[发明专利]铁系烧结轴承及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于马达的轴承或复印机等送纸辊轴的轴承等的合适的 铁系烧结轴承及其制造方法，特别是涉及一种既能减少轴承的摩耗量又能降低 旋转轴的摩耗量的技术。

背景技术

以往的轴承大都使用烧结合金制的轴承。由于烧结合金具有浸渍的润滑油 的自润滑性，所以，防烧伤性(耐焼付き性)和耐摩耗性良好，得到广泛应用。例如 在日本特开平11-117940号公报中，公开了一种在滑动面上设置有由Cu：10％～ 30％、余量：Fe组成的铁铜系烧结合金层的轴承。

然而，近年来，由于铜价暴涨，所以，在日本特开平11-117940号公报中 记载的使用10％～30％铜的技术制造成本较贵，不实用。因此，以铁为主要成 分的轴承的需求越来越高。然而，在以铁为主要成分的轴承的情况下，其缺点 是，容易烧伤，并且，也容易损伤作为配对部件的旋转轴。特别是，在将没有 进行热处理的硬度较低的旋转轴和以铁为主要成分的轴承组合使用的情况下， 上述现象更为显著。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种具有优良的耐摩耗性，同时，具有与铁铜 系烧结合金轴承等同的防烧伤性和对配对部件的冲击缓和性的铁系烧结合金轴 承及其制造方法。

本发明提供一种具有支撑轴的外周面的轴承面的铁系烧结轴承，其特征在 于，烧结合金的整体组成是按质量比计，Cu：2.0％～9.0％、C：1.5％～3.7％、 余量：铁及不可避免的杂质，在轴承的内部，在按面积率计由铁素体为20％～ 85％及余量为珠光体构成的铁合金相中，显示在与轴承的轴向交叉的方向上延 伸的铜相、石墨相及气孔分散的金相组织，在轴承面上，铜相以8％～40％的面 积率露出。

另外，本发明提供一种铁系烧结轴承的制造方法，该方法是在由具有模孔 的模头、配置在模孔内的心棒、以及可自由滑动地嵌合于模头的模孔和心棒外 周的下冲头构成的模腔中填充原料粉末，将该原料粉末通过可自由滑动地嵌合 于模头的模孔和心棒外周的上冲头与下冲头进行压粉成形，将所得到的压粉体 进行烧结，其特征在于，在该制造方法中，原料粉末是将平均粒径为20～150μm 的扁平状铜粉2.0～9.0质量％和平均粒径为40～80μm的石墨粉1.5～3.7质量％ 添加到铁粉中混合得到的，烧结温度为950℃～1030℃。

下面，说明本发明的数值限定的根据和本发明的作用。此外，在以下的说 明中“％”表示质量％。

铜粉的粒径

在本发明的铁系烧结轴承的制造方法中，往原料粉末中混合扁平状的铜粉 并填充到模腔中。然后，在原料粉末下落到模腔内时，铜粉被集中附在心棒上， 铜粉处于紧贴在心棒上的状态。由此，与轴承内部比较，有滑动特性要求的轴 承内径面上露出更多量的铜相。在本发明中，将Cu量的全部以扁平状的铜粉形 式添加，由此，既能确保露出到轴承内径面上的铜相的量，也能降低轴承内部 的Cu量。

填充含有扁平状铜粉的原料粉末时，虽然在心棒的周围铜粉在平行或接近 平行的状态下取向，但是，在轴承内部，扁平状的铜粉向模腔内落下时容易在 与轴承的轴向垂直的方向上取向。因此，在将原料粉末压缩成形、烧结之后， 在轴承内部，铜相以与轴承的轴向垂直或接近垂直的状态延伸。

铜相与铁合金相相比强度虽然低，但铜相通过上述方式的分散，由于轴向 的铜相的量减少，确保了对于轴向载荷的强度。为了得到以上的作用、效果， 扁平状的铜粉粒径取20～150μm。当铜粉的粒径低于20μm时，存在于铁粒子之 间的铜的比例过多，很难进行粒子之间的烧结。其结果是，轴承的强度降低， 增大了轴承的摩耗量。另一方面，当铜粉的粒径超过150μm时，铜粉很难附着 在心棒上，露出到轴承内径面上的铜相的面积率降低。其结果是，易于产生轴 承的烧伤，同时，增大了旋转轴的摩耗量。此外，为了确保铜粉的扁平性，铜 粉的粒子直径与厚度比最好是2.5～20。

铜粉的添加量

铜粉的添加量少时，露出到轴承内径面上的铜相的面积率降低。另一方面， 铜粉的添加量多时，轴承的强度降低，增大了轴承的摩耗量。因此，铜粉的添 加量为2.0％～9.0％。

石墨粉的粒径