專利名稱：燒結(jié)含油軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)含油軸承，其適合作為在各種用途的發(fā)動機(jī)、電子機(jī)器、電源設(shè)備等的冷卻中使用的軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的軸承，即使在高溫環(huán)境下也能長期維持潤滑性能。
背景技術(shù)：
電子機(jī)器等的冷卻中使用的軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，具有在框形的殼的中央部固定有發(fā)動機(jī)，在其轉(zhuǎn)子上安裝了旋轉(zhuǎn)翼(風(fēng)扇)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)對發(fā)動機(jī)的驅(qū)動電路通電時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 而在殼和發(fā)動機(jī)的間隙產(chǎn)生一定方向的空氣流。軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)設(shè)置在電子機(jī)器等的外框等上，以向框內(nèi)導(dǎo)入外部空氣或?qū)⒖騼?nèi)的空氣排出，從而冷卻電子機(jī)器。特別是在將框內(nèi)的空氣排出的用途中，軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的溫度環(huán)境為80 100°C左右，另外，由于運(yùn)行時間長，故要求在該溫度環(huán)境下耐久性良好的軸承。有使用燒結(jié)含油軸承作為上述軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的軸承的記載(例如參考日本特開平10 — 164794號公報)。這種發(fā)動機(jī)的軸承包含青銅或鐵 青銅系的多孔燒結(jié)合金，在其氣孔內(nèi)浸滲了烴系的合成油或潤滑組合物，所述潤滑組合物是在烴系合成油中混合了作為增稠劑的金屬皂而得的。但是，在上述那樣的高溫環(huán)境下長期使用時，則可見下述現(xiàn)象潤滑性能降低，伴隨金屬接觸的增大、摩擦力的增大、軸承部的發(fā)熱，而容易引起油的劣化、氧化磨損等。風(fēng)扇發(fā)動機(jī)要求在高溫環(huán)境下具有長壽命。換而言之，需要延長所使用軸承的壽命，因而探索即使在高溫環(huán)境下潤滑性也長期穩(wěn)定、同時也不產(chǎn)生發(fā)熱膠著(焼付豸)或磨損的這種燒結(jié)軸承與浸滲在氣孔中的潤滑組合物的組合成為課題。作為這種潤滑組合物，有在烴系合成油中混合作為增稠劑的金屬皂而得的潤滑組合物。但是，相對于一般的多孔燒結(jié)合金的氣孔徑為100 μ m左右，金屬皂卻使用粒徑比多孔燒結(jié)合金的氣孔徑大數(shù)十Pm至數(shù)百μm的金屬皂。因此，增稠劑無法進(jìn)入多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)，不能通過氣孔而將增稠劑供給至潤滑面。即，由于潤滑面以基礎(chǔ)油為主體，因此油膜強(qiáng)度變低，軸承與旋轉(zhuǎn)軸成為易于進(jìn)行金屬接觸的潤滑狀態(tài)，在潤滑性方面不優(yōu)選。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述狀況而作出的發(fā)明。其目的在于提供燒結(jié)含油軸承，其是使由增稠劑和基礎(chǔ)油構(gòu)成的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)的燒結(jié)含油軸承，其中，增稠劑向軸承潤滑面的供給不受阻礙。本發(fā)明是使以增稠劑和基礎(chǔ)油為基本構(gòu)成的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)的燒結(jié)含油軸承，其特征在于，該潤滑脂狀潤滑組合物中的增稠劑的粒徑比該多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小。