CN111936755B - 动压轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

动压轴承(8)具备：原料粉末(M)的压粉体(10)，该原料粉末(M)包含能够形成氧化物皮膜(12)的金属粉末作为主要成分；动压产生部(A1、A2)，其设置于压粉体(10)的表面中的与被支承部(2a1)之间形成轴承间隙的区域(8a)；以及氧化物皮膜(12)，其形成于金属粉末的粒子(11)之间，该动压轴承(8)表现出150MPa以上的压溃强度。在此，金属粉末表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布。

Description

动压轴承及其制造方法

技术领域

本发明涉及动压轴承及其制造方法，尤其涉及以金属粉末的压粉体为母体的动压轴承及其制造方法。

背景技术

如公知的那样，动压轴承具有动压产生部，该动压产生部用于使形成于其与轴的外周面等被支承部之间的轴承间隙内的润滑流体(例如润滑油)产生动压作用。在该种动压轴承中，存在由金属的多孔质体形成的动压轴承，在多孔质体的内周面形成有径向动压产生部，该径向动压产生部例如用于在形成于其与被支承部之间的径向轴承间隙产生动压作用。还存在形成有推力动压产生部的动压轴承，该推力动压产生部用于在形成于其与被支承部之间的推力轴承间隙产生动压作用。

上述的多孔质结构的动压轴承通常通过将对包含金属粉末作为主要成分的原料粉末进行压缩成型而得到的压粉体烧结，并在由烧结得到的烧结体的内周面利用模具成型形成径向动压产生部，从而制造(例如，参照专利文献1)。或者，还提出了如下方法：通过与压缩原料粉末而成型压粉体同时在压粉体的内周面模具成型径向动压产生部，然后将该压粉体烧结，从而制造多孔质结构的动压轴承(参照专利文献2)。

这样，在由金属粉末制造的多孔质结构的动压轴承的制造工序中，基于确保作为动压轴承所需的强度的目的，而设置有烧结工序。然而，在烧结工序中，在非常高的温度的环境下(通常，为800℃以上)加热压粉体，因此在烧结后的压粉体(烧结体)中，因烧结后的热收缩等而产生不能允许的程度的大小的尺寸变化。因此，为了确保作为动压轴承所需的尺寸精度、形状精度，对烧结体实施精压等尺寸矫正加工(整形加工)变得必不可少，成为之后加工成本上升的原因。

为了解决该问题，在专利文献3中提出了不经过烧结工序而制造出的动压轴承。即，该动压轴承将包括能够形成氧化物皮膜的金属粉末的原料粉末的压粉体作为母体，在压粉体表面中的成为轴承面的区域利用模具成型形成有动压产生部，其中，在构成压粉体的上述金属粉末的粒子之间形成有氧化物皮膜，该氧化物皮膜通过压粉体的水蒸气处理而形成。

这样，通过水蒸气处理而形成于上述金属粉末的粒子之间的氧化物皮膜作为粒子彼此的结合介质而发挥功能，代替在烧结压粉体时形成的缩颈的作用，因此能够将压粉体高强度化到能够直接作为动压轴承而使用的等级、例如表现出压溃强度为150MPa以上的等级。另外，在对压粉体应实施的水蒸气处理中，该处理温度格外地比烧结压粉体的情况下的加热温度低，因此能够减小处理后的压粉体的尺寸变化量。因此，若是上述结构的动压轴承，则能够省略在烧结工序后的实施为必不可少的精压等整形加工，能够实现制造成本的降低化。另外，若降低处理温度，则在处理时所需的能量也能够削减，因此通过上述也能够实现低成本化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3607661号公报

专利文献2：日本特开2000-65065号公报

专利文献3：日本特开2016-102553号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在通过专利文献3所记载的方法来制造动压轴承的情况下，例如有时将作为能够形成氧化物皮膜的金属粉末的铁粉末、作为用于成型性、与轴的磨合性(初期滑动性)提升的金属粉末的铜粉末分别混合而使用。然而，明确了在由这样的材料组成(包含与能够形成氧化物皮膜的金属粉末不同种类的金属粉末的组成)的原料粉末成型压粉体，并对该压粉体实施了水蒸气处理的情况下，水蒸气处理后的尺寸精度(或者形状精度)下降。在此，明确了例如若使用表现出粒子直径整体上较小的分布(20～100μm)的铁粉末，则能够避免尺寸精度的下降，但另一方面，由于如上述那样使用细微的粉末，因此压粉体的成型性下降，被称为起层的裂缝产生于压粉体的外表面。该种裂缝在施加冲击、振动时进展，进而有可能导致轴承的破损。因此，课题是应避免起层的产生。

鉴于以上的实际情况，在本发明中，应解决的技术课题在于，低成本地提供能够避免起层的产生而具备尽可能耐于实际使用的强度、并且能够稳定地发挥所希望的轴承性能的动压轴承。

