WO2007086621A1

WO2007086621A1 - 鉄系焼結複層巻ブッシュ、その製造方法及び作業機連結装置

Info

Publication number: WO2007086621A1
Application number: PCT/JP2007/052060
Authority: WO
Inventors: Takemori Takayama
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2007-08-02
Also published as: US20100227188A1; GB0813767D0; CN101374969A; CN101374969B; GB2447855B; JP4842283B2; JPWO2007086621A1; US8283046B2; KR20080077250A; GB2447855A

Abstract

　低摩擦係数化を図りながら、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れ、且つ、自己潤滑性を付与して給脂間隔の長時間化又は無給脂化できるＦｅ系焼結摺動材料層を裏金鋼板に強固に燒結接合することによって、経済性に優れた鉄系焼結複層巻ブッシュ、その製造方法、及び作業機連結装置を提供する。　本発明に係る鉄系焼結複層巻ブッシュは、裏金鋼板と、前記裏金鋼板上に焼結接合されたＦｅ系焼結摺動材料層と、前記Ｆｅ系焼結摺動材料層と前記裏金鋼板との接合界面近傍に形成されたＦｅ系合金粒の拡散層と、前記接合界面近傍に形成された、該接合界面側に伸長するＣｕ合金相と、を具備することを特徴とする。

Description

明細書鉄系焼結複層卷ブッシュ、'その製造方法及び作業機連結装置 1 . 技術分野

本発明は、鉄系焼結複層卷ブッシュ、その製造方法及び作業機連結装置に係わり、特に、低摩擦係数化を図りながら、耐焼付き性及ぴ耐摩耗性に優れ、且つ、自己潤滑性を付与して給脂間隔の長時間化又は無給脂化できる鉄系焼結複層卷プッシュ、その製造方法、及び作業機連結装置に関する。

2 . 背景技術

高面圧、低速搢動、揺動の極めて悪い潤滑条件下で使用される作業機連結装置用のラジアル軸受としては、少なくともその摺動面を浸炭焼入れや高周波焼き入れした鋼製軸受が使われており、とりわけ、摺動時の異音発生や焼付き性を改善するために、前記鋼製軸受摺動面に多数の潤滑溝やディンプル状の油溜りを形成させた軸受が利用されている。

さらに近年、ィシ、メンテナンス化のニス、 'から、この軸受への給脂間隔を伸ばすために、高強度に燒結した含油軸受ゃ円筒状高力黄銅材に穴加工を施し、その穴に多孔質な黒鉛を埋め込んだ含油軸受、さらに、焼結摺動材料中に黒鉛、 M o S ₂、 W S ₂等の固体潤滑剤を分散させた自己潤滑性の摺動材料が広く実用化されている。 '

例えば、自己潤滑性銅系摺動材料としては、銅系焼結材の母相に黒鉛、 M o S ₂、 W S ₂等の固体潤滑剤を分散させてホットプレスしたもの（東芝タンガロイ製、 S L合金）がある。

また、 1 . 2重量％以下の炭素が固溶された鉄基地中に 1〜5 %の遊離黒鉛が分散した組織を有する F e系焼結合金は、優れた摺動特性を有する。黒鉛粒子に適正な銅メツキを施し、 F e系焼結合金中の遊離黒鉛周りに厚さが 5〜 1 0 μ mの鉄一銅硬化層を形成することにより、原料粉末に配合した黒鉛を基地中に拡散させずに遊離黒鉛として分散させた摺動材料用焼結合金が知られている（例えば特許文献 1参照）。

前記摺動材料用焼結合金は、初期の摺動特性はよいが、使用するにつれてその摩耗量が顕著に增大する問題が大きい。このために特許文献 1では、原料粉に配合する黒鉛粉に適正な厚さの銅メツキを施して、且つ焼結時に前記銅メツキ層が鉄粒子中に拡散固溶しないような焼結温度を厳密に選定することによって黒鉛粒子周りに F e— C u硬化層を形成させている。しかし、前記銅メツキ層厚さの管理や焼結温度が銅メツキ層を溶解させない低温度に制約されることから、高面圧下で使用し得るのに十分な焼結体強度が得られず、耐摩耗性や摩擦係数が十分でない。

また、粒径が 0 . 0 3〜 1 mmに造粒された黒鉛、 M o S ₂等の固体潤滑剤 1 0〜8 0体積％に対して粒径 4 5 m以下の鉄系金属粉末を混合した混合粉末を成形し、 1 0 5 0 °Cで焼結することにより、造粒された固体潤滑剤のつながりを低減すると共に、その焼結時に銅合金系の溶浸剤を溶浸させることにより、造粒された固体潤滑剤の位置での応力集中を軽減させたより高強度で耐摩耗性の改善を図った自己潤滑性焼結摺動材料が知られている（例えば特許文献 2参照）。

前記自己潤滑性焼結摺動材料では、焼結時に造粒黒鉛と鉄基地の反応を防止するために焼結温度を 1 0 5 0 °Cと制限するのャ、十分な焼結強度が得られない。また、固体潤滑剤の粒子間の距離が長いため、造粒黒鉛間の鉄基地で局所的な焼付きが起こり易い。また、銅合金系溶浸剤を溶浸することによつて摺動材料中の気孔が封孔され、潤滑油の含油性が顕著に阻害され、結果として、十分な耐摩耗性及ぴ耐焼付き性を得ることができない。

また、 1 0〜3 0重量部の銅粉末と、 0 . 1〜6 . 5重量部の黒鉛粉末と、 0 . 1〜7 . 0重量部の二硫化モリブデン粉末と、残部が鉄粉末からなる混合粉末による鉄系焼結合金層が鋼鉄裏金に焼結接合された滑りベアリングが知られている（例えば特許文献 3参照）。

前記滑りベアリングにおいても焼結温度が制限されるので、十分な焼結強度が得られない。また、特許文献 3においては、固体潤滑剤の添加方法やその量的関係を主体として開示されているが、焼付き性に優れた金属相（鉄系 ) 基地に関する検討はあまりなされていない。

また、固体潤滑剤が分散されていない軸受であって高荷重下で使用可能な含油すベり軸受としては、アトマイズ鉄粉末、。11又は〇11合金粉末、黒鉛粉及び各種高速度鋼粉末、フエ口 Mo粉末、コバメット（C o合金）粉末（キヤポット社製）を配合した混合粉末成形体を Cu又は Cu合金粉末が溶解する温度域で焼結し、その冷却過程で鉄基地中に拡散固溶した C u又は C u 合金相として析出させることによって、マルテンサイトが存在する鉄炭素合金基地中に C u粒子又は C u合金粒子が分散されたものがある。 Cuの含有量が 7〜 30重量％であるとともに、前記鉄炭素合金基地より硬質な相として特定の組成を有する合金粒子が 5〜30重量％分散され、かつ気孔率が 8 〜30体積。 /₀である含油軸受用の耐摩耗性の F e系焼結合金が知られている (例えば特許文献 4参照）。そして、この含油軸受用の耐摩耗性の焼結合金においては、多量の C u又は Cu合金粉末を原料粉末として配合し、 [1]焼結時の Cu又は Cu合金粉末の溶解によって含油に必要な流出孔を形成させること、 [2]軟質な Cu粒子をマルテンサイト相中に分散させることによって馴染み性を改善すること、 [3]基地のマルテンサイトより硬質な前記合金粒子を分散させることによって基地の塑性変形を低減ずるとともに、滑り搢動時に基地合金にかかる負担を低減することで、高面圧下においても優れた耐摩耗性が得られることが開示されている。

尚、前記合金粒子としては、（1) Cが 0. 6〜1. 7重量％、 C r力 S3 〜5重量％、 Wが:！〜 20重量％、 Vが 0. 5〜6重量％を含有する 6基合金粒子（高速度鋼（ハイス）粉末粒子）、（2) Cが 0. 6〜1. 7重量 %、 C rが 3〜 5重量％、 Wが 1〜 20重量％、 Vが 0. 5〜 6重量％、 M o及び C oの少なくとも一方が 20重量％以下を含有する F e基合金粒子（高速度鋼（M o、 C oを含むハイス) 粉末粒子）、（ 3 ) 55〜 70重量％の Moを含有する Mo— F e粒子（フエ口モリブデン）、（4) C rが 5〜 1 5重量。 /₀、 M oが 2 0〜 4 0重量％、 S i力 S 1〜 5重量％を含有する C o 基合金粒子（肉盛り溶射用耐熱耐摩耗性合金粉末、キヤポット社製、商品名コパメット）、などが挙げられる（例えば特許文献 4参照）。

前記含油すベり軸受では、前記合金粒子が 5〜3 0重量％分散されていることから、前記摺動条件の厳しい建設機械用作業機ブッシュ（高面圧、低摇動）としては、その耐焼付き性が十分でなく、時に摩擦係数^高い問題がある。

• [特許文献 1 ] 特開昭 5 8— 1 5 7 9 5 1号公報

[特許文献 2 ] 特開平 4一 2 5 4 5 5 6号公報

[特許文献 3 ] 特許第 3 1 6 8 5 3 8号公報

[特許文献 4 ] 特開平 8— 1 0 9 4 5 0号公報

3 . 発明の開示

作業機連結装置のように高面圧、低速摺動、揺動などの極めて厳しい摺動条件下で使用される従来の焼結摺動材料では、摩擦係数が高い傾向（0 . 1 5以上）を有するとともに、耐焼付き性、耐摩耗性が不十分であるために、異音の発生防止や給脂間隔の長時間化ができず、また、自己潤滑性が不十分であるために無給脂化することができない。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、前記摺動条件下においても、低摩擦係数化を図りながら、耐焼付き性及ぴ耐摩耗性に優れ、且つ、自己潤滑性を付与して給脂間隔の長時間化又は無給脂化できる F e系焼結摺動材料層を裏金鋼板に強固に燒結接合することによつて、経済性に優れた鉄系焼結複層卷ブッシュ、その製造方法、及び作業機連結装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュは、裏金鋼板と、

前記裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層と、

前記 F e系焼結摺動材料層と前記裏金鋼板との接合界面近傍に形成された F e系合金粒の拡散層と、

前記接合界面近傍に形成された、該接合界面側に伸長する C u合金相と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層は、 C： 0 . 4 0〜 5重量⁰ /₀、 C u ： 8〜 4 0重量％ (より好ましくは 8〜3 0重量％)、 S n： 0 . 5〜1 0重量を含有する F e— C _ C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に本焼結を施したものであることが好ましい。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層は、 1 0 0 0 °C以上（より好ましくは 1 0 5 0 °C以上）の温度で液相焼結され、 0 . 4 5重量 °/₀以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金粒が主体となり液相状態の C u— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、かつ、前記 F e—C系合金粒が焼入れ硬化され、その母相がマルテンサイトもしくはマルテンサイトを主体とする組織を有することが好ましい。本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュは、裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷プッシュにおいて、

前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも C ： 0 . 4 0〜 5重量。/。、 C u ： 8〜 4 0重量％ (好ましくは 8〜 3 0重量⁰ /₀)、 S n ： 0 . 5〜 1 0重量を含有する F e— C一 C u _ S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に本焼結を施したものであり、

前記 F e系焼結摺動材料層は、前記仮焼結接合温度より高温（例えば 1 0 0 0 °C以上、好ましくは 1 0 5 0 °C以上）で液相焼結され、 0 . 4 5重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金粒が主体となり液相状態の C u— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、かつ、前記 F e— C系合金粒が焼入れ硬化され、その母相がマルテンサイトもしくはマルテンサイトを主体とする組織を有することを特徴とする。

本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュは、裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも C : 0. 40〜5重量％、 Cu : 8〜40重量％、 S n ： 0. 5〜10重量を含有する F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に 1000°C以上の高温で液相焼結により本焼結接合を施したものであり、

前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e _C系合金相と液相状態の Cu_S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M₆C， M₂C， MC型特殊炭化物の 1種以上の特殊炭化物を分散させることを特徴とする。本発明に係る作業機連結装置は、上述した鉄系焼結複層卷ブッシュを有する作業機連結装置であって、前記裏金鋼板中の炭素濃度が 0. .3〜0. 6重量。 /₀であり、さらに、前記鉄系焼結複層卷ブッシュの両端面における前記裏金鋼板の部位が焼入れ硬化され、この焼入れ硬化された部位にシール機能を発現させるリップシール又はダストシールが配されていることを特徴とする本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、 F e— C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に仮焼結することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、

前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

前記仮焼結時の温度より高温（例えば 1 000°C以上、好ましくは 105 0°C以上）で前記仮焼結層を本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e 系焼結摺動材料層を形成する本焼結工程と、

を具備し、

前記 F e _C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C : 0. 3〜5重量％、 Cu ： 8〜40重量％(好ましくは 8〜30重量⁰ /₀)、 S n ： 0. 5〜1 0重量を含有するものであることを特徴とする。本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、 F e—C—Cu—S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に 750〜9 50°Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

.前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

前記仮焼結時の温度より高温の 1 000°C以上で前記仮焼結層を本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結摺動材料層を形成する本焼結ェ程と、

を具備し、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C ： 0. 4〜5重量％、 C u ： 8〜40重量％、 S n ： 0. 5〜10重量を含有するものであり、

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量。/。以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M₆C， M₂C, MC型特殊炭化物の 1種以上を分散させることを特徴とする。

本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッュの製造方法は、 F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に 75 Ό〜 950 °Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

を具備し、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C ： 0. 2〜1 5重量％又は0. 2〜9重量％、じ1! : 8〜40重量％、 S n : 0. 5〜1 0重量を含有するものであり、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量％以上 40重量％以下の C uと 0. 2重量％以上の炭素が含有され、

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 2重量％以上の Cを含有する固相状態の F e -C系合金相と液相状態の C u— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C o， C r， Mo, Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo， F e Moの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo, W, T i， Z r， N bのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする特殊炭化物粉末、窒化物粉末、酸化物粉末うちの 1種以上の粉末粒子を分散させる.ことを特徴とする。

本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に 750〜 950 °Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

前記仮焼結時の温度より高温の 100 o°c以上で前記仮焼結層を本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結摺動材料層を形成する本焼結ェ程と、

を具備し、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C ： 0. 4〜 5重量⁰ /。、 C u ： 8〜 40重量⁰ /₀、 S n ： 0. 5〜 1 0重量を含有するものであり、

前記 F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量。/。以上 40重量％以下の C uと 0. 45重量％以上の炭素が含有され、 W

9

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C o， C r， Mo, Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo , F eMoの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo, W, . T i , Z r， Nbのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする窒化物粉末、酸化物粉末のうちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする。

また、前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、拡散層もしくは中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板に焼結接合されており、

前記拡散層は、前記裏金鋼板に接して形成された炭化物を含まない F e系合金相と前記本焼結工程で焼結接合された焼結層側に伸長する C u合金相を具備するものであり、

前記中間 F e系焼結層は、前記 F e系焼結摺動材料層より炭素量が少ないことが好ましい。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法に関し、前記裏金鋼板の摺動面側においては、少なくとも Cu ： 10〜40重量％、 S n ： 0 . 5〜10重量％、 C : 0〜0. 8重量％を含有する前記中間 F e系焼結層が仮焼結接合され、前記 F e系焼結摺動材料層が俞記中間 F e系焼結層を介して焼結接合されていることが好ましい。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法において、前記本焼結工程は、前記本焼結した後の急冷処理によって、前記 F e— C系合金相に焼入れもしくは焼入れ焼戻しを行い、それによつて前記 F e系焼結摺動材料層中の F e一 C系合金相を H V 500以上の硬度まで硬化させる工程を含むことも可能である。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法において、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、 F e合金粉と、 Cu粉末と、 S n粉末及ぴ Cu合金粉末の少なくとも一の粉末とを配合した混合粉末、もしくは、前記混合粉末に黒鉛粉末をさらに配合した混合粉末であることも可能である。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法において、前記本焼結工程は、前記本焼結する時において、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e—C系合金粒と液相状態の C u— S n系合金相を有する液相焼結組織を形成し、その後に急冷処理によって、前記 F e— C系合金粒を焼入れ硬化させる工程であることが好ましい。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法において、前記本焼結工程後の前記 F e系焼結摺動材料層における前記 F e— C系合金粒の含有量は 6 5体積％以上であることが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、低摩擦係数化を図りながら、耐焼付き性及ぴ耐摩耗性に優れ、且つ、自己潤滑性を付与して給脂間隔の長時間化又は無給脂化できる F e系焼結摺動材料層を裏金鋼板に強固に燒結接合することによって、経済性に優れた鉄系焼結複層卷ブッシュ、その製造方法、及ぴ作業機連結装置を提供することができる。

4. 図面の簡単な説明

図 1は、実施例 1の F e系焼結摺動材料用混合粉末を用いて作製した引張試験片を示す図である。 '

図 2は、 F e— Cu— S n系焼結体の焼結温度と寸法変化率を示す図である。

図 3は、 F e— Cu— S n系焼結体の焼結温度と寸法変化率を示す図である。

図 4は、 F e _Cu— S n系焼結体の焼結温度と焼結体のロックウェル B 硬さを示す図である。

図 5は、 F e _Cu— S n系焼結体の仮焼結温度と仮焼結体のロックゥェル B硬さを示す図である。

図 6は、 F e (AS C 300) — Cu，一 S n, — C系焼結体の焼結温度と寸法変化率を示す図である。

図 7は、 F e 16A 125 C u合金の焼結温度と寸法変化率を示す図である。図 8は、表 3— 1に示す B 15の 1200 °Cでの燒結組織を示す写真である。

図 9は、表 3— 1に示す B 16の 1200 °Cでの燒結組織を示す写真である。

図 10は、 F e 16 A 125C U+15C uの黒鉛添加量と寸法変化率を示す図である。

図 1 1 (a) は表 3 - 1に示す B 7の 1200°Cでの燒結組織を示す写真、図 1 1 (b) は表 3― 1に示す B 1 1の 1200での燒結組織を示す写真

