CN105593543B - 烧结轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

烧结轴承1以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主成分。该烧结轴承1由表面层S1和基部S2构成。以其厚度方向薄的方式配置的扁平铜粉为主体形成表面层S1，基层S2中，以铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成铁组织33和与该铁组织接触的铜组织31c。由此，能够提供兼具轴承面的耐磨损性和轴承强度的低成本的烧结轴承。

Description

烧结轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及由烧结金属构成的烧结轴承及其制造方法。

背景技术

烧结轴承为具有无数内部孔隙的多孔质体，通常在内部孔隙浸渗有润滑流体(例如润滑油)的状态下使用。该情况下，在烧结轴承与插入到其内周的轴相对旋转时，保持于烧结轴承的内部孔隙的润滑油随着温度上升而渗出于烧结轴承的内周面(轴承面)。于是，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形成油膜，从而使轴以相对自由旋转的方式得到支承。

例如，下述的专利文献1中记载了一种烧结轴承，作为以铁和铜为主成分的铜铁系的烧结轴承，在铁粉上包覆有10质量％以上且小于30质量％的铜，对粒度为80目以下的覆铜铁粉进行压粉/烧结而得到。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3613569号公报

专利文献2:日本实开平2-57251号公报

专利文献3:日本特开2012-26504号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1的构成中，铁相(铁组织)和铜相(铜组织)的网络强度低，因此轴承面过早产生磨损等方面成为问题。

已知将专利文献1的烧结轴承用于振动电动机的情况下，长期使用时旋转变动增大。这是因为由于铁组织与铜组织之间的网络强度不足，从而轴承面过早产生磨损。

此外，已知有使用滑动轴承作为自由旋转地支承汽车用启动器中的电动机轴的轴承的情况(专利文献2)。在汽车用启动器中，为了得到发动机启动时所需的大扭矩，通常经由减速比大的减速装置、例如行星齿轮机构，来使电动机输出减速。已经提出了下述内容:在构成该行星齿轮机构的行星齿轮的内周压入铜系、铁系或铜铁系等烧结轴承，并支承行星齿轮使其可相对于轴自由旋转(专利文献3)。

可是，发动机的旋转中，启动器处于停止状态，因此在轴与轴承之间不产生相对旋转。因此，难以考虑到发动机的旋转中烧结轴承的轴承面与其相对的轴的表面的磨损。但是，根据本发明人的验证，发现长时间驱动发动机时，在烧结轴承的轴承面、轴的表面会产生微动磨损。据认为这是因为，发动机的旋转中，发动机的振动传到启动器，因此由于该振动，轴承面与轴的表面接触，产生微小滑动，以此为契机，轴承面、轴的表面发生氧化，导致表面组织易脱落。该情况下，若铁组织与铜组织之间的网络强度不足，则助长表面组织的脱落。该微动磨损随着烧结轴承中Fe含量的增加而越发显著，因此特别是使用铁系的烧结轴承或Fe量较多的铜铁系的烧结轴承时，该微动磨损成为问题。

若使用铜系的烧结轴承，则不易产生氧化，因此能够防止微动磨损。但是，对于铜系的烧结轴承来说，铜本身为软质，因此存在轴承强度不足的趋势。因此，由于发动机的振动，轴与轴承面接触时，轴承面产生变形，或将烧结轴承压入壳体的内周时，伴随着压入的烧结轴承的缩径变形的影响有可能波及轴承面，导致轴承面的精度下降。

如此，铜系的烧结轴承在初期磨合性、肃静性等滑动特性方面很有利，但在轴承强度方面存在困难。相反，铁系或Fe量较多的铜铁系的烧结轴承在轴承强度的方面很有利，但在滑动特性方面存在困难(如上所述，根据使用条件，还有可能发生微动磨损)。如此，在现有的烧结轴承中，难以全部满足滑动特性、轴承强度、耐磨损性等，为了扩大烧结轴承的用途，还期望提供以高维度满足这些要求特性的烧结轴承。

因此，本发明目的在于提供一种烧结轴承及其制造方法，该烧结轴承具有良好的滑动特性，同时能够兼具轴承面的耐磨损性和轴承强度，且能够实现降低成本。

解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的烧结轴承以铁、铜、熔点低于铜的金属和固体润滑剂为主成分，其中，其具有含有铁组织和铜组织的基部、覆盖基部表面的表面层，表面层以扁平铜粉为主体，所述扁平铜粉以所形成的表面层厚度方向薄的方式配置，且基部的铁组织和铜组织的至少一部分具有以铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成的铁组织和铜组织。

扁平铜粉具有原料粉的成型时附着于模具成型面的性质，因此成型后的压粉体在表层上含有较多的铜。因此，烧结后的烧结体上形成有铜含量较多的表面层(优选的是，以面积比计，在表面层的表面上形成60％以上的铜组织)。如此，通过增多表面层的铜含量，能够实现提高初期磨合性和肃静性，且与石墨等固体润滑剂共同作用，滑动特性良好。此外，对于轴的攻击性也降低，因此提高耐久寿命。而且，形成的轴承面富含铜，不易氧化，因此能够防止轴承面的微动磨损。

该烧结轴承含有低熔点金属，因此与基部的铁组织接触的铜组织基本上为低熔点金属扩散至铜粉中而成的铜组织。烧结时，低熔点金属润湿铜的表面，进行液相烧结，因此特别是在基部，能够强化金属颗粒之间的结合力。此外，基部基本上以铜粉的一部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉形成，因此能够在烧结后的铜组织(以铜为主成分的组织)与铁组织(以铁为主成分的组织)之间得到较高的网络强度。因此，能够防止铜组织、铁组织从轴承面脱落，从而提高轴承面的耐磨损性。此外，能够提高轴承强度，因此即使在壳体的内周压入并固定烧结轴承的情况下，轴承面也不会随壳体的内周面形状而产生变形，能够实现轴承面的高精度化。此外，轴承面的基底得到强化，因此能够抑制轴与轴承面由于振动等而接触时的轴承面的变形。因此，能够提供一种烧结轴承，其适合在用于启动发动机的启动器(也包括组装在启动器内部的减速装置等)中的使用、在用于便携终端等的振动电动机中的使用。部分扩散合金粉中的铜的比例优选为10wt％以上、30wt％以下。

对含有扁平铜粉和低熔点金属的压粉体进行烧结时，扁平铜粉有可能发生球状化。在本发明中，使用铜粉的一部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉，因此烧结时，在低熔点金属的周围存在大量铜粉。该情况下，伴随着烧结的升温，熔融的低熔点金属比扁平铜粉先扩散至部分扩散合金粉的铜粉中，因此能够抑制低熔点金属粉给表面层的扁平铜粉带来的影响。因此，能够防止表面层的扁平铜粉的球状化，能够提高表面层的表面中的铜浓度。

除了使基部的铁组织和铜组织全部以部分扩散合金粉形成之外，还可以使基部的铁组织和铜组织以部分扩散合金粉、单质铁粉和单质铜粉中的任一者或两者形成。

组合使用扁平铜粉、低熔点金属的情况下，为了使球状化的影响为最小限度，还应该使低熔点金属相对于扁平铜粉的含量小于10wt％，这是目前为止的技术常识。与此相对，在本发明中，如上所述，能够抑制由于低熔点金属导致的表面层的扁平铜粉的球状化，因此能够增加轴承中的低熔点金属的含量。如此，通过增加低熔点金属的含量，金属颗粒之间的结合力得到进一步强化，因此在提高轴承强度方面很有效。具体地说，以重量比计，相对于扁平铜粉，可以含有10wt％以上、30wt％以下的低熔点金属。

