專利名稱：：自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明尤其涉及包括鐵系金屬基底及在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面形成且由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層的一種自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件及其生產(chǎn)方法。背境技術(shù)在無(wú)潤(rùn)滑的機(jī)器中利用潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件作為襯套是眾所周知的。此種襯套的一個(gè)實(shí)例包括混入如石墨，二硫化鉬或二硫化鎢的固體潤(rùn)滑劑的銅或不銹鋼母體層(例如，由TOSHIBATUNGALOYCO，LTD.生產(chǎn)的SL合金)。一種便宜的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件目前是可以買到的，它由含固體潤(rùn)滑劑的特種塑料制成。以前，在日本專利申請(qǐng)No.63-190994(1988)及No.2-14380(1990)中、該發(fā)明者們已經(jīng)提出能承受高載荷的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件。這些申請(qǐng)中所公開的滑動(dòng)件是通過(guò)將諸如石墨之類的固體潤(rùn)滑劑混入或擴(kuò)散入由燒結(jié)鐵系材料制成的母體材料而制成的。然而，由塑性材料制成的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件有其缺點(diǎn)，即當(dāng)滑動(dòng)表面承受的壓力超過(guò)200公斤/厘米2時(shí)，產(chǎn)生“永久變形”，導(dǎo)致相當(dāng)短的磨損壽命。其它形式的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件當(dāng)滑動(dòng)表面承受的壓力超過(guò)500公斤/厘米2時(shí)也出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。業(yè)已提出一種為承受偏心載荷或峰值載荷的高負(fù)荷應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)的雙層襯套。該襯套包括(i)具有離圓柱形內(nèi)表面約1毫米深度并由經(jīng)熱處理而加強(qiáng)和淬硬的鐵系、自潤(rùn)滑接觸材料所制成的內(nèi)層與(ii)包在內(nèi)層外面并由普通高強(qiáng)度鐵系燒結(jié)材料制成的外層。該雙層襯套遇到了這種問(wèn)題，即它若承受過(guò)度的偏心載荷即會(huì)發(fā)生異常磨損或會(huì)產(chǎn)生微裂紋，這樣一來(lái)，擴(kuò)散在由燒結(jié)鐵系材料制成的母體層內(nèi)的固體潤(rùn)滑劑粒子或粒子周圍的區(qū)域則由這些裂紋相互連接起來(lái)。在襯套滑動(dòng)后觀察上述先有技術(shù)的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的組織發(fā)現(xiàn)下列(1)至(5)現(xiàn)象與它們所遇到的問(wèn)題有聯(lián)系。(1)由于固體潤(rùn)滑劑粒子的偏柝及壓制成型期間擠壓造成的粒子變平使固體潤(rùn)滑劑粒子變得靠近或相互接觸，結(jié)果在最脆的部位開始產(chǎn)生裂紋。(2)在將石墨混入由鐵系材料制成的燒結(jié)母體層中的情況下，由于燒結(jié)期間的反應(yīng)在石墨附近和在燒結(jié)母體層的顆粒邊界中產(chǎn)生如碳化三鐵之類的脆性碳化物。這使燒結(jié)的母體層變?nèi)跻灾乱r套變得更易于分離，和異常磨損。(3)通過(guò)增加固體潤(rùn)滑劑粒子的尺寸及它們之間的距離可使現(xiàn)象(1)的發(fā)生限制到某種程度上。然而，在壓制成型期間潤(rùn)滑劑粒子被嚴(yán)重壓平及母體層的金屬粒子穿透母體層形成凹口似的結(jié)構(gòu)，會(huì)使襯套受到應(yīng)力集中從而分離。(4)在因上述原因引起的異常磨損的早期，因?yàn)楫a(chǎn)生大量包括固體潤(rùn)滑劑在內(nèi)的磨屑粉末故襯套的功能似平無(wú)問(wèn)題，也無(wú)異常噪音。然而，從某一瞬間開始磨屑粉末的潤(rùn)滑效果將降低，開始產(chǎn)生不正常的噪音。(5)因?yàn)閺膹?qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)不能無(wú)限制的利用固體潤(rùn)滑劑，在運(yùn)行的初始階段襯套的適應(yīng)性不能獲得。因此，為了避免異常噪音的產(chǎn)生及運(yùn)行開始時(shí)產(chǎn)生的咬住等現(xiàn)象有必要將機(jī)器充分加溫。固體潤(rùn)滑劑使用不足也會(huì)引起襯套和與其相對(duì)滑動(dòng)的另件相粘和咬住的現(xiàn)象。解決母體層由燒結(jié)材料制成而引起的上述(1)到(3)問(wèn)題的一個(gè)想法是用機(jī)械的方法在錠坯(ingot)材料上形成缺口或溝槽并在這些缺口中注以固體潤(rùn)滑劑。用此法制成的襯套在商業(yè)上是可行的(例如由SANKYOOILESSINC生產(chǎn)的號(hào)碼為SO#50SP2的襯套)。