(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を焼結により形成し、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項２】
表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項３】
複数個の独立した突出部は、その表面が平坦面に形成されているとともにその周縁部は、該突出部の表面から裏金の表面にかけて下り勾配の傾斜面に形成されている請求項１又は２に記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項４】
表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を焼結により形成し、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項５】
表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項６】
連続した突出部の表面は、平坦面に形成されているとともに、該突出部によって形成された複数個の独立した凹部の周縁部は、該突出部の表面から裏金表面にかけて下り勾配の傾斜面に形成されている請求項４又は５に記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項７】
銅系焼結合金層は、重量比で、錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる請求項１から６のいずれか一項に記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項８】
（１）表面に複数個の独立した突出部を備えるとともに該突出部の表面が平坦面に形成され、かつその周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成された鋼板からなる裏金を用意する工程と、
（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末を作製する工程と、
（３）該混合粉末を該裏金の表面を覆って当該裏金の表面に一様に散布する工程と、
（４）表面に一様に散布された混合粉末をもった裏金を加熱炉内に置き、８７０〜９２０℃の温度で１０〜２０分間、一次焼結して該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合とを行わしめ、焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させる工程と、
（５）焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に通して圧延し、該焼結合金層の密度を高める工程と、
（６）表面に焼結合金層を一体に接合した裏金を加熱炉内に置き、９２０〜１０００℃の温度で１０〜２０分間、二次焼結して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、ローラ間に通して圧延し、焼結合金層の密度を高めるとともに表面を平坦化し、焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、
からなる複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項９】
（１）表面に連続した突出部を備え、該突出部の表面が平坦面に形成され、かつ周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成されているとともに該突出部によって形成された複数個の独立した凹部を備えた鋼板からなる裏金を用意する工程と、
（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末を作製する工程と、
（３）該混合粉末を該裏金の表面を覆って当該裏金の表面に一様に散布する工程と、
（４）表面に一様に散布された混合粉末をもった裏金を加熱炉内に置き、８７０〜９２０℃の温度で１０〜２０分間、一次焼結して該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合とを行わしめ、焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させる工程と、
（５）焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に通して圧延し、該焼結合金層の密度を高める工程と、
（６）表面に焼結合金層を一体に接合した裏金を加熱炉内に置き、９２０〜１０００℃の温度で１０〜２０分間、二次焼結して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、ローラ間に通して圧延し、焼結合金層の密度を高めるとともに表面を平坦化し、焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、
からなる複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項１０】
（１）表面に複数個の独立した突出部を備えるとともに該突出部の表面が平坦面に形成され、かつその周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成された鋼板からなる裏金を用意する工程と、
