JPH0551688A - 高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 - Google Patents

高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法

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JPH0551688A
JPH0551688A JP23242491A JP23242491A JPH0551688A JP H0551688 A JPH0551688 A JP H0551688A JP 23242491 A JP23242491 A JP 23242491A JP 23242491 A JP23242491 A JP 23242491A JP H0551688 A JPH0551688 A JP H0551688A
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JP
Japan
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powder
stainless steel
sintered body
average particle
particle size
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JP23242491A
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English (en)
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Hiroshi Otsubo
宏 大坪
Keiichi Maruta
慶一 丸田
Yukio Makiishi
幸雄 槙石
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水アトマイズ・ステンレス鋼粉末を用いて高
密度ステンレス鋼焼結体を製造するにさいし、焼結時の
変形を防止する。 【構成】 水アトマイズ・ステンレス鋼粉末に平均粒径
1〜10μmのFe−V粉末を焼結体でV含有量が0.
10〜2.0重量%になるように添加し、成形・焼結す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,粉末冶金による高密度
ステンレス鋼焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】粉末冶金法は、溶解鋳造法では製造困難
な部材を容易に大量生産することができる特徴がある。
従来の粉末冶金では、粒径60〜100 μm の粉末を使用し
て圧縮成形していたが、焼結体の焼結密度比は高々90%
程度で、溶解鋳造材に比べると、機械的特性や磁気特性
が劣っている。一方、最近の粉末冶金の技術進歩によ
り、微粉末の使用が容易になった。平均粒径20μm 以下
の微粉末を使用すると焼結性がよくなり、90% 以上、さ
らには95% 以上の焼結密度を得ることができる。この場
合、成形法としては圧縮成形、射出成形、スリップキャ
スティング等の方法があり、それぞれ原料微粉末を金型
充填性の良い造粒処理、熱可塑性樹脂等による射出成形
可能なコンパウンド化処理、スラリー化処理等を施し、
工業的な成形を可能にしている。
【0003】このような微粉末を成形・焼結して高密度
の焼結体を製造するにあたり、焼結体の形状を健全に保
つことが難しいという問題点がある。従来の粉末冶金で
あれば、金属粉末粒子同士が圧縮成形において、密着
し、ある程度の強度をもった成形体ができる。その成形
体が焼結されるとき常に成形体の初期強度程度の強度を
保って焼結が始まるので、形が崩れることが少ない。と
ころが、微粉末の場合は、成形のときはバインダーを助
剤として成形体強度が保たれているが、焼結の進行に先
立ってバインダーがかなり低温で除去されるので、高温
で焼結が始まるまでに脆弱な成形体強度となる段階を通
過する。そのさい、成形体の自重などによって、好まし
くない変形がおこり、最終的に得られる焼結体の寸法が
大きく変化してしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な現状に鑑みバインダー除去後焼結が開始する前の成形
体が脆弱となる段階において、成形体の強度を上げるた
めの方法を提案するためのものである。
【0005】
【課題解決のための手段】水アトマイズ・ステンレス鋼
粉末を焼結する場合、ステンレス鋼粉末の表面はCr、
Mn、Si等の難還元性の酸化物でおおわれているた
め、バインダー除去後、焼結が進まず、焼結過程中の成
形体はとくに脆弱となる。そこで本発明者等はこの段階
での脆弱化を防ぎ成形体の強度を上昇させる方法を鋭意
研究した結果、ステンレス鋼粉末にFe-V粉末を混合し、
成形・焼結すれば、低温で焼結が進みステンレス鋼粉末
の粒子の付着剤として働き、その時点で成形体の強度を
改善して、自重等による変形を未然に防ぐことができる
ことを発見し、この知見にもとずき本発明をなすに至っ
た。本発明は、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1〜10μmのFe-V粉末を最終
焼結体で V含有量が 0.10 〜2.0 重量%となるように添
加し、成形・焼結することを特徴とする高密度ステンレ
ス鋼焼結体の製造方法である。
【0006】
【作用】本発明によれば平均粒径 5〜20μmのステンレ
ス鋼粉末に 1〜10μmのFe-V粉末を添加して成形焼結す
ることにより、焼結前に成形体が脆弱になるのを防ぐ結
果、自重などによる焼結前の形状変形を抑制することが
できる。使用するステンレス鋼粉末は平均粒径が 5μm
より小さいと製造コストが高くなり、一方平均粒径が20
μmを越えると焼結性が不十分であるから平均粒径を5
〜20μmの範囲とする。添加するFe-V粉末は平均粒径が
1μmより小さいと製造コストが高くなり、一方平均粒
径が10μmを越えると変形抑制の効果が小さくなる。し
たがって平均粒径を 1〜10μmとした。
【0007】また、Fe-V粉末の混合する量を最終焼結体
の V含有量が0.1%以上2.0%以下としたのは、2.0%を越え
ると耐蝕性が劣化するためである。一方0.1%未満では焼
結助材の役目をする微粉末量が少ないため、変形が大き
い。Fe-V粉末は水アトマイズ粉末でもよいし、粉砕粉末
でもよい。Fe-V粉末中のV量は、20〜80% が適当であ
る。さらにCr、Ni、Mo量等も、最終的に得られる焼結体
において目標値となるようにステンレス鋼粉末のCr、N
i、Mo量も調整しておく。
【0008】
【実施例】
(実施例1)平均粒径 3、5.1 、10.2、17.0、23.6μm
の高圧水アトマイズ・SUS 304 ステンレス鋼粉末と平均
粒径4.7 μmのFe-V粉砕粉末を用意した。Fe-V粉砕粉末
はFe-50 wt% V 合金をアトライターで粉砕して作成し
た。各種ステンレス鋼粉末100重量部にたいしてFe-V粉
砕粉末を1.41部添加混合した。それぞれの混合物に樟脳
を 2.0重量% 添加し、2 t/cm2 の成形圧力で長さ35mm、
幅10mm、高さ 5mmの直方体を成形した。成形体を間隔25
mmで立たせたアルミナ角棒にまたがるようにのせ、真空
中100C/minの速度で昇温し、1250℃で 2時間保持した。
冷却後、焼結体の密度をアルキメデス法で測定した。変
形量としては自重により焼結体の中央部が下方に沈んだ
距離を測定した。表1に測定結果を示す。Fe-V粉末を添
加した場合、あきらかに自重による変形が抑制されてい
る。
【0009】(実施例2)平均粒径10.2μmの高圧水ア
トマイズ・ステンレス鋼粉末と平均粒径2.5 、7.3 、1
2.4μmのFe-V粉末(V 含有量:50重量% )をステンレ
ス鋼粉 100重量部にたいし、Fe-V粉末1.41重量部添加
し、混合した。これらの混合物を実施例1と同様の方法
で成形・焼結し、さらに変形量を測定した。表2に結果
を示す。表2より本発明例のみが変形抑制効果がある。
【0010】
【発明の効果】以上に示したとおり、本発明によれば寸
法精度がよく、高密度のステンレス鋼焼結体を製造でき
るので複雑形状部品を製造する技術として有用性が高
い。
【表1】
【表2】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,粉末冶金による高密度
ステンレス鋼焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】粉末冶金法は、溶解鋳造法では製造困難
な部材を容易に大量生産することができる特徴がある。
従来の粉末冶金では、粒径60〜100μmの粉末を使
用して圧縮成形していたが、焼結体の焼結密度比は高々
90%程度で、溶解鋳造材に比べると、機械的特性や磁
気特性が劣っている。一方、最近の粉末冶金の技術進歩
により、微粉末の使用が容易になった。平均粒径20μ
m以下の微粉末を使用すると焼結性がよくなり、90%
以上、さらには95%以上の焼結密度を得ることができ
る。この場合、成形法としては圧縮成形、射出成形、ス
リップキャスティング等の方法があり、それぞれ原料微
粉末を金型充填性の良い造粒処理、熱可塑性樹脂等によ
る射出成形可能なコンパウンド化処理、スラリー化処理
等を施し、工業的な成形を可能にしている。
【0003】このような微粉末を成形・焼結して高密度
の焼結体を製造するにあたり、焼結体の形状を健全に保
つことが難しいという問題点がある。従来の粉末冶金で
あれば、金属粉末粒子同士が圧縮成形において、密着
し、ある程度の強度をもった成形体ができる。その成形
体が焼結されるとき常に成形体の初期強度程度の強度を
保って焼結が始まるので、形が崩れることが少ない。と
ころが、微粉末の場合は、成形のときはバインダーを助
剤として成形体強度が保たれているが、焼結の進行に先
立ってバインダーがかなり低温で除去されるので、高温
で焼結が始まるまでに脆弱な成形体強度となる段階を通
過する。そのさい、成形体の自重などによって、好まし
くない変形がおこり、最終的に得られる焼結体の寸法が
大きく変化してしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な現状に鑑みバインダー除去後焼結が開始する前の成形
体が脆弱となる段階において、成形体の強度を上げるた
めの方法を提案するためのものである。
【0005】
【課題解決のための手段】水アトマイズ・ステンレス鋼
粉末を焼結する場合、ステンレス鋼粉末の表面はCr、
Mn、Si等の難還元性の酸化物でおおわれているた
め、バインダー除去後、焼結が進まず、焼結過程中の成
形体はとくに脆弱となる。そこで本発明者等はこの段階
での脆弱化を防ぎ成形体の強度を上昇させる方法を鋭意
研究した結果、ステンレス鋼粉末にFe−V粉末を混合
し、成形・焼結すれば、低温で焼結が進みステンレス鋼
粉末の粒子の付着剤として働き、その時点で成形体の強
度を改善して、自重等による変形を未然に防ぐことがで
きることを発見し、この知見にもとずき本発明をなすに
至った。本発明は、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1〜10μmのFe−
V粉末を最終焼結体でV含有量が0.10〜2.0重量
%となるように添加し、成形・焼結することを特徴とす
る高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法である。
【0006】
【作用】本発明によれば平均粒径5〜20μmのステン
レス鋼粉末に1〜10μmのFe−V粉末を添加して成
形焼結することにより、焼結前に成形体が脆弱になるの
を防ぐ結果、自重などによる焼結前の形状変形を抑制す
ることができる。使用するステンレス鋼粉末は平均粒径
が5μmより小さいと製造コストが高くなり、一方平均
粒径が20μmを越えると焼結性が不十分であるから平
均粒径を5〜20μmの範囲とする。添加するFe−V
粉末は平均粒径が1μmより小さいと製造コストが高く
なり、一方平均粒径が10μmを越えると変形抑制の効
果が小さくなる。したがって平均粒径を1〜10μmと
した。
【0007】また、Fe−V粉末の混合する量を最終焼
結体のV含有量が0.1%以上2.0%以下としたの
は、2.0%を越えると耐蝕性が劣化するためである。
一方0.1%未満では焼結助材の役目をする微粉末量が
少ないため、変形が大きい。Fe−V粉末は水アトマイ
ズ粉末でもよいし、粉砕粉末でもよい。Fe−V粉末中
のV量は、20〜80%が適当である。さらにCr、N
i、Mo量等も、最終的に得られる焼結体において目標
値となるようにステンレス鋼粉末のCr、Ni、Mo量
も調整しておく。
【0008】
【実施例】 (実施例1)平均粒径3、5.1、10.2、17.
0、23.6μmの高圧水アトマイズ・SUS304ス
テンレス鋼粉末と平均粒径4.7μmのFe−V粉砕粉
末を用意した。Fe−V粉砕粉末はFe−50wt%V
合金をアトライターで粉砕して作成した。各種ステンレ
ス鋼粉末100重量部にたいしてFe−V粉砕粉末を
1.41部添加混合した。それぞれの混合物に樟脳を
2.0重量%添加し、2t/cmの成形圧力で長さ3
5mm、幅10mm、高さ5mmの直方体を成形した。
成形体を間隔25mmで立たせたアルミナ角棒にまたが
るようにのせ、真空中10℃/minの速度で昇温し、
1250℃で2時間保持した。冷却後、焼結体の密度を
アルキメデス法で測定した。変形量としては自重により
焼結体の中央部が下方に沈んだ距離を測定した。表1に
測定結果を示す。Fe−V粉末を添加した場合、あきら
かに自重による変形が抑制されている。
【0009】
表1
0010】(実施例2)平均粒径10.2μmの高圧
水アトマイズ・ステンレス鋼粉末と平均粒径2.5、
7.3、12.4μmのFe−V粉末(V含有量:50
重量%)をステンレス鋼粉100重量部にたいし、Fe
−V粉末1.41重量部添加し、混合した。これらの混
合物を実施例1と同様の方法で成形・焼結し、さらに変
形量を測定した。表2に結果を示す。表2より本発明例
のみが変形抑制効果がある。
0011
表2
0012
【発明の効果】以上に示したとおり、本発明によれば寸
法精度がよく、高密度のステンレス鋼焼結体を製造でき
るの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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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 1〜10μmのFe-V粉末を焼結
    体の V含有量が 0.10 〜2.0 重量%となるように添加
    し,成形・焼結することを特徴とする高密度ステンレス
    鋼焼結体の製造方法。
JP23242491A 1991-08-21 1991-08-21 高密度ステンレス鋼焼結体の製造方法 Pending JPH0551688A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020164916A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 新日本電工株式会社 造形用粉末、この粉末の製造方法及び造形品の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020164916A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 新日本電工株式会社 造形用粉末、この粉末の製造方法及び造形品の製造方法
JP2023037644A (ja) * 2019-03-29 2023-03-15 新日本電工株式会社 積層造形用粉砕粉

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