(57)【要約】 【課題】焼結軸受およびその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の焼結軸受の製造方法は、金属粉末、キッシュ黒鉛および潤滑剤を混合して混合粉末を形成する段階と、前記混合粉末に圧力を加えて成形体を形成する段階と、前記成形体を焼結させて焼結体を形成する段階と、前記焼結体をオイルに含浸させる段階とを含んでなる。本発明は、金属粉末に０．０１〜１０重量部のキッシュ黒鉛を添加して製造したもので、耐磨耗性および強度に優れるうえ、自体潤滑性にも優れるという利点がある。
2014505208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末、キッシュ黒鉛、および潤滑剤を含んでなることを特徴とする、焼結軸受。
【請求項２】
総重量に対して、前記キッシュ黒鉛０．０１〜１０重量部、前記潤滑剤０．０１〜１．０重量部、および残量の前記金属粉末を含むことを特徴とする、請求項１に記載の終結軸受。
【請求項３】
前記金属粉末が、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の焼結軸受。
【請求項４】
前記キッシュ黒鉛が製鉄所の副産物であることを特徴とする、請求項１に記載の焼結軸受。
【請求項５】
金属粉末、キッシュ黒鉛および潤滑剤を混合して混合粉末を形成する段階と、
前記混合粉末に圧力を加えて成形体を形成する段階と、
前記成形体を焼結させて焼結体を形成する段階と、
前記焼結体をオイルに含浸させる段階とを含んでなることを特徴とする、焼結軸受の製造方法。
【請求項６】
前記混合粉末が、総重量に対して、前記キッシュ黒鉛０．０１〜１０重量部、前記潤滑剤０．０１〜１．０重量部、および残量の前記金属粉末を含むことを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項７】
前記金属粉末が、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項５または６に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項８】
前記キッシュ黒鉛が粒子サイズ５０ｍｅｓｈ以下の粉末状であることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項９】
前記キッシュ黒鉛は精製して９０〜１００％の純度を有することを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１０】
前記潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛（Zinc Stearate、Ｚｎ（Ｃ１８Ｈ３６Ｏ２））、アクラワックス（Acrawax、Ｃ３８Ｈ７６Ｎ２Ｏ２）、およびケノルベパラフィン(Kenolube Paraffin)の中から選ばれたいずれか１種またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１１】
前記成形体を形成する段階で、前記混合粉末に加えられる圧力は５０〜３５０ＭＰａであり、常温で加圧することを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体を形成する段階で成形された成形体の成形密度が５．４〜７．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１３】
前記焼結体を形成する段階が８５０〜１３００℃の温度と常圧の下で行われることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１４】
前記焼結体を形成する段階で焼結時間が１〜６時間であることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【請求項１５】