铁组织可以(仅)以铁素体相形成，或以铁素体相和存在于铁素体相的晶界的珠光体相形成。若为前者，随着表面层的磨损，即使含有较多铁组织的基部露出时，由于铁组织以铁素体相为主体，因此即使铜的含量少，也能够减弱对于轴的攻击性，增加耐久性。若为后者，硬质的珠光体相弥补铁素体相的耐磨损性，因此能够抑制轴承面的磨损。后者的情况下，珠光体的存在比例过量时，对于轴的攻击性增加，轴易产生磨损。从该观点出发，珠光体相为存在(散步)于铁素体相的晶界的程度(参照图9)。对于烧结轴承，优选浸渗有运动粘度为30mm²/sec以上、200mm²/sec以下的润滑油。

上述的烧结轴承的制造时，通过混合铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉、扁平铜粉、熔点低于铜的金属粉、固体润滑剂粉，并用该混合粉末进行压粉体的成型，之后将压粉体以低于铜的熔点的温度进行烧结，由此能够制造上述烧结轴承。

发明效果

根据本发明，可以提供一种低成本的烧结轴承，其具有良好的滑动特性，同时兼具轴承面的耐磨损性和轴承强度。

附图说明

图1为本发明的烧结轴承的截面图。

图2为简略示出启动器的典型结构的截面图。

图3为示意性示出部分扩散合金粉的放大图。

图4上段为扁平铜粉的侧视图、下段为扁平铜粉的平面图。

图5为示出相互附着的扁平铜粉与鳞状石墨的侧视图。

图6为示出利用模具进行的压粉体的成型工序的截面图。

图7为图6中的区域Q的放大截面图。

图8为烧结轴承(图1的区域P)的半径方向截面的放大图。

图9为示出图8的铁组织及其周边组织的放大图。

图10a为说明扁平铜粉的球状化的放大图，其中显示的是烧结前。

图10b为说明扁平铜粉的球状化的放大图，其中显示的是烧结后。

图11为示意性示出本申请发明的烧结前的压粉体组织的放大图。

图12为示出本发明的烧结轴承的其他实施方式的截面图。

图13为示出本发明的烧结轴承的其他实施方式的截面图。

图14为振动电动机的主要部分示意性截面图。

图15为图14中所示的A-A线的截面图。

图16为含有轴承面的截面的显微镜照片。

图17为示意性示出压粉体的一部分的图。

图18为含有现有技术的烧结轴承的轴承面的截面的显微镜照片。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。

如图1所示，烧结轴承1形成为在内周具有轴承面1a的圆筒状。使润滑油浸渗入多孔质的烧结体的内部空孔后使用该实施方式的烧结轴承1(也被称作烧结含油轴承)。将由不锈钢等构成的轴2插入至烧结轴承1的内周，以该状态使轴旋转时或使轴承1旋转时，保持于烧结轴承1的无数空孔中的润滑油随着温度上升而渗出到轴承面1a。利用该渗出的润滑油，在轴的外周面与轴承面1a之间的轴承间隙形成油膜，轴2由轴承1支承，可相对旋转。

图2中简略示出用于汽车用发动机的启动的启动器ST的典型结构。如图2所示，启动器ST以壳体3、具有电动机轴2a的电动机部4、具有输出轴2b的减速装置5、具有输出轴2c的超越离合器6、小齿轮7、变速杆8和电磁开关9为主要的构成要素。变速杆8可以以支点O为中心进行旋转，其前端配置于超越离合器6的背后(输入侧)。超越离合器6为单向离合器，在其输入侧，减速装置5的输出轴2b经由花键等连结，并可以在轴方向滑动。小齿轮7安装于超越离合器6的输出轴2c，超越离合器6的输出轴2c和小齿轮7成为整体，可以在轴方向移动。

使点火开关接通时，电动机部4被驱动，电动机轴2a的扭矩经由减速装置5和超越离合器6传达至小齿轮7。此外，电磁开关9接通，给变速杆8带来图中箭头方向的旋转力，超越离合器6和小齿轮7整体前进。由此，小齿轮7啮合于与曲轴结合的齿圈10，电动机部4的扭矩传达至曲轴，从而发动机启动。发动机启动后，电磁开关9关闭，超越离合器6和小齿轮7后退，小齿轮7从齿圈10离开。发动机刚启动之后的发动机扭矩被超越离合器6遮断，因此没有传达至电动机部4。

本发明的烧结轴承1压入并固定于上述的启动器ST的壳体3等的内周，支承启动器ST内的各种轴2(2a～2c)(在图2中，示例出以烧结轴承1支承电动机轴2a和超越离合器6的输出轴2c的情况)。省略了详细的图示，但对于减速装置5的齿轮的支承也可以使用烧结轴承1。例如以行星齿轮机构构成减速装置5的情况下，通过将本发明的烧结轴承1压入相对于轴旋转的行星齿轮的内周，能够相对于轴自由旋转地支承行星齿轮。

对于上述的烧结轴承1，通过将混合有各种粉末的原料粉填充至模具，并对其进行压缩，成型出压粉体后，对压粉体进行烧结，由此来形成。

原料粉为以部分扩散合金粉、扁平铜粉、低熔点金属粉和固体润滑剂粉为主成分的混合粉末。该混合粉末中可以根据需要添加各种成型助剂，例如用于提高脱模性的润滑剂(金属皂等)。以下，对于烧结轴承1的第一实施方式，详细叙述其原料粉末和制造顺序。

[部分扩散合金粉]

如图3所示，作为部分扩散合金粉，使用大量的铜粉13部分扩散至铁粉12表面而成的Fe-Cu部分扩散合金粉11。部分扩散合金粉11的扩散部分形成Fe-Cu合金，如图3中的局部放大图所示，合金部分具有铁原子12a与铜原子13a相互结合、排列的晶体结构。作为部分扩散合金粉11，优选使用平均粒径为75μm～212μm的部分扩散合金粉。

作为构成上述部分扩散合金粉11的铁粉12，可以使用还原铁粉、雾化铁粉等公知的铁粉，在本实施方式中，使用还原铁粉。还原铁粉为近似于球形的不规则形状，且为具有内部孔隙的海绵状(多孔质状)，因此也被称作海绵铁粉。所使用的铁粉12优选平均粒径为45μm～150μm的铁粉，更优选平均粒径为63μm～106μm的铁粉。

需要说明的是，平均粒径可以通过激光衍射散射法(使用例如株式会社岛津制作所制的SALD31000)进行测定(下述的各粉末的平均粒径也可以用同样的方法进行测定)，其中，对颗粒群照射激光，根据由此发出的衍射/散射光的强度分布图案，通过计算求出粒度分布，进而求出平均粒径。

此外，作为构成部分扩散合金粉11的铜粉13，可以广泛使用通用的不规则形状、树枝状的铜粉，使用例如电解铜粉、雾化铜粉等。在本实施方式中，使用雾化铜粉，其表面具有多个凹凸，并且作为颗粒整体，形成近似于球形的不规则形状，成型性优异。所使用的铜粉13采用粒径小于铁粉12的铜粉，具体地说，使用平均粒径为5μm以上45μm以下的铜粉。需要说明的是，部分扩散合金粉11中的Cu的比例为10～30wt％(优选为22～26wt％)。

[扁平铜粉]

扁平铜粉是通过对由水雾化粉等构成的原料铜粉进行捣碎(Stamping)来使其扁平化得到的铜粉。作为扁平铜粉，主要使用长度L为20μm～80μm、厚度t为0.5μm～1.5μm(纵横比L/t＝13.3～160)的铜粉。如图4所示，此处所说的“长度”和“厚度”是指各个扁平铜粉15的几何学的最大尺寸。扁平铜粉的表观密度为1.0g/cm³以下。只要为以上尺寸及表观密度的扁平铜粉，则扁平铜粉对于模具成型面的附着力高，因此能够使大量的扁平铜粉附着于模具成型面。

[流体润滑剂]

