烧结轴承的制造方法、烧结轴承、以及具有该烧结轴承的振动电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烧结轴承的制造方法、烧结轴承、以及具有该烧结轴承的振动电机。
【背景技术】
[0002]烧结轴承为具有无数内部孔隙的多孔质体，通常在内部孔隙中浸渗有润滑流体(例如润滑油)的状态下使用。这种情况下，如果烧结轴承及插入其内周的轴相对旋转，则保持在烧结轴承的内部孔隙中的润滑油随着温度上升而渗出到烧结轴承的内周面(轴承面)。并且，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内形成油膜，从而使轴以相对自由旋转的方式得到支承。
[0003]例如，下述的专利文献I中，作为以铁和铜作为主要成分的铜铁系的烧结轴承，记载了通过对在铁粉上包覆有10质量％以上且小于30质量％的铜且粒度为80目以下的覆铜铁粉进行压粉、烧结而成的烧结轴承。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第3613569号公报
[0007]专利文献2:日本特开2001-178100号公报
[0008]专利文献3:日本特开2008-99355号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]但是，本发明人进行证实的结果表明，在将应用了专利文献I的技术手段的烧结轴承用于例如振动电机的情况下，旋转波动增大。认为这是由于，在将覆铜铁粉进行压粉、烧结而成的烧结轴承中，铁相(铁组织)与铜相(铜组织)的网络强度低，因此轴承面早期地发生了磨损。
[0011]作为用于实现轴承面的耐磨损性的提高的技术手段，可以考虑使用混配有Ni或Mo等的金属粉末的混合粉末，并对其进行压粉、烧结。但是，由于Ni或Mo等的金属粉末昂贵，因此会导致烧结轴承的高成本化。
[0012]鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于使烧结轴承高强度化并且使轴承面的耐磨损性提高。另外，本发明的目的在于以低成本提供能够长期稳定地发挥高旋转性能的振动电机。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]振动电机例如在手机等移动终端中作为报知电话的来电、邮件的接收等的振动器而发挥功能的，例如，如专利文献2、3所述，利用在内周具有轴承面的圆筒状的烧结轴承，对安装有锤(偏心锤)的轴的沿轴向分开的的两个部位进行支承，并且，通过电机部使上述轴旋转，由此在终端整体中产生振动。烧结轴承被固定于例如由金属材料形成的壳体的内周。在该振动电机中，当对电机部通电时，轴受到锤的影响，在沿着烧结轴承的轴承面的整个面振摆回转的同时旋转。即，在这种振动电机中，轴以其中心相对于烧结轴承的轴承中心向所有方向偏心的状态旋转。
[0015]近年来，考虑到在所谓的智能手机等上的搭载，要求振动电机进一步小型化。在使振动电机小型化的情况下，电机功率的增大存在极限。为了在这种状况下也确保规定的振动性能，通过使电机高速旋转(1000rpm以上)或者增大锤的不平衡载荷来应对，振动电机用烧结轴承的使用条件趋向于变得更加苛刻。即，在振动电机中，如上述所述，由于轴在沿着轴承面的整个面振摆回转的同时旋转，并且，轴承面由于不平衡载荷而被轴频繁地敲击，因此，烧结轴承的使用条件本来就比通常用途的烧结轴承(例如，主轴电机用的烧结轴承)更加苛刻，轴承面容易被磨损。因此，当使电机高速旋转时，会进一步加剧轴承面的磨损，因而，因轴承面的磨损而引起的旋转波动变得更大。
[0016]考虑到这种情况而完成的本发明是一种烧结轴承的制造方法，该烧结轴承在内周具有轴承面，在所述轴承面与待支承的轴之间形成轴承间隙，其特征在于，该烧结轴承的制造方法包括:压缩成型工序，对原料粉末进行压缩成型而得到压坯，所述原料粉末是以使铜粉在铁粉中部分扩散而形成的部分扩散合金粉为主原料并在其中混配有低熔点金属粉和固体润滑剂粉而成的；和烧结工序，烧结所述压坯而得到烧结体。