另外，優(yōu)選方式是，上述潤滑脂狀潤滑組合物中，相對于基礎(chǔ)油的增稠劑的量以重量比計為0. 2 2質(zhì)量％的范圍。此外，優(yōu)選方式是，上述多孔燒結(jié)合金的氣孔徑為30 150 μ m,上述潤滑脂狀潤滑組合物的增稠劑粒徑通過激光衍射散射式粒度分布測定裝置測定、最大粒徑為小于 30μπι，上述基礎(chǔ)油為多元醇酯油、或多元醇酯油與聚α烯烴油的混合油中的任一者，且 40°C下的運(yùn)動粘度為20 100mm2/S的范圍。這樣，在使以增稠劑和基礎(chǔ)油為基本構(gòu)成的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)的燒結(jié)含油軸承中，形成了將潤滑脂狀潤滑組合物中的增稠劑的粒徑比該多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金中的組合。由此，增稠劑進(jìn)入氣孔內(nèi)并被供給至潤滑面，因而可以提供即使在溫度較高的環(huán)境下潤滑性也良好， 且磨損量少的軸承元件(軸受要素)，特別地，其適用于軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，如果用于軸流風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，則可以有助于提高發(fā)動機(jī)的耐久性、提高可靠性。
具體實(shí)施例方式以下，說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。( 1)浸滲的潤滑脂狀潤滑組合物
對于即使在溫度較高的環(huán)境下也可長期維持潤滑性能的、形成與上述由多孔燒結(jié)合金構(gòu)成的軸承的優(yōu)選組合的潤滑脂狀潤滑組合物，基礎(chǔ)油是多元醇酯油、或多元醇酯油與聚 α烯烴油的混合油中的任一者。通過降低基礎(chǔ)油的粘度，在低速條件下變得易于向滑動面供給潤滑脂狀潤滑組合物。但是過于降低粘度時，則潤滑脂狀潤滑組合物的泄露量增加，潤滑膜強(qiáng)度變低，因此金屬接觸增大，軸承產(chǎn)生異常。另一方面，提高基礎(chǔ)油的粘度時，潤滑脂狀潤滑組合物變得難以從軸承內(nèi)流出。另外，由于粘性阻力變大，因此軸承的摩擦系數(shù)變高。因此，40°C下的運(yùn)動粘度為20 100mm2/S的范圍。潤滑脂狀潤滑組合物通過通常的方法而浸滲在上述多孔燒結(jié)合金的軸承中。(2)增稠劑
潤滑脂狀潤滑組合物含有0. 2 2. 0質(zhì)量％的增稠劑。增稠劑有各種油脂或脂肪酸的金屬鹽即鋰皂、鈉皂、鈣皂、鋁皂等金屬皂、復(fù)合皂、有機(jī)系非皂、無機(jī)系非皂等。作為增稠劑，要求是價格便宜且供給穩(wěn)定的、耐熱性更高的物質(zhì)，期望可制造與基礎(chǔ)油形成一體的結(jié)構(gòu)達(dá)到感覺不到不均勻體系的程度。從分散性、耐熱性和潤滑性等出發(fā)，鋰金屬皂是合適的。另外，通過將鋰與一種或數(shù)種油脂類組合，可以得到各種性能的潤滑脂。這類潤滑脂可以列舉牛脂、棕櫚油、椰子油等天然動植物油、或氫化蓖麻油等將天然動植物油加氫而得的氫化油，和將它們分解得到的各種脂肪酸。另外還可以使用己二酸、癸二酸等二元羧酸、苯甲酸、水楊酸等芳香族羧酸、合成脂肪酸等。特別是以氫化蓖麻油或其脂肪酸、硬脂酸和鋰形成的皂作為增稠劑的潤滑脂，除了耐熱性和耐水性良好之外，機(jī)械穩(wěn)定性也良好。增稠劑的含量小于0. 2質(zhì)量％時，得不到作為固體潤滑性的效果。如果超過2. 0 質(zhì)量％，則表觀粘度變高，因此當(dāng)浸滲在多孔燒結(jié)合金中使用時，摩擦系數(shù)變高。形成浸滲了增稠劑的粒徑比多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小的增稠劑的組合。由此，增稠劑進(jìn)入氣孔內(nèi)，增稠劑通過氣孔的出入變得容易。即，基礎(chǔ)油和增稠劑被供給至潤滑面， 因此油膜強(qiáng)度變高，軸承和旋轉(zhuǎn)軸的金屬接觸得到減少。由此，可以維持良好的潤滑性，并減少磨損。在本發(fā)明中，多孔燒結(jié)合金的氣孔徑為30 150 μ m，對于增稠劑的粒徑，優(yōu)選最大粒徑為小于30 μ m。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例和比較例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。增稠劑粒徑的合適范圍
