粉末压坯制机械部件及其制造方法
【专利摘要】对原料粉末进行加压成形得到粉末压坯，利用水蒸汽处理，在构成所述粉末压坯的所述金属粉末的颗粒间形成氧化物皮膜，由此制造具有大于100MPa的径向抗压强度的机械部件，所述原料粉末以可形成氧化物皮膜的金属粉末为主原料。
【专利说明】
粉末压坯制机械部件及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种粉末压坯制机械部件及其制造方法。更详细而言，本发明涉及粉 末压坯经高强度化但未经烧结而成的机械部件及其制造方法，所述粉末压坯通过将金属粉 末用单轴加工压制等进行成形而得到。
【背景技术】
[0002] 以往，在粉末冶金的领域中，通常将以金属粉末为首的原料粉末混合，进行压粉成 形后，在大于800°C的高温炉中进行烧结，形成制品。以下，将成形后的金属粉末状态称为粉 末压坯，与进一步经过烧结工序的烧结体相区别（参照JIS Z 2500:2000)。
[0003] 根据JIS Z 2500: 2000,粉末冶金属于金属粉的制造或利用成形和烧结工序由金 属粉制造制品的冶金技术范畴，其与铸造、锻造是不同的技术，通常利用以下的工序制造制 品。
[0004] (1)成为原料的金属、润滑剂、石墨等粉末的混合
[0005] (2)基于加压压制等的压粉成形
[0006] (3)在熔点以下的烧结
[0007] (4)矫正(精整）
[0008] (5)(根据需要)热处理、含油等后加工
[0009] 其中，对于(3)的烧结工序，在铁系材料的情况下，通常在800°C以上的高温区域进 行处理，其成本占据制造总成本的1/4~1/2。进一步经过高温下的烧结工序，由此粉末压坯 产生膨胀、收缩，因此为了控制目标尺寸以及精度，（4)的矫正工序必不可少。
[0010]通过经过烧结工序，金属颗粒间产生熔接、颈缩，强度提高，但若在较低温度处理 也能够确保充分的强度，则不仅能够降低制造成本，而且能够抑制尺寸变化，从而连矫正工 序都可以省略。
[0011] 以往，对于除了烧结以外的使粉末压坯高强度化的方法，进行了如下研究。
[0012] 专利文献1中记载有粉末冶金中粉末压坯的强化方法。即，对添加有作为成形用润 滑剂的金属皂的金属粉末进行压缩成形后，将该粉末压坯加热至金属皂的熔点以上、脱蜡 温度以下的温度，由此冷却后其机械强度显著增加。据推测其机理如下:粉末压坯内在的空 孔中的金属皂因热处理而发生溶融，形成连续的层并凝固，该层的密度使粉末压坯的强度 提高(参照专利文献1的权利要求、第2栏第10~12行、第3栏第22~25行）。
[0013] 专利文献2中记载有利用水蒸汽黑化处理使粉末压坯结合，制造铁系"烧结"部件， 其中不对粉末压坯进行烧结。其机理如下:通过水蒸汽黑化处理，以氧化膜覆盖了粉末压坯 的整个表面，表面颗粒相互结合固化，整体成为具有规定强度的物体(专利文献2的第2页左 下栏第8~11行）。
[0014]现有技术文献 [0015]专利文献
[0016] 专利文献1:日本特公昭61-011282号公报
[0017] 专利文献2:日本特开昭63-072803号公报 [0018] 专利文献3:日本特开平04-198403号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的课题
[0020] 专利文献1中记载的技术目的只是在于将粉末压坯从成形压制等搬送至烧结炉期 间防止粉末压坯的缺损、破裂，该状态下不具有作为制品的强度。因此，当然没有省略烧结 工序的启示。若之后不进行高温下的烧结工序，则结果不仅连能够用作制品的强度都无法 确保，而且因为这是烧结前的处理，所以与通常的烧结制品相比，其增加1道工序，反而成为 成本增加的要因。