（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、スターチなどからなる粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液を該混合粉末に対して０．１〜５重量％添加し、均一に混合して原料粉末を作製する工程と、
（３）該原料粉末を圧延ロールに供給して圧延シートを成形する工程と、
（４）該圧延シートを該裏金上に重ね合わせ、これを還元性雰囲気もしくは真空に調整した加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合とを同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させるとともに該焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、
からなる複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項１１】
（１）表面に連続した突出部を備え、該突出部の表面が平坦面に形成され、かつ周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成されているとともに該突出部によって形成された複数個の独立した凹部を備えた鋼板からなる裏金を用意する工程と、
（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、スターチなどからなる粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液を該混合粉末に対して０．１〜５重量％添加し、均一に混合して原料粉末を作製する工程と、
（３）該原料粉末を圧延ロールに供給して圧延シートを成形する工程と、
（４）該圧延シートを該裏金上に重ね合わせ、これを還元性雰囲気もしくは真空に調整した加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合とを同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させるとともに該焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、
からなる複層焼結摺動部材の製造方法。
【請求項１２】
焼結合金層に含油処理を施し、低密度合金層を高含油とし、高密度合金層を低含油とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の複層焼結摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋼板から成る裏金と該裏金の表面に一体に被着形成された焼結合金層から成る複層焼結摺動部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複層焼結摺動部材としては、例えば特開昭５０−１５０６５６号公報あるいは特公昭５６−１２２８８号公報に開示された技術がある。
【０００３】
前者の技術は銅系焼結合金層を鋼板から成る裏金に接合するにあたり、該焼結合金の成分中の鉄に対し酸化反応の標準エネルギの大きい元素、例えば亜鉛、カドミウム、けい素、カルシウムシリサイド、マグネシウム、アルミニウム等を配合することにより裏金表面を酸化させることなく焼結合金と裏金とを強固に接合させるものである。
【０００４】
また、後者の技術は潤滑性物質として黒鉛を少なくとも３重量％分散含有した銅系焼結合金層を一体に被着した鋼薄板を厚肉鋼板上に燐青銅合金薄板を介して一体に接合したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、前者の複層焼結摺動部材は焼結合金中に亜鉛、カドミウム、けい素等の金属元素を含むことから、自ずから摺動部材の使用用途範囲が限定され、例えばプレス機械、プレス金型等の摺動部あるいは鉄道軌条ポイント部のトングレールを摺動支持する床板など、とくに高荷重、衝撃荷重が断続的に作用する用途には当該荷重により焼結合金層に塑性変形を惹起し、当該用途には適用しがたいという問題がある。
【０００６】
一方、後者の複層焼結摺動部材は上記前者の摺動部材に比較して、耐荷重性、耐衝撃性が大幅に改善されているが、やはり上記用途においては焼結層の塑性変形を生じるという問題とその製造技術が煩雑でコスト高となるという経済性の問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、高荷重、衝撃荷重が断続的に作用する過酷な条件下においても使用できる複層焼結摺動部材についてのその製造技術を簡略化しコストの低減をはかることのできる複層焼結摺動部材の製造方法を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明は以下の構成を採る。