JP2017009033A

JP2017009033A - 静圧気体軸受用の円筒状複合部材及びこの円筒状複合部材の製造方法並びにこの円筒状複合部材を具備した静圧気体軸受

Info

Publication number: JP2017009033A
Application number: JP2015125157A
Authority: JP
Inventors: 琢哉平山; Takuya Hirayama
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】小径の裏金の内周面であっても接合不良を惹起することがない上に、圧縮気体の漏出の虞をなくし得る静圧気体軸受用の円筒状複合部材及びこの円筒状複合部材の製造方法並びにこの円筒状複合部材を含む静圧気体軸受を提供すること。
【解決手段】静圧気体軸受用の円筒状複合部材１は、円筒状の銅管２と、円筒状の外周面３において銅管２の内周面４に一体的に拡散接合されていると共に円筒状の内周面５を備えており、且つ銅を含んだ円筒状の多孔質金属焼結体６と、径方向において銅管２の外周面７から多孔質金属焼結体６の一部まで伸びて銅管２及び多孔質金属焼結体６に形成された環状溝８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受隙間に供給される加圧気体の流量を絞るための多孔質金属焼結体を用いた静圧気体軸受用の円筒状複合部材及びこの円筒状複合部材の製造方法並びにこの円筒状複合部材を具備した静圧気体軸受に関する。

特許文献１には、ステンレス鋼からなる裏金と、この裏金の少なくとも一方の面に接合層を介して一体にされた多孔質焼結金属層とを具備した多孔質静圧気体軸受用の軸受素材が提案されており、この軸受素材を用いて作製された静圧気体軸受では、多孔質焼結金属層をステンレス鋼からなる裏金に接合層を介して強固に一体化させることができ、多孔質焼結金属層の気孔率が高められているので多孔質焼結金属層を流通する圧縮気体の圧力損失が低下し、結果として多孔質焼結金属層の表面（軸受面）から噴出する給気圧力を高めて、相手材の浮上量を高めることができる。

特開２００４−１４３５８０号公報

ところで、特許文献１で提案された静圧気体軸受は、耐腐食性（防錆）の観点から用いられるステンレス鋼からなる裏金に多孔質金属焼結層を接合させるために、裏金の表面のニッケルメッキ層とニッケルメッキ層の表面の銅メッキ層との二層のメッキ層からなる接合層を具備しているが、例えば内径が２０ｍｍ未満の円筒状の裏金の内周面に接合層を介して多孔質金属焼結層を形成する場合においては、裏金の内周面にメッキがのりにくく、メッキ層にむらを生じ、しばしばメッキ不良が問題となり、結果として多孔質金属焼結層の裏金の内周面への接合不良を惹起する虞がある上に、接合不良に起因する裏金と多孔質金属焼結層との接合部からの圧縮気体の漏出の虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小径の裏金の内周面であっても接合不良を惹起することがない上に、圧縮気体の漏出の虞をなくし得る静圧気体軸受用の円筒状複合部材及びこの円筒状複合部材の製造方法並びにこの円筒状複合部材を含む静圧気体軸受を提供することにある。

本発明の静圧気体軸受用の円筒状複合部材は、円筒状の銅管と、この銅管の内周面に一体的に拡散接合されていると共に銅を含んだ円筒状の多孔質金属焼結体とを備えている。

静圧気体軸受における軸受隙間に供給される圧縮気体の流量を絞るための手段である多孔質金属焼結体を具備した本発明の円筒状複合部材によれば、円筒状の銅管にその内周面を介して多孔質金属焼結体が拡散接合されているので、銅管と多孔質金属焼結体との接合が強固になされる結果、小径の銅管の内周面であっても接合不良を惹起することがなく、銅管と多孔質金属焼結体との接合部からの圧縮気体の漏出の虞がなく、また、本発明の円筒状複合部材と裏金とを用いる静圧気体軸受では、多孔質金属焼結体と裏金との間には多孔質金属焼結体よりも軟質な銅管が介在されるために、裏金の腐食による多孔質金属焼結体の気孔の直接的な封止を回避でき、耐腐食性のあるステンレス鋼からなる裏金を用いる必要がなくなる上に、銅管の軟質性により多様な裏金と良好に接合でき、裏金に対しての汎用性が優れている。