、図 1 1 (c) は表 3— 1に示す B 13の 1200での燒結組織を示す写真

、図 1 1 (d) は表 3 - 1に示す B 20の 1200での燒結組織を示す写真である。

図 12 (a) は表 3一 1に示す B 21合金の 1200°Cで燒結した組織を示す写真、図 1 2 (b) は表 3 _ 1に示す B 22合金の 1200で燒結した組織を示す写真、図 12 ( c ) は表 3— 1に示す B 23合金の 1200で燒結した組織を示す写真、図 1 2 (d) は表 3— 1に示す B 24合金の 120 0で燒結した組織を示す写真、図 12 (e) は表 3— 1に示す B 25合金の 1 200で燒結した組織を示す写真、図 12 ( f ) は表 3— 1に示す B 26 合金の 1200で燒結した組織を示す写真である。

図 1 3 (a) は表 3— 1に示す B 23合金の 1200で燒結した組織を示す写真、図 13 (b) は表 3— 1に示す B 23合金の 1100で燒結した組織を示す写真、図 1 3 ( c ) は表 3— 1に示す B 23合金の 1000で燒結した組織を示す写真である。

図 14は、実施例 2による黒鉛分散量と引張強度との関係を示す図である図 1 5は、表 3 _ 2に示した B 28〜B 40合金の焼結温度と寸法変化率を示す図である。図 16は、表 3— 2に示した B 41〜： B 53合金の焼結温度と寸法変化率を示す図である。

図 1 7は、表 3— 2に示した B 54〜B 65合金の焼結温度と寸法変化率を示す図である。

図 18 (a) 〜（： c) は、表 4に示す C 6を 900°C、 1000°C、 10 50 °Cそれぞれの温度で仮焼結した裏金鋼板と焼結層との接合界面近傍組織を示す写真、（d) 〜（ f ) は、表 4に示す C 8を 900°C、 1000°C、 1050°Cそれぞれの温度で仮焼結した裏金鋼板と焼結層との接合界面近傍組織を示す写真である。

図 19 (a) 、（b) は、表 4に示す C 9を 1050°C、 1 1 70°Cそれぞれの温度で本焼結した裏金鋼板と焼結層との接合界面近傍組織を示す写真、（c) 、（d) は、表 4に示す C 10を 1050°C、 117.0 °Cそれぞれの温度で本焼結した裏金鋼板と焼結層との接合界面近傍組織を示す写真である。

図 20 (a) ， (b) は、仮焼結後に圧延を施さずに、 1130°C、 30 分の本焼結後に N₂ガス冷却した C 12， C 14合金の焼結層断面組織を示す写真である。

図 21 (a) 〜（c) は、 C 2合金の仮焼結層に圧下率 60%の圧延を施し後に 1 100°C、 30分の本焼結を施し、その'本焼結温度から N₂ガス冷却したものの外観と断面の組織写真である。

図 22 (a) 〜（e) は、 C 3〜C5、 C 7、 C 1 1合金の仮焼結層に圧下率約 60%の圧延を施した後、本焼結と N₂ガス冷却を施したものの断面組織を示す写真である。

図 23 (a) ，（b) は、 C 13合金の 1 100°C本焼結後の断面組織を示す写真である。

図 24 (a) ，（b) は、 C 1 5合金の 1 100°C本焼結後の断面組織を示す写真である。

図 25 (a) ， (b) は、 C 1 7合金の 1100°C本焼結後の断面組織を示す写真である。

図 26 (a) , (b) は、 C 1 9合金の 1 100°C本焼結後の断面組織を示す写真である。

図 27 (a) ，（b) は、 C 1 3合金を仮焼結した後に、微細な Cu— 1 0重量％3 n合金粉末を表面に極薄く散布した後に圧下率約 6 5%で圧延した後、本焼結、 N₂ガス冷却を施した断面組織を示す写真である。

図 28 (a) ，（b) は、 C 1 7合金を仮焼結した後に、微細な Cu— 1 0重量％S n合金粉末を表面に極薄く散布した後に圧下率約 6 5%で圧延した後、本焼結、 N₂ガス冷却を施した断面組織を示す写真である。

図 29 (a) は実施例 6の鉄系焼結複層卷プッシュを軸受試験用ブッシュ形状に加工した試験片であり、図 29 (b) は軸受試験装置の概念囪である図 30 (a) 〜（d) は、本発明の一実施形態に係る作業機連結装置を示す断面図である。

図 3 1 (a ) ， (b) は、作業機連結装置を示す断面図である。

図 32 (a) 〜（h) は、種々の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法を模式的に示す図である。

図 33は、本発明の実施の形態による鉄系焼結複層卷ブッシュの一部を示す模式図である。

図 34は、本実施の形態に係る鉄系焼結複層卷プッシュの一部を示す断面図である。

5. 発明を実施するための最良の形態

本発明は、耐摩耗性、耐焼付き性を改善するために、セメンタイトゃ C r ₇ C₃， M₆C， M₂C， MC型特殊炭化物の内の 1種以上の炭化物が析出した F e合金相と C u— S n合金相、および、さらに、固体潤滑剤の黒鉛が分散される F e— Cu— S n系焼結摺動材料が裏金鋼板に焼結接合された卷ブッシュ及びその製造方法に関するものである。本発明は、建設機械の作業機連結装置軸受で代表されるような、高面圧、低速摺動、揺動の極めて悪い潤滑条件下においても、耐焼き付き性、耐摩耗性に優れた F e系燒結摺動材料を裏金鋼板に仮燒結接合し、丸曲げ加工後に本焼結を施して製造される鉄系焼結複層卷プッシュとその製造方法に関するものである。より詳しくは、（1) 耐焼付き性と耐摩耗性の改善に有効なセメンタイトゃ C r ₇C₃， M₆C， M₂C, MC型特殊炭化物等の内の 1種以上の炭化物を、マルテンサイト組織の母相中に分散させた F e系合金粒を主体とし、（2) 裏金鋼板との焼結接合性を確保すためと耐凝着性に優れた C u S n系合金が分散された F e系焼結摺動材料を裏金鋼板に燒結接合した鉄系焼結複層卷ブッシュに関するものであり、またその F e系焼結摺動材料用混合粉末を裏金に仮焼結接合、圧延加工を施した後に丸曲げ加工して、さらに、前記仮燒結接合温度より高温度において本焼結するという製造方法に関するものである。

また、本発明は、建設機械の作業機連結装置軸受で代表されるような、高面圧、低速摺動、揺動の極めて悪い潤滑条件下においても、耐焼き付き性、耐摩耗性に優れた性能が発現されるように、（ 1 ) 耐焼付き性と耐摩耗性の改善に有効なセメンタイトや C r ₇C₃， M₆C， M₂C， MC型特殊炭化物等の 1種以上の炭化物を微細に析出させた F e系合金粉末をベースとし、（2 ) 裏金鋼板との焼結接合性を確保すために、耐凝着性に優れた Cu系合金粉末もしくは混合粉末を添加し、さらに、（3) 潤滑油が含浸され易く、かつ、摺動面に潤滑性に富んだ自己潤滑性皮膜が形成されやすい固体潤滑剤（黒鉛含む）を分散させた F e系焼結摺動材料（即ち固体潤滑性 F e— C一 Cu 一 S n系、 6 _じーじ11ー311—黒鉛系焼結摺動材料））を裏金に仮焼結接合、圧延加工を施した後に丸曲げ加工して、さらに、 9 50°C以上の高温度において再度液相焼結することによって、長期間の給脂閒隔を可能とする耐凝着性と耐摩耗性を改善できる鉄系焼結複層卷ブッシュ及びその製造方法に関するものである。

本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュは、少なくとも、 C ： 0. 4~5重量⁰ /₀、 Cu : 8〜40 (30) 重量⁰ /。、 S n ： 0. 5〜： 1 0重量を含有する F e-C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に配して（例えば散布して）、 1 000°C以下の低温域で仮焼結接合し、さらに、機械的に圧下（例えば圧延、プレス）した後に、前記低温域で再焼結、丸曲げ加工を施して卷ブッシュに成形した後に、前記 1 000°C以上の高温域において本焼結されたものである。その焼結時においては、主体となる固相状態の 0 . 45重量％以上の炭素を含有する F e一 C系合金粒と液相状態の Cu— S n系合金からなる液相焼結組織が形成される。焼結後の冷却過程、もしくは別工程において焼入れ熱処理を施し、前記 F e— C系合金粒の母相が焼入れ硬化され、マルテンサイトもしくはマルテンサイトを主体とする組織を有することとなる複層 F e系焼結卷プッシュを開発した。

なお、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板に焼結接合してなる複層鉄系焼結卷ブッシュは、裏金によってラジアル軸受（プッシュ）としての剛性を高め、作動時におけるプッシュの抜け出しを防止すると共に、偏荷重時作用する曲げ応力に対する焼結摺動層の割れを防止することができること、さらに、高価な焼結摺動材料の使用量を低減して、その経済性を高めることができる。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュは、裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも、 C : 0. 4〜1 5重量％又は0. 4 〜 9重量％、 C u ： 8〜40重量％、 S n ： 0. 5-1 0重量を含有するものであり、 F e _C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に 1000°C以上の高温で液相焼結により本焼結接合を施したものであり、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2 重量％以上 40重量％以下の C uと 0. 2重量％以上の炭素が含有され、前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 2重量％以上の Cを含有する固相状態の F e - C系合金相と液相状態の C u— S n系合金相が分散された液相焼結,袓織を有し、さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 Cuに対する固溶度が極めて少ない C r, C o , Mo， Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N iMo, C oMo， F eMoの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo, W， V， T i， Z rのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする特殊炭化物粉末，窒化物粉末，酸化物粉末のうちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュは、裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも、 C： 0. 4〜15重量％、 Cu： 8 〜40重量％、 3 11 : 0. 5〜 10重量を含有するものであり、 F e—C— Cu- S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に前記仮焼結接合の温度より高温の 1◦ 0 o°c以上.で液相焼結により本焼結接合を施したものであり、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用撣合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量％以上 40重量％以下の Cuと 0. 2重量％以上の炭素が含有され、前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量。 /₀以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu_S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M ₆C， M₂C， MC型炭化物の 1種以上の炭化物を分散させ、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C r， Co， Mo， W, N iMo, C oMo , F eMo, 黒鉛， BN， C a F ₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo， W, V, T i， Z r のうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする窒化物粉末、酸化物粉末のうちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする。

また、前記 F e系焼結摺動材料層には炭化物が分散されており、前記 F e 系焼結摺動材料層は拡散層もしくは中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板に焼結接合されており、前記拡散層は、前記 F e系焼結摺動材料層と前記裏金鋼板との接合界面近傍に形成され、前記炭化物を含まない F e系合金相と前記焼結接合された焼結層側に伸長する C u合金相を具備するものであり、 200

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前記中間 F e系焼結層は、前記炭化物を含まないか、又は前記 F e系焼結摺動材料層より炭素量が少ないことも可能である。

前記中間 F e系焼結層は、'少なくとも Cu ： 1 0〜40重量％、 S n ： 0 . 5〜1 0重量％、 C : 0〜0. 8重量％を含有する 6系焼結材料層でぁり、前記中間 F e系焼結層中の F e合金相の素地組織がフヱライト、パーライト、べィナイトの 1種以上を主体とし且つ 50体積％未満のマルテンサイト組織となるように調整された前記 F e系焼結材料層が前記裏金鋼鈑に焼結接合され、前記 F e系焼結摺動材料層が前記中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板の搢動面側に焼結接合されていることが好ましい。

また、前記 F e系焼結摺動材料層中の前記 F e— C系合金相が焼入れ硬化され、その母相がマルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトを主体とする組織を有することが好ましい。

また、前記 F e系焼結摺動材料層の表面から 0. 1mmの深さまでの表層においては、摺動特性に優れた C u合金相比率を前記 F e系焼結摺動材料層の内部層に比べて高めていることが好ましい。また、前記 F e系焼結摺動材料層の表面から 0. 1 mmの深さまでの表層においては、その內部層に比べてより微細な F e合金粒が形成されていること好ましい。

また、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末中には Cu添加量に見合った S n素粉もしくは S n母合金粉末'を添加することによって、前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末の裏金鋼板の燒結接合性を高めると共に、前記 F e _C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末中に C u相が分散した場合においても、 C u— S n系合金相が優れた摺動特性を発現することを特徴としている。

さらに、硬質な F e合金粒同士の強化な燒結性が開始されない前記低温域仮焼結（1 000°C以下）において、十分な C u— S n系合金の液相が発生し、裏金鋼板や F e合金粉末と濡れ性を改善して、前述した機械的圧下（例えば圧延）ゃ卷プッシュ化するための曲げ加工に十分な F e系焼結摺動材料層（即ち F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を焼結接合した層 ) の強度をえるようにしたことを特徴としている。

また、 C u添加量は、上記液相焼結範囲で十分な液相が発生するように設定され、 H A N S E Nの状態図を参考にして、その下限添加量を 8重量％、上限添加量 4 0重量％とし、 S n添加量は、前記低温域での焼結時には F e 合金粉末へ拡散固溶することがほとんど無いので、。11添加量とでじ11ー 5 重量％3 n以上の S n濃度の C u— S n合金が生成されるように 0 . 5〜1 0重量％とした。

なお、 C uの上限添加量が多くなりすぎることは最終焼結状態で多量の C u— S n系合金相を増やし、 F e系焼結摺動材料層の耐摩耗性を悪くすることは明らかであるので、（C u + S n ) の上限添加量を 3 0重量％とすることが好ましく、 2 0重量％がより好ましい。

さらに、前記丸曲げ加工で卷ブッシュとした状態での F e系焼結摺動材料層では、高面圧下での摺動に耐える強度や硬さが十分でないことから、本発明では、 1 0 0 0 °C以上で本焼結を施すことによって、鉄合金粉末同士や鉄合金粉末と C u合金液相間や鉄合金粉末と添加黒鉛間の固溶 ·拡散を十分図り、それに続けて急冷処理を施し、その焼結摺動材料中の F e合金粒を焼入れ硬化させることによって、より高強度で、高面圧、耐焼付き性に優れた摺動特性が得られるようにしたものである。

また同時に、高面圧下で使用するための耐荷重性を得るためには、前記 F e系焼結摺動材料層と裏金鋼板との燒結接合をより強固なものとすることが重要である。そこで、本発明においては、本焼結によって前記接合界面近傍において明確な拡散域を形成させるとともに、その拡散方向に長く伸びるように成長した F e系合金粒および/または C u— S n系合金相（粒）を形成させることによつて強固な燒結接合性を得ることができる。

なお、前記 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末に添加される黒鉛粉末が、すばやく、 F e系合金粉末中に拡散固溶することや、前記 F e 一 C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末中の F e系合金粉末間の燒結性が顕著に現れ、かつ、前記接合界面における拡散層が明確に形成し始める 1 000°Cを、本焼結の下限温度と設定するが、 1050°C以上で本焼結を実施することがより好ましい。また、その上限温度は前記 F e合金粒子間の燒結性が過多にならない温度として、もしくは Cu_S n合金が過多に蒸発しない温度として 1 200°Cが好ましい。

また、前記 F e _C系合金粒を焼入れ硬化させるための急冷処理は、本焼結後に引き続いて、ガス冷却によって行われることが経済性優れていることから、 F e—C系合金粒中には C r , Mo， W, V， N i， Mn、 S iの焼入れ性を高める合金元素の内の一種以上が総量で 1重量％以上含有されることが好ましい。

なお、前記焼入れ処理によって、裏金鋼板が共に焼きが入った場合には、裏金の大きな体積膨張によって、内径面に焼結接合される F e系焼結摺動材料に割れの入る危険性があるので、裏金に焼きの入らないような鋼板を選定すると共に、前記急冷処理はガス冷却もしくは油中冷却などとすることが好ましい。

なお、 F e合金相の硬さはマイクロビッカース硬さ MHV 550以上であることが好ましいので、少なくとも 0. 3重量％以上の炭素が固溶したマルテンサイト相を形成させることが好ましい。

また、前記焼入れ硬化された F e— C系合金粒の量は、少なくとも、 65 体積％以上であるが、前述のように耐摩耗性をより改善する観点からは、 7 5体積％以上が好ましく、さらに、耐摩耗性がほぼ飽和する 90体積％以上がより好ましい。また、前記 F e— C系合金粒の上限含有量は 98体積％であることが好ましい。これによりほとんどの前記 F e _C系合金粒同士が強固に結合される。また、前記 F e— C系合金粒の上限量は、 C u成分が本焼結時に F e— C系合金粒中に固溶することを考慮した場合に、摺動面上ではほぼ 100体積％に近づく力耐摩耗性的にはほぼ飽和することは明らかである。また、 HANS ENの状態図を参考にすれば、例えば、 1100°Cでの高温側の液相焼結によって、 F e合金中に最大約 10重量％の Cuが固溶するので、添加される Cuの多くが、 F e合金相中に固溶し、耐摩耗性に好ましくない C u合金相の含有量を低減できることは好ましいことである。さらに、前記 F e系焼結摺動材料層の耐焼付き性と耐摩耗性をより改善させるために、少なくとも、 0. 45重量％以上（好ましくは 0. 6重量 °/₀以上）の炭素を含有し、セメンタイトおよび/または C r ₇C₃, M₆C, MC , M₂C型特殊炭化物の内の一種以上が、その粒内、粒界に析出した F e— C系合金粒（特殊鋼粒）力全 F e _C系合金粒の 30体積 °/₉以上もしくは 100体積。 /₀含有されることが好ましい。摩擦係数をより低減する観点とより耐焼付き性、耐摩耗性を改善する観点からは、特殊鋼粒が全 F e— C系合金粒の 50重量％以上もしくは 1 00重量％含有することが好ましい。なお、前記特許文献 4では、高速度鋼粉末を 5〜 30重量％添加した F e 一 C一 C u燒結摺動材料が開示されているが、前記特殊炭化物を析出する高速度鋼粉末を F e— C一 Cu燒結合金中に分散させているために、前記摺動条件の厳しい建設機械用作業機ブッシュ（高面圧、低揺動）としては、その耐焼付き性が十分でなく、時に摩擦係数が高い問題があつたが、本発明においては、前記特殊炭化物がほぼ均一に分散した F e合金粒が全 F e合金粒の 50重量％以上もしくは全量として、残りが摺動特性に優れた Cu— S n合金相とすることによって問題点を解決することができる。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e _C系合金粒は、 5〜25重量％の〇 1：、 3〜20重量％め]^ 0、 3〜20重量％の W、 0. 5〜7重量％ののいずれか一種以上を含有し、前記 F e— C— C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、 C r ₇C₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， M C型特殊炭化物および M ₂ C型特殊炭化物のいずれか一種以上が合計で 5体積％以上（好ましくは 5〜50体積％) 分散されている特殊鋼粉末（例えば F e— C合金粉末）を 50重量％以上含有することが好ましい。