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の構成は、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を焼結により形成し、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第２の構成は、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第３の構成は、（１）表面に複数個の独立した突出部を備えるとともに該突出部の表面が平坦面に形成され、かつその周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成された鋼板からなる裏金を用意する工程と、（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末を作製する工程と、（３）該混合粉末を該裏金の表面を覆って当該裏金の表面に一様に散布する工程と、（４）表面に一様に散布された混合粉末をもった裏金を加熱炉内に置き、８７０〜９２０℃の温度で１０〜２０分間、一次焼結して該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合とを行わしめ、焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させる工程と、（５）焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に通して圧延し、該焼結合金層の密度を高める工程と、（６）表面に焼結合金層を一体に接合した裏金を加熱炉内に置き、９２０〜１０００℃の温度で１０〜２０分間、二次焼結して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、ローラ間に通して圧延し、焼結合金層の密度を高めるとともに表面を平坦化し、焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、からなる複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第４の構成は、（１）表面に複数個の独立した突出部を備えるとともに該突出部の表面が平坦面に形成され、かつその周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成された鋼板からなる裏金を用意する工程と、（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、スターチなどからなる粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液を該混合粉末に対して０．１〜５重量％添加し、均一に混合して原料粉末を作製する工程と、（３）該原料粉末を圧延ロールに供給して圧延シートを成形する工程と、（４）該圧延シートを該裏金上に重ね合わせ、これを還元性雰囲気もしくは真空に調整した加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合とを同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させるとともに該焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、からなる複層焼結摺動部材の製造方法である。
【００１０】
また、本発明の第５の構成は、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を焼結により形成し、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第６の構成は、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金と、該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着されていると共に平坦な表面を有した銅系焼結合金層とからなり、該焼結合金層が低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面が高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面が低密度合金層によって覆われている複層焼結摺動部材の製造方法であって、表面に連続した突出部と該突出部によって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板からなる裏金を準備し、この裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第７の構成は、（１）表面に連続した突出部を備え、該突出部の表面が平坦面に形成され、かつ周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成されているとともに該突出部によって形成された複数個の独立した凹部を備えた鋼板からなる裏金を用意する工程と、（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末を作製する工程と、（３）該混合粉末を該裏金の表面を覆って当該裏金の表面に一様に散布する工程と、（４）表面に一様に散布された混合粉末をもった裏金を加熱炉内に置き、８７０〜９２０℃の温度で１０〜２０分間、一次焼結して該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合とを行わしめ、焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させる工程と、（５）焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に通して圧延し、該焼結合金層の密度を高める工程と、（６）表面に焼結合金層を一体に接合した裏金を加熱炉内に置き、９２０〜１０００℃の温度で１０〜２０分間、二次焼結して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、ローラ間に通して圧延し、焼結合金層の密度を高めるとともに表面を平坦化し、焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、からなる複層焼結摺動部材の製造方法である。
