滑动轴承组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用粉末冶金法的滑动轴承组件，尤其是，涉及在高表面压力下使用 的建筑机械的接头用的滑动轴承组件。
【背景技术】
[0002] -般而言，建筑机械的液压挖掘机的接头或起重机的臂支撑接头，插入轴承的轴 在既定的转动角度的范围内重复地相对地摇动，承受60MPa以上的高表面压力。因此，作为 这种轴承组件，使用利用耐磨损性优异的材料的滑动轴承组件，使粘度高的润滑油或润滑 月旨、蜡等介入滑动面而使用。在这样的滑动轴承组件中，由于即使在高表面压力下使用，也 通过防止金属接触，从而抑制磨损而得到顺利的轴承作用，因而要求润滑油向滑动面的供 给变得充分。因此，碳钢的热处理品或高强度黄铜等材料适用于滑动轴承组件所使用的轴 衬，近年来，如例如专利文献1等所记载的含有10~30%重量的Cu的烧结材料的适用也具体 化。
[0003] 现有技术文献 专利文献1 :日本特开平11-117940号公报。
【发明内容】
[0004] 发明要解决的课题 通常，如果在用于滑动轴承组件的轴衬的铁基烧结合金中含有大量Cu，则软质的铜相 或铜合金相分散于铁基体中，由此，能够缓和对对方部件的攻击性并适度地变形，因而与对 方部件的融合性提高。另一方面，如果铜相或铜合金相分散于铁基体中，则铁基烧结合金 的强度下降。另外，近年来，由于铜基体金属的价格上涨，因而在像专利文献1那样使用 10~30%重量的Cu的技术中，制造成本变得较贵而不实用。
[0005] 然而，如果减少Cu的含有量，则分散于铁基体中的铜相或铜合金相变少，产生耐 磨损性下降且对对方部件的攻击性提高等问题。
[0006]与此相对的是，存在将硫化锰粉末添加于原料粉末而使硫化锰相分散于基体中的 技术，但在该技术中，硫化锰对基体的固接性低，在滑动时有可能脱落，并且，硫化锰粉末阻 碍原料粉末的烧结，因而烧结合金的强度变低。
[0007] 出于这些问题，本发明的目的在于，提供降低Cu的使用量而降低制造成本并使对 基体的固接性高的硫化物分散的建筑机械的接头用的滑动轴承组件。
[0008] 用于解决课题的方案 本发明的滑动轴承组件是用于建筑机械的接头的滑动轴承组件，其特征在于，至少由 轴和作为滑动轴承的铁类烧结件所组成的轴衬构成，轴衬的整体组成构成为，按质量比计 量，Cu:0? 1~10%，C:0? 2~L2%，Mn:0? 03~0. 9%，S:0? 36~L68%，剩余部分：Fe和不可避免的 杂质，示出在以马氏体组织为主的基体中气孔分散且硫化物粒子析出并分散的金属组织， 硫化物粒子相对于基体而以1~7%体积的比例分散。
[0009] 以下，关于本发明的滑动轴承组件的轴衬，将数值限定的根据与本发明的作用一 起说明。此外，在以下的说明中，" ％ "意味着" ％质量"。本发明的滑动轴承组件的轴衬以强 度比Cu更高的Fe作为主要成分，以基体组织作为铁基体（铁合金基体）。轴衬的金属组织 作为硫化物和气孔分散于该铁基体中的组织。铁基体由铁粉末形成。而且，气孔起因于粉 末冶金法而产生，对原料粉末进行压粉成形时的粉末之间的空隙残留于通过原料粉末的结 合而形成的铁基体中。
