JPH06100902A - 水を用いた噴霧法により製造された粉末冶金用純鉄粉およびその製造方法 - Google Patents
水を用いた噴霧法により製造された粉末冶金用純鉄粉およびその製造方法Info
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- JPH06100902A JPH06100902A JP4248254A JP24825492A JPH06100902A JP H06100902 A JPH06100902 A JP H06100902A JP 4248254 A JP4248254 A JP 4248254A JP 24825492 A JP24825492 A JP 24825492A JP H06100902 A JPH06100902 A JP H06100902A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水を用いた噴霧法により製造される粉末冶金
用鉄粉において、焼結後に高い強度の得られる純鉄粉を
提供する。 【構成】 鉄粉の組成をＳｉ含有量を０．００８％未
満、Ｍｎ含有量を０．０１〜０．３０％かつ酸素含有量
を０．１５％以下とする。
用鉄粉において、焼結後に高い強度の得られる純鉄粉を
提供する。 【構成】 鉄粉の組成をＳｉ含有量を０．００８％未
満、Ｍｎ含有量を０．０１〜０．３０％かつ酸素含有量
を０．１５％以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水を用いた噴霧法によ
り製造される純鉄系の粉末冶金用鉄粉およびその製造方
法に関するものである。
り製造される純鉄系の粉末冶金用鉄粉およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金用に使用されている鉄粉として
は、純鉄粉系と合金鋼粉系の２種類に大別される。純鉄
粉系は若干のＭｎ（通常０．１〜０．５重量％）とＳ
ｉ、Ｃなどを含み残部は鉄である。一方、合金鋼粉系は
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどをそれぞれ必要量含有したもので
ある。本発明は前者の純鉄粉系に関するものである。
は、純鉄粉系と合金鋼粉系の２種類に大別される。純鉄
粉系は若干のＭｎ（通常０．１〜０．５重量％）とＳ
ｉ、Ｃなどを含み残部は鉄である。一方、合金鋼粉系は
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどをそれぞれ必要量含有したもので
ある。本発明は前者の純鉄粉系に関するものである。
【０００３】本発明の純鉄粉系の粉末の用途は、純鉄粉
にＣｕ粉、黒鉛粉などを添加混合し、金型中で圧粉成形
し、通常５．０〜７．２ｇ／ｃｍ3の密度をもった焼結
部品を製造することにある。合金鋼粉を用いる場合に比
べて純鉄粉系粉末を用いる場合は、焼結後の強度はそれ
ほど上がらないが、圧粉成形がより容易で、成形密度を
高くできるのが特徴である。そして、純鉄粉にＣｕ粉、
黒鉛粉などを添加して焼結体の強度を向上させることは
従来より用いられている技術である。その強度は添加し
たＣｕ粉、黒鉛粉量に依存し、要求される強度特性と合
金化に要する費用から選定されている。
にＣｕ粉、黒鉛粉などを添加混合し、金型中で圧粉成形
し、通常５．０〜７．２ｇ／ｃｍ3の密度をもった焼結
部品を製造することにある。合金鋼粉を用いる場合に比
べて純鉄粉系粉末を用いる場合は、焼結後の強度はそれ
ほど上がらないが、圧粉成形がより容易で、成形密度を
高くできるのが特徴である。そして、純鉄粉にＣｕ粉、
黒鉛粉などを添加して焼結体の強度を向上させることは
従来より用いられている技術である。その強度は添加し
たＣｕ粉、黒鉛粉量に依存し、要求される強度特性と合
金化に要する費用から選定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】合金組成を変えずに、
これらの焼結体の強度をさらに高めるためには、成形密
度を高め最終焼結密度を高めたり、焼結温度を高め鉄粉
粒子間の結合を強化したり、添加合金成分の鉄粉粒子中
への拡散を充分に行わせる方法がある。しかし、同一成
形圧力での成形密度は鉄粉本来の圧縮性から制限され、
また成形圧力の増加は成形後の金型からの抜出力の増加
や金型寿命の低下を招くという問題があった。
これらの焼結体の強度をさらに高めるためには、成形密
度を高め最終焼結密度を高めたり、焼結温度を高め鉄粉
粒子間の結合を強化したり、添加合金成分の鉄粉粒子中
への拡散を充分に行わせる方法がある。しかし、同一成
形圧力での成形密度は鉄粉本来の圧縮性から制限され、
また成形圧力の増加は成形後の金型からの抜出力の増加
や金型寿命の低下を招くという問題があった。
【０００５】さらに、焼結温度の上昇は高温焼結炉の設
置、焼結炉体の寿命低下や焼結コストの上昇などをまね
き、焼結時の経済的負担が増加する。本発明の目的は、
上述したような純鉄粉の特徴を持つと同時に、成形、焼
結条件の変更なく、かつ特殊な合金成分の新たなる追加
も要することなく、純鉄粉焼結体強度の向上を得ること
である。
置、焼結炉体の寿命低下や焼結コストの上昇などをまね
き、焼結時の経済的負担が増加する。本発明の目的は、
上述したような純鉄粉の特徴を持つと同時に、成形、焼
結条件の変更なく、かつ特殊な合金成分の新たなる追加
も要することなく、純鉄粉焼結体強度の向上を得ること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉ含有量
０．００８重量％未満、Ｍｎ含有量０．０１重量％以
上、０．３０重量％以下、かつ酸素含有量０．１５重量
％以下で、残部がＦｅと不可避的不純物であることを特
徴とする水を用いた噴霧法により製造される粉末冶金用
純鉄粉であり、また本発明は、Ｓｉ含有量０．００８重
量％未満、Ｍｎ含有量０．０１重量％以上、０．３０重
量％以下で残部がＦｅと不可避的不純物である水噴霧生
粉を酸素濃度７．５体積％以下の窒素雰囲気中で乾燥し
たのち、還元性ガス雰囲気中で還元することを特徴とし
た水を用いた噴霧法により製造される粉末冶金用純鉄粉
の製造方法である。
０．００８重量％未満、Ｍｎ含有量０．０１重量％以
上、０．３０重量％以下、かつ酸素含有量０．１５重量
％以下で、残部がＦｅと不可避的不純物であることを特
徴とする水を用いた噴霧法により製造される粉末冶金用
純鉄粉であり、また本発明は、Ｓｉ含有量０．００８重
量％未満、Ｍｎ含有量０．０１重量％以上、０．３０重
量％以下で残部がＦｅと不可避的不純物である水噴霧生
粉を酸素濃度７．５体積％以下の窒素雰囲気中で乾燥し
たのち、還元性ガス雰囲気中で還元することを特徴とし
た水を用いた噴霧法により製造される粉末冶金用純鉄粉
の製造方法である。
【０００７】
【作用】発明者らは上述したような成形、焼結条件の変
更なく、かつ特殊な合金成分のあらたな追加を要するこ
となく、高い強度が得られ、しかも純鉄粉の特徴を有す
る鉄粉を製造することを目的に、鋭意研究した結果、表
１に示すように、鉄粉中のＳｉ含有量を低減することに
より、ある黒鉛添加量以上で強度が急激に向上すること
見出した。
更なく、かつ特殊な合金成分のあらたな追加を要するこ
となく、高い強度が得られ、しかも純鉄粉の特徴を有す
る鉄粉を製造することを目的に、鋭意研究した結果、表
１に示すように、鉄粉中のＳｉ含有量を低減することに
より、ある黒鉛添加量以上で強度が急激に向上すること
見出した。
【０００８】
【表１】
【０００９】従来、鉄中の不純物元素は非金属介在物と
なった場合、その増加により鉄中Ｃ量に関係なく焼結体
強さを低下させることが知られているが、本知見では特
定の添加黒鉛量以上でＳｉ含有量低減の効果が得られて
いる。このことから、粉末冶金用純鉄粉におけるＳｉ含
有量低減の効果は、従来知られている非金属介在物低減
の効果と全く異なる効果であることが分かった。
なった場合、その増加により鉄中Ｃ量に関係なく焼結体
強さを低下させることが知られているが、本知見では特
定の添加黒鉛量以上でＳｉ含有量低減の効果が得られて
いる。このことから、粉末冶金用純鉄粉におけるＳｉ含
有量低減の効果は、従来知られている非金属介在物低減
の効果と全く異なる効果であることが分かった。
【００１０】そして本発明者らは、この知見に基づき、
本発明をなした。次に、本発明において鋼粉の成分を規
定した理由を述べる。Ｓｉ含有量を０．００８重量％未
満に限定した理由は、Ｓｉ含有量を０．００８重量％以
上にすると、黒鉛添加量を高くしても圧環強度の十分な
上昇が得られないからである。Ｍｎ含有量を０．０１重
量％以上に限定した理由は、鉄粉の通常の工業的製造工
程においてＭｎは不純物元素として入りうる元素であ
り、その含有量を０．０１重量％未満に低減すること
は、比較的困難でその達成には鉄粉製造コストの上昇を
伴うため実用的でないからである。
本発明をなした。次に、本発明において鋼粉の成分を規
定した理由を述べる。Ｓｉ含有量を０．００８重量％未
満に限定した理由は、Ｓｉ含有量を０．００８重量％以
上にすると、黒鉛添加量を高くしても圧環強度の十分な
上昇が得られないからである。Ｍｎ含有量を０．０１重
量％以上に限定した理由は、鉄粉の通常の工業的製造工
程においてＭｎは不純物元素として入りうる元素であ
り、その含有量を０．０１重量％未満に低減すること
は、比較的困難でその達成には鉄粉製造コストの上昇を
伴うため実用的でないからである。
【００１１】Ｍｎ含有量を０．３０重量％以下に限定し
た理由は、Ｍｎは強度を向上させる元素ではあるが、
０．３０重量％を超えて添加された場合、黒鉛添加量を
高くした場合の圧環強度の上昇がか十分得られないから
である。酸素含有量を０．１５重量％以下に限定した理
由は、０．１５重量％を超えると、黒鉛添加量を高くし
た場合の圧環強度の上昇が十分得られないからである。
た理由は、Ｍｎは強度を向上させる元素ではあるが、
０．３０重量％を超えて添加された場合、黒鉛添加量を
高くした場合の圧環強度の上昇がか十分得られないから
である。酸素含有量を０．１５重量％以下に限定した理
由は、０．１５重量％を超えると、黒鉛添加量を高くし
た場合の圧環強度の上昇が十分得られないからである。
【００１２】一方、Ｓｉ含有量が０．００８重量％未
満、Ｍｎ含有量が０．０１重量％以上０．３０重量％以
下で残部がＦｅと不可避的不純物であるような組成を有
した水を用いた噴霧法により製造された原料粉である水
噴霧生粉の乾燥条件について、乾燥雰囲気中の酸素濃度
を７．５体積％以下に限定した理由は、７．５体積％を
超えると、焼鈍後の鉄粉中の酸素含有量が０．１５重量
％を超え、黒鉛添加量を高くした場合のの圧環強度の上
昇が十分得られないためである。
満、Ｍｎ含有量が０．０１重量％以上０．３０重量％以
下で残部がＦｅと不可避的不純物であるような組成を有
した水を用いた噴霧法により製造された原料粉である水
噴霧生粉の乾燥条件について、乾燥雰囲気中の酸素濃度
を７．５体積％以下に限定した理由は、７．５体積％を
超えると、焼鈍後の鉄粉中の酸素含有量が０．１５重量
％を超え、黒鉛添加量を高くした場合のの圧環強度の上
昇が十分得られないためである。
【００１３】乾燥雰囲気を窒素雰囲気としたのは、雰囲
気中の酸素濃度の制御が容易で、かつ低温でも水素など
のように爆発の危険性がなく、さらにＡｒに比べ経済的
であるからである。乾燥温度は、１００℃以上、２００
℃以下、乾燥時間は３０分以上、１２０以下であれば充
分である。
気中の酸素濃度の制御が容易で、かつ低温でも水素など
のように爆発の危険性がなく、さらにＡｒに比べ経済的
であるからである。乾燥温度は、１００℃以上、２００
℃以下、乾燥時間は３０分以上、１２０以下であれば充
分である。
【００１４】還元条件は通常の純鉄粉の還元条件で充分
である。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
である。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１５】
【実施例】表２に実施例および比較例に用いた純鉄粉の
化学組成を示す。いずれの鉄粉もＰ、Ｓ含有量は０．０
１重量％、Ａｌは０．０１重量％未満である。
化学組成を示す。いずれの鉄粉もＰ、Ｓ含有量は０．０
１重量％、Ａｌは０．０１重量％未満である。
【００１６】
【表２】
【００１７】これらの鉄粉は、溶鋼を水噴霧した生粉を
種々の酸素濃度の窒素雰囲気中で１４０℃で６０分乾燥
した後、純水素雰囲気中９３０℃で２０分還元したの
ち、粉砕分級して製造された。圧環強度は純鉄粉に、銅
粉を２重量％、黒鉛粉はを０．６および０．９重量％の
２種類、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を１重量％を添
加混合し、密度が６．８０ｇ／ｃｍ3となるよう圧粉成
形した外径３８ｍｍ、内径２５ｍｍ、高さ１０ｍｍのリ
ング状試験片を、ＣＯ2 含有量０．３％のＲＸガス中で
１１３０°Ｃ×２０ｍｉｎ焼結した試験片を用いて測定
した。
種々の酸素濃度の窒素雰囲気中で１４０℃で６０分乾燥
した後、純水素雰囲気中９３０℃で２０分還元したの
ち、粉砕分級して製造された。圧環強度は純鉄粉に、銅
粉を２重量％、黒鉛粉はを０．６および０．９重量％の
２種類、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を１重量％を添
加混合し、密度が６．８０ｇ／ｃｍ3となるよう圧粉成
形した外径３８ｍｍ、内径２５ｍｍ、高さ１０ｍｍのリ
ング状試験片を、ＣＯ2 含有量０．３％のＲＸガス中で
１１３０°Ｃ×２０ｍｉｎ焼結した試験片を用いて測定
した。
【００１８】本発明による実施例１〜６は黒鉛添加量
１．０重量％の圧環強度が９００Ｎ／ｍｍ2 以上と高
く、かつ黒鉛添加量０．６重量％の圧環強度に比べ著し
く向上している。しかし、比較例１は、Ｍｎ含有量が
０．３５％と規定上限を越えているため、黒鉛添加量が
１％のときの圧環強度が７００Ｎ／ｍｍ2 と期待よりは
るかに低い。
１．０重量％の圧環強度が９００Ｎ／ｍｍ2 以上と高
く、かつ黒鉛添加量０．６重量％の圧環強度に比べ著し
く向上している。しかし、比較例１は、Ｍｎ含有量が
０．３５％と規定上限を越えているため、黒鉛添加量が
１％のときの圧環強度が７００Ｎ／ｍｍ2 と期待よりは
るかに低い。
【００１９】比較例２は、Ｏが０．１８％と本発明の規
定上限を越えているため、比較例１ほどではないが、黒
鉛添加量が１％のときの圧環強度が８２０Ｎ／ｍｍ2 と
期待より低い。比較例３および４は、Ｓｉ含有量が本発
明の上限を越えているため、やはり黒鉛添加量が１％の
ときの圧環強度が期待より低い。さらに黒鉛添加量０．
６重量％の圧環強度も低下している。
定上限を越えているため、比較例１ほどではないが、黒
鉛添加量が１％のときの圧環強度が８２０Ｎ／ｍｍ2 と
期待より低い。比較例３および４は、Ｓｉ含有量が本発
明の上限を越えているため、やはり黒鉛添加量が１％の
ときの圧環強度が期待より低い。さらに黒鉛添加量０．
６重量％の圧環強度も低下している。
【００２０】以上の結果から、本発明で規定した組成範
囲の水噴霧純鉄粉は黒鉛添加量が高くなった場合に著し
い強度の上昇が得られることは明白である。またこの規
定範囲の組成を得るための水噴霧生粉の乾燥条件を規定
の範囲とすべきことも明らかである。
囲の水噴霧純鉄粉は黒鉛添加量が高くなった場合に著し
い強度の上昇が得られることは明白である。またこの規
定範囲の組成を得るための水噴霧生粉の乾燥条件を規定
の範囲とすべきことも明らかである。
【００２１】
【発明の効果】本発明の粉末冶金用純鉄粉は、従来の粉
末冶金用純鉄粉にくらべ、Ｃｕ、黒鉛添加で焼結した際
に、同一の成型、焼結条件でかつ格別の合金成分を加え
ることなく、添加黒鉛量の増加に伴い同一黒鉛量で、格
段に強度が向上するので、高強度の焼結部品の設計、製
造が容易となる。
末冶金用純鉄粉にくらべ、Ｃｕ、黒鉛添加で焼結した際
に、同一の成型、焼結条件でかつ格別の合金成分を加え
ることなく、添加黒鉛量の増加に伴い同一黒鉛量で、格
段に強度が向上するので、高強度の焼結部品の設計、製
造が容易となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 義昭 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 大村 武雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ含有量０．００８重量％未満、Ｍｎ
含有量０．０１重量％以上０．３０重量％以下、かつ酸
素含有量０．１５重量％以下で、残部がＦｅと不可避的
不純物であることを特徴とする水を用いた噴霧法により
製造される粉末冶金用純鉄粉。 - 【請求項２】 Ｓｉ含有量０．００８重量％未満、Ｍｎ
含有量０．０１重量％以上０．３０重量％以下で残部が
Ｆｅと不可避的不純物である水噴霧生粉を酸素濃度７．
５体積％以下の窒素雰囲気中で乾燥したのち、還元性ガ
ス雰囲気中で還元することを特徴とした水を用いた噴霧
法により製造される粉末冶金用純鉄粉の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24825492A JP3347773B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 粉末冶金用純鉄粉混合物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24825492A JP3347773B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 粉末冶金用純鉄粉混合物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06100902A true JPH06100902A (ja) | 1994-04-12 |
| JP3347773B2 JP3347773B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=17175437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24825492A Expired - Fee Related JP3347773B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 粉末冶金用純鉄粉混合物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3347773B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05281934A (ja) * | 1984-07-23 | 1993-10-29 | Texas Instr Inc <Ti> | データ処理装置 |
| CN110997184A (zh) * | 2017-09-04 | 2020-04-10 | 同和电子科技有限公司 | 软磁性粉末、Fe粉末或含有Fe的合金粉末的制造方法、软磁性材料、以及压粉磁芯的制造方法 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP24825492A patent/JP3347773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05281934A (ja) * | 1984-07-23 | 1993-10-29 | Texas Instr Inc <Ti> | データ処理装置 |
| CN110997184A (zh) * | 2017-09-04 | 2020-04-10 | 同和电子科技有限公司 | 软磁性粉末、Fe粉末或含有Fe的合金粉末的制造方法、软磁性材料、以及压粉磁芯的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3347773B2 (ja) | 2002-11-20 |
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