JPH0441601A - 複合粉末製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種産業機械における軸受、べ了リング、ブツ
シュ、ワッシャ、摺動プレート等の摺動・耐摩耗部材製
作用の焼結、溶射、電着用粉末の製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来、焼結、溶射、電着用粉末の製造法として下記のよ
うな方法が提案されている。

■　Ｃｕ粉、金属窒化物粉、グラファイト粉の特定比率
ＣＣｕ量〉（金属窒化物子グラファイト）量）の混合物
をメカニカルアロイングしてＣｕ−窒化均−Ｃの複合粉
末（Ｃｕがマ）　ＩＪブツシュを得る方法（特開昭６３
〜８３２４０号公報）■　Ｃｕ粉、硅化物粉、グラファ
イト粉を特定比率ＣＣｕ量〉（硅化物＋グラファイト）
量）で混合あるいはこれら王者をメカニカルアロイング
してＣｕ−硅化物−Ｃの複合粉末（Ｃｕがマトリックス
）を得る方法（特開昭６３〜７６８３８号公報） ■　金属粉（Ｃｕ、　Ｒｅ、　Ｎｉ、＾ｌ）と硬質粒子
粉（Ｈｖ１５００以上、＾１＊Ｄａ　、　５ｉｓＮ、　
、　ＳｉＣ。

ＢＮ等）をメカニカルアロイング（金属量〉硬質粒子量
）し、硬質粒子粉−金属の複合粉末を得たあと、これに
固体潤滑材（Ｃ，Ｐｂ。

ＭＯ５２、ＣａＦｚ　、　ＢａＦ＋　、　ＷＳ２等）を
混合して金属−セラミックス−固体潤滑材の複合粉末（
金属がマ）　ＩＪフックスを得る方法（特開昭６３〜４
０３１号公報） なお、メカニカルアロイングと混合とは下記の如く相違
する。

混合：Ａ粉とＢ粉が形状、寸法を変えず、単に両者が混
り合ったもの。結晶構造的にも何の変化もない。

メカニカルアロイング：振動ミル、アトリッションミル
、転勤ミル等の高エネルギーボールミリングにより、Ａ
粉とＢ粉を衡撃、せん断、摩擦、圧縮現象を用いて固相
状態で、Ａ粉中にＢ粉を超微細分散させ、形状、寸法及
び結晶構造面から、Ａ粉１Ｂ粉と全く異ったものとなる
。

〔発明が解決Ｉ７ようとする課題〕 前記従来法では下記のような問題点があった。

■　Ｃａ粉、窒化物粉、グラファイト粉を王者同時にメ
カニカルアロイングするが、グラファイト粉が固体潤滑
材のノ５−め、マトリックスのＣｕ中に該グラフト粉が
分散添加されると、Ｃｕの展伸性が急激に増大１２、下
記現象がおこる。

（ａ）　　得られる粉末がカールした粉末となる。

ら）　グラファイト粒子の微細化が十分に行われない。

このため下記弊害を発生する。

（Ｃ）　　カールしたＣｕ−窒化物−Ｃｍ合粉末を用い
て焼結、溶射、電着等の加工を行うと、カールのため生
じている空隙に空気等気体が存在し、焼結では気孔、溶
射では気孔及び酸化物、窒化物の生成、電着では気孔及
び密着不良を生じる。

（ｄ）　　グラファイト粒子が初期粒径より、あまり小
さくならないＣｕ−窒化物−Ｃ？Ｊｔ合粉末を用いて、
焼結、溶射、電着等の加工を行うと、グラファイトを超
微細分散させた焼結体、溶射皮膜、電着皮膜が得られな
い。

■　Ｃａ粉、硅化物粉、グラファイト粉の混合粉につい
ては、製法が混合ということでメカニカルアロイングし
たものと本質的に異ったものとなる。また、メカニカル
アロイングＣＣｕ量〉（硅化物＋グラファイト）量）し
た複合粉については前記■の方法と同一の問題点及び弊
害を有する。

■　金属粉（Ｃａ他）と硬質粒子粉（セラミックス等）
をメカニカルアロイングＣＣｕ量〉硬質粒子量）し、金
ｊＲ（Ｃａ他）−硬質粒子（セラミックス等）の複合粉
末を得たあと、これに固体潤滑材（Ｃ他）を混合して金
属−セラミックス−固体潤滑材の複合粉末を得るが、固
体潤滑材を単に混合するだけであるため、下記問題があ
る。