[0021] 专利文献2中记载的技术中，对粉末压坯进行水蒸汽黑化处理，利用氧化膜使颗粒 相互结合，同时赋予耐腐蚀性。但是，虽然其中记载有"具有一定程度的强度、耐久性"（第2 页右上栏外第7~8行），但完全不清楚实际上得到何种程度的强度。总之，旨在"提供一种部 件，其在磁性材料的部件的用途中不太要求强度，作为该用途制造容易且便宜"（第2页左上 栏第10~12行）。如作为具体例列举的一些软磁性材料部件，仅限于不要求高强度的用途， 实际上对于认为在使粉末压坯高强度化方面很重要的粉末压坯的材质、密度、水蒸汽处理 条件等详细情况均不清楚。
[0022] 本发明通过采用其他更低温的处理代替该烧结工序，以更低成本提供具有与利用 现有技术制造的烧结制品同等强度的机械部件。
[0023]此处，若基于JIS Z 2507"烧结轴承-径向抗压强度试验方法"的径向抗压强度为 lOOMPa以上，则具有耐受用作机械部件的强度。此外，根据JIS Z 2500"粉末、（冶)金术语"， 尺寸变化定义为因烧结产生的粉末压坯尺寸的增减，但此处不是烧结工序，而是指利用水 蒸汽处理而产生的粉末压坯尺寸的增减。
[0024]用于解决课题的手段
[0025]作为用于实现该目的的手段，本发明人着眼于水蒸汽处理。通常，水蒸汽处理也被 称作均质处理，一边在氧化气氛中将铁系烧结材料(烧结后的材料)加热至500~560°C的程 度，一边使其与水蒸汽反应，在表面主要生成四氧化三铁(Fe 3〇4)的皮膜。该皮膜厚通常为3 ~7μηι的程度。水蒸汽处理在普通钢材的应用例较少，但从古至今一直被广泛用作对于烧结 金属的便宜的表面处理。主要处理目的在于防锈、耐磨耗性的提高、封孔这三点，除此之外， 在表面硬度、切削性的提高上也很有效(参照例如专利文献3)。
[0026]本发明明确了通过使粉末压坯的材质、密度、水蒸汽处理条件等适当化来得到高 强度粉末压坯的手法。此处，高强度是粉末压坯的耐缺损性提高、能够耐受用作烧结含油轴 承等机械要素部件那样的水准，并不是软磁性材料部件那种程度的强度，具体是指径向抗 压强度为lOOMPa以上。
[0027]对于以往的烧结体，利用单轴加压等对原料粉末进行压粉成形后，加热至熔点以 下（在铁系材料的情况下为800~1，300°C)的高温，由此形成颗粒间的熔接(颈缩），从而使 其高强度化。与此相对，本发明通过在氧化气氛中使特定密度的粉末压坯与400~550°C高 温的水蒸汽反应，从而在铁粉表面形成氧化物皮膜。在原料粉末中使用有铁系粉末的情况 下，氧化物主要为四氧化三铁(Fe 304)。在原料粉末的颗粒间形成的氧化物皮膜代替粉体颗 粒之间的颈缩作用，最终使粉末压坯高强度化。
[0028] 处理温度比通常烧结工序低，因此尺寸变化较小（处理前后为±0.1 %以下）。因 此，可以省略以往烧结后为了矫正尺寸而需要的精整工序。此外，制品和压粉成形用模具的 设计容易。进一步，由于处理温度低，因此能够削减处理时所需的（电或热）能源，而且也能 够削减处理工序，可以缩短制品的制造工序和降低成本。
[0029]水蒸汽处理为氛围气处理，因此其应用不受要成形的制品的形状、尺寸大小的限 制。此外，只要为可形成氧化物皮膜的材料，则可以应用本发明。因此，认为不限于铁系材 料，只要为铝、镁、铬等离子化倾向大的金属材料，则可以应用本发明。需要说明的是，关于 原料粉末的制法，已知有雾化法、还原法、印压法、羧酸法等，但应用本发明不局限于原料粉 末的某种制法。
