專利名稱：燒結含油軸承及其制造方法
技術領域：
本發明涉及燒結含油軸承及其制造方法，特別是涉及安裝在車輛等中的適合寒冷地區環境下的電動機用的燒結含油軸承及其制造方法。
背景技術：
燒結含油軸承是通過多孔質的燒結體形成軸承主體、在燒結體的氣孔中浸滲潤滑油而成的，具有不上油就可以長時間使用的優點。通過該優點，燒結含油軸承適用于各種軸承裝置，在車輛的制造領域中，在各種電子儀器用電動機的軸承等中，其應用得到發展。這些電子儀器用電動機由于配置在車輛的室內，因而軸與軸承內周面發生金屬接觸而滑動時產生的噪音即產生所謂尖鳴音時則會刺耳，因此提出了用于防止尖鳴音產生的各種技術方案。日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報提供例如即使在達到零下20°C或零下30°C的寒冷地區環境下使用、也不會產生尖鳴音的燒結含油軸承，通過對燒結含油軸承賦予有效多孔率高但是通氣度低的相反的特性，來防止尖鳴音的產生。即，通氣度對潤滑油的滲出性和滑動面的油壓有影響，通氣度高時，在寒冷地區環境下的滑動時易產生尖鳴音。另一方面，若為了使通氣度低而提高燒結含油軸承的密度，則氣孔的數量減少，結果有效多孔率減少，所以含油能力降低。因此若為了提高含油能力而增加有效多孔率，則通氣度增加。如此通氣度與有效多孔率處于二律背反的關系，難以在提高有效多孔率(含油能力)的同時降低通氣度。對此，日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報中，通過使用多孔質的還原鐵粉末作為鐵粉末，在燒結含油軸承的鐵相中大量配置微細氣孔而提高有效多孔率，由此使得通氣度低的同時提高有效多孔率，從而解決相反的通氣度與有效多孔率的問題，提供即使在寒冷地區環境下使用也不會產生尖鳴音的燒結含油軸承。具體地說，日本特開2003-120674號公報中記載的燒結含油軸承的要點在于，軸承材料的燒結合金在含有Sn和P的Cu合金相與Fe的鐵素體相按照面積比計呈現出大致均等比率的混合狀態的截面組織中，含有0.7質量％以下的石墨粒子，在定型(sizing)后的軸承內周表面露出的鐵部的面積為2 6%，有效多孔率為20 30%，以及軸承的通氣度為6 50 X 10-ncm2，氣孔內含有40°C下的運動粘度為61. 2 74. 8mm2/s (cSt)的合成油。此外，日本特開2005-082867號公報中記載的燒結含油軸承的要點在于，在對含有鐵粉和銅粉或銅合金粉末的混合粉末進行壓縮成型和燒結的燒結含油軸承用合金的制造方法中，所使用的鐵粉的一部分或全部，使用為從表面到內部具有多個微細孔的海綿狀且利用氣體吸附法得到的比表面積為110 500m2/kg、粒度為177 以下(通過80目篩)的多孔質鐵粉。日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報中記載的燒結含油
軸承，例如合適地用作汽車空調的送風機用的軸承。但是可知若用作車輛的窗戶開閉用的電動車窗用電動機的軸承，則即使常溫環境下也會產生尖鳴音。只要汽車空調一開始運轉，則會持續一陣而繼續運轉，因此若開始運轉則供給充分量的潤滑油，在軸與軸承的內周面之間形成牢固的油膜。另一方面，電動車窗為僅短時間的工作，且間歇地運轉，因此在供給充分量的潤滑油而在軸與軸承的內周面之間形成牢固的油膜之前運轉停止，所以認為軸與軸承的內周面之間的油膜形成經常不充分。

發明內容
