烧结轴承的制造方法、烧结轴承、以及具有该烧结轴承的振动电机

摘要

本发明涉及烧结轴承的制造方法，该烧结轴承在内周具有轴承面，在所述轴承面与待支承的轴之间形成轴承间隙。该制造方法包括：压缩成型工序(P2)，对原料粉末进行压缩成型而得到压坯，所述原料粉末是以使铜粉在铁粉中部分扩散而形成的部分扩散合金粉(11)为主原料并在其中混配有低熔点金属粉(14)和固体润滑剂粉而成的；以及烧结工序(P3)，烧结压坯(4’)而得到烧结体(4”)。

说明书

技术领域

本发明涉及烧结轴承的制造方法、烧结轴承、以及具有该烧结轴承的振动电机。

背景技术

烧结轴承为具有无数内部孔隙的多孔质体，通常在内部孔隙中浸渗有润滑流体 (例如润滑油)的状态下使用。这种情况下，如果烧结轴承及插入其内周的轴相对旋 转，则保持在烧结轴承的内部孔隙中的润滑油随着温度上升而渗出到烧结轴承的内周 面(轴承面)。并且，利用该渗出的润滑油，在烧结轴承的轴承面与轴的外周面之间 的轴承间隙内形成油膜，从而使轴以相对自由旋转的方式得到支承。

例如，下述的专利文献1中，作为以铁和铜作为主要成分的铜铁系的烧结轴承， 记载了通过对在铁粉上包覆有10质量％以上且小于30质量％的铜且粒度为80目以 下的覆铜铁粉进行压粉、烧结而成的烧结轴承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3613569号公报

专利文献2：日本特开2001-178100号公报

专利文献3：日本特开2008-99355号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，本发明人进行证实的结果表明，在将应用了专利文献1的技术手段的烧结 轴承用于例如振动电机的情况下，旋转波动增大。认为这是由于，在将覆铜铁粉进行 压粉、烧结而成的烧结轴承中，铁相(铁组织)与铜相(铜组织)的网络强度低，因 此轴承面早期地发生了磨损。

作为用于实现轴承面的耐磨损性的提高的技术手段，可以考虑使用混配有Ni或 Mo等的金属粉末的混合粉末，并对其进行压粉、烧结。但是，由于Ni或Mo等的金 属粉末昂贵，因此会导致烧结轴承的高成本化。

鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于使烧结轴承高强度化并且使轴承面的耐 磨损性提高。另外，本发明的目的在于以低成本提供能够长期稳定地发挥高旋转性能 的振动电机。

用于解决课题的手段

振动电机例如在手机等移动终端中作为报知电话的来电、邮件的接收等的振动器 而发挥功能的，例如，如专利文献2、3所述，利用在内周具有轴承面的圆筒状的烧 结轴承，对安装有锤(偏心锤)的轴的沿轴向分开的的两个部位进行支承，并且，通 过电机部使上述轴旋转，由此在终端整体中产生振动。烧结轴承被固定于例如由金属 材料形成的壳体的内周。在该振动电机中，当对电机部通电时，轴受到锤的影响，在 沿着烧结轴承的轴承面的整个面振摆回转的同时旋转。即，在这种振动电机中，轴以 其中心相对于烧结轴承的轴承中心向所有方向偏心的状态旋转。

近年来，考虑到在所谓的智能手机等上的搭载，要求振动电机进一步小型化。在 使振动电机小型化的情况下，电机功率的增大存在极限。为了在这种状况下也确保规 定的振动性能，通过使电机高速旋转(10000rpm以上)或者增大锤的不平衡载荷来 应对，振动电机用烧结轴承的使用条件趋向于变得更加苛刻。即，在振动电机中，如 上述所述，由于轴在沿着轴承面的整个面振摆回转的同时旋转，并且，轴承面由于不 平衡载荷而被轴频繁地敲击，因此，烧结轴承的使用条件本来就比通常用途的烧结轴 承(例如，主轴电机用的烧结轴承)更加苛刻，轴承面容易被磨损。因此，当使电机 高速旋转时，会进一步加剧轴承面的磨损，因而，因轴承面的磨损而引起的旋转波动 变得更大。

考虑到这种情况而完成的本发明是一种烧结轴承的制造方法，该烧结轴承在内周 具有轴承面，在所述轴承面与待支承的轴之间形成轴承间隙，其特征在于，该烧结轴 承的制造方法包括：压缩成型工序，对原料粉末进行压缩成型而得到压坯，所述原料 粉末是以使铜粉在铁粉中部分扩散而形成的部分扩散合金粉为主原料并在其中混配 有低熔点金属粉和固体润滑剂粉而成的；和烧结工序，烧结所述压坯而得到烧结体。

