燒結(jié)軸承的制造方法、燒結(jié)軸承、以及具有該燒結(jié)軸承的振動(dòng)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燒結(jié)軸承的制造方法、燒結(jié)軸承、以及具有該燒結(jié)軸承的振動(dòng)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)軸承為具有無(wú)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，如果燒結(jié)軸承及插入其內(nèi)周的軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，則保持在燒結(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(zhuān)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(guò)對(duì)在鐵粉上包覆有10質(zhì)量％以上且小于30質(zhì)量％的銅且粒度為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(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特許第3613569號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2001-178100號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2008-99355號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]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(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)手段的燒結(jié)軸承用于例如振動(dòng)電機(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)生了磨損。
[0011]作為用于實(shí)現(xiàn)軸承面的耐磨損性的提高的技術(shù)手段，可以考慮使用混配有Ni或Mo等的金屬粉末的混合粉末，并對(duì)其進(jìn)行壓粉、燒結(jié)。但是，由于Ni或Mo等的金屬粉末昂貴，因此會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)軸承的高成本化。
[0012]鑒于以上的實(shí)際情況，本發(fā)明的目的在于使燒結(jié)軸承高強(qiáng)度化并且使軸承面的耐磨損性提高。另外，本發(fā)明的目的在于以低成本提供能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)揮高旋轉(zhuǎn)性能的振動(dòng)電機(jī)。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]振動(dòng)電機(jī)例如在手機(jī)等移動(dòng)終端中作為報(bào)知電話的來(lái)電、郵件的接收等的振動(dòng)器而發(fā)揮功能的，例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3所述，利用在內(nèi)周具有軸承面的圓筒狀的燒結(jié)軸承，對(duì)安裝有錘(偏心錘)的軸的沿軸向分開(kāi)的的兩個(gè)部位進(jìn)行支承，并且，通過(guò)電機(jī)部使上述軸旋轉(zhuǎn)，由此在終端整體中產(chǎn)生振動(dòng)。燒結(jié)軸承被固定于例如由金屬材料形成的殼體的內(nèi)周。在該振動(dòng)電機(jī)中，當(dāng)對(duì)電機(jī)部通電時(shí)，軸受到錘的影響，在沿著燒結(jié)軸承的軸承面的整個(gè)面振擺回轉(zhuǎn)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。即，在這種振動(dòng)電機(jī)中，軸以其中心相對(duì)于燒結(jié)軸承的軸承中心向所有方向偏心的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
[0015]近年來(lái)，考慮到在所謂的智能手機(jī)等上的搭載，要求振動(dòng)電機(jī)進(jìn)一步小型化。在使振動(dòng)電機(jī)小型化的情況下，電機(jī)功率的增大存在極限。為了在這種狀況下也確保規(guī)定的振動(dòng)性能，通過(guò)使電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(1000rpm以上)或者增大錘的不平衡載荷來(lái)應(yīng)對(duì)，振動(dòng)電機(jī)用燒結(jié)軸承的使用條件趨向于變得更加苛刻。即，在振動(dòng)電機(jī)中，如上述所述，由于軸在沿著軸承面的整個(gè)面振擺回轉(zhuǎn)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并且，軸承面由于不平衡載荷而被軸頻繁地敲擊，因此，燒結(jié)軸承的使用條件本來(lái)就比通常用途的燒結(jié)軸承(例如，主軸電機(jī)用的燒結(jié)軸承)更加苛刻，軸承面容易被磨損。因此，當(dāng)使電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加劇軸承面的磨損，因而，因軸承面的磨損而引起的旋轉(zhuǎn)波動(dòng)變得更大。
[0016]考慮到這種情況而完成的本發(fā)明是一種燒結(jié)軸承的制造方法，該燒結(jié)軸承在內(nèi)周具有軸承面，在所述軸承面與待支承的軸之間形成軸承間隙，其特征在于，該燒結(jié)軸承的制造方法包括:壓縮成型工序，對(duì)原料粉末進(jìn)行壓縮成型而得到壓坯，所述原料粉末是以使銅粉在鐵粉中部分?jǐn)U散而形成的部分?jǐn)U散合金粉為主原料并在其中混配有低熔點(diǎn)金屬粉和固體潤(rùn)滑劑粉而成的；和燒結(jié)工序，燒結(jié)所述壓坯而得到燒結(jié)體。
[0017]部分?jǐn)U散合金粉中，銅粉的一部分?jǐn)U散到鐵粉中，因此，能夠在燒結(jié)后的鐵組織與銅組織之間得到比使用覆銅鐵粉的情況更高的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。另外，在上述的制法中，隨著壓坯在燒結(jié)工序中被燒結(jié)，壓坯中含有的低熔點(diǎn)金屬粉熔融。由于低熔點(diǎn)金屬相對(duì)于銅具有高潤(rùn)濕性，因此，通過(guò)液相燒結(jié)，能夠使相鄰的部分?jǐn)U散合金粉的鐵組織與銅組織、或者銅組織彼此牢固地結(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)一步提高鐵組織與銅組織之間的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度。由此，即使不使用Ni或Mo等昂貴的金屬粉末并且是以較低的溫度對(duì)壓坯加熱(燒結(jié))的所謂低溫?zé)Y(jié)，也能夠得到軸承面的耐磨損性?xún)?yōu)異且具有高徑向抗壓強(qiáng)度(例如300MPa以上)的高強(qiáng)度的燒結(jié)體(燒結(jié)軸承)。
[0018]并且，如果提高軸承面的耐磨損性，則能夠防止由軸承面的磨損引起的旋轉(zhuǎn)波動(dòng)。另外，如果燒結(jié)軸承不具備充分的徑向抗壓強(qiáng)度，則尤其當(dāng)向殼體內(nèi)周壓入燒結(jié)軸承時(shí)軸承面變形(軸承面的正圓度或圓柱度等降低)，因此，需要在壓入后追加實(shí)施精整等形狀矯正加工來(lái)將軸承面精加工成適當(dāng)形狀。對(duì)此，如果能夠如上述那樣得到具有較高的徑向抗壓強(qiáng)度的燒結(jié)體，則能夠盡可能地防止軸承面隨著將燒結(jié)軸承壓入到殼體內(nèi)周而變形這樣的情況，因此，不需要追加實(shí)施上述的形狀矯正加工。
[0019]壓坯的燒結(jié)溫度(加熱溫度)能夠設(shè)定為例如820°C以上且900°C以下。如果在含有碳的氣體氣氛中實(shí)施這樣的燒結(jié)處理，則氣體中含有的碳擴(kuò)散到鐵組織中，因此，能夠得到鐵組織由鐵素體相和珠光體相的兩相組織構(gòu)成的燒結(jié)體。作為燒結(jié)體，鐵組織可以全部由鐵素體相形成，但也如果由上述的兩相組織構(gòu)成鐵組織，則燒結(jié)體含有硬質(zhì)的珠光體相，由此，能夠進(jìn)一步提高軸承面的耐磨損性。另外，如果是上述的燒結(jié)條件，則壓坯所包含的銅粉不熔融，因而，銅不會(huì)隨著燒結(jié)而擴(kuò)散到鐵組織中。因此，燒結(jié)體的表面形成有適量的銅組織(青銅相)。因此，與軸的初期磨合性良好，能夠得到摩擦系數(shù)小的軸承面。
[0020]要得到上述的燒結(jié)軸承(燒結(jié)體)，優(yōu)選使用使平均粒徑為5 μπι以上且不足20 μπι的銅粉在鐵粉中部分?jǐn)U散而成、且含有10質(zhì)量％?30質(zhì)量％的Cu的部分?jǐn)U散合金粉，來(lái)作為部分?jǐn)U散金粉。
[0021]本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果弄清了:原料粉末中含有平均粒徑超過(guò)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(wú)法確保所需要的軸承面的耐磨損性或徑向抗壓強(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 μπι以下)的部分?jǐn)U散合金粉。通過(guò)使用這樣的合金粉，燒結(jié)后的金屬組織變得均勻，能夠穩(wěn)定地得到金屬組織(多孔組織)中的粗大孔隙的產(chǎn)生得到了抑制的燒結(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。
[0022]作為原料粉末，優(yōu)選使用混配有0.5質(zhì)量％?3.0質(zhì)量％的作為低熔點(diǎn)金屬粉的錫粉并且混配有0.3質(zhì)量％?1.5質(zhì)量％的作為固體潤(rùn)滑劑粉的石墨粉而成的粉末。這樣，能夠穩(wěn)定地批量生成可適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)上述的作用效果的燒結(jié)軸承。
[0023]作為構(gòu)成部分?jǐn)U散合金粉(Fe-Cu部分?jǐn)U散合金粉)的鐵粉，可以使用還原鐵粉。作為鐵粉，除了還原鐵粉以外，也可以使用例如霧化鐵粉，但還原鐵粉形成為具有內(nèi)部孔隙的海綿狀(多孔狀)，因此粉末比霧化鐵粉更柔軟，壓縮成型性?xún)?yōu)異。因此，即使以低密度也能夠提高壓坯強(qiáng)度，能夠防止壓坯發(fā)生缺損、破裂。另外，還原鐵粉由于如上所述形成為海綿狀，因此還具有保油性比霧化鐵粉優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]可以在燒結(jié)工序之后設(shè)置使?jié)櫥徒B到燒結(jié)體的內(nèi)部孔隙中的含油工序。在該含油工序中，能夠使以40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度在1mm2/秒?50mm2/秒的范圍內(nèi)的潤(rùn)滑油或者400C下的運(yùn)動(dòng)粘度在1mm2/秒?50mm2/秒的范圍內(nèi)的油(潤(rùn)滑油)為基礎(chǔ)油的液態(tài)脂，浸滲在燒結(jié)體的內(nèi)部孔隙中。如果使40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度在上述范圍內(nèi)的潤(rùn)滑油或者液態(tài)脂浸滲于燒結(jié)體的內(nèi)部孔隙中，則能夠在軸承間隙中形成高剛性的油膜，而且能夠得到可抑制轉(zhuǎn)矩升高的燒結(jié)軸承(燒結(jié)含油軸承)。
[0025]根據(jù)以上所示的結(jié)構(gòu)，能夠以低成本制造具有高旋轉(zhuǎn)精度且旋轉(zhuǎn)波動(dòng)小的燒結(jié)軸承。
[0026]燒結(jié)軸承能夠應(yīng)用于電機(jī)特別是振動(dòng)電機(jī)中。振動(dòng)電機(jī)具有:軸；電機(jī)部，其驅(qū)動(dòng)所述軸旋轉(zhuǎn)；燒結(jié)軸承，其在內(nèi)周具有軸承面，并