(57)【要約】【課題】  圧粉成形体の強度を高めた含油焼結軸受およびその製造方法を提供する。【解決手段】  Ｃｕ粉末をベースとする金属粉末にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の樹脂バインダを添加した粉末を圧縮成形した後、焼結することで含油焼結軸受１を形成する。この含油焼結軸受１の空孔率は２０％〜３５％の範囲に調整される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末に樹脂バインダを添加した原料粉を圧縮成形した後、焼結することで形成される含油焼結軸受。
【請求項２】
空孔率が２０％〜３５％である請求項１記載の含油焼結軸受。
【請求項３】
金属粉末を圧縮成形した後、焼結することで形成される含油焼結軸受の製造方法において、
前記金属粉末に樹脂バインダを添加した原料粉を圧縮成形することを特徴とする含油焼結軸受の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂バインダを溶かした溶液を前記金属粉末に滴下又は噴霧することで混合させ、前記金属粉末の表面を前記樹脂バインダで被覆した原料粉を圧縮成形する請求項３記載の含油焼結軸受の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂バインダが重合度４００〜８５０の樹脂からなる請求項３記載の含油焼結軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結金属からなる多孔質体に潤滑剤（潤滑油又は潤滑グリース）を含浸させた含油焼結軸受およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
含油焼結軸受は、支持すべき軸との相対回転に伴い、内部に含浸された潤滑油等が軸との摺動部に滲み出して油膜を形成し、この油膜によって軸を支持するものである。
【０００３】
通常、この種の含油焼結軸受は、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末、あるいはその両者を主成分とする金属粉末を対応する成形金型で所定形状に圧縮成形し、この圧粉成形体を焼結することで得られる（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の含油焼結軸受の寿命は、焼結体中の空孔に含浸された潤滑油の消費量に左右される。潤滑油は、回転軸の遠心力による飛散や温度上昇に伴う蒸発等によって減少する。そのため、軸受寿命を延ばすには、上記焼結軸受中に含浸される潤滑油の量（含油量）を増加させる必要がある。
【０００５】
含油焼結軸受中に含浸される潤滑油の量（含油量）は、含油焼結軸受中の空孔率を大きくすることで増加させることができるが、空孔率の大きい焼結軸受を製造するには、成形工程で密度の低い圧粉成形体を作成せねばならない。上記特許文献１に記載の材料組成あるいは製造方法は、比較的高密度の（空孔率が小さい）圧粉成形体を成形するのには適しているが、低密度の圧粉成形体を成形するには不適である。そのため、低密度のものを上述の様に成形すると、圧粉成形体の強度が低下し、あるいは成形時に破損を生じる恐れがある。
【０００６】
本発明の課題は、圧粉成形体の強度を向上させた含油焼結軸受およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末に樹脂バインダを添加した原料粉を圧縮成形した後、焼結することで形成される含油焼結軸受を提供する。
【０００８】
また、前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末を圧縮成形した後、焼結することで形成される含油焼結軸受の製造方法において、金属粉末に樹脂バインダを添加した原料粉を圧縮成形することを特徴とする含油焼結軸受の製造方法を提供する。
【０００９】
このように、金属粉末に樹脂バインダを添加したものを圧縮成形することで、樹脂バインダが金属粉末間の接着剤として作用し、かかる圧粉成形体の強度が高まる。そのため、例えば含油率（空孔率）を高めた含油焼結軸受を得るために、密度を下げて圧粉成形体を成形した場合であっても、成形時に圧粉成形体が破損する事態を極力避けることができる。
【００１０】
上述のようにして形成された含油焼結軸受であれば、例えば空孔率２０％〜３５％のものが製造可能であり、これにより十分な量の潤滑油を保持した含油焼結軸受を提供することができる。
【００１１】
金属粉末に樹脂バインダを添加する方法としては、例えば固形の樹脂バインダを金属粉末と混合する方法や、樹脂バインダを溶かした溶液を金属粉末に滴下又は噴霧することで混合して、金属粉末の表面を樹脂バインダで被覆する方法が考えられる。特に後者の方法によれば、樹脂バインダが均等に金属粉末間に分散するので、使用する樹脂バインダの量を減らして、圧粉成形体の強度と、この圧粉成形体を焼結して得られる焼結体の強度とを共に高めることができる。
【００１２】
樹脂バインダとしては、金属との接着性に優れたものが好ましく、また、重合度でいえば４００〜８５０の樹脂からなるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、圧粉成形体の強度を高めた含油焼結軸受を提供することができる。また、圧粉成形体の強度を高めた含油焼結軸受の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る含油焼結軸受の一例を示している。この含油焼結軸受１は、円筒状をなす金属製の多孔質体であって、その内部に潤滑油を含浸している。含油焼結軸受１の内周には、支持すべき軸２（図中一点鎖線）の外周面（摺動面）２ａと摺動する軸受面１ａが設けられる。そして、軸２の回転時、軸２の外周面２ａと摺動する軸受面１ａの表面開孔を介して軸受内部から潤滑油が滲み出す。これにより、軸２と含油焼結軸受１との摺動部には、高い油膜圧を有する油膜が形成され、かかる油膜を介して軸２が回転自在に支持される。
【００１６】
この含油焼結軸受１は、例えばＣｕ粉末やＣｕ合金粉末、Ｆｅ粉末、Ｃｕで被覆Ｆｅ粉末等のうち１種あるいは２種以上を混合した金属粉末をベースとし、これに樹脂バインダを添加したものを円筒状に圧縮成形し、この圧粉成形体を所定の焼結温度で焼結することで得られる。
【００１７】
このように、金属粉末に樹脂バインダを添加したものを圧縮成形することで、金属粉末間の接着力を高めて、高い強度を有する圧粉成形体を得ることができる。そのため、かかる圧粉成形体の密度を落としても、当該成形体が成形時に破損する事態を極力防ぐことができる。また、これにより、高い空孔率（例えば２０％〜３５％）を有する含油焼結軸受１を得ることができるので、潤滑油を内部空孔に多く含浸させることができる。そのため、摺動部に対して常に潤沢な潤滑油を供給することができ、また継続使用時、蒸発等による潤滑油の減少にも容易に対応することができる。従って、この含油焼結軸受１を長期に亘って安定的に使用することができる。
【００１８】
樹脂バインダの添加方法としては、粒状あるいは粉体状の樹脂バインダを上記金属粉末と混合する方法の他、樹脂バインダを溶かした溶液を上記金属粉末に滴下又は噴霧することで混合して、かかる金属粉末の表面を樹脂バインダで被覆する方法が考えられる。この方法により圧縮成形すれば、樹脂バインダがＣｕ粉末間に均一に分散した状態となるので、より少ない添加量でバインダ効果（接着効果）を高めることができる。また、添加量が少なくて済むので、焼結体の強度低下を軽減することができる。
【００１９】
樹脂バインダとしては、金属との接着性に優れたものが好ましい。また、樹脂バインダ自体の強度や有機溶媒への溶け易さ等を考慮すると、重合度４００〜８５０の樹脂が好ましい。重合度が４００未満のものだと、樹脂バインダ自体の強度が不十分となり、所要の圧粉成形体の強度を得ることが難しいからである。また、重合度が８５０を超えるものだと、樹脂が有機溶媒に溶け難くなり、あるいは焼結体の強度低下を招く恐れがあるからである。また、重合度が異なる複数の樹脂を混合したものを樹脂バインダとして使用することで、焼結時、樹脂バインダが熱分解するタイミングがずれるので、単一材料からなる樹脂バインダを使用した場合と比べて焼結体（含油焼結軸受１）の強度低下を抑えることができる。好ましい樹脂バインダの一例として、例えば金属との接着性に優れたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを挙げることができる。
【００２０】
上記金属粉末には、樹脂バインダの他、さらにＳｎなどの低融点金属粉末や、黒鉛（グラファイト）などを必要に応じて配合することができる。Ｓｎをはじめとする低融点金属は、焼結時、ＣｕやＦｅなどのベース粉末に比べて低温で溶融するため、これら低融点金属粉末を配合することで、焼結時のバインダ作用を生じ、かかる焼結体の強度を高めることができる。また、黒鉛（グラファイト）は、圧縮時や離型時において圧縮成形体と金型との間の潤滑材として作用し、これにより両者間に生じる摺動摩擦を低減することができる。
【００２１】
上記金属粉末のサイズ、例えばＣｕ粉末のサイズは２０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、この金属粉末に対する樹脂バインダの添加量は０．１ｗｔ％〜０．７ｗｔ％であることが好ましい。
【００２２】
上述のように、本発明に係る含油焼結軸受１であれば、多量の潤滑油を保持した状態で使用することができるので、例えば薄肉化した軸受を、コンパクト化が要求される情報機器用の軸受として使用することができる。この場合、高速回転下で長時間の使用が可能となる。
【実施例１】
【００２３】
本発明の有効性を検証するため、以下の２種類の評価試験を行った。
【００２４】
（１）樹脂バインダの有無および密度の違いによる成形時の破損確率比較