部分扩散合金粉中，铜粉的一部分扩散到铁粉中，因此，能够在烧结后的铁组织 与铜组织之间得到比使用覆铜铁粉的情况更高的网络强度。另外，在上述的制法中， 随着压坯在烧结工序中被烧结，压坯中含有的低熔点金属粉熔融。由于低熔点金属相 对于铜具有高润湿性，因此，通过液相烧结，能够使相邻的部分扩散合金粉的铁组织 与铜组织、或者铜组织彼此牢固地结合。另外，在各个部分扩散合金粉中的、铜粉的 一部分扩散到铁粉的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的低熔点金属发生扩散，因 此，能够进一步提高铁组织与铜组织之间的网络强度。由此，即使不使用Ni或Mo 等昂贵的金属粉末并且是以较低的温度对压坯加热(烧结)的所谓低温烧结，也能够 得到轴承面的耐磨损性优异且具有高径向抗压强度(例如300MPa以上)的高强度的 烧结体(烧结轴承)。

并且，如果提高轴承面的耐磨损性，则能够防止由轴承面的磨损引起的旋转波动。 另外，如果烧结轴承不具备充分的径向抗压强度，则尤其当向壳体内周压入烧结轴承 时轴承面变形(轴承面的正圆度或圆柱度等降低)，因此，需要在压入后追加实施精 整等形状矫正加工来将轴承面精加工成适当形状。对此，如果能够如上述那样得到具 有较高的径向抗压强度的烧结体，则能够尽可能地防止轴承面随着将烧结轴承压入到 壳体内周而变形这样的情况，因此，不需要追加实施上述的形状矫正加工。

压坯的烧结温度(加热温度)能够设定为例如820℃以上且900℃以下。如果在 含有碳的气体气氛中实施这样的烧结处理，则气体中含有的碳扩散到铁组织中，因此， 能够得到铁组织由铁素体相和珠光体相的两相组织构成的烧结体。作为烧结体，铁组 织可以全部由铁素体相形成，但也如果由上述的两相组织构成铁组织，则烧结体含有 硬质的珠光体相，由此，能够进一步提高轴承面的耐磨损性。另外，如果是上述的烧 结条件，则压坯所包含的铜粉不熔融，因而，铜不会随着烧结而扩散到铁组织中。因 此，烧结体的表面形成有适量的铜组织(青铜相)。因此，与轴的初期磨合性良好， 能够得到摩擦系数小的轴承面。

要得到上述的烧结轴承(烧结体)，优选使用使平均粒径为5μm以上且不足20 μm的铜粉在铁粉中部分扩散而成、且含有10质量％～30质量％的Cu的部分扩散合 金粉，来作为部分扩散金粉。

本发明人反复进行了深入研究，结果弄清了：原料粉末中含有平均粒径超过106 μm的大粒径的部分扩散合金粉时，容易在烧结体的内部形成粗大孔隙，结果，有时 无法确保所需要的轴承面的耐磨损性或径向抗压强度等。因此，优选使用平均粒度为 145目以下(平均粒径为106μm以下)的部分扩散合金粉。通过使用这样的合金粉， 烧结后的金属组织变得均匀，能够稳定地得到金属组织(多孔组织)中的粗大孔隙的 产生得到了抑制的烧结体。由此，能够稳定地得到轴承面的耐磨损性、轴承的径向抗 压强度进一步提高的烧结轴承。

作为原料粉末，优选使用混配有0.5质量％～3.0质量％的作为低熔点金属粉的锡 粉并且混配有0.3质量％～1.5质量％的作为固体润滑剂粉的石墨粉而成的粉末。这样， 能够稳定地批量生成可适当地实现上述的作用效果的烧结轴承。

作为构成部分扩散合金粉(Fe-Cu部分扩散合金粉)的铁粉，可以使用还原铁粉。 作为铁粉，除了还原铁粉以外，也可以使用例如雾化铁粉，但还原铁粉形成为具有内 部孔隙的海绵状(多孔状)，因此粉末比雾化铁粉更柔软，压缩成型性优异。因此， 即使以低密度也能够提高压坯强度，能够防止压坯发生缺损、破裂。另外，还原铁粉 由于如上所述形成为海绵状，因此还具有保油性比雾化铁粉优异的优点。

可以在烧结工序之后设置使润滑油浸渗到烧结体的内部孔隙中的含油工序。在该 含油工序中，能够使以40℃下的运动粘度在10mm²/秒～50mm²/秒的范围内的润滑 油或者40℃下的运动粘度在10mm²/秒～50mm²/秒的范围内的油(润滑油)为基础 油的液态脂，浸渗在烧结体的内部孔隙中。如果使40℃下的运动粘度在上述范围内 的润滑油或者液态脂浸渗于烧结体的内部孔隙中，则能够在轴承间隙中形成高刚性的 油膜，而且能够得到可抑制转矩升高的烧结轴承(烧结含油轴承)。

根据以上所示的结构，能够以低成本制造具有高旋转精度且旋转波动小的烧结轴 承。

烧结轴承能够应用于电机特别是振动电机中。振动电机具有：轴；电机部，其驱 动所述轴旋转；烧结轴承，其在内周具有轴承面，并且将所述轴支承成旋转自如；锤， 其设置于所述轴上；以及壳体，所述烧结轴承被压入固定于该壳体的内周，通过所述 锤使所述轴相对于轴承中心偏心旋转，从而产生振动。