[0010] 一般而言，铁粉末起因于制法而含有〇. 〇3~1. 0%左右的Mn，因此，铁基体含有微量 的Mn。而且，通过供给S，从而能够作为固体润滑剂而使硫化锰等硫化物粒子析出于基体 中。在此，由于硫化锰微细地析出于基体中，因而对改善切削性有效果，但对于有助于滑动 特性，由于过于微细，因而滑动特性改善效果小。因此，在本发明中，除了与在基体中微量地 含有的Mn反应的部分的S之外，进一步赋予S，使该S与作为主要成分的Fe结合而形成硫 化铁（FeS)。因此，析出于基体中的硫化物粒子以通过作为主要成分的Fe而生成的硫化铁 为主，一部分成为通过作为不可避免的杂质的Mn而生成的硫化锰。
[0011] 硫化铁是作为固体润滑剂而适合于提高滑动特性的大小的硫化物粒子，与作为基 体的主要成分的Fe结合而形成，因而能够均匀地析出并分散于基体中。
[0012] 如上所述，在本发明中，除了与基体中所含有的Mn结合的S之外，进一步供给S，使 该S与作为基体的主要成分的Fe结合而使硫化物析出。但是，如果析出并分散于基体中的 硫化物粒子的量低于1%体积，则未得到充分的润滑作用，滑动特性下降。另一方面，随着硫 化物粒子的量增加，轴衬的润滑作用提高，但硫化物的量相对于基体而过多，轴衬的强度下 降。因此，为了得到耐受60MPa的高压的强度，有必要使硫化物粒子的量成为7%体积以下。 即，基体中的硫化物粒子的量相对于基体而成为1~7%体积。
[0013] 为了得到以该量的硫化铁为主体的硫化物，S量在整体组成中为0. 36~1. 68%质 量。如果S量低于0. 36%质量，则难以得到期望的量的硫化物粒子，如果超过1. 68%质量， 则硫化物粒子过剩地析出。
[0014] S以容易分解的硫化铁粉末的形态赋予，通过将硫化铁粉末添加至以铁粉末为主 体的原料粉末中而赋予。在该情况下，硫化铁粉末在烧结时分解，由此，供给S，S与硫化铁 粉末的周围的Fe结合而生成FeS，并且，在与Fe之间产生共晶液相，成为液相烧结而促进粉 末粒子之间的晶颈的生长。另外，从该共晶液相起，S在铁基体中均匀地扩散，S的一部分与 铁基体中的Mn结合，作为硫化锰而析出于铁基体中，并且，残余的S作为硫化铁而析出于铁 基体中。
[0015] 这样，关于硫化锰和硫化铁等硫化物，使基体中的Mn或Fe与S结合而析出于铁基 体中，因而与添加硫化物而分散的现有的方法相比而均匀地分散。另外，由于硫化物析出并 分散，因而牢固地固接于基体，在滑动时不容易脱落，长期发挥优异的滑动特性。
[0016] 而且，如上所述，成为液相烧结，并且，原料粉末彼此的扩散良好地进行，因而铁基 体的强度提高，铁基体的耐磨损性提高。所以，关于本发明的滑动轴承组件的轴衬，不仅牢 固地固接于气孔中和粉末晶粒边界，而且还牢固地固接于基体的固体润滑剂均匀地分散于 基体中，滑动特性和基体强度改善，耐磨损性提高。
[0017] 本发明的滑动轴承组件的轴衬，即使在60MPa的高表面压力下，也能够使用，因而 铁基体作为以马氏体为主体的金属组织。在此，所谓以马氏体为主体的金属组织，意味着， 按截面面积率计量，铁基体的60%以上成为马氏体，优选为80%以上。即，马氏体是硬且强 度高的组织，通过由这样的马氏体构成基体组织的60%以上，从而即使在高表面压力作用 的滑动条件下，也能够防止基体的塑性变形而得到良好的滑动特性。最优选使基体组织的 全部成为马氏体，但铁基体的一部分也可以成为索氏体、屈氏体、贝氏体等的金属组织。