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷プッシュに関し、前記 F e _C— Cu 一 S n系焼結摺動材料用混合粉末においては、 0. 45重量％以上の炭素を含有し、さらに、 5〜25重量％の〇 1：、 3〜20重量⁰ /₀の Mo、 3〜20 重量⁰ /₀の W、 0. 5〜 7重量％の¥のいずれか一種以上を含有し、 C r ₇C₃ 型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， MC型特殊炭化物および M₂C型特殊炭化物のいずれか一種以上が合計で 5〜60体積％分散されている F e— C系合金粉末が、 F e系粉末の内の 50〜1 00重量％もしくは 1 00重量％含有することが好ましい。

前記 F e— C系合金粉末の粒内および粒界に析出、分散さる特殊炭化物の平均粒径が 1 0 /zm以下に微細化されていることが好ましい。

前記特殊鋼粒においては、少なくとも、 0. 45重量％以上（好ましくは 0. 6重量％以上）の炭素と 5 ~ 25重量％の C r , 3〜20重量％の1^ 0 , 3〜20重量％の^"、 0. 5〜 7重量％の Vのいずれか 1種以上が含有され、耐焼付き性と耐摩耗性に優れた工具鋼（SKD鋼材）や高速度鋼 (SK H鋼材）に析出分散される前記特殊炭化物の 1種以上が分散ざれるものであり、前記 F e— C系合金粒中に析出分散させるその炭化物量は、高速度鋼（約 1 0体積％) を参考にして、 5体積。 /₀以上が好ましいこととし、その上限量は超硬やサーメットの炭化物量を参考にして 60体積することが好ましいより具体的には、例えば、 M₆C炭化物（炭素濃度：約 3重量％) を分散させる場合には、 0. 1 5重量。/。の炭素が炭化物形成に使われ、また、前述したように母相マルテンサイト中に 0. 3重量％め炭素を固溶されるので、 F e合金相中の必要下限炭素濃度が 0. 45重量％とすることが好ましいが、前記特殊炭化物が 1 0体積％以上分散される場合の方が、より耐焼付き性ゃ耐摩耗性の向上、低摩擦係数化に好ましいことから、 0. 6重量％がより好ましい。

さらに、前記炭化物量の上限値は、超硬ゃサーメット工具を参考にすると、約 60体積 °/₀に高めることも可能であることから、例えば C r ₇C₃炭化物 (8. 5重量％0 の場合には、上限炭素濃度を約 5. 5重量％がとすることが好ましい。

前記特殊炭化物を高濃度に分散させることは、耐焼付き性と耐摩耗性の改善に効果があるが、その特殊炭化物が粗大になり過ぎた場合には、炭化物自体が極めて硬質であるために相手摺動材をアタック摩耗することが危惧されることから、その平均粒径を 10 μπι以下とすることが好ましく、炭化物の平均粒径を 5 μ m以下に微細化することがより好ましい。

また、 F e合金粒中の炭素含有量は、黒鉛粉末として添加、混合され、高温側の本焼結時に拡散，固溶させることによって調整されることができるが、前記 F e合金粉末中にあらかじめ含有させておくことが、前記散布後の仮燒結接合性を改善することや、後述する特殊炭化物を微細に析出、分散させる上でより好ましい。

さらに、あらかじめ炭素を含有した F e合金粉末を利用するに際しても、その混合粉末中には炭素（黒鉛粉末）が 0. 1~ 3重量％含有されていることが好ましい。これにより、本焼結時に粗大気孔（粗大気泡）の発生を防止できるとともに、 F e_C系合金粉末間の燒結性を促進することができ、本焼結時の F e系焼結体の焼結性を高めることができる。

またさらに、高温側での本焼結（液相焼結）によって F e合金粉末間の焼結性を促進させることは、高強度、高硬度化の観点からより好ましいことであり、前記 F e-C-Cu-S n系焼转摺動材料用混合粉末には、 P ·· 0. 1〜 1. 5重量％、 B ： 0. 05〜 1 · 5重量。/。、 C ： 0. 1〜 3. 0重量 %、 A 1 ： 1〜 10重量。/。、 S i ： 0. 5〜 3重 ί%、 Mn ： 1〜 20重量 %、 T i ： 0. 1〜2重量％、 Mo ： 0. 1〜： L 0重量％のうち一種以上が添加されていることが好ましい。

とりわけ、黒鉛、 Mnや C u— P母合金や F e— P母合金として添加される Pの添加によって、約 1000°C近傍から焼結性が顕著に促進され、同様の効果が B， S iについても予測される。

なお、これらの添加元素の上限値は、例えば黒鉛は分散させる前記炭化物が 60体積％を越えて脆化しないように、 Pは燐化物、 Bは硼炭化物ゃ硼化物、 S iは Cu合金相の脆化、 Mnは過剰な残留オーステナイトの析出防止などの観点から F e系摺動材料が脆くなり過ぎない、マルテンサイト硬くならない程度に設定したものである。

裏金鋼板上への F e系焼結摺動材料用混合粉末を散布し、燒結接合する複層摺動材料においては、混合粉末の流動性などに応じて散布ムラが発生しゃすく、燒結接合、機械的圧下後においても、密度ムラや、表面に 2 0 μ m程度の深さの微少な切り欠き状の溝が多数発生し、本焼結後においては、さらに、それ等を原因として、表面層の多孔質化や脆弱化が起こり.やすく、時として十分な摺動特性が発現されないことが危惧される。そこで、本発明においては、少なくとも、搢動特性に優れた一 # 2 5 0メッシュ以下の微細な粉末を仮燒結した前記 F e系焼結摺動材料層の表面に極薄く散布して、機械的圧下を加えて仮燒結する工程を一回以上繰返すような化粧層（仮焼結層）を設けることも好ましい。また、化粧用の微細な粉末は、前記 F e系燒結摺動材料用混合粉末の同一もしくは類似組成の混合粉末を利用することができるが、後述するような摺動特性に優れた異種材料粉末を利用することできることは明らかである。

また、前記 F e系焼結摺動材料層の表面層においては、その内部層に比べてより微細な（例えば F e合金粉末を使った） F e合金粒が形成されていることが好ましい。これにより、より馴染み性と面圧強度を改善することがでさる。

前記 F e系焼結摺動材料は、炭化物を多く含有する硬質層からなるために、相手材料との馴染み性がきわめて重要になる場合が想定される。そこで、 F e系焼結摺動材料層の表面層においては、摺動特性に優れた軟質の C u合金の比率を前記 F e系焼結摺動材料層の内部層に比べて高めることが好ましい。また、前記 F e— C _ C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末の C u、 S n成分量を高めた混合粉末を極薄く被覆し、表面層の C u合金相比率を内部層に比べて高めることが好ましい。これにより馴染み性を改善することができる。

前記の極薄く被覆した軟質の被覆層の厚さは、卷きブッシュの馴染み摩耗量を考慮して、 0 . 1 mm以下であることが好ましい。また、前記 Cu合金としては、前記 Cu— S n系合金が好ましいが、 Mn ， S i， A 1を多量に含有する Cu合金を散布して、本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層中の C u合金相中に /3相が析出するように改質することも好ましい。

また、前述した軟質の被覆層と類似の機能を発現させるものとして、前記 F e系焼結摺動材料層の表面に、微細な Mo， W, フエ口 Mo.， C o— Mo 、 C a F₂, 黒鉛、 BN等の固体潤滑剤粉末が分散されていることが好ましい。これにより馴染み性と耐焼付き性を改善することができる。

なお、前記固体潤滑剤のほぼ全てが、本焼結時に F e— C系合金粒と顕著に反応するので、本発明においては、少なくとも、 0. 4 5重量％以上の炭素と固溶限以上に Cuを含有させた前記 F e— C一 Cu系合金粉末を用い、本焼結時に、液状の C u合金相をその粉末表面に出現させることによって、前記反応を防止し、固体潤滑剤粒子が分散されることが好ましい。

なお、前記高温側の本焼結（液相燒結）前の機械的圧下と本焼結温度を調整することによって、前記 F e系焼結摺動材料層の気孔率を調整することが出来、含油軸受として適正な通気孔率（1 0〜30体積％) に調整し、その気孔中に潤滑油もしくは潤滑組成物を充填させることによって、耐焼付き性と給脂間隔の長時間化を図ることができるが、さらに、前記 F e系焼結摺動材料層が多孔質な F e— C u— S n系焼結材料層を介して裏金に焼結接合し、その中間 F e— Cu— S n系焼結材料層中の気孔にも前記潤滑油や潤滑組成物の含有させることによってより給脂間隔の長時間化を図ることができるヽ搢動速度の遅い作業機フ'ッシュとしては、摩擦係数が高くなりやすく、また、土砂の浸入が避けられない部位では、耐摩耗性が +分でない問題がある。この場合には、本焼結温度を 1000°C以上に高めることによって、鉄合金粉末同士の焼結性を促進し、前記 F e系焼結摺動材料層中の気孔率を 1 0 体積％以下とするように密度を高め、高強度で耐摩耗性を高めることが好ましいが、鉄系焼結複層卷ブッシュの焼結摺動層には潤滑油を供給するための適正な油溝や（ディンプル状の）油溜りを設けることが好ましい。とりわけ、揺動角度が小さく、摺動速度の遅い建機作業機プッシュでは、油溝や溜りをより細かく配されるようにすることが好ましく、かつ、油溝や油溜りの面積率が過多になる場合には、摺動部での面圧が高まり、局部凝着性が高まり、結果として高摩擦係数化がおこることに繋がるので、その面積率をできるだけ少なくすることが好ましい。そこで、本発明の鉄系焼結複層卷ブッシュにおいては、仮燒結状態の F e系焼結摺動材料層に機械的圧下を加えることによって、卷ブッシュの内周方向と略直角な軸方向に微細なクラックを複数以上発生させ、本焼結によって、その焼結層をより緻密化することによって、そのクラックを開口させて波状の油溝、油溜りとして形成させることが好ましい。これにより摺動面における潤滑性を改善することができる。なお、前記微細なクラックは、圧延方向に対して略直角方向に入るもの

Cある ο .

また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュにおいては、前記 F e系焼結摺動材料層の表面から 0 . 1 mmの深さまでの表層には、内周方向と略直角方向に前記本焼結によって開口させた波状のクラックが形成されていることも可能である。

なお、前記のクラックを発生させる機械的圧下方法としては、圧延が好ましい。また、前記クラックによる油溝、油溜りの面積率としては、〜3 0面積％以下であって、前記クラック溝間の平均間隔ほ、 1 5 mm以下であることを好ましいが、 2 0面積％以下、 8 mm以下がより好ましい。

さらに、低揺動角度で、かつ低摺動速度下での摩擦係数をより低減するブッシュとしては、前記クラックによる油溝、油溜り部に四フッ化樹脂（例えば P T F E ) 、ポリアミド系樹脂（ナイロン）、ポリアセタール（P OM) ，ポリエチレン（P E ) などの樹脂類や黒鉛、 B N、 M o S 2 , W S 2等の固体潤滑剤のうちの 1種以上を充填して使用することが好ましい。

また、前記 F e系焼結摺動材料層は、前記裏金鋼板上に 3 0〜 7 0面積％の範囲で複数個以上の島状又は凸状に焼結接合されていることも可能であるさらに、より高面圧で、かつ、長い給脂間隔もしくは無給脂化を必要とする作業機ブッシュにおいては、焼結摺動層により多くの油溝やディンプル状の油溜りを設けることが好ましい。さらに、裏金鋼板上に凸部状に F e系焼結摺動材料を焼結接合した鉄系焼結卷ブッシュがより好ましい。またその際の凸部の面積率は 3 0〜7 0面積％であることが好ましく、さらに、その凸部が千鳥配列もしくはランダム配列されていることが好ましい。またさらに、摺動面における凸部のサイズは摺動方向の最大長さが 1 5 mm以下となることが好ましいが、 1 O mm以下がより好ましい。

また、前記とは逆に、 F e系焼結摺動材料層中に油溝やディンプル状の油溜りを設ける F e系焼結卷ブッシュにおいても、油溝、油溜りの面積率は 3 0〜 7 0面積％が好ましく、摺動方向の摺動材料部の最大長さは Γ 5 mm以下が好ましく、 1 0 mm以下がより好ましい。

また、前述のように油溝、油溜り部に前記樹脂類や固体潤滑剤を充填することがより好ましい。

また、より高面圧で使用される、作業機プッシュでは、前記油溝部での破損が危惧されるので、このような場合には、機械加工によって、油溝の深さ力裏金鋼板内部に届くように調整し、裏金鋼板と前記 F e系燒結摺動材料の接合面に応力が集中しないようにすることが好ましい。

前記のように高面圧下で、かつ耐土砂摩耗性力必要とされる部位に使われる F e系焼結卷ブッシュを想定した場合には、前記 F e系焼結摺動材料はより高密度化され、その材料中の気孔率が 1 0体積％以下が好ましく、 5体積 %以下がより好ましい。

前記焼入れ硬化した F e— C系合金粒中の母相が、 3 0 0 °C以上で 1回以上焼戻し処理された焼戻しマルテンサイト組織を主体とすることが好ましい。つまり、前記 F e系焼結摺動材料層中の焼入れ硬化した F e合金相中の母相組織が、マルテンサイトを主体とすることは前述したとおりであるが、本発明においては、その摺動最表面部が摺動時の発熱によつて顕著に焼戻される危険性が高く、最表面層部が顕著に焼戻し軟化されたり、顕著な引張応力 W

27

を発生させることによって摩耗や割れを引起こす危険性が大きいことから、工具鋼や高速度鋼の焼戻し処理を参考にして、 3 0 0 °C以上での焼き戻し処理を 1回以上、より好ましくは 2回以上施すことが好ましいこととする。さらに、焼き戻し軟化抵抗性を高めることも重要であり、前記焼戻し処理後の F e合金相の硬さがビッカース硬さ H v 5 5 0以上、より好ましくは Η V 6 5 0以上に高めることが好ましい。

また、空冷や油中冷却で焼入れ硬化させた F e合金母相中にはマルテンサィト以外に軟質な残留オーステナイト相が多量に残留し、高面圧、低速摺動した場合に、耐焼付き性と耐摩耗性を劣化する危険性がある。そこで、本発明においては、高速度鋼の熱処理を参考にして、 F e—C系合金粒の母相中のマルテンサイト組織中の残留オーステナイト量を 1 0体積％以下調整されることが好ましく、 5体積％以下に調整されることがより好ましい。さらに、前記 F e合金母相中のマルテンサイト組織中の固溶炭素濃度が 0 . 6重量％以上に高い場合においては、残留オーステナイト量の顕著な増大と摺動面における微細なヒートクラックが発生しやすいことから、高速度鋼における固溶炭素濃度を参考（佐藤、西沢：日本金属学会会報、 2 ( 1 9 6 3 ) 、 P 5 6 4 . ) にして 0 . 6重量⁰ /₀以下に調整することが好ましい。なお、前記 F e合金相中（ ₆—0系合金粒）には、前記特殊炭化物形成元素以外にも、 F e合金相中の母相の焼入れ性、嬈戻し軟化抵抗性、耐焼付き性の改善を目的にして、 S i、 A 1、 M n、 N i、 C r、 M o、 V、 W、 C o、 S、 P、 N、 B、 N b、 T i及び Z rからなる群から選択された一種以上が含有されることが好ましい。

S iは、通常の鉄合金中には 0 . 0 5重量％以上含有され、脱酸作用と焼入性を向上させる元素であるが、さらに、 4 5 0 °C以下での焼戻し軟化抵抗性を高める元素であることから、 0 . 5重量％以上に添加される場合が多い力より多量の添加は C u合金相中への過剰な S iの固溶によって脆化しやすくなるので、その上限添加量を 5重量％、より好ましくは 3重量％とする A lは、脱酸作用と焼入性を高める元素であって、通常 0. 01重量％以上添加されることが多いが、 S i と同様に焼戻し軟化抵抗性を高めることから 0. 5重量％以上添カ卩されることが好ましく、また、 S iよりも顕著なフェライト安定化元素として作用し、焼入れ温度を高くなり過ぎたり、燒結温度においてもフヱライト相が析出することを防ぐために、その上限添加量を 1 0重量％、より好ましくは 7重量％とする。

Mnは、脱硫作用と焼入性を顕著高める元素であって、通常 0. 3重量％以上含有されているが、さらに、前述のように F e系焼結材料の高温度側の液相燒結性を高めるとともに、 F e合金相中に残留オーステチイトを增量させるので、その上限添加量を 1 5重量％、より好ましくは 1 0重量％とする

