JPH04362152A - 鉄系焼結体の製造方法 - Google Patents
鉄系焼結体の製造方法Info
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- JPH04362152A JPH04362152A JP3162291A JP16229191A JPH04362152A JP H04362152 A JPH04362152 A JP H04362152A JP 3162291 A JP3162291 A JP 3162291A JP 16229191 A JP16229191 A JP 16229191A JP H04362152 A JPH04362152 A JP H04362152A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温焼結を可能とする
一般構造用鉄系焼結体の製造方法に関する。
一般構造用鉄系焼結体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】鉄系焼結体からなる一
般構造部品は、通常、１１００〜１１５０℃で焼結され
る。これら焼結体において、液相焼結は周知であり、銅
添加の場合の液相発生温度は１０８０℃以上を要する。 しかしながら、これら鉄系焼結体を焼結する際、より低
温焼結が可能であれば、省エネルギー、設備寿命の延長
が図られることになり、重要な課題となっている。
般構造部品は、通常、１１００〜１１５０℃で焼結され
る。これら焼結体において、液相焼結は周知であり、銅
添加の場合の液相発生温度は１０８０℃以上を要する。 しかしながら、これら鉄系焼結体を焼結する際、より低
温焼結が可能であれば、省エネルギー、設備寿命の延長
が図られることになり、重要な課題となっている。
【０００３】より低温での焼結を可能とするに、銅以外
の添加元素として、錫、リン、硼素等が研究ないし、実
用化されている。例えば、鉄−銅急冷凝固粉に錫粉を０
．３〜４重量％添加する方法が特開昭６２−２７０７４
７号公報に開示されている。
の添加元素として、錫、リン、硼素等が研究ないし、実
用化されている。例えば、鉄−銅急冷凝固粉に錫粉を０
．３〜４重量％添加する方法が特開昭６２−２７０７４
７号公報に開示されている。
【０００４】しかしながら、特開昭６２−２７０７４７
公報記載の発明では、鉄−銅急冷凝固粉に錫粉を０．３
〜４重量％混入しているが、本発明における水アトマイ
ズされたままの乾燥青銅粉中の錫粉量換算値は０．１３
〜０．７５重量％であるのに対して、高価でしかも価格
変動の大きい錫粉を比較的大量に用いるため、低温焼結
によるエネルギーコスト、設備及び設備維持コスト低減
よりも原材料費のコストアップの方が大きく、経済的で
ないという問題点を有する。
公報記載の発明では、鉄−銅急冷凝固粉に錫粉を０．３
〜４重量％混入しているが、本発明における水アトマイ
ズされたままの乾燥青銅粉中の錫粉量換算値は０．１３
〜０．７５重量％であるのに対して、高価でしかも価格
変動の大きい錫粉を比較的大量に用いるため、低温焼結
によるエネルギーコスト、設備及び設備維持コスト低減
よりも原材料費のコストアップの方が大きく、経済的で
ないという問題点を有する。
【０００５】本発明の目的は、通常の１１００〜１１５
０℃より低い９５０〜１０５０℃の焼結で、十分な強度
を有する、鉄−銅−錫−炭素系焼結体を経済的に製造す
る方法を提供することにある。
０℃より低い９５０〜１０５０℃の焼結で、十分な強度
を有する、鉄−銅−錫−炭素系焼結体を経済的に製造す
る方法を提供することにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明は、鉄粉に、錫
９〜１５重量％、２００メッシュ以下の粒度の割合が９
５重量％以上で水素還元減量が０．１８重量％以上であ
る水アトマイズされたままの乾燥青銅粉１．５〜５．０
重量％と、黒鉛粉末１．０重量％以下とを混合して成形
した圧粉体を、非酸化雰囲気中９５０〜１０５０℃で焼
結することにより、前記問題点を解決したものである。
９〜１５重量％、２００メッシュ以下の粒度の割合が９
５重量％以上で水素還元減量が０．１８重量％以上であ
る水アトマイズされたままの乾燥青銅粉１．５〜５．０
重量％と、黒鉛粉末１．０重量％以下とを混合して成形
した圧粉体を、非酸化雰囲気中９５０〜１０５０℃で焼
結することにより、前記問題点を解決したものである。
【０００７】本発明に用いられる鉄粉は、一般的に大量
生産されている市販品である。また、本発明で用いる水
アトマイズ青銅粉は水アトマイズされたままのものとす
る。通常、水アトマイズ青銅粉は、水アトマイズされた
ままでは粉末成形工程で問題を生じるので焼鈍工程を加
えて水アトマイズ−乾燥−焼鈍−解砕−分級、調合なる
工程を経て出荷される。この青銅粉は還元雰囲気中で焼
鈍されているので、酸化度の目安となる水素還元減量は
０．２重量％以下、通常は約０．１重量％である。しか
るに本発明では水アトマイズされたままの青銅粉であっ
て、好ましくは粒度が−２００メッシュ以下の割合が９
５重量％以上の微細で水素還元減量が０．１８重量％以
上で僅かに酸化されている乾燥したものとし、これを鉄
粉への添加量が１．５〜５．０重量％となるように添加
する。本発明は、このような特定の水アトマイズ青銅粉
を上記のような量で添加しても粉末成形工程に何らの悪
影響をも及ぼさないことの知見に基づくものである。一
般に、粒度が細かくなるほど焼結されやすくなり、また
酸化されていると還元雰囲気下での焼結時、焼結が促進
される。本発明はこれを利用し、水アトマイズ後、乾燥
された青銅粉を制御された条件の下で使用することによ
り、鉄−銅−錫−炭素系焼結体の９５０〜１０５０℃で
の経済的な低温焼結を実現したものである。
生産されている市販品である。また、本発明で用いる水
アトマイズ青銅粉は水アトマイズされたままのものとす
る。通常、水アトマイズ青銅粉は、水アトマイズされた
ままでは粉末成形工程で問題を生じるので焼鈍工程を加
えて水アトマイズ−乾燥−焼鈍−解砕−分級、調合なる
工程を経て出荷される。この青銅粉は還元雰囲気中で焼
鈍されているので、酸化度の目安となる水素還元減量は
０．２重量％以下、通常は約０．１重量％である。しか
るに本発明では水アトマイズされたままの青銅粉であっ
て、好ましくは粒度が−２００メッシュ以下の割合が９
５重量％以上の微細で水素還元減量が０．１８重量％以
上で僅かに酸化されている乾燥したものとし、これを鉄
粉への添加量が１．５〜５．０重量％となるように添加
する。本発明は、このような特定の水アトマイズ青銅粉
を上記のような量で添加しても粉末成形工程に何らの悪
影響をも及ぼさないことの知見に基づくものである。一
般に、粒度が細かくなるほど焼結されやすくなり、また
酸化されていると還元雰囲気下での焼結時、焼結が促進
される。本発明はこれを利用し、水アトマイズ後、乾燥
された青銅粉を制御された条件の下で使用することによ
り、鉄−銅−錫−炭素系焼結体の９５０〜１０５０℃で
の経済的な低温焼結を実現したものである。
【０００８】なお、上記青銅粉の粒度が−２００メッシ
ュのものの割合が９５重量％未満であると、９００〜１
０５０℃での低温焼結時に焼結品の機械的特性が劣り、
また水素還元減量が０．１８重量％未満でも同様に特性
が劣るようになる。水素還元減量を０．３重量％以上に
すると機械的強度はさらに向上するが、０．３重量％以
上にするには青銅粉の強制的な酸化が必要になり、この
制御が難しくなり、経済的でなくなる。
ュのものの割合が９５重量％未満であると、９００〜１
０５０℃での低温焼結時に焼結品の機械的特性が劣り、
また水素還元減量が０．１８重量％未満でも同様に特性
が劣るようになる。水素還元減量を０．３重量％以上に
すると機械的強度はさらに向上するが、０．３重量％以
上にするには青銅粉の強制的な酸化が必要になり、この
制御が難しくなり、経済的でなくなる。
【０００９】液相焼結作用を利用する水アトマイズされ
たままの乾燥青銅粉の組成については、Ｃｕ−１０重量
％Ｓｎ組成が一般的であり、Ｓｎ量を増やすほど融点が
下がって、より低温での焼結が可能であるが、高価なＳ
ｎ量が増えて経済的でなくなるので、組成については９
〜１５重量％Ｓｎが好ましい。また、水アトマイズされ
たままの乾燥青銅粉の添加量については、１．５重量％
未満では鉄−銅−錫−炭素系焼結体の引張強さは比較例
１に示す現行の１１３０℃で焼結した鉄−銅−炭素焼結
体の引張強さに比較しても十分でなく、１．５重量％以
上が好ましい。また、添加量が増えるほど引張強さは向
上するが、５重量％を超えるとその効果が著しくなくな
り、また経済的でなくなるので、１．５〜５．０重量％
の範囲が好ましい。
たままの乾燥青銅粉の組成については、Ｃｕ−１０重量
％Ｓｎ組成が一般的であり、Ｓｎ量を増やすほど融点が
下がって、より低温での焼結が可能であるが、高価なＳ
ｎ量が増えて経済的でなくなるので、組成については９
〜１５重量％Ｓｎが好ましい。また、水アトマイズされ
たままの乾燥青銅粉の添加量については、１．５重量％
未満では鉄−銅−錫−炭素系焼結体の引張強さは比較例
１に示す現行の１１３０℃で焼結した鉄−銅−炭素焼結
体の引張強さに比較しても十分でなく、１．５重量％以
上が好ましい。また、添加量が増えるほど引張強さは向
上するが、５重量％を超えるとその効果が著しくなくな
り、また経済的でなくなるので、１．５〜５．０重量％
の範囲が好ましい。
【００１０】焼結温度については、９５０℃未満では引
張強さは十分でなく、１０５０℃を超すと、焼結コスト
は鉄−銅−炭素系圧粉体を１１００〜１１５０℃で焼結
する場合と大差なくなり、経済的でないため、焼結温度
は９５０〜１０５０℃の範囲が好ましい。
張強さは十分でなく、１０５０℃を超すと、焼結コスト
は鉄−銅−炭素系圧粉体を１１００〜１１５０℃で焼結
する場合と大差なくなり、経済的でないため、焼結温度
は９５０〜１０５０℃の範囲が好ましい。
【００１１】黒鉛粉末の添加量については、他の一般的
な焼結機械構造用部品と同じく１．０重量％以下とする
。
な焼結機械構造用部品と同じく１．０重量％以下とする
。
【００１２】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、微細で制
御された水素還元減量を持つ水アトマイズされたままの
乾燥青銅粉の液相焼結作用により、９５０〜１０５０℃
で低温焼結して鉄−銅−錫−炭素系焼結体を製造した場
合に、１１００〜１１５０℃において焼結した鉄−銅−
炭素系焼結体と同程度以上の引張強度が得られ、しかも
低温焼結により、焼結炉のエネルギー費、設備費及び設
備維持費の節減ができ、焼結体に含有されることになる
高価な錫の使用量が従来に比べて少ないので、より経済
的に鉄−銅−錫−炭素系焼結体が製造できる。
御された水素還元減量を持つ水アトマイズされたままの
乾燥青銅粉の液相焼結作用により、９５０〜１０５０℃
で低温焼結して鉄−銅−錫−炭素系焼結体を製造した場
合に、１１００〜１１５０℃において焼結した鉄−銅−
炭素系焼結体と同程度以上の引張強度が得られ、しかも
低温焼結により、焼結炉のエネルギー費、設備費及び設
備維持費の節減ができ、焼結体に含有されることになる
高価な錫の使用量が従来に比べて少ないので、より経済
的に鉄−銅−錫−炭素系焼結体が製造できる。
【００１３】
【実施例１】市販の鉄粉９７．７重量％に、水素還元減
量が０．１９重量％、２００メッシュ以下の粒度の割合
が９８重量％である水アトマイズされたままの乾燥した
Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉を２．０重量％と、市販の
黒鉛粉０．３重量％と、鉄−青銅−炭素混合粉１００重
量％に対して、１．０重量％の潤滑剤（ステアリン酸亜
鉛）とを混合し、焼結密度が６．３ｇ／ｃｍ３となるよ
うに成形して、ＲＸガス（ブタン変性ガス）中１０００
℃で焼結した。この鉄−１．８重量％銅−０．２重量％
錫−０．３重量％炭素焼結体の引張強さは表１に示すよ
うに２０．５ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
量が０．１９重量％、２００メッシュ以下の粒度の割合
が９８重量％である水アトマイズされたままの乾燥した
Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉を２．０重量％と、市販の
黒鉛粉０．３重量％と、鉄−青銅−炭素混合粉１００重
量％に対して、１．０重量％の潤滑剤（ステアリン酸亜
鉛）とを混合し、焼結密度が６．３ｇ／ｃｍ３となるよ
うに成形して、ＲＸガス（ブタン変性ガス）中１０００
℃で焼結した。この鉄−１．８重量％銅−０．２重量％
錫−０．３重量％炭素焼結体の引張強さは表１に示すよ
うに２０．５ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００１４】
【実施例２】市販の鉄粉に、水素還元減量が０．２６重
量％、２００メッシュ以下の粒度の割合が９９．８重量
％である水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−１０
重量％Ｓｎ青銅粉をそれぞれ２重量％、３重量％、５重
量％添加し、黒鉛粉０．３重量％一定、潤滑剤（ステア
リン酸亜鉛）を鉄−青銅−炭素混合粉に対して１重量％
一定でそれぞれ添加して混合し、焼結密度が６．３ｇ／
ｃｍ３となるように成形してＲＸガス中１０００℃及び
１０５０℃で焼結した。得られた焼結体の引張強さと乾
燥Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉添加量及び焼結温度との
関係を表１に示す。この表１に見られるように、引っ張
り強さは２１〜２６ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
量％、２００メッシュ以下の粒度の割合が９９．８重量
％である水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−１０
重量％Ｓｎ青銅粉をそれぞれ２重量％、３重量％、５重
量％添加し、黒鉛粉０．３重量％一定、潤滑剤（ステア
リン酸亜鉛）を鉄−青銅−炭素混合粉に対して１重量％
一定でそれぞれ添加して混合し、焼結密度が６．３ｇ／
ｃｍ３となるように成形してＲＸガス中１０００℃及び
１０５０℃で焼結した。得られた焼結体の引張強さと乾
燥Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉添加量及び焼結温度との
関係を表１に示す。この表１に見られるように、引っ張
り強さは２１〜２６ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００１５】
【比較例１】水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、市販の電解銅粉を用
い、１１３０℃で焼結した以外は実施例１と同様に処理
した場合の、鉄−２重量％銅−０．３重量％炭素焼結体
の引張強さは表１に示すように、２１ｋｇｆ／ｍｍ２で
あった。
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、市販の電解銅粉を用
い、１１３０℃で焼結した以外は実施例１と同様に処理
した場合の、鉄−２重量％銅−０．３重量％炭素焼結体
の引張強さは表１に示すように、２１ｋｇｆ／ｍｍ２で
あった。
【００１６】
【比較例２】２００メッシュ以下の粒度の割合が９２重
量％であること以外は実施例１と同様に処理した場合の
、焼結体の引張強さは表１に示すように１９ｋｇｆ／ｍ
ｍ２であった。
量％であること以外は実施例１と同様に処理した場合の
、焼結体の引張強さは表１に示すように１９ｋｇｆ／ｍ
ｍ２であった。
【００１７】
【比較例３】水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、水素還元減量が０．
１１重量％である水アトマイズして乾燥後、焼鈍処理さ
れた市販の水アトマイズＣｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉を
用いた以外は実施例１と同様に処理した場合の、焼結体
の引張強さは表１に示すように１８ｋｇｆ／ｍｍ２であ
った。
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、水素還元減量が０．
１１重量％である水アトマイズして乾燥後、焼鈍処理さ
れた市販の水アトマイズＣｕ−１０重量％Ｓｎ青銅粉を