[0030]进一步，作为粉末压坯的压粉手法的典型例，举出单轴加压成形，但若可形成氧化 物皮膜的金属基材是露出的，则可以应用本发明。具体而言，也可以为基于多轴CNC压制的 成形、注塑成形(MIM)、以及冷等静压压制(CIP)成形等，只要能够压实粉末，则不限制压粉 成形的手法。
[0031 ]通常，在压粉成形时，为了确保被成形粉末与模具的润滑以及粉末彼此的润滑，混 合金属皂、酰胺蜡等润滑剂粉末，该润滑剂粉末残留在粉末压坯中。在以往的手法中，在之 后的烧结工序中保持高温，因此润滑剂粉末发生分解，在烧结后的制品中不含润滑剂粉末。 但是，应用本发明的情况下，根据粉末压坯的密度、处理温度、保持时间，润滑剂成分可有残 留的。因此，期望采用下述手法:在水蒸汽处理之前，设置用于预先使润滑剂成分分解、去除 的脱脂工序，在脱脂工序后，继续进行水蒸汽处理。但是，即使不设置脱脂工序，在保持含有 润滑剂的状态进行水蒸汽处理，也可实现高强度化，这已经得到确认。
[0032] 通常在烧结部件中，密度高，则强度提高。另一方面，压粉密度过高时，水蒸汽无法 侵入粉末压坯内部，氧化物皮膜的形成仅限于粉末压坯的表层，因此，强度虽然提高，但并 不理想。但是，压粉密度过低时，存在下述可能:操作时会产生缺损、破裂(拉托拉值大），颗 粒间距离过长，在颗粒间未形成氧化物皮膜。根据以上原因，压粉密度为5.0~7.6g/cm 3较 好，优选为5.3~7.2g/cm3，更优选为6. Og/cm3以上且小于7. Og/cm3的范围。压粉密度基于尺 寸测定法。
[0033] 上述机械部件的表面覆盖有氧化铁被膜，因此，与对相同组成的粉末压坯实施通 常的烧结处理而得到的烧结体相比，其表面硬度高，耐磨耗性优异。此外，根据本发明人的 研究可知，上述机械部件为与对象材料之间夹着油相进行滑动的部件(例如在油润滑环境 中使用的滑动轴承、齿轮、凸轮等)的情况下，具有比烧结体更加优异的初期磨合特性。其原 因尚不明确，据认为如图1所示，在上述机械部件(后述的实施例8的粉末压坯)的表面，除了 残留在铁粉11之间的几十微米级的空孔12之外，在厚度几微米左右的氧化铁被膜13的内部 形成有几十纳米级的微小空孔14,因此含浸在该微小空孔14中的油有助于初期磨合特性。 [0034]发明效果
[0035]根据本发明，能够得到下述效果。
[0036]通过在比烧结工序更低的温度区域(例如在铁系的情况为400~550°C)，在氧化气 氛中，使高温水蒸汽作用于粉末压坯，能够形成颗粒间的结合(氧化物皮膜），使其高强度 化。需要说明的是，此处所说的高强度具体是指径向抗压强度为lOOMPa以上。与现有技术 (专利文献1、2)相比，若径向抗压强度为lOOMPa以上，则强度足够高，即使作为机械部件，强 度也能耐受实际使用。可以提供例如可代替以往的烧结含油轴承的机械要素部件。
[0037] 此外，由于处理温度低，因此与在高温进行烧结的情况相比，尺寸变化小。因此，可 以省略之后的矫正(精整)工序。同样的原因，能够缩短制造工序，降低成本。例如水蒸汽处 理前后的粉末压坯的尺寸变化被抑制为小于±0.1%。因此，容易设计制品和压粉成形用的 模具。
[0038]进一步，本发明的应用不受粉末压坯的形状、尺寸的制约。水蒸汽处理后，覆盖有 氧化物皮膜，因此无需防锈处理。根据处理温度，添加在大于500°C的温度发生改性、分解那 样的添加剂，例如具有滑动性、润滑性的材料等，可实现制品的高功能化。
【附图说明】
[0039]图1A为本发明的实施例的截面的照片(SEM图像）。
[0040 ] 图1B为不意性不出图1A的图。
[0041]图2A为摩擦磨耗试验机的主视图。