N iは前記特殊炭化物中から排出されて、 F e合金相の母相中に濃縮する元素であって、残留オーステナイトを顕著に増大させるために、 4重量％以下、より好ましくは 2. 5重量％とする。

C rは焼入性を顕著高める元素であるとともに、顕著な炭化物形成元素であって、通常 1. 0重量％以上添加されるが、 C r ₇C₃型炭化物を析出分散させるためには、 5〜25重量％を添力 pすることが好ましい。

Moは焼入性を顕著高める元素であることから、通常 0. 1重量％以上添加されることが多いが、より顕著な焼戻し軟化抵抗性を発現させるために、 1重量％以上添加することが好ましく、さらに、 M₆C、 M₂C型炭化物を析出分散させるためには、 3〜20重量％を添加することが好ましい。

Wは、 Moと同様に顕著な焼戻し軟化抵抗を発現させるために、 1重量％以上添加することが好ましく、さらに、 M₆C、 MC型炭化物を析出分散させるためには、 3〜20重量％を添加することが好ましい。

Vは、極めて顕著な焼戻し軟化抵抗性を発現する元素であって、通常 0. 1重量。 /₀以上添加されるが、さらに、 V4 C 3 (MC型）炭化物を析出分散させるためには、 0. 5〜 7重量％を添加することが好ましい。

C oは、前記特殊炭化物からは排出されて、 F e合金相中に濃縮する元素であって、 C o自身は焼戻し軟化抵抗性に大きく寄与しないが、 A l， C r ， Mo, W, Vの焼戻し軟化抵抗性をより促進する作用を有することから、その上限添加量は 20重量％、より好ましくは 10重量％とする。

その他 T i， Nb , Z r等の元素は、 MC型炭化物を析出させる元素であることから、その添加量は 0. 0 1〜2. 0重量％とするが、より好ましくは経済性を考慮して 1重量％を上限とする。

Pは、前述するように高温側の液相焼結性を促進する作用が顕著な元素であり、 0. 1重量％以上を添加することが好ましく、さらに、その上限添加量は、燐化物の形成による脆化を防止する観点から 1. 5重量％とする。

Sは、不純物元素として 0. 00 5重量％以上が含有される元素であるが、 F e系焼結搢動材料の切削、研削加工性を改善するために、最大 '1重量％の添加されるが、より好ましくは 0. 5重量％とする。

Cは、硬質なマルテンサイトと前記特殊炭化物の形成に欠かせない元素であるとともに、高温側での焼結性を促進する元素であって、まず、マルテンサイト中の炭素濃度（0. 3〜0. 6重量％) と特殊炭化物量（5〜50体積％) およびまたは黒鉛粒子（3〜50体積％) 、特殊炭化物量 +黒鉛粒子量（5〜50体積％) を構成する炭素量として 0. 3〜1 5重量％で含有される。

Nは、 F e合金粉末の溶製時や前記液相焼結時含有されるものであるが、とりわけ、金型などの焼付き防止用として良く実施される軟窒化、窒化処理などの後熱処理によっても含有させることができるので、本発明の F e系焼結卷ブッシュにこれらの後熱処理を施すことは好ましい。

前記 F e系焼結摺動材料層中の Cu— S n系合金相においては、 S n以外にも、 F e系合金粉末間の焼結性を高める元素（P ： 0. 1〜1. 5重量。 /₀ 、 Β : 0· 05〜1 · 5重量％、 C ： 0. 2〜 3 · 0重量⁰ /。、 A 1 ： 1〜 1 0重量％、 S i ： 0. 5〜 3重量％、 M n ： 1〜 20重量％、 T i ： 0. 1 〜2重量％、 Mo ： 0. 1〜10重量％) の一部が不可避的に固溶するが、 C u— S n合金相の液相焼結時の融点を調整する目的や強度、硬さ、摺動特性、耐食性などの調整を目的として合金元素が添加されることが好ましく、本発明においては、 P b， F e， A 1 , T i， Μ η . N i， S i， Pの 1種以上が含有されることが好ましい。

F eは前記仮焼結時や本焼結時に前記 F e合金粉末から C u— S n合金相へ固溶することによって含まれる不可避的な元素であって、その固溶濃度は：!〜 3重量％以内であって、また、後述する 1 0 0 0 °Cでの燒結によって、前記特殊炭化物を含む特殊鋼粉末の F e成分が固溶して、特殊炭化物が C u 一 S η合金相中に分散するようになるので、 C u— S η合金相の耐焼付き性ゃ耐摩耗性が改善されることが期待される。 '

A 1は酸化性が強力で、かつ、窒素との反応性も高いことから、真空燒結雰囲気での燒結以外には積極的利用されるものでないが、真空燒結条件下で合金化する場合には C u合金を強化するのに好ましい元素であって、かつ、 2〜1 2重量％の 1を添加させることによって相を形成して、摺動特性を改善させる機能を持つ。

T iは酸化性が強力で、かつ、窒素との反応性も高いことから、真空燒結雰囲気での燒結以外には積極的利用されるものでないが、真空燒結条件下で合金化する場合には C u合金を強化するのに好ましい元素であって、かつ、 T i添加によって C u合金層の融点が低下することによって、低温での燒結性に寄与すると共に、 0 . 1重量％以上の T i添加によって裏金鋼板との燒結接合性を顕著に高める。

さらに、 T iは強力な炭化物形成元素であって、本焼結時において前記 F e系燒結摺動材料用混合粉末中に添加される炭素成分と反応して F e系燒結摺動材料層中に T i Cを形成し、耐焼付き性と耐摩耗性を改善することが期待されるので、その添加量の上限値を 2重量％とした。なお、 T iを素粉末として添加した場合には、 T i Cが粗大に形成されやすいことから、相手摺動材料に対するアタック性に注意することが必要である。

M nは、 C uに合金化させることによって融点を顕著に低下させ、燒結性を高めると共に、 C u— S n— M n合金では、硬質な i3相を出現させ、前記 Cu-A 1 _S n系の j3相と同様の優れた摺動特性と耐摩耗性の改善が期待されるので、 Cu_ 5〜30重量％1^11相当量が添加されることが好ましい

N iは、 Cuに合金化させることによって融点を高め、 Cu合金をより強化すことが良く知れており、さらに、 Cu— S n— N i液相は前記 F e合金粉末との濡れ性を改善する好ましい元素であり、また、 Cu— N i— F e、 C u— N i— S n三元合金においては（スピノーダル分解反応による）顕著な硬化性を示すことが知られているので、 Cu合金相中の N i濃度が 1~3 0重量％となるように添加されることが好ましい。

S iは Cuに合金化させることによって融点を低下させ、 Cu合金をより強化するものであり、その添加量は、脆弱な金属間化合物の析出を防止するために、 Cu合金相中の S iが〜 5重量％以下になるように調整されることが好ましい。

Pは、 Cu— S n合金の脱酸作用と液相の流動性を高める元素として知られており、また、その脱酸作用によって、 Cu— S n合金が液相焼結する過程での発泡現象を抑制するものであるので、その下限添加量は 0. 1重量％とした。

Moは Cu— S n合金相にほとんど固溶せず、 C uと金属間化合物も形成しない元素であるが、前記 F e系焼結摺動材料中の炭素成分とは、本焼結時に顕著な炭化物形成反応を示す元素であり、本焼結時においては Mo ₂C， M₆C等の炭化物を形成して、前記 T i と同様に耐摩耗性の改善ゃ耐焼付き性の改善に好ましい元素である。また、本焼結時においても Mo粒を安定に分散させ、 Moを固体潤滑剤として利用する場合においては、前記のように C : 0. 45〜5重量％の炭素と固溶限以上に Cuをあらかじめ含有させた F e系合金粉末を使用することが好ましい。

また、前記 Moと同じ原理を利用することによって、黒鉛、 BN， W， C o， C r，フエ口 Mo, C o— Mo合金の粉末粒を分散させることができる。本発明の鉄系焼結複層卷プッシュは、 3〜30体積％の黒鉛、 Mo， BN W

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、フエ口 Mo， C o— Mo合金粒のうちのいずれか 1種以上が分散されることが好ましい。とりわけ、黒鉛粒は安価で、 3体積％以上を分散させることによって固体潤滑性が明確に出現するが、前記 F e系焼結摺動材料層の強度を低下させるので、その上限値を 30体積％とし、前記 F e系焼結摺動材料層中の全炭素含有量が 1. 2〜1 3重量％に調整されることが好ましい。また、本発明に係る鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、前記 F e系焼結摺動材料層に分散される、 C r， C o, Mo, Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo, C oMo， F e Moの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo, W, V， T i， Z rのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする特殊炭化物粉末、窒化物粉末、酸化物粉末の平均粒径が 1〜 50 mであり、前記粉末粒子が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜30体積％分散されていることが好ましい。

前記黒鉛の平均粒子径が 1 μ m以上 50 m以下の範囲であり、前記粉末が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜30体積％分散されていることが好ましい。

また、前記黒鉛の粉末の平均粒径が 1 μ m以上 20 m以下の範囲であり、前記粉末が前記 F e系癀結摺動材料層に 3〜30体積％分散されていることがより好ましい。

前記鉄系焼結卷ブッシュには鍔部が設けられていることも可能である。前記 F e— C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、 C： 1. 5〜 1 5重量⁰ /₀、 C u： 1 0〜 40重量⁰ /₀、 S n： 0. 5〜： L 0重量を含有するものである。前記 F e— C— C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、 3〜3 0体積％の黒鉛粉末が含有され、 Mo， BNのいずれか一種以上が凝集分散されることが好ましい。前記 F e系焼結摺動材料層中の F e— C系合金粒を形成させる前記 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量％以上の C uと 0 . 45重量％以上の炭素が含有されていることが好ましい。これによつて混合させた黒鉛粉末と F e— C系合金粉末の本焼結時における浸炭反応や溶解を防止することができる。

またさらに、前記 F e系焼結摺動材料層中に分散される黒鉛粒はその平均粒径が 1〜50 111 (より好ましくは 5〜50 /zm) の範囲であることが好ましい。 F e系焼結摺動材料用混合粉末に粗大に造粒した黒鉛（粒子径 0. l〜3mm) を添加させることも好ましいが、後述するようにその製造過程において機械的圧下を施す場合には、その粗大黒鉛が扁平化レて摺動材料強度をより顕著に劣化させることから、平均粒径が 1〜25 μΐηで、前記混合粉末中の F e合金粉末に比べ、より微細な黒鉛を使用し、その扁平化を防止すると共に、前記本焼結中において、その微細な黒鉛粉を凝集分散させることが好ましい。

前記気孔およびまたは黒鉛粒が分散される F e系焼結搢動材料においては、それらの気孔中に潤滑油もしくは潤滑油とワックスからなる潤滑組成物（グリースを含む）が充填されることによって、より耐焼付き性に優れ、給脂間隔の長時間化が図られる。本発明においても、焼結体強度を考慮して、前記焼結気孔および前記多孔質な黒鉛粒の合計含有量が 5体積％以上 50体積 %以下とすることが好ましい。また、潤滑組成物は、その滴点が 60°C以上となるように調整することが好ましく、その結果、より給脂間隔の長時間化に対応できる。

極めて硬質な前記 F e系焼結摺動材料層を裏金鋼板に焼結接合する方法としては、円筒状鋼管や円筒状焼結体もしくは成形体の内周面にその内径とほぼ同じわずかに小さい外径を持つ焼結高速度鋼や焼結工具鋼用粉末の成形体を配して、焼結時の寸法変化率の違いを利用する方法や焼結と同時に Cu合金を溶浸する方法（特開昭 6 2-253 70 2) 、さらに、焼結時に加圧しながら焼結接合させる方法がある。

前記硬質な前記 F e系焼結摺動材料層を裏金鋼板に焼結接合する複層 F e 焼結摺動部材の製造方法においては、少なくとも、 C ： 0. 4〜5重量％、 C u ： 8〜 40 (好ましくは 8〜 30 ) 重量⁰ /₀、 S n ： 0. 5〜： L 0重量を含有する F e— C_Cu_S n系燒結摺動材料からなり、その摺動材料を構成する F e合金粉と、 C u粉末、 S n粉末及び C u合金粉末の少なくとも一方の粉末を配合した混合粉末、もしくは、さらに、その混合粉末に黒鉛粉末とを配合した混合粉末を裏金鋼板上に仮燒結接合する工程が一回以上と、その仮燒結層を機械的に圧下する工程が一回以上と、丸曲げ加工工程を施した後に、前記仮燒結接合温度より高温領域における本燒結（1 0 0 0 °C以上）を施し、その燒結時において、主体（6 5〜9 8体積％) となる固相状態の 0 . 4 5重量 °/₀以上の Cを含有する F e— C系合金粒と、液相状態の C u S n系合金からなる液相焼結組織を形成させる工程とその後に急冷処理によつて、前記 F e— C系合金粒を焼入れ硬化させる工程を具備するものである。複層 F e系焼結摺動部材は焼結接合性に優れるとともに、硬質で、耐摩耗性、耐焼付き性に優れ、上記製造方法によって安価に供給できるようになる。なお、仮焼結接合や仮焼結状態の前記 F e焼結摺動材料層を機械的圧下させる理由は、前述したように F e系合金粉末同士や F e系合金粉末と裏金鋼板との接合を強固にしないで、軟質な C u、 C u— S n合金相と F e系合金粉末、裏金鋼板の接合性が確保される低温域で焼結し、加工性が発現できる状態で機械的圧下することをこの製造方法の特徴とし、さらに、より高温域での本焼結によって、鉄系合金粉末間の焼結と裏金鋼板との強固な焼結接合性を促進させ、高面圧下で、耐焼付き性に優れると共に、耐摩耗性に優れた鉄系焼結複層卷ブッシュを製造するものである。 '

また、少なくとも、前記 F e系焼結材料層を、仮焼結した後に機械的圧下する工程を一回以上施した後に、シャーリング加工、丸曲げ加工（ロールべンダ一）、プレス加工、または、丸曲げ加工した裏金鋼板の両端部を溶接し、さらに、前記本焼結を施すことによって鉄系焼結複層卷ブッシュを製造することを特徴とする。

さらに、前記裏金鋼板においては、予め、その接合面側に前記 F e— C一 C u - S n系焼結摺動材料組成と異なり、仮焼結性に優れた中間焼結材料層を仮焼結接合したものを用いることが好ましい。

例えば、仮焼結接合性を改善する中間焼結材料としては、 C u— S n系焼結材料が好ましく、また、仮焼結接合性の改善と含油量の増大および経済性を改善する中間焼結材料層としては、少なくとも、 C u ： 1 0〜4 0重量％、 S n ： 0 . 5〜： L 0重量％、 C ： 0〜0 . 8重量％を含有する F e系焼結材料好ましい。

なお、 C u， S nの添加量は前述した裏金鋼板との焼結接合性を考慮して決められるものであり、 C量は中間焼結材料の強化を目的として適正に添加されることが好ましいが、前記仮焼結接合や仮焼結、本焼結からの冷却時に、粗大な初析セメンタイトが析出してその圧延時の焼結層の割れや接合面界面での剥離しやすくすることを考慮して、ほぼ共祈組成となる 0 . 8重量％を上限とした。

また、高濃度に黒鉛を分散させる前記 F e— C u— S n系焼結摺動材料層を裏金鋼板に直接的に焼結接合する場合よりも黒鉛粒を分散させない前記 F e系焼結材料層を介して焼結接合する方法が、前記 F e— C u— S n系焼結摺動材料層と中間焼結層との界面を凹凸かさせることによって、より強固に接合することは明らかである。

またさらに、前記 C u— S n系焼結材料層は、前記本焼結時においては前記 F e系焼結摺動材料中に取り込まれちのであるが、前記 F e系焼結材料は、本焼結時によっても 1 0〜 3 0体積％の通気孔が残留するように調整され、その気孔中に潤滑油もしくは潤滑組成物の含有量を増すことによって、給脂間隔の長時間化に適した作業機 'ッシュの製造方法として好ましく、また、高価な前記 F e系焼結摺動材料の使用量を低減できることからより経済的であることは明らかである。

前記 F e系焼結摺動材料用の混合粉末においては、前記低温域での仮焼結時においても C u— S n合金の液相が発生することから、 F e系合金と反応してカーケンドール効果による異常膨張現象が発現するので、本発明においては、その異常膨張現象を抑制するために、前記焼結摺動材料用の F e合金粉末には、あらかじめ、 C : 0 . 4 5重量％以上の炭素を含有させることを特徴とすると共に、前記仮焼結温度を 1 0 0 0 °C以下、より好ましくは 9 5 0°C以下とする。

さらに、前記本焼結後の F e系焼結摺動材料層の耐焼付き性と耐摩耗性を改善させるために、前記 F e系合金粉末中には、セメンタイトおよびノまたは C r ₇C ₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， MC型特殊炭化物および M₂ C型特殊炭化物の内の一種以上が、その粒内においても微細に析出、分散されている特殊鋼粉末が全 F e合金粉末の 5 0〜1 00重量％¾構成することを特徴とする。

また、前記 F e合金粉末中には特殊鋼粉末が 50〜 100重量％含まれており、前記特殊鋼粉末は、 0. 45重量％以上の炭素を含有し、さらに、 5 〜25重量％の〇 1：、 3〜20重量％の 0、 3〜20重量％の\ 、 0. 5 〜 7重量％ののいずれか一種以上を含有し、セメンタイト、 C r ₇C₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， MC型特殊炭化物および M₂C型特殊炭化物のいずれか一種以上が 5〜 60体積％析出、分散されていることが好ましい。また、前記 F e—C系合金相の粒内および粒界に析出、分散される特殊炭化物の平均粒径が 1 0 μπι以下に微細化されていることが好ましい。