用于解决课题的方案

上述课题的解决通过本发明的动压轴承而完成。即，该轴承具备：原料粉末的压粉体，该原料粉末包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分；动压产生部，其设置于压粉体的表面中的与被支承部之间形成轴承间隙的区域；以及氧化物皮膜，其形成于金属粉末的粒子之间，该动压轴承表现出150MPa以上的压溃强度，该动压轴承的特征在于如下点，金属粉末表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布。

需要说明的是，本发明所说的“累积50％直径”是利用以激光衍射、散射法为测定原理的粒度分布测定装置测定出的粒子直径的值的累积分布中的中央值(也称为中值直径)。另外，本发明所说的“能够形成氧化物皮膜的金属粉末”换言之是离子化倾向比氢大的金属的粉末，例如是铁、铝、镁、铬等的粉末，或者包含上述金属的合金粉末。另外，本发明所说的“包含…作为主要成分”是指，在原料粉末中包含多个物质的情况下，在该多个物质中，上述金属粉末在原料粉末整体所占的比例最多。在原料粉末中仅包含单一物质的情况下，该单一物质相当于能够形成氧化物皮膜的金属粉末。另外，本发明所说的“压溃强度”是基于在JIS Z 2507中规定的方法而计算的值。

这样，在本发明的动压轴承中，作为成为原料粉末的主要成分、且能够形成氧化物皮膜的金属粉末，使用了表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末。这样，通过使用表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上的粒度分布的金属粉末，能够尽可能地避免因相对细微的粒子直径的粉末混在一起引起的起层的产生。另外，通过使用在上述分布的基础上表现出累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末，能够避免由于使金属粉末的粒子直径整体上较大而使压粉体的内部气孔变得过大的事态。因而，例如，在基于之后的热处理的氧化物皮膜的形成时，通过氧化物皮膜的形成而将内部气孔有效地封孔或者缩小，能够尽可能地防止动压向轴承内部的散失(形成于轴承间隙的流体膜的刚性下降)，由此能够稳定地发挥所希望的轴承性能。

当然，若是本发明的动压轴承，则形成于上述金属粉末的粒子之间的氧化物皮膜作为粒子彼此的结合介质而发挥功能，代替在烧结压粉体时形成的缩颈的作用，由此表现出150MPa以上的压溃强度。因而，能够在不实施烧结等处理的情况下直接作为动压轴承而使用，由此，能够简化制造工序而实现制造成本的降低化。

另外，在本发明的动压轴承中，也可以是，金属粉末为还原粉。

还原粉通常呈与雾化粉相比变形的形状(例如表面的凹凸较大的形状)，因此通过使用还原粉，从而还原粉的粒子彼此在压粉成型时较强地纠缠，能够得到高强度的压粉体。需要说明的是，对于烧结时的尺寸变化，还原粉与由雾化法制造出的粉末(雾化粉)相比表现出收缩的倾向，但本发明的动压轴承能够不经过烧结工序而制造，因此也可以不用特别担心烧结时的收缩。

另外，在本发明的动压轴承中，也可以是，金属粉末为铁粉末。

铁是离子化倾向高的金属，因此通过在上述金属粉末中使用铁粉末，能够有效地在压粉体的铁粉末粒子之间形成氧化物皮膜。另外，若是铁粉末，则能够廉价地得到，因此在材料成本方面也优选。

另外，在本发明的动压轴承中，也可以是，金属粉末在原料粉末整体所占的比例为95wt％以上。

通过像这样使用表现出上述的粒度分布的金属粉末来作为能够形成氧化物皮膜的金属粉末，并且使金属粉末在原料粉末整体所占的比例为95wt％以上，从而能够防止起层的产生，并且能够有效地抑制用于皮膜形成的热处理后的尺寸精度(或者形状精度)的下降。

另外，在本发明的动压轴承中，也可以是，该动压轴承通过使润滑油浸入压粉体的内部气孔而成。

在本发明中，能够通过使用表现出上述的粒度分布的金属粉末来避免压粉体的内部气孔变得过大的事态，因此能够在压粉体以恒定的比率剩余内部气孔，并且能够抑制各内部气孔的大小。因而，能够在压粉体的内部气孔保持所需量的润滑油，并且能够尽可能地防止动压向轴承内部的散失，由此，能够长期稳定地发挥优异的轴承性能。

以上的说明的动压轴承例如能够作为具备该动压轴承、以及包括被支承部且相对于动压轴承相对旋转的轴构件的流体动压轴承装置而适当提供。

另外，上述结构的流体动压轴承装置例如能够作为具备该流体动压轴承装置的马达而适当提供。

另外，上述课题的解决还通过本发明的动压轴承的制造方法来完成。即，该制造方法是制造表现出150MPa以上的压溃强度的动压轴承的方法，且具备：压缩成型工序，在压缩成型工序中，将包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分的原料粉末压缩而成型压粉体，并且在压粉体的表面中的与被支承部之间形成轴承间隙的区域模具成型动压产生部；以及皮膜形成工序，在该皮膜形成工序中，对压粉体实施规定的热处理，并在构成压粉体的金属粉末的粒子之间形成氧化物皮膜，该动压轴承的制造方法的特征在于如下点，使用表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末来作为金属粉末。

这样，在本发明的动压轴承的制造方法中也同样地，作为成为原料粉末的主要成分、且能够形成氧化物皮膜的金属粉末，使用了表现出100μm以上在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上的粒度分布的金属粉末，因此能够尽可能地避免因相对细微的粒子直径的粉末混在一起引起的起层的产生。另外，使用了在上述分布的基础上表现出累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末，因此能够避免由于使金属粉末的粒子直径整体上较大而使压粉体的内部气孔变得过大的事态。因而，在基于之后的热处理的氧化物皮膜的形成时，通过氧化物皮膜的形成而将内部气孔有效地封孔，能够尽可能地防止动压向轴承内部的散失(形成于轴承间隙的流体膜的刚性下降)，由此能够稳定地发挥所希望的轴承性能。

另外，在本发明的动压轴承的制造方法中，也可以是，在皮膜形成工序中，对压粉体在大气环境下实施低温加热处理来作为规定的热处理。另外，在该情况下，也可以是，将低温加热处理的处理温度设定为350℃以上且600℃以下。

这样，通过在大气环境下实施低温加热处理来作为规定的热处理，能够将皮膜形成工序时的处理温度与烧结压粉体的情况下的加热温度相比大幅地降低。因而，能够减小热处理后的压粉体的尺寸变化量，能够省略精压等整形加工。

发明效果

以上，根据本发明，能够低成本地提供能够避免起层的产生而具备尽可能耐于实际使用的强度、并且能够稳定地发挥所希望的轴承性能的动压轴承。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的流体动压轴承装置的剖视图。

图2是图1所示的动压轴承的剖视图。

图3是示出图1所示的动压轴承的下端面的俯视图。

图4是图1所示的动压轴承的主要部分放大剖视图。

图5A是示出成为动压轴承的母体的压粉体的压缩成型工序的初期阶段的图。

图5B是示出成为动压轴承的母体的压粉体的压缩成型工序的中途阶段的图。

图6是以频度分布概念性地显示本发明的金属粉末的粒度分布的曲线。

图7是以累积分布概念性地显示本发明的金属粉末的粒度分布的曲线。

图8是概念性地示出通油度的测定装置的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1示出了本发明的一实施方式的流体动压轴承装置1的剖视图。该流体动压轴承装置1具备动压轴承8、插入动压轴承8的内周并相对于动压轴承8旋转的轴构件2、将动压轴承8保持于内周的有底筒状的外壳7、以及将外壳7的开口部密封的密封构件9。在外壳7的内部空间填充有作为润滑流体的润滑油(以密集的散布阴影线表示)。在以下的说明中，方便起见，将设置有密封构件9的一侧设为上侧，将其轴向相反侧设为下侧。

外壳7呈一体地具有圆筒状的筒部7a以及将筒部7a的下端开口闭塞的底部7b的有底筒状。在筒部7a与底部7b的边界部设置有台阶部7c，通过使动压轴承8的下端面8b抵接于该台阶部7c的上端面，而设定动压轴承8相对于外壳7的轴向位置。

在底部7b的内底面7b1设置有圆环状的推力轴承面，该推力轴承面在与对置的轴构件2的凸缘部2b的下端面2b2之间形成推力轴承部T2的推力轴承间隙。在该推力轴承面设置有用于使推力轴承部T2的推力轴承间隙内的润滑油产生动压作用的动压产生部(推力动压产生部)。虽省略图示，但该推力动压产生部与后述的推力动压产生部B同样地，例如将螺旋形状的动压槽、划分该动压槽的凸状的丘部沿圆周方向交替地配置而构成。

密封构件9形成为圆环状，并例如利用适当的机构固定于外壳7的筒部7a的内周面7a1。密封构件9的内周面9a形成为朝向下方逐渐缩径的锥面状，且在与对置的轴构件2的外周面2a1之间形成使径向尺寸朝向下方逐渐缩小的密封空间S。密封空间S具有将与在外壳7的内部空间填充的润滑油的温度变化相伴的容积变化量吸收的缓冲功能，在假定的温度变化的范围内将润滑油的油面始终保持于密封空间S的轴向范围内。

轴构件2具备轴部2a以及在轴部2a的下端一体或者分开设置的凸缘部2b。轴部2a的外周面2a1中的与动压轴承8的内周面8a对置的部分除了设置有直径相对小的圆筒面状的中央避让部2c这点之外形成为没有凹凸的平滑的圆筒面。另外，凸缘部2b的上端面2b1以及下端面2b2形成为平滑的平坦面。