本発明において、多孔質金属焼結体は、好ましくは、銅に加えて、４〜１０質量％の錫と、１０〜４０質量％のニッケルと、０．１〜０．５質量％の燐と、２〜１０質量％の黒鉛とを含んでいる。

斯かる円筒状複合部材によれば、多孔質金属焼結体の粒界に黒鉛が含有されているので、軸受面となる多孔質金属焼結体の表面に機械加工を施してもその表面での目詰まりが抑制されて理想的な絞り構造を得ることができる。

本発明による円筒状複合部材は、好ましい例では、径方向において銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びて銅管及び多孔質金属焼結体に形成された少なくとも一つの溝、好ましくは環状溝を更に備えている。

本発明において、銅管は、多孔質金属焼結体よりも軟質な銅又は銅合金からなっていればよく、好ましくは、無酸素銅、リン脱酸銅、タフピッチ銅、青銅及び黄銅のうちのいずれから選択されたものからなり、水素脆性を生じさせる還元性雰囲気で複合体を作製する場合には、好ましくは、無酸素銅又はリン脱酸銅からなる。

本発明の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法は、（ａ）円筒状の銅管を準備する工程と、（ｂ）電解銅粉末に加えて、アトマイズ錫粉末４〜１０質量％、電解ニッケル粉末１０〜４０質量％、銅燐（燐１４．５質量％）合金粉末０．７〜３．５質量％及び黒鉛粉末２〜１０質量％を含む混合粉末から圧縮成形された円筒状の圧粉体を銅管の内部に挿入して圧粉体及び銅管を具備した第一の複合体を作製する工程と、（ｃ）第一の複合体を還元性雰囲気又は真空中で８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱し、この加熱により第一の複合体における圧粉体から多孔質金属焼結体を生成すると共にこの生成過程での銅管の内周面への圧粉体の拡散で一体化させた多孔質金属焼結体及び銅管を具備した第二の複合体を作製する工程とを具備している。

本発明の斯かる製造方法は、好ましい例では、作製された第二の複合体における銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びる少なくとも一つの溝、好ましくは、環状溝を第二の複合体に形成する工程を更に具備している。

複数個の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の本発明の製造方法は、（ａ）円筒状の銅管を準備する工程と、（ｂ）電解銅粉末に加えて、アトマイズ錫粉末４〜１０質量％、電解ニッケル粉末１０〜４０質量％、銅燐（燐１４．５質量％）合金粉末０．７〜３．５質量％及び黒鉛粉末２〜１０質量％を含む混合粉末から圧縮成形された複数個の円筒状の圧粉体を銅管の内部に順次挿入して該銅管の内部に当該銅管の長手方向に沿って配列された複数個の圧粉体及び銅管を具備した第一の複合体を作製する工程と、（ｃ）第一の複合体を還元性雰囲気又は真空中で８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱し、この加熱により第一の複合体における圧粉体から多孔質金属焼結体を生成すると共にこの生成過程での圧粉体同士の相互拡散及び銅管の内周面への圧粉体の拡散で一体化させた多孔質金属焼結体及び銅管を具備した第二の複合体を作製する工程と、（ｄ）第二の複合体を切断して、複数個の第二の複合体を作製する工程とを具備している。

複数個の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の斯かる本発明の製造方法は、好ましい例では、作製された複数個の第二の複合体の夫々における銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びる少なくとも一つの溝、好ましくは、環状溝を複数個の第二の複合体の夫々に形成する工程を更に具備している。

本発明の製造方法において、混合粉末には、好ましくは、粉末結合剤の１〜１５重量％水溶液が０．１〜５．０質量％配合されており、斯かる水溶液で湿潤性が付与されて均一に混合された混合粉末を使用することにより、混合粉末を圧縮成形して作製される円筒状の圧粉体の保形性を高めることができる。

粉末結合剤としては、好ましくは、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ゼラチン、アラビアゴム及びスターチから選択され、中でもヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）がより好ましい。

粉末結合剤の溶媒として水溶液には、単独の水以外に、エチルアルコール等の親水性化合物の５〜２０質量％の水溶液を使用することもできる。粉末結合剤は、斯かる水溶液に対して１〜１５重量％配合するのが好ましく、粉末結合剤の水溶液は、混合粉末に対して０．１〜５．０質量％配合されていることが好ましい。

本発明の円筒状複合部材の製造方法は、黒鉛粉末を含有した圧粉体の焼結時の熱膨張を利用しており、圧粉体の外周面を銅管の内周面によって覆い、圧粉体焼結時の圧粉体の熱膨張を拘束して銅管の内周面に焼結時の圧粉体の熱膨張による圧粉体からの接触押圧力を与え、この接触押圧力によりその接触界面において相互の金属成分の拡散を生ぜしめて多孔質金属焼結体を銅管の内周面に接合一体化させるようにしている。

混合粉末において、アトマイズ錫粉末の錫は、多孔質金属焼結体の生成において、主成分をなす電解銅粉末の銅と合金化して青銅を形成し、多孔質金属焼結体の地の強度、靭性及び機械的強度の向上に寄与する上に、電解ニッケル粉末のニッケルと共に多孔質金属焼結体の多孔性を増大せしめ、そして、その配合量が４質量％以下では上記した効果を十分発揮できず、また１０質量％を超えて配合すると、多孔質焼結金属体の焼結性に悪影響を及ぼす虞があり、したがって、混合粉末には、アトマイズ錫粉末は、４〜１０質量％、就中５〜８質量％配合される。

混合粉末において、電解ニッケル粉末のニッケルは、多孔質金属焼結体の生成において、主成分をなす電解銅粉末の銅に拡散して多孔質金属焼結体の地の強度の向上に寄与し、加えて、銅管の内周面に拡散して多孔質金属焼結体と銅管の内周面との接合界面を合金化し、多孔質金属焼結体の銅管の内周面への接合強度を増大させると共に銅燐合金粉末の燐と一部合金化して液相のニッケル−燐合金（Ｎｉ_３Ｐ）を形成し、ニッケル−燐合金が多孔質金属焼結体と銅管の内周面との接合界面に介在して、当該接合界面でのニッケルの銅管の内周面への拡散による合金化と相俟って多孔質金属焼結体を銅管の内周面に強固に接合一体化させ、そして、その配合量が１０質量％以下では上記した効果が発揮されず、また４０質量％を超えて配合しても上記した効果に顕著な差が現れないため、混合粉末には、電解ニッケル粉末は、１０〜４０質量％配合される。

混合粉末において、銅燐合金粉末の燐は、多孔質金属焼結体の生成において、主成分をなす電解銅粉末の銅と、また電解ニッケル粉末のニッケルと一部合金化して多孔質金属焼結体の地の強度を向上させる一方、その強い還元力で銅管の内周面を清浄化し、ニッケルの銅管の内周面への拡散による合金化を助長し、また、焼結後の冷却時の多孔質焼結金属体の収縮量を低く抑えて多孔質焼結金属体の収縮に起因する多孔質焼結金属体の銅管の内周面からの剥離等を抑止する。なお、多孔質金属焼結体の生成過程において液相のニッケル−燐合金（Ｎｉ_３Ｐ）の生成量を少なくして多孔質焼結金属体の気孔率を高めて多孔質焼結金属体を流通する圧縮気体の圧力損失を低下させることによって、多孔質焼結金属体から噴出する給気圧力を相対的に大きくして浮上量を高めることができる。斯かる観点から、銅燐合金粉末は、０．７〜３．５質量％（燐０．１〜０．５質量％）配合される。

混合粉末において、多くの金属材料と異なり機械加工によって塑性変形することがない無機物質である黒鉛粉末の黒鉛は、得られた多孔質焼結金属体の錫、ニッケル、燐及び銅からなる金属部分の素地（粒界）の機械加工における塑性変形を分断し軽減し、機械加工における多孔質焼結金属体の目詰まりを抑止し、そして、その配合量が２重量％以下では斯かる効果を十分発揮できず、また１０重量％を超えて配合すると、多孔質焼結金属体の焼結性を阻害する虞があり、したがって、混合粉末には、黒鉛粉末は、２〜１０重量％配合される。

複数個の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の本発明の製造方法では、銅管と複数個の圧粉体とは、複数個の圧粉体の外周面と銅管の内周面とで互いに拡散接合して一体化すると共に、複数個の圧粉体は、夫々の継ぎ目で互いに拡散接合して継ぎ目の無い多孔質金属焼結体となる結果、斯かる鋼管及び多孔質金属焼結体を具備した第二の複合体から複数個の同じ円筒状複合部材を作製することができる。

本発明の静圧気体軸受は、上記の円筒状複合部材と、この円筒状複合部材の銅管の外周面が密接されている円筒内周面を有している筒状の裏金とを具備している。

本発明の静圧気体軸受によれば、軸受隙間に供給される圧縮気体の流量を絞るための手段としての多孔質金属焼結体は、円筒状の銅管を介して裏金の円筒内周面に固定されているので、当該銅管を緩衝体として作用させることができ、裏金から円筒状複合部材の径方向に加わる圧縮力を緩衝体としての銅管で吸収させることができる結果、斯かる圧縮力による多孔質金属焼結体の変形を回避でき、また、円筒状複合部材は、銅管の軟質性を利用して、裏金の円筒内周面に密接されているので、裏金の円筒内周面と円筒状複合部材の外周面との間からの圧縮気体の漏洩の虞をなくし得る。

本発明の静圧気体軸受において、裏金としては、ステンレス鋼からなる裏金であってもよいが、その他の樹脂、無機物からなっていてもよい。

本発明の静圧気体軸受の裏金は、好ましい例では、円筒状複合部材の溝、好ましくは円環状溝に連通する圧縮気体供給用の通路を有している。

本発明によれば、小径の裏金の内周面であっても接合不良を惹起することがない上に、圧縮気体の漏出の虞をなくし得る静圧気体軸受用の円筒状複合部材及びこの円筒状複合部材の製造方法並びにこの円筒状複合部材を含む静圧気体軸受を提供することができる。

図１は、本発明の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。図２は、図１の側面説明図である。図３は、本発明の円筒状複合部材を含む静圧気体軸受の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面説明図である。図５は、本発明の円筒状複合部材を含む静圧気体軸受の実施の形態の他の好ましい例の縦断面説明図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面説明図である。図７は、本発明の円筒状複合部材を含む静圧気体軸受の実施の形態の他の好ましい例の正面説明図である。

次に、本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。

図１及び図２に示す静圧気体軸受用の円筒状複合部材１は、無酸素銅（ＪＩＳ合金番号Ｃ１０２０）又はリン脱酸銅（ＪＩＳ合金番号Ｃ１２２０）からなる円筒状の銅管２と、円筒状の外周面３において銅管２の内周面４に一体的に拡散接合されていると共に円筒状の内周面５を備えており、且つ銅を含んだ円筒状の多孔質金属焼結体６と、径方向において銅管２の外周面７から多孔質金属焼結体６の一部まで伸びて銅管２及び多孔質金属焼結体６に形成された溝としての環状溝８とを備えている。

多孔質金属焼結体６は、錫（Ｓｎ）４〜１０質量％と、ニッケル（Ｎｉ）１０〜４０質量％と、燐（Ｐ）０．１〜０．５質量％と、黒鉛（Ｇｒ）２〜１０質量％と、残部銅（Ｃｕ）とからなる。

円筒状複合部材１は、次のようにして製造される。アトマイズ錫粉末４〜１０質量％と、電解ニッケル粉末１０〜４０質量％と、銅燐（燐１４．５質量％）合金粉末０．７〜３．５質量％と、黒鉛粉末２〜１０質量％と、残部電解銅粉末とからなる混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム及びスターチから選択される粉末結合剤の１〜１５質量％水溶液を混合粉末に対し０．１〜５．０質量％配合し、均一に混合して湿潤性を付与した混合粉末を作製する。

円筒状の内周面及び外周面を有する円筒状の金型内に混合粉末を装填し、成形圧力３〜５トン／ｃｍ^２の範囲で混合粉末を圧縮成形し、円筒状の内周面及び外周面を有する圧粉体を作製する。

この円筒状の圧粉体を無酸素銅又はリン脱酸銅からなる円筒状の銅管２の内周面４で規定される内部に挿入して銅管２及び圧粉体を具備した複合体を作製したのち、この複合体を還元性雰囲気又は真空に調整された焼結炉内において、８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱して圧粉体を焼桔させる。この加熱焼桔過程において、圧粉体に体積膨張（熱膨張）を生ぜしめ、この圧粉体の体積膨張により内周面４と圧粉体の外周面との間に高い接触圧力を生ぜしめ、この接触圧力により内周面４への圧粉体の成分の拡散を生ぜしめて焼結し、それによって外周面３を内周面４に密に接合させた多孔質金属焼結体６及び銅管２を具備した複合体を作製する。

多孔質金属焼結体６及び銅管２を具備した複合体に銅管２の外周面７から多孔質金属焼結体６の一部まで伸びる環状溝８を形成することによって、円筒状複合部材１が作製される。円筒状複合部材１の軸方向の両端の銅管２の外周面７にＣ面取り又はＲ面取り９が作製されていてもよい。

円筒状複合部材１は、無酸素銅又はリン脱酸銅からなる円筒状の長尺の銅管２と複数個の圧粉体とを使用して次のようにして製造されてもよい。

まず、無酸素銅又はリン脱酸銅からなる円筒状の長尺の銅管２の内周面４で規定される内部に上記と同様にして作製された圧粉体の複数個を順次挿入して銅管２の内部に銅管２の長手方向（軸方向）に沿って配列された複数個の圧粉体及び長尺の銅管２を具備した複合体を作製した後、この複合体を還元性雰囲気又は真空に調整された焼結炉内において８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱して複数の圧粉体を焼結させる。この加熱焼結過程において、複数の圧粉体の夫々に体積膨張（熱膨張）を生ぜしめ、この複数の圧粉体の体積膨張により内周面４と複数の圧粉体の夫々の外周面との間及び複数の圧粉体間に高い接触圧力を生ぜしめ、この接触圧力により内周面４への圧粉体の成分の拡散を生ぜしめると共に圧粉体同志の間で拡散を生ぜしめ、それによって各外周面３を内周面４に密に接合させると共に圧粉体同士を接合させて一体化された多孔質金属焼結体６及び銅管２を具備した長尺の複合体を作製する。

そして、この長尺の複合体を切断して複数個の複合体を作製すると共に各複合体の銅管２の外周面７から多孔質金属焼結体６の一部まで伸びる環状溝８を形成することによって、複数の円筒状複合部材１が作製される。斯かる複数の円筒状複合部材１の夫々の軸方向の両端の銅管２の外周面７にＣ面取り又はＲ面取り９が作製されていてもよい。

以上の円筒状複合部材１によれば、無酸素銅又はリン脱酸銅からなる銅管２に内周面４を介して多孔質金属焼結体６が拡散接合されているので、銅管２と多孔質金属焼結体６との接合が強固になされる結果、小径の銅管２の内周面４であっても接合不良を惹起することがなく、銅管２と多孔質金属焼結体６との接合部からの圧縮気体の漏出の虞をなくし得る。

図３及び図４に示す静圧気体軸受１０は、円筒状複合部材１と、円筒状の外周面１１、外周面７が密接されている円筒内周面１２並びに外周面１１及び円筒内周面１２の夫々で開口していると共に外周面１１から円筒内周面１２まで径方向に延びた圧縮気体供給用の通路としての孔１３を有してステンレス鋼から形成された円筒状の裏金１４とを具備しており、円筒状複合部材１は、環状溝８を孔１３に連通させるべく、環状溝８を孔１３に対応させて円筒内周面１２に一体的に嵌合結合されており、静圧気体軸受１０は、円筒状の内周面５を軸受面としている。

裏金１４を形成するステンレス鋼には、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼、好ましくは、クロム（Ｃｒ）含有量の少ないマルテンサイト系ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼が使用される。

静圧気体軸受１０によれば、円筒状複合部材１を円筒内周面１２で規定される裏金１４の内部に圧入（嵌合）して円筒内周面１２に固定する際、円筒状複合部材１の径方向に加わる圧縮力は銅管２の展性で吸収され、銅管２は、斯かる圧縮力に対して緩衝体として作用するので、内周面４に拡散接合された多孔質金属焼結体６に圧縮力の影響が及ぶことがなく、軸受面となる内周面５に寸法変化等の不具合を生じることはない。

そして、静圧気体軸受１０では、孔１３に供給された圧縮気体を孔１３に対応する環状溝８から多孔質金属焼結体６へ供給でき、外周面７が円筒内周面１２に密接して一体的に結合されているので、内周面５、すなわち軸受面から圧縮気体を略均等に噴出できる。

図５及び図６に示す静圧気体軸受１０の例では、円筒状複合部材１は、一つの環状溝８に代えて、軸方向に離間された二つの環状溝８を具備しており、裏金１４は、軸方向の一方の環状の端面１５から他方の環状の端面１６に向けて軸方向に延びた行き止まり孔１７と、円筒内周面１２から径方向に延びて行き止まり孔１７に開口する圧縮気体供給用の孔１８とを更に具備しており、孔１３は、一方の環状溝８と行き止まり孔１７とに連通しており、円筒状複合部材１は、外周面７を円筒内周面１２に密接させると共に環状溝８を夫々孔１３及び孔１８に連通させるべく、環状溝８を夫々孔１３及び孔１８に対応させて円筒内周面１２に一体的に嵌合結合されており、本例の静圧気体軸受１０でも、円筒状の内周面５を軸受面としている。

行き止まり孔１７は、その軸方向の一端１９で栓２０により閉塞されており、栓２０は、行き止まり孔１７の軸方向の一端１９において裏金１４に形成された雌螺子２１に螺合されており、行き止まり孔１７の軸方向の他端２２は、一方の孔１３に開口している。

図５及び図６に示す静圧気体軸受１０では、孔１３に対応する一方の環状溝８と、孔１３に連通する行き止まり孔１７に開口する孔１８に対応する他方の環状溝８とから孔１３に供給された圧縮気体を多孔質金属焼結体６へ供給でき、外周面７が円筒内周面１２に密接して銅管２と円筒状複合部材１とが一体的に結合されているので、内周面５、すなわち軸受面から圧縮気体を略均等に噴出できる。

図７に示す静圧気体軸受１０は、二つの円筒状複合部材１と、一方の端部２３の円筒状の外周面１１で径方向に開口していると共に外周面１１から円筒内周面１２に向けて径方向に延びて円筒内周面１２で開口している一方の孔１３及び他方の端部２４の円筒状の外周面１１で径方向に開口していると共に外周面１１から円筒内周面１２に向けて径方向に延びて円筒内周面１２で開口している他方の孔１３を備えた裏金１４とを具備しており、円筒状複合部材１の夫々は、外周面７を円筒内周面１２に密接させると共に環状溝８を夫々裏金１４に形成された圧縮気体供給用の孔１３及び１３に対応させて円筒内周面１２に一体的に結合されており、図７に示す静圧気体軸受１０は、二つの円筒状複合部材１の夫々の多孔質金属焼結体６の円筒状の内周面５を軸受面としている。

以上の静圧気体軸受１０によれば、軸受隙間に供給される圧縮気体の流量を絞るための手段としての多孔質金属焼結体６は、多孔質金属焼結体６を内周面４に一体的に拡散接合した無酸素銅又はリン脱酸銅からなる銅管２を介してステンレス鋼からなる裏金１４の円筒内周面１２に固定されているので、従来の多孔質金属焼結体をステンレス鋼からなる裏金の内周面に接合するにあたり必須とされたニッケルメッキ層及び銅メッキ層からなる二層のメッキ層が不必要となり、二層のメッキ層に起因する問題を解決し得る上に、裏金１４と多孔質金属焼結体６との間に介在する銅管２が緩衝体として作用するので、裏金１４から円筒状複合部材１の径方向に加わる圧縮力は、銅管２に吸収される結果、斯かる圧縮力による多孔質金属焼結体６の変形を回避でき、また、円筒状複合部材１は、裏金１４の円筒内周面１２に密接されているので、円筒内周面１２と外周面７との間からの圧縮気体の漏洩の虞をなくし得る。

１円筒状複合部材
２銅管
５内周面
６多孔質金属焼結体
８環状溝
１０静圧気体軸受
１３孔

Claims

円筒状の銅管と、この銅管の内周面に一体的に拡散接合されていると共に銅を含んだ円筒状の多孔質金属焼結体とを備えた静圧気体軸受用の円筒状複合部材。
多孔質金属焼結体は、銅に加えて、４〜１０質量％の錫と、１０〜４０質量％のニッケルと、０．１〜０．５質量％の燐と、２〜１０質量％の黒鉛とを含んでいる請求項１に記載の静圧気体軸受用の円筒状複合部材。
径方向において銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びて銅管及び多孔質金属焼結体に形成された少なくとも一つの溝を更に備えた請求項１又は２に記載の静圧気体軸受用の円筒状複合部材。
（ａ）円筒状の銅管を準備する工程と、（ｂ）電解銅粉末に加えて、アトマイズ錫粉末４〜１０質量％、電解ニッケル粉末１０〜４０質量％、銅燐（燐１４．５質量％）合金粉末０．７〜３．５質量％及び黒鉛粉末２〜１０質量％を含む混合粉末から圧縮成形された円筒状の圧粉体を銅管の内部に挿入して圧粉体及び銅管を具備した第一の複合体を作製する工程と、（ｃ）第一の複合体を還元性雰囲気又は真空中で８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱し、この加熱により第一の複合体における圧粉体から多孔質金属焼結体を生成すると共にこの生成過程での銅管の内周面への圧粉体の拡散で一体化させた多孔質金属焼結体及び銅管を具備した第二の複合体を作製する工程とを具備した静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法。
作製された第二の複合体における銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びる少なくとも一つの溝を第二の複合体に形成する工程を更に具備した請求項４に記載の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法。
（ａ）円筒状の銅管を準備する工程と、（ｂ）電解銅粉末に加えて、アトマイズ錫粉末４〜１０質量％、電解ニッケル粉末１０〜４０質量％、銅燐（燐１４．５質量％）合金粉末０．７〜３．５質量％及び黒鉛粉末２〜１０質量％を含む混合粉末から圧縮成形された複数個の円筒状の圧粉体を銅管の内部に順次挿入して該銅管の内部に当該銅管の長手方向に沿って配列された複数個の圧粉体及び銅管を具備した第一の複合体を作製する工程と、（ｃ）第一の複合体を還元性雰囲気又は真空中で８５０〜１０００℃の温度で３０〜９０分間加熱し、この加熱により第一の複合体における圧粉体から多孔質金属焼結体を生成すると共にこの生成過程での圧粉体同士の相互拡散及び銅管の内周面への圧粉体の拡散で一体化させた多孔質金属焼結体及び銅管を具備した第二の複合体を作製する工程と、（ｄ）第二の複合体を切断して、複数個の第二の複合体を作製する工程とを具備した複数個の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法。
作成された複数個の第二の複合体の夫々における銅管の外周面から多孔質金属焼結体の一部まで伸びる少なくとも一つの溝を複数個の第二の複合体の夫々に形成する工程を更に具備した請求項６に記載の複数個の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法。
混合粉末には、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム及びスターチから選択される粉末結合剤の１〜１５質量％水溶液が０．１〜５．０質量％配合されている請求項４から７のいずれか一項に記載の静圧気体軸受用の円筒状複合部材の製造方法。
請求項１又は２に記載の円筒状複合部材と、この円筒状複合部材の銅管の外周面が密接されている円筒内周面を有している筒状の裏金とを具備した静圧気体軸受。
請求項３に記載の円筒状複合部材と、この円筒状複合部材の銅管の外周面が密接されている円筒内周面及び円筒状複合部材の溝に連通する圧縮気体供給用の通路を有している筒状の裏金とを具備した静圧気体軸受。