机械部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及机械部件及其制造方法，更详细而言，涉及烧结金属制造的机械部件及其制造方法。
背景技术
例如，作为属于机械部件的一种的滑动轴承，适当地使用由具有无数的内部空孔的多孔质体构成且在内部空孔中浸渗有润滑油的所谓含油轴承。这样的滑动轴承例如通过依次进行下述工序而得到：得到以金属粉末作为主要成分的原料粉末的粉体压坯的压缩成型工序；对粉体压坯实施高强度化处理的高强度化处理工序；以及在经高强度化的粉体压坯的内部空孔中浸渗润滑油的含油工序；等等。作为上述的高强度化处理，广泛采用了使金属粉末的颗粒相互进行颈缩结合的烧结处理。
上述的烧结处理通常通过将粉体压坯加热至金属粉末的烧结温度以上(例如，铁系的金属粉末的情况下为1100℃以上)来进行，其成本占制造成本整体的1/4～1/2的程度。另外，通过将粉体压坯在上述的高温进行加热而得到的烧结体中，随着热膨胀和收缩会产生较大的尺寸变化。因此，为了在烧结体的各部中确保能够实际用作机械部件的水平的尺寸精度，通过对烧结体追加实施利用模具的精整(尺寸矫正加工)或机械加工而将烧结体精加工成完成品形状是必不可少的。由于上述原因，在采用烧结处理作为高强度化处理的情况下，具有制造成本增加的问题。
因此，作为高强度化处理，有时采用水蒸气黑化处理(例如下述专利文献1)。水蒸气黑化处理为下述的处理：一边对粉体压坯进行加热，一边使构成粉体压坯的金属粉末(能够形成氧化膜的金属粉末)与水蒸气反应，由此在金属粉末的颗粒表面(颗粒间)形成氧化膜，氧化膜代替使金属颗粒相互结合的颈缩作用。并且，水蒸气黑化处理的处理温度低于烧结处理。因此，能够抑制伴随热膨胀和收缩的粉体压坯的尺寸变化量，具有能够简化或省略处理后的精加工的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-72803号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1的方法，旨在“制造具有一定程度的强度、耐久性的烧结部件”(第2页右上栏第8-9行)。但是对于具体得到具有何种程度的强度的烧结部件并无任何公开。专利文献1所公开的方法的适用对象实际上被限定为如磁性材料的部件那样“不过分要求强度的部件”(第2页左上栏第6-7行)，推测其不适合作为用于制造如滑动轴承等机械部件那样要求具有150MPa以上的径向抗压强度(参照JIS Z 2507)的部件的方法。
因此，本发明的目的在于能够低成本地提供具备所期望的机械强度和尺寸精度的烧结金属制造的机械部件。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的而独创的本发明涉及一种机械部件，其是由多孔质的烧结体构成且具有150MPa以上的径向抗压强度的机械部件，该多孔质的烧结体具备通过金属粉末的颗粒相互颈缩结合而形成的金属组织部、以及空孔部，该机械部件的特征在于，空孔部以存在于金属组织部的晶界的空孔作为主体，不包含伴随上述颈缩结合的生长而生成的经球状化的空孔。
此处，在对以金属粉末作为主要成分的原料粉末的粉体压坯进行加热时，随着加热温度上升，组织结构如下发生变化。首先，对于作为起始材料的粉体压坯，由于只是将原料粉末压实，因此如图4A所示，该粉体压坯具有在金属颗粒31间存在较大的空隙(空孔)32的组织结构。接着，将粉体压坯加热，在该加热温度超过规定温度(烧结开始温度)时，如图4B所示，形成颗粒31相互颈缩结合而成的结合部33。与之相伴，颗粒31之间所存在的空隙32缩小。之后，在进一步提高加热温度时，如图4C所示，结合部33生长，颗粒31相互的结合强度增加；另一方面，空隙32进一步缩小。之后，在加热温度更进一步升高时，如图4D所示，空隙32进一步缩小(空隙32的一部分消失)，形成多个颗粒31结合并一体化而成的晶粒34。随着晶粒34的形成，在晶粒34的内部形成经球状化的空孔(独立空孔)35。
