JPH09272901A - 粉末成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高密度の圧粉体を得る粉末成形方法を提供する
こと。 【解決手段】成形キャビティ１７を区画する型面をもつ
成形型１と、潤滑剤を含有しない成形用粉末Ｐとを用
い、成形型１及び成形用粉末Ｐの双方を１５０〜４００
°C に加熱する加熱操作を行うと共に、成形型１の型面
に潤滑剤を塗布する操作とを行う工程と、加熱された成
形キャビティ１７に、加熱された成形用粉末Ｐを装填す
る工程と、成形用粉末Ｐを上パンチ型１３で圧縮成形し
て圧粉体を得る工程とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉末を圧縮成形して
圧粉体を得る粉末成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より粉末冶金では、ステアリン酸亜
鉛等の潤滑剤が成形用粉末に添加されている。これによ
り成形用粉末の潤滑性が確保されている。また米国特許
公報４，９５５，７９８号には、固体潤滑剤を含有する
粉末冶金用の成形用粉末を用い、その成形用粉末を、常
温以上でかつ固体潤滑剤が溶ける温度以下の温度領域、
つまり７０°C 以上で１５０°C 未満の温度領域、一般
的には７０〜１２０°C の温度領域に加熱し、その加熱
した成形用粉末を用いて、成形型で圧縮成形して圧粉体
を形成する温間粉末成形方法が開示されている。

【０００３】また特開平５−２７１７０９号公報には、
１０〜３０ｗｔ％のＣ₁₀〜Ｃ₂₂であるモノカルボン酸
と、１０〜３０ｗｔ％のＣ₁₀〜Ｃ₂₂であるジカルボン酸
と、４０〜８０ｗｔ％の（ＣＨ₂ ）_X （ＣＨ₂ ）
₂ （ｘ：２〜６）であるジアミンとの反応生成物である
高温用潤滑剤を成形用粉末に添加する技術が開示されて
いる。この潤滑剤によれば、３７０°C 以下で粉末冶金
用潤滑剤として使用可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで粉末粒子自体
の高密度化を図るには、粉末の加熱温度を高くすれば良
い。しかし成形用粉末を１５０°C 以上に加熱すれば、
成形用粉末に添加されている潤滑剤の流動性が著しく低
下し、高い密度をもつ圧粉体を得ることができない。上
記した米国特許公報４，９５５，７９８号に係る技術に
おいても、１５０°C 未満であれば、成形用粉末の流動
性が確保されるものの、１５０°C 以上に加熱すれば、
潤滑剤が融け、成形用粉末の流動性が著しく低下するた
め、粉箱等を使った粉末充填ができず、連続成形（生産
性）の面で不利である。

【０００５】また特開平５−２７１７０９号公報に係る
技術によれば、一般的な潤滑剤に比較して融点が高いた
め３７０°C 以下で使用可能ではあるものの、やはり１
５０°C 以上では、粉末の流動性が低下する。上記した
事情により、従来に係る温間粉末成形方法によれば、粉
末の加熱温度は１５０°C 未満となっていた。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、その課題は、圧粉体の密度や強度を向上するの
に有利な粉末成形方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題のも
とに鋭意開発を進め、潤滑剤を実質的に含有しない成形
用粉末を用い、成形用粉末及び成形型の双方を１５０〜
４００°C の温度領域に加熱すると共に、成形型の型面
に潤滑剤を塗布した状態で、成形用粉末を圧縮成形して
圧粉体を成形すれば、圧粉体の密度や強度を向上するの
に有利であることを知見し、本発明方法を開発した。

