烧结金属轴承制造技术

一种烧结金属轴承，其特征在于，由以铜系粉末与铁系粉末作为主成分的原料粉末形成，且在内周具有径向轴承面，作为铜系粉末，使用微细铜粉以重量比计占铜系粉末整体的三分之一以上的铜系粉末，所述微细铜粉显示出直径不足45μm的微粒的比例为80重量％以上的粒度分布，并且，在900℃以上且1000℃以下的条件下，烧结将原料粉末压缩成形而得到的压缩体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结金属轴承
本申请(本申请第一专利技术)涉及一种烧结金属轴承，特别是涉及铜铁系的烧结金属轴承。另外，本申请(本申请第二专利技术)涉及流体动压轴承装置用的原材、使用该原材的轴部件以及使用该轴部件的流体动压轴承装置。
技术介绍
烧结金属轴承通过使润滑油浸渗于内部气孔而使用，伴随着插入到内周的轴的相对旋转而浸渗于内部的润滑油向与轴的滑动部渗出而形成油膜，借助该油膜对轴进行旋转支承。这样的烧结金属轴承因其优异的旋转精度以及静音性能而用作搭载于以信息设备为代表的各种电气设备的马达用的轴承，更具体而言，适合用作HDD、CD、DVD、蓝光光盘用的磁盘驱动装置中的主轴马达轴承、或者激光打印机(LBP)的多边扫描马达、风机马达等的轴承。烧结金属轴承有以铜作为主成分的铜系、以铁作为主成分的铁系、以铜和铁作为主成分的铜铁系等(例如，参照下述专利文献1)，其中，铜铁系的烧结金属轴承基于能够享有铜的优异的压缩变形性所带来的油膜形成率的提高效果、以及因铁所具有的高硬度而得到的轴承面的耐磨损性提高效果双方这一点而适合用作上述轴承。即，由于铜是比较软的金属，因此在以铜作为主成分而使用的情况下，烧结金属轴承的内部气孔容易被压破，其结果是，油渗透率(在负荷了规定压力的状态下，将润滑油从烧结金属轴承的内径侧向外径侧输送时的润滑油的容易通过程度)降低。若油渗透率低，则润滑油不易向烧结金属轴承的内部气孔避让，因此，形成于轴承缝隙的油膜的压力容易增高，能够获得油膜所带来的高支承力。另外，由于铁是硬度比较高的金属，因此在以铁作为主成分而使用的情况下，烧结金属轴承的轴承面硬度增高，由此可以实现轴承面的耐磨损性提高。另一方面，具备上述烧结金属轴承等轴承的流体动压轴承装置因其高旋转精度以及静音性能而适合用于各种磁盘驱动装置(例如HDD的磁盘驱动装置、CD－ROM等光盘驱动装置等)的主轴马达、激光打印机(LBP)的多边扫描马达、放映机的色轮马达用、或者使用于电气设备的冷却等的风机马达等小型马达。图14示出将这种流体动压轴承装置使用于HDD等磁盘驱动装置的例子。在该图中，附图标记101表示流体动压轴承装置，附图标记102表示轴部件，附图标记103表示磁盘毂，附图标记104表示定子线圈，附图标记105表示转子磁铁，附图标记106表示马达基座，附图标记107表示壳体，附图标记108表示轴承套筒，附图标记110表示盖部件，附图标记121表示轴部，附图标记122表示凸缘部，附图标记D表示磁盘。所述轴部件2通常如图15A所示那样在其外周面121a的局部形成有使直径略微减小的圆筒状的避让部102a，在该避让部102a与轴承套筒108之间保持规定量的润滑油，同时通过增大径向缝隙来减少摩擦转矩。并且，在该避让部102a的两侧的圆筒部102b、102c的局部形成有构成径向轴承部的动压槽图案A1、A2。如图15B所示，所述动压槽图案A1、A2通过将在避让部102a的两侧形成了圆筒部102b、102c的轴原材102’夹持在上下一对滚轧模具(転造型)之间，通过公知的滚轧法而形成(参照专利文献2的图4)。由此，例如形成多个人字形状的动压槽G。需要说明的是，构成所述径向轴承部的动压槽图案A1、A2有时也代替形成于轴部件102的外周面，通过在轴承部件109的内周面使用滚轧滚珠(転造ボール)等而形成(参照专利文献3的图1)。通过滚轧而形成的轴部件102之后热处理，形成淬火轴，通过对该淬火轴的外周面实施研削等最终精加工而获得外周面达到规定精度的作为成品的轴部件102。然后，在轴部件102的端部、即动压槽形成区域102b的端部安装形成推力轴承部的凸缘部122。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002－349575号公报专利文献2：日本特开平7－114766号公报专利文献3：日本特开平10－137886号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题这样，铜铁系的烧结金属轴承能够同时具有铜系与铁系双方的特性，相反有时产生以下不良情况。即，若增加铜系组织的比率，则会获得油渗透率降低的优点，相反会产生耐磨损性降低的不良情况。另一方面，若增加铁系组织的比率，则会获得耐磨损性提高的优点，相反会产生油渗透率增高的不良情况。