首先，對潤滑脂狀潤滑組合物中含有的增稠劑粒徑的合適范圍進(jìn)行了研究。作為軸承原料粉末，準(zhǔn)備-325 + 150目的還原鐵粉、-350 + 200目的電解銅粉、錫粉的各金屬粉末、和成形潤滑劑(硬脂酸鋅粉)。配合規(guī)定量的各金屬粉，并相對于這些金屬粉追加0. 5 質(zhì)量％的成形潤滑脂并混合。接著，將該混合粉末壓縮成型為內(nèi)徑Φ3πιπι、外徑Φ8πιπι、全長 IOmm的圓筒體，進(jìn)行燒結(jié)和篩分。燒結(jié)在氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中以780°C的燒結(jié)溫度進(jìn)行，利用通常的方法進(jìn)行篩分。密度為6. 4Mg/m3，有效孔隙率為20. 5%，多孔燒結(jié)合金的氣孔徑為30 150 μ m的范圍。作為多孔燒結(jié)合金的成分，組織形成鐵相與銅合金相的不均勻的金屬組織，鐵為 20 60質(zhì)量％、銅合金為80 40質(zhì)量％是合適的。更優(yōu)選鐵為40質(zhì)量％左右，銅合金為 60質(zhì)量％左右。合金中的鐵含量小于20質(zhì)量％時，與用銅系燒結(jié)合金制成的軸承的耐磨損性相比，提高的程度少，如果超過60質(zhì)量％，則與旋轉(zhuǎn)軸的適應(yīng)性降低，摩擦系數(shù)變高，因此使之在20 60質(zhì)量％的范圍內(nèi)。對于本實(shí)施例的多孔燒結(jié)合金，鐵的量為45質(zhì)量％、銅合金組成是錫含量為4質(zhì)量％。使用通常的減壓浸滲裝置將潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在該軸承試樣中。潤滑脂狀潤滑組合物以多元醇酯油為基礎(chǔ)油，增稠劑是鋰金屬皂。這種潤滑脂狀潤滑組合物由于在高溫下使用，因此油易于氧化，可見油泥的產(chǎn)生。在潤滑脂狀潤滑組合物中含有作為抗氧化劑的酚系抗氧化劑0. 1 5. 0質(zhì)量％和胺系抗氧化劑0. 1 5. 0%，可以防止氧化所致的油泥等的發(fā)生。酚系抗氧化劑或胺系抗氧化劑單體的效果小。另外，各自小于0. 1%質(zhì)量時則沒有效果，即使各自添加5. 0質(zhì)量％以上，也未見其以上的效果。本實(shí)施例添加1. 0質(zhì)量％ 的酚系抗氧化劑、2. 0質(zhì)量％的胺系抗氧化劑。對于鋰金屬皂，在將溫度提高至熔點(diǎn)以上后的冷卻工序中，通過改變冷卻速度，可以得到不同粒徑的鋰金屬皂。在冷卻工序中放置以進(jìn)行冷卻時，粒徑變大，形狀成為纖維狀，可以得到細(xì)粒徑和粗粒徑混合存在的增稠劑。在冷卻工序中進(jìn)行驟冷時，粒徑變小，可以得到具有針狀形狀的微細(xì)的鋰金屬皂。比較例1 3是緩慢冷卻得到的纖維形狀的增稠劑，實(shí)施例1 2是驟冷得到的針狀形狀的增稠劑。增稠劑的粒徑用(株)堀場制作所制的LA - 300測定，最大粒徑為200 μ m、 120 μ m、50 μ m、25 μ m、10 μ m這5種。另外，增稠劑的平均直徑用下式求得，分別為90、50、 10、5、1 μ m
平均直徑=Σ {q (J)XX (J)}+ Σ {q (J)} J :粒徑區(qū)分編號 q (J)頻率分布值(％) X (J) :J編號的粒徑范圍的代表直徑(μπι)。潤滑脂狀潤滑組合物的40°C下的運(yùn)動粘度約為50mm2/s。作為試驗(yàn)方法，將試驗(yàn)用的軸水平地固定在通過發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的軸的固定部，使軸承固定在機(jī)殼(!、, ” > ^ )上并與軸嵌合，在對機(jī)殼施加垂直方向的荷重的狀態(tài)下使軸旋轉(zhuǎn)，使用可測定軸承對機(jī)殼施加的旋轉(zhuǎn)扭矩的裝置來測定摩擦系數(shù)，測定運(yùn)轉(zhuǎn)初期的摩擦系數(shù)和試驗(yàn)后的軸承磨損量。