專利名稱：用于制備流體動(dòng)壓軸承的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備無(wú)接觸式承載旋轉(zhuǎn)軸的流體動(dòng)壓軸承，其目的是通過(guò)尤其是在流體動(dòng)壓軸承的內(nèi)周面(inner peripheral surface)和邊緣表面上形成的四氧化三鐵 (Fe3O4)膜，充分提高密封效果，該動(dòng)壓軸承由燒結(jié)金屬制成，在軸承內(nèi)周面上形成有用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽；并進(jìn)而提高尺寸精度和動(dòng)壓效果，以及提高燒結(jié)金屬的強(qiáng)度，因此，可提高電機(jī)的耐久性和旋轉(zhuǎn)精度，并實(shí)現(xiàn)低噪音。
背景技術(shù)：
近年，隨著AV設(shè)備和OA設(shè)備等精度提高，明顯提高了對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)精度的要求，例如尤其是用于以DVD和CD及更進(jìn)一步的藍(lán)光盤等為代表的硬盤驅(qū)動(dòng)和光盤驅(qū)動(dòng)的主軸電機(jī)、使用色輪(color wheel)電機(jī)的投影儀、LBP多角鏡掃描儀電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)，并要求實(shí)現(xiàn)低噪音，這樣無(wú)接觸承載電機(jī)軸的流體動(dòng)壓型軸承就引起了注意，以響應(yīng)這些要求。通過(guò)在軸承的內(nèi)周面和端表面上形成凹槽、并且在凹槽中充填潤(rùn)滑油，借此產(chǎn)生動(dòng)壓，流體動(dòng)壓型軸承就能夠無(wú)接觸地承載電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸。至于制備這些流體動(dòng)壓型軸承的方法，在很多情況下都要將坯料(材料)切割成軸承形狀，然后在在其內(nèi)周面上通過(guò)切割或軋制(rolling)而形成凹槽，所述坯料主要為諸如黃銅或不銹鋼等冶煉材料。在選用黃銅作為流體動(dòng)壓型軸承坯料(材料)的情況下，雖然其切割性能出色，但由于電機(jī)因啟動(dòng)或停止、外部載荷、振動(dòng)等原因要與電機(jī)軸瞬間接觸，所以不但耐久性差， 而且由于與不銹鋼制成的電機(jī)軸的膨脹系數(shù)的差異，所以因環(huán)境溫度的變化而難以保持有效的間隙，這樣，十分突出的問(wèn)題是電機(jī)的使用環(huán)境溫度范圍很窄。在選用不銹鋼作為軸承坯料(材料)的情況下，由于與電機(jī)軸接觸而使其耐久性出色，并且因?yàn)榕蛎浵禂?shù)的差異小，所以可以保持有效的間隙，但其在切割加工中有少許問(wèn)題。在任何坯料中，在被切割成軸承形狀的情況下，有必要通過(guò)NC車床、或機(jī)加工等進(jìn)行很高精度的加工；因?yàn)樵诖笠?guī)模生產(chǎn)及降低生產(chǎn)成本中有少許問(wèn)題，因此開(kāi)始考慮能以近終形(near-net-shape)加工軸承、并且可大批量地生產(chǎn)以降低成本的流體動(dòng)壓軸承。尤其是在使用粉末冶金方法制備的燒結(jié)金屬作為坯料的情況下，因?yàn)檫x擇金屬材料的自由度高，不但可以選用與由不銹鋼制成的電機(jī)軸的膨脹系數(shù)差異小的鐵系材料，而且可以實(shí)施近終形工藝，這樣可以省去將材料切割困難的坯料切割成軸承形狀的方法，結(jié)果是可以有助于大批量生產(chǎn)及降低成本。然而，另一方面，因?yàn)榉勰Y(jié)金屬坯料是由粉末金屬制得的多孔固體，所以其在用于流體動(dòng)壓軸承的情況下有致命的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致作用在軸承內(nèi)周面上的動(dòng)壓泄漏，以及必須用來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定動(dòng)壓的油面的下降，原因在于電機(jī)軸和軸承內(nèi)周面之間的間隙里所注入的正常量的油會(huì)滲透到多孔固體中。事實(shí)上，在通常的方法中，由于構(gòu)成粉末燒結(jié)(powderintered)金屬材料的金屬顆粒間存在氣隙，不可能消除連通孔隙的存在，軸承內(nèi)部邊緣表面(inner periphery surface)上產(chǎn)生的動(dòng)壓會(huì)通過(guò)連通孔隙泄漏，所以軸承的剛性會(huì)下降，這樣會(huì)導(dǎo)致大問(wèn)題，對(duì)旋轉(zhuǎn)精度及進(jìn)一步的電機(jī)壽命都會(huì)有負(fù)面影響，并且進(jìn)一步使得控制油量非常困難。因此，用樹(shù)脂浸漬粉末燒結(jié)的金屬材料對(duì)氣隙進(jìn)行密封，這樣的動(dòng)壓軸承已經(jīng)有人提出(JP 8-221897 A)。其是在純鐵的情況下進(jìn)行，用樹(shù)脂浸漬粉末燒結(jié)的金屬材料對(duì)氣隙進(jìn)行密封，然后在其上面實(shí)施涂層以彌補(bǔ)表面剛性的缺失。