CN1919503A - 流体轴承装置用轴套及其制法、流体轴承装置、主轴电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体轴承装置用轴套，其具备由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成的内部区域、和将内部区域的表面覆盖且通过喷丸处理所形成的表面变形区域。由于表面变形区域是通过喷丸处理所形成的，因此可以使在表面附近的烧结用金属粉末之间形成的气孔减少。由此可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。这样可以在烧结金属制轴套中防止轴承刚性的降低。

Description

流体轴承装置用轴套及其制法、流体轴承装置、主轴电机

技术领域

本发明涉及一种流体轴承装置用轴套、尤其涉及一种烧结金属制轴套、采用烧结金属制轴套的流体轴承装置、主轴电机及轴套的制造方法。

背景技术

近年来，采用旋转的圆盘的记录装置等，由于其内存容量增大，并且数据的传送数据在高速化，因此其中使用的记录装置的轴承为了使圆盘负载始终高精度地旋转故而要求有很高的性能和可靠性。因此在这些旋转装置中采用适于高速旋转的动压流体轴承装置。动压流体轴承装置，使润滑流体例如油介入轴与轴套之间，在旋转时通过动压产生槽产生泵压力(pumping pressure)，由此因轴是相对轴套以非接触的方式旋转的，没有机械摩擦，因此适于高速旋转。

以下，参照图32～图34，针对以往的动压流体轴承装置的一例进行说明。图32是表示以往例的动压流体装置的概略结构的剖面图。在图32中，动压流体轴承装置，具有：轴911、凸缘912、轴套913、止推板914、油915、转子916、底座917。轴911具有一体化的凸缘912，轴911旋转自由地被插入轴套913的轴承孔913C中，轴套912被收容在轴套913的凹部。在轴911的外周面或者轴套913的内周面的至少一方设置动压产生槽913A、913B，或者在凸缘912的与轴套913之间的对置面、以及在凸缘912与止推板914之间的对置面设置动压产生槽912A、912B，将止推板914固定在轴套913上。各动压产生槽913A、913B、912A、912B附近的轴承间隙，至少用油915填满。在转子916中固定有圆盘918

另一方面，在底座917中将轴套913固定，在转子中安装未图示的转子磁铁，或者在底座917上与转子磁铁对置的位置固定未图示的电机定子。

关于按照以上方式构成的以往的流体轴承式旋转装置，针对其动作进行说明。如果向未图示的转子磁铁赋予旋转力，则使转子916、轴911、凸缘912、圆盘918开始旋转。通过旋转使动压产生槽913A、913B、912A、912B将油915集拢，在轴911与轴套913之间、以及凸缘912与轴套913以及止推板914之间产生泵压力。由此轴911相对轴套913和止推板914以非接触的方式旋转，通过末图示的磁头或者光学头，进行圆盘918上的数据的记录再生。

一般来说，流体轴承装置的轴套是由金属材料通过切削加工等制造的，但也提出过一种目的在于进一步降低制造成本的烧结金属制轴套(例如参照专利文献1)。作为烧结金属，是指成形并烧结例如铜合金等金属粉末而成的烧结体。在由金属棒等通过切削加工等制造轴套时，会产生许多金属屑造成材料浪费。但是在通过烧结制造轴套时，由于成形并烧结金属粉末，因此不会产生金属屑就不会有材料浪费了。并且在轴套的内周面成形动压产生用槽时，以往需要进行切削加工或电解加工，而在通过烧结制造轴套时，如果事先对成形用模具上与动压产生用槽对应的部分进行加工，则轴套成形的同时动压产生用槽也可以成形。

根据以上所述，由于烧结金属制轴套的制造所需要的工序数以及时间是通过切削加工等制造相同部件时的几分之一，因此若由烧结来制造轴套则可以大副降低轴套的制造成本。

但是，与烧结金属制轴套可以降低成本相反，其性能上存在问题。具体来说，由于烧结金属是金属粉末的集合体因此是多孔质的，在内部有着许多气孔(在金属粉末之间形成的较小的空间)。在气孔中存在被称作“组织气孔”的在烧结体的内部的气孔、和被称作“表面气孔”的在烧结体的表面开口的气孔。在一般的烧结金属中，由于表面气孔与组织气孔是连通的，因此润滑油通过气孔便可以穿过烧结金属的内部。在流体轴承装置中使用烧结金属制轴套时，润滑油穿过轴套，由径向轴承部产生的支承压力向轴套的外周侧释放。其结果为，例如在径向轴承部产生的支承压力降低，径向轴承部的刚性降低大约30％左右。

并且，如此便提出了一种按照径向轴承部的支承压力不会向轴套的外周侧释放的方式在轴套的外周侧嵌入杯状部件。但是，这种情况下，由于流体轴承装置的部件件数增加，所以通过烧结金属制轴套来降低制造成本的效果降低。因此，为了利用烧结金属制轴套的低成本这样的优点，要求一种不会使轴承刚性降低的烧结金属制轴套。

因此，本案的发明者，开发提出了一种使树脂含浸在烧结体轴承中并密封气孔的技术。

然而，在使树脂含浸在压粉烧结体轴承中时，在一般的工序中树脂含浸材料易残留在轴承材料表面。因此，树脂含浸易对尺寸精度产生恶劣影响。并且，事实上是很难将在作为多孔质材料的压粉烧结体的表面以及内部存在的空穴完全填埋的。进而，由于需要将作为多孔质材料的压粉烧结体的表面附近残留的表面附着树脂去除，因此表面几乎没有树脂残余。这样实际情况是没有充分实现含浸树脂的效果。

因此，如图33所示，在多孔质的轴套913的内部存在有空穴(孔洞)。因此，例如即使最初将油915注入轴承间隙整体直至图中标号U的位置，在放置大约500个小时之后，油915A进入轴套913内的空穴中，油915的液面高度下降至图中V的位置为止。其结果，动压产生槽913A与轴911摩擦而烧粘。

并且，如图33所示，在多孔质的轴套913的外部表面渗出油915B。因此，油915B蒸发，气态的油会污染周围。

另外，多孔质的轴套913这样的密封不足的问题，可按照如下来诊断。在未图示的烧杯中倒入足量的油，将轴套913单独、或者是在将轴911、凸缘912、止推板914与轴套913组装一起的状态下浸渍放置，在大约500个小时之后测定总重量的增加来求出渗入(soak)多孔质材料的油重量。但是，以往是如图34所示通过80℃、500个小时的油中浸渍确认2(mg)以上的变化(重量变化)。由于在轴承装置中填充的整体油量为10毫克左右，因此该变化对于动压流体轴承装置而言大大损害了可靠性。

进一步，一般动压流体轴承装置中的轴套913与轴911之间的间隙被设定为5(μm)左右。因此，密封孔处理后的表面处理精度、使用时的热膨胀系数差中的使用环境温度差、以及磨耗粉等问题，对于流体轴承装置是不可避免的。

专利文献1：2003-314536号公报

发明内容

本发明的课题在于在烧结金属制轴套中防止轴承刚性的降低。

第一技术方案的流体轴承装置用轴套，具备：内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成；和表面变形区域，其将内部区域的表面覆盖，由烧结用金属粉末构成。表面变形区域的烧结用金属粉末部分的平均密度，比内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度大。

在该轴套中，由于表面变形区域的烧结用金属粉末部分的平均密度比内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度更大，因此内部区域被气孔较少的层覆盖。此外，在内部区域的内部有含浸用树脂进入气孔。由此，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。在此所说的平均密度是指用体积除重量后的值，例如轴套的平均密度是指用根据轴套的外形求出的体积除轴套的重量后的值。

第二技术方案中的流体轴承装置用轴套，具备：内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成、和表面变形区域，其将内部区域的表面覆盖，且由烧结用金属粉末构成。表面变形区域从内部区域侧向表面侧的烧结用金属粉末部分的密度逐渐增大。

在该轴套中，由于表面变形区域的烧结用金属粉末部分的密度从内部区域侧向表面侧逐渐变大，因此表面变形区域的表面密度最大。由此，尤其在表面变形区域的表面可以确切地防止轴承部的支承压力释放，可以防止轴承刚性的降低。

第一技术方案中的流体轴承用轴套，具备：内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成、和表面变形区域，其将内部区域的表面覆盖，且由烧结用金属粉末构成。

在该轴套中，由于表面变形区域是通过喷丸处理形成的，因此可以使在表面附近的烧结用金属粉末之间形成的气孔减少。由此，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。

第四技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第一技术方案的轴套，内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.5(g/cm³)以上。

在该轴套中，由于内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.5(g/cm³)以上，因此表面变形区域的密度进一步提高，轴套表面的气孔变少。由此，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。

第五技术方案中的流体轴承装置用轴套，具备：由含有烧结用金属粉末的内部区域、和将内部区域的表面覆盖的含有氧化铁的蒸气处理层。

在该轴套中，由于内部区域的表面被通过蒸气处理所生成的氧化物覆盖着，因此表面附近的气孔其气孔内壁被上述氧化物封孔。因而可以防止轴承部的支承压力释放。

第六技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第五技术方案的轴套，蒸气处理层的厚度为2(μm)以上。

第七技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第五技术方案的轴套，内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.8(g/cm³)以上。

在该轴套中，由于内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.8(g/cm³)以上，因此可以防止轴承部的支承压力释放，可以防止轴承刚性的降低。

第八技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第五技术方案的轴套，氧化铁含有Fe₃O₄。

在该轴套中，由于蒸气处理层含有具有导通性的Fe₃O₄，因此可以确切地实施镀敷处理，可以使镀敷处理层的强度提高。

第九技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第五技术方案的轴套，还具备镀敷处理层，其将蒸气处理层的表面覆盖。

在该轴套中，内部区域被蒸气处理层以及镀敷处理层覆盖着。因此，表面附近的气孔由于通过蒸气处理所生成的氧化物以及镀敷将气孔内壁封孔，因此可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放。另外，该轴套涉及使用铁系烧结材料的情况。

第十技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第九技术方案的轴套，蒸气处理层的厚度是2(μm)以上，镀敷处理层的厚度是2(μm)以上。

在该轴套中，由于蒸气处理层以及镀敷处理层的厚度任何一方都是2(μm)以上，因此可以更加确切地防止通过气孔让轴承部的支承压力释放。

第十一技术方案中的流体轴承装置用轴套，具备：烧结用金属粉末、和在烧结用金属粉末的粒子之间形成氧化铁的蒸气处理区域。

第十二技术方案中的流体轴承装置用轴套，向流体轴承装置的轴插入所述轴套，具备：含有烧结用金属粉末的内部区域、和按照将内部区域的表面覆盖的方式形成的含有氧化铁的蒸气处理层。至少在产生动压的区域，将蒸气处理层去除。