（ａ）　　固体潤滑材粒子が初期の粒径のま＼で超微細
分散したものが得られない。

ら）固体潤滑材が混合されるだけであるから、メカニカ
ルアロイングのように均質分散が得られない。

このため、下記弊害を発生する。

（Ｃ）　　焼結、溶射、電着等の加工を行うと、固体潤
滑材を超微細に、かつ、均質分散した焼結体、溶射皮膜
、電着皮膜が得られない。

（ｄ）　　固体潤滑材が独立粒子として存在するため、
焼結では金属−セラミツジス複合粉と固体潤滑材の焼結
性が悪く、溶射では同様に両者間で分離しやすいと共に
固体潤滑材の高温酸化、蒸発分解等による成分変化を招
き、電着では両者間に比重差、界面活に１差があって均
質分散電着ができない。

本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術にＪｉける複合
粉末の不具合を解消し、固体潤滑材、セラミックス粉を
マトリックスのＣＩＪ中に■超微細分散、■均質分散さ
せ、得られる複合粉がカールしないＣａマ）　ＩＪフッ
クス合粉末の製造法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はＣａ粉が１５〜５０ｖｏｌ％、固体潤滑材とセ
ラミックスの混合粉が５０〜３５ｖｏｌ％になるように
Ｃｕ又はＣｕ合金粉と固体潤滑材及びセラミクス混合粉
をメカニカルアロイングして複合粉とする第１工程、該
複合粉とＣｕ又はＣｕ合金を更にメカニカルアロイング
して最終的に５０〜９９　ｖｏｌ％Ｃｕ、　　１〜５０
　ｖｏｌ％（固体潤滑材十セラミックス）の組成を有す
るＣｕ−固体潤滑材−セラミックス複合粉末とする第２
工程よりなることを特徴とする複合粉末の製造法である
。

すなわち、本発明はメカニカルアロイング工程を下記の
如くするものである。

（１）第１工程で、１５〜５０ｖＯ１％Ｃｕ粉、５０〜
８５ｖｏｌ％（固体潤滑材＋セラミックス）粉の比率で
メカニカルアロイングして、Ｃｕ中にｖｏｌ％でＣｕよ
り多量に固体潤滑材とセラミックスが分散した複合粉を
得る。

（２）第２工程で、該複合粉とＣｕを更にメカニカルア
ロイングして最終的に、５０〜９９νＯ１％Ｃｕ、　１
〜５０ｖｏｌ％【固体潤滑材＋セラミックス）の組成を
有するＣｕ−固体潤滑材−セラミックス複合粉末を得る
。

なお、第１工程でＣｕ粉比率を１５〜５０ｖｏｌ％とす
るのは圧縮延性を有するＣｕの量が１５％以下ではメカ
ニカルアロイングが困難となるためであり、５０ＶＯ１
％以上では第２工程でのメカニカルアロイング時に最終
粉末がカールした粉末となるためである。

〔作用〕

（１）第１工程で得られる複合粉はＣｕ中に固体潤滑材
とセラミックスが分散しているが、ｖｏｌ％では固体潤
滑材十セラミックスが主成分であることにより、その結
晶形態は見方を換えると、固体潤滑材とセラミックスが
互いに近接して多量に微細分散し、その周囲にＣｕが薄
く網目状に存在、する様相を呈する。

従って、Ｃｕに比べはるかに脆性材である固体潤滑材と
セラミックスの物性が支配的となり、またセラミックス
が変形のバリヤーとなって、延性をもたないものとなる
。

このため、第２工程のＣｕ粉と該複合粉とのメカニカル
アロイング時には、該複合粉は脆性粉体の働きを示して
Ｃｕ中に分散していくと共に、固体潤滑材とセラミクス
の相互近接共存によって、Ｃｕ粉に対するセラミックス
の変形阻止能が有効に働き最終的に得られる複合粉末は
カールしなくなる。

即ち、メカニカル７０４２７時に固体潤滑材とセラミッ
クス粉が個別に別体添加されると、マトリックスのＣｕ
に対するセラミックス粉の変形阻止能が有効に働かず、
固体潤滑材がマ）　＋ＪフックスＣｕに大きな展伸性を
付与するが、本発明工程をたどることにより、これが阻
止される。