为了使扁平铜粉附着于模具成型面上，预先使流体润滑剂附着于扁平铜粉。该流体润滑剂只要在原料粉末填充模具前附着于扁平铜粉即可，优选在原料粉的混合前，进一步优选在对原料铜粉进行捣碎的阶段使其附着于原料铜粉。捣碎后，到与其他原料粉体混合之前的期间，可以用向扁平铜粉供给流体润滑剂并进行搅拌等手段使流体润滑剂附着于扁平铜粉。为了确保模具成型面上的扁平铜粉的附着量，流体润滑剂相对于扁平铜粉的配混比例以重量比计为0.1重量％以上，此外，为了防止由于扁平铜粉彼此之间的附着导致的凝集，配混比例为0.8重量％以下。期望配混比例的下限为0.2重量％以上，上限为0.7重量％。作为流体润滑剂，优选脂肪酸，特别优选直链饱和脂肪酸。这种脂肪酸以通式C_n-1H_{2n- 1}COOH表示。作为该脂肪酸，可以使用Cn为12～22的范围的脂肪酸，作为具体例，可以使用例如硬脂酸。

[低熔点金属粉]

低熔点金属粉为熔点低于铜的金属粉，在本发明中，使用熔点为700℃以下的金属粉，例如锡、锌、磷等粉末。其中，优选烧结时的蒸发少的锡。低熔点金属粉的平均粒径为5μm～45μm，优选小于部分扩散合金粉11的平均粒径。这些低熔点金属粉对于铜具有较高的润湿性。通过在原料粉中配混低熔点金属粉，烧结时，首先低熔点金属粉发生熔融，润湿铜粉的表面，并扩散至铜，从而使铜熔融。利用熔融的铜与低熔点金属的合金进行液相烧结，铁颗粒彼此之间、铁颗粒与铜颗粒之间和铜颗粒彼此之间的结合强度得到强化。

[固体润滑剂粉]

为了降低相对于轴2的滑动所引起的金属接触时的摩擦而添加固体润滑剂粉，使用例如石墨。此时，作为石墨粉，为了得到对于扁平铜粉的附着性，期望使用鳞状石墨粉。作为固体润滑剂粉，除了石墨粉之外，还可以使用二硫化钼粉。二硫化钼粉具有层状晶体结构，呈层状剥离，因此能够与鳞状石墨同样地得到对于扁平铜粉的附着性。

[配混比]

在配混有上述各粉末的原料粉中，优选配混75～90wt％部分扩散合金粉、8～20wt％扁平铜粉、0.8～6.0wt％低熔点金属粉(例如锡粉)、0.5～2.0wt％固体润滑剂粉(例如石墨粉)。采用该配混比是基于以下的理由。

如后述，在本发明中，原料粉填充至模具时，使扁平铜粉呈层状附着于模具。原料粉中的扁平铜的配混比例低于8重量％时，则扁平铜对于模具的附着量不充分，无法期待本申请发明的作用效果。此外，扁平铜粉对于模具的附着量在20wt％左右达到饱和，即使更多地增加配混量，由于使用高成本的扁平铜粉而导致的成本提高也成为问题。低熔点金属粉的比例低于0.8wt％时，无法确保轴承的强度，其超过6.0wt％时，不能无视扁平铜粉的球形化的影响。此外，固体润滑剂粉的比例低于0.5重量％时，无法得到降低轴承面的摩擦的效果，其超过2.0wt％时，导致强度下降等。

[混合]

期望上述的各粉末的混合分为2次进行。首先，作为一次混合，用公知的混合机对鳞状石墨粉和预先附着有流体润滑剂的扁平铜粉进行混合。接着，作为二次混合，在一次混合粉中添加部分扩散合金粉和低熔点金属粉并进行混合，进一步还可以根据需要添加/混合石墨粉。在各种原料粉末中，扁平铜粉的表观密度低，因此难以使其均匀地分散于原料粉中，但在一次混合中预先混合表观密度为同水平的扁平铜粉和石墨粉时，利用附着于扁平铜粉的流体润滑剂等，如图5所示，扁平铜粉15与石墨粉14相互附着，呈层状重叠，从而提高扁平铜粉的表观密度。因此，二次混合时，可以使扁平铜粉均匀地分散于原料粉末中。一次混合时，若添加其他润滑剂，则进一步促进扁平铜粉与石墨粉的附着，因此二次混合时，可以使扁平铜粉更均匀地分散。此处，作为添加的润滑剂，除了与上述流体润滑剂同种或不同种的流体状润滑剂以外，还可以使用粉末状的润滑剂。例如上述的金属皂等成型助剂通常为粉状，但具有一定程度的附着力，因此能够进一步促进扁平铜粉与石墨粉的附着。

对于图5所示的扁平铜粉15与鳞状石墨粉14的附着状态，二次混合后也一定程度地保持，因此将原料粉末填充至模具时，大量的石墨粉与扁平铜粉一起附着在模具表面。

[成型]

二次混合后的原料粉末供给至成型机的模具20。如图6所示，模具20由芯体21、模头22、上冲头23和下冲头24构成，在由它们区划的空腔内填充原料粉末。使上下冲头23，24接近，对原料粉体进行压缩时，原料粉末通过成型面成型，得到圆筒状的压粉体25。所述成型面由芯体21的外周面、模头22的内周面、上冲头23的端面和下冲头24的端面构成。

在原料粉体的金属粉中，扁平铜粉的表观密度最小。此外，扁平铜粉为具有上述长度L和厚度t的箔状，每单位重量的宽幅面的面积大。因此，扁平铜粉15易受到基于附着于其表面的流体润滑剂的附着力以及库伦力等的影响，原料粉填充于模具20之后，如图7(图6中的区域Q的放大图)中放大后所示，使扁平铜粉15的宽幅面朝向模具20的成型面20a，且成为重叠多层(1层～3层的程度)的层状态，附着于成型面20a的整个区域。此时，附着于扁平铜粉15的鳞状石墨也随着扁平铜粉15而附着于模具的成型面20a(在图7中省略石墨的图示)。另一方面，在扁平铜15的层状组织的内侧区域(成为空腔中心侧的区域)中，部分扩散合金粉11、扁平铜粉15、低熔点金属粉16和石墨粉的分散状态整体均匀化。成型后的压粉体25几乎直接保持这样的各粉末的分布状态。

[烧结]

之后，采用烧结炉烧结压粉体25。在本实施方式中，以铁组织成为铁素体相与珠光体相的两相组织的方式，确定烧结条件。如此，若使铁组织为铁素体相与珠光体相的两相组织，则硬质的珠光体相有助于提高耐磨损性，能够抑制高表面压力下的轴承面的磨损，从而提高轴承寿命。

随着碳扩散，导致珠光体(γFe)的存在比例过量，达到与铁素体(αFe)同等水平以上的比例时，珠光体导致的对于轴的攻击性显著增强，轴易产生磨损。为了防止该情况，珠光体相(γFe)抑制为存在(散布)于铁素体相(αFe)的晶界的程度(参照图9)。此处所说的“晶界”是指形成于粉末颗粒之间的晶界以及形成于粉末颗粒中的晶体晶界18这两者。如此，以铁素体相(αFe)与珠光体相(γFe)的两相组织形成铁组织的情况下，铁素体相(αFe)和珠光体相(γFe)在铁组织中所占有的比例以后述的基部S2的任意截面中的面积比计，分别期望为80～95％和5～20％(αFe:γFe＝80～95％:5～20％)的程度。由此，能够兼具对轴2的磨损的抑制和对轴承面1a的耐磨损性的提高。

珠光体的生长速度主要取决于烧结温度。因此，在上述方式中，为了使珠光体相存在于铁素体相的晶界，使烧结温度(炉内气氛温度)为820℃～900℃的程度，且使用含有碳的气体、例如天然气体、吸热型气体(RX气体)作为炉内气氛进行烧结。由此，烧结时，气体中所含的碳扩散至铁中，能够形成珠光体相(γFe)。需要说明的是，以超过900℃的温度进行烧结时，石墨粉中的碳与铁反应，珠光体相过多增加，因此不优选。伴随着烧结，上述流体润滑剂、其他润滑剂、各种成型助剂在烧结体内部燃烧，或从烧结体内部汽化。