[0042]图2B为摩擦磨耗试验机的侧视图。
[0043] 图3为示出摩擦磨耗试验(有外部供油）中的摩擦系数的收敛值的图表。
[0044] 图4为示出摩擦磨耗试验(有外部供油）中的摩擦系数的推移的图表。
[0045] 图5为示出摩擦磨耗试验(有外部供油）中的比磨耗量的图表。
[0046] 图6为示出摩擦磨耗试验(无外部供油）中的摩擦系数的收敛值的图表。
[0047]图7为示出摩擦磨耗试验(无外部供油）中的摩擦系数的推移的图表。
[0048] 图8为示出摩擦磨耗试验(无外部供油）中的比磨耗量的图表。
【具体实施方式】
[0049] 以下，使用具体的实施例，对本发明的实施方式进行说明。
[0050] 使用还原铁粉作为基材金属粉末，使用电解铜粉作为第二金属成分，使用酰胺蜡 系粉末润滑剂作为压粉成形用润滑剂，制作实施例1~13以及比较例1~10的试验片，实施 各种试验。试验片为环状，尺寸如下。
[0051 ]内径：φ12ηιηι
[0052] 外径：(p20mm
[0053] 长：7mm
[0054] 实施例1~5
[0055]对于还原铁粉添加 2wt. %的电解铜粉、0.7wt. %的润滑剂，将混合物填充至合金 工具钢SKD11制的模具中，在各种成形压力下进行单轴加压成形，由此得到压粉密度（g/ cm3)不同的5个圆筒状粉末压坯。之后，在350°C对粉末压坯中所含的润滑剂成分进行90分 钟脱脂处理后，在500°C进行40分钟水蒸汽处理，得到实施例1~5。实施例1~5的压粉密度 (g/cm 3)如下。
[0056] 实施例1:5.3
[0057] 实施例2:6.0
[0058] 实施例3:6.5
[0059] 实施例4:7.0
[0060] 实施例5:7.2 [0061 ] 实施例6~9
[0062]为了确认水蒸汽处理的处理温度不同所带来的影响，将实施例3相当的压粉密度 6.5g/cm3的粉末压坯与实施例1~5同样地在350°C进行90分钟脱脂后，在下述4种处理温度 中，进行40分钟水蒸汽处理，将得到的粉末压坯作为实施例6~9。
[0063] 实施例 6:35(TC
[0064] 实施例7:400 Γ
[0065] 实施例8:450 Γ
[0066] 实施例9:550 Γ
[0067] 实施例10、11
[0068]为了确认水蒸汽处理的处理时间不同所带来的影响，准备2个不同处理时间的粉 末压坯。即，将实施例3相当的压粉密度6.5g/cm3的粉末压坯与实施例1~5同样地在350°C 进行90分钟脱脂后，在500°C按下述时间进行水蒸汽处理，将得到的粉末压坯作为实施例 10、实施例11。
[0069] 实施例10:20分钟 [0070] 实施例11:80分钟 [0071]实施例12、13
[0072] 为了确认材质的差异所带来的影响，准备2个不同材质的粉末压坯。即，与实施例3 同样地将各粉末以压粉密度为6.5g/cm3的方式进行单轴加压成形，与实施例1~5同样地在 350°C进行90分钟脱脂后，在500°C进行40分钟水蒸汽处理。在各实施例中所用的粉末组成 如下。
[0073] 实施例12:对于仅还原铁粉(CuO%)，粉末中添加有0.7wt. %的润滑剂
[0074]实施例13:对于还原铁粉，粉末中添加有20wt. %的电解铜粉、0.7wt. %的润滑剂
[0075] 比较例1~5
[0076] 省略实施例1~5中的在350°C进行90分钟的脱脂工序和之后的水蒸汽处理工序， 即，将保持压粉成形状态的粉末压坯作为比较例1~5。
[0077] 比较例6、7