动压轴承8在本实施方式中呈圆筒状，并利用适当的机构固定于外壳7的内周面。在动压轴承8的内周面8a的轴向上的两个部位分离地设置有圆筒状的径向轴承面，该径向轴承面在与对置的轴部2a的外周面2a1之间形成径向轴承部R1、R2的径向轴承间隙。在两个径向轴承面如图2所示分别形成有用于使径向轴承间隙内的润滑油产生动压作用的径向动压产生部A1、A2。径向动压产生部A1、A2分别由相对于轴向倾斜的多个上侧动压槽Aa1、向与上侧动压槽Aa1相反的方向倾斜的多个下侧动压槽Aa2、以及划分动压槽Aa1、Aa2的凸状的丘部构成，动压槽Aa1、Aa2整体上排列为人字形状。丘部包括设置于在周向上相邻的动压槽之间的倾斜丘部Ab、以及设置于上下的动压槽Aa1、Aa2之间且与倾斜丘部Ab大致相同直径的环状丘部Ac。

在动压轴承8的下端面8b设置有圆环状的推力轴承面，该推力轴承面在与对置的凸缘部2b的上端面2b1之间形成推力轴承部T1的推力轴承间隙。在该推力轴承面如图3所示形成有用于使推力轴承部T1的推力轴承间隙内的润滑油产生动压作用的动压产生部(推力动压产生部)B。图示例的推力动压产生部B将螺旋形状的动压槽Ba、以及划分动压槽Ba的凸状的丘部Bb沿圆周方向交替地配置而构成。

在具有以上的结构的流体动压轴承装置1中，在轴构件2与动压轴承8的相对旋转开始前，处于在设置于动压轴承8的内周面8a的两个径向轴承面和与它们对置的轴部2a的外周面2a1之间分别形成有径向轴承间隙的状态。然后，伴随着开始轴构件2与动压轴承8的相对旋转，形成于两径向轴承间隙的油膜的压力通过径向动压产生部A1、A2(动压槽Aa1、Aa2)的动压作用而提高，其结果是，将轴构件2非接触支承为沿径向方向相对旋转自如的径向轴承部R1、R2形成于在轴向上分离的两个部位。此时，在轴部2a的外周面2a1设置有中央避让部2c，由此在两个径向轴承间隙之间形成圆筒状的润滑油积存部。因此，能够尽可能地防止径向轴承间隙的油膜破裂、即径向轴承部R1、R2的轴承性能下降。

在轴构件2与动压轴承8的相对旋转开始前，处于在设置于动压轴承8的下端面8b的推力轴承面和与推力轴承面对置的凸缘部2b的上端面2b1之间、以及外壳7的底部7b的内底面7b1和与内底面7b1对置的凸缘部2b的下端面2b2之间分别形成有推力轴承间隙的状态。然后，伴随着开始轴构件2的相对旋转，形成于两推力轴承间隙的油膜的压力分别通过下端面8b的推力动压产生部B(动压槽Ba)和内底面7b1的推力动压产生部的动压作用而提高，其结果是，形成将轴构件2非接触支承为向推力一方向以及另一方向相对旋转自如的推力轴承部T1、T2。

虽省略图示，但以上说明了的流体动压轴承装置1例如用作(1)以HDD为代表的盘装置用的主轴马达、(2)激光束打印机(LBP)用的多边扫描仪马达、或者(3)PC用的风扇马达等马达用轴承装置。在(1)的情况下，例如在轴构件2一体或者分开设置具有盘搭载面的盘毂，在(2)的情况下，例如在轴构件2一体或者分开设置多面反射体。另外，在(3)的情况下，例如在轴构件2一体或者分开设置具有叶片的风扇。

在以上说明了的流体动压轴承装置1中，动压轴承8具有特征性的结构。以下，对本发明的一例的动压轴承8的结构以及制造方法详细进行说明。

动压轴承8具备原料粉末的压粉体10作为母体，该原料粉末包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末(在此为铁粉末)作为主要成分，在本实施方式中，动压轴承8还具备设置于内周面8a的径向动压产生部A1、A2、以及设置于下端面8b的推力动压产生部B。压粉体10的相对密度例如设定为80％以上。在此，动压轴承8如在作为其主要部分放大剖视图的图4中示意性地示出的那样，具有形成于能够形成氧化物皮膜12的金属粉末的粒子11(例如铁粉末的粒子)之间的氧化物皮膜12(更详细而言，为生成于各金属粉末的粒子11的表面、且将彼此相邻的粒子11彼此结合的氧化物皮膜12)，而表现出尽可能装入流体动压轴承装置1而使用的强度，具体而言为150MPa以上的压溃强度。上述结构的动压轴承8例如依次经过压缩成型工序、皮膜形成工序以及含油工序而制造。以下，对各工序详细进行说明。

[压缩成型工序]