作为振动电机用的烧结轴承，可以使用由以铁为主要成分其次大量含有铜的烧结 体构成、并且具有300MPa以上的径向抗压强度的烧结轴承。这样，通过使用价格低 廉、以机械强度优异的铁为主要成分其次大量含有与轴的初期磨合性等滑动特性优异 的铜的烧结体，来作为烧结体，由此，即使在使电机高速旋转、或者增大不平衡载荷 的情况下，也能够在不导致特别的成本增加的情况下确保高旋转性能。特别地，通过 使用径向抗压强度为300MPa以上的烧结轴承，即使在向壳体内周压入并固定烧结轴 承的情况下，也能够尽可能地防止轴承面随着压入而变形从而导致轴承面的正圆度或 圆柱度等降低这样的情况。因此，不需要对固定于壳体内周的烧结轴承追加实施用于 将轴承面精加工成适当形状、精度的加工。反过来说，还能够没有问题地采用作为简 单的固定方法的压入，来作为烧结轴承相对于壳体的固定方法。另外，如果烧结轴承 具有300MPa以上的径向抗压强度，则即使在组装有振动电机的便携终端掉落等而对 振动电机(烧结轴承)施加有大的冲击值的情况下，也能够尽可能地防止轴承面变形 等。如上所述，根据本发明，能够以低成本提供可长期稳定地发挥高旋转性能的振动 电机。

以下列举作为振动电机用的烧结轴承所优选的特性。

作为该烧结轴承，如上述所述，可以使用将原料粉末成型、烧结而成的烧结体， 所述原料粉末含有使铜粉在铁粉中部分扩散而成的部分扩散合金粉、低熔点金属粉以 及固体润滑剂粉。

作为部分扩散合金粉的铁粉，优选使用还原铁粉。

作为部分扩散合金粉，优选使用平均粒度为145目以下(平均粒径为106μm以 下)的部分扩散合金粉。

该烧结轴承能够由原料粉末得到，该原料粉末使用锡粉作为低熔点金属粉、使用 石墨粉作为固体润滑剂粉。这种情况下，烧结轴承能够由烧结体构成，该烧结体含有 10质量％～30质量％的Cu、0.5质量％～3.0质量％的Sn、以及0.3质量％～1.5质量％ 的C，该烧结体的其余部分由铁和不可避免的杂质构成。

如果以软质的铁素体相为主体来构成烧结体的铁组织，则能够减弱轴承面对轴的 攻击性，因此能够抑制轴的磨损。以铁素体相为主体的铁组织例如可以通过在铁与碳 (石墨)不发生反应的900℃以下的温度下对压坯进行烧结而得到。

以铁素体相为主体的铁组织中，除了全部为铁素体相的组织以外，还包含在铁素 体相的晶界处存在比铁素体相硬质的珠光体相这样的铁组织。这样，通过在铁素体相 的晶界处形成珠光体相，由此，与铁组织仅由铁素体相构成的情况相比，能够提高轴 承面的耐磨损性。为了同时实现对轴的磨损的抑制和轴承面的耐磨损性提高，优选使 铁素体相(αFe)和珠光体相(γFe)在铁组织中所占的比例分别为80％～95％和 5％～20％(αFe：γFe＝80％～95％：5％～20％)。需要说明的是，上述的比例例如可 以通过烧结体的任意截面中的铁素体相和珠光体相各自的面积比来求出。

上述构成中，烧结体的表层部的孔隙率、特别是包含轴承面的表层部的孔隙率优 选设定为5％～20％。需要说明的是，在此所说的表层部是指从表面起至深度100μm 的区域。

烧结轴承能够作为在烧结体的内部孔隙中浸渗有润滑油的所谓烧结含油轴承，这 种情况下，作为润滑油，优选使用40℃下的运动粘度在10mm²/秒～50mm²/秒的范 围内的润滑油。也可以在烧结体中浸渗以40℃下的运动粘度处于10mm²/秒～50mm²/ 秒的范围内的润滑油为基础油的液态脂。

在上述结构的振动电机中，可以将烧结轴承配置于电机部的轴向两侧。这种情况 下，将配置于电机部的轴向两侧的烧结轴承中的一侧的烧结轴承配置于锤与电机部之 间，且使该一侧的烧结轴承的轴向尺寸比另一侧的烧结轴承的轴向尺寸大。这样，由 于能够将上述一侧的烧结轴承的轴承面面积设定得较大，因此能够在接近于相对较大 的不平衡载荷起作用的锤的一侧，提高轴支承能力。另一方面，在相对较小的不平衡 载荷起作用的上述另一侧的烧结轴承中，由于能将其轴承面面积设定得较小，因此能 够抑制振动电机整体的转矩增大。

发明效果

如上述所述，根据本发明，能够提供具有高强度、且提高了轴承面的耐磨损性的 烧结轴承。

另外，当将本发明的烧结轴承组装于电机、例如振动电机中使用时，能够以低成 本提供可靠性和耐久性优异的电机。另外，即使在使振动电机高速旋转或者增大了不 平衡载荷的情况下，也能够长期稳定地发挥高旋转性能。

附图说明

图1是具有烧结轴承的振动电机的主要部分概要剖视图。

图2是沿图1中的A-A线观察的剖视图。

图3是示出烧结轴承的制造工序的框图。

图4是示意地示出部分扩散合金粉的图。

图5a是示出压缩成型工序的概要剖视图。

图5b是示出压缩成型工序的概要剖视图。

图6是概念性地示出压坯的一部分的图。

图7是示意性地示出烧结体的金属组织的图。

图8是图2中的X部分的显微镜照片。

图9是现有技术的烧结轴承的轴承面附近的显微镜照片。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。

图1是代表性的振动电机的主要部分概要剖视图。图示例的振动电机1具有：电 机部M，其具有转子磁铁和定子线圈等；金属制或者树脂制的壳体2，其形成为大致 圆筒状；环状的烧结轴承4(41、42)，它们分离地配置于轴向的两处部位，且压入 固定于壳体2的内周；以及轴3，其插入烧结轴承4(41、42)的内周。轴3被配置 于两个烧结轴承41、42之间的电机部M以10000rpm以上的转速旋转驱动。轴3由 不锈钢等金属材料形成，在此使用直径为2mm以下(优选为1.0mm以下)的轴。在 轴3的一端，以一体或分体的方式设置有锤W，该锤W用于使轴3相对于烧结轴承 4偏心旋转。在轴3的外周面3a与烧结轴承4的轴承面4a之间形成的间隙(轴承间 隙)的间隙宽度例如以单侧(半径值)计被设定为约4μm。在烧结轴承4的内部孔 隙中，浸渗有40℃下的运动粘度在10mm²/秒～50mm²/秒的范围内的润滑油(例如 合成烃类润滑油)。之因此选择使用这样的低粘度的润滑油作为浸渗到烧结轴承4的 内部孔隙中的润滑油，是为了确保形成在轴承间隙内的油膜的刚性并抑制转矩的升 高。并且，也可以在烧结轴承4的内部孔隙中浸渗以40℃下的运动粘度处于10mm²/ 秒～50mm²/秒的范围内的油为基础油的液态脂，来代替上述的润滑油。

在具有上述构成的振动电机1中，当对电机部M通电而使轴3相对于烧结轴承 4相对旋转时，保持在烧结轴承4的内部孔隙中的润滑油随温度上升而渗出到轴承面 4a上。利用该渗出的润滑油，在对置的轴3的外周面3a与烧结轴承4的轴承面4a 之间的轴承间隙内形成油膜，轴3被烧结轴承4支承成能够相对旋转自如。并且，轴 3受到设置于其一端的锤W的影响而沿轴承面4a的整个面一边振摆回转一边旋转。 即，如图2所示，轴3以使其中心Oa相对于烧结轴承4(41、42)的中心Ob向所 有方向偏心的状态旋转。

在图示例中，使两个烧结轴承41、42的轴向长度(轴承面4a的面积)和径向的 厚度相互不同。具体地说，将接近锤W的一侧的烧结轴承41的轴承面4a的面积设 定得比远离锤W的一侧的烧结轴承42的轴承面4a的面积大。这是由于：在接近锤 W的一侧，比远离锤W的一侧大的不平衡载荷作用于轴3，因此通过轴承面4a的面 积扩大来实现支承能力的提高，另一方面，在远离锤W的一侧，由于不需要像接近 锤W的一侧那样的支承能力，因此降低轴承面4a的面积而实现低力矩化。

虽然省略了图示，但为了防止浸渗到烧结轴承4的内部孔隙中的润滑油(或者液 态脂)漏出到壳体2的外部或飞散，可以在振动电机1中设置对壳体2的开口部进行 密封的密封部件。

以上说明的烧结轴承4由以铁为主要成分、含有10质量％～30质量％的铜的铁铜 系的烧结体构成，且具有300MPa以上的径向抗压强度。这样的烧结轴承4例如如图 3所示依次经过(A)原料粉末生成工序P1、(B)压缩成型工序P2、(C)烧结工序 P3、(D)精整(sizing)工序P4以及(E)含油工序P5来制造。以下对这些各工序 进行说明。需要说明的是，两个烧结轴承4(41、42)具有实质上相同的结构，以相 同的制造步骤来制造。

(A)原料粉末混合工序P1

在该原料粉末生成工序P1中，通过混合后述的多种粉末，使作为烧结轴承4的 制作用材料的原料粉末10[参照图5(a)]均匀化。本实施方式中使用的原料粉末10 是以部分扩散合金粉为主要原料并在其中混配低熔点金属粉和固体润滑剂粉而成的 混合粉末。可以根据需要在该原料粉末10中添加各种成型润滑剂(例如，用于提高 脱模性的润滑剂)。以下，对上述的各粉末进行详述。

[部分扩散合金粉]

如图4所示，作为部分扩散合金粉11，使用使铜粉13在铁粉12的表面部分扩 散而成的Fe-Cu部分扩散合金粉，在本实施方式中，使用使平均粒径比铁粉12小的 大量铜粉13在铁粉12的表面部分扩散而成的Fe-Cu部分扩散合金粉。该部分扩散合 金粉11的扩散部分形成Fe-Cu合金，如图4中的局部放大图所示，合金部分具有铁 原子12a与铜原子13a相互结合并排列而成的结晶结构。作为部分扩散合金粉11，仅 使用平均粒度为145目以下(平均粒径为106μm以下)的粒子。