经过上述的烧结工序，得到多孔质的烧结体。对该烧结体实施精压加工，进一步用真空浸渗等手法浸渗润滑油或液状润滑脂，由此完成图1所示的烧结轴承1(烧结含油轴承)。浸渗于烧结体的润滑油不仅保持在形成于烧结组织的颗粒间的孔隙中，而且保持在部分扩散合金粉的还原铁粉具有的孔隙中。作为浸渗于烧结体的润滑油，优选运动粘度为30mm²/sec以上、200mm²/sec以下的润滑油。需要说明的是，还可以根据用途，省略润滑油的浸渗工序，制成在自润滑下使用的烧结轴承1。

图8中示意性示出经过以上制作工序得到的烧结轴承1的表面附近(图1中的区域P)的微观组织。

如图8所示，在本发明的烧结轴承1中，在使扁平铜粉15呈层状附着于模具成型面20a的状态下，成型出压粉体25(参照图7)，烧结该扁平铜粉15，由此在轴承1的包含轴承面1a的整个表面上形成铜浓度高于其他位置的表面层S1。并且，扁平铜粉15的宽幅面有时也附着于成型面20a，表面层S1的铜组织31a大多成为使表面层S1的厚度方向变薄的扁平状。表面层S1的厚度相当于呈层状附着于模具成型面20a的扁平铜粉层的厚度，大约为1μm～6μm的程度。除了铜组织31a之外，所形成的表面层S1的表面以游离石墨32(用涂黑表示)为主体，残余部分为孔隙的开口部、后述的铁组织。其中，铜组织31a的面积最大，具体地说，表面的60％以上为铜组织31a。

另一方面，对于以表面层S1覆盖的内侧的基部S2，形成两种铜组织(31b，31c)、铁组织33、游离石墨32和孔隙。一种铜组织31b(第一铜组织)为源自压粉体25内部所含的扁平铜粉15而形成的铜组织，其形成与扁平铜粉相对应的扁平形状。另一种铜组织31c(第二铜组织)为低熔点金属扩散至构成部分扩散合金粉11的铜粉13中而形成的铜组织，其与铁组织33接触而形成。如后述，该第二铜组织31c起到提高颗粒彼此之间的结合力的作用。

图9放大示出图8所示的烧结后的铁组织33及其周边组织。如图9所示，作为低熔点金属的锡，烧结时，最先熔融，扩散至构成部分扩散合金粉11(参照图3)的铜粉13中，形成青铜相16(Cu-Sn)。由该青铜相16进行液相烧结，铁颗粒彼此之间、铁颗粒与铜颗粒或铜颗粒彼此之间牢固结合。此外，在各个部分扩散合金粉11中的铜粉13的一部分扩散而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的锡也发生扩散，形成Fe-Cu-Sn合金(合金相17)。组合青铜层16与合金相17，成为第二铜组织31c。如此，第二铜组织31c的一部分扩散至铁组织33中，因此能够在第二铜组织31c与铁组织33之间得到较高的网络强度。需要说明的是，在图9中，用颜色的深浅表现铁素体相(αFe)、珠光体相(γFe)等。具体地说，颜色按照铁素体相(αFe)→青铜相16→合金相

17(Fe-Cu-Sn合金)→珠光体相(γFe)的顺序加深。

如图10(a)所示，使用通常的铁粉19代替部分扩散合金粉11的情况下，低熔点金属粉16的一部分存在于扁平铜粉15与通常铁粉19之间。以该状态进行烧结时，由于熔融的低熔点金属粉16的表面张力，扁平铜粉15被引入到低熔点金属粉16中，以低熔点金属粉16为核，成为圆形，产生所谓的扁平铜粉15的球状化的问题。若对扁平铜粉15的球状化置之不顾，则表面层S1的铜组织31a(参照图9)的面积减少，给轴承面1a的滑动性带来较大影响。

与此相对，在本发明中，如图11所示，使用铁粉12的大致全周以铜粉13覆盖而成的部分扩散合金粉11作为原料粉末，因此在低熔点金属粉16的周边存在大量的铜粉13。该情况下，伴随着烧结，熔融的低熔点金属粉16比扁平铜粉15先扩散至部分扩散合金粉11的铜粉13中。特别是在烧结的初期阶段，扁平铜粉15的表面残存流体润滑剂，因此助长了该现象。由此，能够抑制低熔点金属粉16给表面层S1的扁平铜粉15所带来的影响(即使低熔点金属粉16存在于扁平铜粉15的正下方，作用于扁平铜粉15的表面张力也减少)。因此，能够抑制表面层的扁平铜粉15的球状化，从而提高以轴承面1a为首的轴承表面的铜组织的比例，可以得到良好的滑动特性。为了发挥以上特征，优选在原料粉末中尽量不添加单质铁粉。即，优选铁组织33全部源自部分扩散合金粉。

如此，在本发明中，能够避免表面层S1中的扁平铜粉15的球状化，因此能够增加轴承中的低熔点金属粉16的配混比例。即，在至今为止的技术常识中，为了抑制扁平铜粉15的球状化的影响，应该将低熔点金属相对于扁平铜粉15的配混配混(重量比)抑制为小于10wt％，但根据本发明，能够将该比例提高至10wt％～30wt％。如此，通过增加低熔点金属的配混比例，进一步提高促进基于液相烧结的金属颗粒之间的结合的效果，因此在烧结轴承1的高强度化上更有效。

根据以上的构成，在包含轴承面1a的表面层S1的整个表面，能够使铜组织相对于铁组织的面积比为60％以上，能够稳定地得到不易被氧化的富铜的轴承面1a。此外，即使表面层S1产生磨损，源自附着于部分扩散合金粉11的铜粉13的铜组织31c也会出现在轴承面1a。因此，即使将烧结轴承1用于启动器ST的情况下，也可以防止轴承面1a的微动磨损。此外，还能够提高以初期磨合性和肃静性为首的轴承面1a的滑动特性。

另一方面，与表面层S1相比，表面层S1的内侧的基部S2为铜含量少且铁含量多的硬质组织。具体地说，在基部S2中，Fe含量最大，Cu含量为20～40wt％。如此，在占据轴承1大部分的基部S2中，铁含量多，因此能够削减轴承1整体中的铜的使用量，能够实现低成本化。此外，因为铁含量多，所以能够提高轴承整体的强度。

特别是在本发明中，配混规定量的熔点低于铜的金属，利用其液相烧结，提高金属颗粒之间(铁颗粒之间、铁颗粒与铜颗粒或铜颗粒彼此之间)的结合力，并且能够在源自部分扩散合金粉11的铜组织31c与铁组织33之间得到较高的网络强度。据此，能够防止铜组织、铁组织从轴承面1a的脱落，从而提高轴承面的耐磨损性。此外，能够提高轴承强度，具体地说，与现有的铜铁系烧结体相比，可实现2倍以上的径向抗压强度(300MPa以上)。因此，如图2所示，即使在壳体3的内周压入并固定烧结轴承1的情况下，轴承面1a也不会随壳体3的内周面形状而产生变形，安装后也能够稳定地维持轴承面1a的正圆度、圆柱度等。因此，在壳体3的内周压入并固定烧结轴承1后，不追加实行用于将轴承面1a精加工成适当形状/精度的加工(例如精压加工)，就能够确保所需的正圆度(例如3μm以下的正圆度)。此外，轴2由于发动机的振动而接触轴承面1a时，也能够防止轴承面1a的变形。

而且，在包含轴承面1a的整个表面，游离石墨析出，并且使鳞状石墨以随着扁平铜粉15的形式附着于模具成型面20a，因此表面层S1的石墨的含有率大于基部S2中的石墨的含有率。因此，能够使轴承面1a低摩擦化，从而增加轴承1的耐久性。

在上述的第一实施方式中，使铁组织为铁素体相与珠光体相的二相组织，但珠光体相(γFe)为坚硬的组织(HV300以上)，对于对象材料的攻击性强，因此根据轴承的使用条件，有可能使轴2的磨损加剧。为了防止该情况，也可以将铁组织33全部以铁素体相(αFe)形成。

如此，将铁组织33全部以铁素体相形成，因此烧结气氛为不含有碳的气体气氛(氢气、氮气、氩气等)或真空。利用这些对策，在原料粉中，不发生碳与铁的反应，因此烧结后的铁组织全部为柔软的(HV200以下)铁素体相(αFe)。若为该构成，则即使表面层S1产生磨损，基部S2的铁组织33出现在表面，也能够使轴承面1a软质化，能够减弱对于轴2的攻击性。除此以外的构成，例如原料粉体的组成、制造顺序等与第一实施方式通用，因此省略重复说明。

如图12所示，在具有表面层S1和基部S2的烧结轴承1的圆筒面状的轴承面1a的轴方向两侧，也能够形成开口侧为大径的锥面1b1，1b2。如此，通过在烧结轴承1的轴方向两端形成锥面1b1，1b2，即使在轴2产生挠曲的情况下，也能够防止轴2的外周面局部接触烧结轴承1的端部，能够防止由于应力集中导致的轴承面1a的局部磨损、轴承强度的下降、异常声音的发生等。

为了得到以上的效果，半径方向降量的最大值γ相对于两锥面1b1，1b2的各轴方向长度b1，b2(均不包含轴方向端部的倒角)的比值X(X＝γ/b1或X＝γ/b2)优选设定在1.75×10^-3≤X≤5.2×10^-2的范围内(锥面的倾斜角在0.1°～3°的范围内)。需要说明的是，该情况下，两锥面1b1，1b2的轴方向长度之和相对于烧结轴承1的轴方向全长a的比值优选设定在0.2≤(b1+b2)/a≤0.8的范围。图12所示的烧结轴承1可以用于例如汽车的电动窗用驱动机构、电动座椅用驱动机构。

如图13所示，也可以仅在烧结轴承1的圆筒面状的轴承面1a的轴方向一侧，形成开口侧为大径的锥面1b1，由此也能够得到与图12所示的实施方式同样的作用效果。与图12所示的实施方式同样地，半径方向降量的最大值γ相对于锥面1b1的比值X(X＝γ/b1)优选设定在1.75×10^-3≤X≤5.2×10^-2的范围内(锥面的倾斜角在0.1°～3°的范围内)。需要说明的是，该情况下，锥面1b1的轴方向长度相对于烧结轴承1的轴方向全长a的比值优选设定在0.2≤b/a≤0.8的范围。图13所示的烧结轴承1可以用于例如汽车的电动窗用驱动机构、电动座椅用驱动机构。

图1所示的烧结轴承1可以用于振动电动机，所述振动电动机在以移动电话、智能手机为首的便携终端等中，作为报知电话的来电、邮件的接收等的振动器而发挥功能。如图14所示，该振动电动机成为下述构成:利用电动机部4使如图1所示安装于轴3的一端的重物(偏心重物)W旋转，由此在振动电动机的壳体3产生振动，进而在便携终端整体产生振动。图14示意性示出使用两个烧结轴承1(101，102)时的振动电动机的主要部分，在图示例中，利用烧结轴承1(101，102)自由旋转地支承凸出于电动机部4的轴方向两侧的轴2的两侧。重物W侧的烧结轴承101配置在重物W与电动机部4之间，该重物W侧的烧结轴承101按壁厚直径大于与重物W相反侧的烧结轴承102形成。两个烧结轴承1均在内周具有轴承面1a，用压入等手段固定在例如以金属材料形成的壳体3的内周。

在该振动电动机中，轴2被以10000rpm以上的转速驱动。轴2旋转时，受到重物W的影响，轴2在沿着轴承面1a的整个面起伏旋转。在通常用途的烧结轴承中，轴2保持偏心于重力方向的状态进行旋转，但在振动电动机用的烧结轴承1中，如图15所示，不仅偏心于重力方向，轴2在使轴中心Oa相对于轴承中心Ob偏心于所有方向的状态下旋转。

如此，在振动电动机用的轴承中，轴2在轴承面整个面起伏，进而由于偏载，轴承面频繁地经轴叩击(轴相对于轴承面频繁地发生滑动接触)，因此与通常用途的烧结轴承相比，轴承面易产生磨损。此外，将烧结轴承压入壳体3内周时，轴承面随壳体的内周面形状而产生略微变形时，也给轴2的旋转精度带来较大影响。通过将本发明的烧结轴承1用于振动电动机，能够克服这些问题。

需要说明的是，在振动电动机用的烧结轴承1中，优选使用平均粒度为145目以下(平均粒径106μm以下)的粉末作为部分扩散合金粉。由此，能够使轴承的多孔质组织均匀化，从而防止生成粗大孔隙，因此可以使轴承1高密度化，且可以得到可耐受作为振动电动机用轴承的使用的径向抗压强度、耐磨损性。为了防止压粉工序中的粉末填充性下降，平均粒度为350目(平均粒径45μm)以下的部分扩散合金粉的比例优选小于25质量％。此外，例如作为振动电动机用的烧结轴承1，可以使用图12或图13的任一个中记载的烧结轴承1。该情况下，半径方向降量的最大值γ相对于两图中的锥面的轴方向长度的比值X可以设定在与上述同样的范围。

至此，对将烧结轴承1的铁组织、铜组织全部仅以部分扩散合金粉形成的情况进行了说明，但也可以在原料粉末中添加单质铁粉和单质铜粉中的任一者或两者，将基部S2中的铁组织、铜组织的一部分以单质铁粉、单质铜粉形成。该情况下，为了确保最低限的耐磨损性、强度和滑动特性，原料粉末中的部分扩散合金粉的比例优选为50质量％以上。在该情况下的原料粉末中，配混8～20wt％扁平铜粉、0.8～6.0wt％低熔点金属粉(例如锡粉)、0.5～2.0wt％固体润滑剂粉(例如石墨粉)，使余量为单质铁粉或单质铜粉(或两者的单质粉)。

在该构成中，通过变更单质铁粉、单质铜粉的配混量，可以维持通过使用部分扩散合金粉而得到的耐磨损性、高强度和良好的滑动特性，且可以调整轴承特性。例如若添加单质铁粉，则能够实现基于部分扩散合金粉的使用量减少的低成本化，且能够提高轴承的耐磨损性、强度，若添加单质铜粉，则能够进一步改善滑动特性。因此，能够使适合各种用途的烧结轴承的开发成本低廉化，还可以应对烧结轴承的多品种少量生产。

[第二实施方式]

在上述的第一实施方式的烧结轴承1中，将轴承面1a的铜组织以扁平铜粉形成，但轴承面1a的铜组织还可以以部分扩散合金粉所含的铜粉形成。以下，以用于振动电动机(图14)的情况为例，作为第二实施方式，对该烧结轴承1的详细情况进行说明。

第二实施方式中的原料粉末为配混有部分扩散合金粉、低熔点金属粉、固体润滑剂粉、由单质铁粉和单质铜粉任一者或两者构成的添加粉的混合粉末。原料粉末中的各粉末的质量比中，部分扩散合金粉最多。该原料粉末中可以根据需要添加各种成型润滑剂(例如用于提高脱模性的润滑剂)。

作为部分扩散合金粉末11(参照图3)，如上所述，优选使用平均粒度为145目以下(平均粒径106μm以下)，且平均粒度为350目(平均粒径45μm)以下的颗粒的比例小于25质量的部分扩散合金粉末。

作为构成部分扩散合金粉11的铁粉12，可以使用还原铁粉、雾化铁粉等公知的铁粉，在本实施方式中，使用还原铁粉。所使用的铁粉12优选平均粒径为20μm～106μm的铁粉，更优选平均粒径为38μm～75μm的铁粉。

此外，作为构成部分扩散合金粉11的铜粉13，可以广泛使用通用的不规则形状、树枝状的铜粉，例如电解铜粉、雾化铜粉等。在本实施方式中，使用雾化铜粉，其表面具有多个凹凸，同时颗粒整体形成近似球形的不规则形状，成型性优异。所使用的铜粉13采用粒径小于铁粉12的铜粉，具体地说，使用平均粒径为5μm以上20μm以下(优选小于20μm)的铜粉。需要说明的是，部分扩散合金粉11中的Cu的比例为10～30质量％(优选为22～26质量％)。

作为低熔点金属粉，使用熔点为700℃以下的金属粉，例如锡、锌、磷等粉末。在本实施方式中，使用这些之中易扩散至铜、铁，且能够使用单粉的锡粉，特别是雾化锡粉。作为锡粉(雾化锡粉)，优选使用平均粒径为5～63μm的锡粉，更优选使用平均粒径为20～45μm的锡粉。

作为固体润滑剂，可以使用一种或两种以上的石墨、二硫化钼等粉末。在本实施方式中，考虑到成本，使用石墨粉，特别是鱗片状石墨粉。

添加粉以单质铁粉和单质铜粉的任一者或两者构成。作为单质铁粉，还可以使用还原铁粉和雾化铁粉的任一种，根据轴承的用途，选定使用的铁粉。需要说明的是，还可以使用还原铁粉和雾化铁粉的混合物作为单质铁粉。此外，作为单质铜粉，还可以使用电解铜粉和雾化铜粉的任一种，根据轴承的用途，选定使用的铜粉。需要说明的是，还可以使用电解铜粉与雾化铜粉的混合物作为单质铜粉。单质铁粉、单质铜粉的平均粒径可以根据轴承的用途进行选择，例如作为单质铁粉，可以使用平均粒径为45～200μm(优选为100～150μm)的范围内的单质铁粉，作为单质铜粉，可以使用平均粒径为45～150μm(优选为80～125μm)的范围内的单质铜粉。

之后，使用例如设置在凸轮式成型冲压机的模组件的成型模具，对原料粉末进行压缩成型，进行压粉体的成型。如图17示意性所示，在压粉体25中，均匀地分散有部分扩散合金粉11、锡粉16、未图示的石墨粉和添加粉。在本实施方式使用的部分扩散合金粉11中，使用还原铁粉作为铁粉12，因此与使用雾化铁粉的部分扩散合金粉相比，粉末柔软，压缩成型性优异。因此，即使为低密度，也能够提高压粉体25的强度，能够防止压粉体25产生缺口、裂纹。

接着，对压粉体25进行烧结，得到烧结体。烧结条件采用石墨(石墨粉)不与铁发生反应(不产生碳的扩散)的条件。在铁-碳的平衡状态下，相变点存在于723℃，超过该相变点时，则铁与碳开始反应，在铁组织中生成珠光体相(γFe)，但在烧结中，超过900℃后，碳(石墨)与铁开始反应，生成珠光体相(γFe)。珠光体相(γFe)为高硬度(HV300以上)，对于对象材料的攻击性强，因此在烧结轴承4的铁组织中过量存在珠光体相(γFe)时，有可能使轴3的磨损加剧。此外，在通常的烧结轴承的制造工序中，多数情况在用Ni催化剂使混合的丁烷、丙烷等液化石油气体和空气热分解产生的吸热型气体(RX气体)的气氛下，对压粉体进行加热/烧结。但是，利用吸热型气体时，碳扩散，有可能使压粉体的表面固化，易产生与上述同样的问题。

从以上的观点出发，以900℃以下，具体地说，以800℃(优选为820℃)以上880℃以下的温度对压粉体25进行加热(低温烧结)。此外，烧结气氛采用不含有碳的气体气氛(氢气、氮气、氩气等)或真空。若为这样的烧结条件，则在原料粉末中，不发生碳与铁的反应，因此，烧结后的铁组织全部为软质的铁素体相(HV200以下)。原料粉末中含有流体润滑剂等各种成型润滑剂的情况下，成型润滑剂伴随着烧结而挥发。

如图9所示，铁组织除了全部以铁素体相(αFe)形成以外，还可以形成铁素体相αFe与珠光体相γFe的两相组织。由此，比铁素体相αFe硬质的珠光体相γFe有助于提高轴承面的耐磨损性，能够抑制在高表面压力下的轴承面的磨损，从而提高轴承寿命。其中，珠光体相γFe的存在比例过量，达到与铁素体相αFe同等的比例时，珠光体对于轴3的攻击性增加，轴3易产生磨损。为了防止该情况，如图7所示，珠光体相γFe抑制为存在(散布)于铁素体相αFe的晶界的程度。此处所说的“晶界”是指形成于粉末颗粒之间的晶界以及形成于粉末颗粒中的晶体晶界这两者。以铁素体相αFe与珠光体相γFe的两相组织形成铁组织的情况下，以烧结体的任意截面中的面积比计，铁素体相αFe和珠光体相γFe在铁组织中所占有的比例分别优选为80～95％和5～

20％(αFe:γFe＝80～95％:5～20％)的程度。由此，能够兼具抑制轴2的磨损和提高轴承面1a的耐磨损性。

珠光体相γFe的析出量主要取决于烧结温度和气氛气体。因此，在上述方式中，为了使珠光体相γFe存在于铁素体相αFe的晶界，将烧结温度升高至820℃～900℃的程度，且使用含有碳的气体，例如天然气体、吸热型气体(RX气体)作为炉内气氛来进行烧结。由此，烧结时，气体中所含的碳扩散至铁中，能够形成珠光体相γFe。需要说明的是，如上所述，以超过900℃的温度对压粉体25进行烧结时，石墨粉中的碳与铁反应，形成珠光体相γFe，因此优选压粉体25以900℃以下进行烧结。

烧结后，对烧结体实施精压加工，将烧结体精加工为成品形状/尺寸后，用真空浸渗等手法使润滑油浸渗于该烧结体的内部孔隙中，完成图14所示的烧结轴承1。浸渗于烧结体的内部孔隙中的润滑油使用低粘度的润滑油，具体地说，使用40℃的运动粘度为10～50mm²/s的润滑油(例如合成烃系润滑油)。这是为了确保形成于轴承间隙的油膜的刚性，同时抑制旋转扭矩的上升。需要说明的是，可以在烧结体的内部孔隙中浸渗以40℃的运动粘度为10～50mm²/s的润滑油作为基础油的润滑脂。此外，精压加工根据需要实施即可，并非必须实施精压加工。此外，也可以根据用途省略润滑油的浸渗工序，制成在自润滑下使用的烧结轴承。

上述的烧结条件中，压粉体25的烧结温度为远低于铜的熔点(1083℃)的温度的900℃以下，若为上述的烧结条件，则压粉体25中所含的、构成部分扩散合金粉11的铜粉13不熔融，因此，铜不会随着烧结而扩散至铁(铁组织)中。因此，在该烧结体的表面(轴承面1a)形成适量的铜组织。此外，在烧结体的表面还露出有游离石墨。因此，能够得到与轴2的初期磨合性良好、轴承面1a的摩擦系数也小的烧结轴承1。

烧结体中形成以铁为主成分的铁组织和以铜为主成分的铜组织。烧结体的铁组织和铜组织大多以部分扩散合金粉11形成，在部分扩散合金粉中，铜粉的一部分扩散至铁粉中，因此，能够在烧结后的铁组织与铜组织之间得到较高的网络强度。此外，烧结时，压粉体25中的锡粉16熔融，润湿构成部分扩散合金粉11的铜粉13的表面。与此相伴，在锡(Sn)与铜(Cu)之间进行液相烧结，如图9所示，形成青铜相(Cu-Sn)16，将相邻的部分扩散合金粉11的铁组织与铜组织或铜组织彼此之间结合。此外，在各个部分扩散合金粉11中，铜粉13的一部分扩散至铁粉12的表面而形成Fe-Cu合金，熔融的Sn在该部分发生扩散，形成Fe-Cu-Sn合金(合金相)17，因此铁组织与铜组织之间的网络强度进一步提高。因此，即使为如上所述的低温烧结，也能够得到较高的径向抗压强度，具体地说，能够得到300MPa以上的径向抗压强度。此外，还能够使轴承面1a坚固，从而提高轴承面1a的耐磨损性。