前記オイルに含浸させる段階では５０〜１５０℃の温度で真空含浸させることを特徴とする、請求項５に記載の焼結軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結軸受およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、製鉄所の副産物であるキッシュ黒鉛を用いた焼結軸受およびその製造方法に関する。本発明は、２０１０年１１月２０日に出願された韓国特許出願第１０−２０１０−０１１９５５７号の出願日の利益を主張し、その内容全部は本明細書に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
キッシュ黒鉛(Kish Graphite)は、製鉄所の高炉工程、製銑工程、製鋼工程などを含む一貫製鉄プロセスから発生する副産物の一つである。
キッシュ黒鉛は、主に高炉、ＫＲ排滓場、ＴＣＣ場、スラグ処理場などから発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、金属粉末に製鉄所の副産物であるキッシュ黒鉛を添加して焼結軸受を製造することにより、焼結軸受の耐久性や潤滑性などを向上させることができるようにした、焼結軸受およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、金属粉末、キッシュ黒鉛、および潤滑剤を含む、焼結軸受を提供する。
【０００５】
ここで、前記焼結軸受は、総重量に対して、前記キッシュ黒鉛０．０１〜１０重量部、前記潤滑剤０．０１〜１．０重量部、および残量の前記金属粉末を含んでもよい。
【０００６】
前記金属粉末は、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種以上であってもよい。
【０００７】
前記キッシュ黒鉛は製鉄所の副産物であってもよい。
【０００８】
また、本発明の他の観点によれば、金属粉末、キッシュ黒鉛および潤滑剤を混合して混合粉末を形成する段階と、前記混合粉末に圧力を加えて成形体を形成する段階と、前記成形体を焼結させて焼結体を形成する段階と、前記焼結体をオイルに含浸させる段階とを含んでなる、焼結軸受の製造方法を提供する。
【０００９】
ここで、前記混合粉末は、総重量に対して、前記キッシュ黒鉛０．０１〜１０重量部、前記潤滑剤０．０１〜１．０重量部、および残量の前記金属粉末を含んでもよい。
【００１０】
前記金属粉末は、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種以上であってもよい。
【００１１】
前記キッシュ黒鉛は粒子サイズ５０ｍｅｓｈ以下の粉末状であってもよい。
【００１２】
前記キッシュ黒鉛は精製して９０〜１００％の純度を有してもよい。
【００１３】
前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛（Zinc Stearate、Ｚｎ（Ｃ１８Ｈ３６Ｏ２））、アクラワックス（Acrawax、Ｃ３８Ｈ７６Ｎ２Ｏ２）、およびケノルベパラフィン(Kenolube Paraffin)の中から選ばれたいずれか１種またはこれらの混合物であってもよい。
【００１４】
前記成形体を形成する段階で、前記混合粉末に加えられる圧力は５０〜３５０ＭＰａであり、常温で加圧してもよい。
【００１５】
前記成形体を形成する段階で成形された成形体の成形密度は５．４〜７．０ｇ／ｃｍ３であってもよい。
【００１６】
前記焼結体を形成する段階は、８５０〜１３００℃の温度と常圧の下で行われてもよい。
【００１７】
前記焼結体を形成する段階で、焼結時間は１〜６時間であってもよい。
【００１８】
前記オイルに含浸させる段階では５０〜１５０℃の温度で真空含浸させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の焼結軸受は、金属粉末に０．０１〜１０重量部のキッシュ黒鉛を添加して製造したもので、耐磨耗性および強度に優れるうえ、焼結軸受自体の潤滑性にも優れる。
特に、キッシュ黒鉛は、優れた摺動特性により初期運転の際に焼結軸受自体が潤滑作用を行うことができるようにするので、軸受軸とピンとの摩擦を減らして初期運転を円滑にし、焼結軸受の耐磨耗性を大幅向上させるという効果がある。
また、キッシュ黒鉛は、熱伝導度が高いため、焼結軸受の摩擦熱を迅速に排出させて磨耗損失を低めるという効果がある。
したがって、自動車産業および各種設備産業などに高品質の焼結軸受を供給することができ、製鉄所の副産物であるキッシュ黒鉛をリサイクルするので、コストダウンの観点から有利で環境にもやさしいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】表１の試片の初期運転時の摩擦係数値を示すグラフである。
【図２】表２の試片の初期運転時の摩擦係数値を示すグラフである。
【図３】表３の試片の初期運転時の摩擦係数値を示すグラフである。
【図４】表４の試片の初期運転時の摩擦係数値を示すグラフである。
【図５】実施例１〜実施例４の試片の硬度および磨耗損失の度合いをキッシュ黒鉛の添加量の差と試片の密度の差を基準として比較したグラフである。
【図６】キッシュ黒鉛の添加量による焼結試片の硬度を示すグラフである。
【図７】表５の試片の初期運転時の摩擦係数値を示すグラフである。
【図８】１時間の磨耗テストを行った後、初期試片の重量と磨耗テスト後の試片の重量を対比した磨耗損失を示すグラフである。
【図９】キッシュ黒鉛の添加量による焼結試片の硬度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２２】
本発明の焼結軸受は、金属粉末、キッシュ黒鉛、および潤滑剤を含む。
焼結軸受は、総重量に対して、キッシュ黒鉛０．０１〜１０重量部、潤滑剤０．０１〜１．０重量部、および残量の金属粉末を含む。
【００２３】
焼結軸受は、自動車、電子製品、産業機械、建設機械などの軸を一定の位置に固定させ、軸と自重と軸への荷重を支持しながら軸を回転させる役割をする機械部品である。焼結軸受の耐久性や潤滑性などを向上させることができるように、金属粉末にキッシュ黒鉛を添加して焼結軸受を製造する。
【００２４】
キッシュ黒鉛は製鉄所の副産物である。
キッシュ黒鉛は、焼結の際に金属系軸受に拡散することにより軸受の強度を高め、固体潤滑剤の役割をして、オイルが排出されない焼結軸受の初期運転の際に焼結軸受自体が潤滑作用を行うことができるようにする。
【００２５】
人造黒鉛および天然黒鉛は、金属成分ではなく、無機質であって、金属系軸受の焼結を妨害し抑制する物質として機能し、比体積が大きいため、金属に数重量％のみ粉末状として含まれても軸受の成形および焼結を難しくする。
【００２６】
これに対して、キッシュ黒鉛は、一般な人造黒鉛に比べて優れた結晶性を有し、天然黒鉛に比べて板状の厚さが小さい特徴を持つ。Ｘ線回折分析の結果、キッシュ黒鉛の結晶格子間隙は黒鉛の理論値と類似した値である３．３５９Åを示し、ｄ（００２）面のＸ線回折バンド幅によって計算された結晶度は１７８Åの値と測定される。
【００２７】
また、キッシュ黒鉛は、熱伝導度が高いため、 焼結軸受の摩擦熱を迅速に排出させ、焼結軸受の耐磨耗性を高め、初期運転の際に固体潤滑剤の役割をするなどの機械的物性にも優れる。
【００２８】
キッシュ黒鉛は、製鉄所から発生したいずれのキッシュ黒鉛も使用可能であるが、発生場所によって鉄、鉄酸化物、非金属酸化物、粉塵などの多様な不純物を含むので、捕集、収去した後で精製して使用する。化学的精製処理は浮遊選鋼および酸洗浄処理過程を含む。
【００２９】
好ましくは、キッシュ黒鉛は捕集、収去および精製が容易で純度１０％以上のキッシュ黒鉛を使用することがよく、例えばＫＲ（機械攪拌式脱硫装置）排滓場、ＴＣＣ（溶銑処理）場から発生したキッシュ黒鉛であることがよい。ＫＲ排滓場から発生したキッシュ黒鉛は、２．８ｇ／ｃｍ３の密度および９０〜９８％の純度を有する。