（２）　　メカニカルアロイングを２工程に分けて長時
間実施することにより、マトリックスのＣｕ中に固体潤
滑材とセラミックスが均質に超微細分散した複合粉末が
得られる。

（３）　　Ｃｕ粉末にかわって、黄銅、青銅、砲金等の
Ｃｕ合金を用いてもマトリックスがＣｕであることによ
り、基本特性に大きな相違はなく（１）。

（２）で述べたことがそのま５適用できる。

（４）固体潤滑材としては、黒鉛、ＢＮ３ＭｏＳ２゜Ｗ
Ｓｚ　、　ＰｂＯ、ＭＯＯ３、ＣｕｚＯ、ＭＬ　、　Ｓ
’１３Ｎ４などが用いられる。

（５）　　セラミックスとしては、ＡＩＪＩｓ　、　Ｚ
ｒＯ＋　。

Ｓｉ３Ｎ、　、　ＴｉＮ　、　ＳｉＣ、Ｃｒ、Ｃ，、Ｔ
ｉＣ、ＴｉＢ２゜ＺｒＢ５．　ＨｆＢｓなどが用いられ
る。

（６）本発明方法で複合粉末を製造したあと、該複合粉
末を圧粉変形し、該圧粉成形体を３００〜９００℃で仮
焼結し、最後に該焼結体を粉砕、分級する工程を追加し
てもよい。

（実施例） 表１に本発明の実施例と比較例の粉末組成を示す。

また、表２に得られた最終複合粉状況と該粉を用いて焼
結、溶射、電着試験を行った結果を示す。

本発明方法（サンプル１〜１４）によって得られた複合
粉末が従来にない特性を有する焼結体、溶射皮膜、電着
皮膜を創製できることが判る。

〔発明の効果〕

（１）本発明によって得られた最終複合粉末を用いて焼
結、溶射、電着を行うと、該粉末がカールしておらず、
−空隙に空気等の残留がなく、焼結では無気孔焼結、溶
射では気孔が少く、酸化物、窒化物等の存在が極小化し
た溶射皮膜、電着では無気孔で密着性のすぐれた該複合
粉分散電着層が得られる。

（２）　当然ながら、マトリックスのＣｕ中に固体潤滑
材とセラミックスが均質かつ、超微細分散して合金化し
た複合粉末となっていることにより焼結では基本的にＣ
ｕ及びＣｕ合金とほぼ同じ良好な焼結性を有し、溶射で
も同様にＣｕ及びＣｕ合金とほぼ同じ溶射性を有すると
共に分散した固体潤滑材、セラミックスの分離や高温酸
化、蒸発分解がなくすぐれた溶射皮膜が得られる。また
電着においても、従来の複合分散メツキのような添加粉
末が個別の別体添加では粉末間の比重差、界面活性差に
より、均一な分散電着が困難であるが、本発明方法で得
られる複合粉末は基本的にＣｕ及びＣｕ合金の物性を有
する単一粉末となっており、均質分散電着層が得られる
。

（３）また、マトリックスのＣｕ中に固体潤滑材とセラ
ミックスが均質、かつ、超微細分散している本発明で得
られる複合粉末による焼結体、溶射皮膜、電着層は潤滑
性と耐摩耗性を同時に具備すると共に使用中に固体潤滑
材及びセラミックスが超微細分散しているため、脱離、
脱落がな（高性能を長時間に亘って維持できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ粉が１５〜５０ｖｏｌ％、固体潤滑材とセラ
   ミックスの混合粉が５０〜８５ｖｏｌ％になるようにＣ
   ｕ又はＣｕ合金粉と固体潤滑材及びセラミクス混合粉を
   メカニカルアロイングして複合粉とする第１工程、該複
   合粉とＣｕ又はＣｕ合金を更にメカニカルアロイングし
   て最終的に ５０〜９９ｖｏｌ％Ｃｕ、１〜５０ｖｏｌ％（固体潤滑
   材＋セラミックス）の組成を有するＣｕ−固体潤滑材−
   セラミックス複合粉末とする第２工程よりなることを特
   徴とする複合粉末の製造法。