旋轉(zhuǎn)軸(軸)是經(jīng)熱處理的馬氏體系不銹鋼SUS420J2材料且表面粗糙度約為0. 3S。環(huán)境溫度保持在80°C，使軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)為5000rpm，負(fù)荷面壓為0. IMPa,運(yùn)行1000小時。軸承磨損量是試驗(yàn)前的軸承內(nèi)徑尺寸與運(yùn)行1000小時后的軸承內(nèi)徑尺寸的差。試驗(yàn)結(jié)果示于表1。對于摩擦系數(shù)和磨損量，實(shí)施例1、2小，但比較例1 3變大。 另外，對比較例1 3進(jìn)行比較可知，增稠劑的最大粒徑越大，則摩擦系數(shù)和磨損量越變大。 實(shí)施例1和2的增稠劑的粒徑均比多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小，因此增稠劑可以進(jìn)入氣孔內(nèi)， 并可通過多孔燒結(jié)合金的任意氣孔而出入，從而增稠劑可與基礎(chǔ)油一起同樣地被供給至潤滑面。由此，認(rèn)為減少了軸承與旋轉(zhuǎn)軸的金屬接觸，減小了摩擦系數(shù)和磨損量。由實(shí)施例1、 2可知，增稠劑粒徑越小，則出入氣孔就越變得容易，因此是合適的。應(yīng)予說明，在比較例1、 2、3中，浸滲了比多孔燒結(jié)合金的最大氣孔徑150 μ m小的增稠劑。但是，這些增稠劑不能從多孔燒結(jié)合金的所有氣孔內(nèi)出入，因此增稠劑向潤滑面的供給變少。由此，潤滑面的基礎(chǔ)油的比例變多，因此認(rèn)為油膜強(qiáng)度變低，軸承與旋轉(zhuǎn)軸易于進(jìn)行金屬接觸，摩擦系數(shù)和磨損量變大。這樣，使增稠劑的最大粒徑比多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小的潤滑脂狀潤滑組合物與多孔燒結(jié)合金的組合，由于增稠劑可通過氣孔而被供給至潤滑面，因此潤滑性良好，可以減少軸承磨損。
權(quán)利要求
1.燒結(jié)含油軸承，其是使以增稠劑和基礎(chǔ)油為基本構(gòu)成的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)的燒結(jié)含油軸承，其特征在于，該潤滑脂狀潤滑組合物中的增稠劑的粒徑比該多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小。
2.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)含油軸承，其特征在于，所述潤滑脂狀潤滑組合物中，相對于基礎(chǔ)油的增稠劑的量以重量比計為0. 2 2質(zhì)量％的范圍。
3.權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)含油軸承，其特征在于，所述多孔燒結(jié)合金的氣孔徑為 30 150 μ m，用激光衍射散射式粒度分布測定裝置測定的所述潤滑脂狀潤滑組合物的增稠劑粒徑的最大粒徑為小于30μπι，所述基礎(chǔ)油為多元醇酯油、或多元醇酯油與聚α烯烴油的混合油中的任一者，且40°C下的運(yùn)動粘度為20 100mm2/S的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及在高溫環(huán)境下也能長期維持潤滑性能的燒結(jié)含油軸承。提供燒結(jié)含油軸承，其中，潤滑脂狀潤滑組合物中的增稠劑向軸承潤滑面的供給不受阻礙。燒結(jié)含油軸承，其是使以增稠劑和基礎(chǔ)油為基本構(gòu)成的潤滑脂狀潤滑組合物浸滲在多孔燒結(jié)合金的氣孔內(nèi)的燒結(jié)含油軸承，其特征在于，該潤滑脂狀潤滑組合物中的增稠劑的粒徑比該多孔燒結(jié)合金的氣孔徑小。
文檔編號C10M169/02GK102312922SQ201110183458
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者巖崎正利, 德島秀和, 木村康弘, 柳瀨剛, 笠原文聰 申請人:日立粉末冶金株式會社