第十三技术方案中的流体轴承装置用轴套，是一种将流体轴承装置的轴插入的轴套，具备：烧结用金属粉末、和在烧结用金属粉末的粒子之间形成氧化铁的蒸气处理区域。至少在产生动压的区域，将蒸气处理层去除。

第十四技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件以及固定部件中的一方的如第五技术方案的轴套；被固定在静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

在该流体轴承装置中，由于具备第三技术方案中的轴套，因此可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。

第十五技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件以及固定部件中的一方的如第十一技术方案的轴套；被固定在静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

第十六技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件以及固定部件中的一方的如第十二技术方案的轴套；被固定在静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

第十七技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件以及固定部件中的一方的如第十三技术方案的轴套；被固定在静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

第十八技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件上的根据第五技术方案的轴套；被固定在旋转部件上且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的径向轴承部；和被嵌入轴套的外周侧的筒状的盖部件。

在该流体轴承装置中，由于具备根据第五技术方案的轴套，因此可以通过烧结制造具有循环功能的流体轴承装置的轴套。由此，可以在该流体轴承装置中使制造成本降低，并且可以防止轴承刚性的降低。

第十九技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件上的根据第十一技术方案的轴套；被固定在旋转部件上、且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和被嵌入轴套的外周侧的筒状的盖部件。

第二十技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件上的根据第十二技术方案的轴套；被固定在旋转部件上、且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和被嵌入轴套的外周侧的筒状的盖部件。

第二十一技术方案中的流体轴承装置，是一种其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承的流体轴承装置，具备：被固定在静止部件上的根据第十三技术方案的轴套；被固定在旋转部件上、且被设置在轴套的内周侧相对旋转自如的轴；具有被填充在轴套以及轴之间的工作流体以及在轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和被嵌入轴套的外周侧的筒状的盖部件。

第二十二技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，包含有：成形工序，其由烧结用金属粉末成形1次成形体；烧结工序，其对1次成形体进行烧结；定型处理工序，其对被烧结的1次成形体实施定型处理，成形2次成形体；树脂含浸处理工序，其对2次成形体实施树脂含浸处理；和喷丸处理工序，其对被实施树脂含浸处理后的2次成形体实施喷丸处理。

在该制造方法中，由于对2次成形体实施树脂含浸处理，因此可以使树脂进入2次成形体内部的气孔中。并且由于对被实施树脂含浸处理后的2次成形体实施喷丸处理，因此可以进一步将形成于2次成形体的表面且有树脂进入的气孔封住。其结果为，可以在轴套的表面形成烧结用金属粉末部分的平均密度提高且气孔中有树脂进入的层。由此，用该制造方法可以制造一种可确切地防止通过气孔让轴承部的支承压力释放的轴套，可以防止轴承刚性的降低，同时可以降低制造成本。

第二十三技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十二技术方案的制造方法，2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.5(g/cm³)以上。

在该制造方法中，由于2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.5(g/cm³)以上，因此可以提高喷丸处理以及树脂含浸处理的效果。

第二十四技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，包括：成形工序，其由烧结用金属粉末成形1次成形体；烧结工序，其对所述1次成形体进行烧结；定型处理工序，其对被烧结后的1次成形体实施定型处理，成形2次成形体；和蒸气处理工序，其使所述1次成形体或者2次成形体与高温蒸气接触。

在该制造方法，由于使烧结后的1次成形体或者2次成形体与高温蒸气接触，因此在烧结用金属粉末的粒子间的气孔中有蒸气进入，在1金属粉末的表面形成氧化物。因而气孔其气孔内壁被上述氧化物封孔，其结果为，可以防止轴承部的支承压力释放。

第二十五技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案的制造方法，还包含表面处理工序，其对在蒸气处理工序中被处理的1次成形体或者2次成形体实施表面处理。

在此，作为表面处理，列举例如镀敷处理以及DLC膜涂层处理等

第二十六技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案的制造方法，还包含薄膜去除工序，其将在蒸气处理工序中在1次成形体或者2次成形体的表面形成的氧化铁被膜的至少一部分去除。

由此，由于至少将与轴外周面对置的轴内周面表面的氧化物薄膜去除，因此可以防止薄膜因冲击等而剥离脱落并进入轴承间隙，使轴磨耗等不利现象。

第二十七技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十五技术方案中的制造方法，在表面处理工序中对1次成形体或者2次成形体实施无电解镍镀敷处理或者DLC膜涂层处理。

第二十八技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案中的制造方法，2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.8(g/cm³)以上。

在该制造方法中，由于2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.8(g/cm³)以上，因此可以提高蒸气处理以及表面处理的效果。

第二十九技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第十四技术方案的制造方法，1次成形体具有筒状的轴套主体和从轴套主体向轴向突出的筒状突出部。在定型处理工序中，筒状突出部的尺寸变化率比轴套主体的尺寸变化率大。

在该制造方法中，由于在定型处理工序中筒状突出部的尺寸变化率比轴套主体的尺寸变化率大，因此可以提高例如轴套主体与突出部之间的接头的段差等的密度。按照这样，通过将定型处理时的尺寸变化率部分改变，从而可以通过定型处理提高难以将烧结用金属粉末填入模具的部分的密度，可以提高上述制造方法的效果。

第三十技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案中的制造方法，具备：轴套、被插入轴套的轴承孔中且可相对地自由旋转的轴、具有在轴的外周面以及轴套的内周面中的至少一方形成的动压产生槽的至少1个径向轴承。2次成形体的烧结用金属粉末的体积密度为85％以上。

第三十一技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案的装置，在蒸气处理工序中，通过使轴套在600～700℃的气氛温度内与高温蒸气接触15～50分钟。

第三十二技术方案中的流体轴承装置用轴套的制造方法，是根据第二十四技术方案中的装置，在蒸气处理工序中，使轴套在400～700℃的气氛温度内与高温蒸气接触25～80分钟。

第三十三技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第五技术方案的轴套，具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

第三十四技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第十一技术方案的轴套，具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

第三十五技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第十二技术方案的轴套，具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

第三十六技术方案中的流体轴承装置用轴套，是根据第十三技术方案的轴套，具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

第三十七技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板、被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十四技术方案的流体轴承装置。

在该主轴电机中，由于具备第十四技术方案中的流体轴承装置，因此可以降低制造成本。

第三十八技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十五技术方案的流体轴承装置。

第三十九技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十六技术方案的流体轴承装置。

第四十技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十七技术方案的流体轴承装置。

第四十一技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十八技术方案的流体轴承装置。

第四十二技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕行定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第十九技术方案的流体轴承装置。

第四十三技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第二十技术方案的流体轴承装置。

第四十四技术方案中的主轴电机，具备：作为静止部件的底板；被固定在底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；作为具有转子磁铁的旋转部件的转子；和用于支承转子相对底板可自由旋转的根据第二十一技术方案的流体轴承装置。

根据本发明中的流体轴承装置用轴套，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，可以防止轴承刚性的降低。

并且如果采用本发明中的流体轴承装置用轴套的制造方法，则可以制造一种可防止轴承刚性降低的轴套，可以提高轴承性能且降低轴套的制造成本。

另外，在本发明中的流体轴承装置中，如上述，在轴套的体积密度85％以上(或者6.8g/cm³以上)的压粉成型金属烧结体的多孔质材料中形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜，并且通过对压粉成形金属烧结体的多孔质材料在适当的400～700℃的气氛温度内实施水蒸气处理，从而形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜。因此，通过烧结体材料的空穴至内部为止生成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜，将多孔质的空穴充分封孔，且不仅机械强度增加，还能改善烧结体轴承的表面粗糙度。尤其该装置作为动压流体轴承装置很有效，还最适于小型主轴电机化。

进而，在本发明中的流体轴承装置中，通过对轴套的表面实施由含镍的成分构成的无电解镍镀敷或者DLC膜涂层，从而防止表面的磨耗与四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的剥离，得到可靠性更高的轴承部件。另外，如果在烧结体中浸渍树脂或者硅酸纳，则即便例如氧化物薄膜或镀层等中存在针孔，也可以防止油向空穴内的渗入。

附图说明

图1为作为本发明的第一实施方式的具备采用轴套的流体轴承装置的主轴电机1的纵剖面概略图。

图2为流体轴承装置4的纵剖面概略图。

图3是示出烧结金属的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系的图。

图4是示出实施喷丸处理时的烧结金属的平均密度与润滑油渗入量之间的关系的图。

图5是实施树脂含浸处理时的烧结金属的平均密度与润滑油渗入量之间的关系的图。

图6是示出并用喷丸处理以及树脂含浸处理时的烧结金属的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系的图。

图7为轴套42的纵剖面概略图(左半面)。

图8为作为本发明的第一实施方式(含变形例1)的轴套的制造方法的流程图。

图9为作为本发明的第一实施方式的变形例2的轴套的制造方法的流程图。

图10是示出实施蒸气处理时的平均密度与润滑油渗入量之间的关系的图。

图11是示出实施镀敷处理时的烧结金属的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系的图。

图12是示出并用蒸气处理以及镀敷处理时的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系的图。

图13是示出作为本发明的第二实施方式的轴套142的纵剖面概略图(左半面)。

图14是作为本发明的第二实施方式的轴套的制造方法的流程图。

图15是作为本发明的第三实施方式的制造方法的定型处理的概略图。

图16是表示作为本发明的第四实施方式的流体轴承装置204的纵剖面概略图。

图17为作为本发明的第五实施方式的流体轴承装置的剖面图。

图18为流体轴承装置中的轴套的说明图。

图19为流体轴承装置中的转子的说明图。

图20为流体轴承装置中的轴套剖面的放大图。

图21为有关流体轴承装置中的体积密度的影响的说明图。

图22为流体轴承装置中的轴套重量变化说明图。

图23为流体轴承装置中的蒸气处理时间说明图。

图24为流体轴承装置中的蒸气处理时间说明图。

图25是示出作为本发明第七实施方式的轴套442的纵剖面概略图(左半面)的图。

图26为作为本发明的第七实施方式的轴套的制造方法的流程图。

图27为本发明的第七实施方式的变形例。

图28是示出作为本发明的第八实施方式的轴套442的纵剖面概略图(左半面)的图。

图29为作为本发明的第八实施方式的轴套的制造方法的流程图。

图30是示出作为本发明的第九实施方式的轴套442的纵剖面概略图(左半面)的图。

图31为作为本发明的第九实施方式的轴套的制造方法的流程图。

图32为以往的流体轴承装置的剖面图。

图33为以往的流体轴承装置中的轴套的说明图。

图34为以往的流体轴承装置中的轴套重量变化说明图。

图中：1-主轴电机，2-底板，3-转子，4-流体轴承装置，41-轴，42-轴套，43-止推凸缘，44-止推板，46-润滑油，71a、71b-第一动压产生用槽，72a-第二动压产生用槽，73a-第三动压产生用槽，48a、148a-内部区域，48b-表面变形区域，148b-蒸气处理层，148c-镀敷处理层，242g-循环槽，242h-第一槽部，242i-第二槽部，242j-第三槽部，S1-填充工序，S2-成型工序，S3-烧结工序，S4-喷丸处理工序，S5-定型处理工序，S6-树脂含浸处理工序，S7-最终处理工序，S24-蒸气处理工序，S26-镀敷处理工序。

