JPH04259302A - 鉄−銅系粉末冶金製品の製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型などの大型焼結部材
の製造方法に関し、特に、部材の高強度化を主目的とす
る製造方法である。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金法の適用により、金型などの大
型焼結部材の製造がなされている。この方法により、短
期間で複雑形状部材が製造できることを、本発明者らは
特開平１−１６５７０４号公報及び同１−１６５７０６
号公報に開示した。これ等は、鉄系粉末に固体潤滑剤を
添加混合せず、鉄系粉末をそのまま成形型に振動充填し
、成形型と共に焼結して大型部材を得る方法で、焼結体
の機械的特性を高めるため、焼結に引き続いて銅系溶浸
材を溶浸して空隙を埋める製造方法である。

【０００３】しかしながら、上記の方法は振動充填のた
め鉄系粉末の充填が十分に均一に行なわれず、充填密度
が不足しがちであるうえ、内部にブリッジングによる巣
ができたりし、その結果、ピンホールや焼結歪などの欠
陥を生じたりすることが多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、鉄−銅系焼結部材を高強度化し得
る方法を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、鉄系粉末に対し粉状潤滑剤を０．０５〜４
重量％添加・混合し、この混合粉末を成形型に振動充填
して成形型とともに加熱・焼結し、焼結後に銅系溶浸剤
を加熱・溶浸させる鉄−銅系粉末冶金製品の製造方法を
提供するもので、加熱・焼結と加熱・溶浸とを同一工程
にて行うことができる。

【０００６】

【作用】本発明者等は、上記課題を解決するために、鉄
系粉末の充填密度を上昇させる方法を種々検討した結果
、粉状潤滑剤を鉄系粉末に添加する極めて簡単な方法で
著しい改善効果を呈するとの新知見を得、本発明に到達
した。以下本発明の作用につき詳細に述べる。

【０００７】潤滑剤としては、通常の金属粉末用潤滑剤
として使われる、金属石鹸（ステアリン酸亜鉛等）や脂
肪酸（ステアリン酸等）、ワックス類が使用できる。た
だし、充填性を高めるには、粉状の潤滑剤であることが
必須であり、液状潤滑剤は粉末の流動性を阻害するので
、かえって充填性を劣化させる。鉄系粉末に対する粉状
潤滑剤の添加量は、鉄系粉末に対して０．０５〜４重量
％とする。０．０５重量％未満では潤滑効果が発揮でき
ず、充填性及び焼結溶浸体抗折力がほとんど向上しない
。一方、４重量％を越えると焼結時に潤滑剤が飛散する
ので、炉を汚したり、焼結体内にかえって欠陥（巣など
）を生じたりして、それ以上の充填性及び焼結溶浸体抗
折力の向上効果は現れない。

【０００８】本発明において、鉄系粉末としてはコスト
上は純鉄粉を用いることが好ましいが、合金鋼粉も使用
でき、充填体の密度と焼結体の表面平滑性を高めるため
、例えば、最大粒径が５００μｍで粒径１０μｍ以下の
微粉を含有するものが好適に用いられる。上記鉄系粉末
に粉状潤滑剤を添加・混合したものを、予め用意された
成形型に充填する。成形型は粉末が焼結により強度が向
上し成形型の形状を正しく転写する温度まで強度が十分
であり、粉末との著しい反応により成形型の転写を損な
わないものであれば良い。通常、高温まで強度を保つこ
とのできるセラミックス型を用いる。成形型の形状は焼
結処理後、焼結体がそのままの形状で、あるいは著しい
加工を施さずに金型などとして機能できる形状とする。 その製作方法は機械加工によっても良いし、精密鋳造で
用いられるセラミックス型の製造方法によっても良く、
要は、転写面の粗さが小さく、かつ強度的にも優れたも
のであればいかなる製法によっても良い。

【０００９】充填は乾式で行い、振動を加えることによ
り充填密度を向上させることができる。振動の方法は電
磁振動、機械振動等いかなる方法によっても良い。また
、振動中に、従来の加圧成形方法よりも極めて低い圧力
を施すことにより、より充填性を向上することができる
。この圧力は通常１ｋｇ／ｃｍ２以下でよく、加圧によ
り充填性を向上させるだけでなく、成形型のエッジ部分
の転写性が向上するという利点がある。このような充填
方法を用いることにより、大型形状品の成形が通常の粉
末冶金で使用する高価なプレス機を用いずに、安価にし
かも容易にできるため、１ｍ×１ｍにもおよぶ射出成形
用金型の製造などには非常に適している。

【００１０】次に、粉末が充填された成形型を炉に装入
して加熱し、焼結を行なう。加熱・焼結は還元性雰囲気
、不活性雰囲気、または真空で行い焼結後は型ばらしを
する。得られた焼結体は、それだけでは金型等としての
強度が不十分であるため、焼結体に残留する空孔を、例
えばＦｅ：４．３％，Ｃｒ：４．９％，Ｚｎ：２％，Ｃ
ｕ：残部からなる銅系溶浸剤で溶浸して強度を増大させ
る。溶浸は還元性雰囲気、不活性雰囲気または真空で行
うことが可能である。

【００１１】なお、焼結と溶浸の工程を１工程、即ち１
ヒートサイクルで行っても、得られる効果に変りはない
。１工程にすることにより、製造工程を短縮できるとい
う利点がある。以上のように本発明により、高品質の大
型粉末冶金製品を製造することができる。

【００１２】

【実施例】〔実施例１〕鉄系粉末として、平均粒径２３
０μｍ（粒度範囲１５０〜５００μｍ）のアトマイズ純
鉄粉３５重量部、平均粒径２９μｍ（粒度範囲１５〜６
３μｍ）のアトマイズ純鉄粉３５重量部、平均粒径４．
８μｍ（粒度範囲１０μｍ以下）のカーボニル鉄粉３０
重量部を混合して粒度構成を調整した鉄粉を用いた。

【００１３】この鉄系粉末混合物に粉状潤滑剤としてス
テアリン酸亜鉛粉末を添加・混合した。混合比は鉄系粉
末に対して潤滑剤の重量を、０（無添加）、０．０３％
、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、４％、５％
とした。成形型として表面粗さ（Ｒａ値）０．３μｍの
セラミックス製モールドを用い、混合粉末を振動充填し
た。

【００１４】充填体の体積と重量を用いて充填体の密度
を測定した。次に、Ｆｅ：４．３％、Ｃｒ：４．９％、
Ｚｎ：２％、Ｃｕ：残部からなる銅系溶浸剤（粉末成形
体）を上記鉄系粉末充填体の上面にのせ、セラミックス
のモールド、粉末充填体、溶浸材を炉に装入して、窒素
ガス雰囲気中、１０１０℃で７０分間加熱し充填体を焼
結させた後、２時間かけて１１８０℃に昇温し溶浸材を
溶かして溶浸を進行させた。１１８０℃における保持時
間は１００分間とし、その後冷却を行った。

【００１５】冷却後、溶浸された焼結体をセラミックス
のモールドから取出し、６（高さ）×１０（幅）×３５
（長さ）ｍｍの試験片を切出して抗折力を求めた。各試
験における鉄系粉末充填体の密度、焼結溶浸体の抗折力
を測定した結果を表１にまとめて示す。潤滑剤添加量が
０．０５〜４重量％の範囲において、鉄系粉末の充填密
度が高く、また、焼結溶浸体の強度も高水準になってい
る。

【００１６】焼結と溶浸の工程を２工程、即ち２ヒート
サイクルで行った場合においても、上記実施例と同様な
結果が得られた。

【００１７】

【表１】 ─────────────────────────
──────────　　Ｎｏ．　　　　潤滑剤添加量
　　　　鉄系粉末充填密度　　　　焼結溶浸体抗折力　
　　　　　　　　　　　（重量％）　　　　　　　　（
ｇ／ｃｍ３　）　　　　（ｋｇｆ／ｍｍ２　）　　１　
　　　　　　　　　０（無添加）　　　　　　６．０１
　　　　　　　　　　　　　　１７６　　２　　　　　
　　　　　０．３５　　　　　　　　　　６．０８　　
　　　　　　　　　　　　１８３　　３　　　　　　　
　　　０．０５　　　　　　　　　　６．２４　　　　
　　　　　　　　　　１９７　　４　　　　　　　　　
　０．１　　　　　　　　　　　　６．３０　　　　　
　　　　　　　　　２０３　　５　　　　　　　　　　
０．５　　　　　　　　　　　　６．３３　　　　　　
　　　　　　　　２１０　　６　　　　　　　　　　１
　　　　　　　　　　　　　　　　６．３５　　　　　
　　　　　　　　　２０６　　７　　　　　　　　　　
４　　　　　　　　　　　　　　　　６．３１　　　　
　　　　　　　　　　１９４　　８　　　　　　　　　
　５　　　　　　　　　　　　　　　　６．２７　　　
　　　　　　　　　　　１７９───────────
────────────────────────

【
００１８】

【発明の効果】本発明により高品質の大型粉末冶金製品
が製造できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鉄系粉末に対し粉状潤滑剤を０．０５
   〜４重量％添加・混合し、この混合粉末を成形型に振動
   充填して成形型とともに加熱・焼結し、焼結後に銅系溶
   浸剤を加熱・溶浸させることを特徴とする鉄−銅系粉末
   冶金製品の製造方法。
2. 【請求項２】　　加熱・焼結と加熱・溶浸とを同一工程
   にて行う請求項１記載の鉄−銅系粉末冶金製品の製造方
   法。