此外，在第二实施方式中，在原料粉末中配混由单质铁粉、单质铜粉构成的添加粉。因此，通过变更单质铁粉、单质铜粉的配混量，可以在维持通过使用部分扩散合金粉而得到的耐磨损性、高强度和良好的滑动特性的同时调整轴承特性。例如若使用单质铁粉作为添加粉，则能够进一步提高轴承的耐磨损性、强度，若使用单质铜粉作为添加粉，能够进一步改善滑动特性。因此，能够使适合各用途的烧结轴承的开发成本低廉化，还可以应对烧结轴承的多品种少量生产。例如部分扩散合金粉中的铜粉的扩散量以30质量％左右为界限，因此仅以部分扩散合金粉形成铜组织时，难以使轴承中的铜的比例高于30质量％以上。与此相对，通过配混单质铜粉作为添加粉，能够使轴承中的铜的比例大于30质量％。

原料粉末中的部分扩散合金粉的配混比例过少时，则基于使用部分扩散合金粉的优势被消弱，难以满足耐磨损性、强度和滑动特性。因此，原料粉末中的部分扩散合金粉的配混比例优选为50质量％以上(期望为75质量％以上)。此外，对于固体润滑剂粉，其过少时，损害滑动特性，其过多时，导致径向抗压强度下降，因此原料粉末中的配混比例为0.3～1.5质量％。对于低熔点金属粉，其较少时，液相烧结的进行不充分，因此导致强度下降，其较多时，烧结体的机械强度增高，但存在粗大孔隙增加的问题。因此，低熔点金属粉的配混比例优选为原料粉末中的铜粉的总质量(部分扩散合金粉中的铜粉与作为添加粉添加的单质铜粉之和)的10质量％左右。具体地说，将原料粉末中的低熔点金属的配混比例设定为0.5～5.0质量％。原料粉末的余量由添加粉和不可避免的杂质构成。对于添加粉的配混比例，若考虑到基于配混其的优势，则优选配混至少原料粉末的1.0质量％以上。

需要说明的是，为了满足轴承面1a所需要的滑动特性，烧结轴承1中的铜的比例至少为10质量％以上(优选为15质量％以上)。

此外，使用平均粒度为145目以下(平均粒径106μm以下)的粉末作为部分扩散合金粉11，由此能够使烧结体的多孔质组织均匀化，从而防止生成粗大孔隙。因此，能够使烧结体高密度化，从而进一步提高径向抗压强度、轴承面1a的耐磨损性。

如上所示，本实施方式的烧结体具有300MPa以上的径向抗压强度，与现有的铜铁系烧结体的值相比，该径向抗压强度的值为其2倍以上的值。此外，本实施方式的烧结体的密度为6.8±0.3g/cm³，密度高于现有的铁铜系烧结体的密度(6.6g/cm³左右)。在现有的铁铜系烧结体中，通过在压粉体的成型工序进行高度压缩，也可以实现高密度化，但如此进行时，内部的流体润滑剂烧结时未燃烧而汽化，因此表层部的孔隙粗大化。在本发明中，在压粉体的成型时，无需高度压缩，能够防止这样的不良情况。

如此，能够使烧结体高密度化，另一方面，能够使含油率为15vol％以上，能够确保与现有的铁铜系烧结轴承同程度的含油率。这主要是由于使用形成海绵状、保油性优异的还原铁粉作为构成部分扩散合金粉11的铁粉12。该情况下，浸渗于烧结体的润滑油不仅保持在形成于烧结组织的颗粒之间的孔隙中，而且保持在还原铁粉(除了构成部分扩散合金粉的还原铁粉之外，使用还原铁粉作为添加粉的情况下，还包含该还原铁粉)具有的孔隙中。

粗大孔隙特别容易产生在烧结体的表层部(从烧结体表面起至深度为100μm的区域)，但若为如上进行所得到的烧结体，则如上所述，能够防止表层部产生粗大孔隙，从而实现表层部的高密度化。具体地说，能够使表层部的孔隙率为5～20％。该孔隙率可以通过例如对烧结体的任意截面的孔隙部的面积比例进行图像解析来求出。

如此，通过表层部高密度化，轴承面1a的表面开孔率也变小，具体地说，能够将轴承面1a的表面开孔率设定在5％以上20％以下的范围内。需要说明的是，表面开孔率低于5％时，难以使所需充足量的润滑油渗出到轴承间隙(油膜形成能力不充分)，无法得到作为烧结轴承的优势。

此外，作为用于得到该烧结体的原料粉末，使用以铜粉13部分扩散于铁粉12的表面而成的部分扩散合金粉11为主原料的粉末，因此能够防止在现有的铁铜系烧结轴承成为问题的铜的偏析。此外，若为该烧结体，则不使用Ni、Mo等高价金属粉末就能够提高机械强度，因此还能够实现烧结轴承4的低成本化。

如以上说明，第二实施方式的烧结轴承1具有较高的径向抗压强度(300MPa以上的径向抗压强度)，因此如图14所示，即使为压入并固定于壳体3的内周的情况下，轴承面1a不会随壳体3的内周面形状而产生变形，安装后也能够稳定地维持轴承面1a的正圆度、圆柱度等。因此，在壳体3的内周压入并固定烧结轴承1后，能够确保所需的正圆度(例如3μm以下的正圆度)，无需追加实行用于将轴承面1a精加工为适当形状/精度的加工(例如精压加工)。此外，若烧结轴承1具有300MPa以上的径向抗压强度，则通过组装有该烧结轴承4的振动电动机(或者具备该振动电动机的便携终端等)掉落等，给轴承面1a附加较大的冲击加重，即使该情况下，也能够尽可能防止轴承面1a的变形。进一步，轴承面1a高硬度化，具有较高的耐磨损性，因此即使轴2在轴承面1a的整个面摆动、或轴2频繁撞击轴承面1a，也能够抑制轴承面1a的磨损、损伤。因此，根据本发明，能够低成本地提供适合振动电动机的支承的烧结轴承1。

此处，将专利文献1记载的技术手段的烧结轴承(以下，称为“覆铜铁粉轴承”)的表层部的显微镜照片示于图18，以供参考。对图18和第二实施方式的烧结轴承1的表层部的显微镜照片(参照图16)进行比较时，可以了解到第二实施方式的烧结轴承1的表层部的多孔质组织比覆铜铁粉轴承均匀化且致密。实际上，第二实施方式的烧结轴承1的表层部的孔隙率为13.6％，与此相对，覆铜铁粉轴承的表层部的孔隙率为25.5％左右。作为产生这样的差别的主要原因，可以举出:在覆铜铁粉中，铜膜只不过密合在铁粉上，铁相与铜相之间的网络强度不足。

将上述的第二实施方式的构成和作用归纳如下。

烧结轴承在内周具有与需要支承的轴之间形成轴承间隙的轴承面，其中，其由将原料粉末成型、烧结而成的烧结体构成，所述原料粉末含有铜粉部分扩散至铁粉中而成的部分扩散合金粉、低熔点金属粉、固体润滑剂粉、由单质铁粉和单质铜粉的任一者或两者构成的添加粉。

在部分扩散合金粉中，铜粉的一部分扩散至铁粉中，因此与使用覆铜铁粉的情况相比，能够在烧结后的铁组织与铜组织之间得到较高的网络强度。此外，通过将原料粉末成型(压缩成型)后的烧结，压粉体中所含的低熔点金属粉熔融。低熔点金属对于铜具有较高的润湿性，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、或铜组织彼此之间牢固地结合。进一步，在各个部分扩散合金粉中，铜粉的一部分扩散至铁粉的表面而形成Fe-Cu合金，熔融的低熔点金属在该部分发生扩散，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，即使为低温烧结，也能够得到轴承面的耐磨损性优异的高强度的烧结轴承。此外，含有与部分扩散合金粉相当量的铜粉，因此能够在轴承面上形成较多的铜组织，因此能够得到良好的滑动特性(低扭矩性、初期磨合性、肃静性等)。