然而，需要大量的用機(jī)械方法形成的缺口或溝槽，故這種襯套成本高并且問(wèn)題(4)與(5)尚不能解決。此外，當(dāng)襯套的擺動(dòng)角(rockingangle)變小時(shí)很可能發(fā)生咬住和異常磨損，除非縮小固體潤(rùn)滑劑埋入缺口的間距。為了解決這個(gè)問(wèn)題需要形成更多的埋入缺口而使成本提高。本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題，因而本發(fā)明的目的之一是提供一種自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件及其生產(chǎn)方法，此另件即使在偏心載荷及高負(fù)荷應(yīng)用中均具有良好的抗咬住和耐磨損性能。本發(fā)明的公開按本發(fā)明的第一方面，用一種包括鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面形成并由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件可達(dá)到上述目的，此燒結(jié)接觸層在其表面具有由固體潤(rùn)滑劑粒子形成的凸出部。在具有本發(fā)明第一特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件中，由在燒結(jié)接觸層表面上的固體潤(rùn)滑劑粒子形成凸出部，而且只有構(gòu)成凸出部的固體潤(rùn)滑劑粒子與相對(duì)此滑動(dòng)件而滑動(dòng)的另件相接觸。借助這種結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)件具有初始適應(yīng)性和極好的潤(rùn)滑性。更可取的是本自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件還包括覆蓋在形成凸出部的燒結(jié)接觸層表面上的固體潤(rùn)滑劑層。由于固體潤(rùn)滑劑層被凸出部抓住故在滑動(dòng)件滑動(dòng)期間不被剝離，所以上述結(jié)構(gòu)的固體潤(rùn)滑劑層的措施有助于改進(jìn)潤(rùn)滑性和在承受偏心載荷和高載荷的應(yīng)用中自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的初始貼合性。換言之，采用固體潤(rùn)滑劑層的措施能獲得良好的抗咬住和耐磨損性能。在本發(fā)明中，通過(guò)使含在燒結(jié)接觸層中的固體潤(rùn)滑劑粒子從燒結(jié)接觸層表面凸出而形成凸出部。因固體潤(rùn)滑劑已經(jīng)含于燒結(jié)接觸層中，故由固體潤(rùn)滑劑粒子形成凸出部是很合理的。為由固體潤(rùn)滑劑粒子形成凸出部，最佳的固體潤(rùn)滑劑粒子直徑為0.1到3.0毫米，而且需要燒結(jié)接觸層含有按體積計(jì)總值為15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。若粒子直徑小于0.1毫米則不能收到抓住固體潤(rùn)滑劑層的效果，反之若粒子直徑超過(guò)3.0毫米，則固體潤(rùn)滑劑粒子很可能從燒結(jié)接觸層中脫落。若固體潤(rùn)滑劑粒子的總值按體積計(jì)小于15％，就不能獲得充分的潤(rùn)滑性，反之若固體潤(rùn)滑劑粒子的總值超過(guò)50％，則自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)元件會(huì)磨損到可觀的程度。固體潤(rùn)滑劑粒子的實(shí)例包括石墨，BN，WS2，Mos2和CaF2，也可從這些已知的固體潤(rùn)滑劑中選擇一種或數(shù)種潤(rùn)滑劑。在本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件中，固體潤(rùn)滑劑層含有選自石墨，BN，WS2，Mos2和CaF2組中的一種或數(shù)種已知的固體潤(rùn)滑劑。除以上已知的固體潤(rùn)滑劑外，固體潤(rùn)滑劑層可含有一種減少該層與鐵的附著力的金屬粉及/或一種有機(jī)粘合劑。減小該層與鐵的附著力的金屬粉可以是比鐵的附著力較弱的非鐵金屬粉如Cu，Zn，Pb，Bi，Sb，W和Mo。添加有機(jī)粘合劑是為了收到稠化劑的效果及改進(jìn)此層對(duì)滑動(dòng)表面的貼合性。有機(jī)粘合劑的實(shí)例包括油脂，尼龍和酚樹脂。按本發(fā)明的第二方面，提供一種由鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底上形成的燒結(jié)接觸層組成的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件，此燒結(jié)接觸層具有在其一個(gè)表面形成的凹槽，燒結(jié)接觸層與凹槽的表面均覆蓋以固體潤(rùn)滑劑層。在具有本發(fā)明第二特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件中，在燒結(jié)接觸層的一個(gè)表面形成凹槽并從下方由凹槽將固體潤(rùn)滑劑層抓住(即粘連效應(yīng))，從而在自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件滑動(dòng)期間固體潤(rùn)滑劑層不被剝離，這使滑動(dòng)另件即使在偏心載荷和高載荷作用下發(fā)揮良好的初始適應(yīng)性和潤(rùn)滑性。