WO2016114065A1 - 軸受基材およびその製造方法、並びにすべり軸受 - Google Patents

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拓治 原野
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    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics

Definitions

  • the present invention relates to a bearing base material, a manufacturing method thereof, and a sliding bearing.
  • Patent Document 1 a composite type plain bearing in which the outer peripheral portion of the bearing is formed of an iron-based sintered metal and a resin layer is insert-molded on the inner peripheral surface.
  • the inner peripheral surface that becomes the bearing surface is formed of a resin layer with good sliding properties, while many parts of the bearing can be formed of metal with a small difference in thermal expansion with respect to the shaft.
  • Patent Document 2 As another sliding bearing, there is also known a bearing made of a metal body obtained by mixing iron powder and a lubricant, press-molding this, and then oxidizing at 400 to 700 ° C. in an oxidizing atmosphere such as water vapor ( Patent Document 2).
  • This Patent Document 2 describes that the treatment is performed in a furnace for 30 minutes, that the maximum crushing strength of 196 MPa can be obtained at a treatment temperature of 550 ° C.
  • the outer periphery of the bearing is formed of an iron-based sintered metal.
  • iron powder and a lubricant for example, zinc stearate
  • a lubricant for example, zinc stearate
  • a step of sintering at a high temperature of 1100 ° C. or higher.
  • the manufacture of iron-based sintered bodies requires a reducing atmosphere gas and a high-temperature sintering furnace, and also requires a long heating time of several hours. There is a problem to do.
  • an object of the present invention is to provide a bearing base material that can achieve further cost reduction of a sliding bearing while having necessary and sufficient strength.
  • a bearing using iron-based sintered metal can achieve a high strength with a crushing strength of 200 MPa or more.
  • the inventor of the present invention has made extensive studies from the above viewpoints, and has arrived at a new idea that iron powders are not bonded to each other by sintering, but are bonded with an iron oxide and a low melting point metal.
  • the present invention is formed by compressing and molding a raw material powder mainly composed of iron powder, and the Fe content is 90% by weight or more (preferably 95% by weight or more).
  • a bearing base material wherein iron powders are bonded together by an iron oxide formed by firing iron powder and a low melting point metal structure formed by melting a low melting point metal having a melting point of 700 ° C. or less. It is what.
  • the Fe content is preferably 95% by weight or more, and the low melting point metal content is preferably 1 to 5% by weight.
  • Sn can be used as the low melting point metal.
  • the addition of Sn alone has poor wettability to Fe, and the effect of binding iron powder by the low melting point metal. Decreases. Therefore, it is preferable to use a Sn—Cu alloy containing Cu having high wettability with Fe as the low melting point metal.
  • Low melting point metals need to be melted at low temperatures in a short time (1-5 minutes). Therefore, it is desirable that the Sn ratio in the low melting point metal is 50% by weight or more.
  • a plain bearing can be configured by forming a resin layer on the surface of the bearing base described above and using the surface of this resin layer as a bearing surface.
  • a plain bearing can be formed by impregnating the bearing base material with a lubricating oil.
  • the bearing base having an Fe content of 90% by weight or more as described above is formed by compressing a raw material powder mainly containing iron powder and containing a low melting point metal powder, and forming the powder body. It can be obtained by firing in air at a temperature not lower than the melting point of the low-melting-point metal and not higher than 700 ° C., followed by oxidation treatment.
  • the firing time of the compact is preferably 1 to 5 minutes.
  • a wax-based lubricant as a molding lubricant added to the raw material powder so that it volatilizes early during firing.
  • the present invention it is possible to reduce the manufacturing cost of the bearing base material or the sliding bearing while ensuring the necessary and sufficient strength.
  • the bearing 1 has a cylindrical shape, and has a porous bearing base 2 and a resin layer 3 covering the entire inner peripheral surface 2a of the bearing base 2.
  • the inner peripheral surface of the resin layer 3 functions as a bearing surface 1a that supports the shaft 4 as a counterpart member.
  • the outer peripheral surface 1b of the bearing 1 is fixed to an inner peripheral surface of a housing (not shown) by means such as press fitting or adhesion.
  • the shaft 4 can be used as the rotation side, or the shaft 1 can be fixed and the bearing 1 can be used as the rotation side.
  • the bearing base material 2 is formed by compression-molding a raw material powder mainly composed of iron powder, and then firing it, and is an iron-based member containing 90 wt% or more (preferably 95 wt% or more) of Fe. It is. As shown in FIG. 2, the bearing base material 2 is manufactured through a “mixing process” ⁇ “forming process” ⁇ “oxidation process process”.
  • the raw material powder is manufactured by mixing (dry mixing) the iron powder, the low melting point metal powder, and the molding lubricant with a blender or the like.
  • the mixing time is preferably about 10 to 30 minutes.
  • iron powder either atomized iron powder or reduced iron powder can be used.
  • reduced iron powder sponge iron powder
  • a powder that has passed through a 100-mesh (mesh opening 150 ⁇ m) sieve is used.
  • the low melting point metal a metal having a melting point of 700 ° C. or lower, for example, any of tin (Sn), zinc (Zn), phosphorus (P), or an alloy containing these metals can be used.
  • Sn is preferable in view of the harmfulness and the acquisition cost. If Sn alone is used, it can be melted at a low temperature (see FIG. 4), but there is a problem that wettability to Fe is deteriorated. Therefore, it is preferable to use a Sn—Cu alloy obtained by alloying Sn and Cu (copper) as the low melting point metal.
  • Sn—Cu alloy powder obtained by pre-alloying Sn and Cu.
  • the Sn mixing ratio (weight ratio) in the Sn—Cu alloy powder is basically larger than that of Cu.
  • a powder that has passed through a 200 mesh (75 ⁇ m sieve opening) sieve is used as the Sn—Cu alloy powder. Thereby, although the average particle diameter of Sn-Cu alloy powder becomes smaller than the average particle diameter of iron powder, the dispersibility of the low melting-point metal powder in iron powder can be improved by this.
  • Molding lubricant is blended in the raw material powder.
  • This molding lubricant needs to be volatilized early during the oxidation treatment described later. Therefore, it is preferable to use a wax-based lubricant having a low volatility temperature as a molding lubricant.
  • the blending amount of the molding lubricant in the raw material powder is to be reduced as much as possible, specifically 0.2 out weight percent or less (more preferably 0.1 out weight percent or less) of the raw powder. Is preferred.
  • the component of the molding lubricant basically does not remain in the bearing base 2 after firing.
  • the powdery powder corresponding to the shape of the bearing base 2 is compression molded by putting the raw material powder obtained in the mixing process into a mold of a molding machine and pressurizing it.
  • the molding pressure is preferably set in the range of 196 to 392 MPa so that the compact has an appropriate porosity.
  • the compact is fired in a continuous furnace or the like at a treatment temperature of 400 ° C. to 700 ° C. to oxidize the iron powder.
  • This firing is performed in the air without using atmospheric gas or water vapor, and the treatment time is set to a short time of about 1 to 5 minutes.
  • the sizing treatment for the powder body after the oxidation treatment is basically unnecessary, and the porous bearing substrate 2 can be obtained by cooling the green compact after the oxidation treatment.
  • the melting point decreases as the Sn ratio increases.
  • the treatment temperature in the oxidation treatment step is determined according to the composition ratio of the Sn—Cu alloy powder so that the Sn—Cu alloy powder is surely in a liquid phase (hatched portion) during firing.
  • the bearing base 2 After completion of the oxidation treatment, the bearing base 2 is inserted into an injection mold and a resin material is injected (insert molding), whereby the resin layer 3 is formed on the inner periphery of the bearing base 2.
  • the resin material for forming the resin layer 3 can be arbitrarily selected from known thermoplastic resins and thermosetting resins according to the required characteristics.
  • polyethylene, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyphenylene Sulfide, polyethersulfone, polyetherimide, polyamideimide, polyetheretherketone, thermoplastic polyimide, thermosetting polyimide, epoxy resin, phenol resin, and the like can be used.
  • the molded product is released from the mold to complete the slide bearing 1 (FIG. 1).
  • the bearing surface 1a is formed of the resin layer 3
  • the aggressiveness of the bearing surface 1a with respect to the shaft 4 can be weakened, and early wear of the shaft 4 can be prevented.
  • most of the slide bearing 1 is formed of the iron-based bearing base material 2, the difference in linear expansion coefficient from the shaft 4 formed of stainless steel or the like is reduced. Therefore, the bearing gap can be reduced, and it is possible to provide a highly accurate slide bearing 1 with little shaft runout or the like.
  • the resin layer 3 since the resin layer 3 has a certain degree of self-lubricating property, it can be used without lubrication. However, if necessary, lubricating oil can be supplied to the bearing gap. When used without lubrication, the bearing base 2 need not be impregnated with lubricating oil. When lubrication is performed with the lubricating oil, the bearing base 2 can be impregnated with the lubricating oil.
  • FIG. 3 is an image diagram showing the microstructure of the bearing base 2 after the oxidation treatment.
  • iron oxide 6 is generated on the surface of the iron powder 5, and these iron powders 5 are bonded to each other so that the individual iron powders 5 are solidified.
  • the low melting point metal powder melts and flows to the contact part (neck part) between the iron powders with firing, and is interposed between the Fe structures as the low melting point metal structure 7 after cooling and solidification of the melt. They are bonded more firmly.
  • high neck strength can be secured between the Fe structures 5 without being bonded by sintering. Therefore, it is possible to obtain a bearing base 2 having a practically sufficient crushing strength (80 MPa or more and 120 MPa or less).
  • the oxidation treatment process of the slide bearing 1 can be performed in air without supplying atmospheric gas, and the treatment time is short in 1 to 5 minutes. Therefore, production efficiency can be improved and cost reduction of the slide bearing 1 can be achieved.
  • the oxidation treatment is performed at a low temperature (400 ° C. to 700 ° C.), it is difficult for the compact to be deformed or contracted. For this reason, it is possible to provide the bearing base 2 having a practical accuracy even if the sizing step after the oxidation treatment is omitted. Therefore, further cost reduction can be achieved.
  • sizing may be performed after the oxidation treatment and before the molding of the resin layer 3 to further increase the accuracy of the bearing base 2.
  • test piece was manufactured according to the following procedure as an example.
  • commercially available reduced iron powder Heganes / NC100.24, ⁇ 100 mesh
  • Sn—Cu alloy powder (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd./Atomized alloy powder: 90% Sn-10% Cu, ⁇ 200 mesh): 3 wt%
  • molding lubricant (Lonza / Accra wax C): 0.1 out wt% were prepared, and this was dry mixed in a blender for 15 minutes.
  • this raw material powder was put into a mold of a powder molding machine and compression molded at room temperature and 294 Mpa to produce a ring-shaped compact (outer diameter ⁇ 16 mm ⁇ inner diameter ⁇ 8.5 mm, axial length 5 mm). . Thereafter, this compact was oxidized and fired in air (reference symbol X in the state diagram of FIG. 4) in a small continuous belt firing furnace (furnace passage 2 min) heated to 580 ° C. and cooled to room temperature after passing through the furnace.
  • the composite type plain bearing 1 in which the surface of the bearing base 2 is partially covered with the resin layer 3 is illustrated, but the bearing base 2 impregnated with lubricating oil without forming the resin layer 3.
  • a plain bearing can be configured only by this.
  • the inner peripheral surface 2a of the bearing base 2 is used as a bearing surface.
  • the slide bearing 1 described in the above embodiment can be used for rotational support in, for example, a photosensitive drum, a developing unit, or a fixing unit of a copying machine or a printer.
  • the application of the slide bearing 1 is not limited to the above example, and can be widely used for supporting various types of machine parts such as carriages and rotating and linear motions.
  • the present invention is not limited to a cylindrical bearing, and can be used as a bearing having an arbitrary shape including a flat plate shape such as a sliding pad.

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Abstract

鉄粉を主体とする原料粉末を圧縮成形した後、焼成することで軸受基材２を製作する。軸受基材２中のＦｅの含有量は９０重量％以上とする。軸受基材２における鉄粉５同士を、鉄粉の焼成で形成した鉄酸化物６と、融点７００℃以下の低融点金属を溶融させてなる低融点金属組織７とで結合する。これにより、必要十分な強度を有する安価なすべり軸受を提供することができる。

Description

軸受基材およびその製造方法、並びにすべり軸受
　本発明は、軸受基材およびその製造方法、並びにすべり軸受に関する。
　従来から、すべり軸受として、軸受全体を鉄系焼結金属で形成して潤滑油を含浸させたもの、あるいは軸受全体を摺動性に優れた樹脂材料で形成したものが周知である。しかしながら、前者では、軸に対する攻撃性が増して軸の早期摩耗を招くおそれがあり、後者では、金属製の軸との間の熱膨張量の差が大きくなるために軸受隙間を大きく設定せざるを得ず、回転精度が低下するという問題がある。
　以上の問題を解消するものとして、軸受外周部を鉄系焼結金属で形成し、その内周面に樹脂層をインサート成形した複合タイプのすべり軸受が公知である（例えば特許文献１）。このすべり軸受であれば、軸受面となる内周面が摺動性の良好な樹脂層で形成される一方で、軸受の多くの部分が軸に対する熱膨張量の差の小さい金属で形成できるため、摺動性と高回転精度と両立して上記の問題点を解消することができる。
　他のすべり軸受として、鉄粉と潤滑剤とを混合し、これを加圧成形した後、水蒸気等の酸化性雰囲気中において４００～７００℃で酸化処理した金属体からなる軸受も公知である（特許文献２）。この特許文献２には、炉内で３０分間処理すること、処理温度５５０℃で最大の圧環強さ１９６ＭＰａを得られること、等が記載されている。
特開２００５－３３７３８１号公報 特公昭５１－４３００７号公報
　特許文献１に記載のすべり軸受では、軸受外周部を鉄系の焼結金属で形成している。鉄系焼結体の製造過程では、鉄粉と潤滑剤（例えばステアリン酸亜鉛）とを混合し、これを加圧成形した後、還元雰囲気炉中で４００℃以上の温度に加熱して脱ろう（潤滑剤除去）を行い、続いて１１００℃以上の高温で焼結させる工程を経る必要がある。このように鉄系焼結体の製造には、還元性の雰囲気ガスや高温度の焼結炉を必要とし、しかも数時間にも及ぶ長期の加熱時間を要するため、すべり軸受の製造コストが高騰する問題がある。また、還元雰囲気中で高温処理することで焼結体の変形や収縮が生じるため、寸法精度の高い焼結体を得ようとすれば焼結後に再圧縮（サイジング）の操作が必要となり、この点からも製造コストの高騰を招く。
　また、特許文献２記載の軸受では、空気中で加熱したのでは十分な強度を得ることはできず、ある程度の圧環強さを確保するために炉内に水蒸気を投入する必要がある。また、加熱時間は鉄系焼結体に比べれば短縮できるが、必要強度を得るために依然として相当の処理時間（３０分程度）を要し、低コスト化の要請には十分に応えることができない。
　そこで、本発明は、必要十分な強度を有しつつすべり軸受のさらなる低コスト化を達成できる軸受基材の提供を目的とする。
　鉄系焼結金属を使用した軸受であれば、圧環強さ２００ＭＰａ以上の高強度を達成することができるが、軸受の用途としてはここまでの高強度が求められる用途は少なく、強度面では過剰品質の感がある。本発明者は、以上の観点から鋭意検討を進めることで、鉄粉同士を焼結により結合させるのではなく、鉄酸化物と低融点金属で結合する、との新た着想に至った。
　以上の着想に基づき、本発明は、鉄粉を主体とする原料粉末を圧縮成形した後、焼成することで形成され、Ｆｅの含有量が９０重量％以上（好ましくは９５重量％以上）である軸受基材であって、鉄粉同士が、鉄粉の焼成で形成した鉄酸化物と、融点７００℃以下の低融点金属を溶融させてなる低融点金属組織とで結合されていることを特徴とするものである。
　かかる構成であれば、鉄酸化物によって個々の鉄粉を一体に固結させることができる。この鉄酸化物は鉄粉を低温焼成（４００℃～７００℃）することで得られるので、圧紛体の加熱温度を焼結法に比べて大幅に下げることができる。また、焼成時に低融点金属が溶融し、鉄粉同士の接触部（ネック部）に流動して両者間に介在するため、ネック部の補強効果が得られる。このように鉄酸化物と低融点金属組織の双方で鉄粉を結合することにより、焼結させなくても十分なネック強度を得ることができる。
　また、上記のような低温焼成であれば、焼成品に寸法変化や歪が発生し難いため、焼成後のサイジングを省略することが可能となる。
　この軸受基材では、Ｆｅの含有量を９５重量％以上、低融点金属の含有量を１～５重量％にするのが好ましい。
　低融点金属としては例えばＳｎが使用可能であるが、本発明のようにＦｅ組織を主体とする場合、Ｓｎ単体を添加したのではＦｅに対する濡れ性が悪く、低融点金属による鉄粉の結合効果が低下する。従って、低融点金属としては、Ｆｅに対して高い濡れ性を有するＣｕを含むＳｎ－Ｃｕ合金を使用するのが好ましい。
　低融点金属は低温で短時間（１～５分間）のうちに溶融させる必要がある。従って、低融点金属におけるＳｎの割合は５０重量％以上とするのが望ましい。
　焼成時に圧紛体内部の潤滑剤を短時間のうちに揮散させ、かつ圧粉体内部の中央部分の鉄粉表面にも十分な鉄酸化物を形成するため、鉄粉としては還元鉄粉を用いるのが好ましい。
　以上の構成を採用することで、焼成後の軸受基材を高強度化することができ、８０ＭＰａ以上の圧環強さを得ることも容易となる。
　以上に述べた軸受基材の表面に樹脂層を形成し、この樹脂層の表面を軸受面として用いることですべり軸受を構成することができる。このほか、軸受基材に潤滑油を含浸させることですべり軸受を構成することもできる。
　以上に述べた、Ｆｅの含有量が９０重量％以上である軸受基材は、鉄粉を主体とし、かつ低融点金属粉を含む原料粉末を圧縮して圧紛体を成形し、前記圧紛体を空気中で前記低融点金属の融点以上かつ７００℃以下の温度にて焼成し、酸化処理を行うことで得ることができる。圧紛体の焼成時間は１～５分が好ましい。
　この場合、酸化処理後のサイジングを省略するのが好ましい。また、焼成時に早期に揮散するように、原料粉末に添加する成形潤滑剤としてはワックス系潤滑剤を使用するのが好ましい。
　本発明によれば、必要十分な強度を確保しつつ、軸受基材あるいはすべり軸受の製造コストを低廉化することができる。
すべり軸受を示す軸方向の断面図である。 軸受基材の製造手順を示すチャート図である。 軸受基材の金属組織を示すイメージ図である。 Ｓｎ－Ｃｕ状態図である。
　以下、本発明の実施形態を図１～図４に基づいて説明する。
　図１に示すように、軸受１は円筒状の形態をなし、多孔質の軸受基材２と軸受基材２の内周面２ａの全面を被覆する樹脂層３とを有する。樹脂層３の内周面が、相手側の部材としての軸４を支持する軸受面１ａとして機能する。軸４が回転軸である場合、軸受１の外周面１ｂが図示しないハウジングの内周面に圧入や接着等の手段で固定される。このように軸４を回転側とする他、軸を固定して軸受１を回転側に用いることもできる。
　軸受基材２は、鉄粉を主体とする原料粉末を圧縮成形した後、焼成することで形成されたもので、Ｆｅを９０重量％以上（好ましくは９５重量％以上）含有する鉄系の部材である。この軸受基材２は、図２に示すように「混合工程」→「成形工程」→「酸化処理工程」を順次経て製作される。
　混合工程では、鉄粉、低融点金属粉、および成形潤滑剤をブレンダー等で混合（ドライ混合）することで原料粉末が製造される。混合時間は１０分～３０分程度が好ましい。
　鉄粉としてはアトマイズ鉄粉と還元鉄粉の何れもが使用可能であるが、本発明では、不規則形状を有し、且つ多数の空孔を有する還元鉄粉（海綿鉄粉）を使用するのが好ましい。これは、焼成時に圧紛体内部の潤滑剤を短時間のうちに揮散させ、かつ圧粉体の内部の中央部分の鉄粉表面にも十分な鉄酸化物を形成するためである。鉄粉としては、１００メッシュ（篩目開き１５０μｍ）の篩を通過したものを使用する。
　低融点金属としては、７００℃以下の融点を有する金属、例えば錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、リン（Ｐ）の何れか、もしくはこれらの金属を含む合金を使用することができる。有害性や入手コスト等を考えるとＳｎが好ましい。Ｓｎ単体を使用すれば低温で溶融させることができるが（図４参照）、Ｆｅに対する濡れ性が悪くなる問題がある。従って、低融点金属としてはＳｎとＣｕ（銅）を合金化したＳｎ－Ｃｕ合金を使用するのが好ましい。ＳｎとＣｕの各単体粉を混合して使用することも可能であるが、これでは溶融したＳｎがＣｕと優先的に反応し、Ｓｎ－Ｃｕの液相を形成するのに時間を要するため、ＳｎとＣｕを予め合金化したＳｎ－Ｃｕ合金粉を使用するのが好ましい。
　Ｓｎ－Ｃｕ合金粉は、良好な溶融性を確保するためにＳｎを５０重量％以上とし、その割合は重量比でＳｎ：Ｃｕ＝［５０：５０］～［９５：５］の範囲内、好ましくは［６０：４０］～［９０：１０］の範囲内に設定する。これは一般的な青銅合金粉よりもＳｎリッチの組成である。このようにＳｎ－Ｃｕ合金粉におけるＳｎの配合割合（重量比）は基本的にＣｕよりも多くする。また、Ｓｎ－Ｃｕ合金粉としては、２００メッシュ（篩目開き７５μｍ）の篩を通過したものを使用する。これによりＳｎ－Ｃｕ合金粉の平均粒径が鉄粉の平均粒径よりも小さくなるが、これによって鉄粉中における低融点金属粉の分散性を高めることができる。
　原料粉末には成形潤滑剤が配合される。この成形潤滑剤は後述の酸化処理中に早期に揮散させる必要がある。そのため、成形潤滑剤としては揮発温度の低いワックス系潤滑剤を使用するのが好ましい。また、同様の観点から、原料粉末中の成形潤滑剤の配合量は極力少なくするものとし、具体的には原料粉末の０．２out重量％以下（より好ましくは０．１out重量％以下）とするのが好ましい。なお、成形潤滑剤の成分は、基本的に焼成後の軸受基材２には残らない。
　成形工程では、混合工程で得た原料粉末を成形機の金型内に投入し加圧することで、軸受基材２の形状に対応した圧紛体を圧縮成形する。圧紛体が適度の空孔率を有するように、成形圧力は１９６～３９２ＭＰａの範囲内に設定するのが好ましい。
　酸化処理工程では、圧紛体を連続炉等にて４００℃～７００℃の処理温度で焼成し、鉄粉を酸化させる。この焼成は、雰囲気ガスや水蒸気を使用することなく空気中で行い、かつ処理時間は１～５分間程度の短時間とする。酸化処理後の圧紛体に対するサイジング処理は基本的に不要であり、酸化処理後の圧粉体を冷却することによって多孔質の軸受基材２が得られる。
　図４のＳｎ－Ｃｕ状態図に示すように、Ｓｎ－Ｃｕ合金ではＳｎの割合が大きくなるほど、融点が低下する。酸化処理工程での処理温度は、Ｓｎ－Ｃｕ合金粉の組成割合に応じ、焼成時にＳｎ－Ｃｕ合金粉が確実に液相（ハッチング部分）となるように定める。
　酸化処理の終了後、軸受基材２を射出成形金型にインサートし、樹脂材料を射出することで（インサート成形）、軸受基材２の内周に樹脂層３が成形される。樹脂層３を形成する樹脂材料は要求特性に応じて公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂から任意に採択することができ、例えばポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が使用可能である。
　樹脂層３の成形後、成形品を金型から離型することで、すべり軸受１（図１）が完成する。このすべり軸受１では、軸受面１ａが樹脂層３で形成されるため、軸受面１ａの軸４に対する攻撃性を弱めることができ、軸４の早期摩耗を防止することができる。また、すべり軸受１の大部分が鉄系の軸受基材２で形成されるため、ステンレス鋼等で形成される軸４との間の線膨張係数の差が小さくなる。そのため、軸受隙間を小さくすることができ、軸振れ等の少ない高精度のすべり軸受１を提供することが可能となる。
　なお、このすべり軸受１では、樹脂層３がある程度の自己潤滑性を有するため、無給油で使用することも可能であるが、必要に応じて軸受隙間に潤滑油を供給することもできる。無給油で使用する場合は、軸受基材２に潤滑油を含浸させる必要はない。潤滑油で潤滑を行う場合は、軸受基材２に潤滑油を含浸させることができる。
　図３は、酸化処理後の軸受基材２のミクロ組織を表すイメージ図である。同図に示すように、酸化処理工程での焼成に伴って、鉄粉５の表面に鉄酸化物６が生成され、これが互いに結合することで個々の鉄粉５が互いに固結される。また、焼成に伴って低融点金属粉が溶融して鉄粉同士の接触部（ネック部）に流動し、溶融液の冷却固化後に低融点金属組織７としてＦｅ組織間に介在するため、鉄粉同士がより強固に結合される。このように鉄粉５を、鉄酸化物６と低融点金属組織７の双方で結合することにより、焼結により結合させなくても、Ｆｅ組織５間で高いネック強度を確保することができる。そのため、実用上十分な圧環強さ（８０ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以下）を有する軸受基材２を得ることが可能となる。
　また、このすべり軸受１の酸化処理工程は、雰囲気ガスを供給しない空気中で行うことができ、かつその処理時間も１～５分間で短い。そのため、生産効率を向上させることができ、すべり軸受１の低コスト化を図ることができる。
　さらに、酸化処理が低温（４００℃～７００℃）で行われるため、圧紛体の変形や収縮が生じにくい。そのため、酸化処理後のサイジング工程を省略しても実用可能な精度を有する軸受基材２を提供することができる。従って、より一層の低コスト化を図ることができる。もちろん必要に応じて酸化処理後で、かつ樹脂層３の成形前にサイジングを行い、軸受基材２のさらなる高精度化を図ることも可能である。
　［実施例］
　以上の効果を確認するため、実施例として以下の手順で試験片を製作した。
　先ず、市販の還元鉄粉（ヘガネス社製／ＮＣ１００．２４、－１００メッシュ）：９７重量％、Ｓｎ－Ｃｕ合金粉（福田金属箔粉工業株式会社製／アトマイズ合金粉：９０％Ｓｎ‐１０％Ｃｕ、－２００メッシュ）：３重量％、および成形潤滑剤（ロンザ社製／アクラワックスＣ）：０．１out重量％を準備し、これをブレンダーにて１５分間ドライ混合した。次いで、この原料粉末を粉末成形機の金型内に投入し、室温、２９４Ｍｐａにて圧縮成形し、リング形状の圧紛体（外径φ１６ｍｍ×内径φ８．５ｍｍ、軸方向長さ５ｍｍ）を製作した。その後、この圧紛体を５８０℃に加熱した小型連続ベルト焼成炉（炉内通過２ｍｉｎ）にて空気中で酸化焼成させ（図４の状態図における符号Ｘ）、炉内通過後に室温まで空冷した。
　この試験片における圧環強さをJIS Z 2507 : 2000に準拠して測定したところ、９０ＭＰａとなり、上記の効果を有することが確認された（ちなみにロックウェル硬さはＨＲＨ１００であった）。また、酸化処理後の試験片の外径の寸法変化は５μｍの膨張（＋０．０３％）であり、サイジングを省略しても必要精度を維持できることが確認された。
　以上の説明では、軸受基材２の表面を部分的に樹脂層３で被覆した複合タイプのすべり軸受１を例示したが、樹脂層３を形成せず、潤滑油を含浸させた軸受基材２だけですべり軸受を構成することもできる。この場合、軸受基材２の内周面２ａが軸受面として使用される。
　以上の実施形態で述べたすべり軸受１は、例えば複写機やプリンタの感光ドラム、現像部、あるいは定着部での回転支持に使用することができる。すべり軸受１の用途は上記の例示に限らず、キャリッジの支持をはじめ、各種機械部品の回転や直線運動の支持に広く使用することができる。また、本発明は、円筒状の軸受に限らず、摺動パッドのような平板形状をはじめとする任意の形態の軸受として使用することもできる。
１　　　　すべり軸受
２　　　　軸受基材
３　　　　樹脂層
４　　　　軸
５　　　　鉄粉（Ｆｅ組織）
６　　　　鉄酸化物
７　　　　低融点金属組織

Claims (11)

  1. 　鉄粉を主体とする原料粉末を圧縮成形した後、焼成することで形成され、Ｆｅの含有量が９０重量％以上である軸受基材であって、
    　鉄粉同士が、鉄粉の焼成で形成した鉄酸化物と、融点７００℃以下の低融点金属を溶融させてなる低融点金属組織とで結合されていることを特徴とする軸受基材。
  2. 　Ｆｅの含有量を９５重量％以上、低融点金属の含有量を１～５重量％にした請求項１記載の軸受基材。
  3. 　低融点金属としてＳｎ－Ｃｕ合金を使用した請求項１または２記載の軸受基材。
  4. 　低融点金属におけるＳｎの割合を５０重量％以上とした請求項３記載の軸受基材。
  5. 　鉄粉として還元鉄粉を用いた請求項１に記載の軸受基材。
  6. 　圧環強さを８０ＭＰａ以上とした請求項１に記載の軸受基材。
  7. 　請求項１～６何れか１項に記載の軸受基材の表面に樹脂層を形成し、この樹脂層の表面を軸受面として用いるすべり軸受。
  8. 　Ｆｅの含有量が９０重量％以上である軸受基材の製造方法であって、
    　鉄粉を主体とし、かつ低融点金属粉を含む原料粉末を圧縮して圧紛体を成形し、
    　前記圧紛体を空気中で前記低融点金属の融点以上かつ７００℃以下の温度にて焼成し、酸化処理を行うことを特徴とする軸受基材の製造方法。
  9. 　前記圧紛体の焼成時間を１～５分とする請求項８記載の軸受基材の製造方法。
  10. 　前記酸化処理後のサイジングを省略する請求項８記載の軸受基材の製造方法。
  11. 　原料粉末に、成形潤滑剤としてワックス系潤滑剤を添加した請求項８記載の軸受基材の製造方法。
     
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