而且，在原料粉末中配混由单质铁粉和单质铜粉的任一者或两者构成的添加粉，因此通过变更单质铁粉、单质铜粉的配混量，可以满足较高的耐磨损性和强度、良好的滑动特性，同时可以根据用途调整轴承特性。例如若添加单质铁粉，则能够进一步提高耐磨损性、轴承强度，若添加单质铜粉，则能够改善滑动特性。为了确保最低限的耐磨损性、强度和滑动特性，原料粉末中的部分扩散合金粉的比例优选为50wt％以上。

作为该烧结轴承，优选具有300MPa以上的径向抗压强度。通过使用部分扩散合金粉作为主原料，容易确保该径向抗压强度。

为了得到上述的烧结轴承(烧结体)，作为原料粉末中所含的部分扩散合金粉，优选使用的部分扩散合金粉中，平均粒径为5μm以上且小于20μm的铜粉部分扩散至铁粉表面，且合金粉中含有10～30质量％的Cu。

原料粉末中含有平均粒径超过106μm的大粒径的部分扩散合金粉时，易在烧结体的内部形成粗大孔隙，其结果表明，有时无法确保所需要的轴承面的耐磨损性、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106μm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(多孔质组织)均匀化，能够稳定地得到金属组织中的粗大孔隙的产生得到抑制的烧结体。由此，可以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。

在该烧结轴承中，可以使用锡粉作为低熔点金属粉，使用石墨粉作为固体润滑剂粉。

通过以软质的铁素体相为主体构成烧结体的铁组织，能够减弱轴承面对轴的攻击性，可以抑制轴的磨损。以铁素体相为主体的铁组织可以通过例如以铁与石墨不发生反应的900℃以下的温度对压粉体进行烧结来得到。

以铁素体相为主体的铁组织中，除了全部为铁素体相的组织以外，还可以包含在铁素体相的晶界处存在比铁素体相硬质的珠光体相的铁组织。如此，通过在铁素体相的晶界处形成珠光体相，与仅以铁素体相构成铁组织的情况相比，能够提高轴承面的耐磨损性。为了兼具对轴的磨损的抑制和对轴承面的耐磨损性的提高，优选使铁素体相(αFe)和珠光体相(γFe)在铁组织中所占的比例分别为80～95％和5～20％(αFe:γFe＝80～95％:5～20％)。需要说明的是，上述的比例例如可以以烧结体的任意截面中的铁素体相和珠光体相各自的面积比例来求出。

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，还可以使用例如雾化铁粉，但还原铁粉形成具有内部孔隙的海绵状(多孔质状)，因此与雾化铁粉相比，粉末柔软，压缩成型性优异。因此，即使为低密度，也能够提高压粉体强度，能够防止压粉体产生缺口、裂纹。此外，如上所述，还原铁粉形成海绵状，因此与雾化铁粉相比，其还具有保油性优异的优点。

在上述构成中，表层部的孔隙率，特别是包含轴承面的表层部的孔隙率优选为5～20％。需要说明的是，此处所说的表层部是指从表面起至深度为100μm的区域。

可以在烧结体(的内部孔隙)中浸渗润滑油，作为润滑油，优选使用40℃的运动粘度在10～50mm²/s的范围内的润滑油。这是为了确保形成于轴承间隙的油膜的刚性，并且抑制旋转扭矩的上升。需要说明的是，作为浸渗于烧结体的油，也可以采用以40℃的运动粘度在10～50mm²/s的范围内的油(润滑油)为基础油的液状润滑脂。

通过使用上述烧结轴承作为支承振动电动机的轴的轴承，从而提高轴承面的耐磨损性、强度，因此能够防止旋转变动。此外，烧结体具有300MPa以上的径向抗压强度，因此能够尽可能地防止压入时的轴承面的变形、由于冲击负荷导致的轴承面的变形。

需要说明的是，在以上的说明中，示例出将本发明应用至以轴承面1a为正圆形状的正圆轴承的情况，但本发明不限于正圆轴承，也可以同样应用于在轴承面1a、轴2的外周面设置有人字形槽、螺旋槽等的动压产生部的流体动压轴承。此外，在本实施方式中，对使轴2旋转的情况进行了说明，但也可以用于与之相反的使轴承1旋转的用途。进一步，作为用途，示例出用于汽车用启动器、便携终端的振动电动机等，但本发明的烧结轴承1的用途不限于此，还可以广泛应用除了示例以外的其他用途。

此外，对压粉体25进行压缩成型时，可以采用所谓的温成型法，以对成型模具20和原料粉末的至少一者进行了加热的状态，对压粉体25进行压缩成型；模具润滑成型法，以在成型模具20的成型面涂布润滑剂的状态，对压粉体25进行压缩成型。若采用这样的方法，则能够对压粉体25进行精度更好的成型。

符号说明

1 轴承

1a 轴承面

2 轴

3 壳体

4 电动机

11 部分扩散合金粉

12 铁粉

13 铜粉

14 石墨粉

15 扁平铜粉

16 青铜层

17 合金相

25 压粉体

31a 表面层的铜组织

31b 基部的第一铜组织

31c 基部的第二铜组织

32 石墨(固体润滑剂)

33 铁组织

S1 表面层

S2 基部

ST 启动器

αFe 铁素体相

γFe 珠光体相

M 电动机部

W 重物

Claims (14)

1.一种烧结轴承，该烧结轴承以铁、铜、熔点低于铜的低熔点元素和固体润滑剂为主成分，所述低熔点元素为锡、锌、磷中的任一种，

其中，其具有含有铁组织和铜组织的基部、覆盖基部表面的表面层，表面层以扁平铜粉为主体，所述扁平铜粉以所形成的表面层厚度方向薄的方式配置，且基部的铁组织和铜组织的至少一部分以部分扩散合金粉形成，所述部分扩散合金粉是指大量铜粉各自部分地扩散至铁粉中并在该扩散部分形成了Fe-Cu合金，

所述低熔点元素扩散进源自所述部分扩散合金粉的铜组织和与该铜组织近接的源自所述扁平铜粉的铜组织，从而两铜组织彼此结合。

2.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，以面积比计，在表面层的表面上形成60％以上的铜组织。

3.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，基部的铁组织和铜组织全部以部分扩散合金粉形成。

4.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，基部的铁组织和铜组织以单质铁粉和单质铜粉中任一者或两者、和部分扩散合金粉形成。

5.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，使与基部的铁组织接触的铜组织为低熔点金属扩散至铜粉中而成的铜组织。

6.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，相对于扁平铜粉，以重量比计，含有10wt％以上、30wt％以下的低熔点金属。

7.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，含有石墨作为固体润滑剂。

8.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，以铁素体相形成铁组织。

9.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，以铁素体相、存在于铁素体相的晶界的珠光体相形成铁组织。

10.如权利要求1所述的烧结轴承，其中，部分扩散合金粉中的铜的比例为10wt％以上、30wt％以下。

11.如权利要求1所述的烧结轴承，其浸渗有运动粘度为30mm²/sec以上、200mm²/sec以下的润滑油。

12.如权利要求1～11中任一项所述的烧结轴承，其用于用来启动发动机的启动器。

13.如权利要求1～11中任一项所述的烧结轴承，其用于振动电动机。

14.一种烧结轴承的制造方法，其中，混合部分扩散合金粉、扁平铜粉、低熔点元素的粉末和固体润滑剂粉，用该混合粉末成型为压粉体后，以低于铜的熔点的温度对压粉体进行烧结，所述部分扩散合金粉是指大量铜粉各自部分地扩散至铁粉中并在该扩散部分形成了Fe-Cu合金，

所述低熔点元素是锡、锌、磷中的任一种，

使所述低熔点元素扩散进源自所述部分扩散合金粉的铜组织和与该铜组织近接的源自所述扁平铜粉的铜组织，从而使两铜组织彼此结合。