因此，在要求的油渗透率、耐磨损性的等级高的情况下，难以通过仅改变铜系与铁系之比率的调整来获得油渗透率与耐磨损性双方优异的烧结金属轴承。这里，例如，认为若提高烧结密度(不考虑成品的内部气孔的情况下的表观上的单位体积的质量)，则内部气孔减少，从而可以减小油渗透率。特别是，在最近的信息设备(HDD等)中，伴随着存储容量的增大化，应当通过烧结金属轴承支承的旋转体(包括主轴以及与主轴一体旋转的磁盘毂、磁盘等)的重量存在增大的趋势。因此，认为烧结密度的增大化在实现烧结金属轴承的高强度化(高刚性化)以及耐磨损性的提高化方面也是适合的。但是，若为了提高烧结密度而增大压缩量，会将内部气孔压破，则浸渗于烧结金属轴承的内部的油量减少，因此提前出现润滑油的劣化，结果是存在导致轴承性能的提前降低的顾虑。考虑到此类情况，现有以上的烧结密度的增大化并不容易。另外，作为形成铁系组织的铁系粉末，若使用不锈钢粉末，则能够不使烧结密度增高地提高耐磨损性，但由于不锈钢粉末一般比纯铁粉末高价，因此无法实现不导致成本增高地实现耐磨损性的提高的目的。另外，关于上述的动压槽图案的成形，由于滚轧法是通过利用塑性变形使原材表面的材料移动而获得所希望形状的加工方法，因此，若在轴原材的表面存在凹陷的避让部，则容易产生朝向该避让部侧的材料流动。对于以往的轴部件102，如图15A所示，形成有动压槽G的动压槽图案A1、A2的单侧A1a、A2a与低一级的避让部102a邻接，从该避让部102a向动压槽图案A1、A2引入流体，但动压槽图案A1、A2的相反侧保持原样地与轴部件102的相同高度的圆筒部102b、102c连接。因此，对于该动压槽G的深度而言，与避让部102a邻接的一侧A1a、A2a比相反侧A1b、A2b深，避让部102a的相反侧A1b、A2b因不具有供材料避让的空间而存在动压槽G的深度相对变浅的趋势。其结果，如图16的槽深度测定结果所示，槽深度在轴向上倾斜，左右不平衡，存在无法获得稳定的动压效果与径向方向轴承刚性的课题。虽然并非无法通过改变滚轧夹具的动压槽形成用凸部的高度来消除该课题，但凸部的加工难，成本增高。鉴于以上情况，本专利技术的第一技术课题要解决，在铜铁系的烧结金属轴承中，通过以低成本实现耐磨损性的提高和油渗透率的减少化，而能够长期发挥现有水平以上的轴承性能。另外，鉴于以上情况，本专利技术的第二技术课题要解决，在滚轧形成单侧与避让部邻接的动压槽图案的动压槽时，防止相反侧的动压槽图案的槽深度相对变浅。用于解决课题的手段所述第一技术课题的解决通过本申请第一专利技术的烧结金属轴承来实现。即，该轴承的特征在于，烧结金属轴承由以铜系粉末与铁系粉末作为主成分的原料粉末形成，且在内周具有径向轴承面，作为铜系粉末，使用微细铜粉以重量比计占铜系粉末整体的三分之一以上的铜系粉末，所述微细铜粉显示出直径不足45μm的微粒的比例为80重量％以上的粒度分布，并且，在900℃以上且1000℃以下的条件下，烧结将原料粉末压缩成形而得到的压缩体。需要说明的，这里所说的“铜系粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结金属轴承，其特征在于，由以铜系粉末与铁系粉末作为主成分的原料粉末形成，且在内周具有径向轴承面，作为所述铜系粉末，使用微细铜粉以重量比计占所述铜系粉末整体的三分之一以上的铜系粉末，所述微细铜粉显示出直径不足45μm的微粒的比例为80重量％以上的粒度分布，并且，在900℃以上且1000℃以下的条件下，烧结将所述原料粉末压缩成形而得到的压缩体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 JP 2012-061849;2012.03.27 JP 2012-072521.一种烧结金属轴承，其特征在于，是将原料粉末压缩成形后进行烧结而得到的，且在内周具有径向轴承面，其中，共同作为主成分的铜系粉末与铁系粉末以彼此独立的粉末的状态而包含在所述原料粉末中，作为所述铜系粉末，使用微细铜粉以重量比计占所述铜系粉末整体的三分之一以上的铜系粉末，所述微细铜粉显示出直径不足45μm的微粒的比例为80重量％以上的粒度分布，并且，在900℃以上且1000℃以下的条件下，烧结将所述原料粉末压缩成形而得到的压缩体。2.根据权利要求1所述的烧结金属轴承，其中，烧结密度设为6.70g/cm3以上且7.20g/cm3以下。3.根据权利要求1或2所述的烧结金属轴承，其中，油渗透率设为0.10g/10分钟以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀政治，赤井洋，栗村哲弥，伊藤冬木，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP