特許 6011805 焼結含油軸受およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011805

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】焼結含油軸受およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/12 20060101AFI20161006BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20161006BHJP

   C22C 9/00 20060101ALI20161006BHJP

   B22F 5/00 20060101ALI20161006BHJP

   B22F 3/26 20060101ALI20161006BHJP

   B22F 3/11 20060101ALI20161006BHJP

   F16C 33/10 20060101ALI20161006BHJP

   F16C 33/14 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/12 B

   C22C38/00 304

   C22C9/00

   B22F5/00 C

   B22F3/26 F

   B22F3/11 A

   F16C33/10 D

   F16C33/14 A

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-89323(P2013-89323)

(22)【出願日】2013年4月22日

(65)【公開番号】特開2014-211227(P2014-211227A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2015年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】西澤 直貴

(72)【発明者】

【氏名】河田 英昭

(72)【発明者】

【氏名】徳島 秀和

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１３８２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２２５７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００７７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２０６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／１１

Ｂ２２Ｆ ３／２６

Ｂ２２Ｆ ５／００

Ｃ２２Ｃ ９／００

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｆ１６Ｃ ３３／１０

Ｆ１６Ｃ ３３／１２

Ｆ１６Ｃ ３３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全体組成が、質量比で、Ｃｕ：１０〜５９％、Ｓｎ：０．５〜３％、および残部がＦｅと不可避不純物からなる鉄銅系焼結合金から構成され、
軸受内周面の気孔面積率が２０〜５０％であり、
気孔総数が８００個／ｍｍ^２以上で、かつ
気孔径が、円相当径で１００μｍを超える気孔数が気孔総数の０．５％以下、円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の１％以下、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．５〜１．５％、円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．８〜３％、および円相当径で４０μｍ以下の気孔が気孔総数の残部、となる気孔分布を示す
ことを特徴とする焼結含油軸受。

【請求項2】

全体組成に、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を、５質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の焼結含油軸受。

【請求項3】

基地中に、黒鉛、二硫化モリブデン、硫化マンガン、弗化カルシウムのうち少なくとも１種の固体潤滑剤成分が、前記鉄銅系焼結合金１００質量部に対して０．２〜２質量部が前記鉄銅系焼結合金の気孔中に分散することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結含油軸受。

【請求項4】

鉄粉末に、銅粉末と、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末を混合した原料粉末を用い、前記原料粉末を圧縮成形して密度が５．５〜６．８Ｍｇ／ｍ^３の範囲となる略円筒形の成形体を成形し、得られた成形体を焼結する焼結含油軸受の製造方法において、
前記原料粉末の組成が、質量比で、Ｃｕ：１０〜５９％、Ｓｎ：０．５〜３％、および残部がＦｅと不可避不純物であり、
前記鉄粉末として、
表面から内部にわたり多数の微細孔を有する海綿状で、気体吸着法による比表面積が１１０〜５００ｍ^２／ｋｇであり、１４０メッシュ篩上の粉末が１４〜２９％、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が４５〜６４％、３２５篩下の粉末が残部となる粒度分布を有する多孔質鉄粉Ａと、
内部に気孔を有する中空状で、気体吸着法による比表面積が８０〜１１０ｍ^２／ｋｇであり、９０メッシュ篩上の粉末が０．５〜５％、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末が２０〜３５％、１４０メッシュ篩下の粉末が残部となる粒度分布を有するとともに、前記９０メッシュ篩上の粉末の内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末が該粉末に対して８０％以上含まれ、かつ前記９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末が該粉末に対して６０％以上含まれる多孔質鉄粉Ｂからなり、
前記多孔質鉄粉末Ａが鉄粉末に占める割合が、８０〜９５％である鉄粉末を用い、
前記錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末として３２５メッシュ篩下の粉末を用い、
前記銅錫合金粉末によるＣｕ以外のＣｕとして、１００メッシュ篩下の箔状銅粉末、もしくは、２質量％以上の１００メッシュ篩下の箔状銅粉末および残部が粒度が２００メッシュ篩下の電解銅粉末を用い、
前記焼結における焼結温度が７６０〜８１０℃である
ことを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。

【請求項5】

前記原料粉末に、質量比で、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を、５質量％以下となるよう銅亜鉛合金粉末および銅ニッケル合金粉末の少なくとも１種を添加したことを特徴とする請求項４に記載の焼結含油軸受の製造方法。

【請求項6】

前記原料粉末１００質量部に対し、０．２〜２質量部の黒鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、硫化マンガン粉末、弗化カルシウム粉末のうち少なくとも１種の固体潤滑剤成分粉末を添加したことを特徴とする請求項４または５に記載の焼結含油軸受の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼結含油軸受およびその製造方法に係り、特に、自動車等に電装される電動機用の焼結含油軸受およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

焼結含油軸受は、多孔質な焼結体により軸受本体を形成し、焼結体の気孔中に潤滑油を含浸したものであり、無給油で長時間使用できる利点を有する。この利点により、焼結含油軸受は、各種軸受装置に適用されており、自動車の製造分野においても各種電装用モータの軸受等に適用が進んでいる。これらの電装用モータは自動車の室内に配置されるため、軸と軸受内周面が金属接触して摺動する際に発生する騒音いわゆる鳴き音が発生すると耳障りとなるため、鳴き音発生防止のための各種手段が検討されている。

【0003】

特許文献１、２は、例えば、零下２０℃あるいは零下３０℃に至るような寒冷地環境で使用しても鳴き音が発生しない焼結含油軸受を提供するもので、有効多孔率が高いながらも通気度が低いという相反する特性を焼結含油軸受に付与することで、鳴き音の発生を防止したものである。すなわち、通気度は潤滑油の滲み出し性および摺動面の油圧に影響し、通気度が高いものは、寒冷地環境での摺動の際に鳴き音が発生し易い。一方、通気度を高めるために焼結含油軸受の密度を高くすると気孔の数が減少し、その結果、有効多孔率が減少して、その分、含油能力が低下する。したがって、含油能力を高めるために有効多孔率を増加させると通気度は増加する。このように、通気度と有効多孔率は二律背反の関係にあり、有効多孔率（含油能力）を高くすると同時に通気度を低下させることは困難とされていた。

【0004】

このような課題に対し、特許文献１、２では、鉄粉末として多孔質の還元鉄粉末を用いることで、焼結含油軸受の鉄相に微細気孔を多数配置して有効多孔率を高くし、これにより、通気度を低く抑制しつつ有効多孔率を高めることで、相反する通気度と有効多孔率の問題を解決し、寒冷地環境で使用しても鳴き音が発生しない焼結含油軸受を提供している。

【0005】

具体的には、特許文献１に記載の焼結含油軸受は、軸受材料の焼結合金がＳｎおよびＰを含むＣｕ合金相と、Ｆｅのフェライト相とが面積比においてほぼ均等割合の混在状態を呈した断面組織で、０．７質量％以下の黒鉛粒子を含有し、サイジングされた軸受内周表面に露出する鉄部の面積が２〜６％、有効多孔率が２０〜３０％、および軸受の通気度が６〜５０×１０^−１１ｃｍ^２であり、気孔内には４０℃における動粘度で６１．２〜７４．８ｍｍ^２／ｓ（ｃＳｔ）の合成油が含油されていることを骨子とする。