本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供即使用作電動車窗用電動機的軸承等間歇地且短時間使用的電子儀器用電動機的軸承，尖鳴音的產生也會得到抑制的燒結含油軸承和這種燒結含油軸承的制造方法。上述日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報中記載的燒結含油軸承的“氣孔”包含以下的兩種氣孔。即，一般的燒結合金具有的作為粉末粒子間的間隙形成的氣孔(以下稱為“粒子間氣孔”)、和分散在通過海綿狀的多孔質鐵粉末形成的燒結合金的鐵相(鐵部)內的微細氣孔(以下稱為“微細氣孔”)。粒子間氣孔為比較大的氣孔，對燒結含油軸承的通氣度的影響大。另一方面，微細氣孔雖然一部分連通但是多數為未連通，對燒結含油軸承的通氣度的影響小。其中，為了使軸與軸滑動的軸承內周面不發生金屬接觸、而形成良好的滑動狀態，有必要在軸與軸承內周面之間形成良好的油膜，利用油膜的壓力保持軸而防止金屬接觸，但是若軸承的通氣度高則產生潤滑油的泄漏，不會形成良好的油膜。因此，日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-0 82867號公報中，減少粒子間氣孔而減小通氣度，提高油膜的形成能力。另一方面，由于若通氣度減小則潤滑油的供給量減少，因此日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報中，通過配置微細氣孔，提高有效多孔率而增加含油量，由此確保形成良好的油膜所必需的潤滑油的量。但是，未運轉時，燒結合金鐵相的微細氣孔中含有的潤滑油收縮、因毛細管力而被吸引到微細氣孔內，對于在與軸滑動的軸承內表面形成良好的油膜來說，潤滑油的供給量易不充分。因此，運轉開始時，軸承內周面的潤滑油的量不充分而產生金屬接觸，認為這是尖鳴音的原因。因此，本發明人著眼于粒子間氣孔的尺寸，預測只要配置適當尺寸的粒子間氣孔，則使得軸承的通氣度小的同時，在運轉開始時供給充分的潤滑油，從而可從運轉開始時形成良好的油膜，并進行深入研究，結果完成了本發明。S卩，本發明的要點在于，在有效多孔率高、含油能力高的上述日本特開2005-082867號公報的燒結含油軸承中，作為中等程度尺寸的氣孔，配置氣孔直徑按照圓當量直徑計為45 63 ii m的氣孔數量為氣孔總數的0. 9 2. 5%、按照圓當量直徑計為63 75 的氣孔數量為氣孔總數的0.1 1. 2%的粒子間氣孔的同時，將大的氣孔、即氣孔直徑按照圓當量直徑計超過75 y m的粒子間氣孔的數量抑制在氣孔總數的3%以下。如此配置中等程度的粒子間氣孔的同時，抑制大的粒子間氣孔的數量，由此使得軸承的通氣度小的同時，配置用于供給潤滑油的的氣孔，結果即使寒冷地區環境下也可以從運轉開始時供給充分量的潤滑油，在軸與軸承內周面之間形成牢固的油膜。相對于日本特開2003-120674號公報、日本特開2005-082867號公報中記載的燒結含油軸承的本發明的燒結含油軸承的看法如圖1所示。如該圖所示，日本特開2003-120674號公報的燒結含油軸承，微細氣孔的數量多，但是超過90 y m的氣孔比較多、且也存在超過IOOiim的氣孔。另一方面，日本特開2005-082867號公報中記載的燒結含油軸承，與日本特開2003-120674號公報中記載的燒結含油軸承相比，微細氣孔的數量多，不存在超過90 ii m的大的氣孔。因此，本發明的燒結含油軸承中，如日本特開2005-082867號公報那樣，增多微細氣孔，此外，降低90 y m以上的大的氣孔的數量的同時排除超過100 u m的大的氣孔，由此降低通氣度。而且，通過以某種程度設置45 75 左右的中等程度的尺寸的氣孔，使得通氣度低的同時，通過這種中等程度尺寸的氣孔實現潤滑油的供給。本發明的燒結含油軸承，具體地說特征在于，由鐵銅系燒結合金構成，所述鐵銅系燒結合金的全部組成按照質量比計為Cu : 10 59%、Sn :1 3%、P :0. 12 0. 96%以及剩余部分由Fe和不可避免的雜質構成，軸承內周面的氣孔面積率為20 50%，通氣度為I 30父10_11(^2，并且氣孔總數為800個/臟2以上，并且表現出下述氣孔分布氣孔直徑按照圓當量直徑計超過75 y m的氣孔數量為氣孔總數的3%以下、按照圓當量直徑計為63 75 y m的氣孔數量為氣孔總數的0.1 1. 2%、按照圓當量直徑計為45 63 y m的氣孔數量為氣孔總數的0. 9 2. 5%、以及按照圓當量直徑計小于45 y m的氣孔為氣孔總數的剩余部分。此外，本發明的燒結含油軸承的特征在于，在全部組成中，含有Zn和Ni中的至少一種5質量％以下。

