用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料及使用其的轴承制造技术

一种用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料，它包括：　　　　一用不锈钢制成的衬底金属；以及　　　　　一多孔烧结金属层，它借助于一结合层与所述衬底金属的至少一个表面形成为一体，且在所述多孔烧结金属层的晶界处以散布的方式包含有无机物质微粒，　　　　包含无机物质微粒的多孔烧结金属层包含：４％至１０％重量的锡、１０％至４０％重量的镍、不少于０．１％且少于０．５％重量的磷以及余量的铜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于具有一多孔烧结金属层的流体静压空气轴承的轴承材料，以及使用这种轴承材料的流体静压空气轴承。
技术介绍
由于出色的高速稳定性和高荷载承载能力，多孔质流体静压空气轴承迄今为止仍受到人们的关注，尽管人们已进行了各种各种的研究，但是在它们的实际使用中仍有许多问题有待克服。对于多孔质流体静压空气轴承，经常使用的是通过将一多孔烧结金属坯与设有供应压缩气体的装置的一衬底金属结合来形成的一种轴承材料。作为在该轴承材料中用于形成多孔烧结金属坯的材料，经常使用的是主要由青铜、铝合金或不锈钢组成、特别是主要由青铜构成的一种材料。作为用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料，要求具有足够的透气性和10-3量级的表面粗糙度。但在流体静压空气轴承使用上述轴承材料的情况中，多孔烧结金属坯自身在某种程度上具有令人满意的透气性，但由于多孔烧结金属坯的尺寸精度和表面粗糙度是不够的，所以其表面在许多情况下要进行机械加工。这种机械加工主要通过车床车削、磨铣和/或磨削来施行的，但这样的车床车削、磨铣和/或磨削会对多孔烧结金属坯的表面造成负荷，这会显著地影响其透气性(牵拉性能)。特别是在磨铣过程中，在多孔烧结金属坯的表面中发生塑性流动，并因而导致毛边的产生。此外，多孔烧结金属坯与上述的设有用于供应压缩气体的装置的衬底金属结合，例如在一多孔质流体静压空气径向轴承的情况中，在该结合过程中采用了一用于将中空圆筒形多孔烧结金属坯压配合到一中空圆筒形衬底金属上的方法。在简单的滑动轴承的情况中，即便是采用这样的压配合，也不会发生问题。但在多孔质流体静压空气轴承中，由于在两构件是明显地相互紧密压配的接触部分之间存在十分小的间隙，所以可能会出现气体从从该间隙的漏出大于压缩气体在多孔烧结金属坯中的主要流通的情况。气体从该间隙漏出自然导致诸如多孔质流体静压空气轴承承载能力减小之类的性能方面的下降，所以较佳地是尽可能地防止这样的漏出。为了解决该问题，如果将过盈做大并用较大的压配合力来进行装配，可以基本完全消除这个部分中的间隙。但另一方面，在承受衬底金属的极大牵拉的多孔烧结金属坯外表面侧的上可能会出现烧结金属的塑性流动。因此，又产生了一个新的问题，即在装配至衬底金属上之后，压缩气体的流通在多孔烧结金属坯的装配表面侧上明显受阻。鉴于以上所述的问题，本受让人提出了一种诸如在JP-A-11-158511中所述的方案(以下称为传统技术)的技术，以克服上述问题。亦即，该传统技术涉及一种包含以下构件的用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料一衬底金属；和烧结到衬底金属的至少一个表面上的一多孔烧结金属层，在该多孔烧结金属层的晶界处包含一无机物质的微粒。作为一个具体的例子，该传统技术还揭示了一种除了无机物质微粒之外还包括以下成分的多孔烧结金属层4％至10％重量的锡、10％至40％重量的镍、0.5％至4％重量的磷、3％至10％重量的石墨以及余量的铜。在该传统技术中揭示的轴承材料具有以下优点(1)由于在多孔烧结金属层的晶界处包含诸如石墨之类的无机物质微粒，所以即使对轴承材料进行机械加工，也可以抑制其表面的荷载，并可以获得理想的牵拉结构。(2)由于多孔烧结金属层通过结合与衬底金属形成为一体，所以没有从该接合部产生的压缩气体漏出，并且由于供应气体的压力产生的烧结层表面的变形可以被减到最小。对于在该传统技术中所揭示的轴承材料的多孔烧结金属层，诸成分中的镍(Ni)和磷(P)在烧结过程中生成液相Ni3P，并通过随着烧结温度的上升逐渐发生的固相和液相之间的相互扩散来实现烧结层的熔合。此外，通过多孔烧结金属层与衬底金属之间带有液相Ni3P相对衬底金属(钢产品)的优良湿润性的结合而形成为一体来制造该轴承材料。但在将具有优良的抗腐蚀、特别是抗锈蚀能力的不锈钢用作衬底金属的情况中，在衬底金属与多孔烧结金属层的结合和形成为一体的过程中会出现许多问题。亦即，这些问题包括(1)在烧结时多孔烧结金属层结合到用不锈钢制成的衬底金属的至少一个表面上的情况中，在衬底金属的表面、亦即在衬底金属与多孔烧结金属层之间的结合界面出产生诸如Cr2O3之类的铬的氧化物。由于在结合界面之间介入了这些铬的氧化物，所以就妨碍了多孔烧结金属层与衬底表面之间的结合和形成为一体。(2)如果在烧结过程中所产生的液相Ni3P量较大，这样的液相Ni3P就会在烧结过程中流出，且用于将多孔烧结金属层结合到衬底金属表面所需的液相Ni3P量减少，从而降低了多孔烧结金属层与衬底金属之间的粘结强度。这样，在烧结之后，在冷却过程(辐射冷却)中随着温度的下降，多孔烧结金属层与衬底金属之间接合处的多孔烧结金属层收缩，导致接合处发生剥落。特别是，上述的问题(2)会带来诸如压缩气体从多孔质流体静压空气轴承中的接合部漏出的问题。作为对上述问题进行研究的结果，本专利技术人发现，对于上述的问题(1)，如果在由不锈钢制成的衬底金属的表面上设置一镀层，并且在衬底金属于多孔烧结金属层之间插入包含这样的镀层的结合层，就可以防止在衬底金属与多孔烧结金属层之间的结合界面处生成铬氧化物，并且多孔烧结金属层可以借助于结合层与不锈钢制成的衬底金属表面结合并形成为一体。此外，本专利技术人发现，相对上述的问题(2)，可以通过减少所产生的液相Ni3P量来减小烧结后的冷却过程中的多孔烧结金属层收缩量，因而可能在多孔烧结金属层与衬底金属之间接合处不发生剥落地实现结合和形成为一体，还可以增加多孔烧结金属层的孔隙率，以增加流通穿过多孔烧结金属层的压缩气体所产生的浮动量。
技术实现思路
本专利技术是基于上述的知识设计的，其目的是提供一种用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料，它可以在多孔烧结金属层与不锈钢制成的衬底金属之间实现无剥落或类似问题的牢固结合和形成为一体，并增加多孔烧结金属层的孔隙率，从而增加流通穿过多孔烧结金属层的压缩空气所产生的浮动量。本专利技术还提供一种使用这种材料的多孔质流体静压空气轴承。此外，在这样的用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料中，其衬底金属设有用于将压缩气体供应到多孔烧结金属层的供应装置。供应装置较佳地应构造成使压缩气体从多孔烧结金属层的整个表面均匀地喷出。不仅如此，特别是在衬底金属用作多孔质流体静压空气径向轴承的轴承材料并在其中空圆筒形内表面上设置这样的用于供应压缩空气的装置的情况下，要求这样的衬底金属能容易地形成并且制造效率高。本专利技术的另一个目的是提供一种用于多孔质流体静压空气径向轴承的轴承材料，它可以使压缩空气从多孔烧结金属层的表面喷出的不均匀性最小，且制造效率高，且本专利技术还提供一种使用这种材料的多孔质流体静压空气径向轴承。根据本专利技术的一第一方面，提供一种用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料，它包括一用不锈钢制成的衬底金属；以及一多孔烧结金属层，它借助于一结合层与衬底金属的至少一个表面形成为一体，且在多孔烧结金属层的晶界处以散布的方式包含有无机物质微粒，且该包含无机物质微粒的多孔烧结金属层包含4％至10％重量的锡、10％至40％重量的镍、不少于0.1％且少于0.5％重量的磷以及余量的铜。根据按照第一方面制成的用于多孔质流体静压空气轴承的轴承材料，由于用于在烧结过程中产生液相Ni3P的磷成分的含量不少于0.1％且少于0.5％的重量，所以所产生的液相Ni3P的量较少，且液相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：富田博嗣，熊谷真文，
申请(专利权)人：奥依列斯工业株式会社，
类型：发明
国别省市：