燒結軸承及其制造方法

文檔序號：3308151閱讀：241來源：國知局

燒結軸承及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及含有3～12質量％的鋁和0.05～0.5質量％的磷、將余量的主成分設為銅且含有不可避免的雜質的燒結軸承1，該燒結軸承1具有利用添加至原料粉末中的燒結助劑將鋁-銅合金燒結而成的組織，且使燒結軸承1的表層部氣孔db、do小于內部氣孔di。
【專利說明】燒結軸承及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐腐蝕性以及耐磨損性優異、且具有高強度的燒結軸承及其制造方法。

【背景技術】
[0002] -直以來，例如在將汽油、輕油等用作燃料的發動機中使用馬達式燃料泵。近年來，具備了使用汽油、輕油等燃料的馬達式燃料泵的發動機在世界各地被廣泛使用，所使用的汽油、輕油等的品質在世界各地有所不同，大多地區使用的是粗劣的汽油。作為粗劣的汽油的一種，已知含有有機酸的汽油，在馬達式燃料泵中使用銅系燒結軸承時，銅系燒結軸承會被所述粗劣汽油中包含的有機酸腐蝕。該腐蝕存在于軸承表面開口的氣孔的開口部周圍以及該氣孔的內表面，甚至還存在于軸承的內部，而且在貫通表面至內部的氣孔的內表面等處進行所述腐蝕，致使軸承的強度降低，銅系燒結軸承的壽命變短。
[0003] 而且，近年來較為注重汽車等的發動機的小型化、輕量化，與此相伴，也要求燃料泵小型化以及輕量化，這就要求裝載在其中的燒結軸承也緊湊化。例如，在馬達式燃料泵中，為了確保噴出性能且實現小型化，必須提高轉數，與此相伴，裝載在燃料泵內的汽油等燃料就需高壓且快速地通過狹小的間隙的流路，在此條件下，就要求燒結軸承緊湊化以及更高的高強度及耐磨損性。因此，現有的銅系燒結軸承雖具有高強度，但耐磨損性并不充分。
[0004] 作為用于上述用途的燒結軸承，例如，專利文獻1中公開了一種Cu-Ni-Sn-C-P系燒結軸承。
[0005] 另一方面，作為機械特性和耐腐蝕性優異的燒結軸承，已知鋁青銅系的燒結軸承。該燒結軸承存在如下問題：燒結時生成且覆蓋含有鋁的銅合金粉末的氧化鋁會阻礙燒結，因此，不能容易地獲得具有充分強度的燒結體。為改善上述問題，專利文獻2中公開了一種涉及含有燒結鋁的銅合金用混合粉末及其制造方法的技術。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本專利第4521871號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2009-7650號公報

【發明內容】

[0010] 發明要解決的問題
[0011] 專利文獻1中記載的Cu-Ni-Sn-C-P系燒結軸承雖然提高了強度及耐磨損性，但在耐腐蝕性方面，卻不能稱得上充分。此外，由于含有稀有金屬Ni，因此在成本方面存在問題。 [0012] 專利文獻2中記載的含有鋁的銅合金粉末盡管成形性以及燒結性優異，但作為使用了該含有鋁的銅合金粉末的鋁青銅系燒結軸承，要想獲得滿足穩定的機械特性、緊湊化、低成本化的適于大量生產的制品，還需要進一步研究。
[0013] 鑒于現有的問題，本發明的目的在于：提供一種耐腐蝕性及強度、耐磨損性等機械特性得到了提高，并且實現了緊湊化、低成本化的鋁青銅系燒結軸承，以及提供一種能夠以高生產率、低成本且適于大量生產的鋁青銅系燒結軸承的制造方法。
[0014] 解決問題的方法
[0015] 本發明人為實現上述目的而進行了反復研究，結果發現了下述新的思路：對于鋁青銅系燒結軸承而言，為實現軸承功能的提高以及緊湊化、低成本化而有效利用燒結產生的膨脹的新思路；以及對于鋁青銅系燒結軸承的制造方法而言，為實現高生產率、低成本且適于大量生產的制造方法而有效地利用燒結產生的膨脹的新思路。
[0016] 作為實現上述目的的技術手段，本發明為一種燒結軸承，其特征在于，含有3?12 質量％的鋁和0. 05?0. 5質量％的磷，將余量的主成分設為銅且含有不可避免的雜質，該燒結軸承具有利用添加在原料粉末中的燒結助劑將鋁-銅合金燒結而成的組織，且使燒結軸承的表層部氣孔小于內部氣孔。由此可以使得耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性以及油膜形成性、保油性得到提高，并且可謀求緊湊化、低成本化。
[0017] 另外，作為燒結軸承的制造方法的本發明為燒結軸承的制造方法，其特征在于，所述燒結軸承含有3?12質量％的鋁和0. 05?0. 5質量％的磷、將余量的主成分設為銅且含有不可避免的雜質，該制造方法至少包括：對向原料粉末中添加了燒結助劑而成的壓粉體進行成形的壓粉工序；由所述壓粉體得到具有將鋁-銅合金燒結而成的組織的燒結體的燒結工序；和將所述燒結體進行尺寸整形的精壓工序。由此，可以實現高生產率、低成本且適于大量生產的鋁青銅系燒結軸承的制造方法。由此制造的燒結軸承耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性以及油膜形成性、保油性得到提高，并且可謀求緊湊化。
[0018] 鋁的含量優選為3?12質量％。若鋁的含量低于3質量％，則無法獲得作為鋁青銅系燒結軸承的耐腐蝕性、耐磨損性的效果，燒結體的膨脹也較小，另一方面，若鋁的含量超過12質量％，則變得不易燒結，強度下降，燒結體的膨脹變得過大，因此不優選。
[0019] 磷的配合量優選為0. 05?0. 5質量％。若低于0. 05質量％，貝U固相液相間的燒結促進效果欠缺，另一方面，若超過0.5質量％，則過度燒結，鋁發生偏析，γ相的析出增大，燒結體變脆，因此不優選。在銅和鋁的合金相中，β相在共析溫度（565°C )下轉變為Y相。
[0020] 通過向原料粉末中添加1?4質量％的硅和0. 5?2質量％的錫作為上述的燒結助劑，可以促進燒結，提高強度。
[0021] 娃的配合量優選為1?4質量％。若低于1質量％，則產生的液相量較少，在低溫下的液相燒結促進效果變得不充分，無法獲得致密且具有適宜硬度的燒結體。另一方面，若超過4質量％，則所得到的燒結體較硬且變脆，因此不優選。
[0022] 錫的配合量優選為0. 5?2質量％。若低于0. 5質量％，貝U無法獲得通過添加錫粉末所帶來的提高壓粉密度的效果，另一方面，若超過2質量％，則在晶粒間界析出高濃度的錫，燒結體的外觀品質降低，不優選。
