JPH021202B2 - - Google Patents
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- JPH021202B2 JPH021202B2 JP56070365A JP7036581A JPH021202B2 JP H021202 B2 JPH021202 B2 JP H021202B2 JP 56070365 A JP56070365 A JP 56070365A JP 7036581 A JP7036581 A JP 7036581A JP H021202 B2 JPH021202 B2 JP H021202B2
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- sintering
- lubricant
- particles
- powder
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、多孔質体の焼結方法に関し、特
に、銅系の圧粉成形時に、焼結工程までに熱分解
するか還元されてCO2またはH2Oを発生する焼結
助剤を添加して潤滑剤の脱ろう時に生成する未分
解物を還元性ガスで分解させて粉末粒子の表面を
活性化し、焼結性にすぐれた多孔質焼結体が安全
に、かつ経済的に得られるようにしたものであ
る。 一般に、多孔質焼結体は、鉄系または銅系粉末
の加圧成形時に、ステアリン酸亜鉛（リチウム、
カルシウム、アルミニウム）のような金属石けん
を潤滑剤として添加して金型の寿命向上と成形圧
力の軽減とを図つている。 この圧粉成形体は、粉末粒子の表面が酸化して
いるか、または安定な化合物で覆われていると、
粒子間の接合が妨げられ、粒子接点での拡散が不
十分となるほか、焼結に長時間を要することか
ら、強還元性雰囲気中で焼結を行なつて、粒子表
面の酸化膜を還元して活性化すると同時に、焼結
中の酸化を防止し、清浄で安定した多孔質焼結体
を得ている。 上記のステアリン酸亜鉛のような潤滑剤につい
ても、焼結時には粉末粒子間の接合を妨げるた
め、脱ろう工程を設けて350゜〜500℃の温度域で
熱分解し、気化させて除去している。この脱ろう
工程は、酸化性雰囲気と還元性または中性雰囲気
とのいずれかで行なわれるが、いずれの場合も潤
滑剤の未分解物が焼結工程に持ち込まれる。 ステアリン酸亜鉛Zn（C18H35O2）2を脱ろうする
場合の熱分解反応を示すと、350゜〜500℃で Zn（C18H35O2）2→ZnCO3＋Ｒ−CO−Ｒ （Ｒはアルキル基）→ZnO＋Ｃ となり、酸化性雰囲気ではＣは酸化されて除去さ
れるが、ZnOは未分解物として残存し、その他の
中性または弱還元性および強還元性の雰囲気では
ZnOとＣとの双方が未分解物として焼結工程に入
る。 焼結工程を強還元性雰囲気（たとえば、H275
％，N225％の分解アンモニアガス）で行なうと、
焼結温度700゜〜1000℃で、NnOは還元されて次の
反応式により金属亜鉛を生成して蒸発する。 ZnO＋H2→H2O＋Zn 一方のＣは次の反応を起して還元性ガスとなつ
て気化する。 H2O＋Ｃ→H2＋CO また、雰囲気ガスとしてCOを用いて焼結する
場合も、ZnOとＣとは、それぞれ ZnO＋CO→Zn＋CO2 CO2＋Ｃ→2CO の反応を生じていずれも蒸発、気化する。 しかし、焼結工程を弱還元性雰囲気たとえば、
H23％，残部N2のガス中で行なうと、ZnOとH2
との反応は極めて緩慢となり、一部が還元される
だけで大部分は残存するだけでなく、Ｃのガス化
反応も僅少となつて、これらの未分解物が焼結時
の粉末粒子の接触を妨げ、内部拡散が不十分とな
つて焼結を阻害することになる。 本発明者の実験によれば、ステアリン酸亜鉛を
大気中で500℃の温度で30分間加熱してZnOを生
成させ、このZnOを用いてH2（100％）を800℃で
17／min導入した水素炉内のるつぼ中で40分間
還元したときの未還元量は51.72重量％であつて、
約48重量％が還元されているのに対し、H23％，
残部N2のガスを２／min、780℃で40分間導入
したときの未還元量は78.9重量％にも達し、約20
重量％が還元されるにすぎないことを確認した。 このため、従来から強還元性雰囲気中で焼結す
る方法が採用されているが、この雰囲気における
H2濃度は爆発限界（４％）以上であるため、安
全性の点で設備、操作保全上コスト高になつたり
操作に熟練を要するなどの問題があるほか、分解
アンモニアガス発生装置のような高価な設備が必
要となる欠点があつた。 この発明は、上記の欠点を除去するためになさ
れたものであり、この発明の目的は、潤滑剤の未
分解物を焼結工程までの温度域において分解させ
る焼結助剤を添加して弱還元性雰囲気または中性
雰囲気の下での焼結が可能となる多孔質体の焼結
方法を提供することにあり、また、この発明の目
的は、安全な操作ができ、かつ設備およびコスト
が低廉で経済的な多孔質体の焼結方法を提供する
ことにある。 すなわち、この発明は、銅系の原料粉末に潤滑
剤を加えた混合物に、焼結助剤として自己熱分解
によりCO2を発生する炭酸化物、もしくはH2Oを
発生する水酸化物、または還元されてH2Oと純
金属とを生成する金属酸化物を１〜10重量％添加
して加圧成形し、この圧粉成形体を弱還元性また
は中性雰囲気の中で加熱し、脱ろう温度域におい
て前記潤滑剤を熱分解させ、次いで焼結温度域に
おいて前記焼結助剤から生成したガスと潤滑剤の
脱ろう時における生成物（例えば金属酸化物、炭
素）を反応させて該生成物をガス体にして逸散さ
せ、粉末粒子表面を活性化して焼結することを特
徴とするものである。 この発明は、銅系の圧粉成形体に焼結助剤を添
加して、焼結助剤の熱分解または還元によつて生
成するCO2またはH2Oを潤滑剤の分解生成物と焼
結工程（700℃）において活発に反応させ、圧粉
成形体の内部にCOまたはH2の還元性ガスを生成
させるようにしたものである。 焼結助剤としては、焼結温度までの昇温工程に
おいて自己熱分解してCO2またはH2Oと金属酸化
物とを生成する物質のほか、H2によつて還元さ
れてH2Oと純金属とに分解する物質を適宜用い
ることができる。 自己分解によりCO2と酸化物とを生成する物質
としては、CaCO3，ZnCO3，MnCO3，Li2CO3，
MgCO3，FeCO3，PbCO3，BaCO3などの炭酸化
物が好適である。 たとえば、CaCO3が熱分解すると、 CaCO3→CaO＋CO2 の反応によつてCO2を発生するから、焼結温度域
では未分解のＣとCO2が反応する平衡状態反応式
に律せられ、Ｃが焼結性に影響しない程度までに
反応が進む。 Ｃ＋CO2→2CO このため、未分解のZnOはCOと反応して金属亜
鉛となつて蒸発する。 ZnO＋CO→Zn＋CO2 したがつて、このような炭酸化物を焼結助剤と
して用いる場合は、中性雰囲気中でもZnOとＣと
の双方を、気化することができるが、弱還元性雰
囲気または中性雰囲気中で焼結を行なえば、より
効果的である。 次に、自己熱分解によりH2Oと酸化物とを生
成する物質としては、Ca（OH）2，Zn（OH）2，
Al2O3・xH2O，Cd（OH）2，Cr（OH）3，Ba
（OH）2，Mg（OH）2，FeO（OH），Pb（OH）4，Ni
（OH）2，NiO（OH）などの水酸化物が好適であ
る。 たとえば、Ca（OH）2が熱分解すると、 Ca（OH）2→CaO＋H2O の反応によつて発生したH2Oが、焼結温度域で
は分解生成物のＣと反応してH2を生成させる。 Ｃ＋H2O→H2＋CO このため、未分解のZnOはH2またはCOと反応
して金属亜鉛となつて蒸発する。 ZnO＋H2→Zn＋H2O ZnO＋CO→Zn＋CO2 したがつて、このような水酸化物を焼結助剤と
して用いると、弱還元性雰囲気または中性雰囲気
中でも分解生成物のZnOとＣとの双方を、気化す
ることが可能となる。 上記の炭酸化物および水酸化物の熱分解によつ
て生成された金属酸化物は、焼結条件下では極め
て安定しているが反応前の上記化合物に比較して
熱分解によつてその体積が減少するため、焼結過
程の初期において、圧粉成形体の粒子の表面拡
散、塑性流動、液相発生による表面張力などによ
る粉末粒子再配列現象を妨げず、焼結過程で生ず
る新たな粒子の接点を形成し、マトリツクス粉末
粒子同志の拡散を進行させて焼結を妨げない。し
かし、このような焼結機構に好ましい影響を与え
るのは、炭酸化物および水酸化物の添加量が圧粉
成形体に対し１〜10重量％の範囲内に限られ、こ
の範囲を超えると、粒子の再配列による新たな粒
子接点の形成を阻害するので好ましくない。 さらに、雰囲気中のH2によつて還元されて
H2Oと純金属とに分解する物質としては、SnO，
SnO2，PbO，CdO，ZnO，Fe2O3またはFeO，
CuO，NiOなどの金属酸化物が好適である。 たとえば、SnOが還元されると、 SnO＋H2→Sn＋H2O の反応によつてH2Oを発生するから、上記の水
酸化物の場合と全く同様に潤滑剤の分解生成物で
あるZnOとＣとを気化することができる。 このときに生成する純金属Snはマトリツクス
物質との共晶化合物を作るかまたはマトリツクス
中に拡散する。 この金属酸化物の添加量も、上記と同様の理由
により１〜10重量％とすることで目的が達成され
る。 以下、この発明の実施例について説明する。 青銅粉（Sn10％）100メツシユ以下のものにス
テアリン酸亜鉛（0.75重量％）を混合し、これに
焼結助剤を第１表に示す配合比で添加して3ton／
cm2の成形圧を加えて直径20mm×長さ20mmの成形体
とし、これを弱還元性雰囲気（H23％、残部N2、
1.0〜２／min、1.0Kg／cm2）中で、450℃で20分
間加熱後さらに脱ろうを確実にするため500℃で
20分間加熱し、次いで、780℃で60〜80分間加熱
して焼結した。 この焼結体をベルトグラインダ（AA−60#）
で研削後、ラツプ研摩（エメリ600#および
1000#）バフ研摩して、重クロム酸カリ液で腐蝕
させ、光学金属顕微鏡を用いて組織観察を行なつ
た。
に、銅系の圧粉成形時に、焼結工程までに熱分解
するか還元されてCO2またはH2Oを発生する焼結
助剤を添加して潤滑剤の脱ろう時に生成する未分
解物を還元性ガスで分解させて粉末粒子の表面を
活性化し、焼結性にすぐれた多孔質焼結体が安全
に、かつ経済的に得られるようにしたものであ
る。 一般に、多孔質焼結体は、鉄系または銅系粉末
の加圧成形時に、ステアリン酸亜鉛（リチウム、
カルシウム、アルミニウム）のような金属石けん
を潤滑剤として添加して金型の寿命向上と成形圧
力の軽減とを図つている。 この圧粉成形体は、粉末粒子の表面が酸化して
いるか、または安定な化合物で覆われていると、
粒子間の接合が妨げられ、粒子接点での拡散が不
十分となるほか、焼結に長時間を要することか
ら、強還元性雰囲気中で焼結を行なつて、粒子表
面の酸化膜を還元して活性化すると同時に、焼結
中の酸化を防止し、清浄で安定した多孔質焼結体
を得ている。 上記のステアリン酸亜鉛のような潤滑剤につい
ても、焼結時には粉末粒子間の接合を妨げるた
め、脱ろう工程を設けて350゜〜500℃の温度域で
熱分解し、気化させて除去している。この脱ろう
工程は、酸化性雰囲気と還元性または中性雰囲気
とのいずれかで行なわれるが、いずれの場合も潤
滑剤の未分解物が焼結工程に持ち込まれる。 ステアリン酸亜鉛Zn（C18H35O2）2を脱ろうする
場合の熱分解反応を示すと、350゜〜500℃で Zn（C18H35O2）2→ZnCO3＋Ｒ−CO−Ｒ （Ｒはアルキル基）→ZnO＋Ｃ となり、酸化性雰囲気ではＣは酸化されて除去さ
れるが、ZnOは未分解物として残存し、その他の
中性または弱還元性および強還元性の雰囲気では
ZnOとＣとの双方が未分解物として焼結工程に入
る。 焼結工程を強還元性雰囲気（たとえば、H275
％，N225％の分解アンモニアガス）で行なうと、
焼結温度700゜〜1000℃で、NnOは還元されて次の
反応式により金属亜鉛を生成して蒸発する。 ZnO＋H2→H2O＋Zn 一方のＣは次の反応を起して還元性ガスとなつ
て気化する。 H2O＋Ｃ→H2＋CO また、雰囲気ガスとしてCOを用いて焼結する
場合も、ZnOとＣとは、それぞれ ZnO＋CO→Zn＋CO2 CO2＋Ｃ→2CO の反応を生じていずれも蒸発、気化する。 しかし、焼結工程を弱還元性雰囲気たとえば、
H23％，残部N2のガス中で行なうと、ZnOとH2
との反応は極めて緩慢となり、一部が還元される
だけで大部分は残存するだけでなく、Ｃのガス化
反応も僅少となつて、これらの未分解物が焼結時
の粉末粒子の接触を妨げ、内部拡散が不十分とな
つて焼結を阻害することになる。 本発明者の実験によれば、ステアリン酸亜鉛を
大気中で500℃の温度で30分間加熱してZnOを生
成させ、このZnOを用いてH2（100％）を800℃で
17／min導入した水素炉内のるつぼ中で40分間
還元したときの未還元量は51.72重量％であつて、
約48重量％が還元されているのに対し、H23％，
残部N2のガスを２／min、780℃で40分間導入
したときの未還元量は78.9重量％にも達し、約20
重量％が還元されるにすぎないことを確認した。 このため、従来から強還元性雰囲気中で焼結す
る方法が採用されているが、この雰囲気における
H2濃度は爆発限界（４％）以上であるため、安
全性の点で設備、操作保全上コスト高になつたり
操作に熟練を要するなどの問題があるほか、分解
アンモニアガス発生装置のような高価な設備が必
要となる欠点があつた。 この発明は、上記の欠点を除去するためになさ
れたものであり、この発明の目的は、潤滑剤の未
分解物を焼結工程までの温度域において分解させ
る焼結助剤を添加して弱還元性雰囲気または中性
雰囲気の下での焼結が可能となる多孔質体の焼結
方法を提供することにあり、また、この発明の目
的は、安全な操作ができ、かつ設備およびコスト
が低廉で経済的な多孔質体の焼結方法を提供する
ことにある。 すなわち、この発明は、銅系の原料粉末に潤滑
剤を加えた混合物に、焼結助剤として自己熱分解
によりCO2を発生する炭酸化物、もしくはH2Oを
発生する水酸化物、または還元されてH2Oと純
金属とを生成する金属酸化物を１〜10重量％添加
して加圧成形し、この圧粉成形体を弱還元性また
は中性雰囲気の中で加熱し、脱ろう温度域におい
て前記潤滑剤を熱分解させ、次いで焼結温度域に
おいて前記焼結助剤から生成したガスと潤滑剤の
脱ろう時における生成物（例えば金属酸化物、炭
素）を反応させて該生成物をガス体にして逸散さ
せ、粉末粒子表面を活性化して焼結することを特
徴とするものである。 この発明は、銅系の圧粉成形体に焼結助剤を添
加して、焼結助剤の熱分解または還元によつて生
成するCO2またはH2Oを潤滑剤の分解生成物と焼
結工程（700℃）において活発に反応させ、圧粉
成形体の内部にCOまたはH2の還元性ガスを生成
させるようにしたものである。 焼結助剤としては、焼結温度までの昇温工程に
おいて自己熱分解してCO2またはH2Oと金属酸化
物とを生成する物質のほか、H2によつて還元さ
れてH2Oと純金属とに分解する物質を適宜用い
ることができる。 自己分解によりCO2と酸化物とを生成する物質
としては、CaCO3，ZnCO3，MnCO3，Li2CO3，
MgCO3，FeCO3，PbCO3，BaCO3などの炭酸化
物が好適である。 たとえば、CaCO3が熱分解すると、 CaCO3→CaO＋CO2 の反応によつてCO2を発生するから、焼結温度域
では未分解のＣとCO2が反応する平衡状態反応式
に律せられ、Ｃが焼結性に影響しない程度までに
反応が進む。 Ｃ＋CO2→2CO このため、未分解のZnOはCOと反応して金属亜
鉛となつて蒸発する。 ZnO＋CO→Zn＋CO2 したがつて、このような炭酸化物を焼結助剤と
して用いる場合は、中性雰囲気中でもZnOとＣと
の双方を、気化することができるが、弱還元性雰
囲気または中性雰囲気中で焼結を行なえば、より
効果的である。 次に、自己熱分解によりH2Oと酸化物とを生
成する物質としては、Ca（OH）2，Zn（OH）2，
Al2O3・xH2O，Cd（OH）2，Cr（OH）3，Ba
（OH）2，Mg（OH）2，FeO（OH），Pb（OH）4，Ni
（OH）2，NiO（OH）などの水酸化物が好適であ
る。 たとえば、Ca（OH）2が熱分解すると、 Ca（OH）2→CaO＋H2O の反応によつて発生したH2Oが、焼結温度域で
は分解生成物のＣと反応してH2を生成させる。 Ｃ＋H2O→H2＋CO このため、未分解のZnOはH2またはCOと反応
して金属亜鉛となつて蒸発する。 ZnO＋H2→Zn＋H2O ZnO＋CO→Zn＋CO2 したがつて、このような水酸化物を焼結助剤と
して用いると、弱還元性雰囲気または中性雰囲気
中でも分解生成物のZnOとＣとの双方を、気化す
ることが可能となる。 上記の炭酸化物および水酸化物の熱分解によつ
て生成された金属酸化物は、焼結条件下では極め
て安定しているが反応前の上記化合物に比較して
熱分解によつてその体積が減少するため、焼結過
程の初期において、圧粉成形体の粒子の表面拡
散、塑性流動、液相発生による表面張力などによ
る粉末粒子再配列現象を妨げず、焼結過程で生ず
る新たな粒子の接点を形成し、マトリツクス粉末
粒子同志の拡散を進行させて焼結を妨げない。し
かし、このような焼結機構に好ましい影響を与え
るのは、炭酸化物および水酸化物の添加量が圧粉
成形体に対し１〜10重量％の範囲内に限られ、こ
の範囲を超えると、粒子の再配列による新たな粒
子接点の形成を阻害するので好ましくない。 さらに、雰囲気中のH2によつて還元されて
H2Oと純金属とに分解する物質としては、SnO，
SnO2，PbO，CdO，ZnO，Fe2O3またはFeO，
CuO，NiOなどの金属酸化物が好適である。 たとえば、SnOが還元されると、 SnO＋H2→Sn＋H2O の反応によつてH2Oを発生するから、上記の水
酸化物の場合と全く同様に潤滑剤の分解生成物で
あるZnOとＣとを気化することができる。 このときに生成する純金属Snはマトリツクス
物質との共晶化合物を作るかまたはマトリツクス
中に拡散する。 この金属酸化物の添加量も、上記と同様の理由
により１〜10重量％とすることで目的が達成され
る。 以下、この発明の実施例について説明する。 青銅粉（Sn10％）100メツシユ以下のものにス
テアリン酸亜鉛（0.75重量％）を混合し、これに
焼結助剤を第１表に示す配合比で添加して3ton／
cm2の成形圧を加えて直径20mm×長さ20mmの成形体
とし、これを弱還元性雰囲気（H23％、残部N2、
1.0〜２／min、1.0Kg／cm2）中で、450℃で20分
間加熱後さらに脱ろうを確実にするため500℃で
20分間加熱し、次いで、780℃で60〜80分間加熱
して焼結した。 この焼結体をベルトグラインダ（AA−60#）
で研削後、ラツプ研摩（エメリ600#および
1000#）バフ研摩して、重クロム酸カリ液で腐蝕
させ、光学金属顕微鏡を用いて組織観察を行なつ
た。
【表】
【表】
体積収縮率はSnO2が６重量％配合の場合、そ
の他は５重量％配合の場合を示す。 第１表に示す焼結の良否は、研削時における粒
子脱落の有無、研摩後における表面荒さ（鏡面に
なるか否か）、光学金属顕微鏡観察における粒子
の成長度、粒子界面の接合程度等を綜合判断した
結果である。 第１表から明らかなように、この発明の多孔質
焼結体は、すべて研削時における粒子脱落がな
く、金属顕微鏡による製織観察によつても、粒子
の拡散が認められ、粒子の成長、接合が良好に行
なわれることが判明した。 また、金属酸化物を焼結助剤として添加したも
のは、熱分解によつて生成した純金属がマトリツ
クスから蒸発、気化する場合とマトリツクスとの
共晶物を晶出して拡散するか、あるいは金属間化
合物を形成する場合とがある。 次に、従来の焼結体とこの発明の焼結体との組
織を光学金属顕微鏡の400倍拡大写真によつて比
較すると下記のとおりである。 第１図は、従来のステアリン酸亜鉛を0.8重量
％添加した圧粉成形体をこの発明の実施例と同一
条件で成形、焼結後、研削、研摩、腐蝕したもの
の組織であり、第２図は第１表に掲げた実施例の
一部を摘出してその組織を示したものである。 第１図では、粉末粒子の拡散した箇所が所々に
見受けられるが、細い粒子が残つていて、粒子が
十分に成長していない。粒子界面も明瞭に表われ
ており、粒子間の接合も十分でない。ベルトグラ
インダ研削時に粒子の一部が脱落した。 第２図ａは、CaCO3を５重量％配合した場合
を示し、黒色の空孔にはCaCO3の一部が熱分解
によつて消失した痕跡のCaOがＸ線マイクロアナ
ライザによつて検出された。粉末粒子界面にCaO
が存在するため、粒子の成長が若干おくれている
が、粒子は接点で完全に拡散接合しており、良好
な焼結状態を示している。研削時の粒子脱落が認
められない。 第２図ｂはCa（OH）2を５重量％配合した場合
を示し、粗大空孔の周囲には、Ca（OH）2が熱分
解して消失した痕跡のCaOが検出され、粒子の成
長が遅れているが、他の部分では、粒子の成長が
認められ、粒子接点における拡散も進んでいる。
研削時における粒子の脱落は認められない。 第２図ｃは、SnOを3.4重量％配合した場合を
示し、粒子の成長、内部拡散はかなり進行し、粒
子間の空孔の消滅がいたる所に認められ、焼結進
度は中期に入つている。研削時の粒子脱落は認め
られない。 第２図ｄは、SnO2を6.3重量％配合した場合を
示し、表面部ではSnO2が還元されSnの青銅粉と
の液相焼結組織が観察される。芯部は第２図ｃと
類似した組織であるが、マトリツクスである青銅
α相への未固溶のSnはSnに富むδ形化合物を粒
子界面に形成してマトリツクス粒子のバインダー
となつてマトリツクス粒子は球形化し、焼結が進
んでいることを示すものである。研削時の粒子脱
落は認められない。 つぎにこの発明の焼結助剤の配合比について考
察してみると、焼結助剤量と密接な関連をもつ潤
滑剤の量が焼結粉末単体として成形金型に与える
損傷度、成形の容易性、焼結完成器の性能に与え
る影響、経済性などを考慮して通常0.5〜1.0％前
後添加されるので、焼結助剤の量が１％未満では
前記潤滑剤の脱ろう時の分解生成物の逸散が不十
分であり、また10％を超えると助剤分解生成物と
して酸化物、または未分解物が多くなり、粉末粒
子同志の焼結時における再配列現象や拡散を粗害
するばかりでなく強度低下をもまねく、したがつ
て焼結助剤の配合量は１〜10％の範囲内とするの
が望ましい。 この発明は、上述したとおり、銅系の多孔質体
を焼結するに当り弱還元性雰囲気または中性雰囲
気で焼結温度に達するまでにCO2またはH2Oと酸
化物に自己熱分解するか、あるいはH2で還元さ
れてH2Oと純金属とに分解する焼結助剤を１〜
10重量％添加して圧粉成形し、脱ろう工程を経て
焼結する構成としている。 したがつて、この発明によれば、圧粉成形体の
脱ろうおよび焼結の焼結助剤の種類に応じて弱還
元性雰囲気または中性雰囲気の下で行なつても、
脱ろう時に潤滑剤から生じた分解生成物の金属酸
化物および炭素が焼結温度域においてCO2または
H2Oと反応して圧粉成形体の内部に還元性ガス
が生成され、このガスによつて残りの分解生成物
を気化させることができ、これらの分解生成物が
粉末粒子間の接合を妨げて焼結を阻害することが
防止される。 また、これらの焼結助剤は、その配合比を１〜
10重量％の範囲内で適宜添加することにより、熱
分解または還元されて生成した酸化物あるいは純
金属は焼結時、粉末粒子の再配列を妨げず、粒子
界面または接点での拡散を可能にするか気化する
から、焼結を阻害することも生じ得ない。 さらに、この発明は、弱還元性または中性雰囲
気を使用して脱ろうおよび焼結を行なうことがで
きるから、爆発の危険性がなく安全な操業が可能
となるだけでなく、分解アンモニアガス発生装置
のような高価な設備が不要となり、安価な費用で
経済的な多孔質体の焼結が可能となる効果が得ら
れる。
の他は５重量％配合の場合を示す。 第１表に示す焼結の良否は、研削時における粒
子脱落の有無、研摩後における表面荒さ（鏡面に
なるか否か）、光学金属顕微鏡観察における粒子
の成長度、粒子界面の接合程度等を綜合判断した
結果である。 第１表から明らかなように、この発明の多孔質
焼結体は、すべて研削時における粒子脱落がな
く、金属顕微鏡による製織観察によつても、粒子
の拡散が認められ、粒子の成長、接合が良好に行
なわれることが判明した。 また、金属酸化物を焼結助剤として添加したも
のは、熱分解によつて生成した純金属がマトリツ
クスから蒸発、気化する場合とマトリツクスとの
共晶物を晶出して拡散するか、あるいは金属間化
合物を形成する場合とがある。 次に、従来の焼結体とこの発明の焼結体との組
織を光学金属顕微鏡の400倍拡大写真によつて比
較すると下記のとおりである。 第１図は、従来のステアリン酸亜鉛を0.8重量
％添加した圧粉成形体をこの発明の実施例と同一
条件で成形、焼結後、研削、研摩、腐蝕したもの
の組織であり、第２図は第１表に掲げた実施例の
一部を摘出してその組織を示したものである。 第１図では、粉末粒子の拡散した箇所が所々に
見受けられるが、細い粒子が残つていて、粒子が
十分に成長していない。粒子界面も明瞭に表われ
ており、粒子間の接合も十分でない。ベルトグラ
インダ研削時に粒子の一部が脱落した。 第２図ａは、CaCO3を５重量％配合した場合
を示し、黒色の空孔にはCaCO3の一部が熱分解
によつて消失した痕跡のCaOがＸ線マイクロアナ
ライザによつて検出された。粉末粒子界面にCaO
が存在するため、粒子の成長が若干おくれている
が、粒子は接点で完全に拡散接合しており、良好
な焼結状態を示している。研削時の粒子脱落が認
められない。 第２図ｂはCa（OH）2を５重量％配合した場合
を示し、粗大空孔の周囲には、Ca（OH）2が熱分
解して消失した痕跡のCaOが検出され、粒子の成
長が遅れているが、他の部分では、粒子の成長が
認められ、粒子接点における拡散も進んでいる。
研削時における粒子の脱落は認められない。 第２図ｃは、SnOを3.4重量％配合した場合を
示し、粒子の成長、内部拡散はかなり進行し、粒
子間の空孔の消滅がいたる所に認められ、焼結進
度は中期に入つている。研削時の粒子脱落は認め
られない。 第２図ｄは、SnO2を6.3重量％配合した場合を
示し、表面部ではSnO2が還元されSnの青銅粉と
の液相焼結組織が観察される。芯部は第２図ｃと
類似した組織であるが、マトリツクスである青銅
α相への未固溶のSnはSnに富むδ形化合物を粒
子界面に形成してマトリツクス粒子のバインダー
となつてマトリツクス粒子は球形化し、焼結が進
んでいることを示すものである。研削時の粒子脱
落は認められない。 つぎにこの発明の焼結助剤の配合比について考
察してみると、焼結助剤量と密接な関連をもつ潤
滑剤の量が焼結粉末単体として成形金型に与える
損傷度、成形の容易性、焼結完成器の性能に与え
る影響、経済性などを考慮して通常0.5〜1.0％前
後添加されるので、焼結助剤の量が１％未満では
前記潤滑剤の脱ろう時の分解生成物の逸散が不十
分であり、また10％を超えると助剤分解生成物と
して酸化物、または未分解物が多くなり、粉末粒
子同志の焼結時における再配列現象や拡散を粗害
するばかりでなく強度低下をもまねく、したがつ
て焼結助剤の配合量は１〜10％の範囲内とするの
が望ましい。 この発明は、上述したとおり、銅系の多孔質体
を焼結するに当り弱還元性雰囲気または中性雰囲
気で焼結温度に達するまでにCO2またはH2Oと酸
化物に自己熱分解するか、あるいはH2で還元さ
れてH2Oと純金属とに分解する焼結助剤を１〜
10重量％添加して圧粉成形し、脱ろう工程を経て
焼結する構成としている。 したがつて、この発明によれば、圧粉成形体の
脱ろうおよび焼結の焼結助剤の種類に応じて弱還
元性雰囲気または中性雰囲気の下で行なつても、
脱ろう時に潤滑剤から生じた分解生成物の金属酸
化物および炭素が焼結温度域においてCO2または
H2Oと反応して圧粉成形体の内部に還元性ガス
が生成され、このガスによつて残りの分解生成物
を気化させることができ、これらの分解生成物が
粉末粒子間の接合を妨げて焼結を阻害することが
防止される。 また、これらの焼結助剤は、その配合比を１〜
10重量％の範囲内で適宜添加することにより、熱
分解または還元されて生成した酸化物あるいは純
金属は焼結時、粉末粒子の再配列を妨げず、粒子
界面または接点での拡散を可能にするか気化する
から、焼結を阻害することも生じ得ない。 さらに、この発明は、弱還元性または中性雰囲
気を使用して脱ろうおよび焼結を行なうことがで
きるから、爆発の危険性がなく安全な操業が可能
となるだけでなく、分解アンモニアガス発生装置
のような高価な設備が不要となり、安価な費用で
経済的な多孔質体の焼結が可能となる効果が得ら
れる。
第１図は、従来の多孔質焼結体の組織を示す顕
微鏡写真、第２図ａないし第２図ｄは、それぞれ
この発明の多孔質焼結体の組織を示す顕微鏡写真
である。
微鏡写真、第２図ａないし第２図ｄは、それぞれ
この発明の多孔質焼結体の組織を示す顕微鏡写真
である。
Claims (1)
- １ 銅系の圧粉成形体の原料粉末に潤滑剤として
金属石けんを混合し、この混合物に、焼結助剤と
して自己熱分解によりCO2を発生する炭酸化物、
もしくはH2Oを発生する水酸化物、または還元
されてH2Oと純金属とを生成する金属酸化物を、
１〜10重量％添加して加圧成形し、この圧粉成形
体を弱還元性または中性雰囲気の中で加熱し、脱
ろう温度域において前記潤滑剤を熱分解させ、次
いで焼結温度域において前記焼結助剤から生成し
たガスと潤滑剤の脱ろう時における生成物とを反
応させて該生成物をガス体にして逸散させ、粉末
粒子表面を活性化して焼結することを特徴とする
多孔質体の焼結方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7036581A JPS57185902A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Sintering method for porous body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7036581A JPS57185902A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Sintering method for porous body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57185902A JPS57185902A (en) | 1982-11-16 |
| JPH021202B2 true JPH021202B2 (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=13429330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7036581A Granted JPS57185902A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Sintering method for porous body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57185902A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4101630A1 (de) * | 1990-06-08 | 1991-12-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur herstellung aufschaeumbarer metallkoerper und verwendung derselben |
| RU2347001C2 (ru) * | 2003-03-10 | 2009-02-20 | Мицубиси Материалс Пи Эм Джи Корпорейшн | Металлокерамический сплав на железной основе, легко поддающийся механической обработке |
| CN104959691B (zh) * | 2015-05-29 | 2017-03-08 | 山东理工大学 | 一种表面多孔金属器件的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524485B2 (ja) * | 1974-06-08 | 1980-06-30 | ||
| JPS563401B2 (ja) * | 1973-12-31 | 1981-01-24 | ||
| JPS5292807A (en) * | 1976-02-02 | 1977-08-04 | Komatsu Mfg Co Ltd | Process for carbonization and sintering |
-
1981
- 1981-05-11 JP JP7036581A patent/JPS57185902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57185902A (en) | 1982-11-16 |
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