また、前記特殊鋼粉末のように、あらかじめ、極めて微細な前記特殊炭化物が析出分散されている場合においては、本焼結後においても、それらの特殊炭化物が急激の成長し、粗大化することが無いので、相手摺動材料に対するアタック性を少なくするための炭化物サイズの制御が容易になる特徴を有することは好ましい。

さらに、前記焼結時の異常膨張を抑制することと、仮焼結時や、本焼結時の焼結性を改善するために、前記焼結摺動材料用の F e合金粉末中には、あらかじめ、 C : 0. 45重量％以上の炭素と固溶限以上で、かつ、 2重量。 /₀ 以上の Cuを含有させ、さらに、前記 F e合金粉末はセメンタイト、 C r ₇ C₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， MC型特殊炭化物および M₂C型特殊炭化物のいずれか一種以上が、その粒内においても微細に析出、分散されている特殊鋼粉末が 50〜100重量。 /₀を構成することが好ましい。

また、前記 Cと C uがあらかじめ含有される F e系合金粉末を利用する場合においては、前記仮焼結時や前記 C u-S n合金相が完全液相化する本焼結時において、 F e系合金粉末表面が C u— S n合金相によって被覆され、 C u— S n合金と反応しない黒鉛、 BN， Mo， W, フエ口 Mo， C o— M oなどの固体潤滑粉末と F e系合金粉末との反応性が防止され、これらの粉末粒子が凝集、分散される。そこで、本発明においては、前記 F e— C— C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C : 1. 5〜1 5重量 %、 C u： 8〜 40重量⁰ /₀ (好ましくは 1 0〜40重量⁰ /₀) 、 S n ： 0. 5 〜1 0重量を含有するものであり、前記 F e -C-Cu-S n系焼結搢動材料用混合粉末は、 0. 45重量以上の Cと固溶限以上で且つ 2重量％以上 4 0重量％未満の Cuとを含有した F e合金粉末と、黒鉛粉末と、 Cu粉末、 S n粉末及び Cu合金粉末の少なくとも一の粉末とを混合した混合粉末からなり、前記 F e系焼結摺動材料層は、前記本焼結工程において前記仮焼結相を液相焼結して形成されたものであり、前記 F e系焼結摺動材料層は F e合金粒と C u合金相からなる組織を有し、該組織中に平均粒径が 1 /zm以上 5 0 μ m以下の配合黒鉛粒子が 3体積。 /₀以上 50体積。 /₀以下（好ましくは 3体積％以上 30体積％以下）で凝集 ·分散されている。

前記機械的圧下を施す場合に、粗大な黒鉛粉末や BNが配合されていると扁平状に変形するため、前記 F e系焼結摺動材料の強度的劣化が顕著になる危険性があるので、本発明においては、前記黒鉛粉末の平均粒径が 1 μιη以上 20 m以下で、少なくとも前記 F e系合金粉末よりも小さくして、これら固体潤滑剤の扁平化を防止することを特徴とする。

より具体的な鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法としては、 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に散布して（例えば 750 ~1 00 o°cで）仮焼結することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する第 1工程と、前記仮焼結層に機械的圧下 (例えば圧延) を加えた後に、該仮焼結層に（例えば 750〜 1 000でで）仮焼結する第 2工程と、前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工して卷ブッシュを形成する第 3工程、もしくは前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工した後に両端面を溶接して卷プッシュを形成する第 3工程と、前記仮焼結する時より高温（例えば 1 0 0 0 °C以上、好ましくは 1 0 5 0 °C以上）で液相焼結して、前記仮焼結層をより強固に本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結摺動材料層を形成する第 4工程と、前記 F e系焼結摺動材料層に急冷処理を施すことによって前記 F e系焼結摺動材料層中の F e合金相を焼入れ硬化する第 5工程と、を具備することを特徴とする。 .

また、より具体的な鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法としては、 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末をディスク状もしくはシート状に成形した成形体を裏金鋼板上に配置して仮焼結することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する第 1工程と、前記仮焼結層に機械的圧下（例えば圧延）を加えた後に、該仮焼結層に（例えば 7 5 0〜1 0 0 0 °Cで）仮焼結する第 2工程と、前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工して卷プッシュを形成する第 3工程、もしくは前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加ェした後に両端面を溶接して卷ブッシュを形成する第 3工程と、前記仮焼結する時より高温（例えば 1 0 0 0 °C以上、好ましくは 1 0 5 0 °C以上）で液相焼結して、前記仮焼結層をより強固に本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結摺動材料層を形成する第 4工程と、前記 F e系焼結摺動材料層に急冷処理を施すことによって前記 F e系焼結摺動材料層中の F e合金相を焼入れ硬化する第 5工程と、を具備することを特徴とする。

また、鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法において、前記第 1工程と前記第 2工程との間に、前記仮焼結層の表面に、一# 2 5 0メッシュ以下の微細な F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を極薄く散布又は塗布又は被覆する工程をさらに具備することが好ましい。つまり、前記 F e系焼結摺動材料用混合粉末を鋼板上に散布して、仮燒結接する第 1工程においては、その散布状況に応じては均一な摺切り表面が得られ難いことから、前記第 2工程における機械的圧下前の燒結摺動材料層表面に、同じもしくは類似組成の一 # 2 5 0メッシュ以下の微細な F e系焼結摺動材料用混合粉末を極薄く被覆（散布、塗布）して化粧層を形成した後に、第 2工程、第 3工程もしくは第 4工程以降を継続することを特徴とするが、より好ましくは前記 F e 系焼結摺動材料用混合粉末よりも細かく、少なくとも、一 # 2 5 0メッシュ以下の微細な F e系合金粉末を使用することである。また、通常前記化粧層の厚さは、 0 . 3 mm以下で十分である。

また、前記第 1工程と前記第 2工程との間に、前記仮焼結層の表面に、軟質な C u粉末もしくは少なくとも S nを 2重量％以上を含有する C u合金粉末を極薄く散布又は塗布被覆する工程をさらに具備しても良い。つまり、前記化粧層として、前記 F e系焼結摺動材料用混合粉末の代わりに、軟質な、 C uもしくは C u合金粉末を用いることにより、密度ムラゃ最表面部での切り欠き状の溝の発生を防止することができ、仮焼結鋼板のシャーリングによる切断面近傍欠けを防止することができる。

また、極薄く被覆される C u合金粉末としては、 S n， S i ., M n， N i 、 Pの内の一種以上が総量で 2〜3 0重量％含有されることによって、前記 F e系焼結摺動材料中の C u— S n合金層の硬さ、強度、摺動特性、耐食性など改質することができる。

さらにまた、前記第 1工程と前記第 2工程との間に、前記仮焼結層の表面に、前記 F e系焼結摺動材料の初期馴染み性を改善する M o， W, 黒鉛、 C a F ₂等のうちの一以上を含む固体潤滑剤粉末又は C o— M o合金粉末を極薄く散布又は塗布又は被覆する工程をさらに具備しても良い。つまり、前記化粧層の材料として、前記 F e系焼結摺動材料の初期馴染み性を改善する C o— M o合金粉や M o， W, 黒鉛、 C a F ₂等の固体潤滑剤粉末もしくはこれらの粉末と C u合金からなる混合粉末を利用することも好ましい。

また、前記第 2工程と第 3工程との間に、前記仮焼結層に機械的圧下（例えば圧延）を施すことによつて仮焼結層のより高密度化を図る工程をさらに具備し、前記第 3工程における前記丸曲げ加工としてはローラベンダーおよぴプレス曲げ加工の少なくとも一方を用いることによって前記仮燒結層の高密度化を図ることも可能である。換言すれば、前記第 2工程を施した後に、圧延による機械的圧下を施す工程を追加し、続いて、ロールベンダーおよびまたはプレスを使った曲げ加工の第 3工程においてにおいて、前記仮燒結摺動材料層の高密度化を図り、前記第 4工程の本燒結を施し、第 5工程の急冷処理ことによってより高密度の F e系焼結摺動材料を裏金鋼板上に燒結接合することが好ましい。

なお、前記追加される機械的圧下は、前記仮燒結摺動材料層厚さの 3 0 % 以上を圧下させることが好ましいが、 5 0 %以上圧下させることがより好ましい。

また、前記第 3工程における曲げ加工もしくは丸曲げ加工後に両端面を溶接した卷プッシュ内周部の前記燒結搢動材料層をサイジング又はコイニング処理によって、前記仮燒結摺動材料層を機械的に圧下した後に、前記第 4ェ程の本燒結と前記第 5工程の急冷処理を施すことが好ましい。

なお、前記の圧延による機械的圧下工程と本発明のサイジングを組み合わせることも好ましい。さらに、本サイジング処理は、卷ブッシュの真円度改善につながり、卷ブッシュの仕上げ加工の簡略化を可能とする好ましい方法である。

前記機械的圧下の際に、過度の圧下を施して前記 F e系焼結摺動材料層に微細なクラックを発生させた後、前記本燒結中に、その焼結搢動材料をより緻密化することによって前記クラックを開口させて油溝や油溜りとすることも可能である。

つまり、前記 F e系焼結摺動材料を高密度化させる場合には、適正なオイル潤滑用の油溝や油溜りをその摺動面に設けることが好ましい。そこで、本発明の鉄系焼結複層卷ブッシュにおいては、前記第 5工程の急冷処理の前ェ程、好ましくは前記第 4工程の本焼結前に機械加工することが好ましいが、さらに、本発明においては、前記機械的圧下（圧延、プレス）工程において、過度の圧下を施して前記燒結摺動材料層に微細なクラックを発生させた後、前記第 4工程の本燒結によって前記クラックを成長させた溝を油溝、油溜りとして利用することも可能である。

仮焼結摺動材料層へクラックを導入する機械的圧下方法としては、圧延による方法が好ましく、この場合は、圧延方向とほぼ直角の方向に微細なクラックが導入され、卷プッシュにおいては摺動方向に対してほぼ直角に波打ちながら導入されるので、油溝、油溜りとしてより好ましい。

また、クラック溝を導入した摺動面は、バレル加工が施され、その油溝や油溜りの縁部を滑らかに加工されることがより好ましい。

さらに、給脂時間の延長化を図るために、摺動面に多くの澗滑材を保持させることを必要とする場合には、前記仮焼結の工程後で、かつ、前記本焼結の工程前に、前記仮焼結層に面積率が 3 0〜 7 0面積 °/₀となるような油溝又は油溜りを形成することも可能である。

また、前記大面積率の油溝や油溜りを機械加工する場合の経済性が極めて問題になるので、本発明においては、前記裏金鋼板上に仮焼結する F e— C 一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末が、島状に散布されるか、もしくはディスク状の成形体が面積率で 3 0〜 7 0面積％となるように配列されていることを特徴とする。

さらに、前記裏金鋼板上に仮焼結する F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末においては、油溜りや油溝形状が形成されていることが好ましレ、。また、 F e— C— C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末層において、油溜りや油溝形状が形成されるように散布もしくは成形体が配置されることが好ましい。

また、前記各種の油溝や油溜りを設ける鉄系焼結複層卷ブッシュにおいては、より高面圧に対する耐荷重性が必要となる場合が多いので、前記 F e系焼結摺動材料層中の気孔率が 1 0体積％以下に高密度化したことが好ましい前記島状に散布されるか、もしくはディスク状の成形体に配列された F e - C - C u - S n系焼結摺動材料用混合粉末が前記裏金鋼板に焼結接合されて形成された凹部や油溜り、油溝にプラスチックス材料およぴ /または固体潤滑材料が充填されることも可能である。

なお、前記裏金鋼板上に仮燒結接合、仮焼結する工程においては、仮焼結温度が高い場合には、前記合金元素を多量に含有する特殊鋼粒が冷却過程で焼入れ硬化するので、その仮燒結温度を 750〜 1000°Cの範囲に調整することが好ましいが、より好ましくは 750°C以上 950°C以下とする。また、下限温度は Cu— S n合金相が液相を発生し、前記仮焼結接合性を発現し始める温度として設定したものである。

また、前記裏金鋼板上に仮燒結接合する工程においては、その仮燒結後の冷却は前記炭素を含有する F e合金粉末が硬化しないように徐冷することが好ましく、例えば、前記徐冷手段としては、少なくとも、 500〜700°C まで炉冷することや、その温度範囲に調整した炉内を通しなおら冷却する方法が好ましい。

また、前記本燒結の工程においては、その液相焼結温度を 100 o°c以上とした場合に、前記裏金鋼板との強固な接合組織が発現し始め.るが、前記 F e系焼結摺動材料がより強度を高めるとともに、裏金鋼板との接合強度をより高めるために、前記本焼結の温度を 1050°C以上とすることがより好ましい。

また、 F e合金粒を形成させる前記 F e— C_Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末における特殊鋼粉末には、 C : 0. 45〜5重量％を含有すると共に、さらに、 5〜25重量％の。 ]：、 3〜20重量％のMo、 3〜20重量⁰ /₀の W、 0. 5〜 7重量⁰ /₀の Vのいずれか 1種'以上が含有されていることが好ましい。

またさらに、前記鉄系焼結摺動材料においては、その混合粉末中には炭素 (黒鉛）が 0. 1〜3重量％含有され、前記本焼結時の粗大気泡の発生を防止するともに、前記本焼結時の F e系焼結体の焼結性を高めることを特徴とする。

なお、前記鉄系焼結搢動材料においては、高温側の液相焼結時（本焼結時 ) の F e系焼結摺動材料層（F e系焼結体）の焼結性を高める、 P ·· 0. 1 〜1. 5重量。/。、 B ： 0. 05〜1. 0重量％、 S i ： 0. 5〜3重量％、 Mn ： 1〜 20重量％、 T i ： 0. 1〜 5重量％、 Mo ： 0. 1〜 10重量 %の 1種以上が素粉末もしくは合金粉末として添加されていることが好ましレ、。

なお、前記 F e合金粒内中の焼入れマルテンサイト組織では、摺動面での摩擦熱によって最表面層部が焼戻された場合には、その最表面層が軟化されると共に引張り残留応力が発生し、ヒートクラックの発生ゃ耐焼付き性の劣化が危惧される。そこで、本発明においては、 300°C以上 (^温度における焼戻し処理を施すことが好ましい。焼戻し処理後の F e系焼結摺動材料層の硬さは H V 550以上であることが好ましい。

さらに、前記 F e合金粒が前記特殊鋼粉末からなる場合においては、顕著な残留オーステナイトが存在し、前記 F e系焼結摺動材料層の耐焼付き性や耐摩耗性の劣化が危惧されるので、高速度鋼の焼戻し処理を参考に'して、残留オーステナイト相が前記 F e合金粒の母相中に 10体積％以下となる焼戻し処理を施すことが好ましい。

なお、前記高速度鋼の焼戻し処理としては、複数回以上の 550°C焼戻し処理、 350°Cでの焼戻し処理 + 550°Cの焼戻し処理、深冷処理 + 550 °Cの焼戻し処理などがあり、本発明においては、これらの処理を施しても良い。

なお、裏金鋼板は、前記急冷処理によって焼入れ硬化しない鋼種が選ばれるが、その硬さは、作業機ブッシュとしての圧入力および抜出し力を確保するために、ビッカース硬さ Hv 250〜400以下となるように 0. 35重量％以上の炭素を含有する鋼板とすることが好ましい。

前記 F e合金粉末においては、前記急冷処理によって硬化する焼入れ性と焼戻し軟化抵抗性を確保するために、 C、 S i , A K Μη、 N i、 C r、 Μο、 V、 W、 C o、 S n、 C a、 Pb、 S、 P、 N、 B、 Nb、 T i及ぴ Z rからなる群から選択された 1種以上が含有されていることを特徴とする前記 F e系焼結摺動材料層中の Cu— S n合金相には、前記 S n以外にも、 A 1 , T i， Mn， N i， S i， S b , B i， A g , Mg， C aの一種以上が含有されることを特徴とする。

前記鉄系焼結複層卷プッシュには、鍔部が設けられていることを特徴とする。

前記 F e系焼結摺動材料層は、焼結気孔及び多孔質黒鉛を有し、前記焼結気孔及び前記多孔質黒鉛の合計含有量が 5体積％以上 5 0体積。/。以下であり、前記焼結気孔及び前記多孔質黒鉛それぞれの中に潤滑油もレくは潤滑組成物が充填されていることを特徴とするなお、前記潤滑油もしくは潤滑組成物の充填方法として、減圧充填方式などの従来技術が適用される。前記潤滑組成物の滴点が 6 0 °C以下であることが好ましい。

(作業機連結装置）

次に、本発明による作業機連結装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図 3 0 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) には、本発明の一実施形態に係る作業機連結装置の断面図が示されている。

本実施形態の代表的な作業機連結装置として、図 3 0 ( a ) に示す油圧ショベルのアーム本体とバケツトの連結装置では、アーム本体 8に圧入される作業機ブッシュ 1と、この作業機プッシュ 1の内径部を貫通するとともに、バケツトフレーム 2の穴を貫通するように配される円筒状の作業機ピン 4とより構成されている。作業機ピン 4の一端には作業機ピンの抜け止め用の鋼板 3が一体化され、さらに、固定用リング 5とボルト 6によってバケツトフレーム 2に固定され、バケツトが作業するときには作業機ピン 4がバケツトと共に回転し、作業機プッシュ 1 との間で摺動する。そして、前記作業機プッシュ 1と作業機ピン 4との間には、含油および/またはグリース等の潤滑材を蓄えることのできる構造の金属系摺動材料 7が介在され、作業時における焼付き、異常摩耗等をその金属系摺動材料 7に集中させるようにしてその補修性の改善が図られている。なお、前記金属系摺動材料 7としては前述した F e系焼結摺動材料層を用いる。

