烧结轴承及其制造方法技术

烧结轴承1以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主成分。该烧结轴承1由表面层S1和基部S2构成。以其厚度方向薄的方式配置的扁平铜粉为主体形成表面层S1，基层S2中，以铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成铁组织33和与该铁组织接触的铜组织31c。由此，能够提供兼具轴承面的耐磨损性和轴承强度的低成本的烧结轴承。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由烧结金属构成的烧结轴承及其制造方法。
技术介绍
烧结轴承为具有无数内部孔隙的多孔质体，通常在内部孔隙浸渗有润滑流体(例如润滑油)的状态下使用。该情况下，在烧结轴承与插入到其内周的轴相对旋转时，保持于烧结轴承的内部孔隙的润滑油随着温度上升而渗出于烧结轴承的内周面(轴承面)。于是，利用该渗出的润滑油，在烧结轴承的轴承面与轴的外周面之间的轴承间隙形成油膜，从而使轴以相对自由旋转的方式得到支承。例如，下述的专利文献1中记载了一种烧结轴承，作为以铁和铜为主成分的铜铁系的烧结轴承，在铁粉上包覆有10质量％以上且小于30质量％的铜，对粒度为80目以下的覆铜铁粉进行压粉/烧结而得到。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3613569号公报专利文献2:日本实开平2-57251号公报专利文献3:日本特开2012-26504号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1的构成中，铁相(铁组织)和铜相(铜组织)的网络强度低，因此轴承面过早产生磨损等方面成为问题。已知将专利文献1的烧结轴承用于振动电动机的情况下，长期使用时旋转变动增大。这是因为由于铁组织与铜组织之间的网络强度不足，从而轴承面过早产生磨损。此外，已知有使用滑动轴承作为自由旋转地支承汽车用启动器中的电动机轴的轴承的情况(专利文献2)。在汽车用启动器中，为了得到发动机启动时所需的大扭矩，通常经由减速比大的减速装置、例如行星齿轮机构，来使电动机输出减速。已经提出了下述内容:在构成该行星齿轮机构的行星齿轮的内周压入铜系、铁系或铜铁系等烧结轴承，并支承行星齿轮使其可相对于轴自由旋转(专利文献3)。可是，发动机的旋转中，启动器处于停止状态，因此在轴与轴承之间不产生相对旋转。因此，难以考虑到发动机的旋转中烧结轴承的轴承面与其相对的轴的表面的磨损。但是，根据本专利技术人的验证，发现长时间驱动发动机时，在烧结轴承的轴承面、轴的表面会产生微动磨损。据认为这是因为，发动机的旋转中，发动机的振动传到启动器，因此由于该振动，轴承面与轴的表面接触，产生微小滑动，以此为契机，轴承面、轴的表面发生氧化，导致表面组织易脱落。该情况下，若铁组织与铜组织之间的网络强度不足，则助长表面组织的脱落。该微动磨损随着烧结轴承中Fe含量的增加而越发显著，因此特别是使用铁系的烧结轴承或Fe量较多的铜铁系的烧结轴承时，该微动磨损成为问题。若使用铜系的烧结轴承，则不易产生氧化，因此能够防止微动磨损。但是，对于铜系的烧结轴承来说，铜本身为软质，因此存在轴承强度不足的趋势。因此，由于发动机的振动，轴与轴承面接触时，轴承面产生变形，或将烧结轴承压入壳体的内周时，伴随着压入的烧结轴承的缩径变形的影响有可能波及轴承面，导致轴承面的精度下降。如此，铜系的烧结轴承在初期磨合性、肃静性等滑动特性方面很有利，但在轴承强度方面存在困难。相反，铁系或Fe量较多的铜铁系的烧结轴承在轴承强度的方面很有利，但在滑动特性方面存在困难(如上所述，根据使用条件，还有可能发生微动磨损)。如此，在现有的烧结轴承中，难以全部满足滑动特性、轴承强度、耐磨损性等，为了扩大烧结轴承的用途，还期望提供以高维度满足这些要求特性的烧结轴承。因此，本专利技术目的在于提供一种烧结轴承及其制造方法，该烧结轴承具有良好的滑动特性，同时能够兼具轴承面的耐磨损性和轴承强度，且能够实现降低成本。解决课题的手段为了实现上述目的，本专利技术的烧结轴承以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主成分，其中，其具有含有铁组织和铜组织的基部、覆盖基部表面的表面层，表面层以扁平铜粉为主体，所述扁平铜粉以所形成的表面层厚度方向薄的方式配置，且基层的铁组织和铜组织的至少一部分具有以铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成的铁组织和铜组织。扁平铜粉具有原料粉的成型时附着于模具成型面的性质，因此成型后的压粉体在表层上含有较多的铜。因此，烧结后的烧结体上形成有铜含量较多的表面层(优选的是，以面积比计，在表面层的表面上形成60％以上的铜组织)。如此，通过增多表面层的铜含量，能够实现提高初期磨合性和肃静性，且与石墨等固体润滑剂共同作用，滑动特性良好。此外，对于轴的攻击性也降低，因此提高耐久寿命。而且，形成的轴承面富含铜，不易氧化，因此能够防止轴承面的微动磨损。该烧结轴承含有低熔点金属，因此与基层的铁组织接触的铜组织基本上为低熔点金属扩散至铜粉中而成的铜组织。烧结时，低熔点金属润湿铜的表面，进行液相烧结，因此特别是在基部，能够强化金属颗粒之间的结合力。此外，基部基本上以铜粉的一部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成，因此能够在烧结后的铜组织(以铜为主成分的组织)与铁组织(以铁为主成分的组织)之间得到较高的网络强度。因此，能够防止铜组织、铁组织从轴承面脱落，从而提高轴承面的耐磨损性。此外，能够提高轴承强度，因此即使在壳体的内周压入并固定烧结轴承的情况下，轴承面也不会随壳体的内周面形状而产生变形，能够实现轴承面的高精度化。此外，轴承面的基底得到强化，因此能够抑制轴与轴承面由于振动等而接触时的轴承面的变形。因此，能够提供一种烧结轴承，其适合在用于启动发动机的启动器(也包括组装在启动器内部的减速装置等)中的使用、在用于便携终端等的振动电动机中的使用。部分扩散合金粉中的铜的比例优选为10wt％以上、30wt％以下。对含有扁平铜粉和低熔点金属的压粉体进行烧结时，扁平铜粉有可能发生球状化。在本专利技术中，使用铜粉的一部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉，因此烧结时，在低熔点金属的周围存在大量铜粉。该情况下，伴随着烧结的升温，熔融的低熔点金属比扁平铜粉先扩散至部分扩散合金粉的铜粉中，因此能够抑制低熔点金属粉给表面层的扁平铜粉带来的影响。因此，能够防止表面层的扁平铜粉的球状化，能够提高表面层的表面中的铜浓度。除了使基层的铁组织和铜组织全部以部分扩散合金粉形成之外，还可以使基层的铁组织和铜组织以部分扩散合金粉、单质铁粉和单质铜粉中的任一者或两者形成。组合使用扁平铜粉、低熔点金属的情况下，为了使球状化的影响为最小限度，还应该使低熔点金属相对于扁平铜粉的含量小于10wt％，这是目前为止的技术常识。与此相对，在本专利技术中，如上所述，能够抑制由于低熔点金属导致的表面层的扁平铜粉的球状化，因此能够增加轴承中的低熔点金属的含量。如此，通过增加低熔点金属的含量，金属颗粒之间的结合力得到进一步强化，因此在提高轴承强度方面很有效。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结轴承，该烧结轴承以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主成分，其中，其具有含有铁组织和铜组织的基部、覆盖基部表面的表面层，表面层以扁平铜粉为主体，所述扁平铜粉以所形成的表面层厚度方向薄的方式配置，且基层的铁组织和铜组织的至少一部分以铜粉部分地扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.03 JP 2013-208277;2014.01.20 JP 2014-007911.一种烧结轴承，该烧结轴承以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主
成分，其中，其具有含有铁组织和铜组织的基部、覆盖基部表面的表面层，表面层以
扁平铜粉为主体，所述扁平铜粉以所形成的表面层厚度方向薄的方式配置，且基层的
铁组织和铜组织的至少一部分以铜粉部分地扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成。
2.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，以面积比计，在表面层的表面上形成
60％以上的铜组织。
3.如权利要求1或2所述的烧结轴承，其中，基层的铁组织和铜组织全部以部
分扩散合金粉形成。
4.如权利要求1或2所述的烧结轴承，其中，基层的铁组织和铜组织以部分扩
散合金粉、单质铁粉和单质铜粉中任一者或两者形成。
5.如权利要求1～4中任一项所述的烧结轴承，其中，使与基层的铁组织接触的
铜组织为低熔点金属扩散至铜粉中而成的铜组织。
6.如权利要求1～5中任一项所述的烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤容敬，山下智典，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP