专利名称：Cu基烧结含油轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高负荷用途的Cu基烧结含油轴承。
背景技术：
以往，由于汽车的ABS系统的轴承所承受的负荷大，因此，在汽车的ABS系统的轴承上使用着滚珠轴承。再者，虽然若能够用烧结轴承去代替昂贵的滚珠轴承，从而可构成廉价的ABS系统，但由于汽车的ABS系统的轴承所承受的负荷有超过以往的烧结轴承的使用负荷范围的可能，因此，难以使用烧结轴承。另外，由于随着汽车雨刷的马达系统逐步小型化，其所使用的轴承也随着变小，进而轴承所受到的负荷变大的原因，因此，汽车雨刷的马达系统的轴承使用着Fe-Cu基烧结轴承。但是，由于Fe-Cu系轴承比Cu基烧结轴承具有更为优异的强度和硬度，一旦对偶轴使用Fe系的材料，由于相同组织金属现象，会发生异常磨损和熔焊的可能性，因此，尚有作为轴承其可靠性尚不充分的问题。另一方面，专利文献I中公开着一种被作为内燃机用的阀导承等的滑动部件使用，且在高温、高负荷以及低润滑的环境下具有优异的耐磨损性和耐熔焊性的Cu基烧结合金。专利文献1:日本特开平05-195117号公报专利文献I中所公开的Cu基烧结合金，通过将与基体粘着性良好的Ni基硬质粒子和固体润滑剂MoS2，添加在借助斯皮诺达分解而发生硬化的组成Cu-N1-Sn系合金中，从而赋予耐磨损性和耐熔焊性。但是，在该Cu基烧结合金的制造中，使用昂贵的Ni基硬质粒子，则有不能廉价制造这样的成本上的问题。另外，被使用在该Cu基烧结合金的Ni基硬质粒子中含有Cr，因此，在烧结过程中量产性优异的连续炉中的气氛烧结中，由于与基体的粘着性并不一定充分，因此在制造上，有得不到稳定且耐磨损性和耐熔焊性优异的产品的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够一并解决上述问题，S卩，能够使用在汽车的ABS系统和雨刷的马达系统的轴承等的高负荷用途上，并且，廉价、耐磨损性和耐熔焊性优异的Cu基烧结含油轴承。本发明的Cu基烧结含油轴承，以质量％计含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，或者进一步含有0.3 5.0%的固体润滑剂，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，而且具有将以Ni和P为主要成分的相分散在基体中的金属组织，并且具有5 25%的气孔率。另外，所述固体润滑剂为石墨、氟化石墨、二硫化钥、氮化硼、氟化钙、滑石中的任
意一种。本发明的Cu基烧结含油轴承，借助以质量％计含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，并且，具有将Ni和P作为主要成分的相分散在基体中的金属组织，而且，具有5 25%的气孔率，使其廉价且耐磨损性优异。或者，进一步通过含有0.3 5.0%的固体润滑剂，从而使其耐磨损性更为优异。另外，通过为石墨、氟化石墨、二硫化钥、氮化硼、氟化钙、滑石中的任意一种的所述固体润滑剂所赋予的润滑性，使其耐磨损性优异。
图1 为添加 Cu-P 粉末，成为 Cu:剩余部分、N1:7.7%、Sn:6.8%、P:1.2% 以及 C:1.0%
时的电子显微镜照片。图2为添加了 N1-P粉末的本发明例20的电子显微镜照片。图3为添加了 Cu-P粉末的本发明例4的电子显微镜照片。图4为Cu:剩余部分、N1:9%、Sn:8%、P:0%以及C:1.0%时的电子显微镜照片。
具体实施例方式本发明的Cu基烧结含油轴承，以质量％计含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，而且具有将以Ni和P为主要成分的相分散在基体中的金属组织，并且具有5 25%的气孔率。而且，通过该组成等，使本发明的Cu基烧结含油轴承变得廉价且耐磨损性优异。在此，本发明的Cu基烧结含油轴承，通过进一步地含有0.3 5.0%的固体润滑剂，从而能够得到更为优异的耐磨损性。以下，对本发明的Cu基烧结含油轴承的组成进行详细说明。在以下所说明的含量全部以质量％计。(I)Ni:以质量％计为5 40%Ni通过与P形成合金相，从而具有提高耐磨损性和降低摩擦系数的作用。另外，Ni与Cu、Sn以及P形成基体的固溶体，从而能够提高轴承的强度，并通过时效硬化进而能够进一步提高轴承的强度，因而有助于轴承的耐磨损性的提高。Ni的含量若低于5%则得不到所希望的效果。另一方面，若Ni的添加量超过40%，不仅不能够得到所希望的改善效果，反而导致原料成本提高，因此不优选。 (2) Sn:以质量%计为3 15%Sn与Cu、N1、P形成基体的固溶体，从而能够提高轴承的强度，并通过时效硬化还能够进一步提高轴承的强度，因而有助于轴承的耐磨损性的提高。Sn的含量若低于3%则得不到所希望的效果。另一方面，Sn的含量若超过15%，不仅不能够得到提高强度的效果，反而导致尺寸精确度降低，因此不优选。(3 ) P:以质量 % 计为 0.5 4.0%P通过与Ni形成合金相，具有提高耐磨损性和降低摩擦系数的作用。P的含量若低于0.5%则得不到所希望的效果。另一方面，若P的添加量超过4.0%，不仅不能够得到所希望的效果，反而导致原料成本提高，因此不优选。(4)固体润滑剂:在含有的情况下，以质量％计为0.3 5.0%固体润滑剂对于轴承赋予优异的润滑性，从而能够有助于轴承的耐磨损性的提高。作为固体润滑剂，含有石墨、氟化石墨 、二硫化钥、氮化硼、氟化钙以及滑石(Mg3Si4O10(OH)2)中的至少一种以上。其中，滑石在烧结后变为顽火辉石(MgSiO3X虽然可根据需要含有固体润滑剂，该固体润滑剂的含量若低于0.3%则得不到提高耐磨损性的效果，该含量若超过5%则强度明显降低，因此不优选。(5)以Ni和P为主要成分的相将N1-P合金粉末或Cu-P合金粉末的任意一种，或者将N1-P合金粉末和Cu-P合金粉末的两种添加在Cu-N1-Sn合金粉末中，然后通过在720 900°C的温度范围内进行烧结，则得到具有将以Ni和P为主要成分的相分散在基体中的金属组织的Cu基烧结含油轴承。该金属组织，其硬度比基体部分高，因此有助于轴承的耐磨损性。以下，对本发明的Cu基烧结含油轴承的具体实施例进行说明。另外，本发明不限定于以下的实施例，可实施各种变通。实施例(I)Cu基烧结含油轴承的制作作为原料粉末准备如下，即粒径100目以下的Cu-N1-Sn合金粉末(Ni和Sn的含有比例记载在表I)、粒径200目的Cu-8质量％的P合金粉末、粒径350目的N1-1l质量％的P合金粉末、粒径200目的Sn粉末以及平均粒径20 μ m的石墨粉末等固体润滑剂。将这些原料粉末按表2和表3所示的成分组成进行配合，加入0.5%的硬脂酸锌并用V型混合机混合20分钟后，使用200 700MPa的范围内的所规定的压力实行加压成型，进而制作出环状的压坯。在吸热型气体(吸热式气体)气氛中，以720°C 900°C的范围内的规定温度对于该压坯进行烧结，之后进行尺寸调整，从而得到Cu基烧结合金。所述吸热型气体，其通过将天然气和空气混合并通过加热 的催化剂从而产生分解变成来得到。进而，对于如此得到的Cu基烧结合金中的数个，进一步在350°C Xl小时的条件下进行了时效处理。而且，将润滑油含浸在Cu基烧结合金中。通过以上的工序，制造出均具有外径18mmX内径8mmX高度4mm尺寸的环状，且含有如表2和表3所示的组成成分的Cu基烧结含油轴承。对于如此得到的Cu基烧结含油轴承，使用电子探针显微分析仪(EPMA)进行分析时，被确认为具有将以Ni和P为主要成分的相分散在基体中的金属组织。另外，这些Cu基烧结含油轴承，气孔以5 25%的比例分散在基体中。而且，在表I 3中，本发明范围内的Cu基烧结含油轴承表示为“本发明例”，本发明范围外的Cu基烧结含油轴承表示为“比较例”。表I
权利要求
1.一种Cu基烧结含油轴承，其特征在于，以质量％计含有5 40%的N1、3 15%的Sn和0.5 4.0%的P，或者进一步含有0.3 5%的固体润滑剂，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成，而且具有将以Ni和P为主要成分的相分散在基体中的金属组织，并且具有5 25%的气孔率。
2.如权利要求1所述的C u基烧结含油轴承，其特征在于，所述固体润滑剂为石墨、氟化石墨、二硫化钥、氮化硼、氟化钙、滑石中的任意一种。
全文摘要
本发明提供一种Cu基烧结含油轴承，能够使用在汽车的ABS系统和雨刷的马达系统的轴承等的高负荷用途上，并且，廉价、耐磨损性和耐熔焊性优异。以质量%计含有5～40%的Ni、3～15%的Sn和0.5～4.0%的P，或者进一步含有0.3～5.0%的固体润滑剂，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，并且具有将Ni和P作为主要成分的相分散在基体中的金属组织，而且具有5～25%的气孔率。
文档编号C22C1/05GK103201397SQ20118005376
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月7日 优先权日2010年11月8日
发明者石井义成, 塚田康弘 申请人:大冶美有限公司