燒結(jié)軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燒結(jié)軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)軸承為具有無數(shù)內(nèi)部孔隙的多孔質(zhì)體，通常在內(nèi)部孔隙中浸滲有潤滑流體(例如潤滑油)的狀態(tài)下使用。這種情況下，在燒結(jié)軸承及插入到其內(nèi)周的軸相對旋轉(zhuǎn)時，保持在燒結(jié)軸承的內(nèi)部孔隙中的潤滑油隨著溫度上升而滲出到燒結(jié)軸承的內(nèi)周面(軸承面)。并且，利用該滲出的潤滑油，在燒結(jié)軸承的軸承面與軸的外周面之間的軸承間隙內(nèi)形成油膜，從而使軸以相對自由旋轉(zhuǎn)的方式得到支承。
[0003]例如，下述的專利文獻I中，作為以鐵和銅作為主要成分的銅鐵系的燒結(jié)軸承，記載了通過將在鐵粉上包覆有10質(zhì)量％以上且小于30質(zhì)量％的銅且使粒度為80目以下的覆銅鐵粉進行壓粉、燒結(jié)而成的燒結(jié)軸承。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利第3613569號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，本發(fā)明人進行證實的結(jié)果表明，在將應用了專利文獻I的技術(shù)手段的燒結(jié)軸承用于振動電動機的情況下，旋轉(zhuǎn)波動增大。認為這是由于，在將覆銅鐵粉進行壓粉、燒結(jié)而成的燒結(jié)軸承中，鐵相(鐵組織)與銅相(銅組織)的網(wǎng)絡(luò)強度低，因此軸承面早期地發(fā)生磨損。
[0009]鑒于這樣的實際情況，本發(fā)明的目的在于提供具有高旋轉(zhuǎn)精度且旋轉(zhuǎn)波動小的燒結(jié)軸承。
[0010]解決解決課題的手段
[0011]上述的振動電動機是指在例如手機等移動終端中作為報知電話的來電、郵件的接收等的振動器而發(fā)揮功能的電動機，通常，如圖1所示，形成為通過利用電動機部M使安裝在軸3的一端的錘(偏心錘)W旋轉(zhuǎn)而使便攜式終端整體發(fā)生振動的構(gòu)成。近年來，作為支承振動電動機(的主軸)的軸承，正在研宄使用緊湊且肅靜性優(yōu)異的燒結(jié)軸承。圖1是示意性地示出使用燒結(jié)軸承4(41、42)時的振動電動機I的主要部分的圖，圖示例中，向電動機部M的軸向兩側(cè)突出的軸3的兩側(cè)由圓筒狀的燒結(jié)軸承4(41、42)自由旋轉(zhuǎn)地支承。錘W側(cè)的燒結(jié)軸承41配置在錘W與電動機部M之間，該錘W側(cè)的燒結(jié)軸承41以相較于與錘W相反的一側(cè)的燒結(jié)軸承42而言壁更厚且直徑更大的方式形成。兩個燒結(jié)軸承4(41、42)均在內(nèi)周具有軸承面4a，通過壓入等手段固定在例如由金屬材料形成的殼體2的內(nèi)周。
[0012]該振動電動機I中，當軸3旋轉(zhuǎn)時，受到錘W的影響，軸3在沿著軸承面4a的整個面轉(zhuǎn)動的同時旋轉(zhuǎn)。即，在通常用途的燒結(jié)軸承中，軸3以向重力方向偏心的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，但在振動電動機用的燒結(jié)軸承4(41、42)中，如圖2所示，軸3以使軸中心Oa相對于軸承中心Ob不僅向重力方向偏心而且向所有方向偏心的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
[0013]近年來，考慮到在所謂的智能手機等上的搭載，要求振動電動機進一步小型化。在使振動電動機小型化的情況下，電動機功率的增大存在極限。為了在這種狀況下也確保預定的振動性能，通過使電動機高速旋轉(zhuǎn)(1000rpm以上)或者增大錘W的偏載來應對，振動電動機用燒結(jié)軸承4的使用條件趨向于變得更加苛刻。
[0014]本發(fā)明人在對該振動電動機用燒結(jié)軸承進行研宄的過程中發(fā)現(xiàn)，這種軸承中，在高速旋轉(zhuǎn)時軸沿著軸承面整個面轉(zhuǎn)動，并且由于偏載而使軸承面頻繁地叩擊到軸上(軸相對于軸承面頻繁地發(fā)生滑動接觸)，因此，軸承面比通常用途的燒結(jié)軸承更容易磨損。另外發(fā)現(xiàn)，為了確保旋轉(zhuǎn)精度，軸承面的精度是很重要的，而且，單純提高軸承面的精度是不夠的，在將燒結(jié)軸承壓入到殼體內(nèi)周時軸承面隨殼體的內(nèi)周面形狀而變形這一點也會影響軸的旋轉(zhuǎn)精度。