【０００８】即ち、本発明に係る粉末成形方法は、成形
キャビティを区画する型面を備えた粉末成形用の成形型
と、潤滑剤を実質的に含有しない成形用粉末とを用い、
成形型及び成形用粉末とを１５０〜４００°C の温度領
域に加熱する加熱操作を行うと共に、成形型の型面に潤
滑剤を塗布する塗布操作とを行う工程と、前記温度領域
に加熱された成形型の成形キャビティに、前記温度領域
に加熱された成形用粉末を装填する工程と、成形キャビ
ティに装填した成形用粉末を圧縮成形して圧粉体とする
工程とを順に行うことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明方法で用いる成形型は、成
形キャビティを区画する型面を備えたものであり、一般
的には金型を採用でき、場合によってはセラミックス型
等を採用できる。本発明方法で用いる成形用粉末として
は、潤滑剤を実質的に含有しないものであり、一般的に
は金属粉末を採用できる。従って本発明方法で用いる成
形用粉末には、一般的には、潤滑剤が全く含有されてい
ない。金属粉末の材質としては、従来より公知のもの、
例えば鉄系、Ｎｉ系、銅系、アルミ系等を採用できる。
金属粉末としては噴霧粉、電解粉、還元粉等の公知のも
のを採用できる。

【００１０】成形用粉末が高温で加熱されると、成形用
粉末の軟化性、成形性が向上するものの、雰囲気が大気
中であれば、成形用粉末の酸化が促進されるおそれがあ
る。また成形用粉末の加熱温度が低温であれば、成形用
粉末の酸化の抑制には有利であるものの、成形用粉末の
軟化性、成形性が低下する。また成形用粉末の粉末粒子
のサイズが小さいと、成形用粉末の比表面積が大きくな
り、成形用粉末が活性化し、酸化し易くなる。

【００１１】この様な事情を考慮して、成形用粉末の加
熱温度を決定する。成形用粉末の材質、粉末粒子の粒径
等にも依るが、成形用粉末の加熱温度は、上限値として
は３５０°C 、３００°C 、２５０°C 、２００°C に
でき、下限値としては１７０°C 、２００°C 、２３０
°C にできるが、これに限定されるものではないことは
勿論である。

【００１２】また成形型の加熱温度が高温となると、成
形用粉末の成形性が向上するものの、成形型の寿命の点
で不利となる。また成形型の加熱温度が低温であれば、
成形型の寿命の点で有利であるものの、成形用粉末の成
形性が充分でなくなるおそれがある。この様な事情を考
慮して、成形型の加熱温度を決定する。成形型の材質等
にも依るが、成形型の加熱温度は、上限値としては３５
０°C、３００°C 、２５０°C 、２００°C にでき、
下限値としては１７０°C 、２００°C 、２３０°C に
できる。

【００１３】本発明方法によれば、成形用粉末が鉄系、
成形型が鉄系であれば、上記事情を考慮すると、成形用
粉末及び成形型の加熱温度は１５０〜３００°C 程度が
好ましいが、これに限定されるものではないことは勿論
である。成形用粉末を加熱する形態、成形型を加熱する
形態としては、赤外線加熱、ヒータ加熱、誘導加熱、ジ
ュール熱加熱等を採用できる。

【００１４】本発明方法によれば、成形型及び成形用粉
末を１５０〜４００°C の温度領域に加熱する。成形型
の加熱温度と、成形用粉末の加熱温度とは実質的に等温
領域でも良いし、或いは異なっていても良い。成形用粉
末の加熱温度が成形型の加熱温度よりも高い場合には、
成形型の寿命を確保しつつ成形用粉末の成形性を確保す
るのに有利であり、ひいては圧粉体の密度確保に有利で
ある。

【００１５】また成形型の加熱温度が成形用粉末の加熱
温度よりも高い場合には、成形用粉末の熱が成形型に伝
達されることを抑制できるため、成形用粉末の温度を維
持するのに有利であり、この意味において圧粉体の密度
確保に有利である。特に圧粉体の表層部分の熱が確保さ
れるので、圧粉体の表面温度の維持に有利であり、圧粉
体の表面の緻密化に有利である。