此外，本發明的燒結含油軸承的特征在于，在基質中，石墨、二硫化鑰、硫化錳、氟化鈣中的至少一種固體潤滑劑成分以相對于上述鐵銅系燒結合金100質量份為0. 2 2質量份的量分散在上述鐵銅系燒結合金的氣孔中。此外，本發明中，作為制造上述氣孔分布的燒結含油軸承的方法，要點在于，使用粒度分布如下的銅磷合金粉末200目篩上的粉末為5%以下、200目篩下且240目篩上的粉末為2 10%、240目篩下且325目篩上的粉末為10 50%、325目篩下的粉末為剩余部分，利用該銅磷合金粉末在燒結時產生液相、流出而形成的流出孔(柯肯德爾孔Kirkendallvoid),形成上述中等程度的粒子間氣孔。而且，nnn目篩下指的是通過孔徑為nnn目的篩的尺寸的粉末，_目篩上指的是未通過孔徑為_目的篩的尺寸的粉末。例如，上述240目篩下且325目篩上的粉末指的是通過孔徑為240目的篩、未通過孔徑為325目的篩的尺寸的粉末。本發明的燒結含油軸承的制造方法，具體地說，是使用在鐵粉末中混合銅粉末、銅磷合金粉末、錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末而成的原料粉末，將上述原料粉末壓縮成型而成型密度為5. 5 6. 8Mg/m3的大致圓筒形的成型體，并對所得成型體進行燒結的燒結含油軸承的制造方法，其特征在于，所述原料粉末的組成按照質量比計為Cu 10 59%、Sn :1 3%、P :0. 12 0. 96%以及剩余部分為Fe和不可避免的雜質，作為上述鐵粉末，使用為從表面到內部具有多個微細孔的海綿狀且利用氣體吸附法得到的比表面積為110 500m2/kg、80目的篩下的多孔質鐵粉末，作為上述銅磷合金粉末，使用P量為4 12質量％，剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成，且具有下述粒度分布的銅磷合金粉末200目篩上的粉末為4%以下、200目篩下且240目篩上的粉末為2 10%、240目篩下且325目篩上的粉末為10 50%、325目篩下的粉末為剩余部分,作為上述錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末，使用325目篩下的粉末，作為上述銅粉末，使用100目篩下的箔狀銅粉末，或者2質量％以上的100目篩下的箔狀銅粉和剩余部分為粒度200目篩下的電解銅粉，上述燒結中的燒結溫度為760 810°C。本發明的燒結含油軸承的制造方法中，含有向上述原料粉末中，以按照質量比計Zn和Ni中的至少一種為5質量％以下的方式添加銅鋅合金粉末和銅鎳合金粉末中的至少一種。此外，本發明的燒結含油軸承的制造方法中，包括相對于上述原料粉末100質量份添加0. 2 2質量份的石墨粉末、二硫化鑰粉末、硫化錳粉末、氟化鈣粉末中的至少一種固體潤滑劑成分粉末。根據本發明，實現下述效果可以提供即使在運轉開始時也可供給充分量的潤滑油而形成牢固的油膜，因此即使用作電動車窗用電動機的軸承等間歇地且短時間使用的電子儀器用電動機的軸承，尖鳴音的產生也會得到抑制的燒結含油軸承。


圖1為表示本發明的燒結含油軸承的氣孔分布的一例以及以往的燒結含油軸承的氣孔分布的圖。
具體實施例方式(I)燒結含油軸承 (1-1)燒結合金的組成