[0015]本發(fā)明的燒結(jié)軸承是基于以上的發(fā)現(xiàn)而創(chuàng)制的，具體而言，其為在內(nèi)周具有與需要支承的軸之間形成軸承間隙的軸承面的燒結(jié)軸承，其特征在于，由將原料粉末成形、燒結(jié)而成的燒結(jié)體構(gòu)成且徑向抗壓強度為300MPa以上，所述原料粉末含有使銅粉在鐵粉中部分擴散而成的部分擴散合金粉、低熔點金屬粉和固體潤滑劑粉。
[0016]部分擴散合金粉中，銅粉的一部分擴散到鐵粉中，因此，與使用覆銅鐵粉時相比，在燒結(jié)后的鐵組織與銅組織之間能夠得到更高的網(wǎng)絡(luò)強度。另外，根據(jù)上述的構(gòu)成，通過將原料粉末成形(擠壓成形)之后的燒結(jié)，壓粉體中含有的低熔點金屬粉熔融。由于低熔點金屬對銅具有高潤濕性，因此，通過液相燒結(jié)，能夠使相鄰的部分擴散合金粉的鐵相與銅相、或者銅相之間牢固地結(jié)合。另外，在各個部分擴散合金粉中的、銅粉的一部分擴散到鐵粉的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的低熔點金屬發(fā)生擴散，因此，能夠進一步提高鐵相與銅相之間的網(wǎng)絡(luò)強度?；谏鲜隼碛桑軌虻玫郊词雇ㄟ^低溫燒結(jié)，軸承面的耐磨損性也優(yōu)異且具有300MPa以上的徑向抗壓強度的高強度的燒結(jié)體(燒結(jié)軸承)。
[0017]通過這樣提高軸承面的耐磨損性，能夠防止旋轉(zhuǎn)波動。另外，如果燒結(jié)軸承(燒結(jié)體)不具備充分的徑向抗壓強度，軸承面隨著向殼體內(nèi)周壓入而變形，軸承面的精度特別是正圓度、圓柱度降低，則需要追加實施精壓加工(寸Y 夕' )等形狀矯正加工來將軸承面加工成適當形狀。此外，如果燒結(jié)軸承(燒結(jié)體)不具備充分的徑向抗壓強度，則在組裝有該燒結(jié)軸承的產(chǎn)品(例如手機)掉落等施加大的沖擊載荷的情況下，軸承面可能會變形。與此相對，如果燒結(jié)體具有300MPa以上的徑向抗壓強度，則能夠盡可能地防止上述各種不良情況的產(chǎn)生。由上，能夠以低成本提供兼具高的耐久性和旋轉(zhuǎn)精度的燒結(jié)軸承。
[0018]為了得到上述的燒結(jié)軸承(燒結(jié)體)，作為原料粉末中含有的部分擴散合金粉，優(yōu)選使用使平均粒徑為5 ym以上且小于20 μm的銅粉在鐵粉表面部分擴散且含有10?30質(zhì)量％的Cu的部分擴散合金粉。
[0019]本發(fā)明人反復進行了深入研宄，結(jié)果弄清了，原料粉末中含有平均粒徑超過106 μ m的大粒徑的部分擴散合金粉時，容易在燒結(jié)體的內(nèi)部形成粗大孔隙，結(jié)果，有時無法確保所需要的軸承面的耐磨損性、徑向抗壓強度等。因此，優(yōu)選使用平均粒度為145目以下(平均粒徑為106 μm以下)的部分擴散合金粉。通過使用這樣的合金粉，燒結(jié)后的金屬組織(多孔組織)變得均勻，能夠穩(wěn)定地得到金屬組織中的粗大孔隙的產(chǎn)生得到抑制的燒結(jié)體。由此，能夠穩(wěn)定地得到軸承面的耐磨損性、軸承的徑向抗壓強度進一步提高的燒結(jié)軸承。
[0020]該燒結(jié)軸承中，可以使用錫粉作為低熔點金屬粉，可以使用石墨粉作為固體潤滑劑粉。這種情況下，燒結(jié)體含有10質(zhì)量％?30質(zhì)量％的Cu、0.5質(zhì)量％?3.0質(zhì)量％的Sn、0.3質(zhì)量％?1.5質(zhì)量％的(:，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。在該構(gòu)成中，在燒結(jié)體的金屬組織中含有一定量的銅，因此，能夠提高軸承面的初期磨合性、肅靜性。另一方面，該燒結(jié)軸承的大部分由鐵(鐵組織)構(gòu)成，因此機械強度也優(yōu)異。另外，也不使用鎳(Ni)、鉬(Mo)等昂貴的材料。因此，能夠以低成本提供機械強度和軸承面的耐磨損性提高的燒結(jié)軸承。
[0021]通過以軟質(zhì)的鐵素體相為主體來構(gòu)成燒結(jié)體的鐵組織，能夠減弱軸承面對軸的攻擊性，能夠抑制軸的磨損。以鐵素體相為主體的鐵組織例如可以通過在鐵與碳不發(fā)生反應的900°C以下的溫度下對壓粉體進行煅燒來得到。
[0022]以鐵素體相為主體的鐵組織中，除了全部為鐵素體相的組織以外，還包含在鐵素體相的晶界處存在比鐵素體相硬質(zhì)的珠光體相的鐵組織。這樣，通過在鐵素體相的晶界處形成珠光體相，與鐵組織僅由鐵素體相構(gòu)成的情況相比，能夠提高軸承面的耐磨損性。為了同時實現(xiàn)軸的磨損抑制和軸承面的耐磨損性提高，優(yōu)選使鐵素體相UFe)和珠光體相(yFe)在鐵組織中所占的比例分別為80?95%和5?20% (a Fe: yFe = 80?95%:5?20%)。需要說明的是，上述的比例