さらに、バケツトフレーム 2に固定される作業機ピン 4のわずかなたわみに起因する微小な摺動によって、バケツトフレーム 2と作業機ピン 4間で発生する異音（鳴き）を防止するためには、図 3 0 ( b ) に示されるようにパケットフレーム 2に作業機ブッシュ 9と金属系摺動材料 1 0を配することがより好ましい。なお、前記金属系摺動材料 1 0としては前述した F e系焼結摺動材料層を用いる。

また、前記焼付き性や局部焼付きによる異状摩耗をできるだけ改善するために、前記作業機ブッシュ 1および/または前記作業機ピン 4との摺動面における材料の組み合わせを、 5〜3 0体積％の通気孔が含有される金属系多孔質焼結搢動材料と H R C 4 5以上の硬さに焼入れ硬化された鋼とからなるようにし、その金属系多孔質焼結摺動材料の気孔中に潤滑油を含有させるようにされている。ここで、図 3 0 ( c ) には、作業機ブッシュ 1の内径部に溝を形成し、この溝に前記金属系摺動材料 7を一体化した例が示され、図 3 0 ( d ) には、作業機ピン 4の外径部に溝を形成し、この溝に前記金属系摺動材料 7を一体化した例が示されている。なお、図 3 0 ( c ) において符号 1 1にて示されるのはシール装置である。

さらに、図 3 1 ( a ) に示されるように、作業機ピン 4と作業機ブッシュ 1をシール装置 1 3またはシール装置 1 3とスラストリング 1 4を介して固定リング 1 5， 1 6で一体化し、本体への取り付け、取り外し性を簡便化するとともに、さらに、長時間の使用後に金属系摺動材料 7の荷重面を変更できるようにするために、一体化した連結装置を本体に装着したままの状態でブッシュ固定ピン 1 2を緩めるか外して、作業機プッシュ 1を回転させる構造および/または固定リング 5と固定ボルト 6を緩めるか外して作業機ピン 4が回転できるような構造にしても良い。

さらに、図 3 1 ( b ) に示されるように、ブラケット部が二分されたァーム本体 8とバケツトフレーム 2を連結するにあたり、二分されたブラケット部それぞれに作業機ブッシュ 1をシール装置 1 3またはシール装置 1 3とスラストリング 1 4を介して装着し、リング 3 0を介して作業機ピン 4と固定リング 1 5， 1 6で一体化し、取り付けるようにしても良い。こうすることによって、作業機ブッシュ 1を含めてブラケット部がコンパクトになり、取付け ·取り外し性を簡便化することができる。さらに、長時間の使用後に金属系摺動材料 7の荷重面を変更できるようにするために、一体化した連結装置を本体に装着したままの状態でブッシュ固定ピン 1 2を緩めるか外して、作業機プッシュ 1を回転させる構造および Zまたは固定リング 5と固定ボルト 6を緩めるか外して作業機ピン 4が回転できるような構造にすることもできる。

(鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法の具体例）

次に、本発明による鉄系焼結複層卷ブッシュの具体的な製造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図 32 (a) 〜（h) は、種々の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法を模式的に示す図である。

図 32 (a) に示す鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法は、裏金 1板 6 1 上に前述した F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末 6 2を散布し、仮焼結接合した後に、仮焼結層 63を圧延機によって圧下したものを丸曲げ加工し、本焼結することにより製造される。なお、仮焼結接合と圧延との間にコーティング散布を行っても良い。

図 32 (b) 〜（h) に示す鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、図 3 2 (a) の圧延までの工程は同様であるので、説明を省略する。

図 32 (b) に示す鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法は、圧延後、丸曲げ加工を行い、サイジング、コイニングを行った後、本焼結することにより製造される。

図 32 (c) に示す鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法は、圧延後、再び仮焼結を行い、丸曲げ加工を行ったものを本焼結することにより製造される図 32 (d) 示す鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法は、圧延後、再び仮焼結を行い、丸曲げ加工を行った後、サイジング、コイニングを行い、本焼結することにより製造される。

図 32 (e) 示す鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、圧延後、再び仮焼結を行い、再び圧延機によって圧下したものを丸曲げ加工し、本焼結することにより製造される。

図 3 2 ( f ) 示す鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、圧延後、再び仮焼結を行い、再び圧延機によって圧下したものを丸曲げ加工し、サイジング、コイニングを行い、本焼結することにより製造される。

図 3 2 ( g ) 示す鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、压延後、再び仮焼結を行い、再び圧延機によって圧下し、さらに再び仮焼結を行ったものを丸曲げ加工し、本焼結することにより製造される。

図 3 2 ( h ) 示す鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法は、圧延後、再び仮焼結を行い、再ぴ圧延機によって圧下し、さらに再び仮焼結を行ったものを丸曲げ加工し、サイジング、コイニングを行った後、本焼結することにより製造される。

( F e系焼結摺動材料層を島状に焼結接合した例）

前述したように F e系焼結摺動材料層は、裏金鋼板上に 3 0〜 7 0面積％の範囲で複数個以上の島状又は凸状に焼結接合されていることも可能であるので、この島状に焼結接合された具体例について以下に説明する。

鉄系焼結複層卷ブッシュは、裏金鋼板の表面に、前記 F e系焼結摺動材料層よりなる複数個の独立した突出部を焼結接合し、この突出部によって形成される凹部を、潤滑油が摺動面に均一に流動するように連続して設ける構成とする。

つまり、鉄系焼結複層卷ブッシュは、各種形状の穴を持つシートを裏金鋼板に重ね、上方から前記 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を散布して前記シートの穴にその混合粉末を充填したものを、前述した方法で焼結接合し、卷ブッシュの形状に加工するものである。

図 3 3は、本発明の実施の形態による鉄系焼結複層卷プッシュの一部を示す模式図である。

鉄系焼結複層卷ブッシュに使用する裏金としては板厚 5 mm，幅 1 5 O m m，長さ 1 0 0 O mmの S 4 5 C鋼板を用いて、また F e系焼結搢動材料層の突出部を形成させる方法としては、厚さ 4 mmの S U S 3 0 4ステンレス製穴あきメタルシートを先の鋼板上に配置して、穴部に上述の F e - C - C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を摺り切り散布した。なお、図 3 3に示されているように、穴あき部の面積率はすべて 6 2 . 5面積％に統一し、穴部の直径は例えば 5， 1 0， 1 5， 2 0 mmとし、各ピッチ間距離を調整しても良い（P = 6， 1 2， 1 8， 2 4 mm) 。裏金鋼板上に F. e— C _ C u 一 S n系焼結摺動材料用混合粉末を配した後の F e系焼結摺動材料層の作製方法は、前述したとおりである。

( F e系焼結摺動材料層を島状に焼結接合した他の例）

次に、島状に焼結接合された他の具体例について説明する。

鉄系焼結複層卷ブッシュは、 F e系焼結摺動材料層において高密度焼結層と低密度焼結層とを交互に分布させて、該 F e系焼結摺動材料層に含油された油脂が未摺動時およぴ摺動時に、該 F e系焼結摺動材料層端面部から漏出するのを防ぐようにするものである。

図 3 4は、本実施の形態に係る鉄系焼結複層卷ブッシュの一部を示す断面図である。本実施の形態の鉄系焼結複層巻ブッシュ 5 1は、裏金鋼板 5 2と、この裏金鋼板 5 2の上面に一体的に形成された擠動潤滑層 5 3より構成されている。摺動潤滑層 5 3は、摺動部端面部および焼結体内部において密度が高くなるように散布 ·焼結 ·圧延された多数の略平行な筋状もしくは互いに交差する筋状の F e系焼結摺動材料層 5 4を有している。この F e系焼結摺動材料層 5 4を除く他の部分は多孔質のままで存在し、ゲル化剤入りの油が含浸された多孔質含油層 5 5となっている。なお、 F e系焼結摺動材料層 5 4は前述した方法で形成されるのである。

このように、鉄系焼結複層卷ブッシュ 1の端面部に高密度の焼結体である F e系焼結摺動材料層が存在し、また内部にも含油層が連続しないように高密度の F e系焼結摺動材料層が網目状に存在することによって、焼結体内部での油の移動が妨げられるので、一部の端面の高密度焼結体部である F e系焼結摺動材料層が崩壊して、端面部からの油流失を防ぐ防波堤がなくなったとしても、含油層が小さく島状に独立して分布していることにより、焼結体内部の油の移動が妨げられ油の損失が少なくてすむことになる。

【実施例】

次に、本発明の実施例による複層 F e系焼結卷プッシュとその製造方法について図面を参照しつつ説明する。

(実施例 1 )

(各種 Fe系燒結摺動材料の仮燒結性確認実験）

表' 1に示した三種の Cu合金混合粉末をあらかじめ準備し、表 2に示した組成の F e系燒結合金を本実施例で使用した。これらの燒結合金は、 A30 OM (神戸製鋼、鉄粉末）、 PX 16 (三菱製鋼、高速度鋼粉末 F e— 1. 1重量％じ一 4重量％ r一 5重量％]^0— 6重量％W— 2重量％V) 、 K Ml 5 (三菱製鋼、高 C r工具鋼粉末 F e— 0. 45重量％ C— 16重量⁰ /₀ C r一 3重量⁰ /oMo— 2重量⁰ /oV) 、一 # 350メッシュ以下のァトマイズ銅粉末（福田金属），アトマイズ C u— 33重量％S n粉末（福田金属），一 # 250メッシュ以下アトマイズ S n粉末（福田金属）、平均粒径 6 mの黒鉛（LONZA社製、 KS 6) を用いて、組成調整したものであって、これら混合粉末を用いて図 1に示す引張り験片を成形圧 5 t o nZcm²で成形し、 770〜1050°Cの各温度で 15分間真空焼結した後、 600°Cまで炉冷し、かつ、 600°Cで 30分間保持した後に、 600 t o r rの N₂ ガスで冷却したものである。

また、燒結温度から 600°Cに炉冷するのは、燒結温度が高くなり過ぎた場合には、前記 PX 16， KM1 5合金が燒結温度からの直接 N 2ガス冷却によって、マルテンサイト変態し、焼入れ硬化することを避けるとともに、その相変態による顕著な膨張を避けるためである。

【表 1】

2 また、上記焼結試験片に関しては、その寸法変化率、ロックウェル B硬さ (HRB) を調査した。

(1) 寸法変化率と燒結特性

図 2は、前記表 1に示す S n含有量を変えた混合粉末を 28. 5重量％添加した表 2に示す A 1， A5〜A8、 A 1 1〜A 13， A 16， A 1 7合金の燒結温度とその燒結体の寸法変化を示したものである。 .

(a) 860°C以下においては前記 Cu— S n混合粉末の合金化に伴う膨張現象が全ての合金に認められる。

(b)前記 C u _ S n混合粉末中の S n量が多いほど、その膨張量は大きくなり、燒結体が多孔質化する。

(c)炭素をあらかじめ含有しない F e粉末を使った A 1, A5〜A7では、 900°C以上においては液相の C u— S n合金との拡散に伴う膨張が持続するのに対して、あらかじめ炭素を含有する P X 16， KM15を使った A8 ， A1 1〜A13， A 16， A 17合金では 900 °C以上に燒結温度を昇温するのに伴って、燒結性が改善され、緻密化する。

(d)炭素をあらかじめ含有しない F e粉末を使い、かつ、 0. 5重量％の黒鉛（Gr) を配合した A6合金においては、 950°C以上で顕著な膨張を示すが、 1000°C以上では黒鉛が F e粉末中に完全固溶化することによって燒結性が改善され、その燒結体が明確に収縮し始めることがわかる。

前記（a)〜（d)の結果から、低温燒結温度では、過剰な S n量の添加は、燒結体の膨張を促進し、後述する仮燒結工程後や仮燒結後の圧延による機械的圧下を困難にすることがわかる。従って、少なくとも、 F e系燒結体中の C u量と Sn量が Cu_ l 6重量。 /oS n以下の関係、より好ましくは Cu_S n 2元系状態図を参考にして、脆弱な金属間化合物が低温燒結後の冷却過程で多量に析出しない C u_ 13重量％以下の関係を満足させることが好ましレ、。

また、図 3は、 C u— 12重量％ S nに配合した混合粉末の添加量を 9〜 28. 5重量⁰ /₀に調整した A2〜A6， A9〜A11， A14〜A16合金の燒結寸法変化率を示したものであるが、

(e) C u - S n混合粉末の配合量を多くするのに伴って、その膨張性が增大すること

(f)前記（a)〜（とほぼ同じ結果が観測されること

などがわかる。

(2) 燒結温度と硬さ（HRB) の関係

図 4は、表 2に示す A1〜A1 2合金の燒結体硬さ（口ックウエル硬さ H RB) と燒結温度の関係を示したものである。表 2に示した鉄粉末 A 300 Mを主体とする A 1〜A 5と A 7合金では、 900 °C以上の温度で燒結した場合には、その燒結体硬さが低下する傾向があり、その原因が前記燒結体の膨張によると考えられ、黒鉛を添加した A 6合金では、 900°C以上で、前記燒結体の膨張が大きくなるにもかかわらず、配合黒鉛が鉄粉末中に固溶し始めることによって、燒結体中の F e粒子の硬さが増大し、強化されていることがわかる。

また、あらかじめ炭素を含有する PX 16特殊鋼粉末を主体とする A 8〜 A 12合金では、 850°C以上の温度で燒結性が改善され、それらの燒結体硬さも急速に増大し、燒結体強度が増するが、 850°C以下においては前記図 2、図 3に示したように顕著な膨張を示すことから、その燒結体の硬さ (強度）力前記 A 1〜A 7合金のそれよりも低いことがわかる。

また、図 5は、あらかじめ炭素を含有する KM15特殊鋼粉末を主体とする A 13〜A 1 7合金の燒結体硬さ（ロックウェル硬さ HRB) と燒結温度の関係を示したものであり、前記 A8〜A12合金と同様の傾向を示すが、とりわけ、 850°C以下での燒結性は、前記 A8〜A12合金の場合よりも優れていることがわかる。

(実施例 2 )

(各種 F e系焼結摺動材料の本焼結性確認実験）

表 3— 1及び表 3— 2に、本実施例に用いた F e系焼結摺動材料の合金用混合粉末組成が示されている。これらの摺動材料は、前記実施例 1で使用した原料粉末以外に、 AS C 3 0 0 (へガネス社製鉄粉末）、 M2 (三菱製鋼、高速度鋼粉末 F e— 0. 8重量。/。 C- 4重量％ C r — 5重量％M o _ 6重量⁰ /oW— 2重量。/。V) 、 SU S 4 4 0 C (日本アトマイズ社製、 F e— 1. 1重量。 /oC— 1 7重量。 /oC r ) 、電解銅粉末（福田金属 C E 2 5) ， _ # 3 5 0メッシュ以下の T i H、電解 Mn、 N i、燐鉄（2 5重量％?) 、平均粒径 5 μ mの Μο、 # 2 0 0メッシュ以下の F e - 1 6重量％A 1 _ 2 5重 i%C u、 F e— 1 6重量％ A 1を用いて組成調整したものであり、これらの混合粉末を用いて、前記引張り試験片を成形圧 5 t o nZcm²で成形し、 1 0 0 0〜 1 2 0 0°Cの各温度で 1時間真空焼結した後、 6 0 0 t o r r の N₂ガスで冷却し、それらの焼結寸法変化率を測定することによって、その合金系の焼結性を調査した。

【表 3

実施例 2で使用する F e系焼結合金用混合粉末組成 m%)

【表 3— 2】

図⁶は B 1〜B 1 1の合金について、その燒結温度と寸法変化率の関係を示したものである。 B 1〜B 5の F e— C u系においては、 C uが液相ィ匕する 1 0 8 6 °C以上の 1 1 0 0 °Cで明確に膨張し、さらに、 1 2 0 0 °Cにおいても、十分な緻密化を達成しないことがわかる。

さらに、 B 5と B 8合金の寸法変化率を比較することによって、 2重量⁰ /₀ の S n添加によって、 C uの液相がより低温から発生し、燒結体の膨張性が增大されることがわかる。

また、 85と86， B 7合金の寸法変化率を比較することによって、炭素の添加によって、前記 B 1〜B 5合金で観察された 1 100°Cでの膨張が抑制されると共に、炭素含有量を増量させることによって、急速に燒結性が改善され、より緻密化することがわかる。

また、 B 9 (F e— 16重量％A 1合金粉末）合金は、 B 1.鉄粉末と同様の寸法変化挙動をしめすが、それに 25重量％の Cu粉末を添加した合金（ B 10) の寸法変化率は、例えば B4、 B 5のいずれの場合よりも、 100 o°c以上の高温燒結によって顕著に燒結性が促進されることがわかる。

さらに、 F e— 16重量％A 1に対する C uの固溶限度（約 20重量。 /₀C u) 以上の 25重量⁰ /₀の C uをあらかじめ含有させた F e— 16重量⁰ /oA 1 一 25重量％〇11合金粉末（B 11) では、 1000°Cの膨張現象を示すことなく、かつ、より燒結性が促進されて、顕著に緻密化することがわかる。図 7は、表 3— 1に示した B 1 1〜： B 19合金の焼結後の寸法変化率を示したものである。 B 1 1〜B 14合金の比較によって、 6 _16重量％ 1一 25重量％〇 u合金に C u粉末を添加させることによって、 1 150°C 以下の燒結性が促進され、逆に、 1200°C以上では 5重量％以上の C u添加によってオーバー燒結状態になって、燒結密度が低下すことがわかる。また、 B 13と B 15〜： B 1 9の寸法変化率を比較することによって、 M o, および N i— Moの複合添加、 T i、 Mnの添加が顕著な燒結性を阻害化することが無いことがわかり、また、 S nの添加によっては燒結性に対する促進がより低温側から開始されることがわかり、前記本焼結温度を低減させる有効な元素として利用されることがわかる。

また、図 8、図 9には、 B 1 5と B 1 6の 1200°Cでの燒結組織を示したが、燒結時に発生する Cu合金液相とほとんど反応しない Moは、 Mo相として分散し、また、 N i— Moを複合添加した場合には、 N iと Moが優先的に合金化反応を起こして、 N i一 Mo系金属間化合物として分散することがわかる。従って、あらかじめ固溶限以上に C uを含有させた F e系合金粉末中に Moを配合させた F e系燒結摺動材料においては、固体潤滑剤としての Moが有効に利用されることがわかる。また、前記 N i— Moのような複合添加によつて耐焼付き性と耐摩耗性の向上に期待される M 0系金属間化合物を分散させることができる。

図 10は、 B 14と B 20〜B 27合金の焼結後の寸法変化率を示したものであり、後述するように、配合黒鉛粉末は燒結体中に分散することによつて、燒結による緻密化が抑制されていることがわかる。 1000°Cでは、 C u系合金の液相が発生しない固相燒結、 1 100°Cでは C uが完全に液相化する液相燒結、 1200°Cでは、少なくとも 2重量。 /₀の黒鉛を含有する合金においては F e— C系の液相が発生しはじめ、 4重量％の黒鉛を含有する合金においては完全に F e一 C系合金が完全に液相化する温度にもかかわらずに、溶損していないことがわかる。後述するように、この原因が配合黒鉛粉末と F e合金との合金化反応を、あらかじめ F e合金粉末中に固溶限以上に含有させた C uによって発生する C u合金系液相が阻止していることは明らかである。

図 1 1 (a) 〜（d) は B 7, B l l、 B 13と B 20の 1200°Cでの燒結組織を示したものである。

[1]B 7では、配合した 1. 2重量％の黒鉛は、. F e粉末中に固溶し、一部白色のセメンタイト炭化物が析出していること、 '

[2] B 1 1と比べ、 B 13では 10重量％ C uの添加によって、燒結時により多くの液相が発生し、大きな結晶粒に成長し、さらに、

[3] B 20では配合した微細な黒鉛が、前記 F e - 16重量。/。 A 1— 25重量 %Cu合金粉末中に固溶することなく、凝集しながら微細に分散して、 F e 一 16重量％A 1 - 25重量。 /oC u合金相の結晶粒成長を抑制することがわかる。

また、図 1 2 (a) 〜（ f ) は、 B 21〜B 26合金の 1200°Cで燒結した組織を示したものであり、微細な黒鉛粒子（平均粒径 6 μηι) が凝集しながら、粒界上にほぼ均一に、高濃度に分散することがわかる。さらに、図 14 (a) 〜（ c ) に示すように、その燒結温度（1 200〜 100 0 °C) を下げることによって、分散する黒鉛粒子を微細化できることがわかる。また、前記のように固溶限以上に Cuをあらかじめ含有する F e系合金粉末を活用することによって、配合黒鉛粉末を F e系合金中に固溶させないで、微細な配合黒鉛を適正に凝集、分散させた F e系燒結摺動材料が、前記分散する黒鉛の自己潤滑性と黒鉛の多孔質性を利用して優れた摺動特性を示すことは明らかである。

また、図 14は、黒鉛分散量と引張強度の関係を示したものである。従来の含油軸受の圧環強度が 2 Okgf/mm²以上（引張強度：約 1 0 ON/mm²以上）であることを参考にすると、本 F e系焼結搢動材料では 9重量％黒鉛まで添加されてよいことがわかる。 50 Okgf/cm²以上の高面圧下で使用する場合には、面圧の 3倍の引張強度である 1 5 ON/譲²以上であることが好ましいので、黒鉛の添加量を 7重量％以下とすることがより好ましいことがわかる。さらに、前記 F e系合金相をより強化したり、耐摩耗性を改善するためには、前記 F e系合金粉末として固溶限以上の C uのほかに適正量の炭素を含有させておくことによって、焼結後に焼入れ硬化などの熱処理を付加することが好ましい。

図 1 5は、表 3 _ 2に示した前記 M 2特殊鋼粉末をベースにした B 28〜 B 40合金の燒結後の寸法変化率を示したものである。また、図 16は、前記 SU S 440 C粉末をベースにした B 41〜B 53の燒結後の寸法変化率を示したものである。

B 28、 B 41の結果からは、炭素をあらかじめ含有する F e系合金粉末と C u粉末からなる燒結体においては、前記 B 2〜B 5で観察された C u粉末添加による膨張現象が発現されないことがわかる。

また、 B 28と B 29〜B 40合金の寸法変化率との比較によって、以下のことがわかる。

[1]前記燐鉄合金（F e— 25重量％P) によって、その燒結性が顕著に改善され、より緻密化する（B 29) 、 [2] S n, S iの添加によって、僅かに燒結性が改善される（B 30, B 36

[3]Moの添加は、僅かな緻密化抑制作用を示す（B 34， B 35) 、

[4]黒鉛の添加によって、その燒結性が顕著に促進されてより緻密化し、（B 31， B 37) 、 T iと黒鉛を添加し、 T i Cを分散させた燒結体においても緻密化される（B 33) 、

[5]Mnの添加によって、より低温側における燒結性が顕著に改善され、低温側からより緻密化し始める（B 38) 、

[6] F e 50重量 °/oA 1母合金による、 A 1添加によって、顕著な膨張性が発現する（B 39， B 40)

とりわけ、 P、 C (Mn) が燒結における緻密化制御元素として重要であり、これらと類似する Bの添加も好ましいことがわかる。

またさらに、 B 4 1と B 42〜B 53合金の寸法変化率との比較によって、 C r ₇C₃型炭化物を析出分散する高 C r鋼ベース燒結体においても、前記 M 2特殊鋼ベースの燒結体と同様に、燐鉄、黒鉛、 Mnの添加によって燒結性が促進され、 F e 50重量％ 1母合金の添加によって顕著な膨張性が発現することが確認されるが、とりわけ、. P添加が最も顕著な燒結促進作用を示すことから、少なくとも、 P、黒鉛もしくは Bの内の 1種以上が含有されることがきわめて重要であることがわかる。 '

図 1 7は、 B 54〜： B 6 5合金の燒結寸法変化率を示したものである。 F e粉末（AS C 300) と M2もしくは SUS 440 Cを混合した B 54〜 B 57合金では前記 Cu粉末の混合に起因する膨張性が黒鉛粉末の添加によつて認められなくなり、その収縮性は、前記図 6中の B 7合金の例と比較してより明らかに増加しており、これが、あらかじめ炭素を含んだ M 2、 SU S 440 Cの添加によることは明らかであるが、十分な緻密化を達成するものではないことがわかる。

また、あらかじめ C uを含有させた F e - 1 6重量％ 1― 25重量％ C u (Cuの固溶度；約 20重量⁰ /₀) 合金粉末に M2もしくは SUS 440 C を混合した B 58〜； B 60、 B 62〜： B 64合金においては、顕著な燒結収縮性が発現されることわかる。

なお、 B 61、 B 65合金においては、あらかじめ Cuを含有し、燒結時において C u合金の液相を発生する F e— 16重量。 /oA 1一 25重量％〇 u 合金粉末量が少ないために、前記燒結時の収縮性が減じて、前記黒鉛を混合した B 56、 B 57に近くなるが、 M2， SU S 440 Cの添加量が 50重量％程度までは緻密化されることが期待できる。

さもに、燒結性に優れた前記 M 2や SUS 440などの高速度鋼粉末としては、 F e _ 16重量％A 1— 25重量％C u (C uの固溶度；約 20重量 %) 合金粉末の同じように、あらかじめ、固溶限以上に Cuを含有させることが好ましい。

(実施例 3) .

( F e系焼結卷ブッシュの製造 1 )

表 4に、本実施例に用いた F e系焼結搢動材料の合金組成が示されている。これらの摺動材料は、前記実施例 1、 2で使用した原料粉末を用いて組成調整したものである。これらの混合粉末を 4 mm厚さの S PCC鋼板上に 1 . 4 mmの厚さで散布し、 900°Cで 15分間仮燒結接合した後に、約 50 %燒結層を圧延機によって圧下し、再度 900°Cで 1 5分間仮燒結した後に一旦冷却し、 1000〜 1200°Cの各温度で 30分本焼結した後に各燒結温度から 60 Otorrの N ₂ガスによって急冷したものを組織観察し、各合金系の焼結性と裏金鋼板との強固な接合強度が確保される下限の本焼結温度について調査した。

図 18 (a) 〜（f ) には、 C6， C 8合金の仮焼結（900°C) 後と、さらに、 1 000°C、 1050°Cの本焼結後に前記 N₂ガス冷却した焼結層断面組織を示したものである。 1000°Cの本焼結によって、裏金鋼板と焼結層の接合界面において、 PX 16の拡散層が形成されると共に、その拡散方向に伸長した Cu合金相粒子が分散した特有の接合界面組織を形成すことがわかり、強固な接合強度を有する複層部材を得るためには、本焼結が 1ひ 00°C以上で実施されることが必要であり、好ましくは焼結層がより緻密ィ匕される 1050°C以上に設定されることが良いことがわかる。

また、図 19 (a) 〜（d) は、 C 9， C 10合金の焼結層組織と本焼結温度との関係を示したもので、 1050〜 1 170°Cの温度範囲で緻密な焼結組織の得られることがわかる。さらに、本合金系では 1200°Cの本焼結では、過剰焼結（ォ、シンタリンク Ί 状態に入り、多孔質化し始めることが分力つた。

さちに、図 20 (a) ， (b) は前記仮焼結後に圧延を施さずに、 1 13 0°C、 30分の本焼結後に N₂ガス冷却した C 1 2， C 14合金の焼結層断面組織を示したものであり、前記図 1 9に示した各組織に比べ、含油焼結摺動材料に適した多孔質組織の得られることがわかった。

【表 4】

(実施例 4)

(F e系焼結卷ブッシュの製造 2)

表 4に、本実施例に用いた F e系焼結摺動材料の合金組成が示されている。これらの摺動材料は、前記実施例 1、 2で使用した原料粉末を用いて組成調整したものである。これらの混合粉末を 4mm厚さの S P CC鋼板上に 1 . 4mmの厚さで散布し、 900°Cで 1 5分間仮燒結接合した後に、約 50 %燒結層を圧延機によって圧下し、再度 900°Cで 1 5分間仮燒結した後にー且冷却し、さらに、圧延機によって圧延率 0%と 55%の機械的圧下したものを 1 1 00°Cで 30分間本燒結した後に、各燒結温度から 60 Otorrの N₂ガスによって急冷したものを組織観察し、各合金系の焼結性を調査した。また、前記圧延率は圧延工程の前後における複層部材の厚さの変化量を焼結層厚さで除した値を用いるが、さらに、焼結層厚さは、圧延時において裏金厚さが変らないものとして圧延前の複合部材厚さから裏金厚さを差し引いた値を用いた。なお、前記圧延率は、圧延によって前記複層部材に顕著な伸ぴが発生しない圧延率範囲内では、焼結層の圧下率を適正に表示できるが、強圧延を施した場合においては、裏金も圧下されることは明らかであり、前記圧下率は便宜的なパラメータとなることは明らかである。

前記表 4の右欄には、仮焼結接合後の焼結層を約 50%圧延したときの圧延性を表示したが、すべての合金水準において、裏金鋼板との剥離や焼結層にクラックが発生することなく圧延できることを確認し、前記仮焼結接合性を確保しながら、第 1回目の圧延によって焼結層を十分に圧下できる合金としては、 8重量以上の前記 Cu_S n系混合粉末を添加することが必要であり、好ましくはその添加量は 10重量％以上とすることがわかる。

また、前記表 4の最右欄には、前記 900°Cの仮焼結後の焼結層に圧下率約 55〜67%の圧延を施したときの圧延性を評価した結果を示したが、明らかに C 1合金においては微細なクラックが多発し、 C 2， C 3合金においてはわずかに微細なクラックが発生することがわかった。

図 2 1 (a) 〜（c) は、 C 2合金の仮焼結層に圧下率 60%の圧延を施し後に 1 1 00°C、 30分の本焼結を施し、その本焼結温度から N₂ガス冷却したものの外観と断面の組織写真を示したものである。前記圧延時に発生した微細なクラックが、本^結によって、波状の溝を形成し、その断面組織から、その溝幅は約 200 /zm以上に成長しており、また、裏金鋼板との接合強度を劣化させるクラックを発生していないことがわかる。さらに、その接合界面においては、焼結摺動材料の PX 1 6と裏金鋼板とが十分拡散しあつて一体化し、その界面近傍では前記拡散方向に伸長した Cu合金相が分散した強固な接合界面を形成しいていることから、これらのクラック溝が摺動面における油溜りや油溝として極めて有効に利用されることがわかる。また、摺動材料部を拡大した図 21 (c) から、その摺動材中においては、 C u合金相はわずかに粒状に点在する程度であって、その摺動材料が、ほぼ PX 1 6の焼結高速度鋼と同じ特性を有し、優れた耐摩耗性、耐焼戻し軟化抵抗性、耐焼付き性、低摩擦係数化を有することがわかる。

さらに、図 22 (a) 〜（e) は C 3〜C 5、 C 7、 C 1 1合金の仮焼結層に圧下率約 60%の圧延を施した後、前記本焼結と N₂ガス冷却を施したものの断面組織を示したものである。 C 3〜C 5合金および C 7、 C 1 1合金の比較から、 0. 5重量％以上の黒鉛が配合された焼結層がより緻密に焼結化されていることがわかる。また、図 22 (b) (C4合金）の気孔が粗大気孔であることから、本焼結時における発生ガスの焼結層中からの抜けを促進する黒鉛を微量添加することが好ましいことがわかる。

また、表 4中の C 1 2〜C 1 9合金についても、前記と同様に圧延性について評価した結果を記載したが、 C I 2〜C 1 7においては過剰な圧下率で圧延した場合に、わずかに微細なクラックが入ることがわかった。

図 23 (a) ， (b) 、図 24 (a) ， (b) 、図 25 (a) ， (b) 、図 26 (a) ， (b) には、 C 1 3， C 1 5 , C 1 7 , C 1 9合金の 1 1 0 0°C本焼結後の断面組織を示したが、前記 PX 1 6特殊鋼粉末を使った場合と同様に、その焼結摺動材は緻密に焼結されていることがわかる。

また、 C 1 9合金の断面組織を拡大した図 27及び図 1 8からは、その焼結摺動材料中の KM 1 5中には C r ₇C₃炭化物が高密度に分散し、かつ Cu 合金相が粒状に分散されていることがわかる。

また、図 2 7 (a) , (b) 、図 28 (a) , (b) には、 C 1 3， C 1 7合金を前記仮焼結した後に、 3 50メッシュ以下の微細な Cu— 10重量 %S n合金粉末を表面に極薄く散布した後に圧下率約 6 5%で圧延した後、前記本焼結、 N ₂ガス冷却を施した断面組織を示したものである。前記軟質な Cu— 10重量％S n合金の散布によって、強圧延時のクラック発生を抑制すると共に、より高密度に焼結層を仕上げることができることがわかったさらに、前記図 20 (a) ，（b) の含油焼結摺動材料に適した多孔質組織に比べ、仮焼結後に圧延などで、機械的圧下を加えることによって、前記図 23〜図 2 6、図 27、図 28に示した高密度な焼結組織が得られることがわかる。

(実施例 5 )

(F e系焼結卷ブッシュの製造 3)

実施例 3， 4と同じ C4， C 6， C 8， C 9合金を使って、仮焼結温度を 820°Cとして仮焼結し、仮焼結後の圧下率を 20-1 00%を変えて圧延し、本焼結条件 1 100°C、 30分を実施した。その結果、 820°C仮焼結後の圧延においては、極めてその圧延性が優れ、 100 %圧下率においても前記すベての合金系において微細クラックの発生が認められず、仮焼結接合と仮焼結温度が仮焼結後の圧延性に重要な影響を与えることがわかった。また、この原因は、実施例 1で調査したように、前記焼結材料中の軟質性の高い Cu— S n合金相が十分な焼結性が確保され、かつ、鉄系粉末同士の焼結が促進されないことが重要であることを示唆している。また、図 4に示した実施例 1の結果から、仮焼結温度としては 770°Cであっても良いことがわかり、仮焼結温度の下限値が 750°Cと設定されるが、 770°Cがより好ましい。

また、仮焼結の上限温度は、前記図 4の結果と実施例 4の圧延性確認結果から 1 000°Cと設定されるが、 950°Cないしは 900°Cがより好ましいことがわかる。

(実施例 6 )

(軸受摺動試験）

本実施例で使用した焼結合金組成を表 5に示した。 D 1〜D 8は前記表 4 に記載の C 2， C 6 , C 9 , C 1 1 , C 1 2, C 1 3 , C 1 6. , C 1 9合金を使ったものであり、 D 1 1〜D 1 3は、表 6に示したあらかじめ炭素と C uを含有した F e— C一 Cu系合金粉末を主体としたものである。

cn O o

【表 6】

また、比較プッシュとして比較 1には多孔質な含油焼結ブッシュ、比較 2 、 3には SCM420炭素鋼鋼管の内周面にスパイラル状に約 2 mm幅の油溝を面積率 10%、 35%となるように加工したものを浸炭焼入れしたブッシュを使用した。

前記実施例 2、 3に記載の方法に従って、仮燒結後、もしくは仮焼結後に圧延を施した前記複層部材をロールベンダーを用いて丸曲げ加ェした後に、さらに、プレスで内径 7 Ommに強制し、裏金鋼板の両端部を T I G溶接した卷ブッシュに本焼結（1 100〜 1 1 70 °C) 、 N₂ガス冷却を施したものを図 29 (a) に示す軸受試験用プッシュ形状に加工し、またさらに、ェンジンオイル W30を真空含油して軸受試験に供した。なお、 D 1〜D4、 D 13は 550°Cで l h r、 D 5〜D 1 2は 200でで 1 h rの焼戻し処理を施したものである。

