JP6548952B2 - Sintered bearing and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、焼結軸受及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a sintered bearing and a method of manufacturing the same.

焼結軸受は、無数の内部気孔を有する多孔質体であり、通常は、内部気孔に潤滑流体(例えば、潤滑油)を含浸させた状態で使用される。この場合、焼結軸受およびその内周に挿入した軸の相対回転時には、焼結軸受の内部気孔に保持された潤滑油が温度上昇に伴って焼結軸受の内周面(軸受面)に滲み出す。そして、この滲み出した潤滑油によって、焼結軸受の軸受面と軸の外周面との間の軸受隙間に油膜が形成され、軸が相対回転自在に支持される。   A sintered bearing is a porous body having innumerable internal pores, and is usually used in the state in which the internal pores are impregnated with a lubricating fluid (for example, lubricating oil). In this case, at the time of relative rotation of the sintered bearing and the shaft inserted in the inner periphery thereof, the lubricating oil held in the internal pores of the sintered bearing bleeds on the inner circumferential surface (bearing surface) of the sintered bearing as the temperature rises. put out. Then, an oil film is formed in the bearing gap between the bearing surface of the sintered bearing and the outer peripheral surface of the shaft by the leaking lubricating oil, and the shaft is supported relatively rotatably.

例えば、下記の特許文献1には、鉄および銅を主成分とする銅鉄系の焼結軸受として、鉄粉に対し10質量%以上30質量%未満の銅を被覆してなり、粒度を80メッシュ以下とした銅被覆鉄粉を圧粉・焼結したものが記載されている。   For example, in Patent Document 1 below, a copper-iron-based sintered bearing containing iron and copper as a main component is coated with 10% by mass or more and less than 30% by mass of copper with respect to iron powder and has a particle size of 80 The thing which compacted and sintered the copper-coated iron powder made into mesh or less is described.

特許第3613569号公報Patent No. 3613569 特許第5442145号公報Patent No. 5442145

しかしながら、特許文献1の技術手段を適用した焼結軸受を、携帯端末のバイブレータ等として機能する振動モータに使用した場合には、軸受面が早期に摩耗して回転変動が大きくなることが明らかになった。これは、銅被覆鉄粉を成形・焼結して得られた焼結軸受では、鉄相(鉄組織)と銅相(銅組織)のネック強度が低く、軸受面を構成する粒子が剥離し易いためと考えられる。従って、かかる用途での焼結軸受を実用化するためには、鉄組織と銅組織間の結合強度を向上させることが望まれる。   However, when the sintered bearing to which the technical means of Patent Document 1 is applied is used for a vibration motor which functions as a vibrator of a portable terminal, it is apparent that the bearing surface is worn early and the rotational fluctuation becomes large. became. This is because, in sintered bearings obtained by molding and sintering copper-coated iron powder, the neck strengths of iron phase (iron structure) and copper phase (copper structure) are low, and particles constituting the bearing surface are exfoliated. It is thought that it is easy. Therefore, in order to put the sintered bearing for such use into practical use, it is desirable to improve the bonding strength between the iron structure and the copper structure.

例えば、上記の特許文献2には、鉄粉と銅粉を部分拡散により接合した部分拡散合金粉を主体とする原料粉末を用いることにより、耐摩耗性に優れ、且つ強度の高い焼結軸受が得られることが示されている。また、同文献には、原料粉末中に粒径の大きい部分拡散合金粉が含まれていると、焼結体の内部に粗大気孔が形成されやすく、その結果、必要とされる軸受面の耐摩耗性や圧環強度等を確保できない場合があるため、部分拡散合金粉は、平均粒度145メッシュ以下(平均粒径106μm以下)のものを使用することが好ましい旨が記載されている。   For example, in the above-mentioned Patent Document 2, a sintered bearing having high wear resistance and high strength can be obtained by using a raw material powder mainly composed of a partial diffusion alloy powder in which iron powder and copper powder are joined by partial diffusion. It is shown to be obtained. Further, in the document, when the raw material powder contains a partial diffusion alloy powder having a large particle diameter, a coarse air hole is easily formed inside the sintered body, and as a result, the required bearing surface resistance It is described that it is preferable to use the partial diffusion alloy powder having an average particle size of 145 mesh or less (average particle size of 106 μm or less) because abrasion properties, radial crushing strength and the like may not be ensured.

しかし、最近、振動モータ等に用いられる焼結軸受にはさらなる高強度化が要求されており、上記のような焼結軸受では要求される強度を満たすことができない場合がある。   However, in recent years, a further increase in strength is required for a sintered bearing used for a vibration motor or the like, and the sintered bearing as described above may not be able to satisfy the required strength.

以上の事情に鑑み、本発明は、部分拡散合金粉を用いた銅鉄系焼結軸受のさらなる高強度化を図ることを目的とする。   In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to further increase the strength of a copper-iron-based sintered bearing using a partial diffusion alloy powder.

上記の目的を達成するためになされた本発明は、鉄粉と銅粉の部分拡散合金粉で形成された鉄組織及び銅組織を主体とした焼結軸受であって、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉で形成された銅組織を有し、前記単体銅粉で形成された銅組織の割合が10質量%以下であることを特徴とするものである。   The present invention made to achieve the above object is a sintered bearing mainly made of an iron structure and a copper structure formed of a partial diffusion alloy powder of iron powder and copper powder, and having a particle diameter of 45 μm or less It has a copper structure formed of the single copper powder, and the ratio of the copper structure formed of the single copper powder is 10% by mass or less.

また、上記の目的を達成するためになされた本発明は、鉄粉と銅粉の部分拡散合金粉を、篩を通過させることにより分級する工程と、分級した部分拡散合金粉を含む原料粉末を圧縮成形して圧粉体を形成する工程と、前記圧粉体を焼結して焼結体を形成する工程とを含む焼結軸受の製造方法であって、前記原料粉末のうち、前記分級により部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉の割合が10質量%以下であることを特徴とするものである。   Further, the present invention made to achieve the above object comprises the steps of classifying partial diffusion alloy powder of iron powder and copper powder by passing through a sieve, and raw material powder containing classified partial diffusion alloy powder. A method for manufacturing a sintered bearing, comprising the steps of compression molding to form a green compact, and sintering the green compact to form a sintered body, wherein the classification of the raw material powder is performed. Thus, the proportion of the single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder is 10% by mass or less.

尚、本明細書において、粒径が所定値以下の粉末とは、目開きが当該所定値である篩を通過可能な粉末を意味し、粒径が所定値より大きい粉末とは、目開きが当該所定値である篩の上に残る粉末を意味する。   In the present specification, a powder having a particle size equal to or less than a predetermined value means a powder capable of passing through a sieve having an opening of the predetermined value, and a powder having a particle size larger than the predetermined value has an opening It means the powder which remains on the sieve which is the specified value.

上記のように、焼結軸受を、鉄粉に銅粉の一部を拡散させた部分拡散合金粉を主体とした焼結金属で形成することで、焼結後の銅組織(銅を主成分とする組織)と鉄組織(鉄を主成分とする組織)間で高いネック強度が得られる。従って、軸受面からの銅組織や鉄組織の脱落を防止し、軸受面の耐摩耗性を高めることができる。また、焼結軸受の強度が高められることで、ハウジングの内周に焼結軸受を圧入固定した場合でも、軸受面がハウジングの内周面形状に倣って変形することがなく、軸受面の高精度化を図ることができる。また、軸受面の下地が強化されるため、振動等により軸が軸受面と接触した際の軸受面の変形を抑えることができる。   As described above, the sintered bearing is formed of a sintered metal mainly composed of a partial diffusion alloy powder in which a part of the copper powder is diffused in an iron powder, whereby a copper structure after sintering (copper as a main component) High neck strength can be obtained between the target tissue) and the iron tissue (iron-based tissue). Accordingly, it is possible to prevent the copper structure and the iron structure from falling off from the bearing surface, and to improve the wear resistance of the bearing surface. In addition, since the strength of the sintered bearing is enhanced, the bearing surface does not deform following the shape of the inner peripheral surface of the housing even when the sintered bearing is press-fitted and fixed to the inner periphery of the housing, and the height of the bearing surface is high. Accuracy can be improved. Further, since the base of the bearing surface is strengthened, it is possible to suppress the deformation of the bearing surface when the shaft comes in contact with the bearing surface due to vibration or the like.

このように部分拡散合金粉を主体とした焼結軸受を形成するに際し、従来は、粒径の小さい(粗大な粒子を含まない)部分拡散合金粉を用いた方が、粗大気孔が形成されにくいため、焼結軸受の耐摩耗性や強度が高められると考えられていた。しかし、本発明者らの検証により、粒径の小さい部分拡散合金粉を用いると、以下の理由から、かえって強度が低下することが明らかになった。すなわち、粒径の小さい部分拡散合金粉を得るためには、篩分けによる分級が行われるが、この篩分けの際に、一部の銅粉が部分拡散合金粉から脱落して篩を通過し、分級後の部分拡散合金粉に単体銅粉が混入する。例えば、25質量%Cu−Fe部分拡散合金粉を145メッシュ(目開き106μm)の篩を用いて篩分けした後、その成分比を確認したところ、Cuが約40質量%含まれていた。すなわち、篩分け後の部分拡散合金粉に、約15質量%もの単体銅粉が混入していた。このため、分級後の部分拡散合金粉を原料粉末に所定量配合しても、実際には単体銅粉が混入している分だけ部分拡散合金粉の割合が少なくなっているため、部分拡散合金粉を用いることによる強度向上効果が低減され、その結果、焼結軸受の強度が低下してしまう。   As described above, when forming a sintered bearing mainly composed of partial diffusion alloy powder, coarse air holes are less likely to be formed conventionally when partial diffusion alloy powder having a small particle size (does not contain coarse particles) is used. Therefore, it was considered that the wear resistance and the strength of the sintered bearing could be enhanced. However, according to the verification of the present inventors, it has become clear that the use of a partial diffusion alloy powder having a small particle size results in a reduction in strength for the following reasons. That is, in order to obtain a partial diffusion alloy powder having a small particle size, classification by sieving is performed, but at the time of this sieving, a part of the copper powder falls off from the partial diffusion alloy powder and passes through a sieve. The single copper powder is mixed in the partial diffusion alloy powder after classification. For example, after 25 mass% Cu—Fe partial diffusion alloy powder was sieved using a 145 mesh (aperture 106 μm) sieve, its component ratio was confirmed, and it was found that about 40 mass% of Cu was contained. That is, about 15% by mass of single copper powder was mixed in the partially diffused alloy powder after sieving. For this reason, even if a predetermined amount of classified partial diffusion alloy powder is mixed with the raw material powder, the proportion of the partial diffusion alloy powder is actually reduced by the amount of mixing of the single copper powder, so the partial diffusion alloy is The strength improvement effect by using powder is reduced, and as a result, the strength of the sintered bearing is reduced.

そこで、本発明者らは、部分拡散合金粉を分級する篩の目開きを大きくすることで、分級後の部分拡散合金粉に含まれる単体銅粉を減じるという着想に至った。すなわち、篩の目開きが小さいと、多くの部分拡散合金粉が篩の上に残るため、篩の上に残った部分拡散合金粉から脱落する単体銅粉の量が多くなり、その結果、分級後の部分拡散合金粉に混入する単体銅粉が多くなる。一方、篩の目開きが大きいと、篩の上に残る部分拡散合金粉が少なくなるため、篩の上に残った部分拡散合金粉から脱落する単体銅粉が減り、その結果、分級後の部分拡散合金粉に混入する単体銅粉が減じられる。例えば、25質量%Cu−Fe部分拡散合金粉を100メッシュ(目開き150μm)の篩を用いて篩分けした後、その成分比を確認したところ、Cuが約30質量%含まれていた。すなわち、篩分け後の部分拡散合金粉中の混入した単体銅粉の割合が約5質量%に抑えられていた。このように、単体銅粉の割合が少ない(具体的には10質量%以下)部分拡散合金粉を用いることで、原料粉末に含まれる単体銅粉の割合が減じられ、その結果、銅粉と鉄粉が強固に結合した部分拡散合金粉の割合が増えて、焼結軸受の強度が高められる。   Then, the inventors arrived at the idea that the single copper powder contained in the partial diffusion alloy powder after classification is reduced by enlarging the mesh size of the sieve for classifying the partial diffusion alloy powder. That is, when the mesh size of the sieve is small, a large amount of partial diffusion alloy powder remains on the sieve, so the amount of single copper powder falling off from the partial diffusion alloy powder remaining on the sieve increases, as a result, classification The amount of single copper powder mixed into the later partial diffusion alloy powder is increased. On the other hand, when the mesh size of the sieve is large, the partial diffusion alloy powder remaining on the sieve decreases, so the single copper powder falling off from the partial diffusion alloy powder remaining on the sieve decreases, and as a result, the part after classification The single copper powder mixed in the diffusion alloy powder is reduced. For example, after 25 mass% Cu-Fe partial diffusion alloy powder was sieved using a 100 mesh (150 μm mesh) sieve, its component ratio was confirmed, and it was found that about 30 mass% of Cu was contained. That is, the ratio of the single copper powder mixed in the partial diffusion alloy powder after sieving was suppressed to about 5% by mass. Thus, by using a partial diffusion alloy powder in which the ratio of the single copper powder is small (specifically, 10 mass% or less), the ratio of the single copper powder contained in the raw material powder is reduced. As a result, The proportion of the partial diffusion alloy powder in which the iron powder is strongly bonded is increased, and the strength of the sintered bearing is enhanced.

上記のように、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉(篩分けにより部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉)で形成された銅組織の割合を10質量%以下とするためには、例えば、部分拡散合金粉の分級を行う篩の目開きを125μm以上とすればよい。このような分級を行った部分拡散合金粉は、粒径が106μm(145メッシュ)より大きい粉末を30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上含んでいる。   As described above, for example, to set the proportion of the copper structure formed of granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less (single copper powder dropped off from the partial diffusion alloy powder by sieving) to 10% by mass or less, for example The mesh size of the sieve for classifying the partial diffusion alloy powder may be set to 125 μm or more. The classified partial diffusion alloy powder contains 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more of powder having a particle diameter of 106 μm (145 mesh) or more.

上記のように粒径が比較的大きい部分拡散合金粉を用いた場合、原料粉末中の部分拡散合金粉の割合が増えることで強度向上が図られる一方で、焼結体の内部に粗大気孔が形成されやすいため、耐摩耗性や強度の低下が懸念される。そこで、上記の焼結軸受を高密度(具体的には7.0g/cm以上)にすることで、粗大気孔の形成を抑えて強度の低下を防止することができる。 As described above, when a partial diffusion alloy powder having a relatively large particle size is used, strength can be improved by increasing the proportion of the partial diffusion alloy powder in the raw material powder, while coarse air holes are formed inside the sintered body. Since it is easily formed, there is a concern that the wear resistance and the strength may be reduced. Therefore, by setting the above-mentioned sintered bearing to a high density (specifically, 7.0 g / cm 3 or more), it is possible to suppress the formation of a coarse air hole and to prevent the strength from being reduced.

この焼結軸受は、銅よりも融点の低い低融点物質(錫、亜鉛、リン等)を含むことが好ましい。焼結時には、低融点物質を含む金属(錫粉、亜鉛合金粉、リン合金粉等)が銅の表面をぬらして銅の拡散を進行させるため、金属粒子間(銅粉と鉄粉、銅粉と銅粉)の結合力を強化することができる。低融点物質は、焼結軸受中に比較的多め(例えば2〜3質量%)に配合することが好ましい。   The sintered bearing preferably contains a low melting point material (tin, zinc, phosphorus, etc.) having a melting point lower than that of copper. During sintering, a metal containing a low melting point material (tin powder, zinc alloy powder, phosphorus alloy powder, etc.) wets the surface of copper to promote the diffusion of copper, so that metal particles (copper powder and iron powder, copper powder) And copper powder) can be strengthened. The low melting point substance is preferably compounded relatively relatively (eg, 2 to 3% by mass) in the sintered bearing.

上記の焼結軸受は、表面と略平行に配置された扁平銅粉を主体として形成された表面層を有することが好ましい。扁平銅粉は箔状を成しているため、原料粉の成形時に金型成形面に付着する性質を有し、そのため成形後の圧粉体は表層に多くの銅が含まれる。従って、焼結後の焼結体には、銅の含有量の多い表面層が形成される(好ましくは表面層の表面に面積比で60%以上の銅組織が形成される)。このように表面層での銅の含有量を多くすることで、初期なじみ性および静粛性の向上を図ることができ、摺動特性が良好なものとなる。また、軸に対する攻撃性も低くなるので、耐久寿命が向上する。加えて、酸化されにくい銅リッチの軸受面が形成されるため、軸受面のフレッティング摩耗を防止することができる。   It is preferable that the above-mentioned sintered bearing has a surface layer formed mainly of flat copper powder disposed substantially parallel to the surface. Since flat copper powder is in the form of a foil, it has the property of adhering to the molding surface of the mold during molding of the raw material powder, so the green compact after molding contains a large amount of copper in the surface layer. Therefore, a surface layer having a high content of copper is formed in the sintered body after sintering (preferably, a copper structure of 60% or more in area ratio is formed on the surface of the surface layer). By thus increasing the copper content in the surface layer, it is possible to improve the initial conformability and the quietness, and the sliding characteristics become excellent. In addition, since the aggressivity to the axis is also reduced, the durable life is improved. In addition, since the copper rich bearing surface which is not easily oxidized is formed, fretting wear of the bearing surface can be prevented.

例えば、焼結軸受が超薄肉(例えば肉厚0.5μm以下)である場合、部分拡散合金粉の粒径が大きすぎると、高精度な成形が困難となる。このため、部分拡散合金粉の粒径は、焼結軸受の最小肉厚の1/2以下とすることが好ましい。   For example, in the case where the sintered bearing is ultra thin (for example, having a thickness of 0.5 μm or less), if the particle diameter of the partial diffusion alloy powder is too large, highly accurate forming becomes difficult. Therefore, the particle diameter of the partial diffusion alloy powder is preferably set to 1/2 or less of the minimum thickness of the sintered bearing.

以上のように、本発明の焼結軸受は、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉で形成された銅組織の割合を10質量%以下とすることで、部分拡散合金粉の割合を増やして、銅鉄系焼結軸受のさらなる高強度化を図ることができる。   As described above, in the sintered bearing according to the present invention, the proportion of the partial diffusion alloy powder is increased by setting the proportion of the copper structure formed of granular copper powder with a particle size of 45 μm or less to 10 mass% or less. The copper-iron-based sintered bearing can be further strengthened.

本発明にかかる焼結軸受の断面図である。It is a sectional view of a sintering bearing concerning the present invention. 振動モータの要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing of a vibration motor. 図2中に示すA−A線での断面図である。It is sectional drawing in the AA shown in FIG. 部分拡散合金粉を模式的に示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a partial diffusion alloy powder typically. 部分拡散合金粉の粒度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution of partial diffusion alloy powder. 上段は扁平銅粉の側面図、下段は扁平銅粉の平面図である。The upper part is a side view of flat copper powder, and the lower part is a plan view of flat copper powder. 互いに付着した扁平銅粉と鱗状黒鉛を示す側面図である。It is a side view showing flat copper powder and scale-like graphite which adhered mutually. 金型による圧粉体の成形工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the formation process of the green compact by a metal mold | die. 図8中の領域Qの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the area | region Q in FIG. 焼結軸受(図1の領域P)の半径方向断面における拡大図である。It is an enlarged view in the radial direction cross section of a sintering bearing (area P of Drawing 1). 図10の鉄組織およびその周辺組織を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the iron structure | tissue of FIG. 10, and its periphery tissue. 扁平銅粉の球状化を説明する拡大図で、図12(a)が焼結前、図12(b)が焼結後を示す。FIG. 12A is an enlarged view for explaining the spheroidization of the flat copper powder, and FIG. 12A shows a state before sintering and FIG. 12B shows a state after sintering. 本願発明の焼結前の圧粉体組織を概念的に示す拡大図である。It is an enlarged view which shows notionally the green compact structure before sintering of this invention. 本発明にかかる焼結軸受のその他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the sintering bearing concerning this invention. 本発明にかかる焼結軸受のその他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the sintering bearing concerning this invention. スタータの代表的構成を簡略化して示す断面図である。It is sectional drawing which simplifies and shows the typical structure of a starter. 表1の比較例に係る試験片の断面写真である。It is a cross-sectional photograph of the test piece which concerns on the comparative example of Table 1. FIG. 表1の実施例3に係る試験片の断面写真である。6 is a cross-sectional photograph of a test piece according to Example 3 of Table 1; 表1の実施例4に係る試験片の断面写真である。6 is a cross-sectional photograph of a test piece according to Example 4 in Table 1. 各試験片に所定の荷重(30N)を加えたときの変形量を示す図である。It is a figure which shows the deformation amount when a predetermined load (30 N) is applied to each test piece. 各試験片に所定の荷重(50N)を加えたときの変形量を示す図である。It is a figure which shows the deformation amount when a predetermined load (50 N) is applied to each test piece. 各試験片の銅組織の見かけ硬さを示す図である。It is a figure which shows the apparent hardness of the copper structure of each test piece. 各試験片の鉄組織の見かけ硬さを示す図である。It is a figure which shows the apparent hardness of the iron structure of each test piece.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the attached drawings.

図1に示すように、焼結軸受1は、内周に軸受面1aを有する円筒状に形成される。この実施形態の焼結軸受1は多孔質の焼結体の内部空孔に潤滑油を含浸させて使用される(焼結含油軸受とも呼ばれる)。焼結軸受1の内周にステンレス鋼等からなる軸2を挿入し、その状態で軸を回転させ、あるいは軸受1を回転させると、焼結軸受1の無数の空孔に保持された潤滑油が温度上昇に伴って軸受面1aに滲み出す。この滲み出した潤滑油によって、軸の外周面と軸受面1aの間の軸受隙間に油膜が形成され、軸2が軸受1によって相対回転可能に支持される。   As shown in FIG. 1, the sintered bearing 1 is formed in a cylindrical shape having a bearing surface 1 a on the inner periphery. The sintered bearing 1 of this embodiment is used by impregnating the inner pores of a porous sintered body with a lubricating oil (also referred to as a sintered oil-impregnated bearing). When the shaft 2 made of stainless steel or the like is inserted into the inner periphery of the sintered bearing 1 and the shaft is rotated in that state or the bearing 1 is rotated, the lubricating oil held in the innumerable holes of the sintered bearing 1 Exude to the bearing surface 1a as the temperature rises. An oil film is formed in the bearing gap between the outer peripheral surface of the shaft and the bearing surface 1 a by the leaking lubricating oil, and the shaft 2 is relatively rotatably supported by the bearing 1.

図1に示す焼結軸受1は、携帯電話やスマートフォンをはじめとする携帯端末等において、電話の着信やメールの受信等を報知するバイブレータとして機能する振動モータに使用することができる。この振動モータは、図2に示すように、軸2の一端に取り付けた錘(偏芯錘)Wをモータ部4で回転させることにより、振動モータのハウジング3、さらには携帯端末全体に振動を発生させる構成になっている。図2は、二つの焼結軸受1(101,102)を使用した場合の振動モータの要部を概念的に示すもので、図示例ではモータ部4の軸方向両側に突出させた軸2の両側を焼結軸受1(101,102)により回転自在に支持している。錘W側の焼結軸受101は、錘Wとモータ部4の間に配置されており、この錘W側の焼結軸受101は、錘Wと反対側の焼結軸受102よりも厚肉でかつ大径に形成されている。二つの焼結軸受1は、何れも内周に軸受面1aを有し、例えば金属材料で形成されたハウジング3の内周に圧入等の手段で固定されている。   The sintered bearing 1 shown in FIG. 1 can be used for a vibration motor that functions as a vibrator that reports an incoming call, an e-mail, and the like in a portable terminal such as a mobile phone and a smartphone. In this vibration motor, as shown in FIG. 2, the weight (eccentric weight) W attached to one end of the shaft 2 is rotated by the motor unit 4 to vibrate the housing 3 of the vibration motor and the entire portable terminal. It is configured to generate. FIG. 2 conceptually shows the main part of the vibration motor when two sintered bearings 1 (101, 102) are used. In the illustrated example, the axis 2 of the motor unit 4 is made to project on both sides in the axial direction. Both sides are rotatably supported by sintered bearings 1 (101, 102). The sintered bearing 101 on the weight W side is disposed between the weight W and the motor unit 4, and the sintered bearing 101 on the weight W side is thicker than the sintered bearing 102 on the opposite side of the weight W And it is formed in a large diameter. Each of the two sintered bearings 1 has a bearing surface 1a on the inner periphery, and is fixed to the inner periphery of the housing 3 formed of, for example, a metal material by means such as press fitting.

この振動モータにおいて、軸2は10000rpm以上の回転数で駆動される。軸2が回転すると、錘Wの影響を受けて軸2が軸受面1aの全面に沿って振れ回りながら回転する。通常用途の焼結軸受では、軸2は重力方向に偏芯した状態を保持して回転するが、振動モータ用の焼結軸受1では、図3に示すように、軸受中心Obに対して軸中心Oaを重力方向だけでなくあらゆる方向に偏芯させた状態で軸2が回転することになる。   In this vibration motor, the shaft 2 is driven at a rotational speed of 10000 rpm or more. When the shaft 2 rotates, under the influence of the weight W, the shaft 2 rotates while swinging along the entire surface of the bearing surface 1a. In a sintered bearing for normal use, the shaft 2 rotates while maintaining the eccentricity in the direction of gravity, but in the sintered bearing 1 for a vibration motor, as shown in FIG. The axis 2 is rotated with the center Oa being eccentric not only in the direction of gravity but also in all directions.

このように振動モータ用の軸受では、軸2が軸受面全面にわたって振れ回り、さらにアンバランス荷重により軸受面が軸によって頻繁に叩かれる(軸受面に対して軸が頻繁に摺動接触する)ため、軸受面が通常用途の焼結軸受よりも摩耗し易くなる。また、焼結軸受をハウジング3内周に圧入した際に、軸受面がハウジングの内周面形状に倣って僅かでも変形すると、軸2の回転精度に大きな影響を与えることになる。本発明の焼結軸受1を振動モータに使用することで、これらの問題を解消することができる。   As described above, in the bearing for the vibration motor, the shaft 2 swings over the entire surface of the bearing surface, and the bearing surface is frequently hit by the shaft due to the unbalanced load (the shaft is frequently in sliding contact with the bearing surface) The bearing surface is more susceptible to wear than sintered bearings for normal use. In addition, when the sintered bearing is pressed into the inner periphery of the housing 3, if the bearing surface is deformed even slightly according to the inner peripheral surface shape of the housing, the rotational accuracy of the shaft 2 will be greatly affected. These problems can be solved by using the sintered bearing 1 of the present invention for a vibration motor.

以上に述べた焼結軸受1は、各種粉末を混合した原料粉末を金型に充填し、これを圧縮して圧粉体を成形した後、圧粉体を焼結することで形成される。   The sintered bearing 1 described above is formed by filling a raw material powder in which various powders are mixed into a mold, compressing the raw material powder to form a green compact, and sintering the green compact.

原料粉末は、部分拡散合金粉、扁平銅粉、低融点金属粉、および固体潤滑剤粉を主成分とする混合粉末である。この混合粉末には、必要に応じて各種成形助剤、例えば離型性向上のための潤滑剤(金属セッケン等)が添加される。以下、焼結軸受1の第一の実施形態について、その原料粉末および製造手順を詳細に述べる。   The raw material powder is a mixed powder containing a partial diffusion alloy powder, a flat copper powder, a low melting point metal powder, and a solid lubricant powder as main components. To this mixed powder, various molding assistants, for example, lubricants (metal soap etc.) for improving releasability are added as necessary. Hereinafter, the raw material powder and manufacturing procedure of the first embodiment of the sintered bearing 1 will be described in detail.

[部分拡散合金粉]
部分拡散合金粉としては、図4に示すように、鉄粉12の表面に多数の銅粉13を部分拡散させて接合したFe−Cu部分拡散合金粉11が使用される。部分拡散合金粉11の拡散部分はFe−Cu合金を形成している。詳しくは、図4中の部分拡大図に示すように、鉄粉12と銅粉13との境界において、鉄組織中に銅組織の一部(銅原子13a)が拡散すると共に、銅組織中に鉄組織の一部(鉄原子12a)が拡散することで、鉄原子12aと銅原子13aが一部置換された結晶構造を有する。
[Partial diffusion alloy powder]
As the partial diffusion alloy powder, as shown in FIG. 4, an Fe—Cu partial diffusion alloy powder 11 obtained by bonding a plurality of copper powders 13 partially diffused on the surface of the iron powder 12 is used. The diffusion portion of the partial diffusion alloy powder 11 forms an Fe--Cu alloy. Specifically, as shown in the partial enlarged view in FIG. 4, at the boundary between the iron powder 12 and the copper powder 13, a part of the copper structure (copper atoms 13 a) diffuses into the iron structure and By diffusion of a part of the iron structure (iron atom 12a), it has a crystal structure in which iron atom 12a and copper atom 13a are partially substituted.

部分拡散合金粉11を構成する鉄粉12としては、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉等、公知の鉄粉を使用することができ、本実施形態では還元鉄粉を使用する。還元鉄粉は、球形に近似した不規則形状で、かつ内部気孔を有する海綿状(多孔質状)であるから、海綿鉄粉とも称される。鉄粉12は、部分拡散合金粉11の大部分を構成している。   As iron powder 12 which constitutes partial diffusion alloy powder 11, well-known iron powder, such as reduced iron powder and atomized iron powder, can be used, and reduced iron powder is used in this embodiment. The reduced iron powder is also referred to as sponge iron powder because it has a spongy (porous) shape with an irregular shape close to a spherical shape and an internal pore. The iron powder 12 constitutes most of the partial diffusion alloy powder 11.

また、部分拡散合金粉11を構成する銅粉13としては、汎用されている不規則形状や樹枝状の銅粉が広く使用可能であり、例えば、電解銅粉、アトマイズ銅粉等が用いられる。本実施形態では、表面に多数の凹凸を有すると共に、粒子全体として球形に近似した不規則形状をなし、成形性に優れたアトマイズ銅粉を使用している。銅粉13は粒状を成しており、後述する箔状の扁平銅粉とは明確に区別される。銅粉13は、鉄粉12よりも小粒径のものが使用され、具体的には粒径45μm以下、好ましくは30μm以下のものが使用される。また、銅粉13は、粒径5μm以上、好ましくは10μm以上のものが使用される。部分拡散合金粉11におけるCuの割合は10〜30質量%(好ましくは22〜26質量%)とする。   In addition, as the copper powder 13 constituting the partial diffusion alloy powder 11, widely used irregularly shaped or dendritic copper powder can be widely used. For example, electrolytic copper powder, atomized copper powder or the like is used. In this embodiment, while having many unevenness on the surface, the particle as a whole has an irregular shape close to a spherical shape, and uses an atomized copper powder excellent in formability. The copper powder 13 is in the form of particles, and is clearly distinguished from the flat copper powder in the form of foil described later. The copper powder 13 has a particle diameter smaller than that of the iron powder 12, and specifically, one having a particle diameter of 45 μm or less, preferably 30 μm or less. The copper powder 13 has a particle diameter of 5 μm or more, preferably 10 μm or more. The proportion of Cu in the partial diffusion alloy powder 11 is 10 to 30% by mass (preferably 22 to 26% by mass).

部分拡散合金粉11としては、篩を用いて分級することで粗大な粒子を除外したものが使用される。篩の目開きは125μm(120メッシュ)以上とすることが好ましく、135μm(110メッシュ)以上とすることがさらに好ましい。本実施形態では、目開き150μm(100メッシュ)の篩を用いて分級することで、粒径150μm以下の部分拡散合金粉11を得る。分級前の部分拡散合金粉の粒度分布は、図5に示すような正規分布を示すことが多い。従来は、このような部分拡散合金粉を、目開きが比較的小さい篩(例えば106μm)で分級して、図中に斜線で示す領域の粉末を使用していたが、本実施形態では、目開きが比較的大きい篩(例えば150μm)で分級し、図中に散点で示す領域の粉末を使用する。分級後の部分拡散合金粉の粒度分布は、150μmを境に頻度が急激に変化し、150μm以上ではほぼ0になっている。また、分級後の粉末は、粒径の大きい部分拡散合金粉を比較的多く含み、具体的には、粒径が106μmより大きい粉末(目開き106μmの篩の上に残る粉末)を30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上含んでおり、本実施形態では約65質量%含んでいる。   As the partial diffusion alloy powder 11, a powder from which coarse particles are excluded by classification using a sieve is used. The mesh size of the sieve is preferably 125 μm (120 mesh) or more, and more preferably 135 μm (110 mesh) or more. In this embodiment, the partial diffusion alloy powder 11 having a particle diameter of 150 μm or less is obtained by classifying using a sieve with an opening of 150 μm (100 mesh). The particle size distribution of the partial diffusion alloy powder before classification often exhibits a normal distribution as shown in FIG. Conventionally, such partial diffusion alloy powder was classified with a sieve (for example, 106 μm) having a relatively small opening, and powder in a hatched area in the drawing was used, but in the present embodiment, Classify with a sieve with a relatively large opening (for example, 150 μm) and use the powder in the area indicated by the scattering points in the figure. The particle size distribution of the partially diffused alloy powder after classification changes rapidly at the boundary of 150 μm, and becomes almost zero at 150 μm or more. Also, the powder after classification contains a relatively large amount of partial diffusion alloy powder having a large particle size, and specifically, 30% by mass of a powder having a particle size of more than 106 μm (powder remaining on a sieve with 106 μm mesh) The above content is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and in the present embodiment, about 65% by mass.

このように、目開きが比較的大きい篩を用いて分級することで、篩分けにより部分拡散合金粉から脱落する単体銅粉の割合を減じられ、分級後の部分拡散合金粉に混入する単体銅粉を減じることができる。具体的には、分級後の粉末(すなわち篩を通過した粉末)における粒径45μm以下の粒状の単体銅粉の割合が10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下とされる。   Thus, by classifying using a sieve having a relatively large opening, the ratio of the single copper powder falling off from the partial diffusion alloy powder by sieving is reduced, and the single copper mixed in the partial diffusion alloy powder after classification Powder can be reduced. Specifically, the ratio of granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less in the powder after classification (that is, the powder passing through the sieve) is 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less It is assumed.

また、部分拡散合金粉11は、超微細な粒子を除外して、圧粉工程における粉末充填性が低下を防止することが好ましい。具体的には、部分拡散合金粉11中に含まれる、粒径45μm(350メッシュ)以下の粉末の割合を、25質量%未満とするのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the powder packing property in a compacting process prevents a fall of the partial diffusion alloy powder 11 except an ultrafine particle. Specifically, it is preferable that the proportion of the powder having a particle diameter of 45 μm (350 mesh) or less contained in the partial diffusion alloy powder 11 be less than 25% by mass.

なお、粒径は、粒子群にレーザ光を照射し、そこから発せられる回析・散乱光の強度分布パターンから計算によって粒度分布、さらには粒径を求めるレーザ回析散乱法(例えば株式会社島津製作所製のSALD31000を用いる)により測定することができる。   The particle size is determined by irradiating a particle group with laser light and calculating the particle size distribution by calculation from the intensity distribution pattern of diffracted and scattered light emitted from the group, and further determining the particle size by laser diffraction scattering method (for example, Shimadzu Corporation) It can be measured by the use of SALD 31000 manufactured by Mfg.

[扁平銅粉]
扁平銅粉は、水アトマイズ粉等からなる原料銅粉を搗砕(Stamping)又は粉砕することで扁平化させたものである。扁平銅粉は、箔状を成し、具体的には長さLと厚さtのアスペクト比L/tが10以上のものである。本実施形態では、扁平銅粉として、長さLが20μm〜80μm、厚さtが0.5μm〜1.5μm(アスペクト比L/t=13.3〜160)のものが主に用いられる。ここでいう「長さ」および「厚さ」は、図6に示すように個々の扁平銅粉15の幾何学的な最大寸法をいう。扁平銅粉の見かけ密度は1.0g/cm3以下とする。以上のサイズ、及び見かけ密度の扁平銅粉であれば、金型成形面に対する扁平銅粉の付着力が高まるため、金型成形面に多量の扁平銅粉を付着させることができる。
[Flat copper powder]
Flat copper powder is obtained by flattening raw material copper powder made of water atomized powder or the like by crushing or crushing. The flat copper powder is in the form of a foil, and specifically, the aspect ratio L / t of length L and thickness t is 10 or more. In the present embodiment, as the flat copper powder, one having a length L of 20 μm to 80 μm and a thickness t of 0.5 μm to 1.5 μm (aspect ratio L / t = 13.3 to 160) is mainly used. The "length" and "thickness" referred to herein refer to the geometrical maximum dimensions of the individual flat copper powder 15 as shown in FIG. The apparent density of the flat copper powder is 1.0 g / cm 3 or less. With flat copper powder of the above size and apparent density, the adhesion of the flat copper powder to the molding surface of the mold is enhanced, so that a large amount of flat copper powder can be adhered to the molding surface of the mold.

[流体潤滑剤]
金型成形面に扁平銅粉を付着させるため、扁平銅粉には予め流体潤滑剤を付着させておく。この流体潤滑剤は、原料粉末の金型充填前に扁平銅粉に付着させていればよく、好ましくは原料粉の混合前、さらに好ましくは原料銅粉を搗砕する段階で原料銅粉に付着させる。搗砕後、他の原料粉体と混合するまでの間に扁平銅粉に流体潤滑剤を供給し、攪拌する等の手段で扁平銅粉に流体潤滑剤を付着させてもよい。金型成形面上の扁平銅粉の付着量を確保するため、扁平銅粉に対する流体潤滑剤の配合割合は0.1重量%以上、望ましくは0.2質量%以上とする。また、扁平銅粉同士の付着による凝集を防止するため、扁平銅粉に対する流体潤滑剤の配合割合は0.8重量%以下、望ましくは0.7質量%以下とする。流体潤滑剤としては、脂肪酸、特に直鎖飽和脂肪酸が好ましい。この種の脂肪酸は、Cn-12n-1COOHの一般式で表される。この脂肪酸としては、nが12〜22の範囲のもので、具体例として例えばステアリン酸を使用することができる。
[Fluid lubricant]
In order to make flat copper powder adhere to the mold molding surface, a fluid lubricant is previously attached to the flat copper powder. The fluid lubricant may be attached to the flat copper powder before filling the raw material powder in the mold, preferably before mixing the raw material powder, and more preferably adhering to the raw copper powder at the stage of crushing the raw copper powder. Let After crushing, the fluid lubricant may be attached to the flat copper powder by, for example, supplying the fluid lubricant to the flat copper powder and stirring the mixture before mixing with other raw material powder. In order to ensure the adhesion amount of the flat copper powder on the molding surface of the mold, the blending ratio of the fluid lubricant to the flat copper powder is 0.1% by weight or more, desirably 0.2% by mass or more. In addition, in order to prevent aggregation due to adhesion of the flat copper powder, the blending ratio of the fluid lubricant to the flat copper powder is 0.8% by weight or less, desirably 0.7% by mass or less. As a fluid lubricant, fatty acids, especially linear saturated fatty acids are preferred. This type of fatty acid is represented by the general formula C n-1 H 2 n-1 COOH. As this fatty acid, n is in the range of 12 to 22, and for example, stearic acid can be used as a specific example.

[低融点金属粉]
低融点金属粉は、錫、亜鉛、リン等の低融点物質を含み、銅よりも低融点で、且つ、焼結温度よりも低融点の金属粉である。本実施形態では、低融点金属粉として、融点が700℃以下の金属粉、例えば錫粉、亜鉛合金粉(亜鉛−銅合金粉)、リン合金粉(リン−銅合金粉)等の粉末が使用される。この中でも焼結時の蒸散が少ない錫粉が好ましい。低融点金属粉は、部分拡散合金粉11よりも粒径が小さいものを使用するのが好ましい。本実施形態では、低融点金属粉の粒径が5μm〜45μmとされる。これらの低融点金属粉は銅に対して高いぬれ性を持つ。原料粉に低融点金属粉を配合することで、焼結時には先ず低融点金属粉が溶融して銅粉の表面をぬらし、銅の鉄への拡散を進行させる。これにより、鉄粒子と銅粒子の間、および銅粒子同士の間の結合強度が強化される。
[Low melting point metal powder]
The low melting point metal powder is a metal powder containing a low melting point substance such as tin, zinc and phosphorus, which has a melting point lower than copper and a melting point lower than a sintering temperature. In this embodiment, metal powder having a melting point of 700 ° C. or less, such as tin powder, zinc alloy powder (zinc-copper alloy powder), phosphorus alloy powder (phosphorus-copper alloy powder), etc., is used as the low melting point metal powder. Be done. Among these, tin powder with little transpiration at the time of sintering is preferable. As the low melting point metal powder, it is preferable to use one having a particle diameter smaller than that of the partial diffusion alloy powder 11. In the present embodiment, the particle size of the low melting point metal powder is set to 5 μm to 45 μm. These low melting point metal powders have high wettability to copper. By blending the low melting point metal powder with the raw material powder, at the time of sintering, the low melting point metal powder is first melted to wet the surface of the copper powder, thereby promoting the diffusion of copper into iron. This enhances the bonding strength between the iron particles and the copper particles, and between the copper particles.

[固体潤滑剤粉]
固体潤滑剤粉は、軸2との摺動による金属接触時の摩擦低減のために添加され、例えば黒鉛が使用される。この時、黒鉛粉としては、扁平銅粉に対する付着性が得られるように、鱗状黒鉛粉を使用するのが望ましい。固体潤滑剤粉としては、黒鉛粉の他に二硫化モリブデン粉も使用することができる。二硫化モリブデン粉は層状結晶構造を有していて層状に剥離するため、鱗状黒鉛と同様に扁平銅粉に対する付着性が得られる。
[Solid lubricant powder]
Solid lubricant powder is added to reduce friction at the time of metal contact by sliding with the shaft 2, for example, graphite is used. At this time, it is desirable to use flaky graphite powder as the graphite powder so that the adhesion to flat copper powder can be obtained. As solid lubricant powder, in addition to graphite powder, molybdenum disulfide powder can also be used. Molybdenum disulfide powder has a layered crystal structure and exfoliates in a layered manner, so that the adhesion to flat copper powder is obtained in the same manner as flaky graphite.

[配合比]
原料粉末における上記各粉末の配合比は、部分拡散合金粉(粒径45μm以下の粒状の単体銅粉を含む)を75〜95質量%、扁平銅粉を5〜20質量%、低融点金属粉(例えば錫粉)を0.8〜6.0質量%(好ましくは2.0〜3.0質量%)、固体潤滑剤粉(例えば黒鉛粉)を0.3〜1.0質量%とするのが好ましい。また、部分拡散合金粉に混入した粒径45μm以下の粒状の単体銅粉(すなわち、篩分けにより部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉)の割合は、原料粉末全体の10質量%以下とされる。各粉末を上記の配合比としたのは以下の理由による。
[Blending ratio]
The compounding ratio of each powder in the raw material powder is 75 to 95 mass% of partial diffusion alloy powder (including granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less), 5 to 20 mass% of flat copper powder, and low melting point metal powder 0.8 to 6.0% by mass (preferably 2.0 to 3.0% by mass) of (for example, tin powder), 0.3 to 1.0% by mass of solid lubricant powder (for example, graphite powder) Is preferred. Further, the proportion of granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less mixed in the partial diffusion alloy powder (that is, single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder by sieving) is 10% by mass or less of the whole raw material powder Ru. The reason why each powder is compounded as described above is as follows.

部分拡散合金粉の割合を75質量%以上とすることで、焼結軸受の強度を十分に高めることができる。特に、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉の混入割合の少ない部分拡散合金粉を用いることで、部分拡散合金粉の実質的な割合を十分に確保することができるため、単体銅粉の混入による焼結軸受の強度低下が抑えられる。また、本実施形態では、後述のように、原料粉の金型への充填時に扁平銅粉を金型に層状に付着させている。原料粉における扁平銅粉の配合割合が8重量%を下回ると、金型への扁平銅粉の付着量が不十分となって本願発明の作用効果が期待できない。また、扁平銅粉の金型への付着量は20質量%程度で飽和し、これ以上配合量を増しても、高コストの扁平銅粉を使用することによるコストアップが問題となる。低融点金属粉の割合が0.8質量%を下回ると軸受の強度を確保できず、6.0質量%を超えると扁平銅粉の球形化の影響が無視できなくなる。特に、低融点金属粉を2.0質量%以上配合すれば、軸受の強度をより一層高めることができる。また、固体潤滑剤粉の割合が0.5重量%を下回ると、軸受面における摩擦低減効果が得られず、2.0質量%を超えると強度低下等を招く。   By setting the proportion of the partial diffusion alloy powder to 75% by mass or more, the strength of the sintered bearing can be sufficiently enhanced. In particular, by using a partial diffusion alloy powder having a small mixing ratio of granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less, a substantial proportion of the partial diffusion alloy powder can be sufficiently secured. The decrease in strength of the sintered bearing due to Further, in the present embodiment, as described later, the flat copper powder is attached to the mold in layers when the raw material powder is filled in the mold. If the blending ratio of flat copper powder in the raw material powder is less than 8% by weight, the amount of flat copper powder attached to the mold is insufficient, and the effect of the present invention can not be expected. Further, the amount of flat copper powder attached to the mold saturates at about 20% by mass, and even if the compounding amount is further increased, the cost increase due to the use of high cost flat copper powder becomes a problem. If the proportion of the low melting point metal powder is less than 0.8% by mass, the strength of the bearing can not be secured, and if it exceeds 6.0% by mass, the influence of the spheroidization of the flat copper powder can not be ignored. In particular, if the low melting point metal powder is blended at 2.0% by mass or more, the strength of the bearing can be further enhanced. If the proportion of the solid lubricant powder is less than 0.5% by weight, the friction reduction effect on the bearing surface can not be obtained, and if it exceeds 2.0% by mass, the strength is reduced.

[混合]
以上に述べた各粉末の混合は、2回に分けて行うのが望ましい。先ず、一次混合として、鱗状黒鉛粉と、予め流体潤滑剤を付着させた扁平銅粉とを公知の混合機で混合する。次いで、二次混合として、一次混合粉に部分拡散合金粉(粒径45μm以下の粒状の単体銅粉を含む)、および低融点金属粉を添加して混合する。扁平銅粉は、各種原料粉末の中でも見かけ密度が低いため、原料粉中に均一に分散させるのが難しい。そこで、一次混合で見かけ密度が同レベルの扁平銅粉と黒鉛粉とを予め混合しておくと、扁平銅粉に付着した流体潤滑剤等により、図7に示すように、扁平銅粉15と黒鉛粉14が互いに付着して層状に重なり、扁平銅粉の見かけ密度が高まる。これにより、二次混合時に原料粉末中に扁平銅粉を均一に分散させることが可能となる。一次混合時に、別途潤滑剤を添加すれば、扁平銅粉と黒鉛粉の付着がさらに促進されるため、二次混合時に扁平銅粉をより均一に分散させることが可能となる。ここで添加する潤滑剤としては、上記流体潤滑剤と同種または異種の流体状潤滑剤の他、粉末状のものも使用可能である。例えば上述した金属セッケン等の成形助剤は一般に粉状でありながら、ある程度の付着力を有するので、扁平銅粉と黒鉛粉の付着より促進させることができる。
[mixture]
It is desirable to perform mixing of each powder described above in two steps. First, as primary mixing, flaky graphite powder and flat copper powder to which a fluid lubricant is previously attached are mixed by a known mixer. Next, as secondary mixing, partial diffusion alloy powder (including granular single copper powder having a particle size of 45 μm or less) and low melting point metal powder are added to and mixed with the primary mixed powder. Flat copper powder is low in apparent density among various raw material powders, so it is difficult to uniformly disperse in the raw material powder. Therefore, if flat copper powder and graphite powder with the same level of apparent density in primary mixing are mixed in advance, it is possible to use flat copper powder 15 and flat copper powder 15 as shown in FIG. The graphite powder 14 adheres to each other and overlaps in layers, increasing the apparent density of the flat copper powder. This makes it possible to uniformly disperse the flat copper powder in the raw material powder at the time of secondary mixing. If a lubricant is separately added at the time of primary mixing, adhesion of the flat copper powder and the graphite powder is further promoted, so it becomes possible to disperse the flat copper powder more uniformly at the time of secondary mixing. As the lubricant to be added here, powdery ones may be used in addition to the same or different fluidic lubricants as the above-mentioned fluid lubricants. For example, since the forming assistant such as the above-mentioned metal soap is generally in the form of powder and has a certain degree of adhesion, it can be promoted from the adhesion of the flat copper powder and the graphite powder.

図7に示す扁平銅粉15と鱗状黒鉛粉14との付着状態は、二次混合後もある程度保持されるため、原料粉末を金型に充填した際には、金型表面に扁平銅粉と共に多くの黒鉛粉が付着することとなる。   The adhesion state of the flat copper powder 15 and the scaly graphite powder 14 shown in FIG. 7 is maintained to some extent even after the secondary mixing, so when the raw material powder is filled in the mold, the flat copper powder on the mold surface A large amount of graphite powder will be attached.

[成形]
二次混合後の原料粉末は成形機の金型20に供給される。図8に示すように、金型20は、コア21、ダイ22、上パンチ23、および下パンチ24からなり、これらによって区画されたキャビティに原料粉末が充填される。上下パンチ23,24を接近させて原料粉体を圧縮すると、原料粉末が、コア21の外周面、ダイ22の内周面、上パンチ23の端面、および下パンチ24の端面からなる成形面によって成形され、円筒状の圧粉体25が得られる。
[Molding]
The raw material powder after the secondary mixing is supplied to the mold 20 of the molding machine. As shown in FIG. 8, the mold 20 comprises a core 21, a die 22, an upper punch 23 and a lower punch 24, and the cavities partitioned by these are filled with the raw material powder. When the upper and lower punches 23, 24 are brought close to compress the raw material powder, the raw material powder is formed by the molding surface comprising the outer peripheral surface of the core 21, the inner peripheral surface of the die 22, the end face of the upper punch 23, and the end face of the lower punch 24. A green compact 25 having a cylindrical shape is obtained.

原料粉体における金属粉の中では、扁平銅粉の見かけ密度が最も小さい。また、扁平銅粉は、上記長さLおよび厚さtを有する箔状であり、単位重量あたりの幅広面の面積が大きい。そのため、扁平銅粉15は、その表面に付着した流体潤滑剤による付着力、さらにはクーロン力等の影響を受けやすくなり、原料粉の金型20への充填後は、図9(図8中の領域Qの拡大図)に拡大して示すように、扁平銅粉15がその幅広面を金型20の成形面20aに向け、かつ複数層(1層〜3層程度)重なった層状態となって成形面20aの全域に付着する。この際、扁平銅粉15に付着した鱗状黒鉛も扁平銅粉15に付随して金型の成形面20aに付着する(図9では黒鉛の図示を省略)。   Among the metal powders in the raw material powder, the apparent density of flat copper powder is the smallest. Moreover, flat copper powder is foil shape which has the said length L and thickness t, and the area of the wide surface per unit weight is large. Therefore, the flat copper powder 15 is susceptible to the adhesive force by the fluid lubricant adhering to the surface, the Coulomb force, etc., and after filling the raw material powder into the mold 20, as shown in FIG. Layer 19 with its wide face directed to the molding surface 20a of the mold 20 and with a plurality of layers (about 1 to 3 layers) overlapped. And adhere to the entire area of the molding surface 20a. At this time, the scaly graphite attached to the flat copper powder 15 is also attached to the molding surface 20a of the mold along with the flat copper powder 15 (illustration of the graphite is omitted in FIG. 9).

その一方で、扁平銅粉15の層状組織の内側領域(キャビティ中心側となる領域)では、部分拡散合金粉11、扁平銅粉15、低融点金属粉16、および黒鉛粉の分散状態が全体で均一化している。この内側領域には、銅粉として、部分拡散合金粉11の鉄粉12に拡散接合された銅粉13、扁平銅粉15、及び、分級時に部分拡散合金粉11から脱落した粒状の単体銅粉13’が存在する。成形後の圧粉体25は、このような各粉末の分布状態をほぼそのまま保持している。   On the other hand, in the inner region of the layered structure of flat copper powder 15 (the area on the center side of the cavity), the dispersion state of partial diffusion alloy powder 11, flat copper powder 15, low melting metal powder 16 and graphite powder in total It is uniformed. In this inner region, copper powder 13 flat copper powder 15 diffusion bonded to iron powder 12 of partial diffusion alloy powder 11 as copper powder, and granular single copper powder dropped from partial diffusion alloy powder 11 during classification. There is 13 '. The green compact 25 after molding holds the distribution state of each powder almost as it is.

[焼結]
その後、圧粉体25は焼結炉にて焼結される。本実施形態では、鉄組織が、フェライト相とパーライト相の二相組織となるように焼結条件が決定される。このように鉄組織をフェライト相とパーライト相の二相組織とすれば、硬質のパーライト相が耐摩耗性の向上に寄与し、高面圧下での軸受面の摩耗を抑制して軸受寿命を向上させることができる。
[Sintering]
Thereafter, the green compact 25 is sintered in a sintering furnace. In the present embodiment, the sintering conditions are determined so that the iron structure has a two-phase structure of a ferrite phase and a pearlite phase. Thus, if the iron structure is a two-phase structure of a ferrite phase and a pearlite phase, the hard pearlite phase contributes to the improvement of the wear resistance and suppresses the wear of the bearing surface under high surface pressure to improve the bearing life. It can be done.

炭素が拡散することにより、パーライト(γFe)の存在割合が過剰となり、フェライト(αFe)と同等以上の割合になると、パーライトによる軸に対する攻撃性が著しく増して軸が摩耗しやすくなる。これを防止するため、パーライト相(γFe)はフェライト相(αFe)の粒界に存在(点在)する程度に抑える(図11参照)。ここでいう「粒界」は、粉末粒子間に形成される粒界の他、粉末粒子中に形成される結晶粒界18の双方を意味する。このように鉄組織をフェライト相(αFe)とパーライト相(γFe)の二相組織で形成する場合、鉄組織に占めるフェライト相(αFe)およびパーライト相(γFe)の割合は、後述するベース部S2の任意断面における面積比で、αFe:γFe=80〜95%:5〜20%程度とするのが望ましい。これにより、軸2の摩耗抑制と軸受面1aの耐摩耗性向上とを両立させることができる。   By the diffusion of carbon, the existing proportion of pearlite (γFe) becomes excessive, and when the proportion is equal to or higher than that of ferrite (αFe), the aggression with respect to the axis by pearlite is remarkably increased and the axis is easily worn. In order to prevent this, the pearlite phase (γFe) is suppressed to the extent to be present (dotted) in the grain boundaries of the ferrite phase (αFe) (see FIG. 11). As used herein, “grain boundaries” mean both grain boundaries formed between powder particles, as well as grain boundaries 18 formed in powder particles. Thus, in the case where the iron structure is formed as a dual phase structure of the ferrite phase (αFe) and the pearlite phase (γFe), the proportions of the ferrite phase (αFe) and the pearlite phase (γFe) in the iron structure are the base portion S2 described later. It is desirable to set it as about (alpha) Fe: (gamma) Fe = 80 to 95%: 5 to 20% by the area ratio in arbitrary cross sections. This makes it possible to simultaneously suppress the wear of the shaft 2 and the wear resistance of the bearing surface 1a.

パーライトの成長速度は、主に焼結温度に依存する。従って、上記の態様でパーライト相をフェライト相の粒界に存在させるためには、焼結温度(炉内雰囲気温度)を820℃〜900℃程度とし、かつ炉内雰囲気として炭素を含むガス、例えば天然ガスや吸熱型ガス(RXガス)を用いて焼結する。これにより、焼結時にはガスに含まれる炭素が鉄に拡散し、パーライト相(γFe)を形成することができる。なお、900℃を越える温度で焼結すると、黒鉛粉中の炭素が鉄と反応し、パーライト相が必要以上に増えるので好ましくない。焼結に伴い、上記流体潤滑剤、その他の潤滑剤、各種成形助剤は焼結体内部で燃焼し、あるいは焼結体内部から蒸発する。   The growth rate of pearlite depends mainly on the sintering temperature. Therefore, in order to cause the pearlite phase to exist at the grain boundaries of the ferrite phase in the above embodiment, the sintering temperature (atmosphere temperature in the furnace) is set to about 820 ° C. to 900 ° C. and a gas containing carbon as the furnace atmosphere, Sinter using natural gas or endothermic gas (RX gas). As a result, carbon contained in the gas can diffuse into iron during sintering to form a pearlite phase (γFe). C. Sintering at a temperature exceeding 900.degree. C. is not preferable because carbon in the graphite powder reacts with iron to increase the pearlite phase more than necessary. During the sintering, the fluid lubricant, other lubricants, and various forming aids burn inside the sintered body or evaporate from inside the sintered body.

以上に述べた焼結工程を経ることで、多孔質の焼結体が得られる。この焼結体にサイジングを施し、さらに真空含浸等の手法で潤滑油あるいは液状グリースを含浸させることにより、図1に示す焼結軸受1(焼結含油軸受)が完成する。焼結体に含浸させた潤滑油は、焼結組織の粒子間に形成された気孔だけでなく、部分拡散合金粉の還元鉄粉が有する気孔にも保持される。焼結体に含浸させる潤滑油としては、40℃における動粘度が30mm2/sec以上、200mm2/sec以下のものが好ましい。なお、用途によっては、潤滑油の含浸工程を省略し、無給油下で使用する焼結軸受1とすることもできる。 By passing through the above-described sintering step, a porous sintered body can be obtained. The sintered body is sized and further impregnated with lubricating oil or liquid grease by a method such as vacuum impregnation to complete the sintered bearing 1 (sintered oil-impregnated bearing) shown in FIG. The lubricating oil impregnated in the sintered body is retained not only in the pores formed between the particles of the sintered structure but also in the pores of the reduced iron powder of the partial diffusion alloy powder. The lubricant impregnated in the sintered body, kinematic viscosity at 40 ℃ is 30 mm 2 / sec or more, 200 mm 2 / sec or less being preferred. Depending on the application, the impregnation process of the lubricating oil may be omitted, and the sintered bearing 1 may be used without oil.

以上の製作工程を経た焼結軸受1の表面付近(図1中の領域P)のミクロ組織を図10に概略図示する。   The microstructure in the vicinity of the surface (region P in FIG. 1) of the sintered bearing 1 which has undergone the above manufacturing steps is schematically shown in FIG.

図10に示すように、本発明の焼結軸受1では、金型成形面20aに扁平銅粉15を層状に付着させた状態で圧粉体25が成形され(図8参照)、この扁平銅粉15が焼結されていることに由来して、軸受1の軸受面1aを含む表面全体に銅濃度が他よりも高い表面層S1が形成される。しかも、扁平銅粉15の幅広面が成形面20aに付着していたこともあり、表面層S1の銅組織31aの多くが表面層S1の厚さ方向を薄くした(すなわち、表面(軸受面1a)と略平行に配置した)扁平状になる。表面層S1の厚さは金型成形面20aに層状に付着した扁平銅粉層の厚さに相当し、概ね1μm〜6μm程度である。表面層S1の表面は、銅組織31aの他に遊離黒鉛32(黒塗りで示す)を主体として形成され、残りが気孔の開口部や後述の鉄組織となる。この中では、銅組織31aの面積が最大であり、具体的には表面の60%以上が銅組織31aとなる。   As shown in FIG. 10, in the sintered bearing 1 of the present invention, the green compact 25 is formed in a state where the flat copper powder 15 is attached in layers to the mold molding surface 20a (see FIG. 8). The surface layer S1 having a copper concentration higher than the other is formed on the entire surface including the bearing surface 1a of the bearing 1 because the powder 15 is sintered. Moreover, the wide surface of the flat copper powder 15 is also attached to the molding surface 20a, and most of the copper structure 31a of the surface layer S1 thins the thickness direction of the surface layer S1 (ie, the surface (bearing surface 1a) (Arranged substantially parallel to)). The thickness of the surface layer S1 corresponds to the thickness of the flat copper powder layer deposited in a layer on the mold molding surface 20a, and is approximately 1 μm to 6 μm. The surface of the surface layer S1 is mainly formed of free graphite 32 (shown in black) in addition to the copper structure 31a, and the remaining portion is an opening of pores and an iron structure described later. Among these, the area of the copper structure 31a is the largest, and specifically, 60% or more of the surface is the copper structure 31a.

一方、表面層S1で覆われた内側のベース部S2には、三種類の銅組織(31b,31c,31d)、鉄組織33、遊離黒鉛32、および気孔が形成される。第一の銅組織31bは、圧粉体25の内部に含まれていた扁平銅粉15に由来して形成されたもので、扁平銅粉に対応した扁平形状をなしている。第二の銅組織31cは、部分拡散合金粉11の鉄粉12に接合した銅粉13に由来して形成されたものであり、鉄組織33と強固に拡散接合されている。この第二の銅組織31cは、後述のように、粒子同士の結合力を高める役割を担う。   On the other hand, three types of copper structures (31b, 31c, 31d), iron structures 33, free graphite 32, and pores are formed in the inner base portion S2 covered with the surface layer S1. The first copper structure 31 b is formed from the flat copper powder 15 contained in the green compact 25 and has a flat shape corresponding to the flat copper powder. The second copper structure 31 c is formed from the copper powder 13 joined to the iron powder 12 of the partial diffusion alloy powder 11 and is firmly diffusion-bonded to the iron structure 33. The second copper structure 31c plays a role of enhancing the bonding between particles as described later.

そして、第三の銅組織31dは、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉13’(すなわち、分級時に部分拡散合金粉11から脱落した単体銅粉)に由来して形成されたものであり、鉄組織33や他の銅組織31b,31cに付着している。第三の銅組織31dは、焼結により鉄粉12に部分拡散して接合される場合もあるが、鉄粉12に予め拡散接合された銅粉13に由来する第二の銅組織31cと比べて、鉄組織33との合金形成領域(拡散領域)が小さい。また、第三の銅組織31dは、扁平銅粉に由来した扁平状の第一の銅組織31bと形状が全く異なり、粒状に近い形状を成している。従って、ベース部S2の銅組織において、鉄組織33との合金形成領域が小さく、且つ、およそ粒状を成していれば、その銅組織は、部分拡散合金粉11から脱落した単体銅粉13’に由来する第三の銅組織31dであると判別できる。   The third copper structure 31 d is formed from granular single copper powder 13 ′ having a particle diameter of 45 μm or less (that is, single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder 11 at the time of classification), It adheres to the iron structure 33 and other copper structures 31b and 31c. The third copper structure 31d may be partially diffused and bonded to the iron powder 12 by sintering, but in comparison with the second copper structure 31c derived from the copper powder 13 diffusion bonded in advance to the iron powder 12 Thus, the alloy formation region (diffusion region) with the iron structure 33 is small. Further, the third copper structure 31 d is completely different in shape from the flat first copper structure 31 b derived from the flat copper powder, and has a shape close to granular. Therefore, in the copper structure of base portion S 2, if the alloy formation region with iron structure 33 is small and approximately granular, the copper structure is a single copper powder 13 ′ dropped from partial diffusion alloy powder 11. It can be determined that the third copper structure 31d is derived from

尚、本実施形態では、原料粉末に別途の単体銅粉を添加してはいないが、このような単体銅粉を添加した場合でも、焼結後の組織を観察することで、当該銅組織が部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉に由来するものであるか否かを判別できる。すなわち、通常、原料粉末に添加する単体銅粉は、粒径が少なくとも45μmより大きく、多くの場合80μmよりも大きい。一方、部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉は、粒径が少なくとも45μm以下であり、通常20μm程度である。従って、部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉に由来する銅組織と、原料粉末に別途添加した単体銅粉に由来する銅組織とは、その大きさが明らかに異なる。具体的には、ベース部S2の任意断面において、銅組織を形成する単体銅粉の粒径が45μm以下であれば、その銅組織は部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉に由来するものであり、銅組織を形成する単体銅粉の粒径が45μmより大きければ、その銅組織は原料粉に別途添加した単体銅粉に由来するものであると判別できる。   In the present embodiment, although a single copper powder is not separately added to the raw material powder, even when such a single copper powder is added, the copper structure is obtained by observing the structure after sintering. It can be determined whether or not it originates from a single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder. That is, usually, the single copper powder added to the raw material powder has a particle size of at least 45 μm, and in many cases, more than 80 μm. On the other hand, the single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder has a particle size of at least 45 μm or less, and usually about 20 μm. Therefore, the size of the copper structure derived from the single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder and the copper structure derived from the single copper powder separately added to the raw material powder are clearly different. Specifically, if the particle size of the single copper powder forming the copper structure is 45 μm or less in an arbitrary cross section of the base portion S2, the copper structure is derived from the single copper powder dropped from the partial diffusion alloy powder. If the particle size of the single copper powder forming the copper structure is larger than 45 μm, it can be determined that the copper structure is derived from the single copper powder separately added to the raw material powder.

図11は、図10に示す焼結後の鉄組織33およびその周辺組織を拡大して示すものである。図11に示すように、低融点金属(低融点物質)としての錫は、焼結時に最初に溶融して部分拡散合金粉11(図4参照)を構成する銅粉13に拡散し、青銅相34(Cu−Sn)を形成する。この青銅相34により、鉄粒子や他の銅粒子への拡散が進行し、鉄粒子と銅粒子、あるいは銅粒子同士が強固に結合される。また、個々の部分拡散合金粉11のうち、銅粉13の一部が拡散してFe−Cu合金が形成された部分にも溶融した錫が拡散してFe−Cu−Sn合金(合金相17)が形成される。青銅相34と合金相17を合わせたものが第二の銅組織31cとなる。このように第二の銅組織31cは、その一部が鉄組織33に拡散しているため、第二の銅組織31cと鉄組織33の間で高いネック強度を得ることができる。なお、図11においては、フェライト相(αFe)やパーライト相(γFe)などを色の濃淡で表現している。具体的には、フェライト相(αFe)→青銅相34→合金相17(Fe−Cu−Sn合金)→パーライト相(γFe)の順に色を濃くしている。   FIG. 11 is an enlarged view of the iron structure 33 after sintering and the surrounding structure shown in FIG. As shown in FIG. 11, tin as a low melting point metal (low melting point substance) is first melted at the time of sintering and diffused to copper powder 13 constituting partial diffusion alloy powder 11 (see FIG. 4), and bronze phase 34 (Cu-Sn) is formed. Diffusion to iron particles and other copper particles proceeds by this bronze phase 34, and iron particles and copper particles or copper particles are strongly bonded to each other. Further, among the individual partial diffusion alloy powders 11, a part of the copper powder 13 diffuses and the molten tin also diffuses into the part where the Fe-Cu alloy is formed, and the Fe-Cu-Sn alloy (alloy phase 17) ) Is formed. The combination of the bronze phase 34 and the alloy phase 17 forms a second copper structure 31c. Thus, since a part of the second copper structure 31 c is diffused to the iron structure 33, high neck strength can be obtained between the second copper structure 31 c and the iron structure 33. Note that, in FIG. 11, the ferrite phase (αFe), the pearlite phase (γFe), and the like are expressed by light and shade of color. Specifically, the color is increased in the order of ferrite phase (αFe) → bronze phase 34 → alloy phase 17 (Fe—Cu—Sn alloy) → perlite phase (γFe).

部分拡散合金粉11に代えて通常の鉄粉19を使用した場合、図12(a)に示すように、低融点金属粉16の一部が扁平銅粉15と通常鉄粉19の間に存在することになる。この状態で焼結すると、溶融した低融点金属粉16の表面張力によって扁平銅粉15が低融点金属粉16に引き込まれ、低融点金属粉16を核として丸くなる、いわゆる扁平銅粉15の球状化の問題を生じる。扁平銅粉15の球状化を放置すると、表面層S1における銅組織31a(図10参照)の面積が減少し、軸受面1aの摺動性に大きな影響を与える。   When the normal iron powder 19 is used instead of the partial diffusion alloy powder 11, a part of the low melting point metal powder 16 is present between the flat copper powder 15 and the normal iron powder 19 as shown in FIG. It will be done. When sintering is performed in this state, the flat copper powder 15 is drawn into the low melting metal powder 16 by the surface tension of the molten low melting metal powder 16 and is rounded using the low melting metal powder 16 as a core. Cause problems of When the spheroidization of the flat copper powder 15 is left, the area of the copper structure 31a (see FIG. 10) in the surface layer S1 is reduced, which greatly affects the slidability of the bearing surface 1a.

これに対し、本発明では、図13に示すように、原料粉末として鉄粉12の略全周が銅粉13で覆われた部分拡散合金粉11を使用しているため、低融点金属粉16の周辺には多数の銅粉13が存在することになる。この場合、焼結に伴って溶融した低融点金属粉16が扁平銅粉15より先に部分拡散合金粉11の銅粉13に拡散する。特に焼結の初期段階では、扁平銅粉15の表面に流体潤滑剤が残存しているため、この現象が助長される。これにより、低融点金属粉16が表面層S1の扁平銅粉15に与える影響を抑えることができる(仮に扁平銅粉15の直下に低融点金属粉16が存在していたとしても、扁平銅粉15に作用する表面張力が減少する)。従って、表面層における扁平銅粉15の球状化を抑制することができ、軸受面1aをはじめとする軸受表面における銅組織の割合を高め、良好な摺動特性を得ることが可能となる。以上の特徴を活かすため、原料粉末には極力単体の鉄粉を添加しないのが好ましい。すなわち、鉄組織33は全て部分拡散合金粉由来のものとするのが好ましい。   On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 13, since the partial diffusion alloy powder 11 in which substantially the entire periphery of the iron powder 12 is covered with the copper powder 13 is used as the raw material powder A large number of copper powders 13 will be present in the vicinity of. In this case, the low melting point metal powder 16 melted along with the sintering diffuses into the copper powder 13 of the partial diffusion alloy powder 11 prior to the flat copper powder 15. Particularly in the early stage of sintering, this phenomenon is promoted because the fluid lubricant remains on the surface of the flat copper powder 15. Thereby, the influence of low melting point metal powder 16 on flat copper powder 15 of surface layer S1 can be suppressed (even if low melting metal powder 16 is present immediately below flat copper powder 15, flat copper powder The surface tension acting on 15 is reduced). Therefore, the spheroidization of the flat copper powder 15 in the surface layer can be suppressed, and the proportion of the copper structure in the bearing surface including the bearing surface 1a can be increased to obtain good sliding characteristics. In order to take advantage of the above features, it is preferable not to add single iron powder to the raw material powder as much as possible. That is, it is preferable that the iron structure 33 be all derived from the partial diffusion alloy powder.

このように本発明では、表面層S1における扁平銅粉15の球状化を回避できるので、軸受における低融点金属粉16の配合割合を増やすことができる。すなわち、これまでの技術常識では、扁平銅粉15の球状化の影響を抑えるために、扁平銅粉15に対する低融点金属粉16の配合割合は10質量%未満に抑えるべきとされているが、本発明によれば、この割合を10質量%〜30質量%にまで高めることができる。また、低融点金属粉16の配合割合は、軸受中の全ての銅に対して5質量%〜10質量%とされる。このように低融点金属粉16の配合割合を増すことで、銅粉の鉄粉への拡散を促進させる効果がさらに高まるため、焼結軸受1の高強度化により有効となる。   As described above, in the present invention, since the spheroidization of the flat copper powder 15 in the surface layer S1 can be avoided, the blending ratio of the low melting point metal powder 16 in the bearing can be increased. That is, in the conventional technical common sense, in order to suppress the influence of the spheroidization of the flat copper powder 15, the blending ratio of the low melting point metal powder 16 to the flat copper powder 15 should be suppressed to less than 10% by mass. According to the invention, this proportion can be increased to 10% by weight to 30% by weight. Moreover, the compounding ratio of the low melting point metal powder 16 is made into 5 mass%-10 mass% with respect to all the copper in a bearing. Since the effect of promoting the diffusion of the copper powder to the iron powder is further enhanced by increasing the proportion of the low melting point metal powder 16 as described above, the strength of the sintered bearing 1 is enhanced.

以上の構成から、軸受面1aを含む表面層S1の表面全体で、鉄組織に対する銅組織の面積比を60%以上にすることができ、酸化されにくい銅リッチの軸受面1aを安定的に得ることができる。また、表面層S1が摩耗したとしても、部分拡散合金粉11に付着した銅粉13に由来する銅組織31cが軸受面1aに現れる。従って、焼結軸受1を振動モータに使用した場合でも、軸受面1aのフレッティング摩耗を防止することが可能となる。また、初期なじみ性および静粛性をはじめとする軸受面1aの摺動特性も向上させることができる。   From the above configuration, the area ratio of the copper structure to the iron structure can be made 60% or more over the entire surface of the surface layer S1 including the bearing surface 1a, and the copper rich bearing surface 1a hard to be oxidized is stably obtained. be able to. Further, even if the surface layer S1 wears, a copper structure 31c derived from the copper powder 13 attached to the partial diffusion alloy powder 11 appears on the bearing surface 1a. Therefore, even when the sintered bearing 1 is used for a vibration motor, it is possible to prevent fretting wear of the bearing surface 1a. In addition, sliding characteristics of the bearing surface 1a including initial conformability and quietness can be improved.

その一方で、表面層S1の内側のベース部S2は、表面層S1に比べて銅の含有量が少なく、かつ鉄の含有量が多い硬質組織となっている。具体的には、ベース部S2ではFeの含有量が最大であり、Cuの含有量は20〜40質量%となる。このように軸受1のほとんどの部分を占めるベース部S2で鉄の含有量が多くなるため、軸受1全体での銅の使用量を削減することができ、低コスト化を達成することができる。また、鉄の含有量が多いために軸受全体の強度を高めることができる。   On the other hand, the base portion S2 on the inner side of the surface layer S1 has a hard structure having a lower copper content and a higher iron content than the surface layer S1. Specifically, in the base portion S2, the content of Fe is the largest, and the content of Cu is 20 to 40% by mass. As described above, since the iron content in the base portion S2 that occupies most of the bearing 1 is increased, the amount of copper used in the entire bearing 1 can be reduced, and cost reduction can be achieved. In addition, the strength of the entire bearing can be enhanced because the iron content is high.

特に、本実施形態では、部分拡散合金粉11に由来する銅組織31cと鉄組織33の間で高いネック強度が得られる。従って、軸受面1aからの銅組織や鉄組織の脱落を防止し、軸受面の耐摩耗性を向上させることができる。また、軸受強度(具体的には圧環強度)を高めることができるため、図2に示すようにハウジング3の内周に焼結軸受1を圧入固定した場合でも、軸受面1aがハウジング3の内周面形状に倣って変形することがなく、取り付け後も軸受面1aの真円度や円筒度等を安定的に維持することができる。従って、ハウジング3の内周に焼結軸受1を圧入固定した後、軸受面1aを適正形状・精度に仕上げるための加工(例えばサイジング)を追加的に実行することなく、所望の真円度(例えば3μm以下の真円度)を確保することができる。また、軸2が軸受面1aに接触した際にも軸受面1aの変形を防止することができる。   In particular, in the present embodiment, high neck strength is obtained between the copper structure 31 c derived from the partial diffusion alloy powder 11 and the iron structure 33. Therefore, it is possible to prevent the copper structure and the iron structure from falling off from the bearing surface 1a, and to improve the wear resistance of the bearing surface. Further, since the bearing strength (specifically, the radial crushing strength) can be enhanced, even when the sintered bearing 1 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the housing 3 as shown in FIG. It is possible to stably maintain the roundness and the cylindricity of the bearing surface 1a even after attachment without deformation according to the peripheral surface shape. Therefore, after the sintered bearing 1 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the housing 3, desired roundness (for example, sizing) is not additionally performed to finish the bearing surface 1a to an appropriate shape and accuracy. For example, a roundness of 3 μm or less can be secured. Further, even when the shaft 2 contacts the bearing surface 1a, deformation of the bearing surface 1a can be prevented.

さらに、本発明では、部分拡散合金粉11を分級する際に、目開きの比較的大きい篩を使用することにより、分級後の部分拡散合金粉11に含まれる単体銅粉の割合を10質量%以下になるようにした。これにより、原料粉末に意図せずに含まれる単体銅粉の割合が減じられ、その結果、原料粉末中の部分拡散合金粉の割合を増やすことができるため、焼結軸受の強度が高められ、具体的には350MPa以上の圧環強度を得ることができる。   Furthermore, in the present invention, when classifying the partial diffusion alloy powder 11, the proportion of the single copper powder contained in the partial diffusion alloy powder 11 after classification is 10% by mass by using a sieve having a relatively large opening. It was made to be the following. Thereby, the ratio of the single copper powder unintentionally contained in the raw material powder is reduced, and as a result, the ratio of the partial diffusion alloy powder in the raw material powder can be increased, so the strength of the sintered bearing is enhanced. Specifically, a radial crushing strength of 350 MPa or more can be obtained.

また、本実施形態のような携帯端末に搭載される振動モータの焼結軸受は、肉厚が極薄(例えば500μm以下)であるため、部分拡散合金粉の粒径が大きすぎると、成形精度を確保することが難しくなる場合がある。従って、部分拡散合金粉の粒径は、焼結軸受の最小肉厚の1/2以下であることが好ましく、1/3以下とすることがさらに好ましい。このような条件を満たす範囲内で、上記の知見に基づいて、目開きの比較的大きい篩で分級した部分拡散合金粉を使用することで、焼結軸受の強度を高めることができる。   In addition, since the sintered bearing of the vibration motor mounted on the portable terminal as in this embodiment has an extremely thin thickness (for example, 500 μm or less), the forming accuracy is increased if the particle diameter of the partial diffusion alloy powder is too large. It can be difficult to secure. Therefore, the particle diameter of the partial diffusion alloy powder is preferably 1/2 or less of the minimum thickness of the sintered bearing, and more preferably 1/3 or less. Based on the above findings, the strength of the sintered bearing can be enhanced by using the partial diffusion alloy powder classified with a sieve having a relatively large opening within the range satisfying such conditions.

加えて、軸受面1aを含む表面全体に遊離黒鉛が析出しており、しかも扁平銅粉15に付随する形で金型成形面20aに鱗状黒鉛を付着させているため、表面層S1における黒鉛の含有率がベース部S2での黒鉛の含有率よりも大きくなる。そのため、軸受面1aを低摩擦化することができ、軸受1の耐久性を増すことができる。   In addition, since free graphite is deposited over the entire surface including the bearing surface 1a, and in addition, flaky graphite is attached to the mold molding surface 20a in a manner associated with the flat copper powder 15, the graphite in the surface layer S1 is The content is higher than the content of graphite in the base portion S2. Therefore, the friction of the bearing surface 1a can be reduced, and the durability of the bearing 1 can be increased.

以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と異なる点を中心に説明し、上記の実施形態と同様の構成については重複説明を省略する。   Hereinafter, although other embodiments of the present invention are described, it explains focusing on a point which is different from the above-mentioned embodiment, and overlapping explanation is omitted about the same composition as the above-mentioned embodiment.

以上に述べた第一の実施形態に係る焼結軸受では、原料粉末に扁平銅粉を配合して、ベース部S2より銅の割合の高い表面層を形成した場合を示したが、扁平銅粉を含まず、Cu−Fe部分拡散合金粉、低融点金属粉、及び固体潤滑剤を主成分とした原料粉末を用いてもよい。この場合、焼結軸受は、全域でおよそ均一な組成を有する。この焼結軸受においても、上記の実施形態と同様に、目開きの比較的大きい篩で分級した部分拡散合金粉を用いているため、粒径45μm以下の粒状の単体銅粉(部分拡散合金粉から脱落した銅粉)で形成された銅組織が10質量%以下とされる。すなわち、本発明の焼結軸受は、扁平銅粉で形成された表層S1の有無に関わらず、少なくとも内部(例えば、表面から深さ10μm以上)において、銅組織の大部分(例えば85質量%以上)が部分拡散合金粉に由来して形成されたものである。   In the sintered bearing according to the first embodiment described above, flat copper powder is mixed with the raw material powder to form a surface layer having a higher percentage of copper than the base portion S2, but flat copper powder is shown. It is also possible to use Cu-Fe partial diffusion alloy powder, low melting point metal powder, and raw material powder containing a solid lubricant as a main component without containing Cu. In this case, the sintered bearing has an approximately uniform composition throughout. Also in this sintered bearing, since a partial diffusion alloy powder classified with a sieve having a relatively large opening is used similarly to the above embodiment, granular single copper powder having a particle diameter of 45 μm or less (partial diffusion alloy powder 10% by mass or less of the copper structure formed of the copper powder dropped off from the above. That is, in the sintered bearing according to the present invention, most of the copper structure (for example, 85% by mass or more) in at least the inside (for example, 10 μm or more from the surface) regardless of the presence or absence of the surface layer S1 formed of flat copper powder. Is derived from partial diffusion alloy powder.

また、以上に述べた第一の実施形態では、鉄組織をフェライト相とパーライト相の二層組織としているが、パーライト相(γFe)は硬い組織(HV300以上)であって、相手材に対する攻撃性が強いため、軸受の使用条件によっては、軸2の摩耗を進行させるおそれがある。これを防止するため、鉄組織33の全てをフェライト相(αFe)で形成することもできる。   Further, in the first embodiment described above, the iron structure is a two-layer structure of a ferrite phase and a pearlite phase, but the pearlite phase (γFe) is a hard structure (HV 300 or more) and is aggressive to the other material Depending on the conditions of use of the bearing, the wear of the shaft 2 may progress. In order to prevent this, all of the iron structure 33 can be formed of a ferrite phase (αFe).

このように鉄組織33の全てをフェライト相で形成するためには、焼結雰囲気は、炭素を含有しないガス雰囲気(水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等)あるいは真空とする。これらの対策により、原料粉では炭素と鉄の反応が生じず、従って焼結後の鉄組織は全て軟らかい(HV200以下)フェライト相(αFe)となる。かかる構成であれば、仮に表面層S1が摩耗してベース部S2の鉄組織33が表面に現れていても、軸受面1aを軟質化することができ、軸2に対する攻撃性を弱めることができる。   As described above, in order to form the entire iron structure 33 in the ferrite phase, the sintering atmosphere is a carbon-free gas atmosphere (hydrogen gas, nitrogen gas, argon gas, etc.) or vacuum. By these measures, in the raw material powder, no reaction between carbon and iron occurs, and therefore the iron structure after sintering becomes all soft (HV 200 or less) ferrite phase (αFe). With such a configuration, even if the surface layer S1 wears and the iron structure 33 of the base portion S2 appears on the surface, the bearing surface 1a can be softened and the aggression with respect to the shaft 2 can be weakened. .

また、図14に示すように、表面層S1とベース部S2を有する焼結軸受1の円筒面状の軸受面1aの軸方向両側に、開口側が大径となるテーパ面1b1,1b2を形成することもできる。このように焼結軸受1の軸方向両端にテーパ面1b1,1b2を形成することで、軸2にたわみが生じた場合でも軸2の外周面が焼結軸受1の端部に局所的に当接することを防止でき、応力集中による軸受面1aの局部摩耗や軸受強度の低下、異常音の発生等を防止することができる。   Further, as shown in FIG. 14, tapered surfaces 1 b 1 and 1 b 2 having a large diameter at the opening side are formed on both sides in the axial direction of the cylindrical surface bearing surface 1 a of the sintered bearing 1 having the surface layer S 1 and the base portion S 2. It can also be done. By forming the tapered surfaces 1b1 and 1b2 at both ends in the axial direction of the sintered bearing 1 in this manner, the outer peripheral surface of the shaft 2 locally contacts the end of the sintered bearing 1 even when the shaft 2 is bent. Contact can be prevented, and local wear of the bearing surface 1a due to stress concentration, reduction in bearing strength, occurrence of abnormal noise, and the like can be prevented.

また、図15に示すように、焼結軸受1の円筒面状の軸受面1aの軸方向一方側にだけ、開口側が大径となるテーパ面1b1を形成することもでき、これによっても図12に示す実施形態と同様の作用効果を得ることができる。図14及び図15に示す焼結軸受1は、例えば自動車のパワーウィンド用駆動機構やパワーシート用駆動機構に用いることができる。   Further, as shown in FIG. 15, a tapered surface 1b1 having a large diameter at the opening side can be formed only on one side of the cylindrical bearing surface 1a of the sintered bearing 1 in the axial direction. It is possible to obtain the same effects as those of the embodiment shown in FIG. The sintered bearing 1 shown in FIGS. 14 and 15 can be used, for example, as a drive mechanism for a power window of a car or a drive mechanism for a power seat.

上記の焼結軸受1は、振動モータに限らず、例えば自動車用スタータに適用することもできる。図16に、自動車用エンジンの始動のために用いられるスタータSTの代表的構成を簡略化して示す。このスタータSTは、ハウジング3、モータ軸2aを有するモータ部4、出力軸2bを有する減速装置5、出力軸2cを有するオーバーランニングクラッチ6、ピニオンギヤ7、シフトレバー8、および電磁スイッチ9を主要な構成要素とする。シフトレバー8は支点Oを中心として回転可能であり、その先端はオーバーランニングクラッチ6の背後(入力側)に配置されている。オーバーランニングクラッチ6はワンウェイクラッチであり、その入力側には、減速装置5の出力軸2bがスプライン等を介して軸方向に摺動可能に連結されている。オーバーランニングクラッチ6の出力軸2cにピニオンギヤ7が取り付けられ、オーバーランニングクラッチ6は、その出力軸2cおよびピニオンギヤ7と一体となって軸方向に移動可能である。   The above-described sintered bearing 1 can be applied not only to a vibration motor but also to, for example, a starter for an automobile. FIG. 16 schematically shows a typical configuration of a starter ST used for starting an automobile engine. The starter ST mainly includes a housing 3, a motor unit 4 having a motor shaft 2a, a reduction gear 5 having an output shaft 2b, an overrunning clutch 6 having an output shaft 2c, a pinion gear 7, a shift lever 8 and an electromagnetic switch 9. Be a component. The shift lever 8 is rotatable about a fulcrum O, and the tip thereof is disposed behind (on the input side) the overrunning clutch 6. The overrunning clutch 6 is a one-way clutch, and the output shaft 2b of the reduction gear 5 is slidably connected in the axial direction via a spline or the like on the input side thereof. A pinion gear 7 is attached to an output shaft 2c of the overrunning clutch 6, and the overrunning clutch 6 is movable in the axial direction integrally with the output shaft 2c and the pinion gear 7.

イグニッションをオンにすると、モータ部4が駆動され、モータ軸2aのトルクが減速装置5、およびオーバーランニングクラッチ6を介してピニオンギヤ7に伝達される。また電磁スイッチ9がオンとなってシフトレバー8に図中の矢印方向の回転力が与えられ、オーバーランニングクラッチ6およびピニオンギヤ7が一体に前進する。これにより、クランクシャフトと結合されたリングギヤ10にピニオンギヤ7が噛み合い、モータ部4のトルクがクランクシャフトに伝達されてエンジンが始動する。エンジンの始動後は、電磁スイッチ9がオフとなり、オーバーランニングクラッチ6およびピニオンギヤ7が後退して、ピニオンギヤ7がリングギヤ10から離れる。エンジン始動直後のエンジントルクはオーバーランニングクラッチ6で遮断されるため、モータ部4に伝達されない。   When the ignition is turned on, the motor unit 4 is driven, and the torque of the motor shaft 2 a is transmitted to the pinion gear 7 via the reduction gear 5 and the overrunning clutch 6. Further, the electromagnetic switch 9 is turned on to apply rotational force in the direction of the arrow to the shift lever 8, and the overrunning clutch 6 and the pinion gear 7 integrally advance. As a result, the pinion gear 7 meshes with the ring gear 10 coupled to the crankshaft, and the torque of the motor unit 4 is transmitted to the crankshaft to start the engine. After the engine is started, the electromagnetic switch 9 is turned off, the overrunning clutch 6 and the pinion gear 7 are retracted, and the pinion gear 7 is separated from the ring gear 10. The engine torque immediately after the start of the engine is interrupted by the overrunning clutch 6 and therefore is not transmitted to the motor unit 4.

焼結軸受1は、以上に述べたスタータSTのハウジング3等の内周に圧入固定され、スタータST内の各種軸2(2a〜2c)を支持する(図16ではモータ軸2aおよびオーバーランニングクラッチ6の出力軸2cを焼結軸受1で支持する場合を例示している)。詳細な図示は省略するが、減速装置5のギヤの支持にも焼結軸受1を使用することができる。例えば減速装置5を遊星歯車機構で構成する場合は、軸に対して回転する遊星ギヤの内周に本発明の焼結軸受1を圧入することで、遊星ギヤを軸に対して回転自在に支持することができる。   The sintered bearing 1 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the housing 3 etc. of the starter ST described above, and supports the various shafts 2 (2a to 2c) in the starter ST (in FIG. 16, the motor shaft 2a and the overrunning clutch The case where the output shaft 2c of 6 is supported by the sintered bearing 1 is illustrated). Although not shown in detail, the sintered bearing 1 can also be used to support the gears of the reduction gear 5. For example, when the reduction gear 5 is constituted by a planetary gear mechanism, the planetary gear is rotatably supported on the shaft by press-fitting the sintered bearing 1 of the present invention on the inner periphery of the planetary gear rotating with respect to the shaft. can do.

また、原料粉末に、単体鉄粉および単体銅粉のうちどちらか一方または双方を添加すれば、焼結軸受中の鉄組織や銅組織の比率を自由に変更することができる。ただし、強度を高める観点からは、単体鉄粉や単体銅粉を配合せず、焼結軸受中の鉄組織及び銅組織をなるべく部分拡散合金粉で形成することが好ましい。   In addition, if one or both of single iron powder and single copper powder are added to the raw material powder, the ratio of iron structure and copper structure in the sintered bearing can be freely changed. However, from the viewpoint of enhancing the strength, it is preferable not to mix single iron powder or single copper powder, and to form iron structure and copper structure in a sintered bearing as much as possible by partial diffusion alloy powder.

なお、以上の説明では、本発明を、軸受面1aを真円形状とした真円軸受に適用する場合を例示したが、本発明は真円軸受に限らず、軸受面1aや軸2の外周面にヘリングボーン溝、スパイラル溝等の動圧発生部を設けた流体動圧軸受にも同様に適用することができる。また、本実施形態では、軸2を回転させる場合を説明したが、これとは逆に軸受1を回転させる用途にも使用することができる。さらに、用途として携帯端末に使用される振動モータや自動車用スタータ等を例示したが、本発明にかかる焼結軸受1の用途はこれらに限定されず、例示した以外の他の用途にも広く適用することが可能である。   In the above description, the present invention is applied to a perfect circular bearing in which the bearing surface 1a has a perfect circular shape, but the present invention is not limited to the perfect circular bearing, and the outer periphery of the bearing surface 1a and the shaft 2 The present invention can be similarly applied to a fluid dynamic pressure bearing provided with dynamic pressure generating parts such as herringbone grooves and spiral grooves on the surface. Moreover, in this embodiment, although the case where the axis | shaft 2 was rotated was demonstrated, it can be used for the application which rotates the bearing 1 conversely to this. Furthermore, although the vibration motor and the starter for motor vehicles etc. which are used for a portable terminal were illustrated as a use, the use of sintering bearing 1 concerning the present invention is not limited to these, and it is widely applied to other uses besides illustration. It is possible.

また、圧粉体25を圧縮成形する際には、成形金型20および原料粉末の少なくとも一方を加熱した状態で圧粉体25を圧縮成形する、いわゆる温間成形法や、成形金型20の成形面に潤滑剤を塗布した状態で圧粉体25を圧縮成形する金型潤滑成形法を採用しても良い。このような方法を採用すれば、圧粉体25を一層精度良く成形することができる。   Also, when compacting the green compact 25, the so-called warm compaction method of compacting the green compact 25 in a state where at least one of the molding die 20 and the raw material powder is heated; A mold lubrication molding method may be employed in which the green compact 25 is compression molded in a state where a lubricant is applied to the molding surface. By adopting such a method, the green compact 25 can be formed with higher accuracy.

本発明の効果を確認するために、以下の試験を行った。   The following tests were conducted to confirm the effects of the present invention.

Cu−Fe部分拡散合金粉、扁平銅粉、錫粉、および黒鉛粉を主成分とする混合粉末を用いて円筒状試験片(比較例、及び実施例1〜4)を作製した。各試験片の諸元を下記の表1に示す。   Cylindrical test pieces (comparative examples and examples 1 to 4) were manufactured using mixed powder containing Cu-Fe partial diffusion alloy powder, flat copper powder, tin powder, and graphite powder as main components. The specifications of each test piece are shown in Table 1 below.

Cu−Fe部分拡散合金粉としては、粒径の異なる2種類を用意した。具体的には、145メッシュ(目開き106μm)の篩を用いて分級したものと、100メッシュ(目開き150μm)の篩を用いて分級したものを用意した。   As Cu-Fe partial diffusion alloy powder, two different particle sizes were prepared. Specifically, those classified using a sieve of 145 mesh (opening 106 μm) and those classified using a sieve of 100 mesh (opening 150 μm) were prepared.

比較例は、145メッシュの篩を用いて分級した部分拡散合金粉を用い、実施例1〜4は、100メッシュの篩を用いて分級した部分拡散合金粉を用いた。実施例2は、実施例1に、さらに単体鉄粉を加えた原料粉末を用いて作製した。実施例3は、実施例1に、さらに錫粉を増量した原料粉末を用いて作製した。実施例4は、実施例1〜3よりも焼結温度を高くし、910℃以上とした。   The comparative example used the partial diffusion alloy powder classified using the sieve of 145 mesh, and Examples 1-4 used the partial diffusion alloy powder classified using the sieve of 100 mesh. Example 2 was produced using the raw material powder which added single iron powder to Example 1 further. Example 3 was produced using the raw material powder which increased the amount of tin powder to Example 1 further. Example 4 made sintering temperature higher than Examples 1-3, and was made into 910 degreeC or more.

その結果、表1に示すように、粒径の小さい部分拡散合金粉を用いた比較例と比べて、粒径の大きい部分拡散合金粉を用いた実施例1〜4の方が、圧環強度が高くなっており、具体的には350MPa以上となっていることが確認された。これは、篩の目開きを大きくすることで、部分拡散合金粉から脱落する単体銅粉が減じられ、焼結軸受中の部分拡散合金粉の割合が増加したためと考えられる。   As a result, as shown in Table 1, the radial crushing strength of Examples 1 to 4 using the partial diffusion alloy powder having a large particle diameter is smaller than that of the comparative example using the partial diffusion alloy powder having a small particle diameter. It was confirmed that the pressure was higher, specifically 350 MPa or more. It is considered that this is because the single copper powder dropped off from the partial diffusion alloy powder is reduced by increasing the mesh size of the sieve, and the proportion of the partial diffusion alloy powder in the sintered bearing is increased.

また、実施例3及び4のように錫粉の割合を増やすことで、実施例2のように鉄粉を増やす場合よりも圧環強度がより一層高くなっていることが確認された。さらに、実施例4のように焼結温度を910℃以上とすることで、実施例1〜3のように焼結温度を910℃未満とした場合よりも圧環強度が大幅に高くなっていることが確認された。   Moreover, it was confirmed by increasing the ratio of tin powder like Example 3 and 4 that the radial crushing strength is still higher than the case where iron powder is increased like Example 2. Furthermore, by setting the sintering temperature to 910 ° C. or higher as in Example 4, the radial crushing strength is significantly higher than the case where the sintering temperature is set to less than 910 ° C. as in Examples 1 to 3. Was confirmed.

図17は比較例の断面写真、図18は実施例3の断面写真、図19は実施例4の断面写真である。各写真において、白っぽい領域は銅組織を示し、黒っぽい領域は鉄組織を示している。これらの写真から、図17に示す比較例と比べて、図18及び図19に示す実施例は、銅組織の割合が少ない様子が分かる。これは、篩の目開きを大きくすることで、部分拡散合金粉から脱落する単体銅粉が減じられたためと考えられる。   FIG. 17 is a cross-sectional photograph of the comparative example, FIG. 18 is a cross-sectional photograph of the third embodiment, and FIG. 19 is a cross-sectional photograph of the fourth embodiment. In each photograph, the whitish area shows a copper structure, and the blackish area shows an iron structure. From these photographs, it can be seen that the example shown in FIG. 18 and FIG. 19 has a smaller percentage of the copper structure as compared with the comparative example shown in FIG. This is considered to be because the single copper powder dropped off from the partial diffusion alloy powder was reduced by increasing the mesh size of the sieve.

また、図20及び図21に、各試験片(比較例1及び実施例1、2)に所定の荷重(図20は30N、図21は50N)を加えたときの変形量を、比較例の変形量に対する比率で示した。これらの図から、粒径の小さい部分拡散合金粉を用いた比較例と比べて、粒径の大きい部分拡散合金粉を用いた実施例の方が、変形量が小さくなっていることが確認された。   Further, in FIGS. 20 and 21, the amount of deformation when a predetermined load (30 N in FIG. 20 and 50 N in FIG. 21) is applied to each test piece (comparative example 1 and examples 1 and 2) is shown in FIG. The ratio to the amount of deformation is shown. From these figures, it is confirmed that the amount of deformation is smaller in the example using the partial diffusion alloy powder having a large particle size than the comparative example using the partial diffusion alloy powder having a small particle size. The

また、図22に各試験片の銅組織の見かけ硬さの比率を、図23に各試験片の鉄組織の見かけ硬さの比率を示す。これらの図から、粒径の大きい部分拡散合金粉を用い、且つ、焼結温度を910℃よりも高くした実施例4が、銅組織及び鉄組織の硬さが高くなっていることが確認された。   Moreover, the ratio of the apparent hardness of the copper structure of each test piece is shown in FIG. 22, and the ratio of the apparent hardness of the iron structure of each test piece is shown in FIG. From these figures, it is confirmed that Example 4 in which the partial diffusion alloy powder having a large particle size is used and the sintering temperature is higher than 910 ° C. has high hardness of copper structure and iron structure. The

1 焼結軸受
1a 軸受面
2 軸
11 部分拡散合金粉
12 鉄粉
13 銅粉
13’ 単体銅粉
14 黒鉛粉
15 扁平銅粉
16 低融点金属粉
17 合金相
18 結晶粒界
19 鉄粉
31(31a〜31d) 銅組織
32 遊離黒鉛
33 鉄組織
34 青銅相
S1 表面層
S2 ベース部
1 Sintered bearing 1a Bearing surface 2 Axis 11 Partial diffusion alloy powder 12 Iron powder 13 Copper powder 13 'Single copper powder 14 Graphite powder 15 Flat copper powder 16 Low melting point metal powder 17 Alloy phase 18 Grain boundary 19 Iron powder 31 (31a ~ 31d) Copper structure 32 Free graphite 33 Iron structure 34 Bronze phase S1 Surface layer S2 Base

Claims (9)

鉄粉と銅粉の部分拡散合金粉で形成された鉄組織及び銅組織を主体とし、銅を25〜45質量%含む焼結軸受であって、
粒径10μm以上45μm以下の粒状の単体銅粉で形成された銅組織を有し、前記単体銅粉で形成された銅組織の割合が10質量%以下であり、圧環強さが350MPa以上であることを特徴とする焼結軸受。
A sintered bearing mainly composed of an iron structure and a copper structure formed of a partial diffusion alloy powder of iron powder and copper powder, and containing 25 to 45% by mass of copper ,
In a copper tissue formed alone copper powder having a particle diameter of 10μm or more 45μm or less granular, the proportion of elemental copper powder in the formed copper tissue Ri der 10 wt% or less, the radial crushing strength not less than 350MPa A sintered bearing characterized by being
前記部分拡散合金粉が、粒径が106μmより大きい粉末を30質量%以上含む請求項1記載の焼結軸受。   The sintered bearing according to claim 1, wherein the partial diffusion alloy powder contains 30% by mass or more of powder having a particle size of more than 106 μm. 密度が7.0g/cm3以上である請求項1又は2記載の焼結軸受。 The sintered bearing according to claim 1, wherein the density is 7.0 g / cm 3 or more. 銅よりも融点の低い低融点物質を2〜3質量%含む請求項1〜3の何れかに記載の焼結軸受。   The sintered bearing according to any one of claims 1 to 3, which contains 2 to 3% by mass of a low melting material having a melting point lower than that of copper. 表面と略平行に配置された扁平銅粉を主体として形成された表面層を有する請求項1〜4の何れかに記載の焼結軸受。   The sintered bearing according to any one of claims 1 to 4, having a surface layer formed mainly of flat copper powder disposed substantially parallel to the surface. 表面と略平行に配置された扁平銅粉を主体として形成された表面層を有し、Having a surface layer mainly formed of flat copper powder disposed substantially parallel to the surface,
錫を2〜3質量%含み、2 to 3 mass% of tin,
前記鉄組織の表面に、青銅相と、鉄、銅、および錫からなる合金相とが形成された請求項1〜3の何れかに記載の焼結軸受。The sintered bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein a bronze phase and an alloy phase consisting of iron, copper and tin are formed on the surface of the iron structure.
前記部分拡散合金粉の粒径が、焼結軸受の最小肉厚の1/2以下である請求項1〜の何れかに記載の焼結軸受。 The sintered bearing according to any one of claims 1 to 6 , wherein the particle diameter of the partial diffusion alloy powder is 1/2 or less of the minimum thickness of the sintered bearing. 振動モータに使用される請求項1〜の何れかに記載の焼結軸受。 The sintered bearing according to any one of claims 1 to 7 , which is used for a vibration motor. 鉄粉の周囲に粒径10μm以上45μm以下の銅粉を拡散付着させた部分拡散合金粉を、目開きが125μm以上の篩を通過させることにより分級する工程と、分級した部分拡散合金粉を75質量%以上含む原料粉末を圧縮成形して圧粉体を形成する工程と、前記圧粉体を焼結して、銅を25〜45質量%含む焼結体を形成する工程とを含む焼結軸受の製造方法であって、
前記原料粉末のうち、前記分級により部分拡散合金粉から脱落した単体銅粉の割合が10質量%以下であり、前記焼結体の圧環強さが350MPa以上であることを特徴とする焼結軸受の製造方法。
The partial diffusion alloy powder particle size 10μm or 45μm or less of the copper powder is diffused adhered around the iron powder, a step of classifying by mesh opening to pass over a sieve 125 [mu] m, the classification portion diffused alloy powder 75 Sintering comprising: compacting raw material powder containing mass% or more to form a green compact; and sintering the green compact to form a sintered body containing 25 to 45 mass% of copper A method of manufacturing a bearing,
Wherein among the raw material powder, sintering, wherein the proportion of elemental copper powder was dropped off from the partial diffusion alloy powder by the classifying is Ri der 10 wt% or less, the radial crushing strength of the sintered body is not less than 350MPa Bearing manufacturing method.
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