JPH05239503A - 焼結時変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 - Google Patents
焼結時変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法Info
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- JPH05239503A JPH05239503A JP4075477A JP7547792A JPH05239503A JP H05239503 A JPH05239503 A JP H05239503A JP 4075477 A JP4075477 A JP 4075477A JP 7547792 A JP7547792 A JP 7547792A JP H05239503 A JPH05239503 A JP H05239503A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】粉末冶金法による高密度ステンレス鋼焼結体の
製造方法において、焼結時の形状変形の少ない製造方法
を提供する。 【構成】平均粒径５〜２０μm の水アトマイズステンレ
ス鋼粉末に、平均粒径２〜１０μm のＦｅ−Ｓｎ粉末
を、最終焼結体でのＳｎ含有量が０．５〜２重量％とな
るように添加し、結合材を加えて成形し、脱脂焼結す
る。
製造方法において、焼結時の形状変形の少ない製造方法
を提供する。 【構成】平均粒径５〜２０μm の水アトマイズステンレ
ス鋼粉末に、平均粒径２〜１０μm のＦｅ−Ｓｎ粉末
を、最終焼結体でのＳｎ含有量が０．５〜２重量％とな
るように添加し、結合材を加えて成形し、脱脂焼結す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金法による焼結
時の形状変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造
方法に関する。
時の形状変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の粉末冶金法では平均粒径６０〜１
００μm 程度の粉末を用いるが、最終焼結体の密度比が
せいぜい９０％どまりで、機械的特性、磁気的特性や耐
食性が溶製材に比較して劣る問題があった。近年、粉末
冶金の進歩により、平均粒径２０μm 以下の微粉末の使
用が可能となり、焼結体密度比が９５％以上を達成でき
るようになった。成形方法としては、結合剤として熱可
塑性樹脂などを混合してコンパウンドを作って利用する
射出成形やスリップキャスティングまたは微粉末を造粒
してプレス成形に供する方法が開発されている。しか
し、結合剤を混合して成形する方法では、焼結体の形状
保持が困難であるという問題点がある。従来の粉末冶金
では高い圧力で圧縮成形する段階で、粉末同士が絡み合
い密着してある程度の強度をもった成形体ができる。こ
の成形体を焼結するときにも強度を維持したまま焼結が
開始するために、形状が崩れることが少ない。微粉末を
用いる場合ではバインダーを用いて成形体が保形されて
いる。この場合、焼結の前にバインダーが除去されるた
めに、成形体強度は一時的に弱くなる段階を通過する。
その時に成形体の自重などによって、部品形状が著しく
変形してしまうことがある。さらにステンレス鋼粉末の
場合には、その表面には通常Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉな
どの酸化物で覆われている。加熱の過程でバインダーが
除去された後、これらの酸化物が高温で除去されるまで
焼結が進行しないので、成形体強度が一層高温まで弱く
なり、形状変形が著しくなるという問題がある。
００μm 程度の粉末を用いるが、最終焼結体の密度比が
せいぜい９０％どまりで、機械的特性、磁気的特性や耐
食性が溶製材に比較して劣る問題があった。近年、粉末
冶金の進歩により、平均粒径２０μm 以下の微粉末の使
用が可能となり、焼結体密度比が９５％以上を達成でき
るようになった。成形方法としては、結合剤として熱可
塑性樹脂などを混合してコンパウンドを作って利用する
射出成形やスリップキャスティングまたは微粉末を造粒
してプレス成形に供する方法が開発されている。しか
し、結合剤を混合して成形する方法では、焼結体の形状
保持が困難であるという問題点がある。従来の粉末冶金
では高い圧力で圧縮成形する段階で、粉末同士が絡み合
い密着してある程度の強度をもった成形体ができる。こ
の成形体を焼結するときにも強度を維持したまま焼結が
開始するために、形状が崩れることが少ない。微粉末を
用いる場合ではバインダーを用いて成形体が保形されて
いる。この場合、焼結の前にバインダーが除去されるた
めに、成形体強度は一時的に弱くなる段階を通過する。
その時に成形体の自重などによって、部品形状が著しく
変形してしまうことがある。さらにステンレス鋼粉末の
場合には、その表面には通常Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉな
どの酸化物で覆われている。加熱の過程でバインダーが
除去された後、これらの酸化物が高温で除去されるまで
焼結が進行しないので、成形体強度が一層高温まで弱く
なり、形状変形が著しくなるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ステンレス
鋼粉末において前述のような現状を踏まえバインダー除
去後、焼結が開始する前の成形体が弱くなる段階に、成
形体の強度を向上させるための方法を提案するためのも
のである。
鋼粉末において前述のような現状を踏まえバインダー除
去後、焼結が開始する前の成形体が弱くなる段階に、成
形体の強度を向上させるための方法を提案するためのも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この段階
での成形体強度を向上させるために鋭意研究した結果、
ステンレス鋼粉末にＦｅ−Ｓｎ粉末をを混合し、成形、
焼結すれば、焼結が比較的低温から開始し、粉末同士の
結合に寄与し、成形体の強度を保持できることを発見し
た。そこで、この知見にもとずいて下記の発明をなすに
到った。すなわち、本発明は、平均粒径５〜２０μm の
ステンレス鋼粉末に、平均粒径２〜１０μm のＦｅ−Ｓ
ｎ粉末を最終焼結体でのＳｎ含有量が０．５〜２重量％
となるように混合添加し、結合材を混合して成形し、該
成形体中の結合材を除去した後、焼結することを特徴と
する、焼結時形状変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結
体の製造方法である。
での成形体強度を向上させるために鋭意研究した結果、
ステンレス鋼粉末にＦｅ−Ｓｎ粉末をを混合し、成形、
焼結すれば、焼結が比較的低温から開始し、粉末同士の
結合に寄与し、成形体の強度を保持できることを発見し
た。そこで、この知見にもとずいて下記の発明をなすに
到った。すなわち、本発明は、平均粒径５〜２０μm の
ステンレス鋼粉末に、平均粒径２〜１０μm のＦｅ−Ｓ
ｎ粉末を最終焼結体でのＳｎ含有量が０．５〜２重量％
となるように混合添加し、結合材を混合して成形し、該
成形体中の結合材を除去した後、焼結することを特徴と
する、焼結時形状変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結
体の製造方法である。
【０００５】
【作用】以下に本発明の作用を示す。使用するステンレ
ス鋼粉末の平均粒径を５〜２０μm としたのは、２０μ
m を越えると焼結体の密度が十分に高くならないためで
あり、一方、５μm 未満では大幅なコスト高になるため
に上記範囲とした。添加するＦｅ−Ｓｎ粉末の平均粒径
を２〜１０μm としたのは、１０μm を越えると焼結が
速やかに進まず、したがって変形の抑制効果も小さい。
一方、２μm 未満としても効果が変わらないが、大幅に
コスト高になる。そこで上記範囲に限定した。またＦｅ
−Ｓｎ粉末の混合する量を最終焼結体でのＳｎ含有量が
０．５〜２重量％となるように規定したのは、２重量％
を越えると焼結体の密度が低下し、０．５重量％未満で
は焼結を促進する効果がなくなるためである。Ｆｅ−Ｓ
ｎ粉末は水アトマイズ法によるものでも粉砕粉末でも構
わない。
ス鋼粉末の平均粒径を５〜２０μm としたのは、２０μ
m を越えると焼結体の密度が十分に高くならないためで
あり、一方、５μm 未満では大幅なコスト高になるため
に上記範囲とした。添加するＦｅ−Ｓｎ粉末の平均粒径
を２〜１０μm としたのは、１０μm を越えると焼結が
速やかに進まず、したがって変形の抑制効果も小さい。
一方、２μm 未満としても効果が変わらないが、大幅に
コスト高になる。そこで上記範囲に限定した。またＦｅ
−Ｓｎ粉末の混合する量を最終焼結体でのＳｎ含有量が
０．５〜２重量％となるように規定したのは、２重量％
を越えると焼結体の密度が低下し、０．５重量％未満で
は焼結を促進する効果がなくなるためである。Ｆｅ−Ｓ
ｎ粉末は水アトマイズ法によるものでも粉砕粉末でも構
わない。
【０００６】使用する粉末の粒径が細かいため、粉末の
みでは成形が困難であり、また成形体表面に割れなどの
欠陥を生じたり、金型を傷めるなどの問題もある。そこ
で粉末に結合材を混合して成形を行う。結合材としては
ワックス、樹脂またはこれらの混合物を用いてもよい。
成形方法は射出成形、押出成形、プレス成形のいずれで
もよいが、結合材の添加量は成形方法によって適当な量
を添加する。例えば射出成形では１０〜１５重量％の結
合材が必要であり、プレス成形では０．５〜２重量％程
度である。成形後、結合材を除去するが、その方法は加
熱法や溶媒中で除去する方法など適当な方法が選択され
る。その後に焼結がおこなわれる。焼結パターンも各組
成系で最適なものが選択される。以上示したような本発
明の方法によれば、焼結時の部品の形状のくずれが少な
い高密度焼結体を製造することができる。
みでは成形が困難であり、また成形体表面に割れなどの
欠陥を生じたり、金型を傷めるなどの問題もある。そこ
で粉末に結合材を混合して成形を行う。結合材としては
ワックス、樹脂またはこれらの混合物を用いてもよい。
成形方法は射出成形、押出成形、プレス成形のいずれで
もよいが、結合材の添加量は成形方法によって適当な量
を添加する。例えば射出成形では１０〜１５重量％の結
合材が必要であり、プレス成形では０．５〜２重量％程
度である。成形後、結合材を除去するが、その方法は加
熱法や溶媒中で除去する方法など適当な方法が選択され
る。その後に焼結がおこなわれる。焼結パターンも各組
成系で最適なものが選択される。以上示したような本発
明の方法によれば、焼結時の部品の形状のくずれが少な
い高密度焼結体を製造することができる。
【０００７】
【実施例】以下、実施例にしたがって説明する。 （実施例１）ＳＵＳ３１６Ｌ組成で、平均粒径５．３、
１１．２、１５．４、１８．７、２２．３μm の高圧水
アトマイズ粉末を準備した。これらの粉末に平均粒径
７．５μm のＦｅ−２０％Ｓｎ水アトマイズ粉末をＳｎ
含有量が１．５重量％になるように添加混合した。Ｆｅ
−２０％Ｓｎ粉末を加えたものと加えないもの２通りの
系を製造し、これらの粉末に結合材を１０重量％加え、
混練して原料コンパウンドを製造した。このコンパウン
ドを射出成形して、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ６
ｍｍの直方体試験片を製造した。結合材の除去は窒素雰
囲気中１０℃／ｈで最高温度５５０℃まで加熱しておこ
なった。その後、成形体の炭素および酸素量が適正であ
ることを確認して焼結をおこなった。焼結の際、試験片
を５０ｍｍの間隔で置いたアルミナブロックに梁状に設
置し、試験片中央部の下方への変形量を測定した。焼結
は真空中１０℃／ｍｉｎの昇温速度で、１２５０℃で２
ｈ保持しておこなった。表１に実験結果をまとめて示
す。Ｆｅ−２０％Ｓｎ粉末を加えたものは、加えないも
のに比べて明らかに焼結時の変形が抑制されていること
がわかる。また高圧水アトマイズ粉末の平均粒径が２
２．３μm のものは、焼結体密度が低くとどまってい
る。
１１．２、１５．４、１８．７、２２．３μm の高圧水
アトマイズ粉末を準備した。これらの粉末に平均粒径
７．５μm のＦｅ−２０％Ｓｎ水アトマイズ粉末をＳｎ
含有量が１．５重量％になるように添加混合した。Ｆｅ
−２０％Ｓｎ粉末を加えたものと加えないもの２通りの
系を製造し、これらの粉末に結合材を１０重量％加え、
混練して原料コンパウンドを製造した。このコンパウン
ドを射出成形して、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ６
ｍｍの直方体試験片を製造した。結合材の除去は窒素雰
囲気中１０℃／ｈで最高温度５５０℃まで加熱しておこ
なった。その後、成形体の炭素および酸素量が適正であ
ることを確認して焼結をおこなった。焼結の際、試験片
を５０ｍｍの間隔で置いたアルミナブロックに梁状に設
置し、試験片中央部の下方への変形量を測定した。焼結
は真空中１０℃／ｍｉｎの昇温速度で、１２５０℃で２
ｈ保持しておこなった。表１に実験結果をまとめて示
す。Ｆｅ−２０％Ｓｎ粉末を加えたものは、加えないも
のに比べて明らかに焼結時の変形が抑制されていること
がわかる。また高圧水アトマイズ粉末の平均粒径が２
２．３μm のものは、焼結体密度が低くとどまってい
る。
【０００８】
【表１】
【０００９】（実施例２）ここではＦｅ−２０％Ｓｎ粉
末の粒径について検討した。ＳＵＳ３１６Ｌ組成で、平
均粒径１１．２μm の水アトマイズ粉末に、平均粒径
２．２、７．５、９．０、１１．８μm のＦｅ−２０％
Ｓｎ水アトマイズ粉末をＳｎ含有量が１．５重量％にな
るように添加混合した。これらの粉末を用いて実施例１
と同じ実験をおこなった。表２に実験結果を示す。Ｆｅ
−２０％Ｓｎ粉末が１１．８μm のものは、変形の抑制
効果があらわれていない。
末の粒径について検討した。ＳＵＳ３１６Ｌ組成で、平
均粒径１１．２μm の水アトマイズ粉末に、平均粒径
２．２、７．５、９．０、１１．８μm のＦｅ−２０％
Ｓｎ水アトマイズ粉末をＳｎ含有量が１．５重量％にな
るように添加混合した。これらの粉末を用いて実施例１
と同じ実験をおこなった。表２に実験結果を示す。Ｆｅ
−２０％Ｓｎ粉末が１１．８μm のものは、変形の抑制
効果があらわれていない。
【００１０】
【表２】
【００１１】（実施例３）ここでは、Ｆｅ−２０％Ｓｎ
粉末の添加量について検討した。ＳＵＳ３１６Ｌ組成
で、平均粒径１１．２μm の水アトマイズ粉末に、平均
粒径７．５μm のＦｅ−２０％Ｓｎ水アトマイズ粉末を
Ｓｎ含有量が０．３、０．８、１．５、１．９、２．５
重量％になるように添加混合した。これらの粉末を用い
て実施例１と同じ実験をおこなった。表３に実験結果を
示す。焼結体Ｓｎ含有量で０．３重量％では焼結変形の
抑制効果が少ない。一方、２．５重量％のものでは、焼
結体の密度が上昇していない。
粉末の添加量について検討した。ＳＵＳ３１６Ｌ組成
で、平均粒径１１．２μm の水アトマイズ粉末に、平均
粒径７．５μm のＦｅ−２０％Ｓｎ水アトマイズ粉末を
Ｓｎ含有量が０．３、０．８、１．５、１．９、２．５
重量％になるように添加混合した。これらの粉末を用い
て実施例１と同じ実験をおこなった。表３に実験結果を
示す。焼結体Ｓｎ含有量で０．３重量％では焼結変形の
抑制効果が少ない。一方、２．５重量％のものでは、焼
結体の密度が上昇していない。
【００１２】
【表３】
【００１３】
【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば焼
結時の変形を抑制して高密度のステンレス鋼焼結体を製
造できるので、粉末冶金で複雑形状部品を製造する技術
として有用性が高い。
結時の変形を抑制して高密度のステンレス鋼焼結体を製
造できるので、粉末冶金で複雑形状部品を製造する技術
として有用性が高い。
Claims (1)
- 【請求項１】 平均粒径５〜２０μm のステンレス鋼粉
末に、平均粒径２〜１０μm のＦｅ−Ｓｎ粉末を最終焼
結体でのＳｎ含有量が０．５〜２重量％となるように混
合添加し、結合材を混合して成形し、該成形体中の結合
材を除去した後、焼結することを特徴とする、焼結時形
状変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075477A JPH05239503A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 焼結時変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075477A JPH05239503A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 焼結時変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05239503A true JPH05239503A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=13577422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4075477A Pending JPH05239503A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 焼結時変形の少ない高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05239503A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2023189677A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP4075477A patent/JPH05239503A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2023189677A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | ||
| WO2023189677A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 金属粉、複合磁性体、圧粉磁心およびコイル部品 |
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