在压缩成型工序中，通过将包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分的原料粉末压缩，而得到压粉体10，该压粉体10在与作为被支承部的轴部2a的外周面2a1之间形成轴承间隙的内周面10a模具成型有径向动压产生部A1、A2，并且在与作为被支承部的凸缘部2b的上端面2b1之间形成轴承间隙的下端面10b模具成型有推力动压产生部B。在此，压粉体10的内周面10a与动压轴承8的内周面8a对应，压粉体10的下端面10b与动压轴承8的下端面8b对应。另外，后述的压粉体10的外周面10d与动压轴承8的外周面8d对应，压粉体10的上端面10c与动压轴承8的上端面8c对应。上述结构的压粉体10例如能够利用单轴加压成型法而成型，具体而言，能够使用图5A以及图5B所示那样的成型模具装置20而得到压粉体10。该成型模具装置20具备将压粉体10的外周面10d成型的圆筒状的模21、配置于模21的内周且将压粉体10的内周面10a成型的塑孔栓22、以及将压粉体10的下端面10b、上端面10c成型的一对下压头23、上压头24，塑孔栓22、下压头23以及上压头24能够相对于模21在轴向(上下)上相对移动。在塑孔栓22的外周面上下分离地设置有与应设置于压粉体10的内周面10a的径向动压产生部A1、A2的形状对应的凹凸状的型部25、25，在下压头23的上端面设置有与应设置于压粉体10的下端面10b的推力动压产生部B的形状对应的凹凸状的型部26。需要说明的是，型部25、26的凹部与凸部之间的高低差实际上为几μm～十几μm程度，但在图5A以及图5B中夸张地进行描绘。

在具有以上的结构的成型模具装置20中，首先，如图5A所示，在模21的内周配置有塑孔栓22的状态下使下压头23下降，由模21的内周面、塑孔栓22的外周面以及下压头23的上端面划分腔室27，然后在腔室27填充原料粉末M。

在此，在原料粉末M中使用包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分的粉末。作为该金属粉末，优选为与氢相比离子化倾向高的金属的粉末，例如优选铁粉末。另外，只要成为原料粉末的主要成分，则该金属粉末的调配比是任意的，例如优选为以金属粉末在原料粉末整体所占的比例为95wt％以上的方式设定原料粉末M的组成。当然，也能够在原料粉末M中调配能够形成氧化物皮膜的金属粉末以外的物质，例如也可以调配铜粉末等压缩成型性优异的金属粉末、酰胺蜡系的固体润滑剂粉末。通过在原料粉末M中包含固体润滑剂粉末，能够降低压缩成型时的粉末的粒子彼此的摩擦、进而降低粉末与模具之间的摩擦从而提高压粉体10的成型性。

另外，关于金属粉末的形态，没有特别限定，例如能够使用呈多孔质状的金属粉末。例如，在金属粉末为铁粉末的情况下，能够使用由还原法得到的铁粉末(还原铁粉)。

另外，从粒度分布的观点，在本发明中，使用表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末。因而，压粉体10进而动压轴承8中的金属粉末整体上表现出上述的粒度分布。在此，图6示出以频度分布显示概念性地描绘上述金属粉末的粒度分布的曲线，图7示出以累积分布显示概念性地描绘上述金属粉末的粒度分布的曲线。首先，如图6所示，在以频度分布显示上述金属粉末的粒度分布的情况下，粒子直径为100μm以上的金属粉末的集合R相当于图6中的以粒子直径100μm为边界而标注了斜线的部分。在该情况下，粒子直径为100μm以上的金属粉末在该金属粉末整体所占的比例相当于上述标注了斜线的部分R的面积相对于由图6中的曲线C和横轴包围的部分的面积的比例，因此，上述标注了斜线的部分R的面积的比例为30％以上。另外，如图7所示，在以累积分布显示上述金属粉末的粒度分布的情况下，累积50％直径在图7中显示为d50，以粒子直径d50为边界，具有粒子直径d50以下的粒子直径的金属粉末的累积量％与具有粒子直径d50以上的粒子直径的金属粉末的累积量％相同(各50％)。因而，根据本发明的金属粉末的粒度分布，图7所示的粒子直径d50收敛于50μm以上且100μm以下的范围。

在将包含上述组成的金属粉末的原料粉末M填充于腔室27的状态下，如图5B所示使上压头24下降，并将原料粉末M沿轴向压缩，由此将圆筒状的压粉体10成型。此时，在压粉体10的内周面10a转印型部25的形状，在压粉体10的下端面10b转印型部26的形状。由此，与圆筒状的压粉体10压缩成型同时，在压粉体10的内周面10a模具成型径向动压产生部A1、A2，在下端面10b模具成型推力动压产生部B。在像这样将压粉体10成型后，当将压粉体10从模21排出时，压粉体10的内周面10a以及外周面10d由于所谓的回弹而扩径，压粉体10的内周面10a与设置于塑孔栓22的外周面的型部25之间的轴向上的凹凸卡合状态被消除。由此，能够在不破坏模具成型于压粉体10的内周面10a的径向动压产生部A1、A2的形状的情况下从压粉体10的内周拔出塑孔栓22。

成为动压轴承8的母体的压粉体10若其相对密度为80％以上，则能够最终地确保动压轴承8所需的强度(压溃强度150MPa以上)。因此，在采用本实施方式中采用的单轴加压成型法的情况下，优选以相对密度成为80％以上的方式对腔室27的轴向尺寸(原料粉末M的填充高度)和单轴方向的压缩量进行调整。若为单轴加压成型法，则与在得到压粉体10时能够利用的其他加压成型法(例如，使用了多轴CNC冲压的成型、冷等静压加压法、热等静压加压法等)相比存在能够以低成本得到压粉体10这样的优点。当然，若在成本方面没有问题，则也可以代替单轴加压成型法，而利用使用了多轴CNC冲压的成型、冷等静压加压法、热等静压加压法等将压粉体10成型。