作為構成燒結含油軸承的燒結合金，使用全部組成按照質量比計為Cu 10 59%、Sn I 3%、P :0. 12 0. 96%以及剩余部分由Fe和不可避免的雜質構成，呈現出包含鐵相、銅合金(Cu-Sn-P合金)相和氣孔(粒子間氣孔和微細氣孔)的金屬組織的鐵銅系燒結合金。Fe以后述的多孔質鐵粉末的方式賦予而形成鐵相，有助于提高軸承的強度的同時，通過分散在鐵相內的微細氣孔提聞有效多孔率而提聞含油能力。Cu形成軟質的銅系合金(Cu-Sn-P)相，有助于改善與軸的相容性以及防止發熱膠著。若全部組成中的Cu量小于10質量％則其效果缺乏。另一方面，若全部組成中的Cu量超過59質量％則Fe減少，結果鐵相減少而分散在鐵相內的微細氣孔減少，結果有效多孔率降低，含油能力受損。由此，使得全部組成中的Cu量為10 59質量％。Sn具有與Cu產生共晶液相而促進燒結的作用，以及與Cu合金化以強化銅系合金相而提高銅系合金相的耐磨損性的作用。若全部組成中的Sn量小于I質量％則其作用缺乏。另一方面，若全部組成中的Sn量超過3質量％則銅系合金相的硬度過度增加，與軸的相容性受損。由此，使得全部組成中的Sn量為I 3質量％。P以后述的銅磷合金粉末的方式賦予，有助于中等程度的尺寸的粒子間氣孔的形成。此外，具有與上述Sn —起與Cu合金化以強化銅系合金相而提高銅系合金相的耐磨損性的作用。若全部組成中的P量小于0.12質量％則這些作用缺乏。另一方面，若全部組成中的P量超過0. 96質量％則粒子間氣孔的數量增多，軸承的通氣度增加，易產生油壓的降低。由此，使得全部組成中的P量為0. 12 0. 96質量％。Zn、Ni由于具有強化銅合金相而有助于提高銅合金相的耐磨損性的作用，因此可以提供Zn和Ni中的至少一種作為成分。但是，若這些元素的量過大則軸的磨損易增加。因此，提供Zn和Ni中的至少一種作為成分時，為5質量％以下。
(1-2)氣孔的面積率
軸承內周面的氣孔面積率為20 50%。若軸承內周面的氣孔面積率小于20%，則氣孔的數量少、得不到充分的潤滑效果。另一方面，若軸承內周面的氣孔面積率超過50%則燒結含油軸承的強度顯著降低。(1-3)通氣度
燒結含油軸承的通氣度與滑動音密切相關，通氣度與噪音水平的關系近似于二次函數，若通氣度高則噪音水平也升高。因此，使燒結含油軸承的通氣度為30X10_ncm2以下。另一方面，燒結含油軸承的通氣度對潤滑油的供給能力有影響，若通氣度小于IXlO-11Cm2則阻礙潤滑油的供給而不能發揮良好的滑動特性。由此，使燒結含油軸承的通氣度為I 30Xl(Tncm2。(1-4)氣孔總數
對于在燒結含油軸承的內周面露出的氣孔(粒子間氣孔和微細氣孔)的總數，若少則有效多孔率減少，含油能力差，同時潤滑油的供給能力也差，因此使得氣孔的總數為800個/mm2以上。(1-5)氣孔分布
在燒結含油軸承的內周面露出的氣孔總數的大部分為微細氣孔，通過該微細氣孔，提高有效多孔率而提高含油能力。另一方面，若欲減小通氣度而過度減小粒子間氣孔，則潤滑油的供給能力降低，不能供給充分量的潤滑油，損害良好的油膜的形成。因此，配置中等程度的尺寸的氣孔，抑制通氣度的增加的同時提高潤滑油的供給能力，從而防止寒冷地區環境中的尖鳴音產生。中等程度的尺寸的氣孔，作為粒子間氣孔形成，以按照圓當量直徑計為45 63 um的氣孔數量為氣孔總數的0. 9 2. 5%、以及按照圓當量直徑計為63 75 y m的氣孔數量為氣孔總數的0.1 1. 2%的方式配置。其中，圓當量直徑指的是將一個氣孔的面積作為相同面積的一個圓的面積時的圓的直徑。若按照這種氣孔的圓當量直徑為45 63iim的氣孔數量小于氣孔總數的0. 9%以及按照圓當量直徑計為63 75 y m的氣孔數量小于氣孔總數的0. 1%，則中等尺度的尺寸的粒子間氣孔的數量少，不能實現潤滑油的供給能力的改善。另一方面，為45 63 的氣孔數量超過氣孔總數的2. 