[0018] 在图1中示出本发明的滑动轴承组件的轴衬的金属组织的一个示例。图1(a)是金 属组织照片，图1(b)是使图1(a)的金属组织照片中的硫化物的位置成为灰色且使气孔的 位置成为黑色而示出的示意图。在图1(b)中，白色的部分是基体组织的部分，如从图1(a) 的金属组织照片所得知，该部分成为马氏体相。关于硫化物（灰色部分），得知，一部分存在 于气孔中，但大部分分散于基体中，析出并分散于基体中。
[0019] 在本发明的滑动轴承组件的轴衬中，为了强化铁基体，使Cu和C固溶于铁基体而 用作铁合金。Cu固溶于铁基体而有助于铁基体的强化。为了强化该基体，Cu量需要成为 〇. 1%质量以上。另外，如果使Cu量成为3. 5%质量以上，则过饱和的Cu作为软质的Cu相而 析出并分散于基体中，因而能够缓和对对方件的攻击性。另外，由析出于Fe基体中的Cu在 周围的Fe与Cu之间形成成为硫化物的析出的起点的界面。因此，由于含有Cu而导致硫化 物更容易析出并分散于基体中，硫化物不是存在于气孔中那样的形态，而是成为牢固地密 合并分散于基体的形态。但是，如果Cu量过多，则强度低的铜相大量地分散，因而轴衬的强 度下降。因此，使Cu量的上限成为10%质量。
[0020] 上述的Cu，如果以固溶于Fe的铁合金粉末的形态赋予，则原料粉末变硬，压缩性 受损。因此，Cu以铜粉末的形态赋予。铜粉末在烧结时产生Cu液相而润湿并覆盖于铁粉 末，在铁粉末中扩散。因此，即使将Cu以铜粉末的形态赋予，也与作为向铁基体的扩散速度 快的元素互相结合，Cu在铁基体中以某种程度均匀地扩散。
[0021] 此外，在铜相分散于基体组织中的情况下，其一部分有时候成为铜硫化物。在这样 的铜硫化物分散于基体中的情况下，与铜硫化物分散相应地，铁硫化物的量减少，但由于铜 硫化物也具有润滑作用，因而可以不对滑动特性造成影响。
[0022] C是为了固溶于铁基体而强化铁基体并使基体组织成为马氏体组织而使用的。如 果C量不足，则强度低的铁素体分散于基体组织中，强度和耐磨损性下降。因此，使C量成 为0.2%质量以上。另一方面，如果添加量过多，则较脆的渗碳体以网络状析出，不能耐受 60MPa的高压。因此，将C量的上限设为1.2%质量。上述的C，如果以固溶于Fe的铁合金 粉末的形态赋予，则原料粉末变硬，压缩性受损。因此，C以石墨粉末的形态赋予。
[0023] 将以上的各粉末，g卩（1)含有0. 03~1. 0%质量的Mn且剩余部分由Fe和不可避免 的杂质构成的铁粉末、（2)铜粉末、（3)石墨粉末、（4)硫化铁粉末以整体组成按质量比计量 为Cu:0? 1~10%、C:0? 2~L2%、Mn:0? 03~0. 9%、S:0? 36~L68%、剩余部分：成为Fe和不可避 免的杂质的方式添加并混合而得到的混合粉末用作原料粉末，对该原料粉末进行成形、烧 结以及热处理，由此，能够制造本发明的滑动轴承组件的轴衬。
[0024] 关于成形，通过一直以来进行的压模法而成形为成形体，压模法即这样的方法：在 通过将原料粉末填充于由具有造型出制品的外周形状的模孔的金属模具、与金属模具的模 孔滑动自由地嵌合并造型出制品的下端面的下冲头以及根据需要而造型出制品的内周形 状或缩凹部的芯棒形成的空腔并造型出制品的上端面的上冲头和该下冲头而对原料粉末 进行压缩成形之后，从金属模具的模孔拔出。
[0025]将所得到的成形体在烧结炉中在1000~1200°C的范围内烧结。此时的加热温度， 即烧结温度对烧结的进行和元素的扩散造成重要的影响。在此，如果烧结温度低于1000°c，