需要说明的是，粉末的粒径越小表观密度越低，容易漂浮。因此，原料粉末中大 量含有小粒径的部分扩散合金粉11时，在后述的压缩成型工序P2中，原料粉末对成 型模具(内腔)的填充性降低，难以稳定地得到预定形状、密度的压坯。具体而言， 本发明人发现，如果含有25质量％以上的粒径为45μm以下的部分扩散合金粉11， 则容易产生上述的问题。因此，作为部分扩散合金粉11，期望选择使用平均粒度为 145目以下(平均粒径为106μm以下)且不含有25质量％以上的平均粒度为350目 (平均粒径为45μm)以下的粒子的部分扩散合金粉。平均粒径可以通过下述的激光 衍射散射法(例如使用株式会社岛津制作所制造的SALD31000)来测定，即，对粒 子群照射激光，根据其发出的衍射-散射光的强度分布图案通过计算求出粒度分布以 及平均粒径(以下叙述的粉末的平均粒径也能够通过同样的方法测定)。

作为构成上述的部分扩散合金粉11的铁粉12，可以没问题地使用还原铁粉、雾 化铁粉等公知的铁粉，本实施方式中使用还原铁粉。还原铁粉为近似于球形的不规则 形状且为具有内部孔隙的海绵状(多孔质状)，因此也被称为海绵铁粉。对于所使用 的铁粉12，优选平均粒径为20μm～106μm的铁粉，更优选平均粒径为38μm～75 μm的铁粉。

另外，作为构成部分扩散合金粉11的铜粉13，可以广泛使用通用的不规则形状 或树枝状的铜粉，例如使用电解铜粉、雾化铜粉等。本实施方式中，使用表面具有多 个凹凸并且作为粒子整体形成近似于球形的不规则形状的成型性优异的雾化铜粉。作 为铜粉13，使用粒径比铁粉12小的铜粉，具体而言，使用平均粒径为5μm以上且 20μm以下(优选小于20μm)的铜粉。需要说明的是，各个部分扩散合金粉11中 的Cu的比例为10质量％～30质量％(优选为22质量％～26质量％)，与在烧结工序 P3中得到的烧结体4”所含有的铜的质量比(严格地说是烧结体4”不含有Sn、C时 的铜的质量比)相同。即，本实施方式中，在原料粉末10中不混配单质的铜粉、铁 粉。在原料粉末中也可以混配单质的铜粉、铁粉，但混配单质的铜粉时，难以实现轴 承面4a的耐磨损性的提高。因此，例如在轴3随着轴3旋转而碰撞到轴承面4a上时 等，容易在轴承面4a上形成压痕(凹陷)。另外，混配单质的铁粉时，难以得到具有 所期望的径向抗压强度的烧结体(烧结轴承)。因此，原料粉末中，优选不混配单质 的铜粉、铁粉。

[低熔点金属粉]

作为低熔点金属粉，使用熔点为700℃以下的金属粉、例如锡、锌、磷等的粉末。 本实施方式中，使用这些低熔点金属粉中容易扩散到铜和铁中的(相容性良好)、并 且能够以单质粉末使用的锡粉14(参照图6)、特别是雾化锡粉。作为锡粉(雾化锡 粉)14，优选使用平均粒径为5μm～63μm的锡粉，更优选使用平均粒径为20μm～ 45μm的锡粉。对原料粉末10混配0.5质量％～3.0质量％的锡粉14。

[固体润滑剂]

作为固体润滑剂，可以使用石墨、二硫化钼等的粉末中的一种或两种以上。本实 施方式中，考虑到成本，使用石墨粉、特别是鳞片状石墨粉。对原料粉末10混配0.3 质量％～1.5质量％的石墨粉。

(B)压缩成型工序P2

在该压缩成型工序P2中，使用图5a和图5b所示这样的成型模具20对原料粉末 10进行压缩成型，由此得到形成为近似于由图1等所示的烧结轴承4的形状(大致 为成品形状)的环状的压坯4’。成型模具20具有同轴配置的型芯21、上下冲头22、 23和冲模24作为主要结构。成型模具20例如设置在凸轮式成型压力机的模架中。

上述结构的成型模具20中，在由型芯21、下冲头23和冲模24划成的内腔25 内填充原料粉末10后，使上冲头22相对于下冲头23相对接近地移动，以适当的加 压力(根据待成型的压坯的形状、尺寸来设定)对原料粉末10进行压缩成型。这样， 能够得到近似于烧结轴承4的形状的压坯4'。然后，使上冲头22上升移动，同时使 下冲头23上升移动，将压坯4’排出到内腔25外。如图6中示意性所示，压坯4’ 中，均匀分散有部分扩散合金粉11、锡粉14和石墨粉(未图示)。本实施方式中使 用还原铁粉作为构成部分扩散合金粉11的铁粉12，因此，与使用雾化铁粉而成的部 分扩散合金粉相比粉末更柔软，压缩成型性优异。因此，即使以低密度也能够提高压 坯4’的强度，能够防止压坯4’发生缺损、破裂。