【0006】

また、特許文献２に記載の焼結含油軸受は、鉄粉、および銅粉又は銅合金粉を含む混合粉を、圧縮成形および焼結する焼結含油軸受用合金の製造方法において、用いる鉄粉の一部又は全てが、表面から内部にわたり多数の微細孔を有する海綿状で気体吸着法による比表面積が１１０〜５００ｍ^２／ｋｇであり、粒度が１７７μｍ以下（８０メッシュ篩を通過）の多孔質鉄粉を用いることを骨子とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−１２０６７４号公報

【特許文献2】特開２００５−０８２８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１、２に記載された焼結含油軸受は、例えば、カーエアコンのブロワ用の軸受として好適に用いられている。しかしながら、この軸受を自動車の窓開閉用のパワーウインド用モータの軸受として使用すると、常温環境の下でも鳴き音が発生することが判明した。カーエアコンは、一旦運転を開始すれば、しばらく継続して運転が続けられるため、運転が開始されれば充分な量の潤滑油が供給されて、軸と軸受の内周面との間に強固な油膜が形成される。一方、パワーウインドは短時間のみの作動であり、しかも間欠的に運転されるものであるから、充分な量の潤滑油が供給されて軸と軸受の内周面との間に強固な油膜が形成される以前に運転が停止され、そのため常に軸と軸受の内周面との間の油膜形成が不充分になるものと考えられる。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、パワーウインド用モータの軸受のような、間欠的かつ短時間使用される電装用モータの軸受として使用されても、鳴き音の発生が抑えられる焼結含油軸受と、そのような焼結含油軸受の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記特許文献１、２に記載の焼結含油軸受の“気孔”は、次の２種の気孔からなる。すなわち、一般の焼結合金が有する、粉末粒子間の隙間として形成される気孔（以下、「粒子間気孔」と称す）と、海綿状の多孔質鉄粉末により形成される焼結合金の鉄相（鉄部）内に分散する微細気孔（以下、「微細気孔」と称す）である。粒子間気孔は比較的大きな気孔であり、焼結含油軸受の通気度に与える影響が大きい。一方、微細気孔は、一部連通するものの多数は連通しておらず、焼結含油軸受の通気度に与える影響は小さい。

【0011】

ここで、鳴き音の発生を防止するためには、軸と、軸が摺動する軸受内周面とを金属接触させず良好な摺動状態とする必要があり、このため、軸と軸受内周面との間に良好な油膜を形成し、油膜の圧力で軸を保持して金属接触を防止する必要がある。一般に、潤滑油の供給のためには通気度を高くして、潤滑油の供給を円滑に行うことが行われるが、軸と軸受内周面との間の油膜の形成の観点からは、軸受の通気度が高いと潤滑油の漏洩が生じ、良好な油膜が形成されなくなる。

【0012】

このため、特許文献１、２では、粒子間気孔を減少させて通気度を小さく（特許文献１では６〜５０×１０^−１１ｃｍ^２）し、油膜の形成能力を向上させている。一方、通気度が小さくなると潤滑油の供給量が少なくなるため、特許文献１、２では、微細気孔を配置することにより、有効多孔率を高くして含油量を増加させることで良好な油膜の形成に必要な潤滑油の量を確保している。

【0013】

しかしながら、運転していないときに焼結合金鉄相の微細気孔に含油された潤滑油は収縮して微細気孔内に毛細管力で吸引され、軸と摺動する軸受内周面に良好な油膜を形成するために潤滑油の供給量が不足しがちとなる。このため、運転開始時に軸受内周面の潤滑油の量が不足して金属接触が生じ、これが鳴き音の原因となると考えられる。

【0014】

そこで本発明者らは、粒子間気孔の大きさに着目し、適度な大きさの粒子間気孔を配置すれば、軸受の通気度を小さく抑制したまま運転開始時に不足する潤滑油が供給され、運転開始時から良好な油膜を形成できるとの予測のもとに鋭意研究を重ねるとともに、微細気孔および粒子間気孔を含む中程度の大きさの気孔の数について検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

【0015】

すなわち本発明は、有効多孔率が高く含油能力の高い上記特許文献２の焼結含油軸受において、中程度の大きさの気孔として、気孔径が円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下（以下、「４０〜６０μｍ」と記載することもある）となる気孔の数が気孔総数の０．８〜３％、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下（以下、「６０〜８０μｍ」と記載することもある）となる気孔の数が気孔総数の０．５〜１．５％となる粒子間気孔を配置するとともに、大きな気孔、すなわち、気孔径が円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下（以下、「８０〜１００μｍ」と記載することもある）となる気孔の数を気孔総数の１％以下、気孔径が円相当径で１００μｍを超える粒子間気孔の数を気孔総数の０．５％以下に抑制して形成したことを骨子とする。このように粒子間気孔を含む中程度の気孔を配置するとともに大きな粒子間気孔の数を抑制したことにより、軸受の通気度が小さく抑制されたまま、潤滑油の供給のための気孔が配置され、その結果、運転開始時から充分な量の潤滑油が供給され、軸と軸受内周面との間に強固な油膜を形成することができる。

【0016】

特許文献１、２に記載の焼結含油軸受に対する本発明の焼結含油軸受の考え方を図１に示す。同図に示すように、特許文献１の焼結含油軸受は微細気孔の数が多いが、９０μｍを超える気孔が比較的多く、かつ１００μｍを超える気孔も存在している。一方、特許文献２に記載の焼結含油軸受は、特許文献１に記載の焼結含油軸受に比して微細気孔の数が多く、９０μｍを超える大きな気孔は存在しない。そこで本発明の焼結含油軸受においては、特許文献２のように微細気孔を多くし、また、９０μｍ以上の大きな気孔の数を低減するとともに１００μｍを超えるような大きな気孔を実質的に排除することで通気度を低下させる。その上で、４０〜８０μｍ程度の中程度の大きさの気孔をある程度設けることにより、通気度を低く抑制して潤滑油の漏洩を防止しつつ、この中程度の大きさの気孔により潤滑油の供給を果たすのである。

【0017】

本発明の焼結含油軸受は、具体的には、
全体組成が、質量比で、Ｃｕ：１０〜５９％、Ｓｎ：０．５〜３％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鉄銅系焼結合金から構成され、軸受内周面の気孔面積率が２０〜５０％であり、気孔総数が８００個／ｍｍ^２以上で、かつ気孔径が、円相当径で１００μｍを超える気孔数が気孔総数の０．５％以下、円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の１％以下、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．５〜１．５％、円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．８〜３％、および円相当径で４０μｍ以下の気孔が気孔総数の残部、となる気孔分布を示すことを特徴とする。

【0018】

また、本発明の焼結含油軸受は、全体組成に、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を５質量％以下含むことを好ましい態様とする。

【0019】

また、本発明の焼結含油軸受は、基地中に、黒鉛、二硫化モリブデン、硫化マンガン、弗化カルシウムのうち少なくとも１種の固体潤滑剤成分が、前記鉄銅系焼結合金１００質量部に対して０．２〜２質量部が前記鉄銅系焼結合金の気孔中に分散することを好ましい態様とする。