[0078] 省略实施例12、13中的在350 °C进行90分钟的脱脂工序和之后的水蒸汽处理工序， 即，将保持压粉成形状态的粉末压坯作为比较例6、7。
[0079] 比较例8~10
[0080] 将比较例6、3、7中记载的仅有Fe、Fe+2%Cu和Fe+20%Cu这3种粉末压坯在1100°C 进行30分钟烧结，将烧结后的粉末压坯分别作为比较例8~10。
[0081 ]比较例8:仅有Fe(对比较例6进行烧结而得到的粉末压坯）
[0082]比较例9: Fe+2 % Cu (对比较例3进行烧结而得到的粉末压坯）
[0083]比较例10: Fe+20 % Cu (对比较例7进行烧结而得到的粉末压坯）
[0084]评价方法
[0085]基于依据JIS Z 2507实施的径向抗压强度测定结果，对得到的试验片的机械特性 进行评价。使用的试验装置为株式会社岛津制作所制、AutographAG-5000A。径向抗压强度 是指：以一定方法由径向抗压载荷求出的圆筒状烧结体或粉末压坯的强度;径向抗压载荷 是指:将圆筒形的烧结体或粉末压坯在平行于轴的两个面进行压缩，开始产生破裂时的载 荷。
[0086] 表1中示出径向抗压强度的判定基准。即，如同一表左栏所示，径向抗压强度（单 位:MPa)分为小于50、50以上且小于100、100以上且小于150、150以上这4个等级，分别以右 栏记号X、Λ、〇、◎表不。
[0087] 【表1】
[0089] 此外，使用图像尺寸测定器(株式会社Keyence制、ΙΜ-6000)，对于水蒸汽处理前和 水蒸汽处理后的试验片的内径和外径分别进行测定，计算处理前后的变化量相对于处理前 尺寸的百分比，以此作为尺寸变化率。需要说明的是，尺寸变化率的判定中采用内径或外径 中较大一方的数值。
[0090] 表2中示出尺寸变化率的判定基准。即，如同一表的左栏所示，尺寸变化率（单 位：％ )分为±0.1以上、小于±0.1、小于±0.05这3个等级，分别以右栏的记号Λ、〇、◎表 不。
[0091] 【表2】
[0093]接着，对于评价结果进行说明。
[0094] (a)对于压粉密度
[0095] 为了确认压粉密度对于径向抗压强度和尺寸变化率所带来的影响，对于压粉密度 不同的实施例1~5的2%Cu-Fe粉末压坯在500°C实施40分钟水蒸汽处理。将该情况下的径 向抗压强度和尺寸变化率的判定结果列于表3。
[0096] 【表3】
[0097]
[0098] 实施例1~5中，通过水蒸汽处理，所有径向抗压强度均提高。具体而言，除去压粉 密度5.3g/cm3的实施例1小于lOOMPa之外，压粉密度6.0g/cm 3以上的实施例2~5中，径向抗 压强度均为lOOMPa以上。其中，在压粉密度7 .Og/cm3的实施例4、以及压粉密度7.2g/cm3的实 施例5中，尺寸变化率稍有劣化。并且，与压粉密度7.Og/cm 3的实施例4相比，实施例5的径向 抗压强度差。由此可知，压粉密度未必越高越好。
[0099] 参照试验结果，压粉密度为5.0~7.6g/cm3较好，优选为5.3~7.2g/cm3,更优选为 6. Og/cm3以上且小于7. Og/cm3的范围。特别是，压粉密度在6. Og/cm3以上且小于7. Og/cm3范 围的实施例2和实施例3无论是径向抗压强度，还是尺寸变化率，作为机械部件均是充分的。 [0100]未实施水蒸汽处理的比较例1~5中，径向抗压强度均小于50MPa。需要说明的是， 比较例1~5中没有经过水蒸汽处理和烧结，因此不作为尺寸变化率的测定对象。压粉密度 为6.5g/cm 3的比较例9经过1100°C X 30min的烧结，因此径向抗压强度为150MPa以上，但尺 寸变化率为±0.1%以上。