(C)烧结工序P3

烧结工序中，通过对压坯4’实施烧结处理而得到烧结体。本实施方式中的烧结 条件设定为石墨所含有的碳与铁不发生反应(不产生碳的扩散)的条件。在铁-碳的 平衡状态下，相变点在723℃，超过该温度时，铁与碳开始反应，在铁组织中形成珠 光体相(γFe)，烧结时在超过900℃后开始碳(石墨)与铁的反应，形成珠光体相。 由于珠光体相的硬度高至HV300以上，因此如果该珠光体相存在于烧结轴承4的铁 组织中，则能够提高轴承面4a的耐磨损性，能够抑制高面压下的轴承面4a的磨损， 从而提高轴承寿命。

因此，本实施方式中，以在烧结后的铁组织(烧结体的铁组织)中含有珠光体相 这样的条件、更详细而言以烧结后的铁组织是由相对软质的铁素体相(HV200以下)、 和相对硬质的珠光体相的两相组织构成这样的条件，来烧结压坯4。但是，高硬度的 珠光体相对对象材料的攻击性强，因此，如果在烧结轴承4的铁组织中过量存在珠光 体相，则可能使轴3的磨损加剧。为了防止上述情况，如图7所示，将珠光体相γFe 抑制为存在(散布)于铁素体相αFe的晶界的程度。在此所述的“晶界”是指形成 在粉末粒子之间的晶界和形成在粉末粒子中的晶粒间界这两者。如果定量地表示，则 铁组织中的铁素体相αFe和珠光体相γFe的存在比例以烧结体的任意截面中的面积 比计分别优选设定为约80％～95％和5％～20％(αFe：γFe＝80％～95％：5％～20％)。 由此，能够得到同时实现了轴3的磨损抑制和轴承面4a的耐磨损性提高的烧结轴承 4。

珠光体相γFe的析出量主要取决于烧结温度和气氛气体。因此，为了得到由珠 光体相γFe和铁素体相αFe的两相组织构成、且珠光体相γFe存在于铁素体相αFe 的晶界的程度的铁组织，将压坯4'的加热温度(烧结温度)设定为820℃以上且900 ℃以下。另外，烧结气氛设定为将丁烷或丙烷等液化石油气体与空气混合并使用Ni 催化剂使其热分解而成的吸热型气体(RX气体)、或者天然气等含有碳的气体气氛。 由此，在烧结时气体中含有的碳扩散到铁中，因此能够形成上述程度的珠光体相γFe。 需要说明的是，如上所述，在超过900℃的温度下将压坯4’加热/烧结时，石墨粉所 含的碳与铁反应，因此在烧结体的铁组织中过量形成珠光体相γFe。因此，将压坯 4'的烧结温度设定成900℃以下是重要的。需要说明的是，在原料粉末10中含有流体 润滑材料等各种成型润滑剂的情况下，成型润滑剂随着烧结而挥发。

通过在上述的条件下对压坯4'进行加热/烧结而得到的烧结体4”含有10质量 ％～30质量％(优选22质量％～26质量％)的Cu、0.5质量％～3.0质量％(优选1.0 质量％～3.0质量％)的Sn、0.3质量％～1.5质量％(优选0.5质量％～1.0质量％)的 C，其余部分由铁和不可避免的杂质构成。这样，该烧结体4”的金属组织的大部分 由铁(铁组织)构成，因此机械强度也优异。另一方面，由于该烧结体4”在金属组 织中含有一定量的铜，因此，能够得到与轴3的初期磨合性良好的轴承面4a。特别 地，如果是将压坯4’的烧结温度设定为比铜的熔点(1083℃)低的温度的上述的烧 结条件，则压坯4’中含有的铜粉13不会随着烧结而熔融，因此，铜不会随着烧结 而扩散到铁(铁组织)中。因此，在烧结体4”的表面(轴承面4a)形成有含有青铜 相的适量的铜组织。另外，在烧结体4”的表面还露出有游离石墨。因此，能够得到 与轴3的初期磨合性良好且摩擦系数小的轴承面4a。如果增加Sn的混配量，则能够 得到机械强度高的烧结体4”(烧结轴承4)，但Sn的量过量时，粗大孔隙增多，导致 轴承面4a的耐磨损性降低，因此设定为上述的混配比例(相对于Cu的混配比例为约 10％的混配比例)。