具体实施方式

参照附图对本发明的各实施方式进行说明

(第一实施方式)

图1表示作为本发明的第一实施方式的具备采用轴套的流体轴承装置的主轴电机1的纵剖面概略图。如图1所示的O-O，是主轴电机1的旋转轴线。另外，在本实施方式的说明中，为了方便起见，将附图的上下方向表示为“轴向上侧”、“轴向下侧”等，但并非对主轴电机1的实际安装形式限定。

主轴电机1，主要具备：底板2(静止部件)、转子3(旋转部件)、流体轴承装置4。以下，针对各个部件的详细情况进行说明。

底板2，构成主轴电机1在静止侧的部分，被固定或者构成在例如记录圆盘装置的外壳(未图示)上。底板2，具有托座部21，安装有定子22。托座部21，是构成底板2的主要部分的环状部件，在内周侧具有延伸在周方向上侧的筒状部21a。定子22由于构成磁电路，因此被固定在筒状部21a的外周侧。在筒状部21a的内周侧，固定后述的流体轴承装置4。

转子3，是借助由磁电路部产生的旋转力而被旋转驱动的部分，具有：转子中心体31、圆盘载置部32、后轭33、和转子磁铁34。转子中心体31，是构成转子3的主要部分的圆板状的部分，与后述的轴(shaft)41结合。圆盘载置部32用于载置记录圆盘(未图示)，被配置在转子中心体31的外周侧以及轴向下侧。在本实施方式中，转子中心体31与圆盘载置部32一体成形。

后轭33是被固定在转子中心体31的轴向下侧且圆盘载置部32的内周侧的筒状部件。转子磁铁34，被固定在后轭33的内周侧，与上述定子22在半径方向对置配置。由转子磁铁34和定子22构成用于对转子进行旋转驱动的磁电路部。即，通过在定子22的线圈中通电从而在转子磁铁34中产生旋转力，旋转驱动转子3。转子3，相对底板2被流体轴承装置4支承可自由旋转。

图2表示流体轴承装置4的纵剖面概略图。流体轴承装置4，用于支承转子3相对底板2可自由旋转，具有：轴套42、轴41、止推板44、和推力凸缘(thrust flange)43。

轴套42是流体轴承装置4在静止侧的部件，是被嵌入底板2的筒状部21a的内周侧的筒状烧结金属制部件。轴套42进一步具有：轴套主体42a、至少1个(在此为多个)第一动压产生用槽71a、71b、筒状突出部42b、固定部42d、和密封部42e。轴套主体42a是构成轴套42的主要部分的筒状部分。第一动压产生用槽71a、71b是在轴套主体42a的内周面成形的被均等地配置在圆周方向的槽，具有例如人字形状。筒状突出部42b是从轴套主体42a的端部向轴向突出的环状的部分。固定部42d是从筒状突出部42b的端部进一步向轴向突出的环状部分。固定部42d，与例如后述的止推板44的外周部粘着或者被凿缝。密封部42e，是在轴套主体42a的轴向上侧端部的内周侧形成的小直径管密封部。

轴41是流体轴承装置4在旋转侧的部件，是配置在轴套42的内周侧的圆柱状部件。在锥状轴承中，轴41是圆锥形状的部件。并且，轴41具有凹部41a。凹部41a是在轴41的外周面形成的环状凹进部分，被配置在相当于上述第一动压产生用槽71a、71b的轴向之间的位置。

止推凸缘43是流体轴承装置4在旋转侧的部分，被固定在轴41的端部。止推凸缘43被配置在轴套42的筒状突出部42b的内周侧。具体来说，止推凸缘43，是在形成于轴套42与止推板44之间的空间介入微小的间隙而配置的。止推凸缘43，在与止推板44在轴向对置的面具有第二动压产生用槽72a。并且，止推凸缘43，在与轴套主体42a在轴向对置的面具有第三动压产生用槽73a。另外，第二动压产生用槽72a也可以在止推板44中成形，第三动压产生用槽73a也可以在轴套42的端部成形。

按照以上所述，在该流体轴承装置4中，由具有第一动压产生用槽71a、71b的轴套42、轴41以及作为介入其中的工作流体的润滑油46，构成在半径方向支承转子3的径向轴承部71。在此，作为工作流体，除润滑油外还可以考虑高流动性的油脂或离子性液体。并且，由具有第二动压产生用槽72a的止推凸缘43、止推板44以及介入其中的润滑油46，构成在轴向支承转子3的主止推轴承部72。进而，由具有第三动压产生用槽73a的止推凸缘43、轴套42以及介入其中的润滑油46，构成从(sub)止推轴承部73。然后因各部件相对旋转，因此在各轴承部中产生轴41的半径方向以及轴向的支承力。因此，轴套42对于流体轴承装置4而言可以说是非常重要的部件。

如上述，本发明中的轴套42是烧结金属制的。在此，关于烧结金属的特性进一步详细进行说明。

在烧结金属内部具有许多气孔(在金属粉末之间形成的较小的空间)。在气孔中，存在被称作“组织气孔”的在烧结体内部的气孔、和被称作“表面气孔”的在烧结体表面开口的气孔。在以往的烧结金属中，由于表面气孔与组织气孔连通，因此润滑油可以通过气孔穿过烧结金属的内部。在流体轴承装置的轴套是烧结金属制的情况下，润滑油渗入套管内部。然后润滑油通过气孔穿过轴套内部，由径向轴承部产生的支承压力向轴套的外周侧释放。其结果为，例如在径向轴承部产生的支承压力降低，径向轴承部的刚性降低大约30％左右。

一般来说，烧结金属的润滑油渗入量与烧结金属的平均密度有关。在此所说的平均密度，是指用根据其外形计算的体积除烧结金属的重量后的值，例如在用蜡等对烧结体表面的开气孔进行封孔处理后的状态下，采用阿基米德(Archimedes)法根据烧结体的重量和体积求出的密度。图3表示烧结金属的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系。图3的实验结果是将烧结金属放置在80℃的润滑油中大约100个小时的情况下的结果。如图3所示，在烧结金属的金属粉末的平均密度较小的情况下，由于内部存在许多气孔，因此润滑油的渗入量变多。相反，在烧结金属的金属粉末的平均密度较大时，由于内部的气孔数量较少，因此润滑油的渗入量变少。

但是，虽然通过使平均密度变大从而可以使润滑油的渗入量降低，但仪调整平均密度而将烧结金属的润滑油渗入量降低至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小为止是不太现实的。因此，为了使润滑油的渗入量进一步变少，要考虑对烧结金属实施密封气孔的封孔处理。

例如，通过对烧结金属实施喷丸处理，使钢球与表面附近的气孔产生冲突从而可以将气孔密封。图4表示实施喷丸处理时的平均密度和润滑油渗入量之间的关系。比较图3以及图4可知，在对烧结金属实施喷丸处理时，与未实施喷丸处理时相比润滑油的渗入量变少。例如在平均密度为7.0(g/cm³)以上时，有无喷丸处理润滑油的渗入量几乎没有差别。相反，在平均密度为6.8(g/cm³)以下时，可知润滑油的渗入量变少，具有喷丸处理的效果。但是，即使实施喷丸处理，也无法使烧结金属的润滑油渗入量降低至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。

另一方面，通过对烧结金属实施树脂含浸处理，从而可以使树脂预先渗入气孔中。所含浸的树脂是指例如丙稀系树脂或环氧系树脂等。图5表示实施树脂含浸处理时的平均密度与润滑油渗入量之间的关系。如图5所示，对烧结金属进行树脂含浸时，与未进行树脂含浸时相比，润滑油的含浸量降低。(根据表示放置100个小时的情况下的渗入量的纵轴绝对值显然)具体来说，在密度不足6.5(g/cm³)时，由于烧结金属内的气孔比例过大，因此气孔未被树脂填埋，无法降低润滑油的渗入量。相反，在密度为6.8(g/cm³)以下时，可以使润滑油的渗入量大副降低。但是，虽然树脂含浸处理比喷丸处理更有效果，但也无法使润滑油的渗入量降低至在流体轴承装置中可以使用烧结金属制套管的大小。

在此，针对润滑油的渗入量的具体标准进行说明。当为如图1所示的流体轴承装置4的轴套42时，可以防止轴承刚性降低的渗入量为1000个小时大约20(mg)左右。但是，如果轴套中渗入20(mg)的润滑油，则实际上润滑油的液面降低。其结果为，例如径向轴承部的润滑油丢失，导致流体轴承装置烧粘。因此，如果考虑流体轴承装置的烧粘，则作为流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的润滑油的渗入量变成1000个小时大约3.0(mg)左右。于是从图5可知，即便在使平均密度变大且实施树脂含浸处理时，也无法使润滑油的渗入量降低至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。另外，由于该目标数值因轴套以及流体轴承装置的大小而改变，因此并非限定于该树脂。

因此本发明中的制造方法，通过并用喷丸处理和树脂含浸处理，从而与单独进行两个处理的情况相比可实现效果更好的密封孔处理。图6表示并用喷丸处理以及树脂含浸处理时的平均密度和润滑油的渗入量之间的关系。如图6所示，对于烧结金属实施喷丸处理以及树脂含浸处理时，与单独执行各个处理的情况(图4、图5)相比，可以大副降低润滑油的渗入量。这种情况下，如果密度为6.5(g/cm³)以上(更优选为6.8(g/cm³)以上)，则由于润滑油的渗入量为1000个小时3.0(g/cm³)以下，因此可以将润滑油的渗入量降低至可以作为轴套使用的大小。然后比较图5以及图6可知，当密度为6.5(g/cm³)以上时，并用两个处理时的渗入量一方，与仅实施树脂含浸处理时的渗入量相比为大约八分之一左右。即，通过对烧结金属并用喷丸处理以及树脂含浸处理，从而可以使润滑油的渗入量降低至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。