需要说明的是，在金属粉末的主要成分元素为铁的情况下，在加热温度大致为600℃以上、800℃以上和1100℃以上时，分别形成图4B～图4D所示的组织结构。但是，形成图4B～图4D所示的组织结构的温度根据金属粉末的组成等稍有变化。
如上所述，本发明的机械部件由具备通过金属粉末的颗粒相互颈缩结合而形成的金属组织部、以及空孔部的多孔质的烧结体构成，空孔部以存在于金属组织的晶界的空孔作为主体，不包含伴随颈缩结合的生长而形成的经球状化的空孔。即，这意味着本发明的机械部件具有图4B或图4C所示的组织结构、不具有图4D所示的组织结构。这种情况下，粉体压坯的加热温度能够设定得比得到具有图4D所示的组织结构的通常的烧结体的情况低，因此能够抑制伴随加热(烧结)的空隙32的缩小量(工件的尺寸变化量)，此外还能够削减加热所需要的能量消耗量。若能够抑制尺寸变化量，则未必需要对烧结体实施尺寸矫正加工等精加工，此外成型模具的设计也变得容易。另一方面，由于烧结体的金属组织部是通过金属颗粒相互颈缩结合而形成的，因此能够确保能够实际用作机械部件的水平的机械强度，具体而言能够确保150MPa以上的径向抗压强度。基于上述原因，根据本发明，能够低成本地提供具备所期望的机械强度和尺寸精度的机械部件。
若使用主要成分元素为铁的金属粉末作为金属粉末，则能够容易地得到具有150MPa以上的径向抗压强度的机械部件。
本发明能够优选应用于例如具有用于支承所要支承的轴的轴承面的机械部件、即轴承(烧结轴承)。此时，若在上述轴承面模具成型出动压产生部，则能够容易地得到所谓的动压轴承。
能够使润滑油浸渗在烧结体的空孔部。这种情况下，在机械部件的使用时，能够藉由其表面开孔使润滑油渗出，因此能够容易地得到与对象部件的滑动性、耐磨耗性优异的机械部件。
尤其是只要在成本方面没有问题，则可以根据用途、目的对烧结体实施各种处理、加工。作为其具体例，可以举出对烧结体的表面开孔进行封孔的封孔处理。
具有上述构成的机械部件可以通过至少实施下述工序来制造：得到以金属粉末作为主要成分的原料粉末的粉体压坯的压缩成型工序；以及通过在金属粉末的主要成分元素的熔点的45％～65％的温度区域对粉体压坯进行加热而得到上述烧结体的烧结工序。
粉体压坯的密度若过低，则存在粉体压坯的处理性降低、由于金属粉末的颗粒间距离大而在金属颗粒间难以形成规定的颈缩结合(难以确保规定的径向抗压强度)等可能。因此，在压缩成型工序中，优选制作出基于通过尺寸测定法计算出的密度的相对密度为70％以上且小于100％的粉体压坯。需要说明的是，关于此处所说的“通过尺寸测定法计算出的密度”，例如在粉体压坯形成圆环状(圆筒状)的情况下，是通过将粉体压坯的质量除以基于粉体压坯的内径尺寸、外径尺寸和轴向尺寸的测定值计算出的粉体压坯的体积而计算出的密度。另外，“相对密度”是上述的计算出的密度除以真密度(理论密度)而得到的值的百分数。
发明效果
综上所述，根据本发明，能够低成本地提供具备所期望的机械强度和尺寸精度的烧结金属制造的机械部件。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的机械部件(滑动轴承)的示意性截面图。
图2A为示意性示出制造图1所示的滑动轴承时所实施的压缩成型工序的截面图，其是示出在该工序所使用的成型模具中填充有原料粉末的状态的截面图。
图2B为示出利用压缩成型工序将原料粉末压缩成型的状态的截面图。
图3为示出图1所示的滑动轴承的变形例的示意性截面图。
图4A为示意性示出粉体压坯的组织结构的图。
图4B为示意性示出烧结体的组织结构的图。
图4C为示意性示出烧结体的组织结构的图。
图4D为示意性示出烧结体的组织结构的图。
图5为示意性示出通油度的测定装置的图。
