JPH0689376B2 - 鉄の多孔体の製造方法 - Google Patents
鉄の多孔体の製造方法Info
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- JPH0689376B2 JPH0689376B2 JP63197853A JP19785388A JPH0689376B2 JP H0689376 B2 JPH0689376 B2 JP H0689376B2 JP 63197853 A JP63197853 A JP 63197853A JP 19785388 A JP19785388 A JP 19785388A JP H0689376 B2 JPH0689376 B2 JP H0689376B2
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- iron powder
- powder
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
- B22F3/1137—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers by coating porous removable preforms
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は網目状の鉄の多孔体の製造方法に関する。網目
状の鉄の多孔体は、例えば構造用材料や熱交換材料とし
て好ましい。
状の鉄の多孔体は、例えば構造用材料や熱交換材料とし
て好ましい。
［従来の技術］ 特開昭55−125202号は、表面が酸化していない金属粉末
（例えばカーボニルニッケル粉末）を用いて、金属の多
孔体を製造する方法に関する。しかもカーボニルニッケ
ル粉末は高価であるため、この方法で製造した金属多孔
体も極めて高価である。本願発明者等は、Ｃを2.0〜4.5
％含有する鉄を湿式粉砕した微粉や、酸化鉄粉を粉砕し
た微粉を用いて鉄の多孔体を製造する方法を発明して、
特願昭63−165884号及び63−165885号で特許出願した。
この方法は特開昭55−125202号に比べて、粉末の製造が
容易で、鉄の多孔体を安価に製造できる。しかし、本願
発明者等のその後の知見によると、特願昭63−165884
号，や特願昭63−165885号の方法で製造した鉄の多孔体
は、製造ロットによっては、強度や靭性が変動し、ある
いは熱歪等による割れ疵を伴う場合がある。
（例えばカーボニルニッケル粉末）を用いて、金属の多
孔体を製造する方法に関する。しかもカーボニルニッケ
ル粉末は高価であるため、この方法で製造した金属多孔
体も極めて高価である。本願発明者等は、Ｃを2.0〜4.5
％含有する鉄を湿式粉砕した微粉や、酸化鉄粉を粉砕し
た微粉を用いて鉄の多孔体を製造する方法を発明して、
特願昭63−165884号及び63−165885号で特許出願した。
この方法は特開昭55−125202号に比べて、粉末の製造が
容易で、鉄の多孔体を安価に製造できる。しかし、本願
発明者等のその後の知見によると、特願昭63−165884
号，や特願昭63−165885号の方法で製造した鉄の多孔体
は、製造ロットによっては、強度や靭性が変動し、ある
いは熱歪等による割れ疵を伴う場合がある。
［発明がしようとする課題］ 本発明は、鉄粉末の製造が容易で、多孔体が安価に製造
でき、且つ強度や靭性の変動が小さく、割れ疵を防止で
きる。鉄の多孔体の製造方法を提供するものである。
でき、且つ強度や靭性の変動が小さく、割れ疵を防止で
きる。鉄の多孔体の製造方法を提供するものである。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明の請求項（１）について先ず説明する。本発明で
は、平均粒径が50μ以下でＣを2.1〜4.5％含有する鉄粉
を用いる。一般の粉末合金は高圧プレスで成形して焼成
するが、本発明では高圧プレスを用いないで多孔質の高
分子樹脂の骨格に塗着せしめて焼成する。
は、平均粒径が50μ以下でＣを2.1〜4.5％含有する鉄粉
を用いる。一般の粉末合金は高圧プレスで成形して焼成
するが、本発明では高圧プレスを用いないで多孔質の高
分子樹脂の骨格に塗着せしめて焼成する。
高圧プレスを用いない本発明で、平均粒径が50μ以上で
は、スラリー状態とならず、塗着しづらく、又粒子間の
結合力が不十分となる。従って本発明では平均粒径が50
μ以下の鉄粉を用いる。
は、スラリー状態とならず、塗着しづらく、又粒子間の
結合力が不十分となる。従って本発明では平均粒径が50
μ以下の鉄粉を用いる。
又、本発明では粒子間の結合力を高めるために、液層焼
結化を促進させる。Ｃを2.1％以上含有する鉄粉は粉砕
し易いために鉄粉の製造が容易であり且つ低融点のレデ
ブライト共晶量が多いため液層焼結化し易く、粒子間の
強固な結合が得られ易い。
結化を促進させる。Ｃを2.1％以上含有する鉄粉は粉砕
し易いために鉄粉の製造が容易であり且つ低融点のレデ
ブライト共晶量が多いため液層焼結化し易く、粒子間の
強固な結合が得られ易い。
しかしＣを4.5％以上含有する鉄粉は後で述べる第３工
程で熱歪割れが発生し易い。
程で熱歪割れが発生し易い。
本発明の第１工程では、この鉄粉を、酸素含有量が第
（１）式となるように表面酸化せしめる。
（１）式となるように表面酸化せしめる。
［Ｏ］＝4/3（［Ｃ］−２）〜4/3（［Ｃ］＋７） ……
（１） ［Ｏ］：表面酸化した鉄粉末の酸素含有量、 ［Ｃ］：表面酸化した鉄粉末の炭素含有量 鉄の多孔体を形成している鉄の炭素含有量が高過ぎる
と、多孔体は脆く、熱歪等による表面割れ疵が発生し易
くなる。本発明では、後で述べる第３工程で、多孔体を
形成している鉄の炭素量を低減して靭性の優れた多孔体
を得るために、鉄粉を表面酸化せしめる。［Ｏ］量が4/
3（［Ｃ］−２）以下では、第３工程での脱炭が不十分
で、靭性の優れた多孔体は生成され難い。又［Ｏ］量が
4/3（［Ｃ］＋７）以上では第３工程後の多孔体に未還
元酸化物が多く、多孔体は崩壊し易く又強度も低い。本
発明者等の知見によると、［Ｏ］を第１式に保つ事によ
り、靭性に優れた鉄の多孔体の製造は安定する。鉄粉の
表面酸化は湿式粉砕を行っても達成できるし、又表面酸
化していない鉄粉を、例えば水と共に煮沸し、あるいは
例えば大気中で低温加熱する事により得る事ができる。
（１） ［Ｏ］：表面酸化した鉄粉末の酸素含有量、 ［Ｃ］：表面酸化した鉄粉末の炭素含有量 鉄の多孔体を形成している鉄の炭素含有量が高過ぎる
と、多孔体は脆く、熱歪等による表面割れ疵が発生し易
くなる。本発明では、後で述べる第３工程で、多孔体を
形成している鉄の炭素量を低減して靭性の優れた多孔体
を得るために、鉄粉を表面酸化せしめる。［Ｏ］量が4/
3（［Ｃ］−２）以下では、第３工程での脱炭が不十分
で、靭性の優れた多孔体は生成され難い。又［Ｏ］量が
4/3（［Ｃ］＋７）以上では第３工程後の多孔体に未還
元酸化物が多く、多孔体は崩壊し易く又強度も低い。本
発明者等の知見によると、［Ｏ］を第１式に保つ事によ
り、靭性に優れた鉄の多孔体の製造は安定する。鉄粉の
表面酸化は湿式粉砕を行っても達成できるし、又表面酸
化していない鉄粉を、例えば水と共に煮沸し、あるいは
例えば大気中で低温加熱する事により得る事ができる。
本発明の第２工程では、この表面酸化せしめた鉄粉末を
結合剤と混練して、型枠を用いることなく多孔質の高分
子樹脂の成形物の骨格（多孔質の孔の内壁面）に塗着す
る。結合剤としては、有機系あるいは無機系のバインダ
ーの水溶液を用いることができる。有機系バインダーと
しては例えばCMC,ポリアクリル酸等が使用でき、又無機
系バインダーとしては水ガラス等が使用できる。結合剤
は又有機系バインダーと無機系バインダーの両方を含有
する水溶液であってもよい。多孔質の高分子樹脂の成形
物としては例えばウレタンフォーム等が使用できる。塗
着は例えば、スプレー法や浸漬法によって行うことがで
きる。
結合剤と混練して、型枠を用いることなく多孔質の高分
子樹脂の成形物の骨格（多孔質の孔の内壁面）に塗着す
る。結合剤としては、有機系あるいは無機系のバインダ
ーの水溶液を用いることができる。有機系バインダーと
しては例えばCMC,ポリアクリル酸等が使用でき、又無機
系バインダーとしては水ガラス等が使用できる。結合剤
は又有機系バインダーと無機系バインダーの両方を含有
する水溶液であってもよい。多孔質の高分子樹脂の成形
物としては例えばウレタンフォーム等が使用できる。塗
着は例えば、スプレー法や浸漬法によって行うことがで
きる。
本発明の第３工程では、第２工程で得られた塗着生成物
を加熱する。本発明の第３工程では、鉄粉末の［Ｃ］と
［Ｏ］を［Ｃ］＋［Ｏ］→CO(CO2)の反応せしめると共
に焼結反応をせしめる。従って一般の粉末合金を製造す
る真空炉や還元炉を用いてもよいが、加熱炉は非酸化性
の例えばArやN2ガス雰囲気で十分である。例えばウレタ
ンフォームの骨格は160〜350℃で約30分加熱すると除去
される。又600〜1200℃の加熱によって自己還元焼結し
て鉄の多孔体が得られる。
を加熱する。本発明の第３工程では、鉄粉末の［Ｃ］と
［Ｏ］を［Ｃ］＋［Ｏ］→CO(CO2)の反応せしめると共
に焼結反応をせしめる。従って一般の粉末合金を製造す
る真空炉や還元炉を用いてもよいが、加熱炉は非酸化性
の例えばArやN2ガス雰囲気で十分である。例えばウレタ
ンフォームの骨格は160〜350℃で約30分加熱すると除去
される。又600〜1200℃の加熱によって自己還元焼結し
て鉄の多孔体が得られる。
［Ｃ］と［Ｏ］の反応で生成したCO,CO2ガスは、ウレタ
ンフォームの除去された骨格の空洞に沿って、スムーズ
に放出される。
ンフォームの除去された骨格の空洞に沿って、スムーズ
に放出される。
本発明では［Ｃ］と［Ｏ］の自己還元反応を行わせるた
め、第１工程での表面酸化工程における［Ｃ］量に見合
うように［Ｏ］量を制御する事によって、多孔体を形成
している鉄の炭素量が調整され、従って強度や靭性の変
動が少なく所望の特性を有する鉄の多孔体が得られる。
又本発明の鉄の多孔体は製造中の熱衝撃にも耐えるため
に、割れ疵の発生が有効に防止できる。
め、第１工程での表面酸化工程における［Ｃ］量に見合
うように［Ｏ］量を制御する事によって、多孔体を形成
している鉄の炭素量が調整され、従って強度や靭性の変
動が少なく所望の特性を有する鉄の多孔体が得られる。
又本発明の鉄の多孔体は製造中の熱衝撃にも耐えるため
に、割れ疵の発生が有効に防止できる。
本発明の請求項（２）について説明する。請求項（２）
の鉄粉は、Mn＜２％,Ni＜10％,P＜５％,Cr＜25％,Mo＜
３％,Cu＜３％,Al＜５％,Si＜１％の１又は２以上の合
金成分を含有する鉄粉である。請求項（２）の合金成分
の含有は、溶鉄で合金成分を含有せしめ以後鉄粉に粉砕
すると得られる。
の鉄粉は、Mn＜２％,Ni＜10％,P＜５％,Cr＜25％,Mo＜
３％,Cu＜３％,Al＜５％,Si＜１％の１又は２以上の合
金成分を含有する鉄粉である。請求項（２）の合金成分
の含有は、溶鉄で合金成分を含有せしめ以後鉄粉に粉砕
すると得られる。
Mn,Ni,P,Cr,Mo,Cu,Al,Siは鉄の多孔体の、強度や耐食性
を改善するために含有せしめる。
を改善するために含有せしめる。
［実施例１］ 平均粒度が50μ以下の、鉄粉、表面を酸化せしめた鉄粉
末、酸化鉄粉末、炭素粉末を用い、その混合割合を変え
て、混合粉末の酸素含有量と炭素含有量とが異なる各種
の混合粉末を調整した。各混合粉末はCMCの水溶液の結
合剤を用いて混練して、多孔質のウレタンフォームの骨
格にそれぞれスプレー法で0.5mmの厚さに塗着した。塗
着した各生成物は300℃×20分間加熱脱脂し、600℃〜12
00℃×30分間で自己還元焼結を行わせて鉄の多孔体を製
造した。得られた鉄の各多孔体の曲げ強度試験の結果を
第１図に示した。第１図に見られる如く、Ｃ含有量が2.
1〜4.5％で酸化含有量が4/3（［Ｃ］−２）〜4/3
（［Ｏ］＋７）の粉末を用いて製造した鉄多孔体は、曲
げ強度も十分で、ワレ疵等の発生がなく、健全な鉄の多
孔体であった。尚表面を酸化せしめた鉄粉末のみの場合
は、混合調整が不必要で、かつ均質であるため好まし
い。
末、酸化鉄粉末、炭素粉末を用い、その混合割合を変え
て、混合粉末の酸素含有量と炭素含有量とが異なる各種
の混合粉末を調整した。各混合粉末はCMCの水溶液の結
合剤を用いて混練して、多孔質のウレタンフォームの骨
格にそれぞれスプレー法で0.5mmの厚さに塗着した。塗
着した各生成物は300℃×20分間加熱脱脂し、600℃〜12
00℃×30分間で自己還元焼結を行わせて鉄の多孔体を製
造した。得られた鉄の各多孔体の曲げ強度試験の結果を
第１図に示した。第１図に見られる如く、Ｃ含有量が2.
1〜4.5％で酸化含有量が4/3（［Ｃ］−２）〜4/3
（［Ｏ］＋７）の粉末を用いて製造した鉄多孔体は、曲
げ強度も十分で、ワレ疵等の発生がなく、健全な鉄の多
孔体であった。尚表面を酸化せしめた鉄粉末のみの場合
は、混合調整が不必要で、かつ均質であるため好まし
い。
平均粒度が50μ以下の鉄粉、表面を酸化せしめた鉄粉
末、酸化鉄粉末、炭素粉末、と合金成分材を第１表に示
した組成に調整した。各粉末はアクリル酸の水溶液の結
合剤を用いて混練して、多孔質のウレタンフォームの骨
格に、ローラー法でそれぞれ1mm厚さに塗着した。塗着
した各生成物は350℃×10分間加熱脱脂し800〜1200℃×
40分間で自己還元焼結を行った。この方法で製造した。
第１表に示した合金成分を含有する鉄の多孔体は、何れ
も健全な材質で、且つ合金成分を含有しない鉄の多孔体
に比べて、耐候性または強度または耐熱性または耐酸性
の優れた性能を有していた。
末、酸化鉄粉末、炭素粉末、と合金成分材を第１表に示
した組成に調整した。各粉末はアクリル酸の水溶液の結
合剤を用いて混練して、多孔質のウレタンフォームの骨
格に、ローラー法でそれぞれ1mm厚さに塗着した。塗着
した各生成物は350℃×10分間加熱脱脂し800〜1200℃×
40分間で自己還元焼結を行った。この方法で製造した。
第１表に示した合金成分を含有する鉄の多孔体は、何れ
も健全な材質で、且つ合金成分を含有しない鉄の多孔体
に比べて、耐候性または強度または耐熱性または耐酸性
の優れた性能を有していた。
［発明の効果］ 本発明は原料粉末の製造が容易で、従って鉄の多孔体を
安価に製造する事ができる。本発明によって割れ疵がな
く靭性に優れた鉄の多孔体が製造できる。
安価に製造する事ができる。本発明によって割れ疵がな
く靭性に優れた鉄の多孔体が製造できる。
第１図は混合粉末の組成と鉄多孔体の性質の関係を示す
図である。
図である。
フロントページの続き (72)発明者 三上 矩雄 東京都千代田区大手町２―６―３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 目黒 勝 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 増田 敏秀 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 堀口 浩 福岡県北九州市八幡東区前田１―11 (56)参考文献 特開 昭58−58202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−49107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−96008（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】平均粒径が50μ以下でＣを2.1〜4.5％含有
する鉄粉を酸素含有量が第（１）式となるように表面酸
化する第１工程と、該表面酸化した鉄粉末を結合剤と混
練して型枠を用いることなく多孔質の高分子樹脂の成形
物の骨格に塗着して塗着成形物とする第２工程と、該塗
着成形物を加熱し高分子樹脂の骨格を除去し更に800〜1
200℃に加熱して該骨格に塗着した該表面酸化した鉄粉
末を焼結還元する第３工程とを有する事を特徴とする、
鉄の多孔体の製造方法 ［Ｏ］＝4/3（［Ｃ］−２）〜4/3（［Ｃ］＋７） ……
（１） 但し［Ｏ］：表面酸化した鉄粉末の酸素含有量（重量
％） ［Ｃ］：表面酸化した鉄粉末の炭素含有量（重量
％） - 【請求項２】鉄粉が、Mn,Ni,P,Cr,Cu,Mo,Al,Siの１又は
２以上を合金成分として含有する鉄粉で、鉄の多孔体が
強度、耐食性が改善された鉄の多孔体である、請求項
（１）に記載の鉄の多孔体の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197853A JPH0689376B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 鉄の多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197853A JPH0689376B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 鉄の多孔体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247206A JPH0247206A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH0689376B2 true JPH0689376B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=16381426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63197853A Expired - Lifetime JPH0689376B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 鉄の多孔体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689376B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5443965B2 (ja) * | 1974-10-25 | 1979-12-22 | ||
| JPS5858202A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Nippon Engeruharudo Kk | 金属ハニカム構造体の製造方法 |
| JPS6196008A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-14 | Shintou Kogyo Kk | 多孔性成形型の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP63197853A patent/JPH0689376B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0247206A (ja) | 1990-02-16 |
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