ＫＲ排滓場から発生したキッシュ黒鉛は、大きい粉塵粒子とＳｉＯ２粒子を含むが、純度が９０％以上と高くて更なる化学的精製処理なしに機械的な分離工程（サイズ別分離工程）のみを行い、大きい粉塵粒子およびＳｉＯ２粒子の除去が可能である。
ＴＣＣ場から発生したキッシュ黒鉛は、純度が約６０％内外であり、不純物として鉄と鉄酸化物を含む。ＴＣＣ場から発生したキッシュ黒鉛は、化学的精製処理の後に分級して純度が９０％以上となるようにすることが好ましい。精製されたキッシュ黒鉛は、５０ｍｅｓｈ（３００μｍ）以下に分級して使用し、この際の回収率は９０％以上である。分級によって区分された大きい粒子は追加の粉砕過程を介して再使用することができる。
【００３０】
ここで、キッシュ黒鉛の純度および不純物の成分分析はＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analyzer)で確認した。
【００３１】
キッシュ黒鉛は、焼結軸受の総重量に対して０．０１〜１０重量部で含まれる。キッシュ黒鉛は、焼結軸受の総重量に対して０．０１重量部未満で含まれると、焼結軸受の強度向上および自体潤滑作用の向上効果が微々たるものであり、１０重量部を超えると、焼結軸受の強度が高くなるという利点があるが、高いキッシュ黒鉛の添加により焼結性に劣り、これにより耐磨耗性も低下するという問題が発生する。
【００３２】
キッシュ黒鉛は、焼結軸受の総重量に対して０．５〜５．０重量部で含まれることがさらに好ましいが、これは焼結軸受の強度向上および自体潤滑作用の向上効果が高いながらも焼結性を向上させる範囲である。含量の限定理由は、金属粉末の成分によってキッシュ黒鉛が５．０重量部を超えると、焼結性に劣って耐磨耗性が低下するという問題が発生しうるためである。
【００３３】
金属粉末は、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種または２種以上である。金属粉末は、焼結軸受の主成分として、耐磨耗性や硬度などの機械的強度を確保するために純金属または金属合金が使用される。
【００３４】
潤滑剤は軸受の潤滑のためのものである。潤滑剤は、焼結軸受の総重量に対して０．０１〜１．０重量部である。潤滑剤は、上述した範囲を満足すると、強度を低下させることなく潤滑効果を発揮することができる。
前記潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛（Zinc Stearate、Ｚｎ（Ｃ１８Ｈ３６Ｏ２））、アクラワックス（Acrawax、Ｃ３８Ｈ７６Ｎ２Ｏ２）、およびケノルベパラフィン(Kenolube Paraffin)の中から選ばれた１種または２種以上の混合物であってもよい。
【００３５】
焼結軸受の製造方法は、金属粉末、キッシュ黒鉛および潤滑剤を混合して混合粉末を形成する段階と、混合粉末に圧力を加えて成形体を形成する段階と、成形体を焼結させて焼結体を形成する段階と、焼結体をオイルに含浸させる段階とを含んでなる。
【００３６】
混合粉末を形成する段階は、金属粉末にキッシュ黒鉛および潤滑剤を添加して混合粉末を形成する。キッシュ黒鉛は混合粉末の総重量に対して０．０１〜１０重量部で含まれ、潤滑剤は混合粉末の総重量に対して０．０１〜１．０重量部で含まれ、残量は金属粉末である。
【００３７】
キッシュ黒鉛に含まれた結晶性が完全な高品位の鱗状黒鉛をリサイクルすることが目的であるから、キッシュ黒鉛の純度が９０％以上のものを使用するようにキッシュ黒鉛を精製する。キッシュ黒鉛の純度が９０％未満の場合は、焼結軸受の耐磨耗性、潤滑性および強度の向上効果が微々たるものである。
【００３８】
キッシュ黒鉛は、焼結の際に炭素拡散を容易にするために、粒子サイズ５０ｍｅｓｈ以下の粉末状を使用する。このために精製されたキッシュ黒鉛は、５０ｍｅｓｈ（３００μｍ）のシーブで分級して使用する。ここで、メッシュはふるいの目の開き具合または粒子のサイズを表す単位である。
金属粉末は、純鉄系、鉄−銅系、鉄−炭素系、鉄−炭素−銅系、青銅系、および鉄−炭素−銅−ニッケル系よりなる群から選ばれる１種または２種以上である。
潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛（Zinc Stearate、Ｚｎ（Ｃ１８Ｈ３６Ｏ２））、アクラワックス（Acrawax、Ｃ３８Ｈ７６Ｎ２Ｏ２）、およびケノルベパラフィン(Kenolube Paraffin)の中から選ばれた１種または２種以上の混合物を使用する。
混合粉末の形成の際に、スーパーミキサーおよび高速混合機などを用いた混合工程を含むことができ、均一混合のために、混合速度は５０〜１００ｒｐｍ、混合時間は１〜１２０分とすることができる。
【００３９】
成形体の形成の際に、混合粉末に加えられる圧力は１０〜３０ｔｏｎのプレスを用いたもので５０〜３５０ＭＰａであり、常温で加圧して５．４〜７．０ｇ／ｃｍ３の成形密度と全体体積比を基準として１０〜３０体積％の内部気孔を有する成形体を製造することができる。
圧力が５０ＭＰａ未満の場合は、成形体が形成されず、圧力が３５０ＭＰａを超える場合は、製造された焼結体内の気孔度があまり低くなってオイル含浸が難しい。そして、成形密度も５．４ｇ／ｃｍ３未満の場合は、成形体が形成されず、成形密度が７．０ｇ／ｃｍ３を超える場合は、気孔度が低くなってオイルへの含浸が不可能である。
成形体の焼結は８５０〜１３００℃の温度と常圧の下で１〜６時間行われる。成形体の焼結の際にキッシュ黒鉛が焼結体の内部に拡散して焼結体を固溶強化することにより強度を向上させる。
【００４０】
焼結温度８５０℃は焼結体を形成することが可能な最低温度であり、１３００℃を超える高温は不要である。焼結時間が１時間未満の場合は、焼結が微々たるものであり、焼結時間が６時間を超える場合は、過焼結により焼結体内の気孔度が低くなる。
焼結によって、焼結軸受は内部に気孔を含み、オイルは焼結軸受の内部気孔に含浸されて焼結軸受の強度を高める役割を果たす。オイルへの含浸は５０〜１５０℃の温度で真空含浸させる。
オイルへの含浸の際に、温度が５０℃未満であれば、オイルの流動性がなくて含浸が不可能であり、温度が１５０℃を超えると、オイル成分の変形が発生する。
【００４１】
本発明の焼結軸受の製造方法は、廃棄されるキッシュ黒鉛をリサイクルすることができて環境にやさしく、焼結軸受の耐磨耗性を向上させ、自体潤滑性を確保させる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。ところが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されない。
【００４３】
<実施例１>
純鉄粉末であるＮＣ１００．２４粉末、粒子サイズ３００μｍ以下のキッシュ黒鉛粉末、および潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合し、表１の混合粉末を製造した。参考として、ＮＣ１００．２４はＨｏｇａｎａｓ社の純鉄粉末の名称である。
混合の際に高速混合機を使用し、高速混合機の回転速度は１００ｒｐｍ、混合時間は１０分である。製作された混合粉末は、耐磨耗性試験試片の形状であるディスク状に成形密度が５．６ｇ／ｃｍ３となるように２０ｔｏｎのプレスで常温加圧成形した。
こうして製作したディスク状の試片を１０００℃の温度で３時間焼結した。
表１は実施例１の試片組成を示す。
【表１】
2014505208.tif 000003
図１は表１の試片の初期運転時の摩擦係数値を示す（図１において、ＫＧはキッシュ黒鉛を意味する。）
表１および図１を参照すると、キッシュ黒鉛が３．０重量％添加された場合は、初期摩擦係数が最大０．０８８であって、キッシュ黒鉛が０、０．５、１．０重量％添加された場合よりさらに低い摩擦係数値を示して初期運転時の試片の磨耗が少ないことが分る。
図１に示されてはいないが、キッシュ黒鉛が６．０重量％添加された場合は、試片の磨耗が容易に発生してむしろ試片の焼結性が低下する傾向があった。
【００４４】
<実施例２>
純鉄粉末であるＮＣ１００．２４粉末、粒子サイズ３００μｍ以下のキッシュ黒鉛粉末、および潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合し、表２の混合粉末を製造した。
混合の際に高速混合機を使用し、高速混合機の回転速度は１００ｒｐｍ、混合時間は１０分である。製作された混合粉末は、耐磨耗性試験試片の形状であるディスク状に成形密度が６．０ｇ／ｃｍ３となるように２０ｔｏｎのプレスで常温加圧成形した。
こうして製作されたディスク状の試片を１０００℃の温度で３時間焼結した。
表２は実施例２の試片組成を示す。
【表２】
2014505208.tif 000004
図２は表２の試片の初期運転時の摩擦係数値を示す。
表２および図２を参照すると、キッシュ黒鉛の添加量が多くなるほど試片の初期運転時の摩擦係数値が低くなることが確認され、また、キッシュ黒鉛が３．０重量％添加された場合は、初期摩擦係数が最大０．０５９であって、キッシュ黒鉛が０、０．５、１．０重量％添加された場合よりさらに低い摩擦係数値を示して初期運転時の試片の磨耗が少ないことが分かる。
図２に示されてはいないが、キッシュ黒鉛が６．０重量％添加された場合は、試片の磨耗が容易に発生してむしろ試片の焼結性が低下する傾向があった。
【００４５】
<実施例３>
純鉄粉末であるＮＣ１００．２４粉末、粒子サイズ３００μｍ以下のキッシュ黒鉛粉末、および潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合し、表３の混合粉末を製造した。
混合の際に高速混合機を使用し、高速混合機の回転速度は１００ｒｐｍ、混合時間は１０分である。製作された混合粉末は、耐磨耗性試験試片の形状であるディスク状に成形密度が６．４ｇ／ｃｍ３となるように２０ｔｏｎのプレスで常温加圧成形した。
こうして製作されたディスク状の試片を１０００℃の温度で３時間焼結した。
表３は実施例３の試片組成を示す。
【表３】
2014505208.tif 000005
図３は表３の試片の初期運転時の摩擦係数値を示す。
表３および図３を参照すると、キッシュ黒鉛の添加量が多くなるほど試片の初期運転時の摩擦係数値が低くなることが確認され、また、キッシュ黒鉛が３．０重量％添加された場合は、初期摩擦係数が最大０．０８６であって、キッシュ黒鉛が０、０．５、１．０重量％添加された場合よりさらに低い摩擦係数値を示して初期運転時の試片の磨耗が少ないことが分かる。
図３に示されてはいないが、キッシュ黒鉛が６．０重量％添加された場合は、試片の磨耗が容易に発生してむしろ試片の焼結性が低下する傾向があった。
【００４６】
<実施例４>
純鉄粉末であるＮＣ１００．２４粉末、粒子サイズ３００μｍ以下のキッシュ黒鉛粉末、および潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合し、表４の混合粉末を製造した。
混合の際に高速混合機を使用し、高速混合機の回転速度は１００ｒｐｍ、混合時間は１０分である。製作された混合粉末は、耐磨耗性試験試片の形状であるディスク状に成形密度が６．８ｇ／ｃｍ３となるように２０ｔｏｎのプレスで常温加圧成形した。
こうして製作されたディスク状の試片を１０００℃の温度で３時間焼結した。
表４は実施例４の試片組成を示す。
【表４】
2014505208.tif 000006
図４は表４の試片の初期運転時の摩擦係数値を示す。
表４および図４を参照すると、キッシュ黒鉛が３．０重量％添加された場合は、初期摩擦係数が最大０．０９４であって、キッシュ黒鉛が０、０．５、１．０重量％添加された場合よりさらに低い摩擦係数値を示して初期運転時の試片の磨耗が少ないことが分かる。
図４に示されてはいないが、キッシュ黒鉛が６．０重量％添加された場合は、試片の磨耗が容易に発生してむしろ試片の焼結性が低下する傾向があった。
【００４７】
一方、図５は実施例１〜実施例４の試片の硬度と磨耗損失の度合いをキッシュ黒鉛の添加量の差と試片の密度の差を基準として比較したのである。