5%以及按照圓當量直徑計為63 75 的氣孔數量超過氣孔總數的1. 2%，則連通的氣孔的數量增加，燒結含油軸承的通氣度增加，噪音水平相反增加。中等程度的尺寸的粒子間氣孔，若調整成按照氣孔的圓當量直徑計為45 75pm的氣孔數量，即上述按照圓當量直徑計為45 63 的氣孔數量和按照圓當量直徑計為63 75 ii m的氣孔數量之和為氣孔總數的1. 3 3. 0%，則從燒結含油軸承的通氣度與潤滑油供給能力的平衡的觀點考慮優選。此外，即使如上所述配置中等程度的尺寸的粒子間氣孔，若存在大的粒子間氣孔則燒結含油軸承的通氣度也會增加，因此使得按照氣孔的圓當量直徑計超過75 y m的尺寸的氣孔為氣孔總數中的3%以下。這種大的粒子間氣孔優選為氣孔總數的2%以下，進一步優選為1%以下。而且，按照氣孔的圓當量直徑計小于45 的氣孔在氣孔總數中形成為上述的剩余部分，有助于燒結含油軸承的含油能力。
(2)燒結含油軸承的制造方法 (2-1)原料粉末
原料粉末，使用在具有多個微細孔的海綿狀的多孔質鐵粉末中添加銅磷合金粉末、銅粉末、以及錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末并混合而成的混合粉末。(2-2)鐵粉末
鐵粉末使用上述日本特開2005-082867號公報中記載的多孔質鐵粉末。S卩，為80目的篩下、且為從表面到內部具有多個微細孔的海綿狀、利用氣體吸附法(BET法-1SO 9277)得到的比表面積為110 500m2/kg的多孔質鐵粉。其中，該利用氣體吸附法得到的比表面積小于IlOmVkg的鐵粉的微細孔少、利用該鐵粉末得到的燒結合金的鐵相的微細氣孔減少、燒結含油軸承的含油能力顯著降低。另一方面，對于比表面積超過500m2/kg的鐵粉末，微粉的量易增多，粒子間氣孔易形成為封閉氣孔，潤滑油供給能力顯著降低。作為這種多孔質鐵粉末，可以舉出例如 力' 木^社制商品名LD80(比表面積約為200m2/kg)、商品名PlOO (比表面積約為175m2/kg)、R12 (比表面積約為225m2/kg)。(2-3)銅磷合金粉末
銅磷合金粉末是為了形成上述中等程度的尺寸的粒子間氣孔而使用的。即，在原料粉末中添加銅磷合金粉末并壓縮成型而成的成型體在內部配置有銅磷合金粉末。若將這種成型體在燒結時加熱到Cu-P共晶液相產生溫度以上，則由銅磷合金粉末產生Cu-P共晶液相的同時，所產生的Cu-P共晶液相通過毛細管力而浸滲、流出到鐵粉末間的間隙中，成型體的內部的銅磷粉末存在的部位形成為粒子間氣孔。Cu-P合金在714°C以上的溫度、P量1. 2質量％以上且小于13. 99質量％的范圍下產生Cu-P共晶液相,但是為了切實地形成銅磷合金粉末的流出孔(柯肯德爾孔)以形成適當尺寸的粒子間氣孔，銅磷合金粉末使用近似于共晶組成(P量8. 38質量％)的P量為4 12質量％、剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成的銅磷合金粉末。中等程度的尺寸 的粒子間氣孔如上所述，為了形成這種氣孔分布，銅磷合金粉末使用200目篩上的粉末為4%以下、200目篩下且240目篩上的粉末為2 10%、240目篩下且325目篩上的粉末為10 50%、325目篩下的粉末為剩余部分的粒度分布的銅磷合金粉末，若這些粒度分布中，任意一項偏離則難以得到上述粒子間氣孔。此外，若原料粉末中的銅磷合金粉末的添加量小于3質量％，則通過銅磷合金形成的燒結含油軸承中的粒子間氣孔數量不充分，燒結含油軸承的潤滑油供給能力差。另一方面，若原料粉末中的銅磷合金粉末的添加量超過8質量％則通過銅磷合金粉末形成的燒結含油軸承中的粒子間氣孔數量過多，燒結含油軸承的通氣度增加。因此，使得對原料粉末的銅磷合金粉末的添加量為3 8質量％。如上所述，由于銅磷合金粉末中的P量為4 12質量％，因此原料粉末中的銅磷合金粉末的添加量為3 8質量％時，原料粉末的組成中的P量為0. 12 0. 96質量％。(2-4)銅粉末