本発明の第８の構成は、（１）表面に連続した突出部を備え、該突出部の表面が平坦面に形成され、かつ周縁部が該突出部の表面から下り勾配の傾斜面に形成されているとともに該突出部によって形成された複数個の独立した凹部を備えた鋼板からなる裏金を用意する工程と、（２）重量比で錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなる混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、スターチなどからなる粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液を該混合粉末に対して０．１〜５重量％添加し、均一に混合して原料粉末を作製する工程と、（３）該原料粉末を圧延ロールに供給して圧延シートを成形する工程と、（４）該圧延シートを該裏金上に重ね合わせ、これを還元性雰囲気もしくは真空に調整した加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合とを同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させるとともに該焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程と、からなる複層焼結摺動部材の製造方法である。
【００１１】
上述した第１から第４の構成において、複数個の独立した突出部としては、図１乃至図３に示すように方形状の鋼板からなる裏金１の表面１ａに形成された平面形状が長方形をなす突出部２で、相隣り合う突出部２は互いに交差する方向に配列されたもの、あるいは図５乃至図６に示すように方形状の鋼板からなる裏金１の表面１ａに形成された平面形状が円形をなす突出部３、などが好適なものとして例示される。これら突出部２、３はその表面が平坦面に形成されているとともにその周縁部は該平坦面から裏金表面１ａにかけて下り勾配の傾斜面２ａ、３ａにそれぞれ形成されている。
【００１２】
また、第５から第８の構成において、連続した突出部としては、図８乃至図９に示すように方形状の鋼板からなる裏金１の表面１ａに互いに平行にかつ交差部をもって形成された帯状の突出部４で、裏金表面１ａに該突出部４によって平面形状ひし形の独立した複数個の凹部５が形成されたもの、図１１乃至図１２に示すように方形状の鋼板からなる裏金１の表面１ａに交差部をもって形成された突出部６で、裏金表面１ａに該突出部６によって平面形状六角形の独立した複数個の凹部７が形成されたもの、図１４乃至図１５に示すように方形状の鋼板からなる裏金１の表面１ａに連続した帯状の突出部８を残して平面形状円形の独立した複数個の凹部９が形成されたもの、などが好適なものとして例示される。これら突出部４、６、８の表面はそれぞれ平坦面に形成されているとともに該突出部によって形成された凹部５、７、９の周縁部はそれぞれ該平坦面から裏金表面１ａにかけて下り勾配の傾斜面５ａ、７ａ、９ａに形成されている。
【００１３】
上述した構成において、裏金１の表面１ａを覆って当該裏金１に一体に被着形成された銅系焼結合金層１０は重量比で、錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅からなるもので、以下各成分元素について詳述する。
【００１４】
焼結合金層を構成する錫は主成分をなす銅と合金化して青銅を形成し、焼結合金層の地の強度、靱性、機械的強度および耐摩耗性の向上に寄与するとともに、後述するニッケルとともに焼結合金層の多孔性を増大せしめる効果を有する。
【００１５】
そして、その配合割合が４重量％以下では上述した効果が十分発揮されず、また１０重量％を超えて配合すると焼結性に悪影響を及ぼす。したがって、錫の配合割合は４〜１０重量％、就中５〜８重量％が適当である。
【００１６】
ニッケルは主成分をなす銅に拡散して耐摩耗性ならびに地の強度向上に寄与する。ニッケルは焼結時に裏金表面および該裏金表面に形成された突出部表面に拡散してその界面を合金化し、焼結合金層の裏金表面および該裏金表面に形成された突出部表面への接合強度を増大させるとともに、後述する燐と一部合金化してニッケル・燐合金が焼結合金層と裏金表面および該裏金表面に形成された突出部表面との界面に介在して、界面で上記ニッケルの拡散による合金化と相俟って焼結合金層を裏金表面および突出部表面に強固に接合一体化させる作用をなす。
【００１７】
さらに、ニッケルは焼結時に銅に拡散するさい、該焼結合金層に空隙を形成して多孔性を増大させる効果がある。
【００１８】
そして、その配合割合は１０重量％以下では上述した効果が得られず、また４０重量％を超えて配合しても上述した効果に顕著な差が現れないため、その上限を４０重量％とした。
【００１９】
したがって、ニッケルの配合割合は１０〜４０重量％が適当である。
【００２０】
燐は主成分をなす銅と、また前述したニッケルと一部合金化して地の強度を高めるとともに耐摩耗性の向上に寄与する。燐は還元力が強いため、裏金表面および該裏金表面に形成された突出部表面をその還元作用により清浄化し、前述したニッケルの裏金表面および該裏金表面に形成された突出部表面への拡散による合金化を助長する効果がある。なお、ニッケル・燐合金の効果については前述したとおりである。