【００１６】成形用粉末の加熱雰囲気としては、成形用
粉末の種類に応じて適宜選択できる。大気中でも良い
し、非酸化性雰囲気でも良い。非酸化性雰囲気としては
減圧雰囲気、真空雰囲気、窒素雰囲気、希ガス雰囲気等
を採用でき、場合によっては還元性雰囲気でも良い。成
形型の加熱雰囲気についても同様である。本発明方法に
よれば、成形型の型面に潤滑剤が塗布される。これによ
り成形用粉末と成形型の型面との摩擦は低減され、成形
用粉末の装填性が向上する。潤滑剤としては公知のもの
を採用でき、固体潤滑剤でも良いし、固体潤滑剤を溶媒
に分散または溶解させたものを採用でき、例えばステア
リン酸亜鉛系、黒鉛系、窒化ボロン系、金属せっけん系
などを採用できる。溶媒としては水、アルコール等を採
用できる。塗布手段としてはスプレー塗布、はけ塗り、
浸漬等の公知の方法を採用できる。

【００１７】本発明方法によれば、成形型及び成形用粉
末を１５０〜４００°C の温度領域に加熱する加熱操作
と、成形型の型面に潤滑剤を塗布する塗布操作とが行わ
れる。この場合には、加熱操作の後に塗布操作が行われ
ても良いし、或いは、塗布操作の後に加熱操作が行われ
ても良いし、或いは、加熱操作と塗布操作とが時間的に
同時に行われても良い。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る実施例について説明す
る。まず説明の便宜上、図１を参照して成形型１から説
明する。成形型１は、ダイス孔をもち固定型として機能
するリング状をなす金属製のダイス型１１と、ダイス型
１１の外周部を保持するリング状をなす金属製のダイス
ホルダ１２と、ダイス型１１に対して昇降可能な金属製
の上パンチ型１３と、ダイス型１１のダイス孔に嵌合さ
れた金属製の下パンチ型１４とを備えている。下パンチ
型１４は基部１５に保持されている。

【００１９】ダイス型１１のダイス孔の型面、下パンチ
型１４の型面、上パンチ型１３の型面により、成形キャ
ビティ１７が区画される。上パンチ型１３には、これを
加熱する第１ヒータ１３ｃが装備されている。ダイス型
１１には、これを加熱する第２ヒータ１１ｃが装備され
ている。更にダイスホルダ１２及びダイス型１１の上方
をガイド２ｘに沿って移動可能な可動式の粉箱２が装備
されている。粉箱２は、成形用粉末を収容する収容室２
ｅをもつ。収容室２ｅは、上面開口２ｈ及び下面開口２
ｋをもつ。粉箱２には、潤滑剤を噴霧するためのスプレ
ーノズル３がアーム３ｍを介して装備されている。粉箱
２には、収容室２ｅ内の成形用粉末Ｐを加熱する第３ヒ
ータ２ｃが装備されている。

【００２０】また成形型１の近傍には粉末供給装置７が
設けられている。粉末供給装置７は、成形用粉末Ｐを収
容する粉末容器７０と、粉末容器７０から下方に延設さ
れ待機中の粉箱２の収容室２ｅに臨む送給路７１と、送
給路７１を開閉する弁７２と、送給路７１内の成形用粉
末Ｐを加熱する第４ヒータ７３とをもつ。第１ヒータ１
３ｃ、第２ヒータ１１ｃ、第３ヒータ２ｃ、第４ヒータ
７３は図略の温度制御装置により制御され、それぞれの
目標加熱温度に維持される。

【００２１】さて本実施例によれば使用の際には、第２
ヒータ１１ｃによりダイス型１１が所定の温度領域に加
熱されている。第１ヒータ１３ｃにより上パンチ型１３
が所定の温度領域に加熱されている。粉末供給装置７の
第４ヒータ７３により粉末容器７０の成形用粉末Ｐは所
定の温度領域に加熱されている。本実施例によれば、成
形型１の目標加熱温度は１５０〜４００°C のうちの所
定の温度領域である。成形用粉末Ｐの目標加熱温度は１
５０〜４００°C のうちの所定の温度領域である。

【００２２】図１に示すように、成形キャビティ１７か
ら離れた待機位置Ｍに、粉箱２が待機している。粉末供
給装置７の弁７２が開放すると、加熱された成形用粉末
Ｐが粉末供給装置７から自然落下して粉箱２の収容室２
ｅに送給される。粉箱２の収容室２ｅ内の成形用粉末
は、第３ヒータ２ｃにより加熱され、所定の温度領域に
維持された状態で収容室２ｅ内で待機している。