使得原料粉末的組成中的Cu量為10 59質量％。該限定理由與上述全部組成中的Cu量的限定理由相同。該原料粉末中的Cu量，除了上述銅磷合金粉末實現的Cu份、和使用后述的銅錫合金粉末時的銅錫合金粉末實現的Cu份之外，以銅粉末的方式賦予。該銅粉末可以以箔狀銅粉末的方式賦予全部量。若以箔狀銅粉末的方式賦予銅粉末，則以箔狀的銅粉末包裹多孔質鐵粉末的周圍的方式配置，因此與添加量相比可以增多在軸承內周面露出的銅量、或阻斷雖然少量但是存在的多孔質鐵粉末內部的連通孔而降低通氣度。另一方面，箔狀銅粉末由于與通常所使用的電解銅粉末相比昂貴，因此銅粉末添加量多時，以電解銅粉末的方式賦予銅粉末的一部分在成本上優選。但是即使是這種情況下，由于若使用箔狀銅粉末則得到上述效果，因此箔狀銅粉末的添加量優選相對于全部原料粉末最低使用2質量％。而且，銅粉末的一部分與Sn產生Cu-Sn共晶液相、促進燒結，但是若使用大的銅粉末作為銅粉末，則有可能形成粗大的流出孔而通氣度增加。因此，箔狀銅粉末的情況下使用粒度為100目篩下的箔狀銅粉末，使用電解銅粉末的情況下，使用粒度為200目篩下的電解銅粉末。(2-5)錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末
Sn以錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末的方式賦予。如上所述，為了使得全部組成中的Sn量為I 3質量％，添加錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末以使原料粉末的組成中Sn量為I 3質量％。Sn具有產生Cu-Sn共晶液相、促進燒結的作用，以及與Cu合金化、強化銅系合金相而提高銅系合金相的耐磨損性的作用，為了使這些作用均一地影響到燒結合金，錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末使用325目篩下的微細粉末，此外，本發明中，如上所述通過銅磷合金粉末形成中等程度的尺寸的粒子間氣孔，但是若錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末為某種程度的尺寸的粉末，則由這些粉末形成作為流出孔的中等程度尺寸的粒子間氣孔，因此難以控制氣孔分布。從這種觀點考慮，如上所述，錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末使用325目篩下的微細粉末。而且，使用銅錫合金粉末時，有必要在燒結溫度下產生液相，因此作為銅錫合金粉末，有必要使用Sn量為50質量％以上的銅錫合金粉末。賦予Zn和Ni中的至少一種作為燒結合金的成分時,若以單純粉末的方式賦予Zn則燒結時易揮發，此外若以單純粉末的方式賦予Ni則難以擴散到銅合金相中。因此，賦予Zn和Ni中的至少一種時，任意一種情況下都以銅合金粉末的方式賦予。如上所述，賦予Zn和Ni中的至少一種時，為了使得Zn和Ni中的至少一種的量為5質量％以下，添加銅鋅合金粉末和銅鎳合金粉末中的至少一種粉末以使原料粉末的組成中Zn和Ni中的至少一種的量為5質量％以下。此外，使用這些銅合金粉末時，有必要根據這些銅合金粉末中含有的Cu量的份來調整上述銅粉末的添加量。(2-6)成型