[0101] (b)对于处理温度
[0102]为了确认水蒸汽处理的处理温度给径向抗压强度和尺寸变化率带来的影响，对于 压粉密度6.5g/cm3的2 % Cu-Fe粉末压坯，改变处理温度，分别实施40分钟水蒸汽处理。将该 情况下的径向抗压强度和尺寸变化率的判定结果列于表4。
[0103] 【表4】
[0104]
[0105] 关于径向抗压强度，在处理温度为350°C的实施例6、400°C的实施例7、550°C的实 施例9中，径向抗压强度均为lOOMPa以上，在处理温度为450°C的实施例8和处理温度为500 °(：的实施例3中，径向抗压强度均为150MPa以上。对于最大尺寸变化率，在任一实施例中，径 向抗压强度均小于±0.1%，在处理温度为500°C以下的实施例3、8、7、6中，径向抗压强度均 小于±0.05%。需要说明的是，在处理温度为350°C的实施例6中，产生一部分红锈(Fe 2〇3)， 无法仅形成最初目的的Fe3〇4皮膜。在处理温度高于实施例6的实施例7、8、3、9中，没有确认 到红锈的产生。
[0106] 参照试验结果，水蒸汽处理的处理温度为400°C以上较好，优选为400°C以上550°C 以下，更优选为450°C以上500°C以下的范围。关于处理温度，对比500°C的实施例3和550°C 的实施例9的试验结果可知，处理温度未必越高越好。特别是，得到如下见解:对于径向抗压 强度、尺寸变化率，均优选处理温度低于以往水蒸汽处理的常规处理温度的500~560°C。
[0107] (c)对于处理时间
[0108]为了确认水蒸汽处理的处理时间给径向抗压强度和尺寸变化率带来的影响，对于 压粉密度6.5g/cm3的2 % Cu-Fe粉末压坯，改变处理时间，在500 °C实施水蒸汽处理。将该情 况下的径向抗压强度和尺寸变化率的判定结果列于表5。
[0109] 【表5】
[0110]
[0111]由表5可知，实施例10、3、11的径向抗压强度均为150MPa以上，尺寸变化率均小于 ±0.1%。参照该结果，认为若进行处理时间20分钟以上的水蒸汽处理，则能够得到充分的 效果。
[0112]需要说明的是，比较例3的径向抗压强度小于50MPa，且没有实施水蒸汽处理和烧 结，因而未作为尺寸变化率的测定对象。比较例9的径向抗压强度为150MPa以上，但尺寸变 化率为±0.1%以上。
[0113] (d)对于材质的不同
[0114] 为了确认材质给径向抗压强度和尺寸变化率带来的影响，使用对于成为基材的还 原铁粉添加有不同比例的电解铜粉的粉末，成形出压粉密度6.5g/cm 3的粉末压坯，在500°C 实施40分钟的水蒸汽处理。将该情况下的各试验片的径向抗压强度和尺寸变化率的判定结 果列于表6。
[0115] 【表6】
[0116]
[0117]对于电解铜粉相对于还原铁粉的比例，实施例12为Owt. %、实施例3为2wt. %、实 施例13为20wt.%，但径向抗压强度均为lOOMPa以上。可知在这些研究的组成中，即使将铁 比例削减至80wt.%，也能够实现lOOMPa以上的径向抗压强度，并且在任一组成中，尺寸变 化率均小于±0.1%。
[0118]此外，在1100 °C进行烧结的比较例8、9、10的情况下，尺寸变化率均为± 0.1 %以 上，由此可知仅进行水蒸汽处理的尺寸变化小。需要说明的是，比较例6、3、7的径向抗压强 度均小于50MPa，且没有实施水蒸汽处理和烧结，因而未作为尺寸变化率的测定对象。
[0119] 接着，为了评价本发明的实施例的摩擦磨耗特性，进行以下的试验。