【００２３】所定の時刻になると、図２（Ａ）に示すよ
うに粉箱２がシリンダ２ｐにより矢印Ｘ１方向に移動す
る。よって図２（Ｂ）に示すようにスプレーノズル３が
成形キャビティ１７及び上パンチ型１３に対面し、その
位置で粉箱２が停止する。この状態で、スプレーノズル
３が作動して、スプレーノズル３から潤滑剤Ｌが上下方
向に噴霧される。これによりダイス型１１の型面、下パ
ンチ型１４の型面、上パンチ型１３の型面にそれぞれ、
潤滑剤Ｌが塗布される。つまり成形型１の型面に潤滑剤
Ｌを塗布する『型潤滑』操作が実行される。

【００２４】本実施例によれば、ダイス型１１や上パン
チ型１３は高温状態に加熱されているため、これらの熱
で液状の潤滑剤Ｌは速やかに乾燥する。よって、潤滑膜
がダイス型１１の型面、下パンチ型１４の型面、上パン
チ型１３の型面にそれぞれ積層される。従って、液状の
潤滑剤Ｌを乾燥させる乾燥操作を廃止または簡略化する
のに有利であり、生産能率の向上に貢献できる。

【００２５】『型潤滑』操作による塗布が終了すると、
粉箱２が矢印Ｘ１方向に更に移動し、図２（Ｃ）に示す
ように、粉箱２の収容室２ｅの下面開口２ｋが成形キャ
ビティ１７に対面する。すると粉箱２の収容室２ｅの成
形用粉末Ｐは、重力により自然落下して成形キャビティ
１７に装填される。装填が完了したら、粉箱２は矢印Ｘ
２方向に移動して待機位置Ｍに戻る。その後、上パンチ
型１３が矢印Ｙ１方向に下降して成形キャビティ１７に
押入される。よって、成形キャビティ１７内の成形用粉
末Ｐが圧縮成形され、圧粉体が成形される。

【００２６】本実施例によれば、成形キャビティ１７内
の成形用粉末Ｐと成形型１の型面との摩擦は、上記した
潤滑膜により低減され、これにより成形用粉末Ｐの装填
性、圧縮成形性が向上する。上記のように圧粉体が成形
されたら、次に、その圧粉体を焼結温度域に加熱して焼
結体とする焼結工程、焼結体を鍛造型で熱間鍛造して焼
結鍛造体とする鍛造工程が実施される。

【００２７】本実施例によれば、成形用粉末Ｐや成形型
１を加熱する際には、成形用粉末Ｐの加熱温度と成形型
１の加熱温度とが実質的に同一の形態でも良い。また成
形用粉末Ｐの加熱温度が成形型１の加熱温度よりも高い
形態でも良い。また成形型１の加熱温度が成形用粉末Ｐ
の加熱温度よりも高い形態でも良い。成形用粉末Ｐの加
熱温度が成形型１の加熱温度よりも高い場合には、成形
用粉末Ｐの成形性を確保するのに有利である。ひいては
圧粉体の密度確保に有利である。

【００２８】成形型１の加熱温度が成形用粉末Ｐの加熱
温度よりも高い場合には、成形用粉末Ｐが成形型１の型
面に接触しても、成形用粉末Ｐの熱が成形型１に逃げる
ことが抑制されるため、成形用粉末Ｐの温度を維持する
のに有利であり、この意味において圧粉体の密度確保に
有利である。特に成形型１の型面に接触する圧粉体の表
層部分の温度が確保されるので、圧粉体の表面温度の維
持に有利であり、表面ポアの低減、回避に有利である。

【００２９】なお上記した例では、潤滑剤Ｌを噴霧塗布
する塗布操作、粉箱２の成形用粉末Ｐを自然落下により
成形キャビティ１７に装填する装填操作は、粉箱２を停
止させて行っているが、これに限らず、粉箱２を停止せ
ずに低速で連続的に移動させることにより上記塗布操作
や装填操作を行うことにしても良い。また上記した実施
例では、圧粉体を焼結した焼結体を鍛造する鍛造工程が
実施されるが、これに限らず、圧粉体の用途等によって
は鍛造工程は省略することもできる。