[皮膜形成工序]

在皮膜形成工序中，通过对压粉体10实施规定的热处理，而在构成压粉体10的金属粉末的粒子11的表面形成氧化物皮膜12(一并参照图4)。在本实施方式中，将压粉体10在大气环境下以比较低的温度(为比烧结温度低的温度，例如为350℃以上且600℃以下)一边加热一边在规定时间期间与大气反应(低温加热处理)。通过像这样对压粉体10在大气环境下实施低温的加热处理，而在构成压粉体10的金属粉末的粒子11(在此为铁粉末的粒子)的表面逐渐形成作为氧化物皮膜12的四氧化三铁(Fe3O4)的皮膜，伴随着该氧化物皮膜12成长，能够得到相邻的粒子11彼此经由氧化物皮膜12而结合的状态下的压粉体10(实质上为动压轴承8)。在此，优选低温加热处理的处理时间为一分钟以上。通过将低温加热处理实施一分钟以上，能够在压粉体10形成尽可能确保动压轴承8所需的强度的氧化物皮膜12。但是，对于处理时间，从氧化物皮膜12的成长极限的观点出发优选设置上限，例如优选设定为60分钟以下。

需要说明的是，在如本实施方式那样在压粉体10的原料粉末M中调配固体润滑剂粉末的情况下，优选为在实施规定的热处理(低温加热处理)前，实施用于将压粉体10所包含的固体润滑剂粉末除去的脱脂处理。由此，能够促进氧化物皮膜12的成长，并可靠地得到动压轴承8所需的强度(压溃强度150MPa以上)。需要说明的是，脱脂处理的温度只要能够达成目的(固体润滑剂的除去)，则能够任意地设定，例如设定为300℃以上。另外，从抑制由热处理引起的压粉体10的尺寸变化的观点出发，设定为800℃以下。在该情况下，皮膜形成工序后的压粉体10(动压轴承8)实质上仅由形成有氧化物皮膜12的金属粉末构成。

[含油工序]

在该含油工序中，通过所谓的真空浸入等方法，而使作为润滑流体的润滑油浸入在相邻的粒子11之间形成有氧化物皮膜12(四氧化三铁的皮膜)的压粉体10的内部气孔。需要说明的是，该含油工序不一定需要实施，仅在将动压轴承8作为所谓的含油动压轴承而使用的情况下实施即可。

如以上说明的那样，在本发明的动压轴承8中，作为成为原料粉末M的主要成分、且能够形成氧化物皮膜12的金属粉末，使用了表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末。这样，通过使用表现出100μm以上的金属粉末在金属粉末整体所占的比例为30wt％以上的粒度分布(参照图6)的金属粉末，能够尽可能地避免因相对细微的粒子直径的粉末混在一起引起的起层的产生。另外，通过使用在上述分布的基础上表现出累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布(参照图7)的金属粉末，能够避免由于使金属粉末的粒子直径整体上较大而使压粉体10的内部气孔13(参照图4)变得过大的事态。因而，例如，在基于之后的热处理的氧化物皮膜12的形成时，通过氧化物皮膜12的形成而将内部气孔13有效地封孔或者缩小(参照图4)，能够尽可能地防止动压向动压轴承8内部的散失(形成于轴承间隙的作为流体膜的润滑油膜的刚性下降)，由此能够稳定地发挥所希望的轴承性能。

另外，通过将氧化物皮膜12形成于构成压粉体10的金属粉末的粒子11的表面，从而压粉体10的内部气孔13变小而使压粉体10整体的气孔率下降。因此，根据本发明的动压轴承8，能够在不将压粉体10的密度(相对密度)提高到必要以上、另外不实施另外的封孔处理等的情况下尽可能地防止形成于径向轴承间隙以及推力轴承间隙的油膜的刚性下降、并实现能够稳定地发挥所希望的轴承性能的流体动压轴承装置1。

当然，若是本发明的动压轴承8，则形成于上述金属粉末的粒子11之间的氧化物皮膜12作为粒子11彼此的结合介质而发挥功能，代替在烧结压粉体10时形成的缩颈的作用，由此表现出150MPa以上的压溃强度。因而，能够在不实施烧结等处理的情况下直接作为动压轴承8而使用，由此能够简化制造工序而实现制造成本的降低化。

另外，在本实施方式中，使用还原铁粉作为成为原料粉末M的主要成分的金属粉末。还原粉通常与雾化粉相比呈变形的形状(例如表面的凹凸较大的形状)，因此通过使用还原粉，从而作为还原粉的金属粉末的粒子11彼此在压粉成型时较强地纠缠，能够得到高强度的压粉体10。另外，铁是离子化倾向高的金属，因此在通过原料粉末M中使用铁粉末，能够有效地在铁粉末的粒子11之间形成氧化物皮膜12。另外，若是铁粉末，则能够廉价地得到，因此在材料成本方面也优选。