[0120] 制作对粉末压坯实施水蒸汽处理的上述实施例2和对未实施水蒸汽处理的比较例 2的粉末压坯实施1100°CX30min的烧结处理的比较例11这2种试验片。试验片数各为3个。 将这些试验片浸渍在润滑油（油压动作油Shel 1 TellusS2M68、ISO粘度VG68相当）中，在70 °(：真空浸渗1小时以上。
[0121] 摩擦磨耗试验使用图2所示的试验机进行。该试验机具有:可以旋转轴21为中心摇 动的臂22、设置在臂22下方且固定于旋转轴23的对象材料24、相对对象材料24的外周面进 行滑动的毡制品衬垫25。试验片W安装在臂22的下面。对于对象材料24,其外径(p40mm、外径 面双曲率R60mm、表面粗糙度O.OlymRa以下、维氏硬度为780HV以上，以例如SUJ2淬火钢形 成。毡制品衬垫25中浸渗的润滑油与试验片W中浸渗的润滑油相同。在臂22上安装规定重物 26，将试验片W以规定载荷从上方按抵在对象材料24上，在该状态下，在最大赫兹接触面压 力0.5GPa、室温(25°C )下，以0.05m/s的转速使对象材料24旋转30分钟。此时，利用设置在臂 22的测力传感器27检测试验片W与对象材料24之间产生的摩擦力。此外，旋转结束后，根据 形成在试验片W上的压痕尺寸计算出比磨耗量。
[0122] 根据在上述试验中得到的以下3个项目，对实施例2(水蒸汽处理品）和比较例11 (烧结品）的摩擦磨耗特性进行评价。
[0123] ?摩擦系数的收敛值
[0124] ?初期磨合特性
[0125] ?比磨耗量
[0126] 需要说明的是，在该试验中，"摩擦系数的收敛值"是指:试验最终10分钟的摩擦系 数的平均值。此外，初期磨合特性是指:试验初期的摩擦系数的推移。
[0127] 将摩擦系数的收敛值的结果示于图3。如同图所示，实施例2的摩擦系数的收敛值 与比较例11的摩擦系数的收敛值几乎等同。
[0128] 将摩擦系数的推移的结果示于图4。如同图所示，在实施例2和比较例11中摩擦系 数的推移不同。具体而言，比较例11中，试验开始初期示出大于0.2的高摩擦系数，之后约1 分钟减少至0.15左右，但到收敛至最终水准之前需要5~10分钟的程度。另一方面，实施例2 中，从试验开始初期示出低摩擦系数，在0或数秒以内摩擦系数减小至与试验最终阶段等同 的水准，一直维持较低的水准。由此可知，作为水蒸汽处理品的实施例2具有比作为烧结品 的比较例11更优异的初期磨合特性。
[0129] 将比磨耗量的结果示于图5。如同图所示，比较例11的比磨耗量为400~800X10一 1(31111113/0*111)，与此相对，实施例2为5〇~25〇\1〇_1()111111 3/0*111)。如此，实施例2的比磨耗量 为比较例11的比磨耗量的1/2以下。由此可知，作为水蒸汽处理品的实施例2具有比作为烧 结品的比较例11更优异的耐磨耗性。
[0130]根据以上结果能够确认，作为水蒸汽处理品的实施例2具有与作为烧结品的比较 例11等同的摩擦系数的收敛值，同时具有比作为烧结品的比较例11更优异的初期磨合特性 和耐磨耗性。
[0131] 接着，撤去图2的毡制品衬垫25,在无外部供油的状态下进行与上述同样的摩擦磨 耗试验。试验时间为5分钟。此外，该试验中的"摩擦系数的收敛值"为试验结束时的摩擦系 数。
[0132] 将无外部供油的摩擦磨耗试验中的摩擦系数的收敛值的结果示于图6。如同图所 示，实施例2的摩擦系数的收敛值与比较例11的摩擦系数的收敛值几乎等同。