凹槽可以是通過(guò)去除在燒結(jié)接觸層表面所含的固體潤(rùn)滑劑粒子而形成的缺口。用機(jī)械加工的方法形成這種凹槽需要化費(fèi)大量工時(shí)，而與機(jī)械方法相反，用去除固體潤(rùn)滑劑粒子的方法形成凹槽則容易又經(jīng)濟(jì)。最佳的固體潤(rùn)滑劑粒子的直徑為0.1到3.0毫米并需要燒結(jié)接觸層含有按體積計(jì)15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。若粒子直徑小于0.1毫米，形成的凹槽太小不能達(dá)到粘連效應(yīng)。若粒子直徑超過(guò)3.0毫米，則燒結(jié)接觸層很可能脫落。本發(fā)明中，固體潤(rùn)滑劑粒子的實(shí)例包括石墨，BN，WS2，Mos2和CaF2并可從這些已知的固體潤(rùn)滑劑中選擇一種或數(shù)種潤(rùn)滑劑。燒結(jié)接觸材料最好除含有鐵系材料外還含有銅系材料。使用銅系材料可增加致密度并相應(yīng)地增加燒結(jié)接觸層的收縮量，從而使固體潤(rùn)滑劑粒子更容易從燒結(jié)接觸層凸出，易于形成凸出物或易于通過(guò)去除凸出物而形成凹槽。在本發(fā)明中所加的銅系材料的最佳值按體積計(jì)為10到80％。使用按體積計(jì)為10％的銅系材料或更多一些可以防止作固體潤(rùn)滑劑的石墨在燒結(jié)期間與鐵系材料的反應(yīng)，從而有效地防止如碳化三鐵等脆性組織的析出。若銅系材料的值按體積計(jì)小于10％，則燒結(jié)接觸層將不太致密。另一方面，若按體積計(jì)此值超過(guò)80％，則燒結(jié)接觸層中所含的鐵系材料粒子基本上完全被銅系材料包圍，從而不能獲得鐵系材料所固有的強(qiáng)度和滑動(dòng)性能。最好，本燒結(jié)接觸材料還包括碳。碳的存在改進(jìn)了燒結(jié)接觸層的強(qiáng)度。最好，燒結(jié)接觸材料含有2.0到20.0％重量百分比的Ni和0.5到10.0％重量百分比的選自Ti，Si，Al，F(xiàn)e，Co，Cr，Zr和Sn組的一種或數(shù)種元素。添加以上元素的理由是為了得到耐高負(fù)荷性以及使燒結(jié)接觸層和鐵系材料基底的燒結(jié)溫度互相接近。燒結(jié)接觸層最好被壓實(shí)到90％或更高的程度。若壓實(shí)度低于90％，就不能得到必要的強(qiáng)度。為了獲得高致密性，燒結(jié)接觸層最好應(yīng)當(dāng)含有研磨成250目或更細(xì)些的細(xì)粉的鐵系材料。在本發(fā)明中，最好用擴(kuò)散粘接使燒結(jié)接觸層與鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面相連結(jié)。用擴(kuò)散粘接，可使燒結(jié)接觸層與鐵系金屬基底牢固地相連?？梢韵胂裼靡桓摴茏鳛殍F系材料基底，而在使用鐵系燒結(jié)材料時(shí)，這里所披露的“擴(kuò)散粘接“的定義適用于將鐵系燒結(jié)材料與燒結(jié)接觸層熔合在一起成為雙層另件的過(guò)程，然后將此雙層另件進(jìn)行燒結(jié)。按本發(fā)明的第三方面，提供一種由鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面形成并由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層組成的自潤(rùn)滑燒結(jié)另件的生產(chǎn)方法。燒結(jié)接觸層具有在其表面形成的固體潤(rùn)滑劑層，此方法包括下列步驟在燒結(jié)接觸層的表面形成凸出部，以及在形成凸出部的燒結(jié)接觸層的表面形成固體潤(rùn)滑劑層。用具有本發(fā)明第三特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件生產(chǎn)方法可以形成抗咬住及耐磨性好的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其上的燒結(jié)接觸層幾乎不會(huì)被剝離。在本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件生產(chǎn)方法中，將銅系材料和固體潤(rùn)滑劑混入含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料中，混有這些材料的燒結(jié)接觸材料被燒結(jié)和收縮，從而使固體潤(rùn)滑劑粒子從燒結(jié)接觸層表面凸出形成凸出部。因已將固體潤(rùn)滑劑混入了燒結(jié)接觸材料，故由固體潤(rùn)滑劑的粒子形成凸出物是很合理的。由于在具有本發(fā)明第一特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的說(shuō)明中早已解釋的原因，最好，在此方法中所用的固體潤(rùn)滑劑粒子的直徑范圍為0.1到3.0毫米，而且燒結(jié)接觸層含有按體積計(jì)為15到50％的固體潤(rùn)滑劑。按本發(fā)明的第四方面，提供一種由鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面形成并由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層組成的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件的生產(chǎn)方法，燒結(jié)接觸層具有在其表面形成的固體潤(rùn)滑劑層，此方法包括如下步驟在燒結(jié)接觸層的表面形成凹槽，以及在形成凹槽的燒結(jié)接觸層的表面形成固體潤(rùn)滑劑層。