【００３０】また図３に示す例のようにしても良い。即
ち、粉箱２の収容室２ｅの上面開口２ｈを開閉する開閉
蓋２ｒ、及び、下面開口２ｋを開閉する開閉蓋２ｓを設
けると共に、収容室２ｅを減圧装置９に減圧路９ｎ及び
開閉弁９ｖを介して接続することにしても良い。減圧路
９ｎとして、ゴムホースや蛇腹管等のように伸長可能ま
たは屈曲可能な可撓管を採用すれば、粉箱２の移動に対
応できる。減圧装置９としては例えば真空ポンプを採用
できる。

【００３１】そして収容室２ｅ内の成形用粉末を第３ヒ
ータ２ｃで加熱しつつ、減圧装置９で収容室２ｅを減圧
状態または真空状態とし、この状態で待機する。待機時
間が終了したら、粉箱２が矢印Ｘ１方向に移動すると共
に、粉箱２が所定の位置に到達したら、開閉蓋２ｒ及び
開閉蓋２ｓが開放して、場合によっては開閉蓋２ｓのみ
が開放するだけで、粉箱２内の成形用粉末Ｐは成形キャ
ビティ１７に落下する。これによれば、待機中において
収容室２ｅ内は減圧状態または真空状態とされているた
め、高温の成形用粉末Ｐの酸化を抑制するのに有利であ
る。

【００３２】このように成形用粉末Ｐの酸化抑制に有利
であるため、成形用粉末Ｐの加熱温度を一層高くするの
に有利であり、ひいては圧粉体の一層の高密度化に貢献
でき、圧粉体や焼結体や焼結鍛造体の品質確保に貢献で
きる。更に図３に示すように、粉末供給装置７の粉末容
器７０にこれを開閉する開閉蓋７０ｓを設けると共に、
粉末容器７０を減圧装置９に減圧路９ｍ及び開閉弁９ｗ
を介して接続しても良い。この場合には、粉末容器７０
内の高温の成形用粉末の酸化を抑えるのに有利である。

【００３３】（試験例）本発明方法の効果を確認するた
めに次の試験を行った。 （試験例１） この試験によれば、鉄系粉末と黒鉛粉末とを混合した
成形用粉末を用い、圧粉体を成形する成形面圧を実施例
及び比較例共に７ ton/cm ² と同一値に設定している。
そして、実施例及び比較例に係る圧粉体を形成し、各圧
粉体の密度を測定した。密度の測定は、日本粉末冶金工
業会規格（JPMA M 01-1992) に基づいた。なお成形用粉
末における黒鉛粉末の割合は、実施例及び比較例共に、
重量比で５％である。

【００３４】鉄系粉末としては実施例及び比較例ともに
同種のもの、つまり商品名：Distaloy AE ( ヘガネス
社）を採用している。Distaloy AE の目標組成は、重量
比で、Ｆｅ−４％Ｎｉ−１．５％Ｃｕ−０．５％Ｍｏで
ある。Distaloyの粒度分布は、１５０μｍ以上が８％、
４５μｍ以下が２０％、４５〜１５０μｍが残部であ
る。

【００３５】実施例１によれば、潤滑剤が添加されてい
ない上記した成形用粉末を用い、型潤滑すると共に、成
形温度を１５０°C とした状態で、つまり成形用粉末及
び成形型の双方の目標温度を１５０°C とした状態で、
圧粉体を成形した。実施例２によれば、潤滑剤が添加さ
れていない上記した成形用粉末を用い、前述同様に型潤
滑すると共に、成形温度を１８０°C とした状態で、つ
まり成形用粉末及び成形型の双方の温度を１８０°C と
した状態で、圧粉体を成形した。

【００３６】比較例１によれば、潤滑剤としてステアリ
ン酸亜鉛を上記鉄系粉末に添加した成形用粉末を用い、
成形温度を室温に維持した状態、つまり成形用粉末及び
成形型の双方の温度を室温に維持した状態で圧粉体を成
形した。比較例１によれば、成形用粉末を１００％とし
たときステアリン酸亜鉛は０．５％添加した。比較例２
によれば、温間成形用潤滑剤（米国特許４９５５７９８
に係る潤滑剤）を上記鉄系粉末に添加した成形用粉末を
用い、成形温度を１５０°C とした状態で、つまり成形
用粉末及び成形型の双方の温度を１５０°C にした状態
で圧粉体を成形した。比較例１によれば、成形用粉末を
１００％としたとき温間成形用潤滑剤は０．５％添加し
た。

【００３７】

【表１】 圧粉体の密度測定の試験結果は図４に示されている。図
４から理解できるように、成形面圧が同一であっても、
比較例１、２では圧粉体の密度が低いものの、実施例
１、２では高密度の圧粉体が得られる。特に成形温度が
１８０°C である実施例２によれば、圧粉体密度が最も
高い。従って本実施例方法によれば、圧粉体を得る際の
成形面圧が同一（＝７ ton/cm ² ）であっても、圧粉体
の密度を増加できることがわかる。その理由は、潤滑剤
がないため気孔の緻密化が良好であるためと推察され
る。

【００３８】更に圧粉体の密度を７．１〔g/cm³ 〕に
設定したときにおける実施例及び比較例に係る圧粉体の
抗折強度を測定した。抗折強度の測定は、日本粉末冶金
工業会規格（JPMA M 09-1992) に基づいた。試験結果を
図５に示す。図５から理解できるように、比較例１、２
では圧粉体の強度が低いものの、実施例１では高強度つ
まり３〔ｋｇ／ｃｍ² 〕を越える強度の圧粉体が得られ
た。従って本実施例方法によれば、圧粉体密度が同一で
あっても、圧粉体の強度を増加できることがわかる。そ
の理由は、潤滑剤がないため粉末粒子間の固着（粉のか
らみあい）がより強固になるものと推察されている。

【００３９】（試験例２） この試験によれば、実施例及び比較例共に、鉄系粉末
と黒鉛粉末とを混合した成形用粉末を圧縮成形して圧粉
体を成形する際の成形面圧を５ ton/cm ² 、６ ton/cm
² 、７ ton/cm ² と変更して成形したとき、圧粉体の密
度変化を調べた。密度の測定は前述同様に、日本粉末冶
金工業会規格（JPMA M 01-1992) に基づいた。なお成形
用粉末における黒鉛粉末の割合は、前述同様に実施例及
び比較例共に、重量比で５％である。

【００４０】実施例Ａによれば、鉄系粉末として前述の
Distaloy AE （ヘガネス社）を採用し、粉末及び成形型
の双方の目標温度を共に１５０°C とした。Distaloy A
E の目標組成は前述したように、重量比で、Ｆｅ−４％
Ｎｉ−１．５％Ｃｕ−０．５％Ｍｏである。実施例Ａに
よれば、測定結果を図６に示す。図６の横軸は成形面圧
を示し、縦軸は圧粉体の密度を示す。図６においてＲＴ
は室温を意味する。

【００４１】比較例Ｂによれば、鉄系粉末としてDistal
oy AE （ヘガネス社）を用い、粉末及び成形型の温度を
共に室温としている。比較例Ｃでは、鉄系粉末としてス
テアリン酸亜鉛を添加したDistaloy AE （ヘガネス社）
を用い、成形用粉末及び成形型の温度を共に室温として
いる。 比較例Ｄによれば、ステアリン酸亜鉛に代えて
高温領域でも溶融しない高温用潤滑剤を添加したAncord
ense（ヘガネス社）を鉄系粉末として用い、粉末及び成
形型の温度を共に室温としている。

【００４２】比較例Ｅによれば、Ancordenseを鉄系粉末
として用い、粉末及び成形型の温度を共に室温としてい
る。図６から理解できるように、粉末及び成形型の双方
が室温領域で圧粉体を成形した比較例Ｃ、比較例Ｄ、比
較例Ｂによれば、圧粉体の密度が低い。また成形用粉末
に高温用潤滑剤が添加されている比較例Ｅによれば、成
形面圧が５〔ton/cm ² 〕〜６〔ton/cm² 〕では圧粉体の
密度が高いものの、成形面圧が７〔ton/cm²〕に近づく
と、密度向上効果は飽和状態に近くなっている。

【００４３】これに対して粉末及び成形型の双方の目標
温度が１５０°C である実施例Ａによれば、成形面圧が
７〔ton/cm² 〕となっても、密度向上効果は飽和状態で
はない。すなわち図６から理解できる様に実施例Ａによ
れば、成形面圧が７〔ton/cm ² 〕あれば、密度は比較例
Ｅに係る密度よりも高い。その理由は、成形面圧を高く
したとしても、潤滑剤を含む場合には、潤滑剤に相当す
るぶんは金属粉末が実質的に装填されず、実質的に空孔
とされ、高密度の圧粉体が得られないものの、潤滑剤が
無ければ、そのような不具合がないためであると推察さ
れる。 また上記した実施例Ａ〜比較例Ｅに係る圧粉体につい
て、抗折強度を調べる試験を行った。抗折強度の測定
は、日本粉末冶金工業会規格（JPMA M 09-1992) に基づ
いた。試験結果を図７に示す。図７は横軸が圧粉体の密
度を示し、縦軸が圧粉体の強度を示す。実施例Ａによれ
ば、圧粉体の密度が７．１〔ｇ／ｃｍ³ 〕〜７．３〔ｇ
／ｃｍ³ 〕〜と高くなれば、圧粉体の強度も３〔ｋｇｆ
／ｍｍ² 〕付近〜４．７〔ｋｇｆ／ｍｍ² 〕付近へと向
上する。即ち実施例Ａによれば、特性線の上昇勾配は大
きい。

【００４４】しかし比較例Ｅによれば、圧粉体の密度が
７．１〔ｇ／ｃｍ³ 〕〜７．３〔ｇ／ｃｍ³ 〕〜と高く
なったとしても、圧粉体の強度は２．５〔ｋｇｆ／ｍｍ
² 〕付近からあまり向上していない。即ち比較例Ｅによ
れば、特性線の上昇勾配は小さい。 ところで使用の際には、上記した圧粉体は、焼結され
て焼結体とされる。更に密度を高めるために、焼結後に
鍛造で強圧して焼結鍛造体とすることが好ましい。この
場合実際の操業では、焼結体を焼結工程から鍛造工程に
移送する必要があるため、移送中に焼結体は大気に触れ
る。大気に触れる度合いが高い状態の焼結体が鍛造され
ると、焼結鍛造体に表面欠陥が発生し、焼結鍛造体の強
度確保のために不利であることは既に知られている。

【００４５】そこでこの試験では、上記した圧粉体を焼
結温度域（１１２０〜１１５０°C）で焼結して焼結体
を形成し、その焼結体を大気に所定時間Ｔ（Ｔ＝１０秒
間）露出し、その後に、その焼結体を熱間鍛造して焼結
鍛造体とした。そして焼結鍛造体の表面欠陥の面積率を
測定し、圧粉体の密度ρをパラメータとして、図８に示
した。

【００４６】図８は横軸が焼結鍛造体の表面からの距離
を示し、縦軸が表面欠陥の面積率を意味する。図８から
理解できるように、表面欠陥の面積率は圧粉体の密度に
大いに影響を受ける。即ち、圧粉体が低密度（ρ＝５．
８）であれば、焼結鍛造体の表面欠陥の面積率は高い。
表面の緻密化が低下しており、焼結体の表面酸化が進行
し易いためと推察される。しかし圧粉体が高密度（ρ＝
６．８）であれば、焼結鍛造体の表面欠陥の面積率は低
い。表面の緻密化が進んでおり、焼結体の表面酸化が進
行しにくいためと推察される。

【００４７】従って圧粉体の密度を高めにできる効果が
得られる本発明方法によれば、焼結鍛造体の表面欠陥を
低減するのに有利である。故に焼結鍛造体の強度増加に
有利である。また図９は、圧粉体の密度と焼結鍛造体の
表面欠陥の面積率との関係を示す。図９の特性線から理
解できるように、圧粉体の密度が低くなれば、焼結鍛造
体の表面欠陥の面積率が増加し、圧粉体の密度が高くな
れば、焼結鍛造体の表面欠陥の面積率が低下することが
わかる。

【００４８】（付記）上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。 請求項１において、成形用粉末と成形型とは実質的に
等温領域であることを特徴とする粉末成形方法。 請求項１において、成形用粉末の温度＜成形型の温度
であることを特徴とする粉末成形方法。 請求項１において、成形用粉末の温度＞成形型の温度
であることを特徴とする粉末成形方法。 成形型から離れた待機位置と成形型に対面する位置と
の間で移動可能な粉箱を用い、待機中の粉箱内は減圧状
態または真空状態に維持可能とされていることを特徴と
する粉末成形方法。 成形キャビティを区画する型面を備えた粉末成形用の
成形型と、潤滑剤を実質的に含有しない成形用粉末とを
用い、成形型及び成形用粉末とを１５０〜４００°C の
温度領域に加熱すると共に、成形型の型面に潤滑剤を塗
布する工程と、成形型の成形キャビティに成形用粉末を
装填する工程と、成形キャビティに装填した成形用粉末
を圧縮成形して圧粉体とする工程と、圧粉体を焼結して
焼結体とする工程と、焼結体を鍛造して焼結鍛造体とす
る工程とを順に行うことを特徴とする焼結鍛造体の製造
方法。圧粉体の高密度化を図り得るため、焼結鍛造体の
表面欠陥を低減するのに有利であり、焼結鍛造体の強度
確保に貢献できる。

【００４９】

【発明の効果】本発明方法によれば、成形キャビティを
区画する型面を備えた粉末成形用の成形型と、潤滑剤を
実質的に含有しない成形用粉末とを用い、成形型及び成
形用粉末とを１５０〜４００°C の温度領域に加熱する
と共に、成形型の型面に潤滑剤を塗布する工程と、成形
型のキャビティに成形用粉末を装填する工程とを順に行
う。そのため圧粉体の密度、強度を高めるのに有利であ
る。

【００５０】このように圧粉体の密度を高くすれば、圧
粉体の表面のポアの低減に有利である。従って圧粉体を
焼結鍛造した場合に、焼結鍛造体の表面欠陥の低減に有
利であり、焼結鍛造体の強度の向上に一層有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る構成図である。

【図２】実施例に係る各工程を示す構成図である。

【図３】他の実施例に係る構成図である。

【図４】成形面圧を７〔ton/cm² 〕とした場合における
圧粉体密度を示すグラフである。

【図５】成形体密度を７．１〔g/cm³ 〕とした場合にお
ける圧粉体強度を示すグラフである。

【図６】成形面圧と圧粉体密度との関係を示すグラフで
ある。

【図７】圧粉体密度と圧粉体強度との関係を示すグラフ
である。

【図８】焼結鍛造体の表面からの距離と表面欠陥面積率
との関係を示すグラフである。

【図９】圧粉体密度と焼結鍛造体の表面欠陥面積率との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

図中、１は成形型、１１はダイス型、１３は上パンチ
型、１７は成形キャビティ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、
７３はヒータ、２は粉箱、３はスプレーノズルを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成形キャビティを区画する型面を備えた粉
   末成形用の成形型と、潤滑剤を実質的に含有しない成形
   用粉末とを用い、 前記成形型及び前記成形用粉末を１５０〜４００°C の
   温度領域に加熱する加熱操作を行うと共に、前記成形型
   の型面に前記潤滑剤を塗布する塗布操作とを行う工程
   と、 前記温度領域に加熱された前記成形型の成形キャビティ
   に、前記温度領域に加熱された前記成形用粉末を装填す
   る工程と、 前記成形キャビティに装填した前記成形用粉末を圧縮成
   形して圧粉体とする工程とを順に行うことを特徴とする
   粉末成形方法。