[0017]部分扩散合金粉中，铜粉的一部分扩散到铁粉中，因此，能够在烧结后的铁组织与铜组织之间得到比使用覆铜铁粉的情况更高的网络强度。另外，在上述的制法中，随着压坯在烧结工序中被烧结，压坯中含有的低熔点金属粉熔融。由于低熔点金属相对于铜具有高润湿性，因此，通过液相烧结，能够使相邻的部分扩散合金粉的铁组织与铜组织、或者铜组织彼此牢固地结合。另外，在各个部分扩散合金粉中的、铜粉的一部分扩散到铁粉的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的低熔点金属发生扩散，因此，能够进一步提高铁组织与铜组织之间的网络强度。由此，即使不使用Ni或Mo等昂贵的金属粉末并且是以较低的温度对压坯加热(烧结)的所谓低温烧结，也能够得到轴承面的耐磨损性优异且具有高径向抗压强度(例如300MPa以上)的高强度的烧结体(烧结轴承)。
[0018]并且，如果提高轴承面的耐磨损性，则能够防止由轴承面的磨损引起的旋转波动。另外，如果烧结轴承不具备充分的径向抗压强度，则尤其当向壳体内周压入烧结轴承时轴承面变形(轴承面的正圆度或圆柱度等降低)，因此，需要在压入后追加实施精整等形状矫正加工来将轴承面精加工成适当形状。对此，如果能够如上述那样得到具有较高的径向抗压强度的烧结体，则能够尽可能地防止轴承面随着将烧结轴承压入到壳体内周而变形这样的情况，因此，不需要追加实施上述的形状矫正加工。
[0019]压坯的烧结温度(加热温度)能够设定为例如820°C以上且900°C以下。如果在含有碳的气体气氛中实施这样的烧结处理，则气体中含有的碳扩散到铁组织中，因此，能够得到铁组织由铁素体相和珠光体相的两相组织构成的烧结体。作为烧结体，铁组织可以全部由铁素体相形成，但也如果由上述的两相组织构成铁组织，则烧结体含有硬质的珠光体相，由此，能够进一步提高轴承面的耐磨损性。另外，如果是上述的烧结条件，则压坯所包含的铜粉不熔融，因而，铜不会随着烧结而扩散到铁组织中。因此，烧结体的表面形成有适量的铜组织(青铜相)。因此，与轴的初期磨合性良好，能够得到摩擦系数小的轴承面。
[0020]要得到上述的烧结轴承(烧结体)，优选使用使平均粒径为5 μπι以上且不足20 μπι的铜粉在铁粉中部分扩散而成、且含有10质量％?30质量％的Cu的部分扩散合金粉，来作为部分扩散金粉。
[0021]本发明人反复进行了深入研究，结果弄清了:原料粉末中含有平均粒径超过106 μ m的大粒径的部分扩散合金粉时，容易在烧结体的内部形成粗大孔隙，结果，有时无法确保所需要的轴承面的耐磨损性或径向抗压强度等。因此，优选使用平均粒度为145目以下(平均粒径为106 μπι以下)的部分扩散合金粉。通过使用这样的合金粉，烧结后的金属组织变得均匀，能够稳定地得到金属组织(多孔组织)中的粗大孔隙的产生得到了抑制的烧结体。由此，能够稳定地得到轴承面的耐磨损性、轴承的径向抗压强度进一步提高的烧结轴承。
[0022]作为原料粉末，优选使用混配有0.5质量％?3.0质量％的作为低熔点金属粉的锡粉并且混配有0.3质量％?1.5质量％的作为固体润滑剂粉的石墨粉而成的粉末。这样，能够稳定地批量生成可适当地实现上述的作用效果的烧结轴承。
[0023]作为构成部分扩散合金粉(Fe-Cu部分扩散合金粉)的铁粉，可以使用还原铁粉。作为铁粉，除了还原铁粉以外，也可以使用例如雾化铁粉，但还原铁粉形成为具有内部孔隙的海绵状(多孔状)，因此粉末比雾化铁粉更柔软，压缩成型性优异。因此，即使以低密度也能够提高压坯强度，能够防止压坯发生缺损、破裂。另外，还原铁粉由于如上所述形成为海绵状，因此还具有保油性比雾化铁粉优异的优点。
[0024]可以在烧结工序之后设置使润滑油浸渗到烧结体的内部孔隙中的含油工序。在该含油工序中，能够使以40°C下的运动粘度在1mm2/秒?50mm2/秒的范围内的润滑油或者400C下的运动粘度在1mm2/秒?50mm2/秒的范围内的油(润滑油)为基础油的液态脂，浸渗在烧结体的内部孔隙中。如果使40°C下的运动粘度在上述范围内的润滑油或者液态脂浸渗于烧结体的内部孔隙中，则能够在轴承间隙中形成高刚性的油膜，而且能够得到可抑制转矩升高的烧结轴承(烧结含油轴承)。
[0025]根据以上所示的结构，能够以低成本制造具有高旋转精度且旋转波动小的烧结轴承。
[0026]烧结轴承能够应用于电机特别是振动电机中。振动电机具有:轴；电机部，其驱动所述轴旋转；烧结轴承，其在内周具有轴承面，并