用具有本發(fā)明第四特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件的生產(chǎn)方法，能形成抗咬住和耐磨性好的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件，由于粘連效應(yīng)，其上的燒結(jié)接觸層幾乎不會(huì)被剝離。在本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件的生產(chǎn)方法中，在含有鐵系材料的燒結(jié)接觸材料中混入固體潤(rùn)滑劑粒子，并且在混有粒子的燒結(jié)接觸材料被燒結(jié)后，將固體潤(rùn)滑劑粒子從燒結(jié)接觸層表面去除，從而形成凹槽。按此方法，利用為改進(jìn)燒結(jié)接觸層的潤(rùn)滑性的固體潤(rùn)滑劑粒子形成凹槽，故不需機(jī)械加工，很容易地形成了凹槽。這就達(dá)到了經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)抗咬住和耐磨性好的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的目的。為了從燒結(jié)接觸層的表面去除固體潤(rùn)滑劑粒子，可采用噴砂或噴丸硬化等方法。由于在具有本發(fā)明第二特性的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)另件的說(shuō)明中早已解釋的原因，最好，此方法所用的固體潤(rùn)滑劑粒子的直徑范圍為0.1到3.0毫米而且燒結(jié)接觸層含有按體積計(jì)為15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。本發(fā)明的其它目的根據(jù)下文所給的詳細(xì)說(shuō)明將顯而易見(jiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)明白，由于對(duì)熟練于本技術(shù)的人們來(lái)說(shuō)通過(guò)本詳細(xì)說(shuō)明將使在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改變得顯而易見(jiàn)，所以當(dāng)表示本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例時(shí)，僅用圖示的方法給出詳細(xì)說(shuō)明和具體的實(shí)例。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1描繪按本發(fā)明的一種實(shí)施例的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的剖面圖。圖2描繪按此實(shí)施例的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的局部放大剖面圖。圖3是一幅表示型式2的燒結(jié)接觸層的剖面的相片(放大率為50)圖4是一幅表示示于圖3的型式2的燒結(jié)接觸層剖面的放大相片(放大率為100)圖5用圖示描述用以試驗(yàn)按此實(shí)施例制備的試樣襯套的一種方法。圖6為圖5所示試樣襯套試驗(yàn)情況的圖示描繪。圖7為按此實(shí)施例制備的試樣襯套的耐磨損情況的圖示描繪。圖8為按此實(shí)施例制備的試樣襯套的耐磨損情況的圖示描繪。圖9為在此試樣襯套中覆蓋層(固體潤(rùn)滑劑層)厚度變化的圖示描繪。實(shí)施本發(fā)明的最佳模式現(xiàn)參照附圖就本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件及其生產(chǎn)方法的優(yōu)先實(shí)施例作一說(shuō)明。(實(shí)施例1)將合金粉(由KOBESTEELLTD.生產(chǎn)的ATOMEL4600及由HOgansAB生產(chǎn)的ASC300)，鎳羰基合物(INCOLIMITED)，平均粒度直徑＝1微米)，一種電解銅粉(由FUKUDAMETALFOIL&amp;POWDERCO.，LTD.生產(chǎn)的CE15)及石墨鐵粉(由LONZALTD.生產(chǎn)的KS6)混合成表1所示成份的8種型式的粉末混合物。將粒子直徑范圍自0.3毫米到2.5毫米的人造石墨粒子混合成每種按體積計(jì)總值為10％，20％，40％和50％的粉末混合物，從而配制好粉末(A)。這些粉末(A)相應(yīng)地用作為形成本實(shí)施例的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的燒結(jié)接觸層。應(yīng)當(dāng)指出銅成份(即電解銅粉)不必在每種粉料混合物的配制階段混入，而可以在由粉料混合物已成形的模制體的燒結(jié)期間或以前滲入。粉末(A)的最佳碳含量范圍為自0.01到0.8重量百分率。若超過(guò)0.8重量百分率就有可能造成碳化物以網(wǎng)絡(luò)形式沉淀在晶粒邊界層。為了控制硬化度，滲碳硬化度，滲氮硬化度，可以將合金元素如Ni，Mo，Cr，Mn，V，Ti，Al及Si以正常值加入到粉料(A)中。加入到每種粉料混合物中的人造石墨粒子的總值按體積百分比示于表2(以后說(shuō)明)。將鐵合金粉料(由KOBESTEEL，LTD生產(chǎn)的300M)，石墨鐵粉(由LONZALTD.