上述原料粉末，與制造通常的燒結含油軸承的情況同樣地，填充到通過具有造型成型體的外周形狀的模具孔的模具、造型成型體的下端面形狀的下沖孔、和造型成型體的內周形狀的芯棒形成的模腔中，通過造型成型體的上端面形狀的上沖孔和該下沖孔進行壓縮成型，成型為大致圓筒形的成型體。此時成型體密度與通常的燒結含油軸承的成型體密度同樣地，成型為5. 5 6. 8Mg/m3的范圍。但是，本發明的原料粉末中，使用上述多孔質鐵粉末作為鐵粉末，與通常的霧化鐵粉末相比表觀密度低，因此與通常的燒結含油軸承的成型體相比，所形成的粉末粒子間的間隙小。(2-7)燒結 通過上述得到的成型體，與制造通常的燒結含油軸承的情況同樣地，在非氧化性氛圍氣體中加熱進行燒結。若燒結溫度低于760°C則燒結不進行、燒結體的強度降低。另一方面，若燒結溫度超過810°C則Cu-Sn共晶液相的產生量過多，而在通過銅磷合金粉末形成的粒子間氣孔中滲出Cu-Sn共晶液相，難以得到所需的氣孔分布。因此，使得燒結中的燒結溫度為760 810。。。(3)其它的實施方式
上述燒結含油軸承中，如以往的燒結含油軸承中所進行那樣，可以提供石墨、二硫化鑰、硫化錳、氟化鈣中的至少一種固體潤滑劑成分。若使用這些固體潤滑劑成分，則可以降低與軸滑動時的摩擦系數。這些固體潤滑劑成分不與燒結合金的鐵相或銅合金相反應，而分散在粒子間氣孔的內部。使用這些固體潤滑劑成分時，相對于鐵銅系燒結合金100質量份小于0. 2質量份時，效果欠缺，若超過2質量份則軸承的強度顯著降低。因此使用固體潤滑劑成分時，固體潤滑劑成分的量相對于鐵銅系燒結合金100質量份為0. 2 2質量份。使用這種固體潤滑劑成分時，相對于上述原料粉末100質量份，可以添加0. 2 2質量份的固體潤滑劑成分的粉末。上述燒結含油軸承的制造方法中，如以往的燒結含油軸承中所進行那樣，可以對燒結后的燒結體進行矯正軸承尺寸的定型等再壓縮處理。此外，還可以進行日本特公昭63-067047號公報等中記載的對軸承內周面賦予錐度的再壓縮處理。
實施例[第一實施例]
作為原料粉末，準備以下(I) (5)的粉末。(I)鐵粉末比表面積約為200m2/kg、粒度80目篩下
(2)電解銅粉末145目篩下且350目篩上的粉末為80 90質量％
(3)箔狀銅粉末100目篩下且350目篩上的粉末為35 55質量％
(4)錫粉末325目篩下
(5)銅磷合金粉末
對于上述中(5)銅磷合金粉末，使用孔徑為200目的篩、240目的篩和孔徑為325目的篩，分級為200目篩上、200目篩下且240目篩上的粉末、240目篩下且325目篩上、325目篩下的四種，以表I所示的比率配合制備粒度分布不同的銅磷合金粉末。而且，表中指的是nnn目篩下的粉末，“ + #_”指的是_目篩上的粉末。在上述鐵粉末中，添加表I所示的粒度分布的銅磷合金粉末4質量％、電解銅粉末44質量％、箔狀銅粉末4. 5質量％、和錫粉末2質量％,相對于這些粉末的總計100質量份，添加作為成型潤滑劑的硬脂酸鋅粉末0. 6質量份，進行混合以準備原料粉末。使用所得到的原料粉末制造成型體密度6. 4Mg/m2的成型體樣品，將所得到的成型體樣品在分解氨氣氛圍氣體中加熱到790°C進行燒結，制造外徑10. 30mm、內徑7. 31mm及高度6. 63mm的圓筒形燒結體樣品后，使用同一再壓模具以同一壓力將所得到的圓筒形燒結體樣品再壓縮，加工為外徑10. 20mm、內徑7. 32mm及高度6. 50mm,制造樣品編號01 12的燒結體樣品。對于這些燒結體樣品，在軸方向上切斷，通過光學顯微鏡觀察內周面的同時，使用圖像分析軟件(、J亍'y夕株式會社制Quick Grain Standard Video),調查氣孔的總數、以及各氣孔的圓當量直徑及其分布的同時，調查屬于各氣孔分布的范圍的氣孔數在氣孔總數中所占的比率。這些結果都如表I所示。進一步地，對于這些燒結體樣品，真空浸滲作為潤滑油的商品名7 > 7 口一 >465 ( 7 口一力制)形成燒結含油軸承樣品，作為電動機的電機軸的軸承裝配，測定該電動機在常溫(25°C )下運轉時的摩擦系數。該摩擦系數測定結果如表I所示。而且，電動機的軸的直徑為7. 29mm、滑動速度為IOlm/分鐘、PV值為IlOMPa m/分鐘。表I
