专利名称：凹凸轮及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种凹凸轮及其制造方法，特别涉及一种制造高硬度及具有自润效果 的凹凸轮的制造方法。
背景技术：
铰链(hinge)为一种使两元件相互旋转的转动结构，常见于铰接笔记型计算机的 掀盖与底座或掀盖式手机等电子产品上。其中，铰链由固定座、设置于固定座上的轴杆、多 个垫片及用以提供扭力的凹凸轮构成。其中，凹凸轮提供机械行程(mechanical stroke), 以供掀盖保持至特定定位位置，以便于使用者操作。由于随掀盖转动位置的不同，使得凹凸轮所承载的扭力呈往复变化，且最大扭力 值与最小扭力值之差很大。如果凹凸轮硬度不足，容易在多次使用后便因材料疲劳而磨损， 进而缩短使用寿命。为强化硬度，现有技术的凹凸轮制造完成后，需再经由渗碳淬火热处理 步骤，以改变凹凸轮表面材质的晶相结构，或以锻造(forge)等方式提升其表面硬度，而这 种后加工方式需花费较多时间及较高的生产成本。此外，现有凹凸轮为减少多次操作导致的磨损，通常会在其摩擦表面开设储油沟 槽等方式，以提供凹凸轮润滑效果。然而，当凹凸轮摩擦面开设储油沟槽后，由于摩擦面积 减小，导致凹凸轮的扭力值不足，容易产生打滑的现象，且因油脂不易吸附，容易在多次使 用后产生漏油，污染整个结构，使铰链结构无法发挥正常功能。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种凹凸轮及其制造方法， 以解决现有技术中凹凸轮强度不足的问题。根据本发明的目的，提出一种凹凸轮的制造方法，用于制造凹凸轮，所述方法包括 下列步骤首先，提供多种粉末基材，所述多种粉末基材为铁基材、碳基材及铬基材；接着， 混合多种粉末基材；接着，烧结多种粉末基材，使其形成凹凸轮烧结结构；最后，气化位于 凹凸轮烧结结构表面的铬基材，使烧结结构的表面形成多个微孔。其中，当混合多种粉末基材后，还包括将所述多种粉末基材注入到模具中的步骤。其中，还将所述多种粉末基材与黏着剂混合，以金属粉末射出成形的方式形成所 述凹凸轮烧结结构。其中，凹凸轮烧结结构通过用真空炉具调整烧结温度与烧结压力的方式成形。其中，通过抽离真空炉具内的气体，使环境气压低于铬基材的饱和蒸汽压，从而加 速气化位于产品结构表面的铬基材，以形成多个微孔的表面。根据本发明的另一目的，提出一种凹凸轮，包括凹凸轮结构，其表面形成有多个微 孔，微孔可用以储存润滑剂，且凹凸轮烧结结构的平均洛式硬度C尺度(HRC)大于50。承上所述，根据本发明的凹凸轮的制造方法，可通过混合较高碳基材，并通过粉末 冶金或金属粉末射出成形的方式形成凹凸轮烧结结构，再通过气化烧结结构表面的铬基材
4形成微孔，以制造出高硬度且可利用表面微孔储油并具有自润效果的凹凸轮。
图1为本发明的凹凸轮的制造方法的实施例的步骤流程图。
具体实施例方式本发明涉及一种凹凸轮及其制造方法，所述凹凸轮具有凹凸轮结构，其表面形成 多个微孔，且微孔内储存润滑剂，其中，凹凸轮烧结结构的平均洛式硬度(HRC)大于50，其 中，本发明的凹凸轮的制造方法如下所述参照图1，图1为本发明的凹凸轮的制造方法的实施例的步骤流程图。在这个实施 例中，凹凸轮的制造方法可用于制造铰链的凹凸轮，并包括下列步骤S11 提供多种粉末基材，所述多种粉末基材可为铁基材、碳基材及铬基材；S12 混合多种粉末基材；S13 将所述多种粉末基材注入到模具中；S14 烧结所述多种粉末基材，使其以粉末冶金(powder metallurgy)的方式形成 凹凸轮烧结结构；S15 气化位于凹凸轮烧结结构表面的铬基材，使烧结结构的表面形成多个微孔；S16 将所述凹凸轮烧结结构浸泡到润滑剂内，以将所述润滑剂储存到所述多个微 孔内。其中，还可将上述的粉末基材与黏着剂混合，通过黏着剂，如油脂或蜡，黏附粉 末基材，经加热而形成黏着流体(Viscous flow)，并将其以金属粉末射出成形(metal injection molding,MIM)的方式射入填注于模具内，并通过溶剂脱脂或热脱脂去除黏附于 粉末基材的黏着剂后烧结成形。其中，粉末基材注入模具的方式可以以射出或压结的方式 来实施，混合粉末基材的方式可以通过混练机搅拌混合，铰链则可用于笔记型计算机、数字 移动装置或大屏幕显示器的转动构件上，但并不限于此。此外，在烧结过程中，可通过控制烧结温度和烧结压力，使铁基材与碳基材因固 态扩散或瞬时液相的扩散作用而产生共析反应(eutectoid reaction)而形成铁素体 (Ferrite)、奥氏体(Austenite)、渗碳体(Cementite，Fe3C)或珠光体(Pearlite)等铁碳共 析固溶体。其中，渗碳体为一种具有斜方晶系结构间隙的化合物，因此硬度很高，且具有高 抗磨性。因此，本发明的凹凸轮的制造方法可通过调整烧结温度及烧结时间以混合烧结碳 基材含量高(约0. 5%至1. 5% )的粉末基材，来提升渗碳体的析出量，使凹凸轮可以以固 溶强化的方式，即通过使溶质原子进入溶剂晶格，使结晶晶格发生畸变以提升固溶体的强 度和硬度，从而提升凹凸轮硬度值至平均洛式硬度(HRC)50以上，以有效提升扭力负载值。此外，可将凹凸轮烧结结构设置于真空炉具中，调整烧结温度与烧结压力，并抽离 真空炉具内的气体，使真空炉具内保持真空状态，通过使气氛(环境)压力低于铬基材的饱 和蒸汽压(saturation vapor pressure)等方式，提升烧结结构表面铬基材的气化速率，使 烧结结构的表面因铬基材挥发而形成多个微孔。此外，通过上述凹凸轮的制造方法，可将烧结结构外侧的相对密度保持在80% 95%，所述烧结结构内侧的相对密度为95% 98%，使得烧结结构外侧的微孔数量大于内侧的微孔数量，使大部分的润滑剂可储存至烧结结构的外侧，以发挥最佳润滑效果。在本实 施例中，润滑剂可以以油或蜡来实施，但并不限于此。此外，本发明的凹凸轮的制造方法，可通过控制铬基材的含量来提升凹凸轮的抗 锈蚀能力。综上所述，本发明的凹凸轮的制造方法，其优点在于可通过粉末冶金的制造技术 混合烧结碳基材含量高的粉末基材，使铁基材与碳基材可通过共析反应形成高含量的渗碳 体，以提升凹凸轮的硬度值，使应用本发明方法所制造的凹凸轮可承受往复扭力变化及高 扭力承载。本发明的凹凸轮的制造方法的另一优点在于可通过抽离真空炉具内的气体，以辅 助气化位于烧结结构表面的铬基材，使凹凸轮烧结结构的表面形成多个微孔从而可储存润 滑油，使凹凸轮具有自润(self lubricating)的效果，而不需额外开设储油槽。以上所述仅为举例性，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其 进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。
权利要求
一种凹凸轮的制造方法，包括下列步骤提供多种粉末基材，所述多种粉末基材为铁基材、碳基材及铬基材；混合所述多种粉末基材；烧结所述多种粉末基材，使所述多种粉末基材形成凹凸轮烧结结构；气化位于所述凹凸轮烧结结构表面的所述铬基材，使所述烧结结构的表面形成多个微孔。
2.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，当混合所述多种粉末基材后，还包括 将所述多种粉末基材注入到模具中的步骤。
3.如权利要求2所述的凹凸轮的制造方法，其中，还将所述多种粉末基材与黏着剂混 合，以金属粉末射出成形的方式形成所述凹凸轮烧结结构。
4.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，通过将所述凹凸轮烧结结构设置在 真空炉具内烧结成形。
5.如权利要求4所述的凹凸轮的制造方法，所述方法通过抽离所述真空炉具内的气 体，辅助气化位于所述凹凸轮烧结结构表面的铬基材。
6.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，当所述烧结结构的外侧形成多个微 孔后，还包括将所述凹凸轮烧结结构浸泡到润滑剂内，以将所述润滑剂储存到所述多个微 孔的步骤。
7.如权利要求6所述的凹凸轮的制造方法，其中，所述润滑剂为油或蜡。
8.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，所述多种粉末基材形成所述凹凸轮 烧结结构时，所述碳基材与铁基材进行析出反应，以硬化所述凹凸轮烧结结构。
9.如权利要求8所述的凹凸轮的制造方法，其中，通过所述碳基材与所述铁基材进行 所述析出反应形成渗碳体。
10.如权利要求9所述的凹凸轮的制造方法，其中，通过调整真空炉具的烧结温度及烧 结时间而析出成形所述渗碳体。
11.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，通过固态扩散或瞬时液相的方式将 所述多种粉末基材结合成所述凹凸轮烧结结构。
12.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，所述凹凸轮烧结结构外侧的相对密 度低于所述凹凸轮烧结结构内侧的相对密度。
13.如权利要求12所述的凹凸轮的制造方法，其中，所述凹凸轮烧结结构外侧的相对 密度为80% 95%，所述凹凸轮烧结结构内侧的相对密度为95% 98%。
14.如权利要求1所述的凹凸轮的制造方法，其中，所述凹凸轮烧结结构的平均洛氏硬 度HRC大于50。
15.一种凹凸轮，包括凹凸轮烧结结构，所述凹凸轮烧结结构的表面形成有多个微孔，所述多个微孔储存润 滑剂，且所述凹凸轮烧结结构的平均洛式硬度HRC大于50。
16.如权利要求15所述的凹凸轮，其中，所述凹凸轮烧结结构通过铁基材、碳基材及铬 基材混合后烧结形成。
17.如权利要求15所述的凹凸轮，其中，所述凹凸轮烧结结构通过设置于真空炉具内 烧结成形。
18.如权利要求15所述的凹凸轮，其中，所述润滑剂为油或蜡。
19.如权利要求16所述的凹凸轮，其中，通过所述碳基材与所述铁基材的析出反应形 成渗碳体。
20.如权利要求15所述的凹凸轮，其中，所述凹凸轮烧结结构外侧的相对密度低于所 述凹凸轮烧结结构内侧的相对密度。
21.如权利要求15项所述的凹凸轮，其中，所述凹凸轮烧结结构外侧的相对密度为 80 % 95 %，该凹凸轮烧结结构内侧的相对密度为95 % 98 %。
全文摘要
本发明公开了一种凹凸轮及其制造方法，其中凹凸轮的制造方法用于制造上述凹凸轮，并包含下列步骤首先，提供多种粉末基材，所述多种粉末基材分别为铁基材、碳基材及铬基材；接着，混合多种粉末基材；接着，烧结多种粉末基材，使粉末基材形成凹凸轮烧结结构；最后，气化位于凹凸轮烧结结构的铬基材，使凹凸轮烧结结构的表面形成多个微孔。因此，本发明的凹凸轮的制造方法可通过控制碳基材、铁基材与铬基材的混合比例及储油于凹凸轮表面的微孔内，从而可获得高硬度且具有自润效果的凹凸轮，从而可适用于笔记型计算机等电子产品的铰链上。
文档编号B22F3/11GK101927347SQ20091014937
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者蔡骏宏, 邱耀弘 申请人:晟铭电子科技股份有限公司