進(jìn)一步地用諸如樹(shù)脂、金屬或玻璃的物質(zhì)浸漬粉末燒結(jié)的金屬材料對(duì)氣隙進(jìn)行密封之后，認(rèn)為可以通過(guò)在軸承表面上使用金屬顆?；驑?shù)脂顆粒進(jìn)行噴丸(shot blast)處理，以使氣隙的開(kāi)口區(qū)域收縮。此外，還提出了一種流體動(dòng)壓軸承，其目的是通過(guò)對(duì)粉末燒結(jié)的金屬材料進(jìn)行蒸汽處理而在表面上對(duì)孔隙進(jìn)行密封，由此改善表面粗糙度、耐腐蝕性和耐磨性能(JP 2007-57068 A)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，將主要由諸如黃銅或不銹鋼的冶煉材料的坯料(材料)切割成軸承形狀之后，在內(nèi)周面通過(guò)切割或軋制加工凹槽的情況下，因?yàn)楸仨毻ㄟ^(guò)NC車床以極高的精度進(jìn)行加工，所以不可避免成本會(huì)變得很高。在用樹(shù)脂浸漬粉末燒結(jié)的金屬材料的情況下，常常是以常規(guī)方法在軸承材料的表面上保留樹(shù)脂浸漬材料。其它問(wèn)題仍然存在，例如對(duì)尺寸精度容易有不良影響，并且，當(dāng)樹(shù)脂浸漬材料留在軸承材料的表面上時(shí)，難以在樹(shù)脂表面上涂敷涂層；如果樹(shù)脂浸漬之前的孔隙比較大，則涂布處理作為后加工往往會(huì)不很完美；并且進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，遺留的涂敷液體易于產(chǎn)生金屬腐蝕， 雖然為了彌補(bǔ)純鐵表面強(qiáng)度不足而使涂敷處理發(fā)生在軸承材料的表面上，但仍難以從孔隙中完全除去涂敷液體。此外，在進(jìn)行樹(shù)脂浸漬處理的情況下，雖然清潔工作必須在每件軸承材料上進(jìn)行， 但是由于軸承材料大批量清洗時(shí)軸承材料自身之間的碰撞會(huì)產(chǎn)生擦痕，所以如果不想有擦痕，就必須對(duì)每件軸承材料進(jìn)行單獨(dú)清潔，這樣成本會(huì)明顯增加，并且浸漬樹(shù)脂會(huì)與用于流體動(dòng)壓軸承元件的諸如潤(rùn)滑油的流體發(fā)生反應(yīng)，從而進(jìn)一步發(fā)生膨脹或收縮的情況，結(jié)果是可能引起質(zhì)量和精度的問(wèn)題。進(jìn)一步，在樹(shù)脂或其它物質(zhì)浸漬到粉末燒結(jié)的金屬材料中，對(duì)孔隙進(jìn)行密封之后在軸承表面上進(jìn)行噴丸處理加工的情況下，軸承的表面粗糙度通常會(huì)變差，這會(huì)存在這樣一些問(wèn)題，如不僅不適合用作流體動(dòng)壓軸承，而且有成本會(huì)變高等問(wèn)題，因?yàn)槌叽缇茸儾?，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)相當(dāng)不穩(wěn)定，并進(jìn)而要求單獨(dú)進(jìn)行用于除去留在軸承材料上的噴丸粉末的清潔過(guò)程。此外，由于對(duì)粉末燒結(jié)的金屬材料進(jìn)行蒸汽處理而在軸承表面上對(duì)孔隙進(jìn)行密封，其表面粗糙度、耐腐蝕性和耐磨性能都會(huì)得到改善，在這樣的流體動(dòng)壓軸承的情況下， 因?yàn)楸砻嫔系目紫吨睆揭约胺勰Y(jié)的金屬材料的內(nèi)部通常會(huì)有很大的變化，并且孔隙的密封效果也會(huì)有明顯變化，難以保持穩(wěn)定的動(dòng)壓，所以需要作為動(dòng)態(tài)軸承發(fā)揮充分的作用。因此，本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)尚有不足的粉末燒結(jié)的金屬材料進(jìn)行蒸汽處理時(shí)所得到的流體動(dòng)壓軸承的問(wèn)題，其通過(guò)在其內(nèi)周面和端面上形成四氧化三鐵(Fe3O4) 膜而提高對(duì)孔隙的密封效果，并且能夠進(jìn)一步產(chǎn)生適于形成動(dòng)壓凹槽的流體動(dòng)壓軸承。具體地，本發(fā)明涉及制備由粉末燒結(jié)的金屬制成的流體動(dòng)壓軸承的方法，用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在軸承的內(nèi)周面上，其中動(dòng)壓凹槽形成在由壓制、成型以及燒結(jié)金屬粉末形成的粉末燒結(jié)的金屬材料上，該金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒，然后，經(jīng)過(guò)蒸汽處理使四氧化三鐵(Fe3O4)膜形成在其多孔表面上。