[0023] 此外，相對于上述鋁、磷和將余量的主成分設為銅的原料粉末以及不可避免的雜質的總計100質量％，添加有總計為〇. 05?0. 2質量％的氟化鋁和氟化鈣作為上述燒結助齊U，由此可以與燒結升溫時生成的氧化鋁反應，破壞氧化鋁被膜而促進燒結。氟化鋁和氟化鈣的總配合量優選為〇. 05?0. 2質量％。若低于0. 05質量％，則作為燒結助劑的效果不充分，無法獲得致密且具有適宜硬度的燒結體。另一方面，若超過0.2質量％，則即使添加更多量，作為燒結助劑的效果也達到極限，從成本的觀點來看，優選截止至0. 2質量％以下。
[0024] 將上述氟化鋁和氟化鈣作為燒結助劑的情況下，優選添加2?4質量％的鋅。鋅的熔點低，會促進銅、鋁的燒結以及促進鋁的擴散。耐腐蝕性更優異。若鋅的配合量低于2質量％，則無法獲得促進銅、鋁的燒結以及促進鋁的擴散的效果。另一方面，若超過4質量％，則在燒結時，鋅蒸發而污染燒結爐，并且鋁發生偏析，會妨礙擴散，不優選。
[0025] 進一步優選添加0. 5?3質量％的硅。硅相對于在燒結過程中形成的燒結進行阻礙相而使得銅硅系液相產生，促進燒結。硅會增進燒結過程中鋁的擴散，因此，可減少鋁量，削減Y相。娃的配合量優選為0.5?3質量％。若低于0.5質量％，則對燒結過程中錯的擴散的增進效果不充分，與此相伴，Y相的削減效果變得不充分。另一方面，若超過3質量％，則燒結的升溫時，硅發生反應，鋁會氧化變黑，產生變色的不良狀況。
[0026] 上述銅原料粉末優選以電解銅粉作為主體。電解銅粉為樹枝狀，因此，可以使鋁充分地擴散至銅中，成形性、燒結性、滑動特性優異。
[0027] 相對于上述原料粉末和不可避免的雜質的總計100質量％，可以添加1?5質量％的石墨。由此，可以以游離石墨的形式存在于分散分布的氣孔內，對燒結軸承賦予優異的潤滑性，實現耐磨損性的進一步提高。石墨的配合量優選為1?5質量％。若低于1質量％，則無法獲得通過添加石墨所帶來的潤滑性、耐磨損性的提高效果。另一方面，若超過 5質量％，則強度降低，不優選。
[0028] 上述燒結軸承的表層具有壓縮層，該壓縮層的密度比α 1高于內部的密度比α 2，優選將密度比α?設定為al<95%，并且，將上述壓縮層的深度的平均值Τ與所述軸承面的內徑尺寸D1之比T/D1設定為1/100 < T/D1 < 1/15。在此，密度比α以下述式表不。
[0029] a (% ) = (ρ 1/ρ0) Χ100
[0030] 其中，Ρ 1 :多孔體的密度、Ρ 0 :假定該多孔體中不存在細孔時的密度
[0031] 通過以上構成，在緊湊化的設計中，可以使得強度、耐磨損性等機械特性得到提高，并且，耐腐蝕性、油膜形成性、保油性也得到提高。
[0032] 在上述燒結軸承的外表面中，優選設定軸承面的氣孔大于其他外表面的氣孔。由此，可以使內徑面側的軸承面的耐腐蝕性、油膜形成性得到提高，另一方面，可以提高接近封孔狀態的外徑面、端面的耐腐蝕性、保油性。
[0033] 通過將上述燒結軸承設為含油軸承，可以從開始運行就獲得良好的潤滑狀態。作為潤滑劑，可以使用礦物油、聚α-烯烴（ΡΑ0)、酯、液態油脂等。
[0034] 作為燃料泵用燒結軸承，鋁的含量優選為8?9質量％。由此來抑制粗劣汽油導致的硫化腐蝕以及有機酸腐蝕，且初期磨合、耐久性等性能優異。
[0035] 作為上述燒結軸承的制造方法，優選在上述精壓工序的模具由擠壓模、一對沖頭、以及沖芯構成，利用所述沖頭和擠壓模由燒結體的軸方向兩側和外徑側進行壓縮，由此利用沖芯對所述燒結體的內徑側進行整形。由此，可以有效地利用鋁銅系燒結軸承的燒結產生的膨脹，對燒結軸承進行尺寸整形，同時形成所需的氣孔。
[0036] 可通過增加或減少上述擠壓模的內徑尺寸和燒結體的外徑尺寸的尺寸差以及沖芯的外徑尺寸與燒結體的內徑尺寸的尺寸差，設定燒結體的表面氣孔的大小。由此可以容易地控制燒結軸承表面的氣孔大小。
[0037] 另外，通過在上述燒結工序中使用網帶式連續爐，可以謀求生產率的進一步提高以及成本降低，并且，在燒結軸承的功能方面，可以充分確保強度。
[0038] 具體而言，通過將燒結工序中的燒結溫度設為850?950°C，將燒結氣氛設為還原氣氛，將燒結時間設為10?60分鐘，可以減少網帶式連續爐的負荷，實現穩定的品質、制造方法。
[0039] 發明效果
[0040] 本發明的燒結軸承，可以使得耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性、油膜形成性以及保油性得到提高，并且，可以謀求緊湊化、低成本化。另外，本發明的燒結軸承的制造方法，可以實現高生產率、低成本且適于大量生產的鋁青銅系燒結軸承的制造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1是本發明的燒結軸承的第1?3實施方式所涉及的燒結軸承以及基于本發明的制造方法的第1?3實施方式所涉及的制造方法的燒結軸承的縱向剖面圖。
[0042] 圖2a是將圖1的A部的金屬組織擴大了的示意圖。
[0043] 圖2b是將圖1的B部的金屬組織擴大了的示意圖。
[0044] 圖2c是將圖1的C部的金屬組織擴大了的示意圖。
[0045] 圖3是用于說明上述燒結軸承的制造工序的圖。
[0046] 圖4是原料粉末的混合機的概要圖。
[0047] 圖5是網帶式連續爐的概要圖。
[0048] 圖6a是用于說明精壓工序的圖·
[0049] 圖6b是用于說明精壓工序的圖。
[0050] 圖6c是用于說明精壓工序的圖。
[0051] 圖7是表示精壓工序中的制品的壓縮狀態的圖。
[0052] 圖8是含油裝置的概略圖。
[0053] 圖9是燃料泵的縱向剖面圖。

【具體實施方式】
[0054] 以下將基于附圖對本發明的燒結軸承的第1實施方式以及制造方法的第1實施方式進行說明。將燒結軸承的第1實施方式示于圖1和圖2中，制造方法的第1實施方式示于圖3?8中。
[0055] 如圖1所示，燒結軸承的第1實施方式所涉及的燒結軸承1形成為在內周具有軸承面la的圓筒狀。將軸2插入燒結軸承1的內周，若在該狀態下使軸2旋轉，則保持在燒結軸承1的多個空孔中的潤滑油伴隨著溫度上升而滲出至軸承面la。通過該滲出的潤滑油，在軸2的外周面和軸承面la之間的軸承間隙形成油膜，軸2可相對旋轉地被軸承1支撐。
[0056] 本實施方式的燒結軸承1可通過下述形成：將混合有各種粉末的原料粉末填充至模具，將其壓縮成形為壓粉體后，通過燒結壓粉體來形成。
[0057] 原料粉末是以銅粉末，包含銅、鋁以及鋁銅合金組成的粉末，硅粉末，錫粉末，磷合金粉末和石墨粉末為主成分的混合粉末。