用いた以外は実施例１と同様に処理した場合の、焼結体
の引張強さは表１に示すように１８ｋｇｆ／ｍｍ２であ
った。
【００１８】
【比較例４】水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、市販の電解銅粉と３
３０メッシュ以下の粒度のアトマイズ錫粉とを混合した
Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ混合粉を用いた以外は実施例１と
同様に処理した場合の、焼結体の引張強さは表１に示す
ように、１９ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
１０重量％Ｓｎ青銅粉の代わりに、市販の電解銅粉と３
３０メッシュ以下の粒度のアトマイズ錫粉とを混合した
Ｃｕ−１０重量％Ｓｎ混合粉を用いた以外は実施例１と
同様に処理した場合の、焼結体の引張強さは表１に示す
ように、１９ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００１９】
【比較例５】水アトマイズされたままの乾燥したＣｕ−
１０重量％Ｓｎ青銅粉の添加量を１．０重量％とし、焼
結温度を９００℃、１０００℃、１０５０℃及び１１３
０℃とした以外は実施例２と同様に処理した場合の、焼
結体の引張強さは表１に示すように１４〜２１ｋｇｆ／
ｍｍ２であった。
１０重量％Ｓｎ青銅粉の添加量を１．０重量％とし、焼
結温度を９００℃、１０００℃、１０５０℃及び１１３
０℃とした以外は実施例２と同様に処理した場合の、焼
結体の引張強さは表１に示すように１４〜２１ｋｇｆ／
ｍｍ２であった。
【００２０】
【比較例６】焼結温度を９００℃とした以外は実施例２
と同様に処理した場合の引張強さは表１に示すように１
６〜１９ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
と同様に処理した場合の引張強さは表１に示すように１
６〜１９ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
【００２１】
【表１】
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄粉に、錫９〜１５重量％、２００メ
ッシュ以下の粒度の割合が９５重量％以上で水素還元減
量が０．１８重量％以上である水アトマイズされたまま
の乾燥青銅粉１．５〜５．０重量％と、黒鉛粉末１．０
重量％以下とを混合して成形した圧粉体を、非酸化雰囲
気中９５０〜１０５０℃で焼結することを特徴とする鉄
系焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162291A JPH04362152A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 鉄系焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162291A JPH04362152A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 鉄系焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362152A true JPH04362152A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15751699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162291A Pending JPH04362152A (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 鉄系焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04362152A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026028533A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉及び鉄基焼結体の製造方法 |
| WO2026028534A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉及び鉄基焼結体の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3162291A patent/JPH04362152A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026028533A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉及び鉄基焼結体の製造方法 |
| WO2026028534A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉及び鉄基焼結体の製造方法 |
| JPWO2026028534A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 | ||
| JPWO2026028533A1 (ja) * | 2024-07-30 | 2026-02-05 |
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