【００２１】
そして、その配合割合は０．１〜４重量％が適当である。
【００２２】
銅系焼結合金層には、潤滑性物質として黒鉛を分散含有させる。黒鉛は自己潤滑性を付与するためには、少なくとも３重量％の配合割合を必要とするが、配合割合を増して、例えば１０重量％を超えて配合すると焼結性および裏金および該裏金表面に形成された突出部表面との接合力の点で問題となる。
【００２３】
したがって、黒鉛の配合割合は３〜１０重量％、好ましくは５〜８重量％である。
【００２４】
鉄は主成分をなす銅に対する固溶限は少ないが、合金中に分散して、とくに地の強度を高める効果および焼結時に銅が鉄に拡散するさい、焼結合金層の多孔性を増大させる効果がある。
【００２５】
また、一般に鉄は燐の存在下においては燐と合金化して硬い鉄−燐合金を析出する傾向を示すが、本発明においては成分中のニッケルがその合金化を抑制する作用を発揮するため、５０重量％までの比較的多量の鉄の配合が可能となる。
【００２６】
マンガンは主成分をなす銅あるいは銅および鉄に拡散して耐摩耗性をあげ、地の強度向上に寄与する。
【００２７】
また、焼結中に銅およびニッケルに速やかに拡散して合金化する過程で焼結合金層を膨張せしめ、該焼結合金層の多孔質化に寄与する。しかし、マンガンは燐−ニッケル合金（Ｎｉ３Ｐ）による液相と反応し、液相の融点を高める性質があるため、多量の配合は焼結合金層の緻密化を阻害することになる。
【００２８】
したがって、マンガンの配合割合は２５重量％以下が適当である。
【００２９】
上述の第１から第８の構成において、銅系焼結合金層を含油処理することにより、当該銅系焼結合金層を含油化することができる。このように含油化された銅系焼結合金層において、その低密度合金層は、高含油となり、その高密度合金層は、低含油となる。
【００３０】
つぎに、上記第１から第８の構成からなる複層焼結摺動部材の製造方法について説明する。
【００３１】
（第一工程）裏金として、前述した表面に複数個の独立した突出部を備えるとともに該突出部の周縁部に傾斜面が形成された方形状の鋼板、もしくは表面に連続した突出部を備えるとともに該突出部によって形成された複数個の独立した凹部と該凹部の周縁部に傾斜面が形成された方形状の鋼板を準備し、該裏金を脱脂洗浄したのち、該裏金および該裏金表面に形成された突出部表面を、例えばサンドブラストなどの手段により粗面化する。
【００３２】
（第二工程）重量比で、錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅から成る均一な混合粉末を作製する。
【００３３】
（第三工程）該混合粉末を前記裏金の表面を覆って当該裏金の表面に一様に散布する。
【００３４】
（第四工程）表面に一様に散布された混合粉末をもった裏金を還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、８７０〜９２０℃の温度で１０〜２０分間焼結（一次焼結）して該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合を行わしめ、焼結合金層を裏金表面に一体に接合させる。
【００３５】
（第五工程）ついで、焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に３〜４回通して圧延し、該焼結合金層の密度を高める。
【００３６】
（第六工程）表面に焼結合金層を一体に被着した裏金を前記加熱炉内に置き、９２０〜１０００℃の温度で１０〜２０分間焼結（二次焼結）して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、該ローラ間に１回通して圧延し、該焼結合金層の密度をさらに高めるとともに表面が平坦化された複層焼結摺動部材を得る（図４、図７、図１０、図１３）。
【００３７】
以上のように、裏金の表面に銅系焼結合金層を焼結により形成し、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する工程を経て得られた複層焼結摺動部材の焼結合金層には突出部表面の高密度合金層（同図中、符号ａ）と裏金表面の低密度合金層（同図中、符号ｂ）とが形成される。
【００３８】
（第七工程）得られた複層焼結摺動部材に含油処理を施し、該焼結合金層の低密度合金層に高含油率、高密度合金層に低含油率の含油複層焼結摺動部材を得る。
【００３９】
上述した製造方法とは別の方法として、粉体圧延法を利用することができ、以下粉体圧延法を利用した複層焼結摺動部材の製造方法について説明する。
【００４０】
（第一工程）前記製造方法の（第一工程）と同じ。
【００４１】
（第二工程）重量比で、錫４〜１０％、ニッケル１０〜４０％、燐０．１〜４％、鉄５０％以下、マンガン２５％以下、黒鉛３〜１０％、残部銅から成る混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ゼラチン、アラビアゴム、スターチなどから成る粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液を該混合粉末に対し０．１〜５重量％添加し、均一に混合して原料粉末とする。
【００４２】
（第三工程）該原料粉末を圧延ロールに供給して圧延シートを成形し、該圧延シートを適当な大きさに切断する。
【００４３】