具体实施方式
下面基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1示出了本发明的一个实施方式的机械部件。该图中所示的机械部件作为整体形成圆筒状，是用于沿径向相对自由旋转地支承插入到内周的轴S的滑动轴承1。因此，该滑动轴承1在其内周面2具有圆筒状的轴承面(径向轴承面)3。
滑动轴承1由多孔质的烧结体6构成且具有150MPa以上的径向抗压强度，该多孔质的烧结体6具备通过金属粉末的颗粒7相互颈缩结合而形成的金属组织部4、以及空孔部5。即，如在下文详述，滑动轴承1通过将以金属粉末作为主要成分的原料粉末的粉体压坯加热至规定温度以上而形成。本实施方式的滑动轴承1以在空孔部5浸渗有润滑油(未图示)的所谓含油状态进行使用。因此，在滑动轴承1与轴S相对旋转时，与之相伴，保持在滑动轴承1的空孔部5的润滑油在滑动轴承1的内周面2(径向轴承面3)与轴S的外周面之间的径向轴承间隙渗出而形成油膜，藉由该油膜沿径向相对自由旋转地支承轴S。
滑动轴承1具有与图4B或图4C所示的组织结构同样的组织结构。即，金属组织部4由无数的金属颗粒(在此为Fe颗粒)7、以及相邻的Fe颗粒7相互部分地颈缩结合而成的结合部8构成。另外，空孔部5以存在于金属组织部4的晶界(形成在相邻的Fe颗粒7之间)的空孔9作为主体来构成，不包含伴随颈缩结合(结合部8)的生长而形成的经球状化的空孔35(参照图4D)。因此，金属组织部4不具有伴随颈缩结合(结合部8)的生长而形成的晶粒34(参照图4D)。
具有上述构成的滑动轴承1例如依次经过压缩成型工序、脱脂工序、烧结工序和含油工序来制造。下面对各工序进行详细说明。
[压缩成型工序]
在压缩成型工序中，通过使用例如图2A和图2B所示的成型模具装置11对原料粉末进行压缩成型而得到粉体压坯10。成型模具装置11具备成型出粉体压坯10的外周面的圆筒状的冲模12、配置在冲模12的内周且成型出粉体压坯10的内周面2的中心销13、以及成型出粉体压坯10的一个端面(下端面)和另一端面(上端面)的一对下冲头14和上冲头15，中心销13、下冲头14和上冲头15相对于冲模12可沿轴向(上下)相对移动地与冲模12同轴配置。
在具有上述构成的成型模具装置11中，首先，如图2A所示，在将中心销13配置于冲模12的内周的状态下使下冲头14下降，由冲模12的内周面、中心销13的外周面和下冲头14的上端面界定出内腔16，之后将原料粉末M填充至内腔16。之后，如图2B所示使上冲头15下降移动，将填充在内腔16中的原料粉末M沿轴向压缩，此时得到在内周面成型出作为径向轴承面3的圆筒面的圆筒状的粉体压坯10。
此处，原料粉末M是以金属粉末作为主要成分且在其中添加、混合有规定量的固体润滑剂的混合粉末。通过使原料粉末M中包含固体润滑剂，能够降低金属颗粒相互的摩擦、以及金属颗粒与模具间的摩擦，提高粉体压坯10的成型性、防粘性。作为固体润滑剂，例如可以使用硬脂酸铝、硬脂酸锌等金属皂、脂肪酸、高级醇、甘油、酯、胺及其衍生物、脂肪酰胺等蜡、各种树脂等。所例示的固体润滑剂可以仅使用一种，也可以将两种以上混合使用。
作为金属粉末，可以使用以钛、铝等难烧结性金属以外的金属作为主要成分的粉末。金属粉末可以以单一的元素作为主要成分，也可以以两种以上的元素作为主要成分。另外，作为金属粉末，利用任何制法所制造的金属粉末均可以没有问题地使用。即，例如可以使用通过气体雾化或水雾化等雾化法制造的雾化粉、通过还原法制造的还原粉、通过电解法制造的电解粉、通过羰基法制造的羰基粉等。需要说明的是，本实施方式中，在得到机械强度优异的滑动轴承1的方面，使用优选的纯铁粉末中的通过还原法制造的粉末(纯铁还原粉末)。还原铁粉呈海绵状，因此在得到含油性优异的滑动轴承1的方面是优选的。