在烧结体4”中，形成以铁为主要成分的铁组织和以铜为主要成分的铜组织。本 实施方式中，在原料粉末中未添加铁粉单质、铜粉单质，即使添加也是微量，因此， 烧结体4”的全部的铁组织和铜组织形成为以部分扩散合金粉11为主体。在部分扩 散合金粉中，铜粉的一部分扩散到铁粉中，因此，能够在烧结后的铁组织与铜组织之 间得到高的网络强度。另外，在烧结压坯4’时，压坯4’中的锡粉14熔融，将构成 部分扩散合金粉11的铜粉13的表面润湿。与此相伴，在锡(Sn)与铜(Cu)之间 进行液相烧结，如图7所示，形成相邻的部分扩散合金粉11的铁组织与铜组织、或 者铜组织彼此结合而成的青铜相(Cu-Sn)16。另外，在各个部分扩散合金粉11中的、 铜粉13的一部分扩散到铁粉12的表面而形成Fe-Cu合金的部分，熔融的Sn扩散而 形成Fe-Cu-Sn合金(合金相)17，因此，烧结体4”中的铁组织与铜组织之间的网 络强度进一步提高。因此，即使不使用Ni或Mo等昂贵的金属粉末并以上述那样的 低温烧结，也能够得到具有高机械强度(径向抗压强度)、具体而言为300MPa以上 的径向抗压强度的烧结体4”以及烧结轴承4。另外，还能够使轴承面4a变硬而提高 轴承面4a的耐磨损性。并且，在图7中，铁素体相αFe、珠光体相γFe等通过色的 深浅来表现。具体而言，颜色按照铁素体相αFe→青铜相16→Fe-Cu-Sn合金17→珠 光体相γFe的顺序变深。

另外，作为部分扩散合金粉11，使用了平均粒度为145目以下(平均粒径为106 μm以下)的粉末，因此，能够使烧结体4”的多孔组织均匀化从而防止粗大孔隙的 生成。因此，能够使烧结体4”高密度化从而进一步提高轴承面4a的耐磨损性、径 向抗压强度。

粗大孔隙特别容易产生在烧结体4”的表层部(从烧结体表面起至深度100μm 的区域)，但如果是以上述方式得到的烧结体4”，则如上所述，能够防止表层部产生 粗大孔隙，从而实现表层部的高密度化。具体而言，能够使表层部的孔隙率为5％～ 20％。该孔隙率例如可以通过对烧结体4”的任意截面中的孔隙部的面积比例进行图 像分析来求出。

这样，表层部得到高密度化，由此，能够得到表面孔隙度比较小的轴承面4a， 具体而言是表面孔隙度被设定在5％以上且20％以下的轴承面4a。需要说明的是，特 别是当轴承面4a的表面孔隙度低于5％时，难以在轴承间隙内渗出所需要的足够量的 润滑油(油膜形成能力不充分)，无法得到作为烧结轴承4的优点。

另外，用于得到该烧结体4”的原料粉末以使铜粉13部分扩散到铁粉12的表面 而成的部分扩散合金粉11为主要原料，因此，能够防止在现有的铁铜系烧结轴承中 成为问题的铜的偏析。

压坯4’的烧结条件除了如上述那样设定为使烧结后的铁组织由铁素体相αFe 与珠光体相γFe的两相组织构成之外，还可以设定为使烧结后的铁组织全部成为铁 素体相αFe。具体而言，将压坯4’的加热温度设定为800℃(优选820℃)以上且 880℃以下，并且将烧结气氛设定为不含碳的气体气氛(氢气、氮气、氩气等)或者 真空。如果是这样的烧结条件，则在原料粉末中不发生碳与铁的反应，并且，气体中 含有的碳也不会扩散到铁中。因此，能够使烧结后的铁组织全部由软质的铁素体相构 成。

(D)精整工序P4

在精整工序P4中对以上方式得到的烧结体4”实施精整。这样，烧结体4”被精 加工成完工形状和尺寸。需要说明的是，根据需要实施精整即可，但并不一定需要实 施。即，如果在烧结工序P3中得到的烧结体4”的各部被精加工成了期望的形状和 尺寸，则也可以省略精整工序P4。

(E)含油工序P5

对于各部被精加工成完工形状和尺寸的烧结体4”，在含油工序P5中，通过真空 浸渗等方法使上述的润滑油(或者液态脂)浸渗在其内部孔隙中。这样，图1所示的 烧结轴承4完成。根据用途也可以省略该含油工序P5，制成在不给油条件下使用的 烧结轴承。

如上述所述，经过本实施方式的制造工序得到的烧结轴承4(烧结体4”)具有 300MPa以上的径向抗压强度，该径向抗压强度的值是现有的铁铜系烧结轴承的径向 抗压强度的2倍以上的值。另外，本实施方式的烧结轴承4的密度达到6.8±0.3g/cm³， 密度高于现有的铁铜系烧结轴承的密度(约6.6g/cm³)。虽然对于现有的铁铜系烧结 轴承来说通过在压坯的成型工序中进行高度压缩也能够实现高密度化，但这种情况 下，内部的流体润滑剂在烧结时无法燃烧而气化，因此，表层部的孔隙粗大化。在本 发明涉及的制法中，在压坯的压缩成型时不需要进行高度压缩，能够防止这样的不良 情况。

这样，能够使烧结体4”高密度化，另一方面，能够使含油率为15体积％以上， 能够确保与现有的铁铜系烧结轴承同等程度的含油率。这主要是由于使用了形成为海 绵状的保油性优异的还原铁粉来作为构成部分扩散合金粉11的铁粉12。这种情况下， 浸渗到烧结体4”中的润滑油不仅保持在形成于烧结组织的粒子间的孔隙内，而且也 保持在还原铁粉所具有的孔隙内。