従来の方法（樹脂バインダを添加しないで圧縮成形する方法）で成形した含油焼結軸受に係る焼結体（以下、従来品）と、本発明に係る方法（樹脂バインダを添加して圧縮成形する方法）で成形した含油焼結軸受に係る焼結体（以下、本発明品）の圧縮成形時の強度（破損確率）を比較、評価した。
【００２５】
上記の試験に使用される試験片を、以下の手順を経て作成した。まず、ベース材料としてのＣｕ粉末に、Ｓｎ粉末と黒鉛、およびステアリン酸カルシウムを、組成比で８８．８ｗｔ％：９ｗｔ％：１．５ｗｔ％：０.７ｗｔ％となるように混合したものを用意した。このうち、本発明品に係る試験片材料については、有機溶媒（エタノール）に溶かした状態のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を、上記混合粉末に対して０.７ｗｔ％の混合割合となるように噴霧しながら混合を行った。混合後（添加後）、混合粉末を乾燥させたものを目開き１８０μｍの篩にかけ粒度の調整を行った。その後、金型プレス成形機で成形を行った。これにより、φ８ｍｍ×φ６ｍｍ×６ｍｍの圧粉成形体を成形した。その後、成形体を８００℃で焼結して焼結体を得た。
【００２６】
上述の条件でかつ密度の異なる圧粉成形体（６．５ｇ／ｃｍ３、６．０ｇ／ｃｍ３、５．５ｇ／ｃｍ３の３種類）を作成し、各々の成形時における破損確率を調べた。
【００２７】
（１）の試験結果を図２に示す。同図に示すように、成形体の密度が６.５ｇ／ｃｍ３となるように成形した場合（成形条件１）、樹脂バインダの有無にかかわらず、成形時における圧粉成形体の破損は生じない。一方で、成形体の密度が６.０ｇ／ｃｍ３以下となるように成形した場合（成形条件２、３）、樹脂バインダを添加しない試験片（従来品）では、かなりの確率で成形時の破損が見られたのに対し、樹脂バインダを添加した試験片（本発明品）では、成形時の破損は見られなかった。
【００２８】
（２）樹脂バインダの違いによる圧粉成形体および焼結体の強度比較
複数の種類の樹脂バインダを使用した場合における圧縮成形体の強度、および焼結体の強度をそれぞれ比較、評価した。
【００２９】
具体的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）として、重合度が２４０、５００、１５００のもの（何れも日本酢ビポバール（株）製で、左記から順にＪＭＲ−１０Ｌ、ＪＭＲ−３０Ｌ、ＪＭＲ−１５０Ｌ；試験片Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）を、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）として、重合度が２５０、４００、８５０、１４５０のもの（何れも積水化学工業（株）製で、左記から順にＭＬ−１０、ＭＬ−２、ＢＭ−２、ＢＨ−６；試験片Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７）をそれぞれ用意した。また、重合度の異なる２種類の樹脂（何れもＰＶＢ）を混合したもの（試験片Ｎｏ．８）を用意した。何れの試験片も、圧粉成形体の密度が６．０ｇ／ｃｍ３、焼結体の密度が６．２ｇ／ｃｍ３となるように作成したものを使用した。なお、これ以外の試験片作成条件については、（１）の試験に準じるので説明を省略する。
【００３０】
圧粉成形体の強度は、ラトラ試験における破損数（φ９２ｍｍの円筒形の金網籠に上記成形体を５個入れ、８７ｒｐｍで１０００回転させた状態での破損数）で評価した。評価回数は２回とした。また、焼結体の強度は、圧環試験（試験条件は、ＪＩＳＺ２５０７  焼結軸受−圧環強さ試験方法  に準拠）で評価した。
【００３１】
（２）の試験結果を図３に示す。同図より、ＰＶＡ、ＰＶＢ共に重合度が４００以上の場合（試験片Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７）、圧粉成形体の強度向上が認められた。逆に、重合度が１４５０、１５００の場合（試験片Ｎｏ．３、Ｎｏ．７）、重合度が８５０以下のものに比べて焼結体の強度低下が顕著に見られた。また、溶媒として用いたエタノールへの溶解性も低下した。また、混合機内壁への付着量が増すため生産性の観点から好ましくない。対して、重合度の異なる樹脂を混合したもの（試験片Ｎｏ．８）では、混合前の個々の樹脂バインダ（試験片Ｎｏ．５、Ｎｏ．６）を使用した場合に比べて、焼結体の強度低下が抑制された。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る含油焼結軸受の縦断面図である。
【図２】成形時における破損確率の比較評価を示す図である。
【図３】成形体強度および焼結体強度の比較評価を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    含油焼結軸受
１ａ  軸受面
２    軸
２ａ  外周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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