【0020】

また、本発明は、上記のような気孔分布の焼結含油軸受を製造する方法として、鉄粉末として、微細孔を有する多孔質鉄粉末Ａと粗大孔を有する多孔質鉄粉末Ｂを用いるとともに、これらの多孔質鉄粉末ＡおよびＢについて粗大粉の割合を大きくしたものを用い、多孔質鉄粉末Ａの微細気孔により微細気孔を形成するとともに、多孔質鉄粉末Ｂの粗大気孔および粒子間気孔により中程度大きさの気孔を形成することを骨子とする。

【0021】

本発明の焼結含油軸受の製造方法は、具体的には、鉄粉末に、銅粉末と、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末を混合した原料粉末を用い、前記原料粉末を圧縮成形して密度が５．５〜６．８Ｍｇ／ｍ^３の範囲となる略円筒形の成形体を成形し、得られた成形体を焼結する焼結含油軸受の製造方法において、前記原料粉末の組成が、質量比で、Ｃｕ：１０〜５９％、Ｓｎ：０．５〜３％、残部がＦｅおよび不可避不純物であり、前記鉄粉末として、表面から内部にわたり多数の微細孔を有する海綿状で、気体吸着法による比表面積が１１０〜５００ｍ^２／ｋｇであり、１４０メッシュ篩上の粉末が１４〜２９％、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が４５〜６４％、３２５篩下の粉末が残部となる粒度分布を有する多孔質鉄粉Ａと、内部に気孔を有する中空状で、気体吸着法による比表面積が８０〜１１０ｍ^２／ｋｇであり、９０メッシュ篩上の粉末が０．５〜５％、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末が２０〜３５％、１４０メッシュ篩下の粉末が残部となる粒度分布を有するとともに、前記９０メッシュ篩上の粉末の内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末が該粉末に対して８０％以上含まれ、かつ前記９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末が該粉末に対して６０％以上含まれる多孔質鉄粉Ｂからなり、前記多孔質鉄粉末Ａが鉄粉末に占める割合が、８０〜９５％である鉄粉末を用い、前記錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末として３２５メッシュ篩下の粉末を用い、前記銅錫合金粉末によるＣｕ以外のＣｕとして、１００メッシュ篩下の箔状銅粉末、もしくは２質量％以上の１００メッシュ篩下の箔状銅粉と、残部が粒度が２００メッシュ篩下の電解銅粉を用い、前記焼結における焼結温度が７６０〜８１０℃であることを特徴とする。

【0022】

なお、ｎｎｎメッシュ篩下とは目開きがｎｎｎメッシュの篩を通過する大きさの粉末を言い、ｍｍｍメッシュ篩上とは目開きがｍｍｍメッシュの篩を通過しない大きさの粉末を言う。例えば、上記の２４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末とは、目開きが２４０メッシュの篩を通過し、目開きが３２５メッシュの篩を通過しない大きさの粉末を言う。

【0023】

本発明の焼結含油軸受の製造方法では、前記原料粉末に、質量比で、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を、５質量％以下となるよう銅亜鉛合金粉末および銅ニッケル合金粉末の少なくとも１種を添加することを好ましい態様とする。

【0024】

また、本発明の焼結含油軸受の製造方法では、前記原料粉末１００質量部に対し、０．２〜２質量部の黒鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、硫化マンガン粉末、弗化カルシウム粉末のうち少なくとも１種の固体潤滑剤成分粉末を添加することを好ましい態様とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、運転開始時においても充分な量の潤滑油が供給されて強固な油膜の形成ができるため、パワーウインド用モータの軸受のような、間欠的かつ短時間使用される電装用モータの軸受として使用されても鳴き音の発生が抑えられる焼結含油軸受を提供することができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の焼結含油軸受の気孔分布の一例、および従来の焼結含油軸受の気孔分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

（１）焼結含油軸受
（１−１）焼結合金の組成
焼結含油軸受を構成する焼結合金としては、全体組成が、質量比で、Ｃｕ：１０〜５９％、Ｓｎ：１０．５〜３％、および残部がＦｅと不可避不純物からなり、鉄相、銅合金（Ｃｕ−Ｓｎ合金）相、および気孔（粒子間気孔および微細気孔）からなる金属組織を呈する鉄銅系焼結合金を用いる。

【0028】

Ｆｅは後述する多孔質鉄粉末の形態で付与され、鉄相を形成して軸受の強度の向上に寄与するとともに、鉄相内に分散する微細気孔により有効多孔率を高くして含油能力を高くする。

【0029】

Ｃｕは、軟質な銅系合金（Ｃｕ−Ｓｎ）相を形成し、軸とのなじみ性の改善および焼き付きの防止に寄与する。全体組成中のＣｕ量が１０質量％に満たないと、その効果が乏しい。一方、全体組成中のＣｕ量が５９質量％を超えると、Ｆｅが減少する結果、鉄相が減少して鉄相内に分散する微細気孔が減少する結果、有効多孔率が低くなって含油能力が損なわれる。これらのことから、全体組成中のＣｕ量を１０〜５９質量％とする。

【0030】

Ｓｎは、Ｃｕと共晶液相を発生して焼結を促進する作用、およびＣｕと合金化して銅系合金相を強化して銅系合金相の耐摩耗性を向上する作用を有する。全体組成中のＳｎ量が０．５質量％に満たないと、その作用が乏しい。一方、全体組成中のＳｎ量が３質量％を超えると、銅系合金相の硬さが増加しすぎて軸とのなじみ性が損なわれることとなる。これらのことから、全体組成中のＳｎ量を０．５〜３質量％とする。

【0031】

Ｚｎ、Ｎｉは、銅合金相を強化して銅合金相の耐摩耗性の向上に寄与する作用を有するので、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を成分として与えてもよい。ただし、これらの元素の量が過大になると、軸の摩耗が増加し易くなる。このため、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を成分として与える場合は、５質量％以下とする。

【0032】

（１−２）気孔の面積率
軸受内周面の気孔面積率は、２０〜５０％の範囲とする。軸受内周面の気孔面積率が２０％に満たないと、気孔の数が少なく充分な潤滑効果が得られない。一方、軸受内周面の気孔面積率が５０％を超えると、焼結含油軸受の強度の低下が著しくなる。

【0033】

（１−３）気孔総数
焼結含油軸受の内周面に露出する気孔（粒子間気孔および微細気孔）の総数は、乏しいと有効多孔率が少なくなって含油能力が乏しくなるとともに、潤滑油の供給能力が乏しくなるため、気孔の総数を８００個／ｍｍ^２以上とする。

【0034】

（１−４）気孔分布
焼結含油軸受の内周面に露出する気孔総数の大部分は微細気孔であり、この微細気孔により有効多孔率を高くして含油能力を高くしている。一方、通気度を小さくしようとするあまり粒子間気孔まで小さくすると、潤滑油の供給能力が低下して充分な量の潤滑油が供給できず、良好な油膜の形成が損なわれる。このため、中程度の大きさの気孔を配置して通気度の増加を抑制したまま潤滑油の供給能力を向上させ、寒冷地環境における鳴き音発生を防止する。