軸受試験装置の概念図を図 29 (b) に示すが；前記ブッシュの相手材は S 53 C材を機械加工後に、高周波焼入れ、 180。C、 1 h rの焼戻し処理を施したシャフトを利用した。また、 D l， D 5については前記クラック溝を導入したブッシュ、 D 3， D 10については機械加工によって前記面積率 30 %のスパイラノレ状の油溝を形成させたものについても評価した。

またさらに、 D 1 1〜D 13は多量の多孔質黒 |&粒子を分散させたものであって、多孔質焼結摺動材料となる。

本試験においては、摇動角 5° として、 1Hz間隔で摇動回数 1000回毎に面圧を 5 Okgf /cm²毎に昇圧して異常な摩擦係数（0. 25以上）や焼付きが発生する面圧と焼付き前もしくは面圧 400 kgf/cm²における摩擦係数を調査し、その結果を、表 5中に記載した。なお、前記軸受試験機が負荷できる最大面圧は 1 8 0 Okgf/cm²である。

表 5中に記載した D 1〜D 4の比較、および、比較材 1〜3の結果と比較することによって、 M₆ C型、 Mo ₂C型炭化物が多量に（1 0体積％以上）分散する D 1〜D 4合金では、多孔質化した場合のほうが耐焼付き性に優れ、高密度化したものでは低摩擦係数化されるが、高密度品に坤溝を形成させた場合には、低摩擦係数化と耐焼付き性が両立して好ましいことがわかる。とりわけ、前記仮焼結後の強圧延によって導入した波状のクラック溝が焼結層の剥離を引き起こさずに、潤滑用油溝として有効に作用することが確認された。

さらに、 0 1〜04と09， D 1 0合金の結果を比較した場合、 A 3 0 0 Mで記載の F e粉末の増量によって、耐焼付き性が劣化すると.ともに、摩擦係数も増大することがわかり、（A 3 0 0M粉末添加量 ÷特殊鋼粉末添加量 ) ≤ 1となるように調整されることが好ましく、さらには、 0. 5以下に調整されることがより好ましい。

また、 D 5〜D 8合金の比較によって、 C r ₇ C ₃型炭化物が析出分散されない D 7合金を除いては前記 D 1〜D 4の結果とほぼ同様に優れた摺動特性を示すことから、 1 0体積％以上（D 5合金） (DC r ₇ C₃型炭化物を分散させることが摺動特性の改善に効果的であることがわかる。

D 1 1〜D 1 3は、あらかじめ炭素と C uを含有した F e— C— C u系鋼粉末を利用することによって、配合する黒鉛を分散させたものであり、黒鉛の固体潤滑作用によって摩擦係数の低減と耐焼付き性の改善が顕著に図られることがわかる。

D 1 4、 D 1 5合金は D 1合金の多孔質品を、 N₂ガス冷却のままと 2 0 0°C、 1 h rの焼戻し処理を施したものであって、それらには大きな摺動特性の差異は無いが、 C 1合金と比較した場合には、摩擦係数の増加と耐焼付き性の低下が認められ、焼結層中の残留オーステナイト相量を 2 0体積％以下に抑えることがより好ましいことがわかった。

Claims

請求の範囲

1. 裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、

.前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも C : 0. 40〜 5重量％、 C u : 8〜40重量％、 S n ： 0. 5〜 10重量を含有する F e— C_C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に.1000°C以上の高温で液相焼結により本焼結接合を施したものであり前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M₆C， M₂C， M C型特殊炭化物の 1種以上の特殊炭化物を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷プッシュ。

2. 裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷プッシュにおいて、

前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも、 C ': 0. 4〜 1 5重量％又は 0. 4〜9重量％、。\1 : 8〜40重量％、 S n ·· 0. 5〜 10重量を含有するものであり、 F e _C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に 1 000°C以上の高温で液相焼結により本焼結接合を施したものであり、

前記 F e -C-C u-S n系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量％以上 40重量％以下の C uと 0. 2重量％以上の炭素が含有され、

前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 2重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の C u _ S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 Cuに対する固溶度が極めて少ない C r， C o, Mo, Wの金属粉末， Mo金属間化合物を含有する N i M o， C oMo , F eMoの合金粉末，黒鉛， B N， C a F ₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo， W， V, T i， Z rのいずれかの合金元素を主体とする特殊炭化物粉末, 窒化物粉末，酸化物粉末のうちのいずれか 1霄以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷ブッシュ。

3. 裏金鋼板上に焼結接合された F e系焼結摺動材料層を有する鉄系焼結複層卷ブッシュにおいて、

前記 F e系焼結摺動材料層は、少なくとも、 C : 0. 4〜1 5重量％、 C u ： 8〜40重量⁰ /。、 S n ： 0. 5〜1 0重量を含有するものであり、 F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末を前記裏金鋼板上に仮焼結接合し、丸曲げ加工後に前記仮焼結接合の温度より高温の 100 o°c以上で液相焼結により本焼結接合を施したものであり、

前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M₆C， M₂C， MC型炭化物の 1種以上の炭化物を分散させ、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C r， C o, Mo, W, N i Mo , C oMo, F eMo，黒口、， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo， W, V， T i， Z rのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする窒化物粉末、酸化物粉末のうちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷ブッシュ。

4. 前記 F e系焼結摺動材料層には炭化物が分散されており、

前記 F e系焼結摺動材料層は拡散層もしくは中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板に焼結接合されており、

前記拡散層は、前記 F e系焼結摺動材料層と前記裏金鋼板との接合界面近傍に形成され、前記炭化物を含まない F e系合金相と前記焼結接合された焼結層側に伸長する C u合金相を具備するものであり、

前記中間 F e系焼結層は、前記炭化物を含まないか、又は前記 F e系焼結摺動材料層より炭素量が少ないことを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ。

5. 前記中間 F e系焼結層は、少なくとも C u ： 1 0〜 40重量％、 S n ： 0. 5〜1 0重量。/。、 C : 0〜0. 8重量％を含有する 6系焼結材料層であり、前記中間 F e系焼結層中の F e合金相の素地組織がフェライト、パ一ライト、べィナイトの 1種以上を主体とし且つ 50体積％未満のマルテンサィト組織となるように調整された前記 F e系焼結材料層が前記裏金鋼鈑に焼結接合され、前記 F e系焼結摺動材料層が前記中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板の摺動面側に焼結接合されていることを特徴とする請求項 4に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

6. 前記 F e系焼結摺動材料層中の前記 F e— C系合金相が焼入れ硬化され、その母相がマルテンサイトもしくは焼戻しマルテンサイトを主体とする組織を有することを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ。

7. 前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末においては、 0. 45重量⁰ /₀以上の炭素を含有し、さらに、 5〜25重量％の< 1：、 3〜20 重量％の 0、 3〜20重量％の、 0. 5〜7重量％の¥のぃずれかー種以上を含有し、 C r ₇C₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， MC型特殊炭化物おょぴ M ₂ C型特殊炭化物のいずれか一種以上が合計で 5〜 60体積％分散されている F e一 C系合金粉末が、 F e系粉末の内の 50〜100重量 %含有することを特徴とする請求項 1又は 3に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ

8. 前記 F e— C系合金粉末の粒内おょぴ粒界に析出、分散される特殊炭化物の平均粒径が 1 0 1 m以下に微細化されていることを特徴とする請求項 7 に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

9. 前記 F e系焼結摺動材料層に分散される、 C r， C o, Mo, Wの金属、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo, F e M oの合金，黒鉛， B N， C a F₂の固体潤滑材、 C r， Mo, W, V, T i， Z rのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする特殊炭化物、窒化物、酸化物の粉末の平均粒径が 1〜 50 μ mであり、前記粉末が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜30体積％分散されていることを特徴とする請求項 2又は 3に記載の鉄系焼結卷プッシュ。

1 0. 前記黒鉛粉末の平均粒子径が 1 μ m以上 50 m以下の範囲であり、前記粉末が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜 30体積％分散されていることを特徴とする請求項 9に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ。

1 1. 前記 F e系焼結摺動材料層の表面から 0. 1mmの深さまでの表層においては、摺動特性に優れた Cu合金相比率を前記 F e系焼結摺動材料層の内部層に比べて高めていることを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

1 2. 前記 F e系焼結摺動材料層の表面から 0. 1mmの深さまでの表層においては、その内部層に比べてより微細な F e合金粒が形成されていることを特徴とする請求項 1 ~ 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシ

1 3 . 前記 F e系焼結摺動材料層には、内周方向と略直角方向に前記本焼結によって開口させた波状のクラックが形成されていることを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ。

1 4 ·· 前記 F e系焼結摺動材料層においては、その層内の通気孔率が 1 0〜 3 0体積％であり、その焼結通気孔中に潤滑油もしくは潤滑組成物が充填されていることを特徴とする請求項 1〜3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

1 5 . 前記 F e系焼結摺動材料層には油溝、油溜りとなる凹部が形成され、前記凹部に M o S ₂又は黒鉛を有する固体潤滑剤もしくは樹脂が充填されていることを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

1 6 . 前記 F e— C一 C u— S n系焼結摺動材料用混合粉末には、 P ： 0 .

1〜： 1 . 5重量％、 B ： 0 . 0 5〜： L . 5重量％、 C ： 0 . 1〜 3 . 0重量 %、 N i ：〜 1 0重量⁰/。、 A 1 ： 1〜 1 0重量％、 S i ： 0 . 5〜 3重量⁰ /₀ 、 M n ： 1〜 2 0重量％、 T i ： 0 . 1〜 2重量。/。、 M o ： 0 . 1〜： L 0重量。 /₀のうち一種以上が添加されていること特徴とする請求項 1〜3のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュ。

1 7 . 前記鉄系焼結卷ブッシュには鍔部が設けられていることを特徴とする請求項 1〜 1 6のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

1 8 . 請求項 1乃至 1 6のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュを有する作業機連結装置であって、前記裏金鋼板中の炭素濃度が 0. 3〜0. 6重量％であり、さらに、前記鉄系焼結複層卷ブッシュの両端面における前記裏金鋼板の部位が焼入れ硬化され、この焼入れ硬化された部位にリップシール又はダストシールが配されていることを特徴とする作業機連結装置。

1 9. F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏傘鋼板上に 7 5 0〜 950 °Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、

前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

前記仮焼結時の温度より高温の 100 o°c以上で前記仮焼結層を本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結搢動材料層を形成する本焼結ェ程と、

を具備し、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C ： 0. 4— 5重量⁰ /₀、 C u ： 8〜 40重量％、 S n ： 0. 5〜： L 0重量を含有するものであり、

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 45重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態め Cu-S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記固相状態の F e— C系合金相中に C r ₇C₃， M₆C， M₂C， MC型特殊炭化物の 1種以上を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

20. F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末を裏金鋼板上に 75 0〜 950°Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、

前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、前記仮焼結時の温度より高温の 1 000°C以上で前記仮焼結層を本燒結することにより、前記裏金鋼板上に F e系焼結摺動材料層を形成する本焼結ェ程と、

を具備し、

前記 F e— C一 Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C : 0. 2〜1 5重量％又は 0. 2〜9重量。/。、 Cu : 8〜40重量。/。、 S n ： 0, 5〜： L 0重量を含有するものであり、

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 2重量％以上の Cを含有する固相状態の F e— C系合金相と液相状態の Cu_S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C o， C r , Mo, Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo, F eMoの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo , W, T i， Z r， N bのうちのいずれかの合金元素を主体とする特殊炭化物粉末、窒化物粉末、酸化物粉末うちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

2 1. F e— C一 Cu— S n系焼結搢動材料用混合粉末を裏金鋼板上に 75

0〜 950°Cの温度範囲で仮焼結接合することにより、前記裏金鋼板上に仮焼結層を形成する工程と、

前記仮焼結層を機械的に圧下する工程と、

前記仮焼結層及び前記裏金鋼板を丸曲げ加工する工程と、

を具備し、

前記 F e -C-Cu-S n系焼結摺動材料用混合粉末は、少なくとも、 C ： 0. 4~5重量％、 C u ： 8〜40重量％、 S n ： 0. 5〜10重量を含有するものであり、

前記 F e— C一 Cu— Sn系焼結摺動材料用混合粉末に含有する F e系合金粉末には、固溶限以上で且つ少なくとも 2重量％以上 40重量％以下の C uと 0. 45重量％以上の炭素が含有され、

前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、 0. 4 5重量％以上の Cを含有する固相状態の F e _C系合金相と液相状態の Cu— S n系合金相が分散された液相焼結組織を有し、

さらに、前記 F e系燒結摺動材料層中に、 C o， C r， Mo, Wの金属粉末、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo, F e M oの合金粉末，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材粉末、 C r， Mo , W, T i， Z r， Nbのうちのいずれかの合金元素を主体とする窒化物粉末、酸化物粉末のうちの 1種以上の粉末粒子を分散させることを特徴とする鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

22. 前記本焼結後の前記 F e系焼結摺動材料層は、拡散層もしくは中間 F e系焼結層を介して前記裏金鋼板に焼結接合されており、

前記中間 F e系焼結層は、前記 F e系焼結摺動材料層より炭素量が少ないことを特徴とする請求項 1 9〜2 1のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

23. 前記裏金鋼板の摺動面側においては、少なくとも Cu ： 10〜 40重量。 /₀、 S n ： 0. 5〜10重量。/。、 C ： 0〜0. 8重量％を含有する前記中間 F e系焼結層が仮焼結接合され、前記 F e系焼結摺動材料層が前記中間 F e系焼結層を介して焼結接合されていることを特徴とする請求項 22に記載の鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法。

24. 前記本焼結工程は、前記本焼結した後の急冷処理によって、前記 F e 一 C系合金相に焼入れもしくは焼入れ焼戻しを行い、それによつて前記 F e 系焼結摺動材料層中の F e— C系合金相を Hv 500以上の硬度まで硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項 1 9〜2 1のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

25. 前記 F e— C_Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末は、 F e合金粉末、 Cu粉末と、 S n粉末及び C u S n合金粉末の少なくとも一種の粉末とを配合した混合粉末、もしくは、前記混合粉末に黒鉛粉末をさらに配合した混合粉末であることを特徴とする請求項 1 9〜21のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

26. 前記 F e合金粉末中には特殊鋼粉末が 50〜 1 00重量％含まれており、前記特殊鋼粉末は、 0. 45重量％以上の炭素を含有し、さらに、 5〜 2 5重量％の〇 1：、 3〜20重量⁰ /₀の Mo、 3〜20重量⁰ /₀の W、 0. 5〜 7重量％ののいずれか一種以上を含有し、セメンタイト、 C r ₇C₃型特殊炭化物， M₆C型特殊炭化物， M C型特殊炭化物おょぴ M ₂ C型特殊炭化物のいずれか一種以上が 5〜60体積％析出、分散されていることを特徴とする請求項 25に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

2 7. 前記 F e— C系合金相の粒内および粒界に析出、分散される特殊炭化物の平均粒径が 1 0 m以下に微細化されていることを特徴とする請求項 2 6に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

28. 前記 F e系焼結搢動材料層に分散される、 C r， C o, Mo, Wの金属、 Mo金属間化合物を含有する N i Mo， C oMo， F e M oの合金，黒鉛， BN， C a F₂の固体潤滑材、 C r， Mo， W, V, T i， Z rのうちのいずれか 1種以上の合金元素を主体とする特殊炭化物、窒化物、酸化物の粉末の平均粒径が 1〜 50 μ mであり、前記粉末が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜30体積％分散されていることを特徴とする請求項 20又は 21に記載の鉄系焼結卷ブッシュの製造方法。

29. 前記黒鉛の粉末の平均粒径が 1 μ m以上 20 /i m以下の範囲であり、前記粉末が前記 F e系焼結摺動材料層に 3〜 30体積％分散されていることを特徴とする請求項 28に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

30. 前記仮焼結層を形成する工程と前記機械的に圧下する工程との間に、前記仮焼結層の表面に、少なくとも S nを 2重量％以上を含有する Cu合金粉末を散布又は塗布する工程をさらに具備することを特徴とする請求項 1 9 〜21のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

3 1. 前記仮焼結層を形成する工程と前記機械的に圧下する工程との間に、前記仮焼結層の表面に、ー# 250メッシュ以下の F e— C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末を散布又は塗布する工程をさらに具備することを特徴とする請求項 1 9〜2 1のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

32. 前記機械的に圧下する際に、前記仮焼結層にクラックを発生させた後、前記本燒結によって前記 F e系焼結摺動材料層に前記クラックを成長させて油溝又は油溜りとすることを特徴とする請求項 1 9〜2 1のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。

33. 前記 F e系焼結摺動材料層中の通気孔率が 10〜30体積％であることを特徴とする請求項 1 9〜21のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュ。

34. 前記 F e系焼結摺動材料層には油溝、油溜りとなる凹部が形成され、前記凹部に M o S ₂又は黒鉛を有する固体潤滑剤もしくは樹脂が充填されていることを特徴とする請求項 1 9〜21のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷プッシュの製造方法。

35. 前記 F e— C— Cu— S n系焼結摺動材料用混合粉末には、 P ： 0. 1〜 1. 5重量％、 B ： 0. 05〜 1. 5重量％、 C ： 0. 1〜 3. 0重量 %、 N i ：〜 10重量％、 A 1 ： 1〜： L 0重量％、 S i ： 0. 5〜 3重量％、 Mn ： 1〜20重量。/。、 T i ： 0. 1〜2重量。/。、 Mo ： 0. 1〜10重量％のうち一種以上が添加されていること特徴とする請求項 1 9〜21のいずれか一項に記載の鉄系焼結複層卷ブッシュの製造方法。