權利要求
1.燒結含油軸承，其特征在于，由鐵銅系燒結合金構成，所述鐵銅系燒結合金的全部組成按照質量比計為Cu : 10 59%、Sn :1 3%、P :0. 12 0. 96%以及剩余部分由Fe和不可避免的雜質構成， 軸承內周面的氣孔面積率為20 50%， 通氣度為I 30 X KT11Cm2， 氣孔總數為800個/mm2以上，并且 表現出下述氣孔分布氣孔直徑按照圓當量直徑計超過75 y m的氣孔數量為氣孔總數的3%以下、按照圓當量直徑計為63 75 y m的氣孔數量為氣孔總數的0.1 1. 2%、按照圓當量直徑計為45 63 y m的氣孔數量為氣孔總數的0. 9 2. 5%、以及按照圓當量直徑計小于45 y m的氣孔為氣孔總數的剩余部分。
2.如權利要求1所述的燒結含油軸承，其特征在于，在全部組成中，含有Zn和Ni中的至少一種5質量％以下。
3.如權利要求1或2所述的燒結含油軸承，其特征在于，在基質中，石墨、二硫化鑰、硫化錳、氟化鈣中的至少一種固體潤滑劑成分以相對于所述鐵銅系燒結合金100質量份為0.2 2質量份的量分散在所述鐵銅系燒結合金的氣孔中。
4.燒結含油軸承的制造方法，其為使用在鐵粉末中混合銅粉末、銅磷合金粉末、錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末而成的原料粉末，將所述原料粉末壓縮成型而成型密度為5. 5 6. 8Mg/m3范圍的大致圓筒形的成型體，并對所得成型體進行燒結的燒結含油軸承的制造方法，其特征在于， 所述原料粉末的組成按照質量比計為Cu 10 59%、Sn 1 3%、P :0. 12 0. 96%以及剩余部分為Fe和不可避免的雜質， 作為所述鐵粉末，使用為從表面到內部具有多個微細孔的海綿狀且利用氣體吸附法得到的比表面積為110 500m2/kg、80目的篩下的多孔質鐵粉末， 作為所述銅磷合金粉末，使用P量為4 12質量％,剩余部分由Cu和不可避免的雜質構成，且具有下述粒度分布的銅磷合金粉末200目篩上的粉末為4%以下、200目篩下且240目篩上的粉末為2 10%、240目篩下且325目篩上的粉末為10 50%、325目篩下的粉末為剩余部分， 作為所述錫粉末和銅錫合金粉末中的至少一種粉末，使用325目篩下的粉末， 作為所述銅粉末，使用100目篩下的箔狀銅粉末，或者2質量％以上的100目篩下的箔狀銅粉和剩余部分為粒度200目篩下的電解銅粉， 所述燒結中的燒結溫度為760 810°C。
5.如權利要求4所述的燒結含油軸承的制造方法，其特征在于，向所述原料粉末中，以按照質量比計Zn和Ni中的至少一種為5質量％以下的方式添加銅鋅合金粉末和銅鎳合金粉末中的至少一種。
6.如權利要求4或5所述的燒結含油軸承的制造方法，其特征在于，相對于所述原料粉末100質量份，添加0. 2 2質量份的石墨粉末、二硫化鑰粉末、硫化錳粉末、氟化鈣粉末中的至少一種固體潤滑劑成分粉末。
全文摘要
本發明涉及燒結含油軸承及其制造方法，提供即使用作電動車窗用電動機的軸承等間歇地且短時間使用的電子儀器用電動機的軸承，尖鳴音的產生也會得到抑制的燒結含油軸承。所提供的燒結含油軸承的氣孔的條件如下氣孔直徑按照圓當量直徑計為45～63μm的中等程度的尺寸的氣孔數量為氣孔總數的0.9～2.5%、氣孔直徑按照圓當量直徑計為63～75μm的粒子間氣孔數量為氣孔總數的0.1～1.2%、氣孔直徑按照圓當量直徑計超過75μm的大的粒子間氣孔數量為氣孔總數的3%以下。
文檔編號B22F1/00GK103062223SQ20121040965
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者西澤直貴, 德島秀和, 柳瀨剛 申請人:日立粉末冶金株式會社