另外，在本实施方式中，通过使用表现出上述的粒度分布的金属粉末来作为能够形成氧化物皮膜12的金属粉末，并且将金属粉末在原料粉末M整体所占的比例设为95wt％以上，从而能够防止起层的产生，并且能够更有效地抑制用于皮膜形成的热处理后的尺寸精度(或者形状精度)的下降。

另外，在本实施方式中，采用了低温加热处理来作为用于形成氧化物皮膜12的规定的热处理。这样，通过对压粉体10实施低温加热处理，能够在表现出上述的粒度分布的金属粉末的粒子11之间有效地形成氧化物皮膜12，并且能够将此时的处理温度相比烧结压粉体10情况下的加热温度(通常，为750℃～1050℃)大幅地降低。因而，能够减小热处理后的压粉体10的尺寸变化量，能够省略精压等整形加工。当然，若降低处理温度，则处理时所需的能量也能够削减，因此也带来低成本化。

以上，说明了本发明的一实施方式，但本发明的流体动压轴承装置1及其制造方法并不限定于上述例示的方式，在本发明的范围内能够采用任意的方式。

在上述实施方式中，对使用包含一种金属粉末(例如铁粉末)的原料粉末M来作为能够形成氧化物皮膜12的金属粉末的情况进行了说明，但当然本发明的原料粉末M也可以包含两种以上能够形成氧化物皮膜12的金属粉末。另外，此时，在原料粉末M中包含至少一种金属粉末来作为主要成分即可，其他种类的金属粉末的调配比是任意的。

另外，在上述实施方式中，对将本发明应用于将轴构件2在径向方向以及推力方向(严格来说，为推力一方向)上支承的动压轴承8的情况进行了说明，但本发明也能够应用于仅在径向方向上支承轴构件2的动压轴承8、仅在推力方向上支承轴构件2的动压轴承8。另外，径向动压产生部A1、A2只要能够使径向轴承间隙内的润滑油产生动压作用，其形态便没有特别限定，例如能够采用多圆弧面、阶梯面、波形面等公知的形态。当然，对于推力动压产生部B，也能够采用阶梯面、波形面等公知的形态。

另外，在上述实施方式中，例示了将动压轴承8固定于外壳7的内周面的形态的流体动压轴承装置1，但当然，本发明的动压轴承8也能够应用于呈上述以外的形态的流体动压轴承装置1。例如，虽省略图示，但也可以通过由密封构件9和外壳7在轴向上夹持动压轴承8，并将密封构件9固定于外壳7的内周，而将动压轴承8固定于外壳7。

实施例

以下，对用于验证本发明的作用效果的实施例(验证试验)进行详述。在该验证试验中，使用图5A以及图5B所示的成型模具装置20将压粉体10成型。另外，使用了累积50％直径彼此不同的4种还原铁粉(实施例1、2，比较例1、2)来作为此时使用的能够形成氧化物皮膜12的金属粉末。在累积50％直径(粒度分布)的测定中，使用了激光衍射、散射式粒度分布测定装置(株式会社Seishin企业制LMS-300)。在表1中示出各种还原铁粉的累积50％直径的值。需要说明的是，在以频度分布显示观察这些还原铁粉的粒度分布的情况下，对于实施例1、2以及比较例2，均使用了表现出粒子直径为100μm以上的还原铁粉的比例为30wt％以上的粒度分布的还原铁粉，对于比较例1，使用了表现出粒子直径为100μm以上的还原铁粉的比例为23wt％的粒度分布的还原铁粉。各种还原铁粉的调配比相对于原料粉末M整体均为95wt％以上，剩余为固体润滑剂粉末。制作将上述组成的4种原料粉末M均以相对密度成为85％的方式压缩成型而成的压粉体10，然后，对各压粉体10在350～600℃(优选为450～600℃)×1～60分钟(优选为1～30分钟)的条件下实施大气环境下的低温加热处理，在还原铁粉的粒子表面以及粒子之间形成氧化物皮膜12，由此得到动压轴承8。此时的试验片(各实施例或者比较例的动压轴承8)的尺寸为内径1.5mm×外径3mm×轴向尺寸3.3mm。另外，在压缩成型时，与压粉体10的成型同时，在内周面10a模具成型径向动压产生部A1、A2(参照图2)。

[表1]

如上述那样，对制作出的4种试验片(动压轴承8)首先确认各试验片的表面的起层的有无。另外，对上述4种试验片(动压轴承8)分别测定、计算通油度。需要说明的是，通油度的值被试验体的尺寸影响，因此使用计算出的通油度，来计算不被试验体的尺寸影响而能够用作油膜形成能力的判断材料的透过率。