（第四工程）該圧延シートを前記（第一工程）で用意した裏金上に重ね合わせ、これを還元性雰囲気もしくは真空に調整された加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合を同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を裏金の表面に一体に接合した複層焼結摺動部材を得る。
【００４４】
裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する以上の工程を経て得られた複層焼結摺動部材の焼結層には突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とが形成される。
【００４５】
（第五工程）前記製造方法の（第七工程）に同じ。
【００４６】
この製造方法において、原料粉末の圧延シートの密度および厚さは圧延荷重によって調節でき、圧延荷重はロール速度およびロール間隙に依存している。
【００４７】
したがって、ロール速度およびロール間隙を変えることで圧延シートの密度および厚さを適宜調節することができる。
【００４８】
上述したいずれの製造方法においても、裏金表面に形成された複数個の独立した突出部あるいは連続した突出部の周縁部は傾斜面に形成されているので、該突出部と該突出部の表面を覆って一体に被着形成される焼結合金層との間には高い接合力が得られる。そして、製造された複層焼結摺動部材の焼結合金層には、低密度（５〜６ｇ／ｃｍ３）高含油率（２５〜３０ｖｏｌ％）合金層と高密度（７〜８ｇ／ｃｍ３）低含油率（１１〜１４ｖｏｌ％）合金層が形成される。
【００４９】
【作用】
上述した構成から成る複層焼結摺動部材は表面の焼結合金層に低密度合金層と高密度合金層が共存しているため、焼結合金層の耐圧強度が高められ、高荷重、衝撃荷重に対し該焼結合金層の塑性変形等を生じることなく、当該荷重を摺動支持することができる。
【００５０】
また、焼結合金層には高含油合金層と低含油合金層が共存しているため、摺動部材としての速度特性（摩擦係数）および耐摩耗性を大幅に向上させることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の複層焼結摺動部材の実施例について説明する。
【００５２】
〈実施例：Ｉ〉
（第一工程）裏金１として、表面１ａに平面形状が長方形をなす複数個の独立した突出部２が互いに直交する方向に配列され、かつ該突出部２の表面が平坦面に、周縁部が該突出部表面から裏金表面１ａにかけて下り勾配の傾斜面２ａに形成された縦１５０ｍｍ、横２６０ｍｍ、裏金表面までの厚さ８ｍｍ、突出部の高さ１．６９５ｍｍの方形状鋼板（圧延鋼板ＳＳ４１）を使用した（図１乃至図３）。この裏金表面１ａに形成された突出部２の平坦面の全表面積に占める面積割合は１４％であった。この裏金１の表面１ａおよび突出部２の表面を脱脂洗浄したのち、サンドブラストにより粗面化した。
【００５３】
（第二工程）２５０メッシュを通過するアトマイズ錫粉末８重量％、２５０メッシュを通過する電解ニッケル粉末２８重量％、１２０メッシュを通過する燐銅（燐１５％）合金粉末７重量％、１５０メッシュを通過する黒鉛粉末５重量％、残部１５０メッシュを通過する電解銅粉末をミキサーにて１０分間混合し、混合粉末を得た（銅：５８％、錫：８％、ニッケル：２８％、燐：１％、黒鉛：５％）。
【００５４】
（第三工程）この混合粉末を前記裏金表面１ａを覆って当該裏金表面１ａに一様に散布し、該突出部表面２上に３．５ｍｍ、裏金表面１ａ上に５．２ｍｍの厚さの混合粉末層を形成した。
【００５５】
（第四工程）表面に一様に散布された混合粉末層を保持した裏金１を還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、これを９２０℃の温度で１０分間焼結（一次焼結）し、該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合を行わしめ、焼結合金層を裏金上に一体に接合させた。
【００５６】
（第五工程）ついで、焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に３回通して圧延し、該焼結合金層の密度を高めた。この圧延後の該焼結合金層の厚さは該裏金表面の突出部２上の焼結合金層で１．５ｍｍ、裏金表面１ａ上の焼結合金層で３ｍｍであった。
【００５７】
（第六工程）該焼結合金層を一体に接合した裏金を前記加熱炉内に置き、これを９５０℃の温度で１０分間焼結（二次焼結）して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、前記一対のローラ間に１回通して圧延し、該焼結合金層の密度をさらに高めるとともに表面を精度よく平坦化した複層焼結摺動部材を得た。
【００５８】
このようにして得た複層焼結摺動部材の焼結合金層は突出部２表面上に１．２ｍｍ、裏金表面１ａ上に２．３ｍｍの厚さに形成され、該突出部２表面上の焼結合金層の密度は７．４ｇ／ｃｍ３、該裏金表面１ａ上の焼結合金層の密度は５．３ｇ／ｃｍ３であった。
【００５９】
（第七工程）この複層焼結摺動部材に含油処理を施し、該突出部表面上の高密度合金層に１３ｖｏｌ％、裏金表面上の低密度合金層に２９ｖｏｌ％の含油率の含油複層焼結摺動部材を得た。
【００６０】
〈実施例：ＩＩ〉
（第一工程）裏金１として、表面１ａに互いに平行にかつ交差部をもって連続した帯状の突出部４と該表面１ａに該突出部４によって平面形状ひし形の独立した凹部５が形成され、該突出部４の表面が平坦面に、周縁部が該突出部表面から裏金表面にかけて下り勾配の傾斜面５ａに形成された縦１５０ｍｍ、横２６０ｍｍ、裏金表面までの厚さ８ｍｍ、突出部の高さ１．６９５ｍｍの長方形状の鋼板（圧延鋼板ＳＳ４１）を使用した（図８乃至図９）。この裏金表面１ａに連続して形成された帯状突出部４の平坦面の全表面積に占める面積割合は２８％であった。この裏金１の表面１ａおよび突出部４の表面を脱脂洗浄したのち、サンドブラストにより粗面化した。
【００６１】
（第二工程）２５０メッシュを通過するアトマイズ錫粉末５重量％、２５０メッシュを通過する電解ニッケル粉末２０重量％、１２０メッシュを通過する燐粉末１．５重量％、３００メッシュを通過する還元鉄粉末３２重量％、１５０メッシュを通過する黒鉛粉末５重量％、残部１５０メッシュを通過する電解銅粉末をミキサーにて１０分間混合し、混合粉末を得た（銅：３６．５％、錫：５％、ニッケル：２８％、燐：１．５％、鉄：３２％、黒鉛：５％）。
【００６２】
（第三工程）この混合粉末を前記裏金表面１ａおよび該裏金表面の突出部４表面を覆って一様に散布し、該突出部表面４上に３．５ｍｍ、裏金表面１ａ上に５．２ｍｍの厚さの混合粉末層を形成した。
【００６３】
（第四工程）表面に一様に散布された混合粉末層を保持した裏金１を還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、これを９２０℃の温度で１０分間焼結（一次焼結）し、該混合粉末の焼結と該裏金への拡散接合を行わしめ、焼結合金層を裏金上に一体に接合させた。
【００６４】
（第五工程）ついで、焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に３回通して圧延し、該焼結合金層の密度を高めた。この圧延後の該焼結合金層の厚さは該裏金表面の突出部２上の焼結合金層で１．５ｍｍ、裏金表面１ａ上の焼結合金層で３ｍｍであった。
【００６５】
（第六工程）該焼結合金層を一体に接合した裏金を前記加熱炉内に置き、これを９５０℃の温度で１０分間焼結（二次焼結）して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、前記一対のローラ間に１回通して圧延し、該焼結合金層の密度をさらに高めるとともに表面を精度よく平坦化した複層焼結摺動部材を得た。
【００６６】
このようにして得た複層焼結摺動部材の焼結合金層は突出部２表面上に１．２ｍｍ、裏金表面１ａ上に２．３ｍｍの厚さに形成され、該突出部２表面上の焼結合金層の密度は７．４ｇ／ｃｍ３、該裏金表面１ａ上の焼結合金層の密度は５．８ｇ／ｃｍ３であった。
【００６７】
（第七工程）この複層焼結摺動部材に含油処理を施し、該突出部表面上の高密度合金層に１１ｖｏｌ％、裏金表面上の低密度合金層に２９ｖｏｌ％の含油率の含油複層焼結摺動部材を得た。
【００６８】
つぎに、上述した実施例によって得た複層焼結摺動部材を鉄道軌条ポイント部のトングレールを摺動支持する床板に適用し、当該摺動部材の耐衝撃性および各種環境条件下における摩擦特性について試験した結果について述べる。
【００６９】
（耐衝撃性の試験方法）
プレス機械のプレスボルスタ上に枕木を固定し、該枕木上に皿バネを介してロードセルを設置固定する。このロードセル上に試験片（複層焼結摺動部材）を固定するとともにプレス機械のプレススライド側に相手材を固定し、該スライドを上下方向に作動させて該試験片に衝撃荷重を加え、該試験片の厚さの変形量（μｍ）を測定する。
（試験条件）
・プレススライドの移動速度      ８０ＣＰＭ
（スライドの上下移動を１サイクルとして）
・荷重        ３０００ｋｇｆ／ｃｍ２
・加速度      約２０Ｇ
・耐久回数    １０万回
・相手材      Ｓ５０Ｃ黒皮品
【００７０】
上記試験方法および試験条件で行った試験結果は、表１に示すとおりである。（以下余白）
【００７１】
【表１】
0003661750.tif 000002
（μｍ）
【００７２】
表中、従来技術は前記特公昭５６−１２２８８号公報に開示された技術から成る複層焼結摺動部材、現行品は圧延鋼板（ＳＳ４１）に潤滑油を給油した摺動部材である。
【００７３】
試験結果から、実施例Ｉおよび実施例ＩＩからなる複層焼結摺動部材は従来技術から成る複層焼結摺動部材の耐衝撃性能を大幅に向上させるものであり、現行品の給油タイプの摺動部材と同等もしくはそれ以上の性能を発揮するものであった。
【００７４】
また、摩擦特性についてはつぎの試験方法および試験条件で試験した。
【００７５】
（試験方法）
台座上に試験片を固定し、該試験片上にトングレールを設置するとともに該トングレールを台座側に固定したエアシリンダのピストンロッドに固定する。該トングレール上に荷重を載荷し、該シリンダを往復動させて該トングレールを試験片上に摺動支持し、両者間の摩擦係数を測定する。
（試験条件）
荷重  ２５０ｋｇｆ    速度  ２００ｍｍ／ｓｅｃ
ストローク長さ  ２００ｍｍ
ストローク回数  各環境条件で５０００回
環境条件  ▲１▼平常状態  ▲２▼摺動面への撒水状態  ▲３▼摺動面へのダスト散布状態
▲４▼摺動面への撒水およびダスト散布状態
【００７６】
上記試験方法および試験条件で行った試験結果は、表２に示すとおりである。
【００７７】
なお、▲２▼、▲３▼および▲４▼の撒水、ダスト散布、撒水およびダスト散布はストローク回数１０００回毎に行ったものである。
（以下余白）
【００７８】
【表２】
0003661750.tif 000003
【００７９】
表中、▲１▼、▲２▼および▲３▼における摩擦係数の上限値は、摺動面への撒水時、ダスト散布時あるいは撒水およびダスト散布時の値である。
【００８０】