図５では１時間磨耗テストを行った後、初期試片の重量と磨耗テスト後の試片の重量を対比した磨耗損失を示している。
図５によれば、０．５〜３．０重量％のキッシュ黒鉛が添加された試片はキッシュ黒鉛の添加されていない試片より磨耗損失が小さく、３．０重量％のキッシュ黒鉛が添加された試片の磨耗損失は０．０４９〜０．０６７ｇであって全ての密度条件で最も小さかった。
【００４８】
図６はキッシュ黒鉛の添加量による焼結試片の硬度を示す。
図６によれば、キッシュ黒鉛の添加量が増加するほど試片の硬度も増加した。これは純鉄系試片においてキッシュ黒鉛の添加量が増加するほど炭素が純鉄系母合金に拡散して試片の強度が増加するのである。
【００４９】
<実施例５>
純鉄粉末であるＮＣ１００．２４粉末、純鉄−２５重量％銅粉末であるＤＭＨ粉末、粒子サイズ３００μｍ以下のキッシュ黒鉛粉末、および潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を混合し、表５の混合粉末を製造した。
混合の際に高速混合機を使用し、高速混合機の回転速度は１００ｒｐｍ、混合時間は１０分である。製作された混合粉末は、耐磨耗性試験試片の形状であるディスク状に成形密度が６．０ｇ／ｃｍ３となるように２０ｔｏｎのプレスで常温加圧成形した。
こうして製作されたディスク状の試片を１０００℃の温度で３時間焼結した。
表５は実施例５の試片組成を示す。
【表５】
2014505208.tif 000007
図７は表５の試片の初期運転時の摩擦係数値を示す。
表５および図７を参照すると、キッシュ黒鉛が２．０重量％添加された場合は、初期摩擦係数が最大０．０６３であって、キッシュ黒鉛が０、１．０、３．０、４．０重量％添加された場合よりさらに低い摩擦係数値を示して初期運転時の試片の磨耗が少ないことが分かる。
【００５０】
一方、実施例１〜実施例４の純鉄系試片と実施例５の鉄銅系試片とのキッシュ黒鉛の含量を比較した結果、各金属粉末に含まれた元素に応じて添加されるキッシュ黒鉛の組成も適切に再調整されるべきであることが分かる。
【００５１】
図８では１時間の磨耗テストを行った後、初期試片の重量と磨耗テスト後の試片の重量を対比した磨耗損失を示している。
図８によれば、鉄銅系合金にキッシュ黒鉛が２重量％添加された場合は、磨耗損失が０．０３８ｇと最も小さかった。その後、キッシュ黒鉛の含量が増加するほど、磨耗損失は増加した。
【００５２】
図９ではキッシュ黒鉛の添加量による焼結試片の硬度を示す。
図９によれば、鉄銅系合金にキッシュ黒鉛の添加量が増加するほど試片の硬度も増加した。これは鉄銅系合金に添加されるキッシュ黒鉛の含量が増加するほどキッシュ黒鉛の炭素が鉄銅系母合金に拡散して試片の強度が増加したのである。
【００５３】
結果として、鉄銅系焼結軸受においてキッシュ黒鉛が２．０重量％含有された場合には、初期潤滑性だけでなく、強度の向上効果と磨耗損失の低減効果に優れた。
【００５４】
これにより、焼結軸受製造の際にキッシュ黒鉛を０．０１〜１０重量部の範囲で添加して製造することから、焼結軸受の耐磨耗性を向上させ、潤滑性を与えて耐久性に優れた焼結軸受を製造することができることが分かる。
【００５５】
本発明の権利は上述した実施例に限定されず、請求の範囲によって定義され、本発明の技術分野における通常の知識を有する者が請求の範囲に記載された権利範囲内で多様な変形と改良を加え得るのは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、自動車産業および各種設備産業などに高品質の焼結軸受を供給することができ、焼結軸受の製造に製鉄所の副産物であるキッシュ黒鉛をリサイクルするので、コストダウンの観点から有利で環境にもやさしい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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