在此，上述的“通油度”是用于定量地表示呈多孔质结构的物体(动压轴承8)能够经由其多孔质组织而使何种程度的润滑油流通的参数[单位：g/10min]，能够使用图8所示那样的试验装置100来测定。图8所示的试验装置100具备将圆筒状的试验体W(在此为上述的动压轴承8)从轴向两侧夹持固定的筒状的保持部101、102、贮存油的箱103、以及用于将贮存于箱103内的油向保持部101供给的配管104。试验体W的轴向两端部与保持部101、102之间被未图示的密封体密封。在以上的结构中，对在室温(26～27℃)环境下贮存于箱103内的油(与填充于流体动压轴承装置1的内部空间的润滑油同种的润滑油)加载0.4MPa的加压，将润滑油经由配管104的内部流路以及保持部101的内部流路105而向试验体W的轴向贯通孔持续供给10分钟。在试验体W的下方配置有纸制或者布制的吸油体106，在利用上述方案向试验体W供给了润滑油时，利用吸油体106采集从在试验体W的外径面开口的表面开口渗出而滴下的油。并且，根据试验前后的吸油体106的重量差计算通油度。

接下来，上述的“透过率”也可以称为透过量[单位：m2]，由下述算式1计算。

[算式1]

在算式1中，k：透过率[m2]，μ：润滑油的绝对粘度[Pa·s]，L：试验体W的轴向尺寸[m]，r1：试验体W的内径尺寸[m]，r2：试验体W的外径尺寸[m]，Δp：压力差[Pa]，q：体积流量[m3/s]。其中，在此所说的压力差Δp仿照上述的“通油度”的测定步骤而为Δp＝0.4MPa，另外，体积流量q是将使用上述的试验装置100计算出的“通油度”换算而得到的。在此，将在上述的步骤中得到的通油度的值小于0.01g/10min的情况设为○(良好)，将0.01g/10min以上的情况设为×(不合格)。

在表1中示出试验结果。如表1所示，在使用了表现出累积50％直径小于50μm(比较例1：48μm)的粒度分布的还原铁粉的情况下，在试验片(动压轴承8)的表面确认了起层的存在。与此相对，在分别使用了表现出累积50％直径为50μm以上且100μm以下(实施例1：92μm，实施例2：83μm)的粒度分布的还原铁粉的情况下，在试验片(动压轴承8)的表面未确认起层的存在。另外，关于通油度，在粒子直径整体上过大的情况(比较例2)下，未通过氧化物皮膜12的形成而被充分地封孔或者缩小的内部气孔13剩余相当数量，结果是不能能够得到所需的通油度。与此相对，在使用了表现出适当的尺寸的粒度分布的还原铁粉(实施例1、实施例2)的情况下，内部气孔13通过氧化物皮膜12的形成而被有效并且充分地封孔或者缩小，因此能够得到所需的通油度。

Claims (10)

1.一种动压轴承，其具备：

原料粉末的压粉体，所述原料粉末包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分；

动压产生部，其设置于所述压粉体的表面中的与被支承部之间形成轴承间隙的区域；以及

氧化物皮膜，其形成于所述金属粉末的粒子之间，

所述动压轴承表现出150MPa以上的压溃强度，

所述动压轴承的特征在于，

所述金属粉末表现出100μm以上的金属粉末在所述金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布。

2.根据权利要求1所述的动压轴承，其中，

所述金属粉末为还原粉。

3.根据权利要求1或2所述的动压轴承，其中，

所述金属粉末为铁粉末。

4.根据权利要求1或2所述的动压轴承，其中，

所述金属粉末在所述原料粉末整体所占的比例为95wt％以上。

5.根据权利要求1或2所述的动压轴承，其中，

所述动压轴承通过使润滑油浸入所述压粉体的内部气孔而成。

6.一种流体动压轴承装置，其中，

所述流体动压轴承装置具备权利要求1至5中任一项所述的动压轴承、以及包括所述被支承部且相对于所述动压轴承相对旋转的轴构件。

7.一种马达，其中，

所述马达具备权利要求6所述的流体动压轴承装置。

8.一种动压轴承的制造方法，其用于制造表现出150MPa以上的压溃强度的动压轴承，且具备：

压缩成型工序，在所述压缩成型工序中，将包含能够形成氧化物皮膜的金属粉末作为主要成分的原料粉末压缩而成型压粉体，并且在所述压粉体的表面中的与被支承部之间形成轴承间隙的区域模具成型动压产生部；以及

皮膜形成工序，在所述皮膜形成工序中，对所述压粉体实施规定的热处理，并在构成所述压粉体的所述金属粉末的粒子之间形成所述氧化物皮膜，

所述动压轴承的制造方法的特征在于，

使用表现出100μm以上的金属粉末在所述金属粉末整体所占的比例为30wt％以上、并且累积50％直径为50μm以上且100μm以下的粒度分布的金属粉末来作为所述金属粉末。

9.根据权利要求8所述的动压轴承的制造方法，其中，

在所述皮膜形成工序中，对所述压粉体在大气环境下实施低温加热处理来作为所述规定的热处理。

10.根据权利要求9所述的动压轴承的制造方法，其中，

将所述低温加热处理的处理温度设定为350℃以上且600℃以下。

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