在原料粉末M中也可以根据目的或用途添加、混合固体润滑剂以外的填充材料。作为这样的填充材料，例如可以举出作为碳固溶源的碳系粉末、用于提高被削性的硫化物、用于提高耐磨耗性的氮化物、用于抑制起尘的粘结剂等。
原料粉末M的成型压力按照能够得到基于通过尺寸测定法计算出的密度的相对密度为70％以上且小于100％的粉体压坯10的方式进行调整。在使用纯铁粉末作为金属粉末的本实施方式中，得到密度大致为5.5g/cm3以上的粉体压坯10。具有这样的密度的粉体压坯10在利用上述的成型模具装置11的单螺杆加压成型法中也能够可靠地得到。若利用单螺杆加压成型法，则与在获得粉体压坯10时能够应用的其他加压成型法(例如使用多螺杆CNC压制的成型、冷等静压加压法、热等静压加压法等)相比，具有能够低成本地得到粉体压坯10的优点。当然也可以利用使用多轴CNC压制的成型、冷等静压加压法、热等静压加压法等代替单螺杆加压成型法来进行粉体压坯10的成型。
[脱脂工序]
在该脱脂工序中，实施用于分解、除去粉体压坯10所包含的固体润滑剂的脱脂处理。将配置在惰性气体、还原性气体或真空等非氧化性气体气氛下的粉体压坯10在固体润滑剂的分解温度以上(其中优选为比后述的烧结工序中的粉体压坯10的加热温度低的温度)加热规定时间，由此进行脱脂处理。需要说明的是，该脱脂工序未必需要以与后述的烧结工序分开独立的形式来实施，根据需要实施即可。
[烧结工序]
在该工序中，与脱脂工序同样地将配置在惰性气体、还原性气体或真空等非氧化性气体气氛下的粉体压坯10根据其尺寸或形状加热规定时间(例如30分钟以上90分钟以下)，由此得到具有图1的放大图中示出的组织结构的烧结体6。该烧结工序中的粉体压坯10的加热温度为金属粉末的主要成分元素的熔点的45～65％的温度区域。在使用纯铁粉末作为金属粉末的本实施方式中，在铁的熔点(1538℃)的45～65％的温度区域、具体而言大致700～1000℃的温度区域(例如800℃)对粉体压坯10进行加热。需要说明的是，这样的加热温度比为了对仅使用纯铁粉末作为金属粉末所得到的粉体压坯进行烧结而采用的常见的加热温度(1100℃以上、优选1200℃以上)低。
[含油工序]
在该含油工序中，使润滑油浸渗在经上述烧结工序得到的烧结体6的空孔部5。作为润滑油的浸渗方法，例如可以采用真空浸渗。由此可得到作为图1所示的机械部件的滑动轴承1。需要说明的是，该含油工序根据需要实施即可，在不以含油状态使用的机械部件(滑动轴承1)的情况下，可以省略该工序。
如以上所说明，作为本发明的一个实施方式的机械部件的滑动轴承1由具备通过Fe颗粒7相互颈缩结合而形成的金属组织部4、以及空孔部5的烧结体6构成，空孔部5以存在于金属组织部4的晶界的空孔9作为主体，不包含伴随颗粒7相互颈缩结合的结合部8的生长而形成的经球状化的空孔。即，这意味着，滑动轴承1具有与图4B或图4C所示的组织结构同样的组织结构(参照图1)，不具有图4D所示的组织结构。
上述的组织结构可以通过将烧结粉体压坯10时的加热温度设定在构成粉体压坯10的主要成分元素的熔点的45～65％的温度区域而得到，上述主要成分元素为铁的情况下，为700～1000℃的温度区域。这种情况下，粉体压坯10的加热温度设定得显著低于获得具有图4D所示的组织结构的通常的烧结体的情况下的加热温度(1100℃以上)。因此，能够抑制伴随粉体压坯10的加热(烧结)的尺寸变化，此外能够削减粉体压坯10的加热所需要的能量消耗量。若能够抑制尺寸变化，则未必需要对烧结体6实施尺寸矫正加工等精加工，此外成型模具装置11的设计也变得容易。另一方面，由于烧结体6的金属组织部4是通过Fe颗粒7相互(部分地)颈缩结合而形成的，因此能够确保能够实际用作滑动轴承1的水平的机械强度，具体而言，能够确保150MPa以上的径向抗压强度。
基于上述原因，本实施方式的滑动轴承1具有下述特点：能够低成本地制作，同时具备所期望的机械强度和尺寸精度。
另外，烧结体的机械强度(径向抗压强度)取决于金属颗粒相互颈缩结合而成的结合部的生长程度，在结合部的生长进行、空孔在烧结体的组织整体中所占的体积比例(空孔率)减小时，烧结体的径向抗压强度增高。因此，在使同一条件下制作的粉体压坯的加热(烧结)温度不同的情况下，加热温度越高，烧结体的径向抗压强度越增高，另一方面，烧结体的空孔率越降低。
烧结体的空孔率可以通过例如“通油度”进行评价，该“通油度”是用于定量表示多孔质的工件藉由其内部空孔能够流通何种程度的润滑油的参数[单位：g/10min]，空孔率越增高则通油度越提高，空孔率越降低则通油度越降低。因此，与具有图4D所示的组织结构的机械部件(空孔率相对更低、独立气孔(闭气孔)比连通孔多的机械部件)相比，如本发明的机械部件那样具有图4B或图4C所示的组织结构的机械部件(不仅空孔率相对更高而且连通孔多的机械部件)的通油度增高。因此，是否为本发明的机械部件除了能够通过测定径向抗压强度来进行判断以外，还可以通过测定、计算通油度来进行判断。
需要说明的是，通油度可以使用图5所示的试验装置100进行测定、计算。该图中所示的试验装置100具备从轴向两侧夹持固定圆筒状的试样W的筒状的保持部101,102、贮留油的罐103、以及用于将贮留在罐103内的油供给至保持部101的配管104。在试样W的轴向两端部与保持部101,102之间利用未图示的密封体进行密封。在以上的构成中，在室温(26～27℃)环境下对于贮留在罐103内的油负载0.4MPa的加压力，藉由配管104的内部流路和保持部101的内部流路105持续向试验体W的轴向贯通孔中供给10分钟的润滑油。在试样W的下方配置有纸制或布制的吸油体106，利用吸油体106采集在通过上述方式向试样W供给润滑油时从在试样W的外径面开口的表面开口渗出并滴下的油。并且根据试验前后的吸油体106的重量差计算出通油度。
作为参考，制作内径尺寸×外径尺寸×轴向尺寸为φ1.5×φ3×3.3mm的圆筒状的粉体压坯，确认在通过将该粉体压坯以1200℃进行加热而得到的烧结体与通过将粉体压坯以800℃进行加热而得到的烧结体之间通油度产生何种程度的差异。前者的通油度为0.01g/10min，后者的通油度为0.04g/10min。
以上对作为本发明的一个实施方式的机械部件的滑动轴承1及其制造方法进行了说明，但本发明的实施方式并不限定于此。
例如，根据机械部件的用途或要求品质，也可以对烧结体6实施使用精整模具的尺寸矫正加工或机械加工。需要说明的是，即使在实施尺寸矫正加工的情况下，在本发明的机械部件中也可抑制烧结前后的尺寸变化，不必进行大幅的尺寸矫正，因此能够容易地实施尺寸矫正加工。
另外，也可以对烧结体6实施用于将其表面开孔封孔的封孔处理。作为封孔处理，可以举出在烧结体6的表层部浸渗树脂材料等封孔材料的处理、将烧结体6的表面开孔密封的所谓填缝处理、形成用于覆盖烧结体6的表面的覆膜的覆膜形成处理等。
另外，以上对将本发明应用于滑动轴承1(其用于支承径向载荷)的情况进行说明，本发明还能够优选应用于用以支承径向载荷和轴向载荷这二者的滑动轴承、用以仅支承轴向载荷的滑动轴承。
另外，本发明还能够在制造所谓的动压轴承时应用，该动压轴承是在径向轴承面3设置有用于使径向轴承间隙内的润滑油产生流体动压的动压产生部而成的。图3为滑动轴承1(动压轴承)的一例，其中，在沿轴向分开的二处设置有径向轴承面3，并且在两个径向轴承面3分别设置有动压产生部21。图示例的动压产生部21由配置成鲱鱼骨形状的多个动压槽22构成。需要说明的是，图3所示的动压产生部21只不过是一例，只要可使径向轴承间隙内的润滑油产生流体动压，则对其形态没有特别限定。另外，尽管省略了图示，但本发明还优选应用于在用于支承轴向载荷的轴向轴承面设置有动压产生部的滑动轴承1。
另外，本发明不仅可优选应用于以上所述的滑动轴承1，而且还可优选应用于其他机械部件(例如密封材料)。
实施例
为了验证本发明的有用性，实施了用于调查、确认(1)粉体压坯的加热温度、(2)粉体压坯的密度、(3)金属粉末的材质(组成)、(4)有无脱脂处理、以及(5)粉体压坯的加热气氛分别对于通过将粉体压坯加热而得到的烧结体(机械部件)的机械特性和尺寸变化率带来的影响的试验。需要说明的是，各试验中，使用环状(圆筒状)的试验片。机械特性的评价方法和评价基准以及尺寸变化率的评价方法和评价基准如下所述。
[机械特性的评价方法]
依据JIS Z 2507中规定的方法测定径向抗压强度[单位：MPa]，基于该径向抗压强度以“◎”、“○”和“×”这三个等级对于试验片的机械特性进行评价。需要说明的是，此处所说的径向抗压强度是对于在同一条件下制作的3个试验片进行测定的径向抗压强度的平均值。径向抗压强度使用岛津制作所公司制造的Autograph AG-5000A进行测定。
[机械特性的评价基准]
“◎”：径向抗压强度200MPa以上
“○”：径向抗压强度150MPa以上且小于200MPa
“×”：径向抗压强度小于150MPa
[尺寸变化率的评价方法]
利用缸径量规测定粉体压坯的内径尺寸以及通过将粉体压坯进行加热而得到的烧结体的内径尺寸，由此计算出尺寸变化率[单位：％]，基于该计算值以“◎”、“○”和“×”这三个等级对于尺寸变化率进行评价。需要说明的是，此处所说的尺寸变化率是对于在同一条件下制作的3个试验片计算出的尺寸变化率的平均值，对于各试验片计算出周向上的4处的尺寸变化率的平均值。在将尺寸变化率设为σ、粉体压坯的内径尺寸设为X、烧结体的内径尺寸设为X1的情况下，尺寸变化率通过下述计算式算出。
σ＝[(X-X1)/X1]×100
[尺寸变化率的评价基准]
“◎”：-0.5％<σ<0.5％
“○”：-1.0％<σ≦-0.5％、或0.5％≦σ<1.0％
“×”：σ≦-1.0％、或σ≧1.0％
下面对各试验的实施方式和试验结果进行说明。
(1)第1确认试验
调查、确认粉体压坯的加热温度对于烧结体的机械特性和尺寸变化率带来的影响。在实施该确认试验时，制作了8种试验片(实施例1-4和比较例1-4)。8种试验片除了粉体压坯的加热温度相互不同以外，利用同样的条件、过程制作。详情如下所述。
[试验片的制作过程]
首先，在金属粉末(此处为还原纯铁粉末以质量比计为100％的金属粉末)中添加、混合0.5质量％的酰胺蜡系的润滑剂粉末，由此得到原料粉末。接着，将填充在SKD11制造的成型模具中的上述原料粉末利用单螺杆加压成型法进行压缩成型，由此得到圆筒状的粉体压坯(内径尺寸：φ6、外径尺寸：φ12、轴向尺寸：5mm)。接着，将粉体压坯在氮气气氛下加热60分钟，由此得到实施例1-4和比较例1-4的试验片。
将该试验中使用的各试验片的制作条件和评价结果列于下表1。需要说明的是，表1中的“压粉密度”是基于尺寸测定法计算出的粉体压坯的密度。后述的表2-表5中也是同样的。另外，在该第1确认试验和后述的第2-第5确认试验中，对于在径向抗压强度和尺寸变化率的相关评价中的任意一项被评价为“×”的试验片，作为不满足要求特性、无法直接实际使用的试验片，将综合评价记为“×”。另一方面，对于在径向抗压强度和尺寸变化率的相关评价中被评价为“◎”或“○”的试验片，作为能够直接实际使用的试验片，将综合评价记为“○”。
[表1]
如表1所示，在将粉体压坯的加热温度设定为低于700℃的情况下(比较例1-3)，在加热后的工件中无法确保所期望的径向抗压强度；在将粉体压坯的加热温度设定为高于1000℃的情况下(比较例4)，加热处理前后工件的尺寸变化率超过所期望的水平。与之相对，将粉体压坯在700～1000℃的范围内进行加热的情况下，能够得到具备所期望的机械特性、并且加热处理前后的尺寸变化小的烧结体(实施例1-4)。若将上述加热温度以相对于铁的熔点(1538℃)的百分数来表达，则700℃为45.5％，1000℃为65％。因此根据该第1确认试验的试验结果可以理解，粉体压坯的加热温度优选设定为构成粉体压坯的金属粉末的主要成分元素的熔点的45～65％的温度区域。
(2)第2确认试验
调查、确认粉体压坯的密度对于烧结体的机械特性和尺寸变化率带来的影响。在实施该确认试验时，重新准备6种试验片(实施例5-9和比较例5)。重新准备的6种试验片除了粉体压坯的密度不同以外，利用与上述实施例2的试验片同样的条件、过程制作。
将该试验中使用的实施例以及比较例的试验片的详情和评价结果列于下表2。
[表2]
由表2可知，在粉体压坯的密度小于5.5g/cm3的情况下(比较例5)，未得到具有所期望的径向抗压强度的烧结体。若将上述密度以相对于铁的理论密度(7.87g/cm3)的百分数(相对密度)来表达，则为约70％。因此根据该第2确认试验的试验结果可以理解，作为粉体压坯，优选使用相对密度为70％以上且小于100％的材料，更优选使用相对密度为80％以上且小于100％的材料(∵实施例7-9)。
(3)第3确认试验
调查、确认金属粉末的材质(组成)对于烧结体的机械特性和尺寸变化率带来的影响。在实施该确认试验时，重新准备3种试验片(实施例10-11和比较例6)。重新准备的3种试验片除了所使用的金属粉末的材质(组成)不同以外，利用与实施例2的试验片同样的条件、过程制作。
将该试验中使用的各试验片的详情和评价结果列于下表3。
[表3]
由表3所示的试验结果可知，在使用广泛使用的铁基粉末作为烧结体的形成材料的情况下，能够得到具备所期望的机械特性、并且加热处理前后的尺寸变化小的烧结体。与之相对，在使用作为难烧结性材料的铝粉末的情况下(比较例6)，在加热后的工件中无法确保所期望的径向抗压强度。需要说明的是，铝的理论密度和熔点分别为2.7g/cm3和660℃。
(4)第4确认试验
在使用包含固体润滑剂的原料粉末成型出粉体压坯的情况下，调查、确认有无脱脂处理(实施或未实施)对于烧结体的机械特性和尺寸变化率带来的影响。在实施该确认试验时，重新准备一种试验片(实施例12)。重新准备的实施例12的试验片除了在将粉体压坯在800℃进行加热(烧结)之前对粉体压坯实施脱脂处理这一点以外，利用与实施例2的试验片同样的条件、过程制作。需要说明的是，脱脂处理的处理条件如下：气氛：氮气、处理温度：350℃、处理时间：60分钟。
将该试验的评价结果列于下表4。
[表4]
由表4所示的试验结果可以理解，脱脂处理的实施/未实施不会对通过将粉体压坯加热而得到的烧结体的机械特性、尺寸变化率带来很大影响。
(5)第5确认试验
调查、确认粉体压坯的加热气氛对于烧结体的机械特性和尺寸变化率带来的影响。在实施该确认试验时，重新准备3种试验片(实施例13-14和比较例7)。重新准备的试验片除了对粉体压坯进行加热时的气氛不同以外，利用与实施例2的试验片同样的条件、过程制作。
将各试验片的制作时所采用的加热气氛等与针对各试验片的评价一起列于下表5。
[表5]
由表5可知，若将粉体压坯的加热处理在氮气气氛(惰性气体气氛)、氮气中添加有氢气(添加量为10vol％)的还原性气体气氛和真空气氛等与通常的得到烧结体的情况同样的非氧化性气体气氛下实施，则能够得到具备所期望的机械特性、并且加热处理前后的尺寸变化小的烧结体。另一方面，在通过在水蒸气气氛下实施粉体压坯的加热处理而得到的比较例7的试验片中，尽管通过将粉体压坯的加热温度设定为500℃而能够抑制尺寸变化，但未能确保所期望的径向抗压强度。因此认为，在专利文献1所公开的水蒸气处理中，难以得到具有所期望的径向抗压强度的机械部件。
根据以上的确认试验结果可以理解，本发明在能够低成本地制作具备所期望的机械强度和尺寸精度的烧结金属制造的机械部件方面非常有用。
符号说明
1滑动轴承(机械部件)
3径向轴承面
4金属组织部
5空孔部
6烧结体
7颗粒
8结合部
9空孔
10 粉体压坯
11 成型模具装置
34 晶粒
35 经球状化的空孔
M原料粉末
S轴