【0035】

中程度の大きさの気孔としては、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．５〜１．５％、および円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．８〜３％となるよう配置する。ここで、円相当径とは、一つの気孔の面積を、同じ面積の一つの円の面積とした場合の円の直径である。このような気孔の円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．８％および円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の０．５％に満たないと、中程度の大きさの気孔の数が乏しく、潤滑油の供給能力の改善が果たされなくなる。一方、４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の３％および円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の１．５％を超えると、連通する気孔の数が増加して焼結含油軸受の通気度が増加して潤滑油の漏洩が生じ、かえって騒音レベルが増加する。

【0036】

また、上記のように中程度の大きさの気孔を配置しても、大きな気孔が存在すると、焼結含油軸受の通気度が増加するため、気孔の円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下となる気孔の数が気孔総数の１％以下とし、さらに円相当径で１００μｍを超える気孔数が気孔総数の０．５％以下とする。

【0037】

なお、気孔の円相当径で４０μｍ以下の気孔は、気孔総数のうち上記の残部として形成され、焼結含油軸受の含油能力に寄与する。

【0038】

（１−５）通気度
焼結含油軸受の通気度は、摺動音と密接な関係があり、通気度と騒音レベルの関係は二次関数に近似していて通気度が高いと騒音レベルも高くなる。このため、焼結含油軸受の通気度は３０×１０^−１１ｃｍ^２以下であることが好ましい。一方、焼結含油軸受の通気度は、潤滑油の供給能力に影響し、通気度が１×１０^−１１ｃｍ^２に満たないと、潤滑油の供給が阻害されて良好な摺動特性が発揮できなくなる。これらのことから、焼結含油軸受の通気度は、１〜３０×１０^−１１ｃｍ^２であることが好ましい。

【0039】

（２）焼結含油軸受の製造方法
（２−１）原料粉末
原料粉末は、多数の微細孔を有する海綿状の多孔質鉄粉末に、銅粉末、および錫粉末と銅錫合金粉末のうちの少なくとも一種の粉末を添加して混合した混合粉末を用いる。

【0040】

（２−２）多孔質鉄粉末Ａ
鉄粉末は、二種類の鉄粉末を混合して用いる。このうちの一種は、上記特許文献２に記載の多孔質鉄粉末である。すなわち、表面から内部にわたり多数の微細孔を有する海綿状で気体吸着法（ＢＥＴ法−ＩＳＯ ９２７７）による比表面積が１１０〜５００ｍ^２／ｋｇの多孔質鉄粉末Ａである。この多孔質鉄粉末Ａの微細孔が焼結含油軸受の微細気孔を形成する。ここで、この気体吸着法による比表面積が１１０ｍ^２／ｋｇに満たない鉄粉末は微細孔が少なく、この鉄粉末により得られる焼結合金の鉄相の微細気孔が少なくなって、焼結含油軸受の含油能力が著しく低下する。一方、比表面積が５００ｍ^２／ｋｇを超える鉄粉末は微粉の量が多くなり易く、粒子間気孔が閉鎖気孔として形成され易くなり、潤滑油供給能力が著しく低下する。本発明に用いて好適な多孔質鉄粉末Ａとしては、例えば、ヘガネス社製商品名ＬＤ８０（比表面積が約２００ｍ^２／ｋｇ）、商品名Ｐ１００（比表面積が約１７５ｍ^２／ｋｇ）、Ｒ１２（比表面積が約２２５ｍ^２／ｋｇ）が挙げられる。

【0041】

このような多孔質鉄粉末Ａは、微細な粉末ばかりであると鉄相の微細気孔を有効に形成することが難しくなる。一方、粗大な粉末ばかりであると、粗大な粉末どうしがブリッジングを生じて、これが大きな粒子間気孔を形成し、焼結含油軸受の通気度の増加を招く。このため、多孔質鉄粉末Ａは、ある程度の大きさのものを適当量含む粒度分布とする必要がある。この観点より、多孔質鉄粉末Ａの粒度分布を、１４０メッシュ篩上の粉末が１４〜２９％、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が４５〜６４％、３２５篩下の粉末が残部となる粒度分布とする。これらの粒度分布のうち、いずれかが逸脱すると上記の微細気孔を得ることが難しくなる。なお、上記のとおり粗大な粉末はブリッジングの発生要因となるため、８０メッシュ篩上の粉末は１％未満とすることが好ましい。

【0042】

（２−３）多孔質鉄粉末Ｂ
鉄粉末として上記の多孔質鉄粉末Ａのみを用いた場合、中程度の気孔は、原料粉末を成形したときの原料粉末間の隙間が焼結後に形成される粒子間気孔のみであり、中程度の気孔の数が少なく、通気度が過少となり、潤滑油の供給能力が低下する。このため、内部にある程度の大きさの気孔を有する中空状で、気体吸着法による比表面積が８０〜１１０ｍ^２／ｋｇの多孔質鉄粉末Ｂを用い、この多孔質鉄粉末Ｂの内部に存在するある程度の大きさの気孔により、焼結含油軸受の中程度の大きさの気孔を形成する。

【0043】

ここで、この気体吸着法による多孔質鉄粉末Ｂの比表面積が８０ｍ^２／ｋｇに満たない場合は、鉄粉末はある程度の大きさの気孔が少なく、この鉄粉末により得られる焼結合金の中程度の気孔の数が少なくなって、通気度が低下する。また、多孔質鉄粉末Ｂの比表面積が１１０ｍ^２／ｋｇを超える場合も、微細気孔が増加してある程度の大きさの気孔の数が少なくなって通気度が低下する。なお、多孔質鉄粉末Ｂの内部のある程度の大きさの気孔は、一部で多孔質鉄粉末Ｂの表面と連通する開放気孔として形成される。このような多孔質鉄粉末Ｂとして、例えば、ＤＯＷＡ ＩＰクリエイション株式会社製商品名ＤＨＣ−２５０（比表面積が約１００ｍ^２／ｋｇ）が挙げられる。

【0044】

このような多孔質鉄粉末Ｂは、内部に存在するある程度の大きさの気孔により中程度の大きさの気孔を形成する必要があることから、微細な粉末ばかりであると中程度の大きさの気孔の形成が難しくなる。一方、粗大な粉末ばかりであると、粗大な粉末どうしがブリッジングを生じて、これが粗大な粒子間気孔を形成し、焼結含油軸受の通気度の増加を招く。このため、多孔質鉄粉末Ｂについても、ある程度の大きさのものを適当量含む粒度分布とする必要がある。

【0045】

このため多孔質鉄粉末Ｂは、９０メッシュ篩上の粉末が０．５〜５％、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末が２０〜３５％、１４０メッシュ篩下の粉末が残部となる粒度分布として構成する。また、９０メッシュ篩上の粉末は、内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末が８０％以上、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末は、内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末が６０％以上含まれるようにする。多孔質鉄粉末Ｂをこのように構成することで、焼結後に得られる焼結合金の中程度の気孔を上記範囲に調整することができる。これらの粒度分布および粉末に含まれる気孔の大きさのうち、いずれかが逸脱すると上記の中程度の気孔を得ることが難しくなる。

【0046】

なお、多孔質鉄粉末Ａと同じく、多孔質鉄粉末Ｂにおいても、８０メッシュ篩上の粉末のような粗大な粉末はブリッジングの発生要因となるため、８０メッシュ篩上の粉末は１％未満とすることが好ましい。

【0047】

（２−４）多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂの割合
上記多孔質鉄粉末Ａが鉄粉末全体（多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂの合計量）に占める割合が８０％に満たないと、微細気孔の数が少なくなり、含油能力が低下する。一方、多孔質鉄粉末Ａが鉄粉末全体に占める割合が９５％を超えると、中程度の大きさの気孔の数が乏しくなり、通気度が低下する結果、潤滑油の供給能力が低下する。このため、多孔質鉄粉末Ａが鉄粉末全体に占める割合を８０〜９５％とし、この範囲で多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂを添加したものを鉄粉末として用いる。

【0048】

（２−５）銅粉末
原料粉末の組成におけるＣｕ量は、１０〜５９質量％とする。この理由は、上記の全体組成中のＣｕ量の限定理由で述べた。この原料粉末中のＣｕ量は、後述する銅錫合金粉末を用いる場合の銅錫合金粉末によるＣｕ分以外は、銅粉末として付与する。

【0049】

この銅粉末は、全量を箔状銅粉末として与えることができる。箔状銅粉末の形態で銅粉末を付与すると、箔状の銅粉末が多孔質鉄粉末の周囲をくるむように配置されるため、添加量の割に軸受内周面に露出する銅量を多くしたり、僅かではあるが存在する多孔質粉末内部の連通孔をブロックして通気度を低くすることができる。一方、箔状銅粉末は、通常用いられる電解銅粉末に比して高価であるため、銅粉末添加量が多い場合には、銅粉末の一部を電解銅粉末の形態で付与することがコスト上好ましい。しかしこの場合でも、箔状銅粉末を用いると上記の効果が得られるので、箔状銅粉末の添加量は原料粉末全体に対し最低でも２質量％を用いることが好ましい。

【0050】

なお、銅粉末の一部はＳｎとＣｕ−Ｓｎ共晶液相を発生して焼結を促進させるが、銅粉末として大きいものを用いると、粗大な流出孔が形成されて通気度が増加するおそれがある。このため、箔状銅粉末の場合は粒度が１００メッシュ篩下のもの、電解銅粉末を用いる場合には、粒度が２００メッシュ篩下のものを用いる。

【0051】

（２−６）錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末
Ｓｎは、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末の形態で付与される。上記のように全体組成中のＳｎ量は０．５〜３質量％であるため、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末は、原料粉末の組成においてＳｎ量が０．５〜３質量％となるよう添加する。

【0052】

ＳｎはＣｕ−Ｓｎ共晶液相を発生して焼結を促進する作用、およびＣｕと合金化して銅系合金相を強化して銅系合金相の耐摩耗性を向上する作用を有するが、これらの作用を焼結合金に均一に及ぼすため、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末は、３２５メッシュ篩下の微細な粉末を用いる。また、本発明においては、上記のように銅燐合金粉末により中程度の大きさの粒子間気孔を形成するが、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末をある程度の大きさの粉末とすると、これらの粉末からも流出孔として中程度の大きさの粒子間気孔が形成されるため、気孔分布の制御が難しくなる。この点からも、上記のように、錫粉末および銅錫合金粉末のうち少なくとも１種の粉末は、３２５メッシュ篩下の微細な粉末を用いる。

【0053】

なお、銅錫合金粉末を用いる場合、焼結温度で液相を発生する必要があり、このため銅錫合金粉末としては、Ｓｎ量が５０質量％以上の銅錫合金粉末を用いることが好ましい。

【0054】

焼結合金の成分としてＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を付与する場合、Ｚｎを単味粉末の形態で付与すると焼結時に揮発し易く、またＮｉを単味粉末の形態で付与すると銅合金相に拡散し難い。このため、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を付与する場合、いずれの場合も銅合金粉末の形態で付与する。前述のように、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種を付与する場合、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種の量は５質量％以下であるため、銅亜鉛合金粉末および銅ニッケル合金粉末の少なくとも１種の粉末は、原料粉末の組成において、ＺｎおよびＮｉの少なくとも１種の量が５質量％以下となるよう添加する。また、これらの銅合金粉末を用いる場合、これらの銅合金粉末に含有されるＣｕ量の分だけ上記の銅粉末の添加量を調整する必要がある。

【0055】

（２−７）成形
上記の原料粉末は、通常の焼結含油軸受を製造する場合と同様に、成形体の外周形状を造形する型孔を有するダイと、成形体の下端面形状を造形する下パンチと、成形体の内周形状を造形するコアロッドとにより形成されるダイキャビティに充填され、成形体の上端面形状を造形する上パンチと該下パンチとにより圧縮成形されて略円筒形の成形体に成形される。このとき成形体密度は、通常の焼結含油軸受の成形体密度と同様に、５．５〜６．８Ｍｇ／ｍ^３の範囲に成形される。しかしながら、本発明の原料粉末においては、鉄粉末として上記の多孔質鉄粉末を用いており、通常のアトマイズ鉄粉末に比して見掛け密度が低いことから、通常の焼結含油軸受の成形体に比して、粉末粒子間の隙間は小さく形成される。

【0056】

（２−８）焼結
上記により得られた成形体は、通常の焼結含油軸受を製造する場合と同様に、非酸化性雰囲気中で加熱して焼結する。焼結温度が７６０℃に満たないと、焼結が進行せず焼結体の強度が低下する。その一方で、焼結温度が８１０℃を超えると、Ｃｕ−Ｓｎ共晶液相の発生量が過多となって銅燐合金粉末により形成した粒子間気孔にＣｕ−Ｓｎ共晶液相が滲出し、所望の気孔分布を得ることが難しくなる。このため、焼結における焼結温度を７６０〜８１０℃とする。

【0057】

（３）その他の実施形態
上記の焼結含油軸受においては、従来の焼結含油軸受で行われているように、黒鉛、二硫化モリブデン、硫化マンガン、弗化カルシウムのうち少なくとも１種の固体潤滑剤成分を与えてもよい。これらの固体潤滑剤成分を用いると、軸と摺動する際の摩擦係数を低減できる。これらの固体潤滑剤成分は焼結合金の鉄相や銅合金相と反応せず、粒子間気孔の内部に分散する。これらの固体潤滑剤成分を用いる場合、鉄系焼結合金１００質量部に対して０．２質量部未満では効果が乏しく、２質量部を超えると軸受の強度の低下が顕著となる。このため、固体潤滑剤成分を用いる場合、固体潤滑剤成分の量は、鉄系焼結合金１００質量部に対して０．２〜２質量部の範囲とする。このような固体潤滑剤成分を用いる場合、上記の原料粉末１００質量部に対し０．２〜２質量部の固体潤滑剤成分の粉末を添加すればよい。

【0058】

上記の焼結含油軸受の製造方法においては、従来の焼結含油軸受で行われているように、焼結後の焼結体に、軸受の寸法を強制するサイジング等の再圧縮処理を行うことができる。また、特公昭６３−０６７０４７号公報等に記載のような軸受内周面へのテーパ付与を行う再圧縮処理についても行うことができる。