如上所述，通过本发明的制造方法得到的烧结轴承4由具有高径向抗压强度 (300MPa以上的径向抗压强度)的烧结体4”构成，因此，即使在压入固定到壳体 2的内周的情况下，轴承面4a也不会仿照壳体2的内周面形状而变形，即使在安装 后也能够稳定地维持轴承面4a的正圆度、圆柱度等。因此，在将烧结轴承4压入固 定到壳体2的内周后，能够在不追加实施用于将轴承面4a精加工成适当的形状和精 度的加工(例如精整)的情况下得到所期望的正圆度(例如3μm以下的正圆度)。 除此之外，轴承面4a具有高耐磨损性，因此，即使轴3在轴承面4a的整个面上振摆 回转、或者轴3频繁地碰撞到轴承面4a上，也能够抑制轴承面4a的磨损、损伤。因 此，根据通过本发明的制造方法得到的烧结轴承4，能够以低成本提供可靠性和耐久 性优异的振动电机。

在此，将通过本发明的制造方法得到的烧结轴承4的表层部的显微镜照片示于图 8中，将专利文献1记载的技术手段所涉及的烧结轴承(以下称为“覆铜铁粉轴承”) 的表层部的显微镜照片示于图9中，以供参考。将图8与图9比较时可以理解，与覆 铜铁粉轴承相比，烧结轴承4的表层部的多孔组织更致密。实际上，烧结轴承4的表 层部的孔隙率为13.6％，与此相对，覆铜铁粉轴承的表层部的孔隙率为约25.5％。作 为产生这样的差距的主要原因，可以举出：在覆铜铁粉中，铜膜只不过是紧贴在铁粉 上，铁组织与铜组织之间的网络强度不足。

本发明的实施方式不限于上述说明的内容，在不脱离本发明的主旨的范围内可以 实施适当的改变。

例如，虽然说明了仅以部分扩散合金粉形成烧结轴承4的全部铁组织或铜组织的 情况，但也可以在原料粉末中添加单质铁粉和单质铜粉中的任意一方或者双方，以单 质铁粉或单质铜粉形成铁组织或铜组织的一部分。这种情况下，为了确保最低限的耐 磨损性、强调以及滑动特性，原料粉末中的部分扩散合金粉的比例优选占到50质量 ％以上。另外，这种情况下，原料粉末中的固体润滑剂粉的混配比例适合为0.3质量 ％～1.5质量％。而且原料粉末中的低熔点金属粉的混配比例为0.5质量％～5.0质量％。 该混配比例优选设定为原料粉末中的铜粉的总量(部分扩散合金粉中的铜粉和另行添 加的单质铜粉的和)的约10质量％。原料粉末的其余部分由单质铁粉或者单质铜粉 (或者双方的单质粉)、以及不可避免的杂质形成。

在这样的构成中，通过改变单质铁粉或单质铜粉的混配量，能够在维持通过使用 部分扩散合金粉所得到的耐磨损性、高强度以及良好的滑动特性的同时调整轴承特 性。例如，如果添加单质铁粉，则能够通过减少部分扩散合金粉的使用量而实现低成 本化，并且能够提高轴承的耐磨损性或强度，如果添加单质铜粉则能够进一步改善滑 动特性。因此，能够使适合各种用途的烧结轴承的开发成本低廉化，即使对于烧结轴 承的多品种少量生产，也能够应对。

例如，在对压坯4’压缩成型的压缩成型工序P2中，可以采用在对成型模具20 和原料粉末10中的至少一方加热的状态下将压坯4’压缩成型的所谓的温热成型法、 或者在成型模具20的成型面(内腔25的划分面)上涂敷有润滑剂的状态下将压坯4’ 压缩成型的模具润滑成型法。采用这样的方法时，能够精度更良好地成型压坯4’。

另外，以上说明的振动电机1是以轴3为旋转侧、以烧结轴承4为静止侧的轴旋 转类型，但是，作为振动电机1，也可以是以轴3为静止侧、以烧结轴承4为旋转侧 的轴固定类型，对于这种固定类型的振动电机1也能够优选使用通过本发明的制造方 法所得到的烧结轴承4。另外，也可以在烧结轴承4的轴承面4a上设置动压槽等动 压产生部。这样，能够提高形成在轴承间隙内的油膜的刚性，因此能够进一步提高旋 转精度。另外，通过本发明的制造方法得到的烧结轴承4的机械性强度高且轴承面 4a的耐磨损性也优异，因此，不限于振动电机，可以广泛地作为以支承高速且不平 衡载荷大的电机的主轴这样的用途为代表的、通过组装至各种电机中而将轴支承成旋 转自如的轴承来使用。

符号说明

1：振动电机；

2：壳体；

3：轴；

4：烧结轴承；

4’：压坯；

4”：烧结体；

4a：轴承面；

10：原料粉末；

11：部分扩散合金粉；

12：铁粉；

13：铜粉；

14：锡粉(低熔点金属粉)；

16：青铜相；

17：Fe-Cu-Sn合金；

20：成型模具；

αFe：铁素体相；

γFe：珠光体相；

M：电机部；

P1：原料粉末生成工序；

P2：压缩成型工序；

P3：烧结工序；

W：锤。