生產(chǎn)的KS6)及磷化鐵鐵合金粉末(由FUKUDAMETALFOIL&amp;POWDERCO.，LTD.生產(chǎn)的)混合配制的粉料(B)用以形成一種含F(xiàn)e，0.6重量百分率C，及0.5重量百分率P的二次燒結(jié)層。用粉料(B)，粉料(A)及石墨在4.5噸/厘米2壓力下借助CIP(冷均衡擠壓)形成模制體。然后，這些模制體在溫度1,100℃下在10-2托或稍低的真空狀態(tài)下燒結(jié)一小時(shí)，接著用氮?dú)庾?50℃快速冷卻，從而制備好試樣襯套3，每種襯套均為由燒結(jié)接觸層1(內(nèi)層)及二次燒結(jié)層2(外層)組成并具有如圖1(a)所示剖面的雙層園柱形件。這些樣件襯套3的細(xì)節(jié)(石墨粒子大小(毫米)，石墨粒子的數(shù)量(體積百分比等)示于表2。表1表2試樣襯套3按其燒結(jié)接觸層(見(jiàn)圖2)的結(jié)構(gòu)分為四種類型(類型1，類型2，類型2’及類型3)[類型1]將已混有石墨粒子4的燒結(jié)接觸層1壓制成形并燒結(jié)，石墨粒子從已被燒結(jié)而收縮的燒結(jié)接觸層1的表面凸出。在用機(jī)械的方法(例如噴砂和噴丸硬化)或化學(xué)的方法例如整軋(Coning)除去凸出的石墨粒4而形成凹槽5后，在燒結(jié)接觸層1的表面和凹槽5的內(nèi)表面形成覆蓋層6。覆蓋層6由以1∶1比例混合的石墨與二硫化鉬的混合物(即固體潤(rùn)滑劑)制成并混以適量的錠子油。在覆蓋層6的形成中，在將固體潤(rùn)滑劑敷于燒結(jié)接觸層1的表面后，使覆蓋層6與燒結(jié)接觸層1接觸更緊密，并且覆蓋層的厚度可用插入襯套孔中的沖模，利用調(diào)節(jié)間隙，通過(guò)整軋(精壓sizing)來(lái)調(diào)節(jié)。為了得到抓住固體潤(rùn)滑劑的效應(yīng)，凹槽5的最佳深度為0.1毫米或更深些。[類型2]當(dāng)由燒結(jié)接觸層1(見(jiàn)類型1)的表面凸出的石墨粒子4保留為凸出部7時(shí)，類似于類型1的情況，覆蓋層6由以1∶1比例混合的石墨和二硫化鉬的混合物(即固體潤(rùn)滑劑)制成，并混以適量的錠子油類型2的剖面的相片示于圖3(50放大率)和圖4(100放大率)。在這些相片中白色部分為燒結(jié)接觸層1。由相片可見(jiàn)，大部分石墨顆粒4(突出部7)由燒結(jié)接觸層1凸出并覆蓋以黑色部分所表示的覆蓋層6。為了得到固體潤(rùn)滑劑抓住效應(yīng)，突出部7的高度應(yīng)為0.1毫米或更高些。[類型2’]類型2’除了未形成覆蓋層外類似于類型2，故構(gòu)成突出部7的石墨顆粒4被暴露(表2中的等級(jí)9’與10’)[類型3]對(duì)采用磷酯合成流體作潤(rùn)滑油的燒結(jié)接觸層1加以浸油處理。如前所述，每個(gè)試樣襯套了的結(jié)構(gòu)均為由粉料(A)制成的燒結(jié)接觸層1覆蓋在由粉料混合物(B)制成的二次燒結(jié)層(即外層)的內(nèi)表面(見(jiàn)圖1)。在類型1和2中，在燒結(jié)接觸層1的內(nèi)表面形成覆蓋層6。燒結(jié)接觸層1被擴(kuò)散粘接到二次燒結(jié)層2，而燒結(jié)接觸層1的銅組元的物態(tài)在燒結(jié)期間變?yōu)橐簯B(tài)。因此，可以想像銅元素被二次燒結(jié)層2所吸收。銅元素被二次燒結(jié)層2的吸收及銅元素的存在能使燒結(jié)接觸層1收縮，而此收縮導(dǎo)致如前所述的石墨顆粒自燒結(jié)接觸層1凸出。(實(shí)施例2)在此實(shí)施例中，評(píng)述了覆蓋層的功能(厚度為0.2毫米)及覆蓋層成份的影響。用于本實(shí)施例的試樣襯套為類型2的等級(jí)7(見(jiàn)表2)，形成覆蓋層的每種固體潤(rùn)滑劑的成份重量比示于表3。將這些成份以各自的比例摻和并攪拌以制備固體潤(rùn)滑劑。&lt;表3&gt;</tables>*摩擦系數(shù)為0.135或更高些是由于無(wú)覆蓋層效應(yīng)，并用×表示。為了形成覆蓋層，可采用A，B和C三種方法。在A種方法中，將固體潤(rùn)滑劑的成份混合并摻以與前面所披露的相同的油脂(錠子油)并將該混合物涂擦在襯套孔中。在B種方法中，將各成份混合并摻和熱固樹脂(酚)。將此混合物加入襯套孔中然后硬化。按照C種方法，將各成份混合并摻以熱塑樹脂(由DicelCorporation生產(chǎn)的尼龍12，L1700)，然后加到襯套的孔中。在任何情況下，為了覆蓋層的易于涂敷，與其它成份相比均含有大量的有機(jī)粘合劑。雖然當(dāng)有機(jī)粘合劑的百分比增加時(shí)，在滑動(dòng)期間覆蓋層很可能剝離，但為了清楚地了解覆蓋層在滑動(dòng)表面上的保持能力的目的，在本實(shí)施中應(yīng)用了大量的有機(jī)粘合劑。將圖6所示型式的偏心載荷施加到在示于圖5的試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)的每個(gè)試樣襯套3上。然后求得摩擦系數(shù)，摩擦量(＝覆蓋層的厚度)與峰值壓力循環(huán)數(shù)(見(jiàn)圖6)之間的關(guān)系。圖7表示在覆蓋層6為0.2毫米厚的類型1的試樣上作的試驗(yàn)結(jié)果。圖8表示在覆蓋層6為0.2毫米厚的類型2的試樣上，在無(wú)覆蓋層的類型2’的試樣上及在類型3的試樣上所作的試驗(yàn)的結(jié)果。圖9表示在覆蓋層6厚度為0.2毫米，0.5毫米及0.8毫米的類型1試樣上作的試驗(yàn)結(jié)果。表3表示為觀測(cè)覆蓋層6的各成份影響而作的研究結(jié)果。下面是用示于圖5的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的試驗(yàn)的情況。軸的材料S45CIQT試驗(yàn)速度3轉(zhuǎn)/分試驗(yàn)載荷額定載荷＝400公斤/厘米2最大載荷＝900公斤/厘米2由圖7和8所示的試驗(yàn)結(jié)果可知，應(yīng)用覆蓋層6可獲得改進(jìn)的初始摩擦性能，而如果用作固體潤(rùn)滑劑的石墨粒子含量按體積計(jì)大約為15％或更多些，即能長(zhǎng)期保證穩(wěn)定的滑動(dòng)性的。如果石墨粒子的含量按體積計(jì)超過(guò)15％，則會(huì)有降低強(qiáng)度的危險(xiǎn)。由圖8所示的結(jié)果可見(jiàn)，使用精細(xì)的粉料形成燒結(jié)接觸層有助于改進(jìn)強(qiáng)度。由上述結(jié)果可以理解燒結(jié)接觸層的高燒結(jié)密度(密度程度)是關(guān)鍵因素，而對(duì)精通該技術(shù)的人們來(lái)說(shuō)很顯然通過(guò)滲入銅系材料能獲得同樣的效果。由圖9所示的結(jié)果可以想像覆蓋層6愈厚，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，覆蓋層6的厚度減薄愈大，而當(dāng)厚度達(dá)到約0.2毫米時(shí)，覆蓋層6的厚度變化將變得不太重要。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)銷(軸)與襯套之間間隙即可避免免由于覆蓋層6的厚度變化可能帶來(lái)的問(wèn)題。實(shí)際上，覆蓋層的厚度決定于滑動(dòng)另件所允許的間隙，然而從必要性及成本的角度看應(yīng)為0.5毫米或更小。覆蓋層6不僅含有固體潤(rùn)滑劑而且含有軟而與鐵無(wú)附著力的諸如Cu，Pb，Sn和Zn等金屬粉末。由表3所示的結(jié)果可以理解這種金屬粉末的共存有助于滑動(dòng)面上覆蓋層6的保持能力的重要改善而添加Cu和Zn則特別有效。當(dāng)用Cu時(shí)，從試驗(yàn)完成后觀測(cè)到在滑動(dòng)表面已經(jīng)形成一層很薄的Cu膜。由此，可以想像到覆蓋層中所含的金屬粉末和固體潤(rùn)滑劑在覆蓋層的滑動(dòng)面被機(jī)械的熔合，使襯套具有極好的自潤(rùn)滑性。在用尼龍12作為有機(jī)粘合劑的情況下，摩擦系數(shù)相當(dāng)小。這大概是由于尼龍12本身是一種好的接觸材料。作為比較的例子，了單獨(dú)由尼龍12形成覆蓋層6的襯套的試驗(yàn)結(jié)果(等級(jí)15)及由黃銅錠加工成孔且孔中加注固體潤(rùn)滑劑(由SANKYOOILLESSINC.生產(chǎn)的SO#50SP2)的上述商業(yè)上可買到的襯套的試驗(yàn)結(jié)果。關(guān)于單獨(dú)涂有尼龍12的襯套，試驗(yàn)隨初始磨損的消失而暫停，但據(jù)了解當(dāng)覆蓋層薄膜被磨損掉后，襯套的磨擦立即迅速增加到與基體材料的摩擦系數(shù)相等的程度。注意在表3中用X標(biāo)明摩擦系數(shù)為0.135或更大些，認(rèn)為覆蓋層未發(fā)揮作用。上述實(shí)施例中，當(dāng)用石墨粒子作為固體潤(rùn)滑劑粒子時(shí)，可采用像BN，WS2，Mos2或CaF2等粒子、換言之，可以由石墨，BN，WS2，Mos2或CaF2一組材料中選擇兩種或更多種粒子使用。然而，從成本及熱穩(wěn)定性角度出發(fā)，石墨粒子是最適用的。為了提高石墨粒子的潤(rùn)滑性可以使用如B2O3和MnO2的輔助添加劑。在采用石墨以外的如WS2和Mos2元素作為固體潤(rùn)滑劑的情況下，在高溫?zé)Y(jié)期間它們與鐵系和銅系材料產(chǎn)生反應(yīng)。在日本的申請(qǐng)No、63-190994(1988)和No2-14380(1990)中公開了抑制這種反應(yīng)的措施，其中用水玻璃或類似的材料涂在固體潤(rùn)滑劑上。雖然這些措施是有用的，但在上述實(shí)施例中采用另一種有效的措施，添加微量的Ti，Al，Ca，Zr或類似的合金粉或金屬粉，這更可能形成WS2和Mos2以外的硫化物。為了進(jìn)行對(duì)比，將與實(shí)施例1相同的覆蓋層用于普通鋼管的孔(未形成凹槽和凸出部)中并進(jìn)行相同的試驗(yàn)?？梢钥闯鲈谑褂梅逯递d荷10,000次循環(huán)后覆蓋層從滑動(dòng)表面剝離，并且在以后的循環(huán)中被咬住。與此相反，按本發(fā)明制備的襯套(例如類型1)不會(huì)咬住，且保證耐磨，因?yàn)榧词垢采w層的固體潤(rùn)滑劑承受由軸引起的高載荷，如圖1(b)所示，固體潤(rùn)滑劑仍能在燒結(jié)接觸層上形成的凹槽中環(huán)流，結(jié)果固體潤(rùn)滑劑被凹槽抓住(即粘連效應(yīng))故而不可能從滑動(dòng)表面上除去。借助這種結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的襯套保證高耐磨損及防止咬住。在本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件中，固體潤(rùn)滑劑與輔助潤(rùn)滑油的浸透能力可以將固體潤(rùn)滑劑的尺寸(直徑)定在0.5至2.0倍于燒結(jié)接觸層的厚度而得到改進(jìn)。固體潤(rùn)滑劑的粒子直徑可大約為0.1到3.0毫米，而燒結(jié)接觸層所用的其它金屬粉末的平均粒子直徑大約為固體潤(rùn)滑劑的粒子直徑的1/8或略小些。借助這種配置，可以減小因固體潤(rùn)滑劑的存在而造成的應(yīng)力集中同時(shí)可以減少固體潤(rùn)滑劑之間接觸的可能性。在本發(fā)明的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件承受高載荷的情況下，此載荷經(jīng)固體潤(rùn)滑劑層按擬水靜力學(xué)的原理，均勻地傳遞到燒結(jié)滑動(dòng)層，結(jié)果防止了高載荷集中在燒結(jié)接觸層上。另一個(gè)重要因素是固體潤(rùn)滑劑層的保持能力，它能長(zhǎng)時(shí)間保留在滑動(dòng)表面上。通過(guò)在作為覆蓋層的自潤(rùn)滑薄膜(固體潤(rùn)滑層)中除了滲入諸如石墨和Mos2的固體潤(rùn)滑劑外還滲入諸如Cu和Zn之類的金屬粉末，便能使這種固體潤(rùn)滑劑層在滑動(dòng)表面上的保持能力得到明顯改善。此外，由于滑動(dòng)表面所達(dá)到的機(jī)械熔合效應(yīng)，在滑動(dòng)表面形成很少能附著于鐵的自潤(rùn)滑薄膜，從而即使在長(zhǎng)期滑動(dòng)的條件下采用該自潤(rùn)滑滑動(dòng)件也能得到穩(wěn)定的摩擦特性。為了獲得稠化劑效應(yīng)并改善滑動(dòng)表面的貼合性，固體潤(rùn)滑劑可含有諸如油脂，尼龍或酚樹脂等有機(jī)粘合劑。本發(fā)明雖被如此描述，但很顯然仍可用很多方式來(lái)變更本發(fā)明。這樣的變更不被看作違背本發(fā)明的精神和范圍，而對(duì)精通該技術(shù)的人們來(lái)說(shuō)，顯然所有這樣的修改都規(guī)定為包括在下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種包括鐵系金屬基底與在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面形成并由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，在其一個(gè)表面，該燒結(jié)接觸層具有由固體潤(rùn)滑劑粒子形成的凸出部。2.按權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于還包括覆蓋在形成凸出部的燒結(jié)接觸層表面上的固體潤(rùn)滑劑層。3.按權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的凸出部由已包含在燒結(jié)滑動(dòng)層中并自燒結(jié)滑動(dòng)層表面凸出的固體潤(rùn)滑劑粒子所構(gòu)成。4.按權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的固體潤(rùn)滑劑粒子的直徑范圍為0.1至3.0毫米，所說(shuō)的燒結(jié)接觸層含有體積計(jì)15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。5.按權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的固體潤(rùn)滑劑粒子是選自包括石墨，BN，WS2，Mos2或CaF2組的一種或數(shù)種粒子。6.按權(quán)利要求2所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的固體潤(rùn)滑劑層含有選自包括石墨，BN，WS2，Mos2或CaF2組的一種或數(shù)種已知的固體潤(rùn)滑劑，或者除含有選自包括石墨，BN，WS2，Mos2或CaF2組的一種或數(shù)種已知的固體潤(rùn)滑劑外，還含有一種能減少與鐵的附著力的金屬粉和/或一種有機(jī)粘合劑。7.按權(quán)利要求6所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的能減少與鐵的附著力的金屬粉末是一種諸如Cu，Zn，Pb，Bi，Sb，W和Mo的與鐵有較弱附著力的非鐵金屬粉末。8.一種包括鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底上形成的燒結(jié)接觸層的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，該燒結(jié)接觸層具有在其一個(gè)表面形成的凹槽，因此，該燒結(jié)接觸層和凹槽的表面均覆蓋以固體潤(rùn)滑劑層。9.按權(quán)利要求8所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的凹槽是通過(guò)去除已包含在燒結(jié)接觸層表面內(nèi)的固體潤(rùn)滑劑粒子而形成的缺口。10.按權(quán)利要求9所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的固體潤(rùn)滑劑的粒子直徑范圍為0.1到3.0毫米，該燒結(jié)接觸層含有按體積計(jì)15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。11.按權(quán)利要求9所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的固體潤(rùn)滑劑的粒子是選自包括石墨，BN，WS2，Mos2或CaF2組的一種或數(shù)種已知的固體潤(rùn)滑劑。12.按權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸材料除包含鐵系材料以外，還包含銅系材料。13.按權(quán)利要求12所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸材料包含按體積計(jì)10到80％的銅系材料。14.按權(quán)利要求13所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸材料還包含碳。15.按權(quán)利要求14所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸材料包含2.0到20.0重量百分比的Ni及0.5到10.0重量百分比的選自包括Ti，Si；Al，F(xiàn)e，Co，Cr，Zr和Sn組的一種或數(shù)種元素。16.按權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸層被壓實(shí)到90％或更大些的程度。17.按權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸材料包含被研磨成250目或更細(xì)些的細(xì)粉的鐵系材料。18.按權(quán)利要求1至15的任一項(xiàng)所述的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于所說(shuō)的燒結(jié)接觸層通過(guò)擴(kuò)散粘接與鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面相連接。19.一種制造由鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面上形成并由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層組成的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的方法，該燒結(jié)接觸層具有在其表面上形成的固體潤(rùn)滑劑層，該方法包括下列步驟在燒結(jié)接觸層的表面形成凸出部，以及在形成凸出部的燒結(jié)接觸層的表面上形成固體潤(rùn)滑劑層。20.按權(quán)利要求19所述的制造自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的方法，其特征在于將銅系材料和固體潤(rùn)滑劑粒子混入包含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料中，然后使混有銅系材料和固體潤(rùn)滑劑粒子的燒結(jié)接觸材料燒結(jié)并收縮，從而使固體潤(rùn)滑劑粒子自燒結(jié)接觸層的表面上凸出以形成凸出部。21.按權(quán)利要求20所述的制造自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的方法，其特征在于采用粒子直徑范圍為0.1到3.0毫米的固體潤(rùn)滑劑粒子，該燒結(jié)接觸層包含按固體積計(jì)15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。22.一種制造由鐵系金屬基底和在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面上形成且由含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層組成的自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的方法，該燒結(jié)接觸層具有在其表面上形成的固體潤(rùn)滑劑層，該方法包括下列步驟在燒結(jié)接觸層的表面上形成凹槽，以及在形成凹槽的燒結(jié)接觸層的表面上形成固體潤(rùn)滑劑層。23.按權(quán)利要求22所述的制造自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件，其特征在于將固體潤(rùn)滑劑粒子混入包含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料中，在混有固體潤(rùn)滑粒子的燒結(jié)接觸材料被燒結(jié)后，自燒結(jié)接觸層的表面上去除該固體潤(rùn)滑劑粒子，從而形成凹槽。24.按權(quán)利要求23所述的制造自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件的，其特征在于采用粒子直徑范圍為0.1到3.0毫米的固體潤(rùn)滑劑粒子，該燒結(jié)接觸層包含按體積計(jì)15到50％的固體潤(rùn)滑劑粒子。全文摘要一種自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件及其制造方法,該件即使在偏心及高載荷應(yīng)用場(chǎng)合仍具有極好的抗咬住和耐磨性能。該自潤(rùn)滑燒結(jié)滑動(dòng)件由鐵系金屬基底與在鐵系金屬基底的滑動(dòng)側(cè)面上形成且由包含鐵系材料的燒結(jié)接觸材料制成的燒結(jié)接觸層組成。在燒結(jié)接觸層的一個(gè)面上具有自包括石墨在內(nèi)的固體潤(rùn)滑劑粒子形成的凸出部。在形成凸出部的燒結(jié)接觸層的表面上覆蓋著固體潤(rùn)滑劑層。文檔編號(hào)F16C33/12GK1198114SQ9619728公開日1998年11月4日申請(qǐng)日期1996年8月7日優(yōu)先權(quán)日1995年8月8日發(fā)明者高山武盛,田中義清申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所