滑動軸承制造技術

滑動軸承(軸承套筒(8))具備通過形成于金屬粉末的粒子(11)的表面的氧化物覆膜(12)使粒子(11)彼此結合的氧化粉體壓坯。在氧化粉體壓坯上設置有與所要支承的對象材料(軸部件(2))隔著潤滑膜進行滑動的軸承面(A、B)。在軸承面(A、B)設置有與內部氣孔(13b)的連通被氧化物覆膜(12)截斷的多個開口部(13a)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】滑動軸承
本專利技術涉及與所要支承的對象材料隔著潤滑膜進行滑動的滑動軸承。
技術介紹
在HDD用的主軸馬達、激光束印刷機用的多面鏡掃描儀馬達、冷卻風扇用的風扇馬達等小型馬達的旋轉支承軸承中有時使用作為滑動軸承的一種的燒結含油軸承。燒結含油軸承在內部氣孔中浸滲有油(或潤滑脂。以下同樣)，通過使該油從軸承面滲出，可以將油供給至軸承面與軸的滑動部而提高潤滑性。但是，若軸承間隙的油膜的壓力提高，則油的一部分藉由內部氣孔而從燒結含油軸承的軸承面的開口部向外部泄漏，因而油膜的壓力降低、負荷容量降低。為了抑制這樣的從軸承面的開口部的壓力泄漏，例如在下述專利文獻1中示出了通過使模具(例如型芯)沿軸承面滑動而將軸承面的開口部封孔的技術。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利第3377681號公報專利文獻2：日本專利第3607661號公報專利文獻3：日本特開2016-102553號公報專利文獻4：日本特開2003-065324號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題<第1目的>但是，在如上所述使模具滑動來將軸承面封孔時，軸承面容易受到損傷，品質可能會降低。另外，由于增加了用于將軸承面封孔的工序和模具，因而成本升高。除了上述以外，作為抑制從軸承面的開口部的壓力泄漏的手段，例如有通過提高粉體壓坯的成型壓力而提高密度從而降低內部氣孔的體積、或者使熔融樹脂或熔融金屬浸入而填埋內部氣孔的方法。但是，由提高粉體壓坯的成型壓力所帶來的密度提高在沖壓機的能力、模具的強度、生產率等方面存在限制。另外，基于熔融樹脂或熔融金屬的封孔難以維持軸承面的精度，而且要花費大量的工時，招致成本升高。另外，若將軸承面的開口部完全封孔或利用熔煉鋼等不具有氣孔的材料形成滑動軸承而使軸承面平滑，則能夠防止油膜壓力的降低。但是，這種情況下，由于來自內部氣孔的油的供給消失，因而軸承面與軸的滑動部的油容易枯竭，可能發生因軸承面與軸的接觸而引起的燒焦。因此，本專利技術的第1目的在于，在不會招致成本升高的情況下抑制從軸承面的壓力泄漏而提高負荷容量，并且防止軸承面與對象材料(軸)的滑動部的潤滑膜破裂而防止燒焦。<第2目的>動壓軸承通過在其與相對旋轉的軸之間的軸承間隙中產生的流體壓力而對軸進行非接觸支承。在動壓軸承的內周面形成有用于在填滿軸承間隙的油(或潤滑脂、以下同樣)等潤滑流體中產生動壓的徑向動壓產生部(例如動壓槽)。動壓槽例如通過將模具按壓到軸承材料中而進行模具成型。例如在上述專利文獻2中示出了通過燒結后的精整而在圓筒狀的燒結體的內周面進行動壓槽的模具成型的方法。具體地說，將具有對應于動壓槽的形狀的成型模的芯棒插入到圓筒狀的燒結體的內周，在該狀態下將燒結體和芯棒壓入到沖模中，由此將燒結體的內周面按壓到芯棒的成型模中而成型出動壓槽。之后使燒結體和芯棒上升而從沖模排出，由此釋放出由沖模帶來的壓迫力而使燒結體利用回彈進行擴徑，從而使燒結體的內周面從芯棒脫模。如上所述由燒結金屬形成動壓軸承的情況下，在對金屬粉末進行壓縮成型而形成粉體壓坯后，對于該粉體壓坯實施高溫(鐵系材料的情況下為800～1300℃)下的燒結處理，但這樣會使尺寸精度被大幅破壞。因此，為了矯正尺寸和形成動壓槽，在燒結體中需要實施上述的精整，招致成本升高。例如，在上述專利文獻3中，通過在水蒸氣氣氛中對模具成型有動壓槽的粉體壓坯進行加熱，在構成粉體壓坯的金屬粉末的粒子的表面形成氧化物覆膜，通過利用該氧化物覆膜使上述粒子彼此結合而實現強度的提高。像這樣實施了氧化處理的粉體壓坯(下文中也稱為“氧化粉體壓坯”)的強度劣于燒結體，但由于粒子彼此通過氧化物覆膜結合，因而具有一定程度的強度。由于該氧化處理時的加熱溫度(例如350～600℃的程度)顯著低于現有的燒結溫度，因而可抑制氧化粉體壓坯的尺寸變化、進而可抑制動壓槽的尺寸變化，即使不實施精整，也能夠滿足所要求的尺寸精度。但是，根據本專利技術人的驗證，已判明：通過如上述專利文獻3所述那樣對具有動壓槽的粉體壓坯實施水蒸氣處理，氧化粉體壓坯的表面變得粗糙。具體地說，若對粉體壓坯實施水蒸氣處理，則氧化物覆膜的生成速度快，因而在粉體壓坯的表面所形成的氧化物覆膜變厚，氧化粉體壓坯的表面、特別是軸承面的粗糙度或波紋度(特別是粗糙度)增大。由于動壓軸承的軸承面隔著極小的軸承間隙與對象材料(軸)對置，因而在軸承面的粗糙度或波紋度增大時，容易與對象材料接觸，可能會成為產生異音的原因。另外，在軸剛開始旋轉后或即將停止前等的低速旋轉時，由于軸承間隙的潤滑膜的壓力低，因而軸承面與軸發生滑動，此時若軸承面的粗糙度或波紋度大，則會促進軸承面和對象材料的磨耗。因此，本專利技術的第2目的在于，在對具有動壓槽的粉體壓坯實施氧化處理而成的動壓軸承中，提高軸承面的面精度，抑制異音的產生、抑制軸承面和對象材料的磨耗。<第3目的>另外，由于在動壓軸承的內周面與軸的外周面之間形成幾微米左右的軸承間隙，因而動壓軸承的內周面需要高精度地成型。另外，在動壓軸承的內周面成型出深度與軸承間隙的寬度同等程度的動壓槽，但該動壓槽的尺寸精度被破壞時，軸承間隙的流體壓不會充分升高，招致負荷容量、軸承剛性的降低。因此，動壓軸承的內周面和動壓槽要求高的尺寸精度。在上述專利文獻3中利用銅粉與鐵粉混合而成的原料粉末形成粉體壓坯。但是，根據本專利技術人的驗證，已明確：對包含兩種以上的金屬粉末的粉體壓坯實施氧化處理時，根據金屬種類的不同，在氧化物覆膜的形成狀態中產生差異，因而在金屬粉末的粒子表面所形成的氧化物覆膜的厚度、或氧化物覆膜與粒子的密合性不均勻，其結果氧化粉體壓坯的尺寸精度變差。因此，本專利技術的第3目的在于提高由氧化粉體壓坯構成的動壓軸承的尺寸精度。<第4目的>流體動壓軸承裝置通過隨著軸與軸承部件的相對旋轉而在它們之間的軸承間隙中形成的油膜的壓力，可相對自由旋轉地非接觸支承軸。流體動壓軸承裝置被廣泛用作HDD、多面鏡馬達、小型冷卻風扇馬達等小型、高速、高精度旋轉用的軸承裝置。流體動壓軸承裝置大致可分為在內部完全填充有油(或潤滑脂、以下同樣)的注滿結構、以及在內部存在空氣層的部分填充結構。與部分填充的流體動壓軸承裝置相比，注滿型的流體動壓軸承裝置的油面的位置不容易變動，因而比較不容易發生漏油，為了可靠地防止漏油，通常設置密封結構。例如，在專利文獻4中，在設置于外殼的開口部的密封部件的內周面與設置于軸部件的外周面的錐形面之間形成截面為楔狀的密封空間(所謂的錐形密封)。在錐形密封中，通過毛細管作用將油面維持在密封空間內，并且油的體積隨著溫度上升的增加利用密封空間進行緩沖，由此可防止油的流出。上述的密封空間需要能夠吸收與溫度變化相伴的油的體積變化的容積，因而填充在流體動壓軸承裝置的內部的油的量越多，越需要增大密封空間的容積。特別是使用由燒結金屬等多孔質材料構成的多孔質含油軸承作為軸承部件的情況下，由于油也會浸滲到軸承部件的內部氣孔中，因而油量會相應地增加，招致密封空間的容積進一步擴大。另一方面，伴隨著安裝有流體動壓軸承裝置的設備的小型化、薄型化，流體動壓軸承裝置的總長度(軸向長度)自然受到限制。在如上述專利文獻1所示的流體動壓軸承裝置那樣密封空間與徑向軸承間隙沿軸向并排設置的情況下，若為了確保密封空間的容積而增本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種滑動軸承，其具備通過形成于金屬粉末的粒子的表面的氧化物覆膜使所述粒子彼此結合的氧化粉體壓坯，在所述氧化粉體壓坯上設置有與所要支承的對象材料隔著潤滑膜進行滑動的軸承面，其中，在所述軸承面具有多個開口部，該多個開口部與內部氣孔的連通被所述氧化物覆膜截斷。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.09.06 JP 2016-173632;2016.09.09 JP 2016-176061.一種滑動軸承，其具備通過形成于金屬粉末的粒子的表面的氧化物覆膜使所述粒子彼此結合的氧化粉體壓坯，在所述氧化粉體壓坯上設置有與所要支承的對象材料隔著潤滑膜進行滑動的軸承面，其中，在所述軸承面具有多個開口部，該多個開口部與內部氣孔的連通被所述氧化物覆膜截斷。2.如權利要求1所述的滑動軸承，其中，所述氧化粉體壓坯的含油率為4vol％以下，所述軸承面的表面開口率為40％以上。3.如權利要求1或2所述的滑動軸承，其中，所述氧化粉體壓坯的通油度為0.01g/10min以下。4.如權利要求1～3中任一項所述的滑動軸承，其中，所述軸承面為平滑的圓筒面。5.如權利要求1～3中任一項所述的滑動軸承，其中，在所述軸承面上模具成型出動壓槽。6.如權利要求5所述的滑動軸承，其中，所述動壓槽的深度h(μm)與所述氧化粉體壓坯的內徑d(mm)之比h/d大于2。7.如權利要求1～6中任一項所述的滑動軸承，其中，所述氧化粉體壓坯中包含的金屬粉末的99wt％以上由單獨一種金屬粉末構成。8.如權利要求7所述的滑動軸承，其中，所述單獨一種金屬粉末為鐵粉。9.如權利要求7或8所述的滑動軸承，其中，所述單獨一種金屬粉末為還原粉。10.如權利要求8所述的動壓軸承，其中，所述氧化物覆膜為Fe3O4或Fe2O3、或者它們的混合體。11.一種流體動壓軸承裝置，其具備權利要求1～10中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：新井隆生，伊藤冬木，栗村哲彌，小松原慎治，柴原克夫，原田和慶，
申請(專利權)人：NTN株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP