JPH03232904A

JPH03232904A - 合金粉末の押出し成形体とその焼結品

Info

Publication number: JPH03232904A
Application number: JP2692790A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Kato; 靖正加藤; Takao Hiyamizu; 孝夫冷水; Yoichi Nakanishi; 洋一中西
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、合金粉末の押出し成形体とその焼結品に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、難加工
材料である合金材料の成形寸法、形状の自由度を高め、
かつ表面硬化肉盛溶接材等としての材料特性を向上させ
た加工性の良好なＣｏ基、Ｎｉ基またはＦｅ基合金粉末
の押出し成形体とその焼結品に関するものである。

（従来の技術とその課題）Ｃｏ基またはＮｉ基の合金材料については、その多くの
ものが難加工材料として知られている。

またＦｅ基合金材料についても加工性の極めて悪い材料
が知られている。たとえばこのような難加工材料として
Ｃｏ基合金（ステライト等）からなる表面硬化肉盛溶接
材が知られているが、これらの材料は、延性がほとんど
ないに等しいため、鍛造、圧延、伸線等の熱間、冷間等
の塑性加工を行うと致命的ともいえる欠陥が発生し、所
要の寸法・形状を得ることができないという難問がある
。

このため、従来、この表面硬化肉盛溶接材としてのＣｏ
基等の合金材料については、塑性加工を主体としない方
法によって製造するのが一般的であった。このような方
法としては、たとえば、溶湯中に石英管を浸漬し、真空
吸引によって直棒を得る方法や、砂型、ロー鋳型に溶湯
を鋳込むという鋳造によって製造する方法がある。また
、近年、合金粉末を射出成形して金型内に所定形状の成
形体を得る冶金法も提案されてきている。

しかしながら、このような従来の難加工材の製造方法に
は、解決しな８すればならないいくつかの問題があった
。

ずなわち、溶湯から直接的に所要の寸法形状を得るため
の石英管を用いての方法の場合には、寸法（直径）、形
状（長さ）がおのずと制約されており、殊に、細くて長
いものを製造することは困難であった。また、真空吸引
の際の真空圧力の不安定さ、発生ガスの除去の不完全さ
によって生ずる内部のヒゲ、パイプ、ブローホール等の
欠陥の発生が避けられず工業的に満足することのできる
品質を実現することも困難であった。

一方、砂型、ロー鋳型に＠造する方法の場合には、鋳込
サイズ（直径）、鋳込形状（長さ）によって湯流れ性が
左右され、たとえば５ＩＴＩＩｎ径以下、あるいは１ｍ
以上の長さという細く、長いものを所定の寸法、形状で
製造することはほとんど不可能であり、その品質も、＠
速時に発生ずる砂カミ、ブロー、ヒゲ、湯しめ、湯境り
等の鋳造欠陥のために良好なものとならないという欠点
があった。

すなわち、製品歩留は極めて悪く、製品の長さは不揃い
なのが実情であった。

さらに最近注目されている射出成形冶金法においては、
上記の従来法に比べてはるかに良好な品質と生産性が確
保できるものの、金型内への射出成形というプロセス上
の特徴からその金型のサイズに制約され、たとえば長さ
１ｍという形状、あるいはそれ以上の長さのものを製造
することは事実上不可能であった。また、使用する粉末
は小粒径（１０μｍ程度まで）のものであることが必要
であり、粉末の製造コストか高かった。

溶接材等にとっては、細く、長く、そしてその寸法形状
を任意に選ぶことかでき、しかも品質も良好であること
が欠かせないことから、これまでに知られているいずれ
の方法も実用的に満足できるものとはなっていない。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の合金離加工材の製造方法の欠点を克服し、
難加工材である合金材料の寸法、形状の成形自由度を高
゛め、高品質で、かつ加工性の良好な新しい合金材料と
その製造方法を提供することを目的としている。

さらに詳しくは、この発明は、全く新しい方法による合
金粉末の押出し成形体とその焼結品とを提供することを
目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するものとして、合金の
粉末をバインダと混合・混練し、加熱下に成形ノズルよ
り押出し成形してなることを特徴とする合金粉末の押出
し成形体を提供する。また、この発明は、この合金粉末
の押出し成形体を不活性ガスまたは還元性カスの保護雰
囲気下に加熱してバインダを除去し、真空下に加熱焼結
してなることを特徴とする焼結品をも提供する。