根据以上，本发明中的轴套42为了使润滑油的渗入量降低而在制造工序中实施喷丸处理以及树脂含浸处理。虽然以上就轴承尺寸为外径φ12、内径φ14、长度L15的程度对铁系烧结金属作了说明，但本发明还具有如后述的蒸气处理那样不一定需要铁系材料的优点。因此即便是其它尺寸、其它材料的烧结金属(例如铜系)也可以得到同样的效果。

以下针对本发明中的轴套42及其制造方法的详细情况进行说明。

图7表示轴套42的综剖面概略图(左半面)。该轴套42主要由内部区域48a、表面变形区域48b构成。内部区域48a是由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成的筒状部分。内部区域48a的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.5(g/cm³)以上(更优选6.8(g/cm³)以上)。表面变形区域48b，覆盖内部区域48a的表面，且由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成。表面变形区域48b是如后述通过喷丸处理形成的层。即为通过喷丸处理而产生形状变形的区域。作为烧结用金属粉末，列举含有例如铁、铁合金、铜以及铜合金中的至少一种材料的粉末。

在该轴套42中，由于表面变形区域48b是通过喷丸处理形成的，因此表面变形区域48b的气孔的至少一部分被封住，表面变形区域48b内部的烧结用金属粉末之间形成的气孔减少。即，表面变形区域48b的烧结用金属粉末部分的平均密度比内部区域48a的烧结用金属粉末部分的平均密度大，内部区域48a变成没有气孔的被表面变形区域48b覆盖的状态。并且，由于表面侧一方的喷丸处理效果好，因此表面变形区域48b的金属粉末部分的密度从内部区域48a侧向表面侧逐渐增大。即，表面变形区域的表面密度为最大。另外，虽然图7中是按照明确内部区域48a与表面变形区域48b之间的边界的方式进行记载的，但实际上内部区域48a与表面变形区域48b之间的边界的密度是慢慢产生改变的。并且此外，由于表面变形区域48b由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成，因此有树脂进入表面变形区域48b以及内部区域48a的内部的气孔中。即，该轴套42在表面具有气孔极少且在该气孔中有树脂进入的层。由此，在该轴套42中，可以防止通过气孔让径向轴承71的支承压力释放，且可以防止轴承刚性的降低。

另外在该轴套42中，由于内部区域48a的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.5(g/cm3)以上，故表面变形区域48b的密度比其更高，轴套42表面附近的气孔很少。由此，可以防止通过气孔让径向轴承71的支承压力释放，且可以更确切地防止轴承刚性的降低。

接着，针对该轴套42的制造方法进行说明。图8表示作为本发明的第一实施方式的轴套的制造方法的流程图。如图8所示，该制造方法包含：填充工序S1、成形工序S2、烧结工序S3、喷丸处理工序S4、定型(sizing)处理工序S5、和树脂含浸处理工序S6。

在填充工序S1中，在1次成形用模具中填充例如含铁或铜的金属粉末。在成形工序S2中，采用例如1次成形用的上模和下模对在填充工序S1中填充的金属粉末材料进行压缩，成形1次成形体。然后，在烧结工序S3中用高温烧结1次成形体。

接着，在喷丸处理工序S4中，对被烧结后的1次成形体实施喷丸处理。通过实施喷丸处理从而钢球与1次成形体的表面产生冲突。其结果为，将在1次成形体的表面附近形成的气孔封住，在1次成形体的表面形成没有气孔，或者与内部(表面区域)相比气孔较少的层。即，通过喷丸处理在1次成形体的表面形成与内部相比气孔更少且金属粉末部分的平均密度更高的表面变形区域。作为喷丸处理的条件，列举例如令钢球的平均粒径为0.3(mm)、钢球的投射量为60(kg/min)、钢球的投射速度为50(m/s)的情况。这种情况下，与其它条件相比，降低润滑油的渗入量的效果更加良好。

然后在定型处理工序S5中，校正1次成形体的尺寸，具体来说，在定型处理工序S5中，将被实施喷丸处理后的1次成形体设置在由被配置在规定位置上的内形模以及外形模、和可自由升降的上模、下模组成的2次成形用模具内，通过这些模具来压缩1次成形体。其结果为，提高1次成形体的内外周面和两个端面之间的尺寸精度，成形2次成形体。通过实施定型处理，从而校正1次成形体的尺寸，同时可以进一步提高1次成形体的金属粉末部分的平均密度。例如，通过该处理可以将2次成形体的金属粉末部分的平均密度提高至6.5(g/cm³)以上。

在定型处理工序S5中成形2次成形体之后，在树脂含浸处理工序S6中对2次成形体实施树脂含浸处理，因而2次成形体变成轴套42。作为含浸用树脂，列举例如丙烯系树脂或环氧系树脂等。通过实施树脂含浸处理，从而树脂进入在2次成形体的表面以及内部形成的气孔中。其结果为，可以将在2次成形体的表面以及内部形成的气孔封住。即，通过喷丸处理工序S4以及树脂含浸处理工序S6，可以在轴套42的表面形成与内部相比密度更高且气孔被树脂封住的表面变形区域48b。然后，如上述在烧结金属的平均密度高至某一定以上大小时，通过实施树脂含浸从而可以防止润滑油穿过烧结金属的内部。因此，通过上述工序制造的轴套42，通过形成于表面的表面变形区域48b可以确切地防止润滑油通过气孔穿过内部。由此，在该制造方法中可以防止径向轴承部71的支承压力向轴套的外周侧释放，且可以降低轴承刚性的降低同时降低制造成本。

另外，在上述制造方法中，由于可以得到可防止轴承刚性降低的烧结金属制轴套42，因此不需要在轴套42的外周侧设置用于防止支承压力释放的覆盖用部件，可以更加确切地降低制造成本。

另外，作为第一实施方式的变形例1，还可考虑在上述工序中加上最终处理工序S7的制造方法。具体来说如图8所示，在最终处理工序S7中，对被实施树脂含浸处理后的2次成形体实施喷丸处理以及定型处理中的至少一方的处理。也可以在最终处理工序S7中实施喷丸处理以及定型处理双方。这种情况下，在树脂含浸处理之后由于再次实施喷丸处理以及定型处理中的至少一方的处理，因此可以改善树脂含浸处理后的轴套42的表面粗糙度。

并且，作为第一实施方式的变形例2，还可考虑调换第一实施方式的制造工序的顺序的情况。图9表示作为本发明的第一实施方式的变形例2的轴套的制造方法的流程图。如图9所示，该制造方法包含：填充工序S11、成形工序S12、烧结工序S13、定型处理工序S14、树脂含浸处理工序S15、和喷丸处理工序S16。在该制造方法中，在烧结工序S13之后，通过定型处理工序S14执行1次成形体的尺寸校正，在实施喷丸处理之前在树脂含浸处理工序S15中对2次成形体实施树脂含浸处理。然后在实施树脂含浸处理之后，在喷丸处理工序S16中对2次成形体实施喷丸处理。

即使是在该制造方法时，也可以在轴套42的表面形成气孔较少且在该气孔中有树脂进入的表面变形区域48b。因此，可以得到与上述第一实施方式的制造方法同等或者相近的效果。另外，由于在树脂含浸处理之后实施喷丸处理，因此可以改善树脂含浸处理后的2次成形体的表面粗糙度。即，在该制造方法中，可以用比上述制造方法更少的工序得到与工序S1～S7同等或者接近的效果，可以防止轴承刚性的降低同时更加降低制造成本。

(第二实施方式)

另外，虽然在第一实施方式中并用喷丸处理以及树脂含浸处理来制造封孔效果高的轴套，但也可考虑其它的封孔处理以及制造方法。下面针对作为本发明的第二实施方式的轴套的封孔处理及其制造方法进行说明。另外，本实施方式涉及主要使用铁系烧结采用的情况。

除上述喷丸处理以及树脂含浸处理以外，还可考虑通过对使烧结金属与高温蒸气接触的表面进行高温氧化从而执行密封孔处理。图10表示在实施蒸气处理时的平均密度与润滑油渗入量之间的关系。图10表示通过蒸气处理形成的被膜的厚度为2(μm)的情况。比较图3以及图10可知，在对烧结金属实施蒸气处理时，与未实施蒸气处理时相比润滑油的渗入量变少。例如若以100个小时进行比较，则在平均密度为6.8(g/cm³)以上时润滑油的渗入量变少，具有蒸气处理的效果。但是仅就蒸气处理来说，无法降低润滑油的渗入量至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。这是因为通过蒸气处理形成的薄膜的厚度薄至2～5(μm)。

另一方面，为了使润滑油的渗入量变少，因此考虑对烧结金属实施镀敷处理，预先在表面形成镀敷处理层。图11表示在实施镀敷处理时的平均密度与润滑油渗入量之间的关系。图11表示镀敷处理层的厚度为10(μm)的情况。如图11所示，在对烧结金属实施镀敷处理时，与未实施镀敷处理时相比润滑油的渗入量变少。但是，仅就镀敷处理而言，无法降低润滑油的渗入量至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。原因在于，在实施镀敷处理时，由于需要预先进行脱脂或除锈，因此脱脂或除锈使用的液体会进入烧结金属的气孔中，而镀敷液就不能进入气孔中了。

因此本发明的制造方法中，通过并用蒸气处理和镀敷处理，从而与单独执行两个处理时相比可实现效果更好的密封孔处理。图12表示在并用蒸气处理以及镀敷处理时的平均密度与润滑油的渗入量之间的关系。如图12所示，在对烧结金属实施蒸气处理以及镀敷处理时，与单独执行各个处理时(图10、图11)相比可以大副降低润滑油的渗入量。这种情况下，如果密度为6.8(g/cm³)以上(更优选为7.0(g/cm³)以上)，则可以降低润滑油的渗入量至1000个小时3.0(mg)，因此可以降低润滑油的渗入量至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。然后比较图11以及图12可知，在密度为6.8(g/cm³)以上时，并用两种处理时的渗入量与仅实施镀敷处理时的渗入量相比更少。即，通过对烧结金属并用蒸气处理以及镀敷处理，从而可以降低润滑油的渗入量至流体轴承装置中可以使用烧结金属制轴套的大小。

根据以上，本发明中的轴套42，为了使润滑油的渗入量降低而在制造工序中实施蒸气处理以及镀敷处理。以下针对本发明中的轴套42以及其制造方法的详细情况进行说明。

图13表示作为本发明的第二实施方式的轴套142的纵剖面概略图(左半面)。如图13所示，轴套142，由内部区域148a、蒸气处理层148b、镀敷处理层148c构成。内部区域148a是由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成的筒状部分。蒸气处理层148b是包含有覆盖着内部区域148a的表面的氧化铁的层。作为氧化铁，列举例如Fe₃O₄等。镀敷处理层148c是覆盖着蒸气处理层148b的表面的层。作为镀敷处理，列举例如无电解镍镀敷处理等。另外，作为蒸气处理层148b的厚度，优选2(μm)以上，作为镀敷处理层148c的厚度优选2(μm)以上。

在该轴套142中，在蒸气处理层148的氧化铁具有导电性时可实施镀敷处理。其结果为，与仅具备镀敷处理层148c时相比可以使镀敷处理层148c的强度提高。尤其，在蒸气处理层148b含有具有导电性的Fe₃O₄时，由于电化形成一方的电极，因此可以可靠地实施镀敷处理，且可以使镀敷处理层148c的强度提高。由此，在该轴套142中，可以防止通过气孔让径向轴承部71的支承压力释放，且可以确切地防止轴承刚性的降低。

并且，在该轴套142中，由于内部区域148a的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.8(g/cm³)以上(更优选7.0(g/cm³)以上)，因此可以提高蒸气处理以及镀敷处理的效果，且可以进一步提高镀敷处理层148c的强度。

进而在轴套142中，由于蒸气处理层148b以及镀敷处理层148层的厚度都是2(μm)以上，因此可以提高蒸气处理以及镀敷处理的效果，可以更加确切地防止通过气孔让径向轴承部71的支承压力释放。

接着，针对该轴套142的制造方法进行说明。图14表示作为本发明的第二实施方式的轴套的制造方法的流程图。如图14所示，该制造方法包含有：填充工序S21、成形工序S22、烧结工序S23、蒸气处理工序S24、定型处理工序S25、和镀敷处理工序S26。

在填充工序S21中，将含有例如铁或铜的金属粉末材料填充在1次成形用的模具中。在成形工序S22中，采用例如1次成形用的上模和下模，压缩在填充工序S21中所填充的金属粉末材料，成形1次成形体。然后，在烧结工序S23中烧结1次成形体。

在蒸气处理工序S24中，对所烧结的1次成形体实施蒸气处理。具体来说，例如使1次成形体与大约500℃的高温蒸气接触，使1次成形体的表面高温氧化。其结果为，在1次成形体的表面形成含有氧化铁的蒸气处理层148b。作为蒸气处理层148b中含有的氧化铁，列举例如Fe₃O₄等。

然后在定型处理工序S25中，校正1次成形体的尺寸。具体来说，在定型处理工序S25中，将被实施蒸气处理后的1次成形体设置在由被配置在规定位置上的内形模以及外形模、和可自由升降的上模、下模组成的2次成形用的模具内，通过这些模具压制1次成形体。其结果为，提高1次成形体的内外周面与两端面之间的尺寸精度，成形2次成形体。通过实施定型处理，从而校正1次成形体的尺寸，同时进一步提高1次成形体的金属粉末部分的平均密度。例如，通过该处理将1次成形体的平均密度提高至6.8(g/cm³)以上。

在定型处理工序S25中成形2次成形体之后，在镀敷处理工序S26中对2次成形体实施作为表面处理的镀敷处理，2次成形体变成轴套142。作为镀敷处理，列举例如无电解镍镀敷处理等。通过实施镀敷处理，从而镀敷用金属进入在2次成形体表面形成的蒸气处理层148b的气孔。这时，在蒸气处理层148b中含有Fe₃O₄时，由于Fe₃O₄具有导电性，因此镀敷用金属容易进入气孔内，更加牢固地形成镀敷层。其结果为，可以可靠地封住在2次成形体表面形成的气孔。即，通过蒸气处理工序S24以及定型处理工序S25，在轴套142的表面形成气孔被镀敷用金属封住的牢固的镀敷处理层148c。因此，通过上述工序制造的轴套142，通过在表面形成的蒸气处理层148b以及镀敷处理层148c可以确切地防止润滑油通过气孔穿过内部。由此在该制造方法中，可以防止径向轴承部71的支承压力向轴套142的外周侧释放，且可以防止轴承刚性的降低，同时降低制造成本。

另外，在上述制造方法中，由于可以得到可防止轴承刚性降低的烧结金属制轴套142，因此不需要在轴套142的外周侧设置用于防止支承压力释放的覆盖用部件，可以更加降低制造成本。

进而在该制造方法中，由于定型处理后的2次成形体的平均密度为6.8(g/cm³)以上，因此可以防止通过蒸气处理以及镀敷处理的气孔让径向轴承部71的支承压力释放，同时更加确切地降低制造成本。

(第三实施方式)

在以上所述的第一以及第二实施方式的轴套中，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放。但是，在轴具有止推凸缘时，如图2所示轴套的端部形状变得复杂。具体来说，轴套主体与筒状突出部之间的接头部分变成错综复杂的形状，成形用模具的形状也变得复杂。其结果为，在填充工序中，难以将金属粉末填入该部分，无法提高金属粉末的密度。因此，关于作为本发明的第三实施方式的轴套的制造方法，基于第一实施方式的制造方法进行说明。

该制造方法在定型处理工序方面具有特征。图15表示作为本发明的第三实施方式的制造方法的定型处理的概略图。图15(a)表示定型处理前的1次成形体42’，图15(b)表示定型处理后的2次成形体42’。如图15所示，在定型处理工序中，将相当于筒状突出部42b的部分的尺寸变化率设定为比相当于轴套42a的部分的尺寸变化率更大。例如，若令相当于轴套主体42a、筒状突出部42b以及固定部42d的部分在定型处理前轴向尺寸为L1、L2、L3，其在定型处理后轴向尺寸为L4、L5、L6，则按照满足L1/L4＜L2/L5、L1/L4＜L3/L6的方式来决定1次成形模具以及2次成形模具的尺寸。另外，代替L1/L4＜L3/L6，也可以按照满足L2/L5＜L3/L6的方式来决定模具的尺寸。

在该制造方法中，可以提高例如轴套主体42a与筒状突出部42b之间的接头以及筒状突出部42b与固定部42d之间的接头的段差等金属粉末的密度。按照这样因将定型处理时的尺寸变化率部分改变，故可以提高通过定型处理难以将烧结用金属粉末填入模具的部分的密度，可以使上述第一以及第二实施方式中的制造方法的效果更加提高。

(第四实施方式)

另外，在上述第一以及第二实施方式中，针对不具有循环功能的流体轴承装置作了记载。因此，针对作为第四实施方式的具有循环功能的流体轴承装置进行说明。

图16表示作为本发明的第四实施方式的流体轴承装置204的纵剖面概略图。如图16所示，流体轴承装置204用于支承转子203相对底座半202可自由旋转，具有：轴套242、轴241、止推板244、和轴套盖245。

轴套242是流体轴承装置204在静止侧的部件，是在底板202的筒状部221a的内周侧嵌入的筒状部件。该轴套242是采用上述实施方式的制造方法制造的烧结金属制轴套。轴套242还具有：轴套主体242a、多个第一动压产生用槽271a、271b、第一凹部242c、第二凹部242f、循环槽242g。轴套主体242a是构成轴套242的主要部分的筒状部分。第一动压产生用槽271a、271b是在轴套主体242a的内周面成形的被均等地配置在内周方向的槽，具有例如人字形状。第一凹部242c是在轴套主体242a的轴向上侧端部形成的环状凹进部分。第二凹部242f是在轴套主体242a的轴向下侧端部形成的环状凹进部分。循环槽242g用于使润滑油循环，是在轴套主体242a的外周侧以及轴向端部形成的槽状部分。关于循环槽242g的详细情况后述。轴241是流体轴承装置204在旋转侧的部件，是被配置在轴套242的内周侧的圆柱状的部件。

止推板244是被配置在轴套242的端部的圆板状的部件，具有第二动压产生用槽272a。第二动压产生用槽272a具有例如螺旋形状或人字形状，形成在与轴241的轴向下侧端部对置的位置。

轴套盖245是被配置在轴套242的外周侧的环状部件。具体来说，轴套盖245具有：盖主体245a、圆板部245b、固定部245c。盖主体245a是沿轴向延伸的筒状部分，在内周侧嵌入轴套242。圆板部245b是被设置在盖主体245a的轴向上侧端部的环状部分，从盖主体245a向内周侧延伸。固定部245c是从盖主体245a的端部进一步向轴向下侧突出的环状部分。固定部245c将例如止推板244的外周部与轴套242之间夹进。

圆板部245b与轴套主体242a的外周部在轴向邻接，在圆板部245b与第一凹部242c之间形成环状第一油室(或者工作流体室)261。止推板244，与轴套主体242a的外周部在轴向邻接，在止推板244与第二凹部242d之间，形成环状的第二油室262。然后在轴套242、止推板244以及轴套盖245之间，填充作为工作流体的润滑油246。

如以上所述，在该流体轴承装置204中，由具有第一动压产生用槽271a、271b的轴套242、轴241以及介入其中的润滑油246，构成在半径方向支承转子203的径向轴承部271。另外，由具有第二动压产生用槽272a的止推板244、轴241以及介入其中的润滑油246，构成在轴向支承转子203的止推轴承部272。

在此，针对循环槽242g的详细情况进行说明。循环槽242g，由至少1个(在此为多个)第一槽部242h、至少1个(在此为多个)第二槽部242i、和至少1个(在此为多个)第三槽部242j构成。第一槽部242h是在轴套主体242d的外周侧形成的沿轴向延伸的槽状部分。第二槽部242i是在轴向上侧的端部形成的延伸在半径方向的槽状部分。第二槽部242i，从第一槽部242h向半径方向内侧延伸，并连接有第一槽部242h与第一凹部242c。第三槽部242j是在轴向下侧的端部形成的延伸在半径方向的槽状部分。第三槽部242j，从第一槽部242h向半径方向内侧延伸，并连接有第一槽部242h与第二凹部242f。

若综合以上结构，则在轴套242、轴套盖245以及止推板244之间，通过循环槽242g形成循环流径270。而且循环流径270连接着上述第一油室261以及第二油室262。第一油室261以及第二油室262，经由轴241的外周面以及轴套242的内周面之间的间隙而连通。即，在该流体轴承装置204中，轴241以及轴套盖245之间的润滑油246通过第二油室262、循环流径270以及第一油室261便可循环。

在该轴套242中，由于代替在轴向贯通的循环孔而具有循环槽242g，因此即使未在轴套242中形成循环孔也可以确保循环流径270。其结果为，不需要像以往那样形成在轴向贯通轴套的循环孔，通过烧结便可制造具有循环功能的流体轴承装置用轴套。由此，可以降低具有循环功能的流体轴承装置用轴套的制造成本。

并且在该轴套242中，由于是根据上述实施方式的制造方法所制造的，因而在表面形成表面变形区域或蒸气处理层以及镀敷处理层。因此，可以防止轴承部的支承压力通过气孔释放，且可以防止轴承刚性的降低。另外，可以防止在循环流径270中流动的润滑油穿过轴套242的内部，可以防止循环功能的降低。由于上述专利文献1中记载的轴套由以往的多孔质的烧结金属组成，因此轴承刚性以及循环功能降低，但由于在该轴套中可以防止轴承刚性以及循环功能的降低，因此可以通过烧结制造轴套，可以确切地降低轴套的制造成本。

(第五实施方式)

图17～图19为表示本发明的动压流体轴承装置的结构的概略的剖面图。如图17所示，动压流体轴承装置，主要由轴301、凸缘302、轴套303、作为润滑流体的润滑油(或者油)304、上盖305、下盖306、转子307、和底座308构成。轴301具有一体化的凸缘302，被插入轴套303的轴承孔303A中且可相对自由旋转。凸缘302与轴套303的下面对置。在轴301的外周面以及轴套303的内周面中的至少一方设置动压产生槽303B。在轴套303的下面以及凸缘302的与轴套303的下面303C对置的面中的至少一方，设置动压产生槽302A。上方盖305和下方盖306，被固定在轴套303或者转子307中。各动压产生槽302A、303B附近的轴承间隙至少用油304填满。在转子307中固定有圆盘309，在底座308中固定有轴301。在转子307中安装有未图示的转子磁铁，在底座308中与转子磁铁对应的位置固定未图示的电机定子。转子磁铁在轴向产生吸引力，以大约10～50(g)的力量将轴套303向凸缘302的方向推压。

如图18所示，轴套303整体的80重量％以上是由铁成分构成的压粉成型金属烧结体，是体积密度为85％以上的多孔质材料(另外，当材质为纯铁时，体积密度为100％时的比重变成大约7.86)。在此所说的体积密度也称作烧结密度，在用蜡等对烧结体的表面开气度进行封孔处理后的状态下，采用阿基米德法根据烧结体的重量和体积求出的密度，是指以真正的密度除烧结体的普通成分后的值。

在轴套303的表面形成厚度为2～10(μm)的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜，借助该四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜就可以填埋在压粉成型金属烧结体的表面残留的空穴(多孔的)了。并且，由于轴套303的轴承孔303A要求1(μm)以下的很高的加工精度，因此在四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的形成之前以及之后中的至少一方，实施定型加工。具体来说，在轴承孔303A的模具内插入轴套303然后通过压制机械实施定型加工。该定型加工是在四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的形成之前执行的一方，负载轻容易进行定型。另一方面，在的形成之后进行的一方，由于可以由定型工序对四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的厚度偏差进行补正，因此完成精度变得良好。

进而如图20所示，根据需要通过采用镍系无电解镀敷303H或者DLC薄膜(例如株式会社栗田制作所的等离子注入式的立体对象用3D压缩DLC涂层等)作为四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜303G的涂层，从而实现轴套303的耐磨损性的提高同时得到完全的表面密封孔效果。另外，在涂层303H或四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜303G中存在针孔或表面缺陷时，为了完整地实现轴套303的密封孔效果，对于在作为烧结体材料303F的轴套303的内部随机残留的内部空穴，在涂层303H加工前根据需要在低压环境下含浸树脂303J。

图19表示转子307。在此表示用烧结金属不仅制造轴套还有转子或者毂的例子。转子307是不锈钢材料、铜系材料等金属、硬质树脂、或者以铁或钢为主要成分的体积密度为85％以上的压粉成型金属烧结体。在转子307为压粉成型金属烧结体时，其表面形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜至2～10(μm)的厚度，通过该四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜可以填埋残留在压粉成型金属烧结体的表面的空穴(多孔)。转子307与轴套303被一体安装。在轴套303的外周面以及转子307的内周面中的至少一方，设置润滑流体可循环的纵向循环路径303E。转子307按照易固定圆盘等的方式具有段部307A。

另外，在轴套303以及转子307是整体的80重量％以上由铁成分组成的压粉成型金属烧结体，且体积密度为85％以上的多孔质材料时，如果在对两个部件分别进行烧结之后轻轻压入转子307，之后在其表面形成2～10(μm)厚度的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜，则制造成本便宜。并且，由于轴套303与转子307之间的材料的热膨胀系数相同，因此即使温度改变部件也不会产生畸变或者变形，动压流体轴承的性能变得良好。

另外，轴套303与转子307是一体化作为压粉成型金属烧结体被加工的，纵槽303E可以通过钻孔加工进行1处乃至4处左右的纵孔加工。

关于按照以上方式构成的以往的流体轴承式旋转装置，针对其动作进行说明。

如果向未图示的转子磁铁赋予旋转力，则图17中转子307、轴套303、上盖305、下盖306、圆盘309开始旋转。借助轴套303的旋转，动压产生槽303B、302A将油304集拢，在轴301与轴套303之间以及凸缘302与轴套303之间产生泵压力。由此，轴301相对轴套303与凸缘302以非接触的方式旋转，借助未图示的磁头或者光学头，执行圆盘309上的数据的记录再生。借助轴套303的纵槽303E油可实现循环。因此，更易供给油量不足的部分所需要的油，可以防止供油不足。

油304通过表面张力被保持在凸缘302与下盖306之间的间隙。如果轴承处于旋转中，则对油304作用离心力且进一步有效阻止漏油。并且油304通过表面张力还被保持在设置在上盖305与轴套303之间的上部的倾斜面303D之间的间隙处。如果轴承是旋转中，则对油304作用离心力防止漏油。设置上盖305的内径与轴301的小径部301A对置，且比轴301的外径小。因此充分发挥作用于油304的离心力。另外，该间隙的油304因倾斜面303D的作用，油通过表面张力向间隙较小的外周部移动。因此，油304也易流入纵槽303E中，易在轴承内部移动。由此，在轴承内部引起油量不足或供油不足时，油304通过纵槽303E移动向需要的地方供给。另外，如图17所示，轴301的下端部301B也比轴301的外径更细而构成，下盖306的内径也比轴301的外径更小而构成。因此，作用于油304的离心力被充分发挥，得到有效的油密封效果。

如图17所示，轴套303在压粉成型金属烧结体材料的多孔质表面形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜。关于压粉成型中采用的金属粉末，虽然采用黄铜等锏系金属粉末也可以，但为了使电机的旋转轴之间的热膨胀系数差变小，优选由铁成分占整体的80重量％以上的成分组成的铁系粉末或者纯铁。这种情况下，在压粉成型铁粉之后，对其进行烧结得到轴承用的烧结体材料。

如图20所示，轴套303的表面的残留空穴被四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜封锁。因此，油304会进入该空穴内，不会有轴承间隙的油304枯竭的担心。并且，也不会产生油304通过轴套303的内部的残留空穴向轴套303外泄露的问题。

图21是向末图示的烧杯中倒入足够量的油，单独浸渍轴套303并在80℃下放置，在1000个小时之后测定总重量的变化量，求出渗入多孔质材料的油的重量的数据。虽然轴套303是压粉成型金属烧结体材料的多孔质材料，但本案发明者发现了其体积密度若是不足85％则即使在表面形成若干四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜也不会将表面充分封孔，而是如图21所示油的渗入量增加。并且发现了如果体积密度为85％，则残留在轴套303的表面的空穴因实施四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜而被密封，轴套303由于未吸入油315，因此在1000个小时之后重量也没有变化非常良好。

另外，发现了得到了良好结果的轴套303的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的厚度为2～10(μm)。若是厚度为2(μm)以下则对多孔质表面进行密封孔的效果不足，并且在为10(μm)以下时会产生四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜或者剥离或者产生裂纹的缺陷。关于该四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的厚度，发现了如果其厚度为2～10(μm)的厚度则根据与多孔质材料的体积密度为85％以上的条件的组合的效果将表面封孔，油则不会渗入。通过按照这样制作的轴套303，可以提高将多孔质材料的表面完全封孔后的动压流体轴承的压力产生效果。

图22是本发明的将在体积密度为85％以上的压粉成型金属烧结体材料的多孔质表面形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜而成的轴套303浸渍在80℃的油中3000个小时并测定重量变化的数据。从图22可知，放置3000个小时之后轴套303没有产生重量变化，油没有渗入内部。通过采用将这样的表面完全封孔后的轴套303，从而在如图17所示的流体轴承装置中，由于不会产生旋转时的压力降低因此性能高、刚性高，不会担心因油渗入轴套303的内部导致轴承间隙的油304枯竭轴承烧粘，或者油向轴套303的外部流出而轴承装置的周边被气态油污染了。

另外，在本实施方式中，轴301以及凸缘302的材料，采用不锈钢、高铬锰钢、或者碳钢。轴301的径向轴承面使用表面粗糙度在0.01～0.8(μm)的范围内通过加工完成后的材料。

另外，本实施例的流体轴承式旋转装置虽然示出了轴301的两端可固定，且轴套303旋转的轴承结构，但如图25所示，在轴旋转的结构的动压流体轴承装置中，由于与进一步通过金属切削所制作的轴套相比，本轴套的表面粗糙度更加粗糙，因此在通过粘着而固定轴套和转子时，粘着强度变高，不需要设置粘着槽，并且即使未经由其它部件而将轴套与底座直接粘着固定也可以应用本发明。

另外，本实施例的流体轴承式旋转装置虽然示出了轴301的两端可固定，轴套303旋转的轴承结构，但即使例如日本专利第315529号(具备流体动压轴承的电机以及具备该电机的记录圆盘驱动装置)的图18所示的流体轴承装置中也可以应用本发明。具体来说，该流体轴承装置，在轴的上侧固定转子，在轴的下侧安装环形状的部件，该环形状的部件周边具有与径向轴承面邻接的贮油池，转子的下面与轴套的上面对置形成止推轴承面。

(第六实施方式)

由于如图17所示的轴套303是烧结体材料的多孔质，故而在采用该轴套作为动压流体轴承装置时因动压泄露而导致压力降低。因此，也可以是一种形成有四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的流体轴承装置，该薄膜至少在经过定型处理后的金属烧结轴承材料的内周面中的与电机轴滑接的部分形成。具体来说，在本发明的第六实施方式中流体轴承装置中，对由压粉成型金属烧结体材料构成的轴套303实施水蒸气处理并在多孔质表面形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜。另外，也可以对于压粉成型金属烧结体材料，通过在400～700℃的气氛温度内实施水蒸气处理，从而在多孔质表面形成四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜。

水蒸气处理，因一般通过供给饱和水蒸气中的氢气从而使之氧化等的方法，历来被公知作为一种尽量在230℃以下的比较低温的气氛中实现木材的成分分离或变形的永久性固定、木质板类的尺寸稳定性赋予、或者有关食品类别的稳定化的方法。但是，本案发明者，通过改变处理温度以及处理时间从而成功转用于金属烧结轴承材料中。

优选水蒸气处理中采用耐压结构的热处理炉，在内部放入金属烧结轴承材料，通过盖盖将内部密封之后，加热至400～700℃的高温温度为止。因加热内部的水蒸发，且腔内的压力上升，因而开始金属烧结轴承材料的热处理。根据炉内温度在大概水蒸气处理时间经过25～80分钟时，则在金属烧结轴承材料表面生成作为尖晶石相氧化物的密质且稳定的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜。因此这时的薄膜厚度为2～10(μm)左右，几乎不会对轴承的尺寸精度产生影响。

另外，关于水蒸气处理的气氛温度，在不足400℃时，不能对轴承材料进行四氧化三铁(Fe₃O₄)足够的薄膜。并且，相反即使超过700℃四氧化三铁(Fe₃O₄)的生成也不会产生变化。另外，由于热处理炉变得昂贵，因此根据生产性和所生成的被膜的密质的观点来看，在400～700℃的范围内、进一步优选在600～700℃的范围内较为理想。

另外关于水蒸气处理的时间，在气氛温度如上述在400～700℃的范围内时，为了得到四氧化三铁(Fe₃O₄)5(μm)左右的薄膜，在气氛温度600℃时大概25分钟内、在550℃时大概40分钟内、在45℃时大概65分钟内、在400℃时大概80分钟左右。因此，作为处理时间，优选在25～80分钟的范围内。

关于进行上述水蒸气处理的金属烧结轴承材料，之后根据需要通过再次实施定型处理，从而可以实现进一步精度的提高。实施水蒸气处理后的轴套303，不仅能提高耐腐蚀性或耐磨损性进而机械强度，还能用金属将表面覆盖。因此，水蒸气处理作为镀敷的底部处理较好，尤其因通过填埋空穴而使表面粗糙度消除，因此最适合利用于作为动压流体轴承装置。

如果就这些各个观点具体进行说明，则通过对由压粉成型金属烧结体的多孔质材料构成的轴套303在400～700℃的气氛温度内实施水蒸气处理，从而可使空穴变小。并且，通过水蒸气处理，从而可以减少镀敷向树脂表面附着的困难度，使之后的镀敷处理效果良好。另外，根据处理条件可使通气性几乎为零，消除因动压泄露而导致的压力降低，可以使轴承的刚性以及旋转精度提高。另外代之，还可以防止镀敷液的浸入使耐腐蚀性良好。

进一步，关于所生成的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的厚度液可以自由调整，并且由于标准膜厚度为5(μm)左右，因此通过采用模具的重新压缩还可实现尺寸校正。

在进行水蒸气处理时，由于不会使各个轴承材料相冲突可以促进处理作业，因此产品上不会产生压痕，并且由于在处理前可以对残留在内部的加工油进行高温处理并去除，因此不需要额外的洗净工序。进而所生成的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的耐久性也是良好的。

图23是在400～700℃的温度条件下对轴套303针对各个时间实施水蒸气处理，将各处理时间的轴套放置在80℃的油中500个小时之后测定重量变化的时间。由于所设定的温度的400～700℃的范围较广，因此产生较多偏差，虽然图23的数据体现着平均值，然而该试验的结果中水蒸气处理时间为25～80分钟较佳。在25分钟以下时表面的封孔不足，另一方面，若超过80分钟虽然能进行封孔，但是产生了四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜在后面的定型工序等中易剥离、以及不经济等问题。

图24是在600～700℃的温度条件下对轴套303针对各个时间实施水蒸气处理，并将各处理时间的轴套放置在80℃的油中500个小时之后测定重量变化的数据。根据600～700℃的实验结果标明水蒸气处理时间为15～50分钟较佳。在15分钟以下时表面的封孔不足，如果在50分钟以上则能充分进行封孔。另一方面，若超过50分钟虽然能进行封孔却未必经济，偶尔会产生之后四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜易剥离等的问题。

另外，与在600℃以下进行水蒸气处理的情况相比，若在600～700℃的温度条件下进行水蒸气处理，则可以缩短处理时间不仅生产性良好，而且因多孔质材料表面温度上升且活性度提高，因此多孔质层与四氧化三铁(Fe₃O₄)层的粘合性提高，并且不会在四氧化三铁(Fe₃O₄)层表面残留不稳定的氧化铁FeO，可以生成纯度高且均匀的四氧化三铁(Fe₃O₄)层，对于在旋转时要产生很高的压力的动压流体轴承装置的轴套303而言是最佳的。

另外还发现了在四氧化三铁(Fe₃O₄)层的表面进而形成含镍的无电解镀敷或DLC薄膜时粘合性也变得优良且这些薄膜的剥离强度改善了20％左右。尤其优选与四氧化三铁(Fe₃O₄)层相同的膜厚为5(μm)左右。虽然将轴套303与轴301之间的间隙设定为5μm左右，但通过实施定型处理便可确保适当的间隙，通过进行镀敷从而可以抑制磨耗粉的流出。进一步，与电机的旋转轴之间的热膨胀系数差较少的实施含镍的无电解镀敷或DLC薄膜的铁系烧结体为最佳，若组合水蒸气处理和镀敷处理，则能进一步改善图22的润滑流体的渗入量。

另外，轴套303，在将铁系粉末压粉之后，对其进行烧结，进而实施定型处理得到3个种类的轴承用材料，将其置入耐压结构的热处理炉(东京热处理工业(株)分批式同质处理炉)内，水蒸气加热至550℃之后，将其维持55分钟并实施水蒸气处理。其结果为，在各轴承用材料表面形成平均5.0(μm)厚度的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜层。另外关于这种情况下使用的热处理炉，并非限定于上述，除此以外也可以是例如紫外线冷热株式会社产的工业用过热水蒸气处理炉(ST炉)、或者小炉(bit furnace)与蒸气产生装置的组合等。

另外，虽然本发明中的作为对压粉成型金属烧结体的多孔质材料的水蒸气处理，以在400～700℃的气氛温度范围内为条件，但除此以外通过在无氧化(非活性)条件下可容易加热加工的过热水蒸气处理中并用远红外线加热，从而采用比上述气氛温度范围更低的低能量负载式的过热水蒸气处理装置以更低的温度条件也可以执行同样的四氧化三铁(Fe₃O₄)薄膜的形成。在过热水蒸气处理方面虽然传热速度很高但由于具有热效率低的缺点，因此根据上述无氧加热加工处理法，除实现过热水蒸气处理的优点之外还可以实现极高的热效率，除提高轴承品质之外，还可以实现处理时间的缩短化和成本的降低。

(第七实施方式)

在上述第二实施方式中，虽然是按照向轴套的渗入量处于规定量以下的方式在蒸气处理之后执行镀敷处理的，但有些情况下即便仅执行蒸气处理渗入量在实用上也没有问题。这就是具有润滑油在轴承内循环的结构的情况。(参照图16)具有这样的润滑油循环结构的轴承具有润滑油贮存室(在图16中第一油室261)。即便向轴套的渗入量稍微变多，由于仅该润滑油贮存室的润滑油减少，由于始终向动压槽部供给润滑油，因此难以引起烧粘等不利现象。具体来说，如图25所示，第七实施方式中的轴套442是主要被用于小型流体轴承装置中的轴套，由蒸气处理区域448d、和将蒸气处理区域448d覆盖的蒸气处理层(氧化物被膜)448b构成。蒸气处理层448b，是与上述第二实施方式同样含有通过蒸气处理在蒸气处理区域448d的表面形成的氧化物的层。蒸气处理区域448d，是一种直至蒸气处理层448b的内部为止有高温蒸气进入，在烧结用金属粉末的各粒子表面形成有氧化物的区域。因此，在蒸气处理区域448d的粒子之间的气孔中有氧化物进入。

另外，如图26所示，这种情况下的制造方法的流程，由填充工序S421、成形工序S422、烧结工序S423、定型处理工序S424、蒸气处理工序S425构成。与上述第二实施方式的流程相比，在该流程中省略了与2次成形体的镀敷处理工序S26对应的工序，并且在定型处理工序S424之后执行蒸气处理工序S425。

这种情况下，可以防止通过气孔让径向轴承部的支承压力释放，可以确切地防止轴承刚性的降低。并且，由于蒸气处理层448b是比较硬的层，因此能得到与上述第二实施方式基本相同程度的耐磨耗性。

另外，如图27所示，因轴套442的尺寸或形状，有些情况下在蒸气处理区域448d的内部，残余有与在上述第二实施方式中所说明的内部区域148a对应的由烧结金属构成的内部区域448a(未执行蒸气处理的区域)。即便这种情况下也能得到如图25所示的轴套442同样的效果。

(第八实施方式)

在上述第七实施方式中，通过蒸气处理层448b而将轴套442覆盖，得到封孔效果以及与镀敷处理时相同程度的耐磨耗性。但是，蒸气处理层448b较硬的负面影响在于冲击性较弱，在因加以冲击而产生龟裂时会担心在轴承的使用中剥离。如果蒸气处理层448b剥离，则因该剥离片会促进轴的磨耗，因此并非优选。因此，还考虑在蒸气处理工序S424之后至少将一部分蒸气处理层448b去除的实施方式。

具体来说如图28所示，第八实施方式中的轴套542，是将上述第七实施方式中的处于轴套442的内径的蒸气处理层(氧化物薄膜)448b去除之后形成的轴套，仅由蒸气处理区域548d构成。

并且，这种情况下的制造方法，如图29所示，由填充工序S521、成形工序S522、烧结工序S523、蒸气处理工序S524、薄膜去除工序S525、和定型处理工序S526构成。与上述第七实施方式的流程相比，在该流程中在蒸气处理工序S524之后增加了薄膜去除工序S525。薄膜去除工序S525，是一种将在蒸气处理工序S524中在表面形成的蒸气处理层去除的工序。作为蒸气处理层的去除方法，列举例如喷丸处理、滚筒研磨或切削加工等。要将如图28所示整个表面的蒸气处理层(氧化物被膜)去除，则可以用喷丸处理。另外，在仅将相当于径向轴承或止推轴承的部分去除时，通过铰孔加工或车床加工等切削加工进行去除。

即便这样的实施方式中，有些情况下通过蒸气处理区域548d渗入量在实用上也没有问题也可以应用。另外，由于蒸气处理层没有剥离，因此可以防止因剥离片导致促进轴的磨耗。即便渗入量稍微变多，在具有实用上没有问题的结构的轴承时，消除因剥离而导致的不利因素并提高可靠性的效果更大。

另外，虽然蒸气处理区域548d与蒸气处理层448b相比耐磨耗性降低，但由于存在氧化物因此也可以确保作为轴承而言没有问题之程度的磨耗性。并且，薄膜去除工序S525之后的定型处理工序S526，其目的在于提高尺寸精度或表面精度，根据密封效果的观点来说可以省略。另外，与上述第七实施方式同样，也可以在蒸气处理区域548d的内部残留由烧结金属构成的内部区域(未进行蒸气处理的区域)。

(第九实施方式)

虽然在上述第二实施方式中，在蒸气处理层148b上进行镀敷处理，但也可以在如上述第八实施方式所说明那样将蒸气处理层148b去除之后，执行如上述第二实施方式所示的镀敷处理。

具体来说如图30所示，该轴套642由蒸气处理区域648d、和将蒸气处理区域648d覆盖的镀敷处理层648c构成。与上述第八实施方式同样，因蒸气处理区域648d至内部为止有蒸气进入故在烧结金属的粒子间的气孔中有氧化物进入。与上述第二实施方式同样，镀敷处理层648c是通过无电解镍镀敷处理等所形成的层，将蒸气处理区域648d覆盖。由此可以实现第八实施例的耐磨耗性的提高或封孔效果的提高。

这种情况下的制造方法，如图31所示，由填充工序621、成形工序S622、烧结工序S623、蒸气处理工序S624、薄膜去除工序S625、定型处理工序S626、和镀敷处理工序S627构成。与上述第八实施方式的流程相比，在定型处理工序S626之后追加镀敷处理工序S627。

这种情况下也可以得到与上述第二实施方式同样的封孔效果。另外，除此以外，由于蒸气处理层被去除因此可以抑制因蒸气处理层而导致的镀敷处理的偏差。

(其它实施方式)

作为其它实施方式，还考虑例如以下这样的实施方式。

虽然在上述第一～第三实施方式中，在轴的端部设置有止推凸缘，但也可以应用于没有止推凸缘的类型的流体轴承装置。

另外，在上述实施方式中，虽然记载了工作流体作为润滑油，然而也可以是高流动性油脂或离子性液体等。

(产业上的可利用性)

本发明的流体轴承装置用轴套、采用该轴套的流体轴承装置、主轴电机及其制造方法，因可以防止轴承刚性的降低因此有用。

Claims (44)

1、一种流体轴承装置用轴套，具备：

内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成；和

表面变形区域，其将所述内部区域的表面覆盖，由烧结用金属粉末构成，

所述表面变形区域的烧结用金属粉末部分的平均密度比所述内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度大。

2、一种流体轴承装置用轴套，具备：

内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成；和

表面变形区域，其将所述内部区域的表面覆盖，由烧结用金属粉末构成，

所述表面变形区域的烧结用金属粉末部分的密度，从所述内部区域侧至表面侧逐渐增大。

3、一种流体轴承装置用轴套，具备：

内部区域，其由烧结用金属粉末和含浸用树脂构成；和

表面变形区域，其将所述内部区域的表面覆盖，通过喷丸处理形成。

4.根据权利要求1所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

所述内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.5g/cm³以上。

5.一种流体轴承装置用轴套，具备：

内部区域，其含有烧结用金属粉末；和

蒸气处理层，其覆盖所述内部区域的表面并含有氧化铁。

6.根据权利要求5所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

所述蒸气处理层的厚度为2μm以上。

7.根据权利要求5所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

所述内部区域的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.8g/cm³以上。

8.根据权利要求5所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

所述氧化铁含有Fe₃O₄。

9.根据权利要求5所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，还具备：

镀敷处理层，其覆盖所述蒸气处理层的表面。

10.根据权利要求9所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

所述蒸气处理层的厚度为2μm以上，

所述镀敷处理层的厚度为2μm以上。

11.一种流体轴承装置用轴套，具备：

烧结用金属粉末；和

在所述烧结用金属粉末的粒子之间形成氧化铁的蒸气处理区域。

12.一种流体轴承装置用轴套，所述流体轴承装置用轴套被插入流体轴承装置的轴，所述流体轴承装置用轴套具备：

内部区域，其含有烧结用金属粉末；和

蒸气处理层，其按照将所述内部区域的表面覆盖的方式形成且含有氧化铁，

至少在产生动压的区域，所述蒸气处理层被去除。

13.一种流体轴承装置用轴套，所述流体轴承装置用轴套被插入流体轴承装置的轴，所述流体轴承装置用轴套具备：

烧结用金属粉末；和

在所述烧结用金属粉末的粒子之间形成有氧化铁的蒸气处理区域，

至少在产生动压的区域，所述蒸气处理层被去除。

14.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件以及固定部件中的一方的如权利要求5所述的轴套；

被固定在所述静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

15.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件以及固定部件中的一方的如权利要求11所述的轴套；

被固定在所述静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

16.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件以及固定部件中的一方的如权利要求12所述的轴套；

被固定在所述静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

17.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件以及固定部件中的一方的如权利要求13所述的轴套；

被固定在所述静止部件以及旋转部件中的另一方且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；和

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部。

18.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件上的如权利要求5所述的轴套；

被固定在所述旋转部件上、且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和

被嵌插在所述轴套的外周侧的筒状的盖部件。

19.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件上的如权利要求11所述的轴套；

被固定在所述旋转部件上、且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和

被嵌插在所述轴套的外周侧的筒状的盖部件。

20.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件上的如权利要求12所述的轴套；

被固定在所述旋转部件上、且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和

被嵌插在所述轴套的外周侧的筒状的盖部件。

21.一种流体轴承装置，其用于将旋转部件以相对静止部件可自由旋转的方式支承，所述流体轴承装置具备：

被固定在所述静止部件上的如权利要求13所述的轴套；

被固定在所述旋转部件上、且被设置在所述轴套的内周侧相对旋转自如的轴；

具有被填充在所述轴套以及轴之间的工作流体、以及在所述轴套内周面及轴外周面中的任一方形成的至少1个第一动压产生用槽的、径向轴承部；和

被嵌插在所述轴套的外周侧的筒状的盖部件。

22.一种流体轴承装置用轴套的制造方法，包括：

成形工序，其由烧结用金属粉末成形1次成形体；

烧结工序，其对所述1次成形体进行烧结；

定型处理工序，其对所述被烧结后的1次成形体实施定型处理，成形2次成形体；

树脂含浸处理工序，其对所述2次成形体实施树脂含浸处理；和

喷丸处理工序，其对所述被实施所述树脂含浸处理后的2次成形体实施喷丸处理。

23.根据权利要求22所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

所述2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度是6.5g/cm³以上。

24.一种流体轴承装置用轴套的制造方法，包括：

成形工序，其由烧结用金属粉末成形1次成形体；

烧结工序，其对所述1次成形体进行烧结；

定型处理工序，其对被烧结后的1次成形体实施定型处理，成形2次成形体；和

蒸气处理工序，其使所述1次成形体或者2次成形体与高温蒸气接触。

25.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，还包括：

表面处理工序，其对在所述蒸气处理工序中被处理的所述1次成形体或者2次成形体实施表面处理。

26.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，还包括：

薄膜去除工序，其将在所述蒸气处理工序中在所述1次成形体或者2次成形体的表面形成的氧化铁被膜的至少一部分去除。

27.根据权利要求25所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

在所述表面处理工序中，对所述1次成形体或者2次成形体实施无电解镍镀敷处理或者DLC膜涂层处理。

28.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

所述2次成形体的烧结用金属粉末部分的平均密度为6.8g/cm³以上。

29.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

所述1次成形体具有筒状的轴套主体、和从所述轴套主体向轴向突出的筒状突出部，

在所述定型处理工序中，所述筒状突出部的尺寸变化率比所述轴套主体的尺寸变化率大。

30.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

流体轴承装置具备：轴套；被插入所述轴套的轴承孔中且可相对地自由旋转的轴；具有在所述轴的外周面以及所述轴套的内周面中的至少一方形成的动压产生槽的至少1个径向轴承，

所述2次成形体的烧结用金属粉末部分的体积密度为85％以上。

31.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

在所述蒸气处理工序中，通过使所述轴套在600～700℃的气氛温度内与高温蒸气接触15～50分钟。

32.根据权利要求24所述的流体轴承装置用轴套的制造方法，其特征在于，

在所述蒸气处理工序中，使所述轴套在400～700℃的气氛温度内与高温蒸气接触25～80分钟。

33.根据权利要求5所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

34.根据权利要求11所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

35.根据权利要求12所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

36.根据权利要求13所述的流体轴承装置用轴套，其特征在于，

具有形成于外周侧且沿轴向延伸的至少一个槽部。

37.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求14所述的流体轴承装置。

38.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求15所述的流体轴承装置。

39.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求16所述的流体轴承装置。

40.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求17所述的流体轴承装置。

41.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求18所述的流体轴承装置。

42.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求19所述的流体轴承装置。

43.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求20所述的流体轴承装置。

44.一种主轴电机，具备：

作为所述静止部件的底板；

被固定在所述底板上且卷绕有定子线圈的环状定子；

作为具有转子磁铁的所述旋转部件的转子；和

用于将所述转子以相对所述底板可自由旋转的方式支承的如权利要求21所述的流体轴承装置。

Images