度的效果，反而導致尺寸精確度降低，因此不優選。(3 ) P:以質量 % 計為 0.5 4.0%P通過與Ni形成合金相，具有提高耐磨損性和降低摩擦系數的作用。P的含量若低于0.5%則得不到所希望的效果。另一方面，若P的添加量超過4.0%，不僅不能夠得到所希望的效果，反而導致原料成本提高，因此不優選。(4)固體潤滑劑:在含有的情況下，以質量％計為0.3 5.0%固體潤滑劑對于軸承賦予優異的潤滑性，從而能夠有助于軸承的耐磨損性的提高。作為固體潤滑劑，含有石墨、氟化石墨 、二硫化鑰、氮化硼、氟化鈣以及滑石(Mg3Si4O10(OH)2)中的至少一種以上。其中，滑石在燒結后變為頑火輝石(MgSiO3X雖然可根據需要含有固體潤滑劑，該固體潤滑劑的含量若低于0.3%則得不到提高耐磨損性的效果，該含量若超過5%則強度明顯降低，因此不優選。(5)以Ni和P為主要成分的相將N1-P合金粉末或Cu-P合金粉末的任意一種，或者將N1-P合金粉末和Cu-P合金粉末的兩種添加在Cu-N1-Sn合金粉末中，然后通過在720 900°C的溫度范圍內進行燒結，則得到具有將以Ni和P為主要成分的相分散在基體中的金屬組織的Cu基燒結含油軸承。該金屬組織，其硬度比基體部分高，因此有助于軸承的耐磨損性。以下，對本發明的Cu基燒結含油軸承的具體實施例進行說明。另外，本發明不限定于以下的實施例，可實施各種變通。實施例(I)Cu基燒結含油軸承的制作作為原料粉末準備如下，即粒徑100目以下的Cu-N1-Sn合金粉末(Ni和Sn的含有比例記載在表I)、粒徑200目的Cu-8質量％的P合金粉末、粒徑350目的N1-1l質量％的P合金粉末、粒徑200目的Sn粉末以及平均粒徑20 μ m的石墨粉末等固體潤滑劑。將這些原料粉末按表2和表3所示的成分組成進行配合，加入0.5%的硬脂酸鋅并用V型混合機混合20分鐘后，使用200 700MPa的范圍內的所規定的壓力實行加壓成型，進而制作出環狀的壓坯。在吸熱型氣體(吸熱式氣體)氣氛中，以720°C 900°C的范圍內的規定溫度對于該壓坯進行燒結，之后進行尺寸調整，從而得到Cu基燒結合金。所述吸熱型氣體，其通過將天然氣和空氣混合并通過加熱 的催化劑從而產生分解變成來得到。進而，對于如此得到的Cu基燒結合金中的數個，進一步在350°C Xl小時的條件下進行了時效處理。而且，將潤滑油含浸在Cu基燒結合金中。通過以上的工序，制造出均具有外徑18mmX內徑8mmX高度4mm尺寸的環狀，且含有如表2和表3所示的組成成分的Cu基燒結含油軸承。對于如此得到的Cu基燒結含油軸承，使用電子探針顯微分析儀(EPMA)進行分析時，被確認為具有將以Ni和P為主要成分的相分散在基體中的金屬組織。另外，這些Cu基燒結含油軸承，氣孔以5 25%的比例分散在基體中。而且，在表I 3中，本發明范圍內的Cu基燒結含油軸承表示為“本發明例”，本發明范圍外的Cu基燒結含油軸承表示為“比較例”。表I
權利要求
1.一種Cu基燒結含油軸承，其特征在于，以質量％計含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，或者進一步含有0.3 5%的固體潤滑劑，剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成，而且具有將以Ni和P為主要成分的相分散在基體中的金屬組織，并且具有5 25%的氣孔率。
2.如權利要求1所述的C u基燒結含油軸承，其特征在于，所述固體潤滑劑為石墨、氟化石墨、二硫化鑰、氮化硼、氟化鈣、滑石中的任意一種。
全文摘要
本發明提供一種Cu基燒結含油軸承，能夠使用在汽車的ABS系統和雨刷的馬達系統的軸承等的高負荷用途上，并且，廉價、耐磨損性和耐熔焊性優異。以質量%計含有5～40%的Ni、3～15%的Sn和0.5～4.0%的P，或者進一步含有0.3～5.0%的固體潤滑劑，剩余部分由Cu及不可避免的雜質構成，并且具有將Ni和P作為主要成分的相分散在基體中的金屬組織，而且具有5～25%的氣孔率。
文檔編號C22C1/05GK103201397SQ20118005376
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月7日 優先權日2010年11月8日
發明者石井義成, 塚田康弘 申請人:大冶美有限公司