[0058] 各粉末的詳情如下所述。
[0059] [銅粉末]
[0060] 銅粉末可以使用作為燒結軸承用途而常用的球狀、樹枝狀的銅粉，可以使用例如還原粉、電解粉、水霧化粉等。關于粒度，通過了 100目網的粉末中通過了 350目網的粉末比率為40%以下。
[0061][包含銅、鋁和鋁銅合金組成的粉末]
[0062] 是在還原性或不活潑氣氛中對40?60質量％的鋁合金粉末和將余量設為銅粉末的混合粉末進行加熱處理，然后進行粉碎，而粒度得到調整的包含銅、鋁和鋁銅合金組成的粉末（下文也稱作鋁-銅合金粉末）。鋁-銅合金粉末優選的粒度是，通過了 80目網的粉末中通過了 350目網的粉末比率為60%以下。通過使用鋁-銅合金粉末，可以改善由粉末的硬度引起的成形性降低所致的壓粉體強度不足的問題，不存在比重較小的鋁單質粒子飛散所伴生的操作方面的問題。
[0063] 關于錯-銅合金粉末的組成，優選錯的范圍為40?60質量％。對于含有低于40 質量％的鋁的粉末而言，會使銅粉末混合比率的減少所帶來的加壓成形時壓粉體密度的降低減少，并且因生成高熔點合金相而使低溫燒結時銅硅系液相的生成量減少，燒結促進元素的添加效果變小。另一方面，對于含有超過60質量％的鋁的粉末而言，未和銅粒子反應的鋁粒子增加，因而未反應的鋁粒子飛散，相應地產生操作方面的問題。
[0064] 在本實施方式的燒結軸承和后述的制造方法中，以鋁含量為3?10質量％、硅 1?4質量％、錫0. 5?2質量％、磷0. 05?0. 5質量％以及余量的主成分為銅的比例，將銅粉末、鋁-銅合金粉末以及后述的磷合金粉末、硅粉末、錫粉末混合，以相對于上述總計 100質量％，石墨的配合量為1?5質量％的方式混合石墨粉末，并將其設為原料粉末。
[0065] [磷合金粉末]
[0066] 磷會提高燒結時的固相液相之間的潤濕性，使添加硅粉末所產生的液相產生溫度移向低溫側，抑制氮化物被膜的生成。磷的配合量優選為0. 05?0. 5質量％。若低于0. 05 質量％，則固相液相之間的燒結促進效果欠缺，另一方面，若超過0. 5質量％，則過度燒結，鋁發生偏析，Y相增加,燒結體變脆。
[0067] [硅粉末]
[0068] 硅作為燒結助劑而添加。硅相對于燒結過程中形成的燒結進行阻礙相，使銅硅系液相產生，促進燒結。娃的配合量優選為1?4質量％。若低于1質量％，則產生的液相量減少，在低溫下的液相燒結促進效果變得不充分，無法獲得致密且具有適宜的硬度的燒結體。另一方面，若超過4質量％，則過度燒結，鋁發生偏析，γ相增加，燒結體變脆。
[0069] [錫粉末]
[0070] 錫作為燒結助劑而添加。錫具有如下效果：彌補添加硅粉末所伴生的成形性降低，此外與磷相同地，使得因添加硅粉末而生成的液相產生溫度降低。錫的配合量優選為 0. 5?2質量％。若低于0. 5質量％，則無法獲得通過添加錫粉末所帶來的壓粉密度的上升效果，另一方面，若超過2質量％，則在晶粒間界析出高濃度的錫，燒結體的外觀品質降低，不優選。
[0071] [石墨粉末]
[0072] 石墨主要以游離石墨的形式存在于分散分布于基體的氣孔內，賦予燒結軸承以優異的潤滑性，有助于提高耐磨損性。關于石墨的配合量，優選相對于鋁、硅、錫、磷、銅以及不可避免的雜質的總計100質量％為1?5質量％。若低于1質量％，則無法獲得通過添加石墨帶來的潤滑性、耐磨損性的提高效果。另一方面，若超過5質量％，則強度降低，不優選。
[0073] 圖2表示本實施方式所涉及的燒結軸承的剖面的金屬組織的示意圖。圖2(a)為將圖1的A部擴大了的圖。同樣地，圖2(b)和圖2(c)是分別將圖1中的B部和圖1中的 C部擴大了的圖。即，圖2(a)表示內徑側的軸承面的表層部的金屬組織，圖2(b)表示內部的金屬組織，圖2(c)表示外徑面的表層部的金屬組織。如圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)所示，帶有影線的3為鋁-銅合金組織，在表面和內部氣孔周圍存在氧化鋁被膜4。因此，耐腐蝕性和耐磨損性優異。雖省略了圖示，但鋁-銅合金組織3的晶粒間界部存在大量錫、磷，硅散布存在。在氣孔內分布有游離石墨5,因此潤滑性、耐磨損性優異。
[0074] 如圖2 (a)所示，形成有在內徑側的軸承面所形成的開放氣孔dbl和軸承面的表層的內部氣孔db2。如圖2(b)所示，在軸承內部形成氣孔di，如圖2(c)所示，形成有在外徑面上形成的開放氣孔dol和在外徑面的表層所形成的內部氣孔d 〇2。在軸承面上所形成的開放氣孔dbl、軸承面的表層的內部氣孔db2、軸承內部的氣孔di、形成在外徑面上的開放氣孔dol以及在外徑面的表層所形成的內部氣孔d 〇2彼此連通。
[0075] 在后述的制造方法（參照圖7)中，燒結軸承1在燒結后，對軸承的外徑面lb和內徑側的軸承面la這兩者進行精壓加工。然后，鋁青銅系燒結軸承通過燒結而膨脹，因此，與內徑側的軸承面la相比，軸承的外徑面lb被實施了更大量的精壓。因此，與軸承面la側的表層部的氣孔db (參照圖2 (a))相比，外徑面lb側的表層部的氣孔do (參照圖2 (c))更多地被壓壞。若將外徑面lb側的表層部的氣孔do、軸承面la側的表層部的氣孔db以及未被壓壞的軸承內部的氣孔di (參照圖2 (b))的大小進行比較，則形成do < db < di的關系。由于形成這樣的關系，因此可使得軸承面la側的耐腐蝕性、油膜形成性得到提高，另一方面，可使得接近封孔狀態的外徑面lb側以及端面lc側的耐腐蝕性、保油性得到提高。
[0076] 燒結軸承1的氣孔do、db、di內含浸有潤滑油。由此，可從開始運行時起就獲得良好的潤滑狀態。作為潤滑油，可以使用礦物油、聚α-烯烴（ΡΑ0)、酯、液態油脂等。但是，根據軸承的使用用途，并非必須含浸潤滑油。
[0077] 圖1中以影線表示燒結軸承1的表層的壓縮層。僅在軸承1的半徑方向的上半側部分示出了影線，下半側部分省略了圖示。燒結軸承1的表層具有壓縮層。外徑面lb側的表層的壓縮層P〇的密度比α 〇以及軸承面la側表層的壓縮層Pb的密度比a b均高于內部的密度比ai，密度比a〇、ab均被設定在α〇及ab<95%的范圍內。若密度比αο和ab低于80%，則軸承強度變得不充分，另一方面，若其超過95%，則含油量不足，不優選。在本說明書中，將α 〇和ab統稱為α。
[0078] 而且，若將外徑面lb側的表層的壓縮層Ρο的深度的平均值設為To、將軸承面la 側的表層的壓縮層Pb的深度的平均值設為Tb，并將其與軸承面的內徑尺寸D1的比分別設為To/Dl和Tb/Dl，則優選設定為1/100S To/Dl以及Tb/Dl< 1/15。在此，密度比α以下述式表示。
[0079] α (% ) = (ρ 1/ρ0) Χ100
[0080] 其中，Ρ 1 :多孔體的密度、Ρ 0 :假定該多孔體中不存在細孔時的密度
[0081] 若To/Dl和Tb/Dl低于1/100,則氣孔壓壞變得不充分，另一方面，若超過1/15,則氣孔過度壓壞，不優選。需要說明的是，在本說明書中將To和Tb統稱為T。
[0082] 接著，對燒結軸承的制造方法的第1實施方式進行說明。如圖3所示，經過原料粉末準備工序S1、壓粉工序S2、燒結工序S3、精壓工序S4、含油工序S5來制造。
[0083] [原料粉末準備工序S1]
[0084] 在原料粉末準備工序S1中，準備、生成燒結軸承1的原料粉末。關于原料粉末，相對于81質量％的銅粉末、12質量％的50質量％錯-銅合金粉末、3質量％的娃粉末、1質量％的錫粉末、和3質量％的8質量％磷-銅合金粉末的共計100質量％,添加了 3質量％的石墨粉末，且為使成形性變得容易而添加了硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等潤滑劑〇. 5質量％。通過添加潤滑劑，可以使后述的壓粉體順利地脫模，且可以避免伴隨脫模的壓粉體形狀的崩塌。具體而言，將上述原料粉末Μ投入例如圖4所示的V型混合機10的缸體11中，使缸體 11旋轉而均勻混合。
[0085] [壓粉工序S2]
[0086] 在壓粉工序S2中，通過將上述原料粉末壓粉，而形成變為燒結軸承1形狀的壓粉體Γ (參照圖7)。對壓粉體Γ在燒結溫度以上進行加熱，并對由此形成的燒結體1"進行壓縮成形，使其密度比α為70%以上且80%以下。在圖7中，為簡便起見，將壓粉體的符號1'、燒結體的符號1"合并記載。
[0087] 具體而言，在例如以伺服馬達作為驅動源的CNC壓制機內設置模仿壓粉體形狀的劃分模腔而成的成形模具，在200?700MPa的壓力下，對填充在模腔內的上述原料粉末進行壓縮，由此形成壓粉體Γ。在壓粉體Γ的成形中，成形模具可被加溫至70°C以上。
[0088] 在本實施方式的燒結軸承1的制造方法中，通過使用鋁-銅合金粉末作為鋁源，從而因流動性引起成形性降低所導致的壓粉體強度不足的問題得到了改善，不存在與比重較小的鋁單質粒子飛散所相伴的操作方面的問題。此外，生產效率好，適宜大量生產。
[0089] [燒結工序S3]
[0090] 在燒結工序S3中，在燒結溫度對壓粉體Γ進行加熱，使得相鄰接的原料粉末之間燒結結合，由此形成燒結體1"。使用圖5所示的網帶式連續爐15,在金屬帶16上大量投入壓粉體Γ，為盡可能地防止氧化，在作為還原氣氛的氮氣以及氫氣的混合氣體氣氛下、或者在氮氣氣氛下，在850?950°C (例如900°C )將壓粉體Γ加熱10?60分鐘，由此形成燒結體1"。由此可以減少網帶式連續爐的負荷，實現穩定的品質、制造方法。
[0091] 若鋁-銅合金粉末達到共晶溫度548°C以上，則產生各種液相。若產生液相則發生膨脹，利用產生的液相形成燒結頸，實現致密化，尺寸發生收縮。在本實施方式中，通過使用網帶式連續爐15進行燒結，燒結體1"的表面被氧化，燒結受到阻礙而無法實現致密化，尺寸處于膨脹的狀態。但是，燒結體1"的內部被燒結而未發生氧化，可以充分確保燒結體1" 的強度。因為使用了網帶式連續爐15,因此縮短了從投入壓粉體Γ直至取出的燒結時間，可以實現大量生產，可謀求成本降低。另外，在燒結軸承的功能面，可以充分確保強度。
[0092] 在上述燒結工序中，所添加的磷合金粉末、錫粉末、硅粉末和石墨粉末發揮下述的協同效果，由此可形成高品質的燒結體。首先，利用磷，提高燒結時固相液相之間的潤濕性，具有使添加硅粉末所產生的液相產生溫度移向低溫側的效果，因此，可獲得良好的燒結體。作為磷的配合量，優選為0. 05?0. 5質量％。若低于0. 05質量％，貝U固相液相之間的燒結促進效果欠缺，另一方面，若超過〇. 5質量％，則獲得的燒結體變脆。另外，作為燒結助劑的硅，相對于燒結過程中形成的燒結進行阻礙相，使銅硅系液相產生，促進燒結。硅的配合量優選為1?4質量％。若低于1質量％，則產生的液相量較少，低溫下的液相燒結促進效果變得不充分，無法獲得致密且具有適宜硬度的燒結體。另一方面，若超過4質量％，則得到的燒結體較硬且變脆。
[0093] 此外，作為燒結助劑的錫發揮如下效果：彌補添加硅粉末所伴生的成形性的降低，此外與磷相同地，使得因添加硅粉末所生成的液相產生溫度降低。錫的配合量優選為 0. 5?2質量％。若低于0. 5質量％，則無法獲得通過添加錫粉末所帶來的壓粉密度的上升效果，另一方面，若超過2質量％，則在晶粒間界析出高濃度的錫，阻礙鋁的擴散，不優選。
[0094] 如上所述在原料粉末Μ中添加有燒結助劑，因此，可以獲得具有鋁-銅合金被燒結后的組織的燒結體1"，可以提高強度和耐腐蝕性。
[0095] 此外，石墨主要以游離石墨的形式存在于分散分布于基體的氣孔內，賦予燒結軸承以優異的潤滑性，有助于提高耐磨損性。關于石墨的配合量，優選相對于鋁、硅、錫、磷、銅以及不可避免的雜質的總計1〇〇質量％為1?5質量％。若低于1質量％，則無法獲得通過添加石墨帶來的潤滑性、耐磨損性的提高效果。另一方面，若超過5質量％，則強度降低，不優選。
[0096] [精壓工序S4]
[0097] 在精壓工序S4中，對通過燒結而與壓粉體Γ相比較發生了膨脹的燒結體1"進行尺寸整形。圖6中示出了精壓工序S4的詳情。精壓加工的模具由擠壓模20、上沖頭21、下沖頭22、以及沖芯23構成。如圖6(a)所示，在沖芯23和上沖頭21后退至上方的狀態下，將燒結體1"設置在下沖頭22上。如圖6(b)所示，最初使沖芯23進入燒結體1"的內徑，然后，如圖6 (c)所示，通過上沖頭21將燒結體1"擠入擠壓模20,并通過上下沖頭21、22進行壓縮。由此對燒結體1"的表面進行尺寸整形。通過精壓加工，將膨脹了的燒結體1"表層的氣孔壓壞，在制品內部和表層部產生密度差。
[0098] 圖7表示通過精壓加工對燒結體1"進行壓縮的狀態。用2點虛線表示精壓加工前的燒結體1"，實線表示精壓加工后的制品1。如2點虛線所示，燒結體1"在徑方向和寬度方向膨脹。因此，對于燒結體1"而言，與內徑側的軸承面la相比，外徑面lb被較多地壓縮。其結果是，與內徑側的軸承面lb表層的氣孔db (參照圖2 (a))相比，外徑面lb側的表層的氣孔do (參照圖2 (c))更多地被壓壞，相對于未被壓壞的軸承內部的氣孔di (參照圖 2 (b))，形成do < db < di的關系。由于形成上述關系，因此，可使得內徑側的軸承面la的耐腐蝕性、油膜形成性得到提高。另一方面，也使得接近封孔狀態的外徑面lb、端面lc的耐腐蝕性、保油性得到提高。
[0099] 上述精壓工序的模具由擠壓模20、一對沖頭21、22以及沖芯23構成，通過利用沖頭21、22和擠壓模20由燒結體1"的軸方向兩側和外徑側進行壓縮，從而利用沖芯23對燒結體1"的內徑側進行整形，由此有效地利用鋁青銅系燒結軸承的燒結產生的膨脹，可實現燒結軸承1的尺寸整形并且形成所需的氣孔。
[0100] 另外，可通過增加或減少上述擠壓模20的內徑尺寸與燒結體1"的外徑尺寸的尺寸差以及沖芯23的外徑尺寸與燒結體1"的內徑尺寸的尺寸差，來設定燒結體1"的表面的氣孔的大小。由此，可容易地控制燒結軸承1表面的氣孔的大小。
[0101] [含油工序S5]
[0102] 含油工序S5是在制品1(燒結軸承）中含浸潤滑油的工序。圖8示出了含油裝置。將制品1投入含油裝置25的罐26內，然后，向罐26內注入潤滑油27。然后，通過將罐26 內減壓，使潤滑油27含浸至制品1的氣孔do、db、di(參照圖2)內。由此，可以從開始運行起就獲得良好的潤滑狀態。作為潤滑油，可以使用礦物油、聚α-烯烴（PAO)、酯、液態油脂等。其中，只要根據軸承的使用用途來實施即可，未必必須實施該工序。
[0103] 通過以上所述工序所制造的本實施方式的燒結軸承1,耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性，油膜形成性，保油性得到提高，并且可謀求緊湊化、低成本化。
[0104] 接著對本發明的燒結軸承的第2實施方式以及制造方法的第2實施方式進行說明。第1實施方式中的燒結助劑為娃和錫，與其相對，不同點在于本實施方式的燒結軸承以及制造方法中采用氟化鋁和氟化鈣作為燒結助劑。
[0105] 本實施方式的燒結軸承以及制造方法中的原料粉末是，以第1實施方式中使用的銅粉末、鋁-銅合金粉末、磷合金粉末和石墨粉末、以及作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣作為主成分的混合粉末。關于銅粉末、錯 -銅合金粉末、磷合金粉末以及石墨粉末的內容，與第1實施方式相同，因此省略重復說明。
[0106] 在第2實施方式中，以鋁含量為7?12質量％、磷0. 05?0. 5質量％以及余量的主成分為銅的比例，將銅粉末、鋁-銅合金粉末以及磷合金粉末混合，相對于上述總計100 質量％，混合作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣總計0. 05?0. 2質量％、石墨1?5質量％，制成原料粉末。
[0107][氟化鋁和氟化鈣]
[0108] 關于含有鋁的銅系合金粉末，在燒結時于其表面生成的氧化鋁被膜會顯著阻礙燒結，但作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣邊在含有鋁的銅系合金粉末的燒結溫度850? 900°C下發生熔融邊緩慢蒸發，從而保護含有鋁的銅系合金粉末的表面，抑制氧化鋁的生成，由此促進燒結，增進鋁的擴散。氟化鋁和氟化鈣在燒結時蒸發、揮散，因此，在燒結軸承的成品中幾乎沒有殘留。
[0109] 相對于鋁、磷、將余量的主成分設為銅的原料粉末、以及不可避免的雜質的總計 100質量％，作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣優選以總計0. 05?0. 2質量％左右進行添加。若低于〇. 05質量％，則作為燒結助劑的效果變得不充分，無法獲得致密且具有適宜硬度的燒結體。另一方面，若超過0.2質量％，則即使添加更多量，作為燒結助劑的效果也達到極限，從成本的觀點來看，優選截止至0. 2質量％以下。
[0110] 本實施方式涉及的燒結軸承的剖面的金屬組織，與圖2的示意圖所示的第1實施方式相同，因此，僅對主要部分進行說明，其他部分省去重復說明。如圖2(a)、（b)、（c)所示，本實施方式的燒結軸承1中，帶有影線的3為鋁-銅合金組織，在表面以及內部氣孔周圍存在氧化鋁被膜4。因此，耐腐蝕性以及耐磨損性優異。盡管省略了圖示，但在鋁-銅合金組織3的晶粒間界部存在磷。在氣孔內分布有游離石墨5,因此潤滑性、耐磨損性優異。
[0111] 另外，如圖7所示，在本實施方式的燒結軸承1中，燒結后對軸承的外徑面lb和內徑側的軸承面la這兩者均進行精壓加工。然后，鋁銅系燒結軸承通過燒結而膨脹，因此與內徑側的軸承面la相比，軸承的外徑面lb被實施了更大量的精壓。因此，與軸承面la側的表層部的氣孔db (參照圖2 (a))相比，外徑面lb側的表層部的氣孔do (參照圖2 (c))更多地被壓壞。若將外徑面lb側的表層部的氣孔do、軸承面la側的表層部的氣孔db以及未被壓壞的軸承內部的氣孔di (參照圖2(b))的大小進行比較，則形成do < db < di的關系。由于形成這樣的關系，因此可使得軸承面la側的耐腐蝕性、油膜形成性得到提高，另一方面，可使得接近封孔狀態的外徑面lb側以及端面lc側的耐腐蝕性、保油性得到提高。使潤滑油含浸至燒結軸承1的氣孔do、db、di內。由此，可以從開始運行起就獲得良好的潤滑狀態。作為潤滑油，可以使用礦物油、聚α-烯烴（PAO)、酯、液態油脂等。根據軸承的使用用途，未必必須含浸潤滑油。
[0112] 此外，第2實施方式的燒結軸承1表層的壓縮層的狀態，也與圖1所示的第1實施方式的燒結軸承相同。即，對于本實施方式的燒結軸承1而言，如圖1所示，燒結軸承1的表層具有帶有影線的壓縮層。若以上述的密度比α的式子表示，則外徑面lb側的表層的壓縮層P〇的密度比α 〇以及軸承面la側的表層的壓縮層Pb的密度比a b均高于內部的密度比a i，密度比α〇、ab均被設定在80%彡α〇及ab彡95%的范圍內。
[0113] 而且，若將外徑面lb側的表層的壓縮層Po的深度的平均值設為To、將軸承面la 側的表層的壓縮層Pb的深度的平均值設為Tb，并將其與軸承面的內徑尺寸D1的比分別設為 To/Dl 和 Tb/Dl，則設定為 1/100S To/Dl 以及 Tb/Dl< 1/15。
[0114] 在制造方法的第2實施方式中，與圖3所示的第1實施方式的燒結軸承的制造方法相同，因此，僅對原料粉末準備工序S1以及燒結工序S3中具體的不同內容進行說明。
[0115] [原料粉末準備工序S1]
[0116] 關于原料粉末，相對于剩余質量％的銅粉末、14?20質量％的40?60質量％錯-銅合金粉末、和2?4質量％的8質量％磷-銅合金粉末的共計100質量％，添加了共計0. 05?0. 2質量％的作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣、1?5質量％的石墨粉末，且為使成形性變得容易而添加了硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等潤滑劑〇. 5質量％。
[0117] [燒結工序S3]
[0118] 在燒結工序中，所添加的磷合金粉末、氟化鋁和氟化鈣發揮下述的效果，由此可形成高品質的燒結體。首先，具有利用磷來提高燒結時固相液相之間的潤濕性的效果，因此可獲得良好的燒結體。作為磷的配合量，優選為〇. 05?0. 5質量％。若低于0. 05質量％，貝IJ固相液相之間的燒結促進效果欠缺，另一方面，若超過〇. 5質量％，則獲得的燒結體變脆。另夕卜，作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣邊在含有鋁的銅系合金粉末的燒結溫度850?900°C 下發生熔融，邊緩慢蒸發，從而保護含有鋁的銅系合金粉末的表面，抑制氧化鋁的生成，由此可進行燒結。氟化鋁和氟化鈣在燒結時蒸發、揮散，因此，在燒結軸承的成品中幾乎沒有殘留。需要說明的是，由于發生蒸發、揮散，因此將壓粉體放入箱體等中進行燒結。相對于鋁、磷、將余量的主成分設為銅的原料粉末以及不可避免的雜質的總計100質量％，作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣優選以總計〇. 05?0. 2質量％左右進行添加。
[0119] 在本實施方式的燒結軸承的制造方法中，與第1實施方式相同，如圖6所示，在精壓工序中，利用沖頭21、22和擠壓模20由燒結體1"的軸方向兩側和外徑側進行壓縮，由此利用沖芯23對燒結體1"的內徑側進行整形，從而有效地利用鋁青銅系燒結軸承的燒結所產生的膨脹，可在燒結軸承1的尺寸整形的同時形成所需的氣孔。此外，可通過增加或減少上述擠壓模20的內徑尺寸與燒結體1"的外徑尺寸的尺寸差以及沖芯23的外徑尺寸與燒結體1"的內徑尺寸的尺寸差，設定燒結體1"的表面的氣孔的大小。由此，可容易地控制燒結軸承1的表面的氣孔的大小。
[0120] 對于基于本實施方式的制造方法的燒結軸承而言，使其耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性，油膜形成性，保油性得到提高，并且可謀求緊湊化、低成本化。
[0121] 對本發明涉及的燒結軸承的第3實施方式以及制造方法的第3實施方式進行說明。本實施方式涉及的燒結軸承特定用于汽車發動機的燃料泵用途，因此，可以抑制粗劣的汽油導致的硫化腐蝕以及有機酸腐蝕，且初期磨合、耐久性等性能優異。
[0122] 組裝有第3實施方式的燒結軸承的汽車發動機的燃料泵的一個例子如圖9所示。在該燃料泵40中，在旋轉側設置有燒結軸承1。具體而言，其具備：具有液體入口 41a和液體出口 41b的殼體41、固定于殼體41且向殼體41的內部空間突出的固定軸2、相對于固定軸2自由旋轉地設置的葉輪42、馬達43、安裝在葉輪42上的磁鐵44、安裝于馬達43的旋轉軸且與葉輪42側的磁鐵44沿半徑方向對置的磁鐵45。燒結軸承1固定在葉輪42的內周面，燒結軸承1的內周面（軸承面la，參照圖1)與固定軸2的外周面在旋轉方向上自由滑動地嵌合。若旋轉驅動馬達43,則葉輪42通過馬達43側的磁鐵45和葉輪42側的磁鐵44 之間的吸引力而旋轉。由此，將從液體入口 41a流入殼體41的內部空間的燃料由液體出口 42a送出。
[0123] 在上述這種經常與汽油34接觸的環境下，為抑制由粗劣的汽油導致的硫化腐蝕以及有機酸腐蝕，且確保初期磨合、耐久性等性能，進行了各種研究和試驗評價，基于以下發現而完成了本實施方式。
[0124] (1)在鋁配合量和耐腐蝕性的關系中，若鋁的量增加，則增進向銅的擴散，耐腐蝕性效果大。
[0125] (2)在燒結溫度和耐腐蝕性的關系中，若提高燒結溫度，則增進鋁的擴散，耐腐蝕性效果大。
[0126] (3)在燒結軸承的密度和耐腐蝕性的關系中，若提高密度，則耐腐蝕性效果稍稍提商。
[0127] (4)添加劑（磷、鋅、硅）促進燒結過程中的鋁的擴散，因此可以減少鋁量，可以削減使耐腐蝕性和初期磨合變差的鋁組織的Y相的析出。
[0128] 關于燃料泵用燒結軸承，為了抑制硫化腐蝕以及有機酸腐蝕，且使得初期磨合、耐久性等性能得到提高，在本實施方式的燒結軸承以及制造方法中，以鋁含量為8?9質量％、磷0. 05?0. 5質量％、硅0. 5?3質量％、鋅2?4質量％以及余量的主成分為銅的比例，將銅粉末、錯-銅合金粉末、磷合金粉末、娃粉末以及鋅合金粉末混合，相對于上述總計100質量％，混合總計為〇. 05?0. 2質量％的氟化鋁和氟化鈣、1?5質量％的石墨，而制成原料粉末。關于原料粉末，也存在和上述第1以及第2實施方式相同的部分，各粉末的詳細情況如下所述。
[0129] [銅粉末]
[0130] 銅粉末有霧化粉、電解粉、粉碎粉，為了使鋁充分地在銅中擴散，樹枝狀的電解粉是有效的，且成形性、燒結性、滑動特性優異。因此，本實施方式中使用電解粉作為銅粉。關于粒度，通過了 100目網的粉末中通過了 350目網的粉末比率為40%以下。
[0131] [鋁-銅合金粉末]
[0132] 將50質量％鋁-銅合金粉末粉碎，進行了粒度調整。鋁銅合金粉末優選的粒度為，通過了 145目網的粉末中通過了 350目網的粉末比率為60%以上。通過使用鋁-銅合金粉末，可以誘發石墨、磷、鋅等添加劑的效果，作為燒結軸承材料，耐腐蝕性、強度、滑動特性等優異。另外，由于進行了合金化，因此不存在比重小的鋁單質粉體飛散所伴隨的操作方面的問題。
[0133] 鋁組織的α在對硫化腐蝕、有機酸腐蝕的耐腐蝕性以及初期磨合方面最為優異。通過使用50質量％鋁-銅合金粉末，即使添加石墨也可獲得強度，可制造燒結軸承。若組織變為Υ相，則雖然耐磨損性優異，但耐腐蝕性以及初期磨合較差。
[0134] 而且，為了促進銅和鋁的燒結，添加磷合金粉末、鋅合金粉末、氟化物（氟化鋁、氟化鈣）。由此在液相燒結、固相燒結中增進鋁對銅的擴散。若增進鋁的擴散，則耐腐蝕性提商。
[0135] [磷合金粉末]
[0136] 與上述第1及第2實施方式相同，磷合金粉末使用8質量％的磷-銅合金粉末。磷會提高燒結時的固相液相之間的潤濕性，具有使添加硅粉末所產生的液相產生溫度移向低溫側的效果。磷的配合量優選為0.05?0.5質量％。若低于0.05質量％，貝U固相液相之間的燒結促進效果欠缺，另一方面，若超過0.5質量％，則過度燒結，鋁發生偏析，γ相的析出增加，燒結體變脆。
[0137] [鋅合金粉末]
[0138] 作為鋅合金粉末，使用鋅-銅合金粉末。鋅的融點低，會促進銅、鋁的燒結，還會促進鋁的擴散。此外，耐腐蝕性優異。鋅的配合量優選為1質量％?5質量％。若低于1質量％，則無法獲得促進銅、鋁燒結的效果以及促進鋁的擴散的效果。另一方面，若超過5質量％，則在燒結時，鋅蒸發會污染燒結爐，并且會過度燒結，鋁發生偏析，阻礙鋁的擴散。
[0139] [硅粉末]
[0140] 硅作為燒結助劑而添加。硅相對于燒結過程中形成的燒結進行阻礙相，使銅硅系液相產生，促進燒結。硅在燒結過程中增進鋁的擴散，因此，可減少鋁量，削減Υ相。硅的配合量優選為〇. 5?3質量％。若低于0. 5質量％，則在燒結過程中對鋁的擴散的增進效果不充分，與此相伴，Υ相的削減效果變得不充分。另一方面，若超過3質量％，則燒結升溫時，硅發生反應，鋁會氧化變黑，產生變色的不良狀況。
[0141] [石墨粉末]
[0142] 石墨主要以游離石墨的形式存在于分散分布于基體的氣孔內，賦予燒結軸承以優異的潤滑性，有助于提高耐磨損性。關于石墨的配合量，優選相對于鋁、硅、錫、磷、銅以及不可避免的雜質的總計100質量％為1?5質量％。若低于1質量％，則無法獲得通過添加石墨帶來的潤滑性、耐磨損性的提高效果。另一方面，若超過5質量％，則強度降低，不優選。
[0143] [氟化鋁和氟化鈣]
[0144] 氟化鋁和氟化鈣與上述第2實施方式相同，因此省略重復說明。
[0145] 第3實施方式涉及的燒結軸承的剖面的金屬組織也與圖2的示意圖表示的第1及第2實施方式相同，因此僅對主要部分進行說明，其他部分省略重復說明。關于本實施方式的燒結軸承1，如圖2 (a)、（b)、（c)所示，帶有影線的3為鋁-銅合金組織，在表面以及內部氣孔周圍存在氧化鋁被膜4。因此，耐腐蝕性以及耐磨損性優異。盡管圖示省略，但在鋁-銅合金組織3的晶粒間界部存在磷。在氣孔內分布有游離石墨5,因此，潤滑性、耐磨損性優異。
[0146] 此外，在本實施方式的燒結軸承1中，也如圖7所示，在燒結后，對軸承的外徑面lb 和內徑側的軸承面la這兩者進行精壓加工。而且，鋁銅系燒結軸承通過燒結而膨脹，因此，與內徑側的軸承面la相比，軸承的外徑面lb被實施了更大量的精壓。因此，與軸承面la 側的表面層的氣孔db (參照圖2 (a))相比，外徑面lb側的表層部的氣孔do (參照圖2 (c)) 更多地被壓壞。若將外徑面lb側的表層部的氣孔do、軸承面la側的表層部的氣孔db以及未被壓壞的軸承內部的氣孔di (參照圖2 (b))的大小進行比較，則形成do < db < di的關系。由于形成這樣的關系，可使得軸承面la側的耐腐蝕性、油膜形成性得到提高，另一方面，可使得接近封孔狀態的外徑面lb側以及端面lc側的耐腐蝕性、保油性得到提高。燒結軸承1的氣孔do、db、di內含浸有潤滑油。由此，可從開始運行起就獲得良好的潤滑狀態。作為潤滑油，可以使用礦物油、聚α -烯烴（PA0)、酯、液態油脂等。但是，根據軸承的使用用途，并非必須含浸潤滑油。
[0147] 此外，第3實施方式的燒結軸承1表層的壓縮層的狀態，也與圖1所示的第1以及第2實施方式的燒結軸承相同。即，如圖1所示，對于本實施方式的燒結軸承1而言，燒結軸承1的表層具有帶有影線的壓縮層。若以上述的密度比α的式子表示，則外徑面lb側表層的壓縮層P〇的密度比α 〇以及軸承面la側表層的壓縮層Pb的密度比a b均高于內部的密度比a i，密度比α〇、ab均被設定在80%彡α〇及ab彡95%的范圍內。
[0148] 而且，將外徑面lb側表層的壓縮層Po的深度的平均值設為To、將軸承面la側表層的壓縮層Pb的深度的平均值設為Tb，并將其與軸承面的內徑尺寸D1的比分別設為To/ D1 和 Tb/Dl，則設定為 1/100S To/Dl 以及 Tb/Dl< 1/15。
[0149] 制造方法的第3實施方式也與圖3所示的第1以及第2實施方式的燒結軸承的制造方法相同，因此，僅對原料粉末準備工序S1、燒結工序S3以及精壓工序S4中具體內容的不同之處進行說明。
[0150] [原料粉末準備工序S1]
[0151] 關于原料粉末，相對于剩余質量％的電解銅粉末、14?20質量％的40?60質量％錯-銅合金粉末、2?4質量％的8質量％磷-銅合金粉末、1?3質量％的娃粉末、以及6?8質量％的20?40質量％鋅-銅合金粉末共計100質量％，添加了共計0. 05? 0.2質量％的作為燒結助劑的氟化鋁和氟化鈣、1?5質量％的石墨粉末，且為使成形性變得容易而添加了硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等潤滑劑0. 5質量％。
[0152] [燒結工序S3]
[0153] 在燒結工序中，重要的是，使得鋁向銅中充分擴散以提高耐腐蝕性，以及使鋁組織為α相，由此使耐腐蝕性和軸承性能（初期磨合）得到提高。若變為 Y相，則會變硬，盡管耐磨損性優異，但耐腐蝕性會降低。因此，明確：為盡可能地抑制Υ相的析出，必須減少鋁量。
[0154] 作為滿足上述的燒結條件，燒結溫度優選為900?950°C，作為燃料泵用燒結軸承，進一步優選900?920°C (例如920°C )。另外，氣氛氣體設為氫氣、氮氣或它們的混合氣體，燒結時間長則耐腐蝕性良好，對于燃料泵用燒結軸承而言，燒結時間優選為20?60 分鐘（例如30分鐘）。
[0155] [精壓工序S4]
[0156] 在本實施方式的燒結軸承的制造方法中，與第1及第2實施方式相同，如圖6所示，在精壓工序中，通過利用沖頭21、22和擠壓模20由燒結體1"的軸方向兩側和外徑側進行壓縮，從而利用沖芯23對燒結體1"的內徑側進行整形，由此有效地利用鋁青銅系燒結軸承的燒結產生的膨脹，可實現燒結軸承1的尺寸整形，同時形成所需的氣孔。另外，可通過增加或減少上述擠壓模20的內徑尺寸與燒結體1"的外徑尺寸的尺寸差以及沖芯23的外徑尺寸與燒結體1"的內徑尺寸的尺寸差，來設定燒結體1"的表面的氣孔的大小。由此，可容易地控制燒結軸承1表面的氣孔的大小。此外，盡管省略圖示，但通過對軸承面la(參照圖7)進行旋轉精壓，可使軸承面la的氣孔減小。
[0157] 對于基于第3實施方式的制造方法的燒結軸承，可使其耐腐蝕性、強度、耐磨損性等機械特性，油膜形成性，保油性得到提高，并且可謀求緊湊化、低成本化。特別是，作為燃油泵用燒結軸承，可以抑制粗劣的汽油導致的硫化腐蝕以及有機酸腐蝕，且初期磨合、耐久性等性能優異。
[0158] 作為以上實施方式所涉及的燒結軸承的用途，例示了燃料泵，但并不限定于此，也可適用于例如廢氣再循環裝置（EGR)、漁具的卷軸等要求耐腐蝕性的用途的軸承。
[0159] 在以上的各實施方式的說明中，例示了將本發明用于使軸承面la為正圓形狀的正圓軸承的情形，但本發明并不限定于正圓軸承，可同樣適用于在軸承面la、軸2的外周面設置有人字形溝槽、螺旋溝槽等的動壓發生部的流體動壓軸承。
[0160] 本發明并不受上述的實施方式的任何限定，在不超出本發明思想的范圍內，當然能夠以各種方式來實施，本發明的范圍由權利要求示出，還包括與權利要求所述的含義相同以及該范圍內的各種變形。
[0161] 符號說明
[0162] 1 燒結軸承
[0163] 1' 壓粉體
[0164] 1" 燒結體
[0165] la 軸承面
[0166] lb 外徑面
[0167] lc 端面
[0168] 2 軸
[0169] 3 鋁銅合金組織
[0170] 4 氧化鋁被膜
[0171] 5 游離石墨
[0172] 15 網帶式連續爐
[0173] 20 擠壓模
[0174] 21 上沖頭
[0175] 22 下沖頭
[0176] 23 沖芯
[0177] 40 燃料泵
[0178] D1 軸承面的內徑尺寸
[0179] db 氣孔
[0180] di 氣孔
[0181] do 氣孔
[0182] Ti 壓縮層
[0183] To 壓縮層
【權利要求】
1. 一種燒結軸承，其特征在于，含有3?12質量％的鋁和0. 05?0. 5質量％的磷、將余量的主成分設為銅且含有不可避免的雜質，該燒結軸承具有利用添加在原料粉末中的燒結助劑將鋁-銅合金燒結而成的組織，且使所述燒結軸承的表層部氣孔小于內部氣孔。
2. 根據權利要求1所述的燒結軸承，其中，在原料粉末中添加有1?4質量％的硅和0. 5?2質量％的錫作為所述燒結助劑。
3. 根據權利要求1所述的燒結軸承，其中，相對于所述鋁、磷和將余量的主成分設為銅的原料粉末以及不可避免的雜質的總計 100質量％，添加有總計為0. 05?0. 2質量％的氟化鋁和氟化鈣作為所述燒結助劑。
4. 根據權利要求3所述的燒結軸承，其中，還添加有2?4質量％的鋅。
5. 根據權利要求3或4所述的燒結軸承，其中，還添加有0. 5?3質量％的硅。
6. 根據權利要求1和權利要求3?5中任一項所述的燒結軸承，其中，所述銅的原料粉末以電解銅粉為主體。
7. 根據權利要求1?6中任一項所述的燒結軸承，其中，相對于所述原料粉末和不可避免的雜質的總計100質量％，添加有1?5質量％的石墨。
8. 根據權利要求1?7中任一項所述的燒結軸承，其中，所述燒結軸承的表層具有壓縮層，該壓縮層的密度比（α 1)高于內部的密度比（α 2)，所述密度比（α 1)為80% < α 1<95,且所述壓縮層的深度的平均值（Τ)與所述軸承面的內徑尺寸（D1)之比（T/D1) 為 1/100 彡 T/D1 彡 1/15。
9. 根據權利要求1?8中任一項所述的燒結軸承，其中，所述燒結軸承的外表面中，軸承面的氣孔大于其他外表面的氣孔。
10. 根據權利要求1?9中任一項所述的燒結軸承，其中，所述燒結軸承為含油軸承。
11. 根據權利要求1以及權利要求3?9中任一項所述的燒結軸承，其被用于燃料泵，且將鋁含量設為8?9質量％。
12. -種燒結軸承的制造方法，其特征在于，所述燒結軸承含有3?12質量％的鋁和 0. 05?0. 5質量％的磷、將余量的主成分設為銅且含有不可避免的雜質，該制造方法至少包括：對向原料粉末中添加了燒結助劑而成的壓粉體進行成形的壓粉工序；由所述壓粉體得到具有將鋁-銅合金燒結而成的組織的燒結體的燒結工序；和將所述燒結體進行尺寸整形的精壓工序。
13. 根據權利要求12所述的燒結軸承的制造方法，其中，相對于所述鋁、磷和將余量的主成分設為銅的原料粉末以及不可避免的雜質的總計 100質量％，添加有總計為0. 05?0. 2質量％的氟化鋁和氟化鈣作為所述燒結助劑。
14. 根據權利要求12或13所述的燒結軸承的制造方法，其中，所述銅的原料粉末以電解銅粉為主體。
15. 根據權利要求12?15中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，相對于所述原料粉末和不可避免的雜質的總計100質量％，添加有1?5質量％的石墨。
16. 根據權利要求12?15中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，所述精壓工序的模具由擠壓模、一對沖頭、以及沖芯構成，利用所述沖頭和擠壓模由燒結體的軸方向兩側和外徑側進行壓縮，由此利用沖芯對所述燒結體的內徑側進行整形。
17. 根據權利要求12?16中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，通過增加或減少所述擠壓模的內徑尺寸和所述燒結體的外徑尺寸的尺寸差以及所述沖芯的外徑尺寸與所述燒結體的內徑尺寸的尺寸差，設定所述燒結體的表面氣孔的大小。
18. 根據權利要求12?15中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，在所述燒結工序中使用網帶式連續爐。
19. 根據權利要求12?15以及權利要求18中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，所述燒結工序中的燒結溫度為850?950°C。
20. 根據權利要求12?15、權利要求18以及權利要求19中任一項所述的燒結軸承的制造方法，其中，將所述燒結工序中的燒結氣氛設為還原氣氛，將燒結時間設為10?60分鐘。
【文檔編號】B22F5/00GK104204247SQ201380014056
【公開日】2014年12月10日申請日期:2013年3月13日優先權日:2012年3月13日
【發明者】神納誠, 森夏比古, 伊藤容敬申請人:Ntn株式會社

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