如上所述，因?yàn)楸景l(fā)明是制備由粉末燒結(jié)的金屬制成的流體動(dòng)壓軸承的方法，其中產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在軸承的內(nèi)周面上，其中動(dòng)壓凹槽形成在由壓制、成型以及燒結(jié)金屬粉末形成的粉末燒結(jié)的金屬材料上，所述金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒，然后，經(jīng)過(guò)蒸汽處理使四氧化三鐵(Fe3O4)膜形成在其多孔表面上，所以，與僅僅在粉末燒結(jié)的金屬材料上進(jìn)行蒸汽處理的情況相比，不但可以完美地進(jìn)行孔隙密封，而且軸承的表面結(jié)構(gòu)可以得到極好改善，并且耐腐蝕性和耐磨性能可以進(jìn)一步通過(guò)設(shè)計(jì)而得到提高。在此情況下，由于組成粉末燒結(jié)的金屬材料的原料粉末顆粒的直徑小并且比較平均，顆粒之間的縫隙也變小，并且小孔隙也均勻，結(jié)果，容易通過(guò)蒸汽處理密封表面上的孔隙，除了可以防止作用在軸承內(nèi)周面上的動(dòng)壓滲漏，也可以對(duì)油量穩(wěn)定控制，因?yàn)橛筒粫?huì)浸漬到多孔材料中。此外，雖然鐵基材料是在700-1300°C的范圍內(nèi)燒結(jié)，在使用金屬粉末的粉末壓緊成型的情況下，因?yàn)樗鼋饘俜勰┌ㄖ辽俨坏陀?0% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m 的顆粒，金屬粉末顆粒直徑的平均值小，所以提高了燒結(jié)性能，這樣用作流體動(dòng)壓軸承材料可以獲得高的燒結(jié)強(qiáng)度。


圖IA和IB所示為局部放大的視圖，每個(gè)圖顯示了蒸汽處理后軸承的內(nèi)周面的一面，其中圖IA顯示本發(fā)明的，圖IB顯示現(xiàn)有技術(shù)的；圖2A和2B所示為局部放大的視圖，每個(gè)圖顯示了燒結(jié)后蒸汽處理前軸承材料的金屬截面圖，其中圖2A顯示本發(fā)明的，圖2B顯示現(xiàn)有技術(shù)的；圖3所示為金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的50%累積粒徑(D50)之間的關(guān)系圖；圖4所示為金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與粉末壓緊成型材料的 Rattler值之間的關(guān)系圖；圖5所示為金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與燒結(jié)后軸承材料的環(huán)壓強(qiáng)度之間的關(guān)系圖；以及圖6所示為金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與蒸汽處理后軸承的空氣滲透率之間的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式在下文中描述了本發(fā)明的具體內(nèi)容，本發(fā)明為用于制備由粉末燒結(jié)的金屬制成的流體動(dòng)壓軸承的方法，其中用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在軸承的內(nèi)周面上。在此使用的金屬粉末優(yōu)選為含不低于98% (基于重量)鐵成分的純鐵粉末或不銹鋼粉，以使其與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的熱膨脹系數(shù)的差異小，但不限于這些，只要其主要成分為鐵材料，可通過(guò)蒸汽處理而形成四氧化三鐵(Fe3O4)膜，并可以進(jìn)一步得到孔隙的密封效果，這樣的材料即可。
此外，金屬粉末必須含有不低于70% (基于重量)、優(yōu)選不低于80% (基于重量) 的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。在此情況下，當(dāng)直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒少于70% (基于重量)時(shí)，因?yàn)闊Y(jié)材料的孔徑變得太大，即使進(jìn)行蒸汽處理，也不足以或不能在軸承表面上實(shí)現(xiàn)孔隙密封。在此情況下，對(duì)于金屬粉末的詳細(xì)粒徑，通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的 50%累積粒徑(D50)低于20μπι時(shí)，不但在粉末壓緊成型時(shí)難以將粉末裝滿到模具中，而且由于降低了的壓緊粉末材料的強(qiáng)度，燒結(jié)過(guò)程會(huì)變差，這樣有可能在軸承材料上產(chǎn)生裂紋和碎片。此外，相反地，當(dāng)通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的50%累積粒徑(D50)超過(guò)60 μ m時(shí)，因?yàn)闊Y(jié)材料的孔徑變得太大，將不能實(shí)現(xiàn)通過(guò)蒸汽處理在表面上密封孔隙。 相應(yīng)地，通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的50%累積粒徑(D50)必須在20 μ m-60 μ m 的范圍內(nèi)。