[发明专利]自润滑烧结滑动件及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自润滑烧结滑动件及其生产方法。本发明尤其涉及包括铁系金属基底及在铁系金属基底的滑动侧面形成且由含铁系材料的烧结接触材料制成的烧结接触层的一种自润滑烧结滑动件及其生产方法。

背境技术

在无润滑的机器中利用润滑烧结滑动另件作为衬套是众所周知的。此种衬套的一个实例包括混入如石墨，二硫化钼或二硫化钨的固体润滑剂的铜或不锈钢母体层(例如，由TOSHIBA TUNGALOY CO，LTD.生产的SL合金)。一种便宜的自润滑烧结滑动件目前是可以买到的，它由含固体润滑剂的特种塑料制成。以前，在日本专利申请No.63-190994(1988)及No.2-14380(1990)中、该发明者们已经提出能承受高载荷的自润滑烧结滑动件。这些申请中所公开的滑动件是通过将诸如石墨之类的固体润滑剂混入或扩散入由烧结铁系材料制成的母体材料而制成的。

然而，由塑性材料制成的自润滑烧结滑动件有其缺点，即当滑动表面承受的压力超过200公斤/厘米²时，产生“永久变形”，导致相当短的磨损寿命。其它形式的自润滑烧结滑动件当滑动表面承受的压力超过500公斤/厘米²时也出现同样的问题。

业已提出一种为承受偏心载荷或峰值载荷的高负荷应用场合设计的双层衬套。该衬套包括(i)具有离圆柱形内表面约1毫米深度并由经热处理而加强和淬硬的铁系、自润滑接触材料所制成的内层与(ii)包在内层外面并由普通高强度铁系烧结材料制成的外层。该双层衬套遇到了这种问题，即它若承受过度的偏心载荷即会发生异常磨损或会产生微裂纹，这样一来，扩散在由烧结铁系材料制成的母体层内的固体润滑剂粒子或粒子周围的区域则由这些裂纹相互连接起来。

在衬套滑动后观察上述先有技术的自润滑烧结滑动件的组织发现下列(1)至(5)现象与它们所遇到的问题有联系。

(1)由于固体润滑剂粒子的偏柝及压制成型期间挤压造成的粒子变平使固体润滑剂粒子变得靠近或相互接触，结果在最脆的部位开始产生裂纹。

(2)在将石墨混入由铁系材料制成的烧结母体层中的情况下，由于烧结期间的反应在石墨附近和在烧结母体层的颗粒边界中产生如碳化三铁之类的脆性碳化物。这使烧结的母体层变弱以致衬套变得更易于分离，和异常磨损。

(3)通过增加固体润滑剂粒子的尺寸及它们之间的距离可使现象(1)的发生限制到某种程度上。然而，在压制成型期间润滑剂粒子被严重压平及母体层的金属粒子穿透母体层形成凹口似的结构，会使衬套受到应力集中从而分离。

(4)在因上述原因引起的异常磨损的早期，因为产生大量包括固体润滑剂在内的磨屑粉末故衬套的功能似平无问题，也无异常噪音。然而，从某一瞬间开始磨屑粉末的润滑效果将降低，开始产生不正常的噪音。

(5)因为从强度的观点出发不能无限制的利用固体润滑剂，在运行的初始阶段衬套的适应性不能获得。因此，为了避免异常噪音的产生及运行开始时产生的咬住等现象有必要将机器充分加温。固体润滑剂使用不足也会引起衬套和与其相对滑动的另件相粘和咬住的现象。

解决母体层由烧结材料制成而引起的上述(1)到(3)问题的一个想法是用机械的方法在锭坯(ingot)材料上形成缺口或沟槽并在这些缺口中注以固体润滑剂。用此法制成的衬套在商业上是可行的(例如由SANKYO OILESS INC生产的号码为SO#50SP2的衬套)。然而，需要大量的用机械方法形成的缺口或沟槽，故这种衬套成本高并且问题(4)与(5)尚不能解决。此外，当衬套的摆动角(rocking angle)变小时很可能发生咬住和异常磨损，除非缩小固体润滑剂埋入缺口的间距。为了解决这个问题需要形成更多的埋入缺口而使成本提高。

本发明旨在解决上述问题，因而本发明的目的之一是提供一种自润滑烧结滑动另件及其生产方法，此另件即使在偏心载荷及高负荷应用中均具有良好的抗咬住和耐磨损性能。

本发明的公开

按本发明的第一方面，用一种包括铁系金属基底和在铁系金属基底的滑动侧面形成并由含铁系材料的烧结接触材料制成的烧结接触层的自润滑烧结滑动件可达到上述目的，此烧结接触层在其表面具有由固体润滑剂粒子形成的凸出部。

在具有本发明第一特性的自润滑烧结滑动另件中，由在烧结接触层表面上的固体润滑剂粒子形成凸出部，而且只有构成凸出部的固体润滑剂粒子与相对此滑动件而滑动的另件相接触。借助这种结构，滑动件具有初始适应性和极好的润滑性。