押出し成形体の製造にあたっては、まず合金の粉末をバ
インダと混合・混練する。この際に対象となる合金は、
たとえばＣｏまたはＮｉを５０重量％以上含有するＣｏ
基合金またはＮｉ基合金が主たるものとなる。もちろん
、それ以下であっても、主成分がＣｏまたはＮｉの合金
は対象として含まれる。このＣＯまたはＮｉ以外に、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＮｉまなはＣｏ、Ｍｎ、Ｃ，Ｓｔ、Ｐ、
Ｓ等を含有することができる。さらに、Ｆｅ基合金であ
っても難加工材であれば対象とすることができる。

このような合金としては、たとえば表面硬化肉盛溶接用
合金としてのステライト、コルモノイ、ＪＩＳ　　Ｄ４
１０などを例示することができ、その合金粉末の粒度も
代表的なものとしては数μｍから数十μｍ程度のものを
例示することができる。

これらの合金粉末と混合・混練するバインダとしては、
たとえはボリブデンなどの結合剤か好ましく用いられる
。結合剤は、合金粉末と混合・混練されることにより粉
末を結合して押出し成形を可能とする。

結合剤には押出し成形性を良好とするために、滑剤、可
塑剤等の適宜な成分を添加併用してもよい。たとえは合
成ワックスなどを用いることができる。これらの添加成
分を加えての有機成分の使用量は、およそ１５重量％以
下、さらに好ましくは１０重量％以下とする。あまり多
すぎる場合には保形性が悪くなる。

これらのバインダと合金粉末との混合・混練のための装
置の種類には特段の限定はない。

合金粉末とバインダとの混練物は成形ノズルより押出し
て、所定の寸法および形状の成形体とするがこの押出し
成形時の温度は、一般的には１８０℃以下、より好まし
くは１５０℃以下の温度とする。成形ノズルの形状、長
さにも特に限定はなく、たとえば表面硬化肉盛溶接材用
の成形体を得ようとする場合には、実用上、０．５〜１
２ｍｍ径、４５〜２００ｒｏｍの長さのノズルを好適な
ものとして例示することかできる。

溶接材用の成形体として上記程度の径、および長さのノ
ズルを用いて線状の成形体を得る場合には、たとえは第
１図に示したように、温度、圧力、速度等の条件を適切
に設定した押出し成形ノズル（１）より、溝部（２）を
有する可動セッター（３）上に押出し、この溝部（２）
に沿って直線状の押出し成形体（４）を得ることができ
る。セッター（３）を固定し、成形ノズル（１）を前後
左右に動かせるようにしてもよい。このセッター（３）
によって、所要形状と寸法の成形体（４）が効率的に、
かつ均一に得られる。セッター（３）を耐熱性のセラミ
ック製等にする場合には、成形体（４）をのせたまま、
次の加熱焼結工程へ移すこともできる。

あるいはまた、第２図に示したように、セラミック、グ
ラファイト製等の円筒形のセッター（５）に、ノズル（
１）からの押出し成形体（４）を巻き取るようにして所
要の大きさと形状のコイル上の成形体（４）を得ること
もできる。

もちろん、押出し成形体の寸法、形状は以上の例によっ
て限定されるものではない。ノズル吐出口の形状、セッ
ターの形状や大きさ等によって適宜なものとすることが
できる。

このようにして成形した押出し成形体は次に焼結するこ
とができる。この際の焼結は、前記した通り、押出し成
形体を不活性ガスまたは還元性ガスによる保護雰囲気下
に加熱してバインダを除去し、次いで、真空下に加熱焼
結することによって実施する。

バインダの除去のための加熱は、保護雰囲気下での脱脂
として位置づけられる工程であり、窒素、アルゴン、ネ
オン等の不活性ガスや水素カス等の還元性ガスの雰囲気
で加熱する。一般的には５００℃前後の温度にまで加熱
して、結合剤およびこれに併用している滑剤や可塑剤を
も分解除去し、脱酸素、次いで脱水素する。

有機系成分の残存量は、好ましくは１重量％以下にまで
低減させ、実質的に残存しない状態とする。

次いで、真空中において、一般的には１２００〜１４０
０℃の温度に加熱して焼結する。この時の温度は、成形
体の組成、所要の性質等に応じて選択することができる
。また、焼結時間は、０．５〜１．５時間程度とするこ
とができる。もちろん、この温度、時間は限定的なもの
ではない。

たとえばＣｏ基合金粉末からの表面硬化肉盛溶接用焼結
品を製造する場合には、相対密度を８０％以上にまで緻
密化し、５％以上の伸びが得られる延性を有する焼結品
とすることが好ましい。

このような焼結品は、これまでのいずれの方法によって
も実現されなかったものである。

以下、実施例を示し、この発明についてさらに詳しく説
明する。

（実施例）次の化学成分組成（％）；Ｃｒ　：　２８．００〜３２．００Ｍ０　＝　≦０．６０Ｗ　　　：３．５０〜５．００Ｎ　ｉ　：　≦１．５０ｃ　　　：１．ＯＯ〜１．４０Ｓ　　ｉ　　：　　０．９０〜１．３０Ｍｎ　：　≦１
．００Ｐ　　：　≦０．０３０Ｓ　　：　≦０．０３０Ｆｅ　：　≦１．５０残部Ｃ。

からなるステライトＮｏ、　６（ＪＩＳ　　Ｄ　　ＣｏＣｒＡ）の球状合金粉末（平均
粒径２５μｍ）を、ポリブテン結合剤、ワックスおよび
可塑剤と混合し、混練した。

この合金粉末の混線物を、１３０℃の温度において、０
．５〜１０ｍｍ径で長さ１２０關の各種ノズルより第１
図に示した形状のセラミックセッターの溝部に押出した
。この押出しにより各種の径の、長さ１８０ＩＩｌｆｆ
ｌのＣｏ基合金粉末押出し成形体を得た。

また、第２図の円筒形センターを用いることにより、コ
イル状の押出し成形体を得た。

次いで、上記成形体を、脱脂焼結炉内に１おいて水素ガス５１／分流通下の雰囲気において５０℃
／時の昇温速度で４５０℃まで加熱し、４５０〜５５０
℃の温度に２時間保った後に２５０℃／時の昇温速度で
１２８０℃まで昇温しな。この時１０００℃の温度で容
器を真空排気した。

真空度は５　ｘ　１０　　’Ｔｏｒｒとしな。

１２８０〜１３００°Ｃの温度に１時間保ち、次いで１
５０℃／時の速度で降温させ、焼結を終了した。

得られた焼結品は、表面硬化肉盛溶接材として所定の寸
法、形状を有し、その表面には、欠陥は認められなかっ
た。

肉盛硬度はＨＲＣ４３以上を満足し、強度等に優れ、そ
の伸びも、５％以上の延性を有していた。

また、溶接時、溶接材の折損もなく、溶接材として優れ
た性能を有していた。

なお、この実施例は球状合金粉末を使用した例であるが
、異形粉末を使用しても同様の効果を得ることができる
。

（発明の効果）以上詳しく説明した通り、この発明により、従２来、難加工材としてその製造の自由度か乏しく、かつ品
質、生産性にも問題の多かったＣｏ基、またはＮｉ基合
金材料を、合金粉末の押出し成形と焼結とによって、製
造容易に、高い生産性で、かつ高い品質を有する成形品
として実現することかできる。

Ｃｏ基またはＮｉ基衣表面硬化肉盛溶接材高品質、低コ
スト品が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の押出し成形体の製造
法を例示した斜視図である。１・・・成形ノズル２・・・溝　　　部３・・・セッター４・・・成形体５・・・セッター

Claims

【特許請求の範囲】

（１）合金粉末をバインダと混合・混練し、加熱下に成
形ノズルより押出し成形してなることを特徴とする合金
粉末の押出し成形体。
（２）表面硬化肉盛溶接用合金の粉末を直線状またはコ
イル状に押出し成形してなる請求項（１）記載の合金粉
末の押出し成形体。
（３）請求項（１）記載の押出し成形体を不活性ガスま
たは還元性ガス雰囲気下に加熱してバインダを除去し、
真空下に加熱焼結してなることを特徴とする合金粉末焼
結品。
（４）表面硬化肉盛溶接用合金粉末の押出し成形体を請
求項（３）記載の焼結品としてなる表面硬化肉盛溶接材
。