對(duì)于以上提及的不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的50%累積粒徑(D50)之間的關(guān)系，如圖3所示，可以看出“粒徑不超過(guò)45μπι的顆粒不低于70% (基于重量)”和“通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的50%累積粒徑(D50) 在20-60 μ m的范圍內(nèi)”兩者是互相對(duì)應(yīng)的。在此情況下，金屬粉末中直徑不超過(guò)45μπι的顆粒質(zhì)量與粉末坯塊(power compact)的Rattler值之間的關(guān)系在圖4中示出。如根據(jù)圖4所能理解的，其顯示了這樣的趨勢(shì)隨著Rattler值變高以及進(jìn)一步地粉末坯塊強(qiáng)度的下降，粒徑變小。因此，當(dāng)直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒為100% (基于重量)[也即當(dāng)50%累積粒徑(D50)為20 μ m]時(shí)，對(duì)于穩(wěn)定的生產(chǎn)而言粉末坯塊的強(qiáng)度成了極低的最低強(qiáng)度。此此情況下當(dāng)50%累積粒徑(D50) 落在20 μ m以下時(shí)，有可能形成裂紋和碎片。以上提及的金屬粉末與粉末潤(rùn)滑劑混合后，得到的混合物在粉末壓緊成型(power compacting forming)中成型，然后進(jìn)行燒結(jié)，所述潤(rùn)滑劑以硬脂酸鋅或脂肪酸酰胺體系的蠟為代表。此外，優(yōu)選在對(duì)金屬粉末進(jìn)行粒徑調(diào)整、并增加了粉末流動(dòng)性之后進(jìn)行粉末壓緊成型，該金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒，優(yōu)選其至少不低于80% (基于重量)，并且通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的其50%累積粒徑 (D50)為 20-60 μ m。以上制備的粉末坯塊在700-1300°C內(nèi)在諸如真空氣氛和減壓氣氛或惰性氣氛等下用網(wǎng)帶燒結(jié)爐或間歇燒結(jié)爐燒結(jié)10-60分鐘。優(yōu)選根據(jù)相應(yīng)所用的金屬材料，有效選擇燒結(jié)爐、燒結(jié)溫度、氣氛、燒結(jié)時(shí)間，這樣可盡可能地控制燒結(jié)后對(duì)軸承材料尺寸精度的影響，但不限于這些條件。此外，在此情況下，金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量與燒結(jié)后軸承材料的環(huán)壓強(qiáng)度之間關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果在圖5中示出。在此情況下可清楚看出，當(dāng)粒徑較小時(shí)，燒結(jié)坯塊(sintered compact)的燒結(jié)性能提高，并且環(huán)壓強(qiáng)度也提高。進(jìn)一步，由于粉末燒結(jié)的金屬材料為多孔的，因?yàn)樵谟米髁黧w動(dòng)壓軸承的情況下， 動(dòng)壓泄漏會(huì)使其容易產(chǎn)生壓降，所以通過(guò)進(jìn)行再壓縮(粒徑調(diào)整(sizing))，使相對(duì)密度提高到不低于80%，優(yōu)選不低于85%，就可以減少燒結(jié)坯塊內(nèi)部及其表面上的孔隙質(zhì)量或孔徑。由于再壓縮，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)尺寸精度彌補(bǔ)、材料表面粗糙度改善及表面孔隙控制。
加工并使產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在由以上提及的粉末燒結(jié)的金屬制成的材料上。形成產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽時(shí)可使用諸如切割或軋制的加工方法。進(jìn)一步，為了在形成產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽后在軸承材料中密封多孔表面上的孔隙，要形成四氧化三鐵(Fe3O4)膜。形成四氧化三鐵時(shí)要進(jìn)行蒸汽處理。在此情況下，對(duì)于蒸汽處理的條件而言，現(xiàn)有專利文獻(xiàn)2 (JP 2007-57068A)等中所描述的內(nèi)容可以適用。即使僅實(shí)施蒸汽處理而在現(xiàn)有的普通燒結(jié)金屬材料表面上形成四氧化三鐵膜，也難以在粉末燒結(jié)的金屬材料表面上充分地密封孔隙，一些開(kāi)口的孔會(huì)留下來(lái)，這樣容易產(chǎn)生一些缺點(diǎn)，如難以控制以正常量注入到電機(jī)軸和軸承內(nèi)周面之間間隙中的油量，因?yàn)橛蜁?huì)被吸到多孔材料中，況且還會(huì)有作用在軸承內(nèi)周面上的動(dòng)壓泄漏等情況。