【実施例】

【0059】

［第１実施例］
原料粉末として次の（１）〜（５）の粉末を用意した。
（１）多孔質鉄粉末Ａ：比表面積：２００ｍ^２／ｋｇ、１４０メッシュ篩上：１９．２％、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上：５４．７％、および３２５メッシュ篩下：２６．１％の粒度分布
（２）多孔質鉄粉末Ｂ：比表面積：１００ｍ^２／ｋｇ、９０メッシュ篩上：２．８％、９０メッシュ篩下かつ１４５メッシュ篩上：２４．３％、および１４０メッシュ篩下：７２．９％の粒度分布、９０メッシュ篩上の粉末の内部の５０μｍ以上の気孔を有する粉末の該粉末に対する割合：８５％、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の内部の４０〜６０μｍ未満の気孔を有する粉末の該粉末に対する割合：６５％
（３）電解銅粉末：１４５メッシュ篩下で３５０メッシュ篩上の粉末が８０〜９０質量％
（４）箔状銅粉末：１００メッシュ篩下で３５０メッシュ篩上の粉末が３５〜５５質量％
（５）錫粉末：３２５メッシュ篩下

【0060】

上記の多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂを表１に示すように割合を変えて添加した鉄粉末を調整し、この鉄粉末に上記の電解銅粉末５質量％、箔状銅粉末６質量％、および錫粉末１質量％を添加し、これらの粉末の合計１００質量部に対し成形潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末０．５質量部を添加して混合し原料粉末を用意した。

【0061】

得られた原料粉末を用いて成形体密度６．６Ｍｇ／ｍ^３の成形体試料を作製し、得られた成形体試料を分解アンモニアガス雰囲気中、７９０℃に加熱して焼結を行い、外径１０．３０ｍｍ、内径７．３１ｍｍおよび高さ６．６３ｍｍの円筒形焼結体試料を作製した後、得られた円筒形焼結体試料を同一の再圧金型を用い同一の圧力で再圧縮して外径１０．２２ｍｍ、内径７．３２ｍｍおよび高さ６．５０ｍｍに加工して、試料番号０１〜０６の焼結体試料を作製した。

【0062】

これらの焼結体試料について、軸方向に切断し、光学顕微鏡により内周面を観察するとともに、画像分析ソフトウエア（イノテック株式会社製 Quick Grain Standard Video）を用いて、気孔の面積、気孔の総数、および各気孔の円相当径およびその分布を調査するとともに、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表１に併せて示す。

【0063】

さらにこれらの焼結体試料について、潤滑油として商品名アンデロール４６５（アンデロールジャパン製）を真空含浸して焼結含油軸受試料とし、電動機のモータシャフトの軸受として装着して該電動機を常温（２５℃）で運転したときの摩擦係数を測定した。この摩擦係数測定結果についても、表１に併せて示す。なお、電動機は、シャフトが直径７．２９ｍｍで、滑り速度が１０１ｍ／分、ＰＶ値が１１０ＭＰａ・ｍ／分である。なお、評価に当たっては、摩擦係数が０．１５未満となる試料を合格として判定を行った。

【0064】

【表1】

【0065】

表１の試料番号０１〜０６の結果より、多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂの割合を変更することにより、気孔の状態を制御できることがわかる。微細な気孔を形成する多孔質鉄粉末Ａの割合が８０％に満たない試料番号０１の試料では、気孔総数が８００個／ｍｍ^２を下回るため含油能力が乏しい。また、試料番号０１の試料では、軸受内周面の気孔の面積率が５０％を超えるとともに、中程度の大きさの気孔を形成する多孔質鉄粉末Ｂの量が過多となるため、円相当径で１００μｍを超える気孔が０．５％を超え、円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下の気孔が１％を超え、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔が１．５％を超え、さらに円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔が３％を超えており、通気度が高いことを示している。このため、通気度が過度に高く潤滑油が漏洩する結果、金属接触が生じて摩擦係数が０．１７となっている。

【0066】

一方、多孔質鉄粉末Ａの割合が８０％の試料番号０２の試料では、気孔総数が８００個／ｍｍ^２に増加して含油能力が充分となり、また、気孔の面積率が５０％に低下するとともに、円相当径で１００μｍを超える気孔が０．５％、円相当径で８０μｍを超え１００μｍ以下の気孔が１％、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔が１．５％、さらに円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔が３％にそれぞれ減少しており、通気度が充分に低下して潤滑油の漏洩が防止されるため、軸と軸受内周面との間の金属接触が抑制されて摩擦係数が０．１３となっている。また、多孔質鉄粉末Ａの割合が８０％を超えて増加すると、気孔総数は増加して含油能力が増加するとともに、気孔の面積率および４０μｍを超える気孔の気孔の数がそれぞれ減少して通気度が低下する。この結果、多孔質鉄粉末Ａの割合が８５〜９０％の試料では、含油能力と通気度のバランスが最適となり摩擦係数が最低で０．１１まで低下している。

【0067】

しかしながら、４０μｍを超える気孔の数が減少して通気度が減少すると潤滑油の漏洩は防止されるが、逆に潤滑油の供給能力は低下する。このため、多孔質鉄粉末Ａの割合が９０％より増加すると、通気度が過度に低下して、潤滑油の供給能力が低下して摩擦係数は増加する。そして、多孔質鉄粉末Ａの割合が９５％を超える試料番号０６の試料では、気孔の面積率が２０％を下回るとともに、円相当径で６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔が０．５％を下回り、同時に円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔の数が０．８％を下回り、潤滑油の供給能力が不十分となって摩擦係数は０．１５まで増加している。

【0068】

以上のことから、多孔質鉄粉末Ａに多孔質鉄粉末Ｂを添加することで気孔の状態を制御できることが確認された。また、気孔の面積率が２０〜５０％、気孔総数が８００個／ｍｍ^２以上、かつ円相当径で１００μｍを超える気孔数が気孔総数の０．５％以下、円相当径で８０〜１００μｍとなる気孔の数が気孔総数の１％以下、および円相当径で６０〜８０μｍとなる気孔の数が気孔総数の０．５〜１．５％の範囲、円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔の数が０．８〜３％の範囲で摩擦係数を低減できることが確認された。さらに、このような気孔状態とするためには、多孔質鉄粉末Ａの割合を８０〜９５％の範囲とすればよいことが確認された。

【0069】

［第２実施例］
第１実施例で用意した多孔質鉄粉末Ａを１４０メッシュの篩および３２５メッシュの篩でふるって１４０メッシュ篩上の粉末、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末、および３２５メッシュ篩下の粉末の３種類に分級し、これらの分級した粉末を表２に示す割合に混合して粒度分布の異なる多孔質粉末Ａを作製した。なお、表２以降の表において「−＃ｎｎｎ」はｎｎｎメッシュ篩下、「＋＃ｍｍｍ」はｍｍｍメッシュ篩上の粉末という意味である。これらの多孔質鉄粉末Ａに、第１実施例で用意した多孔質鉄粉末Ｂを８．８質量％（多孔質鉄粉末の量が鉄粉末の９０％となる量）、電解銅粉末を５質量％、箔状銅粉末を６質量％および錫粉末１質量％を添加した原料粉末を用いて、第１実施例と同様にして、成形、焼結を行い、試料番号０７〜１０の焼結体試料を作製した。

【0070】

これらの焼結体試料についても、第１実施例と同様にして気孔の面積率、気孔総数、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表２に併せて示す。また、これらの焼結体試料について第１実施例と同様にして低温環境下での摩擦係数を測定した。この結果についても表２に併せて示す。なお、表２には、第１実施例の試料番号０４の試料の値を併記した。

【0071】

【表2】

【0072】

表２の試料番号０４、０７〜１０の試料により、多孔質鉄粉末Ａの粒度分布を変更することによって気孔の状態を制御できることがわかる。試料番号０７の試料は、１４０メッシュ篩上の粉末および１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末がそれぞれ１４％および４５％に満たず、３２５メッシュ篩下の粉末の量が多いために粒子間気孔が小さくなり、６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔および４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔の数が乏しく通気度が低いために潤滑油の供給能力が乏しく、摩擦係数が０．１５となっている。

【0073】

一方、１４０メッシュ篩上の粉末が１４％であり、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末の量が４５％の試料番号０８では、適度の粒子間気孔が形成され、６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔の数が０．６％になるとともに４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔の数が０．８％となり、通気度が増加して潤滑油の供給能力が向上したために摩擦係数が０．１３に低下している。また、１４０メッシュ篩上の粉末および１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末の量が増加するに従い、粒子間気孔が多く形成され、４０μｍを超える気孔の数が増加している。このため、１４０メッシュ篩上の粉末が１４％より多く、かつ１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末の量が４５％より多い試料番号０４の試料では、通気度が適度に増加して潤滑油の供給能力が増加するため摩擦係数が０．１１までさらに低下している。

【0074】

しかしながら、４０μｍを超える気孔の数が増加すると、これらの気孔から潤滑油が漏洩し易くなるため、１４０メッシュ篩上の粉末が２９％であり、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が６４％である試料番号０９の試料では、摩擦係数が逆に増加している。そして、１４０メッシュ篩上の粉末が２９％を超えるとともに、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が６４％を超える試料番号１０の試料では、円相当径で１００μｍを超える気孔が０．５％、円相当径で８０〜１００μｍとなる気孔が１％、円相当径で６０〜８０μｍとなる気孔が１．５％、および円相当径で４０〜６０μｍとなる気孔が３％をそれぞれ超え、潤滑油の漏洩が著しくなって摩擦係数が０．１５まで増加している。

【0075】

以上のことから、多孔質鉄粉末Ａの粒度分布は、１４０メッシュ篩上の粉末が１４〜２９％、１４０メッシュ篩下かつ３２５メッシュ篩上の粉末が４５〜６４％とし、残部を３２５メッシュ篩下の粉末とすべきことが確認された。

【0076】

［第３実施例］
第１実施例で用意した多孔質鉄粉末Ｂを９０メッシュの篩および１４０メッシュの篩でふるって９０メッシュ篩上の粉末、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末、および１４０メッシュ篩下の粉末の３種類に分級し、これらの分級した粉末を表３に示す割合に混合して粒度分布の異なる多孔質粉末Ｂを作製した。第１実施例で用いた多孔質鉄粉末Ａに、これらの多孔質鉄粉末Ｂを８．８質量％（多孔質鉄粉末Ａの量が鉄粉末の９０％となる量）と、第１実施例で用いた電解銅粉末を５質量％、箔状銅粉末を６質量％および錫粉末１質量％を添加した原料粉末を用いて、第１実施例と同様にして、成形、焼結を行い、試料番号１１〜１４の焼結体試料を作製した。

【0077】

これらの焼結体試料についても、第１実施例と同様にして気孔の面積率、気孔総数、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表３に併せて示す。また、これらの焼結体試料について第１実施例と同様にして低温環境下での摩擦係数を測定した。この結果についても表３に併せて示す。なお、表３には、第１実施例の試料番号０４の試料の値を併記した。

【0078】

【表3】

【0079】

表３の試料番号０４、１１〜１６の試料により、多孔質鉄粉末Ｂの粒度分布を変更することによって気孔の状態を制御できることがわかる。試料番号１１の試料では、９０メッシュ篩上の粉末が０．５％に満たず、かつ９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末が２０％に満たず、１４０メッシュ篩下の粉末の量が多いために粒子間気孔が小さくなるとともに、多孔質鉄粉末Ｂ内部の中空により形成される気孔も小さいものが多くなる。このため、６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔の数および４０μｍを超え６０μｍ以下の気孔の数が乏しく通気度が低いため、潤滑油の供給能力が乏しく摩擦係数が０．１６となっている。

【0080】

一方、９０メッシュ篩上の粉末の量が０．５％、および９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の量が２０％の試料番号１２では、適度の粒子間気孔が形成されるとともに、多孔質鉄粉末Ｂ内部の中空により形成される気孔もある程度の大きさのものが増加して、４０μｍを超える気孔の数が充分となり、通気度が適度に増加して潤滑油の供給能力が向上したために摩擦係数が０．１３に低下している。また、９０メッシュ篩上の粉末および９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の量が増加するに従い、粒子間気孔が大きく形成されるとともに、多孔質鉄粉末Ｂ内部の気孔により形成される中程度の気孔の数が増加するため、４０μｍ以上の気孔の数が増加している。このため、試料番号０４の試料では、９０メッシュ篩上の粉末および９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の量の増加に伴い摩擦係数がさらに低下している。

【0081】

しかしながら、９０メッシュ篩上の粉末あるいは９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の量が過剰となると、多孔質鉄粉末Ｂ内部の中空により形成される中程度の大きさの気孔の数が過多となって、潤滑油の漏洩が生じ易くなる。このため、９０メッシュ篩上の粉末の量が５％を超えるとともに、９０メッシュ篩下かつ１４５メッシュ篩上の粉末の量が３５％を超える試料番号１４の試料では、円相当径で１００μｍを超える気孔が０．５％、円相当径で８０〜１００μｍとなる気孔が１％、円相当径で６０〜８０μｍとなる気孔が１．５％、および円相当径で４０〜６０μｍとなる気孔が３％をそれぞれ超え、潤滑油の漏洩が著しくなって摩擦係数が０．１６まで増加している。

【0082】

以上のことから、多孔質鉄粉末Ｂの粒度分布は、９０メッシュ篩上の粉末が０．５〜５％、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末が２０〜３５％、残部が１４０メッシュ篩下の粉末とすべきことが確認された。

【0083】

［第４実施例］
アトマイズ鉄粉末（中実、つまり内部に気孔を有さない）を用意し、このアトマイズ粉末を９０メッシュの篩でふるって９０メッシュ篩上の粉末を用意した。この分級したアトマイズ鉄粉末を、第３実施例において分級した多孔質鉄粉末Ｂに、表４に示す割合で添加して９０メッシュ篩上の粉末の一部を中実のアトマイズ鉄粉末で置換した多孔質鉄粉末Ｂを作製し、第１実施例で用いた多孔質鉄粉末Ａに、これらの多孔質鉄粉末Ｂを８．８質量％（多孔質鉄粉末Ａの量が鉄粉末の９０％となる量）と、第１実施例で用いた電解銅粉末を５質量％、箔状銅粉末を６質量％および錫粉末１質量％を添加した原料粉末を用いて、第１実施例と同様にして、成形、焼結を行い、試料番号１５〜１７の焼結体試料を作製した。

【0084】

これらの焼結体試料についても、第１実施例と同様にして気孔の面積率、気孔総数、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表５に示す。また、これらの焼結体試料について第１実施例と同様にして摩擦係数を測定した。この結果についても表５に併せて示す。なお、表４および表５には、第１実施例の試料番号０４の試料の値を併記した。

【0085】

【表4】

【0086】

【表5】

【0087】

表４および表５より、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩上の粉末の内部に有する５０μｍ以上の中空状気孔の数の影響がわかる。試料番号０４の試料は、９０メッシュ篩上の粉末の８５％が内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末である。ここで、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩上の粉末の一部を、中実のアトマイズ鉄粉末に置き換えて、９０メッシュ篩上の粉末において内部に５０μｍ以上の気孔を有するの粉末の割合を減少させると、内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末の割合が減少するに従い、８０μｍを超え１００μｍ以下の気孔の数および６０μｍを超え８０μｍ以下の気孔の数が減少して通気度が低下し、摩擦係数が増加している。ここで、９０メッシュ篩上の粉末の内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末の割合が８０％までは、摩擦係数が０．１５未満であるが、９０メッシュ篩上の粉末の内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末の割合が８０％未満となると、摩擦係数が０．１５を超えている。

【0088】

以上のことから、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩上の粉末の内部に５０μｍ以上の気孔を有する粉末の割合は、該粉末に対して８０％以上とすべきことが確認された。

【0089】

［第５実施例］
アトマイズ鉄粉末（中実、つまり内部に気孔を有さない）を用意し、このアトマイズ粉末を９０メッシュの篩と１４０メッシュの篩でふるって９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末を用意した。この分級したアトマイズ鉄粉末を、第３実施例において分級した多孔質鉄粉末Ｂに、表６に示す割合で添加して９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の一部を中実のアトマイズ鉄粉末で置換した多孔質鉄粉末Ｂを作製し、第１実施例で用いた多孔質鉄粉末Ａに、これらの多孔質鉄粉末Ｂを８．８質量％（多孔質鉄粉末Ａの量が鉄粉末の９０％となる量）と、第１実施例で用いた電解銅粉末を５質量％、箔状銅粉末を６質量％および錫粉末１質量％を添加した原料粉末を用いて、第１実施例と同様にして、成形、焼結を行い、試料番号１８〜２０の焼結体試料を作製した。

【0090】

これらの焼結体試料についても、第１実施例と同様にして気孔の面積率、気孔総数、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表７に示す。また、これらの焼結体試料について第１実施例と同様にして摩擦係数を測定した。この結果についても表７に併せて示す。なお、表６および表７には、第１実施例の試料番号０４の試料の値を併記した。

【0091】

【表6】

【0092】

【表7】

【0093】

表６および表７より、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩上の粉末の内部に有する４０〜６０μｍの中空状気孔の数の影響がわかる。試料番号０４の試料は、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の粉末の６５％が内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末である。ここで、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末の粉末の一部を、中実のアトマイズ鉄粉末に置き換えて、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末において内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末の割合を減少させると、その粉末の割合が減少するに従って通気度が低下し、摩擦係数が増加している。ここで、９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末において内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末の割合が６０％までは、摩擦係数が０．１５未満であるが、内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末の割合が６０％未満となると、摩擦係数が０．１５を超えている。

【0094】

以上のことから、多孔質鉄粉末Ｂの９０メッシュ篩下かつ１４０メッシュ篩上の粉末において内部に４０〜６０μｍの気孔を有する粉末の割合は６０％以上とすべきことが確認された。

【0095】

［第６実施例］
第１実施例で用意した多孔質鉄粉末Ａ、多孔質鉄粉末Ｂ、電解銅粉末、箔状銅粉末、および錫粉末を用いて、電解銅粉末の添加割合を表５に示す割合に変更し、銅粉末の添加量が異なる原料粉末を作製した。なお、多孔質鉄粉末Ａと多孔質鉄粉末Ｂの割合は、多孔質鉄粉末Ａの量が鉄粉末の７０％となる量に調整して添加した。これらの原料粉末を用い、焼結後に第１実施例の焼結体寸法となるよう寸法が異なるコアロッドを用いて成形を行い、第１実施例と同様にして焼結して第１実施例と同様の寸法の円筒形焼結体を作製した。そして第１実施例と同様にしてそれら焼結体を再圧縮、すなわち再圧縮代は第１実施例と同じ条件として再圧縮を行い、試料番号２１〜２８の焼結体試料を作製した。これらの焼結体試料についても、第１実施例と同様にして気孔の面積率、気孔総数、各気孔分布の範囲に属する気孔数が気孔総数に占める割合について調査した。これらの結果を表９に示す。また、これらの焼結体試料について第１実施例と同様にして摩擦係数を測定した。この結果についても表９に併せて示す。なお、表８および表９には、第１実施例の試料番号０４の試料の値を併記した。

【0096】

【表8】

【0097】

【表9】

【0098】

表９より、全体組成におけるＣｕ量が１０質量％に満たない試料番号２１の焼結含油軸受試料では、なじみ性を改善する銅合金相が乏しく、このため摩擦係数が０．１５と高い値となっている。

【0099】

一方、全体組成におけるＣｕ量が１０質量％の試料番号２２の焼結含油軸受試料では、銅合金相の量が充分となり摩擦係数が０．１３まで低下している。また、全体組成におけるＣｕ量が増加するに従い銅合金相の量が増加するため、Ｃｕ量が３０質量％までは焼結含油軸受のなじみ性が増加して、摩擦係数がさらに低下している。一方、Ｃｕ量が増加するに従い鉄相が減少するため、気孔総数は減少しており、Ｃｕ量が３０質量％を超える試料では摩擦係数が増加している。しかしながら、全体組成におけるＣｕ量が５９質量％までは気孔総数が８００個／ｍｍ^２以上となっており、気孔総数は充分な数となっており、摩擦係数も０．１３となっている。

【0100】

しかしながら、全体組成におけるＣｕ量が５９質量％を超える試料番号２８の焼結含油軸受試料では、Ｃｕが過多となって気孔総数が８００個／ｍｍ^２を下回っているため、含油能力が乏しく、かつ円相当径で４０μｍを超え６０μｍ以下となる気孔および６０μｍを超え８０μｍ以下となる気孔の割合が過多となっているため、通気度が増加して油圧の漏洩が生じ、油膜が失われて金属接触が発生した結果、摩擦係数が０．１７と増加している。以上のことから、Ｃｕ量は１０〜５９質量％の範囲とすべきことが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本発明の焼結含油軸受は、自動車のパワーウインド用モータの軸受のような、間欠的かつ短時間使用される電装用モータの軸受に好適である。

【図1】