試験結果から、実施例Ｉおよび実施例ＩＩの複層焼結摺動部材は試験開始後何ら給油することなく各種環境条件下において安定した摩擦係数を示した。この摩擦係数および摩耗量は、圧延鋼板（ＳＳ４１）に潤滑油を給油する現行製品と同等の性能を示すものである。
【００８１】
このことは、現在トングレールを摺動支持する床板として圧延鋼板（ＳＳ５１）を使用し、これに潤滑油を給油して摩耗、焼付き等を防止している実情を鑑みると、本発明の複層焼結摺動部材は手作業による潤滑油の給油作業を省略することができるという効果をもたらすものである。
【００８２】
また、前述した特公昭５６−１２２８８号の技術に比べ、その製造方法が簡略化され、製品コストの低減を図ることができるものである。
【００８３】
【効果】
本発明は次の特有の効果を有する。本発明では、銅系焼結合金層が表面に形成された裏金をロール圧延する工程又は焼結合金層を一体に接合した裏金を一対のローラ間に通して圧延し、該焼結合金層の密度を高め、しかも、二次焼結して該焼結合金層の焼結を進行させるとともに裏金との接合力を高めたのち、ローラ間に通して圧延し、焼結合金層の密度を高めるとともに表面を平坦化する工程を具備しているために、一様であって均一な高密度合金層を簡単に得ることができ、また、裏金の表面に銅系焼結合金層を加圧下での焼結により形成する工程又は圧延シートを該裏金上に重ね合わせ、これを加熱炉内で８７０〜１０００℃の温度で０．１〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で２０〜６０分間焼結し、該圧延シートの焼結と該裏金への拡散接合とを同時に行わしめて、表面を平坦化した焼結合金層を突出部の表面を含む裏金の表面に一体に接合させるとともに該焼結合金層に突出部表面の高密度合金層と裏金表面の低密度合金層とを形成する工程を具備しているために、高密度合金層を焼結時に一挙に得ることができて製造工程を簡略化し得、いずれの場合も製品コストの低減を図ることができる。
【００８４】
本発明の方法で製造された複層焼結摺動部材は次の効果を有し得る。
（ａ）表面に複数個の独立したもしくは連続した突出部が形成された鋼板からなる裏金と該裏金の表面を覆って当該裏金に一体に被着形成されていると共に平坦な表面を有した焼結合金層からなり、該焼結合金層は低密度合金層と高密度合金層とからなり、突出部の表面は、高密度合金層によって覆われており、突出部の表面以外の裏金の表面は、低密度合金層によって覆われているので、裏金自体の曲げ剛性が増大されており、しかも、焼結合金層の耐圧強度が高められ、高荷重、衝撃荷重に対し塑性変形等を生じることなく当該荷重を摺動支持することができる。
【００８５】
（ｂ）低密度合金層が高含油であり、高密度合金層が低含油であるように、銅系焼結合金層には含油処理が施されているので、潤滑油を別途供給することなく、潤滑性物質と協働して、安定した速度特性が得られるばかりでなく耐摩耗性を大幅に向上させる。
【００８６】
（ｃ）上記（ａ）および（ｂ）の効果により、鉄道軌条ポイント部のトングレールを摺動支持する床板等、高荷重、衝撃荷重が断続的に作用する用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】裏金を示す平面図である。
【図２】図１の部分拡大平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】複層焼結摺動部材を示す断面図である。
【図５】裏金の他の実施例を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】複層焼結摺動部材を示す断面図である。
【図８】裏金の他の実施例を示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】複層焼結摺動部材を示す断面図である。
【図１１】裏金の他の実施例を示す平面図である。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１３】複層焼結摺動部材を示す断面図である。
【図１４】裏金の他の実施例を示す平面図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１６】複層焼結摺動部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１  裏金
１ａ  裏金表面
２、３  独立した突出部
２ａ、３ａ  傾斜面
４、６、８  連続した突出部
５、７、９  凹部
５ａ、７ａ、９ａ  傾斜面
１０  焼結合金層
ａ  高密度合金層
ｂ  低密度合金層
【図１】
0003661750.tif 000004
【図２】
0003661750.tif 000005
【図３】
0003661750.tif 000006
【図４】
0003661750.tif 000007
【図５】
0003661750.tif 000008
【図６】
0003661750.tif 000009
【図７】
0003661750.tif 000010
【図８】
0003661750.tif 000011
【図９】
0003661750.tif 000012
【図１０】
0003661750.tif 000013
【図１１】
0003661750.tif 000014
【図１２】
0003661750.tif 000015
【図１３】
0003661750.tif 000016
【図１４】
0003661750.tif 000017
【図１５】
0003661750.tif 000018
【図１６】
0003661750.tif 000019