然而，像在本發(fā)明中使用金屬粉末的情況下，所述金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)、更優(yōu)選不低于80% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量，因?yàn)樵诜勰壕o成型和燒結(jié)后粉末燒結(jié)的金屬材料的金屬微粒之間的縫隙均勻并且極小，所以當(dāng)約 5ym的四氧化三鐵O^e3O4)膜通過(guò)進(jìn)行蒸汽處理形成在多孔表面上時(shí)，孔隙密封的效果極大提高，這樣可防止油被吸入燒結(jié)材料中及電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)壓滲漏，而且進(jìn)而使形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽會(huì)變得容易，且凹槽尺寸的精度也可明顯提高。事實(shí)上，蒸汽處理后軸承內(nèi)周面的部分放大示意圖在圖IA和IB中示出，具體而言圖IA所示為根據(jù)本發(fā)明的軸承，圖IB所示為現(xiàn)有技術(shù)的軸承。在此情況下，雖然在金屬部分1中會(huì)存在許多孔隙3，軸承中金屬粉末之間的氣隙較大(如圖IB所示)，這樣燒結(jié)材料內(nèi)部和燒結(jié)材料表面上的孔隙3的直徑會(huì)變大。結(jié)果是，即使通過(guò)蒸汽處理提供了形成在內(nèi)周面上的四氧化三鐵的膜4，因?yàn)榭紫?3的尺寸存在大的變化，且暴露在表面上的開(kāi)口孔隙2沒(méi)有得到充分密封，這樣在軸承內(nèi)部開(kāi)口孔隙2會(huì)與孔隙3相通。相反地，在根據(jù)本發(fā)明的軸承中(圖IA所示)，因?yàn)榻饘俜勰┲g的氣隙較小，總體上每個(gè)孔隙3都小，所以就能夠通過(guò)蒸汽處理所形成的四氧化三鐵膜4容易地密封暴露在內(nèi)周面上的開(kāi)口孔隙，這樣可以通過(guò)完全密封孔隙而防止與軸承內(nèi)部孔隙3的連通。此外，燒結(jié)后金屬材料的金屬截面部分放大圖在圖2A和2B中示出。圖2A所示為本發(fā)明的軸承材料，圖2B所示為現(xiàn)有技術(shù)的軸承材料。由所述圖可看出，本發(fā)明的軸承(圖 2A所示)具有細(xì)小的顆粒和均勻的孔隙。使用金屬粉末情況下蒸汽處理效果的試驗(yàn)結(jié)果在圖6中顯示，所述金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)、更優(yōu)選80% (基于重量)的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。如從圖6清晰可見(jiàn)，當(dāng)金屬粉末的粒徑較小時(shí)，可促進(jìn)通過(guò)蒸汽處理對(duì)軸承材料表面上的孔隙進(jìn)行密封，因此防止與軸承內(nèi)部的孔隙的連通、以及降低空氣滲透率可得到支持。如上所述，因?yàn)楸景l(fā)明中金屬粉末包括至少不低于70% (基于重量)、更優(yōu)選不低于80% (基于重量)的直徑不超過(guò)45μπι的顆粒，通過(guò)在內(nèi)周面和端面上形成四氧化三鐵 (Fe53O4)膜，可以充分提高孔隙的密封效果，并且可以更進(jìn)一步地提高尺寸精度和動(dòng)壓效果， 可以設(shè)計(jì)增加燒結(jié)強(qiáng)度，因此可以提高電機(jī)的耐久性和旋轉(zhuǎn)精度，并降低噪音。[實(shí)施方案][金屬粉末]金屬粉末為純鐵粉末，其包括不低于98 %的鐵成分，并且其直徑不超過(guò)150 μ m ；分別制備包括60% (基于重量)、70% (基于重量)、80% (基于重量)、90% (基于重量)、 100% (基于重量)的直徑不超過(guò)45μπι的多種金屬粉末，并進(jìn)一步向其中混入0. 75% (基于重量)的硬脂酸鋅。[粉末壓緊成型]在250_350MPa的焊接壓力下進(jìn)行粉末壓緊成型，并且進(jìn)行有效調(diào)整，由此獲得相對(duì)密度不低于80%的粉末壓緊密度。[燒結(jié)]使用網(wǎng)帶型的爐在混合了氫和氮的空氣流中在1000°C的氣氛溫度下燒結(jié)20分鐘。[粒徑調(diào)整]燒結(jié)后對(duì)軸承材料進(jìn)行再壓，直到模具中的相對(duì)密度變得不低于85%。[凹槽加工]在粒徑調(diào)整后的軸承材料中，產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在電機(jī)軸滑動(dòng)并與其接觸的內(nèi)表面的表面部分上。[蒸汽處理]在加工凹槽后的軸承材料中，在400-600°C溫度下進(jìn)行25_80分鐘的蒸汽處理。[發(fā)現(xiàn)結(jié)果]在根據(jù)以上方法制備的軸承中，當(dāng)金屬粉末中直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量為 60% (基于重量)時(shí)，四氧化三鐵(Fe3O4)膜形成所產(chǎn)生的孔隙密封的效果不足，滲透體積會(huì)高達(dá)Scm3以上，但是當(dāng)顆粒質(zhì)量超出70% (基于重量)時(shí)，表面孔隙變得均勻而細(xì)小，這樣形成的四氧化三鐵(Fe3O4)膜所產(chǎn)生的孔隙密封效果變高，滲透體積可明顯降低到不超過(guò) 3cm3。此外，當(dāng)直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量超出70% (基于重量)時(shí)，與60% (基于重量)的情況相比，可明顯提高材料的表面粗糙度，這樣人們發(fā)現(xiàn)其有助于促進(jìn)形成產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽以及提高尺寸精度。此外，如圖5所示，隨著直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒質(zhì)量的進(jìn)一步增加，軸承材料的環(huán)壓強(qiáng)度(kgf/mm2)進(jìn)一步提高，這樣人們發(fā)現(xiàn)還可以提高軸承組裝的可靠性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在流體動(dòng)壓軸承的內(nèi)周面和兩個(gè)端面上形成四氧化三鐵Pe3O4)膜，由燒結(jié)金屬組成并且在內(nèi)周面上有產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽的所述流體動(dòng)壓軸承可充分提高孔隙的密封效果，并可在增加燒結(jié)強(qiáng)度的同時(shí)進(jìn)一步提高尺寸精度和動(dòng)壓效果，這樣就可以提高電機(jī)的耐久性和旋轉(zhuǎn)精度，并且實(shí)現(xiàn)低噪音，從而可以獲得極佳的流體動(dòng)壓軸承。
權(quán)利要求
1.一種制備由粉末燒結(jié)的金屬制成的流體動(dòng)壓軸承的方法，其中用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽在所述軸承的內(nèi)周面上形成，該方法包括壓緊金屬粉末以得到軸承材料，所述金屬粉末包括至少不低于70重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒，燒結(jié)所述軸承材料，在所述燒結(jié)軸承材料上形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽，以及對(duì)含所述凹槽的所述燒結(jié)軸承材料進(jìn)行蒸汽處理，在內(nèi)表面的多孔表面上或內(nèi)表面和兩個(gè)端面的多孔表面上形成四氧化三鐵(Fe3O4)膜。
2.權(quán)利要求1的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)壓緊金屬粉末和使金屬粉末成型而得到所述軸承材料，所述金屬粉末包括至少不低于80重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。
3.權(quán)利要求1的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的所述金屬粉末的50%累積粒徑(D50)為 20 μ m-60 μ m。
4.權(quán)利要求2的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)激光束衍射系統(tǒng)粒徑分析儀測(cè)得的所述金屬粉末的50%累積粒徑(D50)為 20 μ m-60 μ m。
5.權(quán)利要求1的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)造粒方法控制金屬粉末的粒徑，然后對(duì)粒徑控制過(guò)的金屬粉末進(jìn)行壓緊和成型， 所述金屬粉末包括至少不低于70重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。
6.權(quán)利要求2的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)造粒方法控制金屬粉末的粒徑，然后對(duì)粒徑控制過(guò)的金屬粉末進(jìn)行壓緊和成型， 所述金屬粉末包括至少不低于80重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。
7.權(quán)利要求3的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)造粒方法控制金屬粉末的粒徑，然后對(duì)粒徑控制過(guò)的金屬粉末進(jìn)行壓緊和成型， 所述金屬粉末包括至少不低于70重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。
8.權(quán)利要求4的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中通過(guò)造粒方法控制金屬粉末的粒徑，然后對(duì)粒徑控制過(guò)的金屬粉末進(jìn)行壓緊和成型， 所述金屬粉末包括至少不低于80重量％的直徑不超過(guò)45 μ m的顆粒。
9.權(quán)利要求1的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
10.權(quán)利要求2的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
11.權(quán)利要求3的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
12.權(quán)利要求4的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
13.權(quán)利要求5的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
14.權(quán)利要求6的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中 所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
15.權(quán)利要求7的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中 所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
16.權(quán)利要求8的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中 所述金屬粉末為包括98重量％鐵成分的鐵粉或不銹鋼粉。
17.權(quán)利要求1的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
18.權(quán)利要求2的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
19.權(quán)利要求3的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
20.權(quán)利要求4的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
21.權(quán)利要求5的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
22.權(quán)利要求6的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
23.權(quán)利要求7的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
24.權(quán)利要求8的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
25.權(quán)利要求9的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
26.權(quán)利要求10的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
27.權(quán)利要求11的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
28.權(quán)利要求12的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
29.權(quán)利要求13的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
30.權(quán)利要求14的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
31.權(quán)利要求15的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
32.權(quán)利要求16的制備流體動(dòng)壓軸承的方法，其中在燒結(jié)后對(duì)燒結(jié)粉末金屬材料實(shí)施再壓方法，然后形成用于產(chǎn)生動(dòng)壓的所述凹槽。
全文摘要
一種制備由粉末燒結(jié)金屬制成的流體動(dòng)壓軸承的方法，其中用于產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽形成在內(nèi)周面上，其目的是促進(jìn)在軸承材料表面上形成四氧化三鐵(Fe3O4)膜，該方法包括壓緊金屬粉末以得到軸承材料，該金屬粉末包括至少不低于70重量％的直徑不超過(guò)45μm的顆粒；燒結(jié)所述軸承材料；在所述燒結(jié)軸承材料上形成產(chǎn)生動(dòng)壓的凹槽；和對(duì)含所述凹槽的所述燒結(jié)軸承材料進(jìn)行蒸汽處理，以便在內(nèi)表面的多孔表面或內(nèi)表面和兩個(gè)端面的多孔表面上形成四氧化三鐵(Fe3O4)膜，這樣顆粒間的間隙變小，原因是粉末燒結(jié)軸承材料的材料粉末的顆粒直徑接近均勻且細(xì)小，且孔隙均勻，結(jié)果由于蒸汽處理而容易在表面上使孔隙密封，且動(dòng)壓不會(huì)泄漏。
文檔編號(hào)F16C33/14GK102345677SQ20111003809
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者田邊重之, 竹崎陽(yáng)二, 麻生忍 申請(qǐng)人:保來(lái)得株式會(huì)社