[0133] 将无外部供油的摩擦磨耗试验中的摩擦系数的推移的结果示于图7。如同图所示， 比较例11中，试验开始初期示出大于0.15的高摩擦系数，用时约1分钟降低至与收敛值等同 的水准。与此相对，实施例2中，从试验开始初期至结束示出几乎等同的低摩擦系数。由此可 知，作为水蒸汽处理品的实施例2具有比作为烧结品的比较例11更优异的初期磨合特性。
[0134] 将无外部供油的摩擦磨耗试验中的比磨耗量的结果示于图8。如同图所示，比较例 11的比磨耗量为3000~7000X 10-1QmmV(N · m)，与此相对，实施例2为1600~2500X 10- 1Qmm3/(N · m)。如此，实施例2的比磨耗量为比较例11的比磨耗量的1/2以下。由此可知，作为 水蒸汽处理品的实施例2具有比作为烧结品的比较例11更优异的耐磨耗性。
[0135] 根据以上结果可以确认，即使为无外部供油的情况下，也与有外部供油的情况同 样，作为水蒸汽处理品的实施例2具有与作为烧结品的比较例11等同的摩擦系数的收敛值， 同时具有比作为烧结品的比较例11更优异的初期磨合特性和耐磨耗性。
[0136] 以上，以具体的实施例对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实 施方式，实施时可以在不违背权利要求范围下施加各种改变。
[0137] 本发明的机械部件具有大于lOOMPa的径向抗压强度，因此能够用作以往的烧结金 属部件的代替品。作为烧结金属部件的具体例，可以举出例如滑动部件、磁性铁芯等。作为 滑动部件，可以举出与对象材料之间夹着润滑油进行滑动的部件，可以举出例如在油润滑 环境下使用的轴承、齿轮、凸轮等。作为轴承，可以举出借助油来滑动支持对象材料(轴）的 滑动轴承，具体地可以举出烧结含油轴承、流体动压轴承。此外，本发明的机械部件不限于 代替高负荷用途的烧结机械部件，当然也可以代替更轻负荷用途的烧结金属部件。
【主权项】
1. 一种机械部件，其为对原料粉末进行加压成形而得到的粉末压坯，所述原料粉末以 可形成氧化物皮膜的金属粉末为主原料，在所述金属粉末的颗粒间形成有氧化物皮膜，该 机械部件具有大于lOOMPa的径向抗压强度。2. 如权利要求1所述的机械部件，其中，所述粉末压坯基于尺寸测定法的压粉密度在 5 · Og/cm3 ~7 · 6g/cm3 的范围。3. 如权利要求1或2所述的机械部件，其中，所述氧化物皮膜是利用水蒸汽处理形成的。4. 如权利要求3所述的机械部件，其中，所述水蒸汽处理的处理温度为400°C以上550°C 以下。5. 如权利要求1~4中任一项所述的机械部件，其中，具有与对象材料之间夹着润滑油 进行滑动的滑动面。6. -种机械部件的制造方法，该机械部件具有大于lOOMPa的径向抗压强度，该制造方 法包含下述过程:对原料粉末进行加压成形得到粉末压坯，所述原料粉末以可形成氧化物 皮膜的金属粉末为主原料;利用水蒸汽处理，在构成所述粉末压坯的所述金属粉末的颗粒 间形成氧化物皮膜。7. 如权利要求6所述的机械部件的制造方法，其中，所述粉末压坯基于尺寸测定法的压 粉密度在5 · Og/cm3~7 · 6g/cm3的范围。8. 如权利要求6或7所述的机械部件的制造方法，其中，对所述粉末压坯中所含的、用于 成形而添加的粉末润滑剂成分脱脂后，进行所述水蒸汽处理。9. 如权利要求6~8中任一项所述的机械部件的制造方法，其中，所述水蒸汽处理的处 理温度为400 °C以上550 °C以下。
【文档编号】B22F3/24GK105828988SQ201480068394
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月26日
【发明人】八代尚树, 加古哲隆, 大平晃也
【申请人】Ntn株式会社