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(rùn)滑流體(例如潤(rùn)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(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持在燒結(jié)軸承的內(nèi)部孔隙中的潤(rùn)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(rùn)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(duì)自由旋轉(zhuǎn)的方式得到支承。
[0003]例如，下述的專利文獻(xiàn)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(jìn)行壓粉、燒結(jié)而成的燒結(jié)軸承。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3613569號(hào)公報(bào)

【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(jìn)行證實(shí)的結(jié)果表明，在將應(yīng)用了專利文獻(xiàn)I的技術(shù)手段的燒結(jié)軸承用于振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的情況下，旋轉(zhuǎn)波動(dòng)增大。認(rèn)為這是由于，在將覆銅鐵粉進(jìn)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(qiáng)度低，因此軸承面早期地發(fā)生磨損。
[0009]鑒于這樣的實(shí)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(dòng)小的燒結(jié)軸承。
[0010]解決解決課題的手段
[0011]上述的振動(dòng)電動(dòng)機(jī)是指在例如手機(jī)等移動(dòng)終端中作為報(bào)知電話的來電、郵件的接收等的振動(dòng)器而發(fā)揮功能的電動(dòng)機(jī)，通常，如圖1所示，形成為通過利用電動(dòng)機(jī)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(dòng)的構(gòu)成。近年來，作為支承振動(dòng)電動(dòng)機(jī)(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(shí)的振動(dòng)電動(dòng)機(jī)I的主要部分的圖，圖示例中，向電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(gè)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(dòng)電動(dòng)機(jī)I中，當(dāng)軸3旋轉(zhuǎn)時(shí)，受到錘W的影響，軸3在沿著軸承面4a的整個(gè)面轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)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(dòng)電動(dòng)機(jī)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(duì)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(jī)等上的搭載，要求振動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步小型化。在使振動(dòng)電動(dòng)機(jī)小型化的情況下，電動(dòng)機(jī)功率的增大存在極限。為了在這種狀況下也確保預(yù)定的振動(dòng)性能，通過使電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(1000rpm以上)或者增大錘W的偏載來應(yīng)對(duì)，振動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(duì)該振動(dòng)電動(dòng)機(jī)用燒結(jié)軸承進(jìn)行研宄的過程中發(fā)現(xiàn)，這種軸承中，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)軸沿著軸承面整個(gè)面轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由于偏載而使軸承面頻繁地叩擊到軸上(軸相對(duì)于軸承面頻繁地發(fā)生滑動(dòng)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(shí)軸承面隨殼體的內(nèi)周面形狀而變形這一點(diǎn)也會(huì)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(qiáng)度為300MPa以上，所述原料粉末含有使銅粉在鐵粉中部分?jǐn)U散而成的部分?jǐn)U散合金粉、低熔點(diǎn)金屬粉和固體潤(rùn)滑劑粉。
[0016]部分?jǐn)U散合金粉中，銅粉的一部分?jǐn)U散到鐵粉中，因此，與使用覆銅鐵粉時(shí)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(qiáng)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(diǎn)金屬粉熔融。由于低熔點(diǎn)金屬對(duì)銅具有高潤(rùn)濕性，因此，通過液相燒結(jié)，能夠使相鄰的部分?jǐn)U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(gè)部分?jǐn)U散合金粉中的、銅粉的一部分?jǐn)U散到鐵粉的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的低熔點(diǎn)金屬發(fā)生擴(kuò)散，因此，能夠進(jìn)一步提高鐵相與銅相之間的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度?；谏鲜隼碛桑軌虻玫郊词雇ㄟ^低溫?zé)Y(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(qiáng)度的高強(qiáng)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(dòng)。另外，如果燒結(jié)軸承(燒結(jié)體)不具備充分的徑向抗壓強(qiáng)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(shí)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(dāng)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(qiáng)度，則在組裝有該燒結(jié)軸承的產(chǎn)品(例如手機(jī))掉落等施加大的沖擊載荷的情況下，軸承面可能會(huì)變形。與此相對(duì)，如果燒結(jié)體具有300MPa以上的徑向抗壓強(qiáng)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?jǐn)U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?jǐn)U散且含有10?30質(zhì)量％的Cu的部分?jǐn)U散合金粉。
[0019]本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)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?jǐn)U散合金粉時(shí)，容易在燒結(jié)體的內(nèi)部形成粗大孔隙，結(jié)果，有時(shí)無法確保所需要的軸承面的耐磨損性、徑向抗壓強(qiáng)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?jǐn)U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(qiáng)度進(jìn)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(diǎn)金屬粉，可以使用石墨粉作為固體潤(rùn)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(jī)械強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)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(duì)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(yīng)的900°C以下的溫度下對(duì)壓粉體進(jìn)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(shí)實(shí)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