JPS60200927A - 焼結合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結合金の製造法に関するもので、鉄系焼結合
金において適切な強度および靭性を確保しながら好まし
い耐食性と摩擦係数低減を図った焼結合金についての工
業的に有利な製造法を提供し、又低コストにそれらの多
様な特質性全具備した各種製品を提供しようとするもの
である。

低コストでしかも強度的に優れた焼結合金としては鉄系
のものが広く利用されている。即ちこの種焼結合金とし
てはその他に銅系や青銅系のものも実用化されているが
原料費として鉄系のものは比較的低床な青銅系のものに
比較しても数分の１以下であシ、しかも強度的に優れて
いることから特に高荷重用焼結機械部品に関しては鉄系
のものとせざるを得ない実情である。

ところがこのような鉄系焼結合金においては腐食し易い
という決定的な不利点を有しておシ、このため黒化処理
や蒸気処理の如き防錆処理を施すことが必要で、しかも
必ずしも有効な防錆結果が得られず、特に軸受のような
防錆処理を採用しても摩耗などによってその効果を維持
し得ないような用途では耐食性において決定的に劣った
ものとならざるを得ない。

又この鉄系の焼結合金においては強度的には優れている
としても靭性面においては必ずしも満足すべきものでな
く、従って軸受などとして必要な含油のだめの気孔率な
どが必ずしも充分に得られず、摩擦係数の如きにおいて
もそれなシに高いものとならざるを得ない。

このような鉄系のものに対して対照的な特性を示すもの
が銅系や青銅系であるが、これらのものは上記のように
相当に高価となるという決定的な不利があり、しかも強
度的に劣ることからその利用範囲が手実上制限されざる
を得ないことになシ、近時においてテープレコーダ、洗
潅機、電子レンジ、冷蔵庫、換気扇その他の広汎な機器
に一般化されつつある小型モータの如きに広く採用する
ことは経済的に不利であると共に摩擦係数がそれなりに
高いことから回転性能などに関するレベル特性を適切に
満足し得ない不利がある。

本発明は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案さ
れたものであって、好ましい低廉性と強度性を確保しな
がら充分な耐食性と摩擦係数低減を図った焼結合金を的
確に製造せしめ、上記したような小型モータなどを使用
する広範な用途において不利に利用し好ましい特性を発
揮し得る焼結合金を製造することに成功した。

即ちこのような本発明によるものは鉄粉を主体となし、
これに洋白粉と共に黄銅粉を配合した３種の原料粉を攪
拌混合してから圧粉成形体としたものｋｍ元雰囲気炉中
において焼結処理し鉄粒子面に気化亜鉛を蒸着すると共
に亜鉛分との合金化を図るもので、必要に応じて上記し
たＦｘ、　Ｃｕ　、　Ｎｉ　、　Ｚｎ以外にｐｂ’＞　
１０　％、５ｎ）５％、　Ｍｏ　、　Ｍにの何か１棟を
１％以下、黒鉛３チ以下の範囲で含有させることができ
る。前記鉄粉は３０〜７Ｑｗｔ％、洋白粉及び黄銅粉は
それぞれが８〜３　Ｑ　ｗｔ％とじ、焼結処理は耐熱性
容器に装入して行い、又木炭粉や活性戻粉の倒れか一方
又は双方の混合粉中に装入して行うことにより焼結後の
耐圧力などの物理的変化が少く、寸法変化の少い製品を
得ることができる。

上記したような本発明について、更に説明すると本発明
によるものは鉄、銅、ニッケル、亜鉛の４元素を基本成
分とするもので、具体的製造に際しては前記Ｃｕ　、　
Ｎｉ　、　Ｚｎの粉末を各別に調整して準備することは
頗る煩雑で、コストアップとなる傾向を有するが、これ
らのＣｕ、Ｎｉ。

△を共に含有した合金粉末として洋白粉及び黄銅粉を用
いることにより、充分な簡易性と低コスト化を図り得る
。即ちＣｕ、Ｎｌ、△の３元爪合金材は洋白又は洋銀と
称されるもので、黄銅製品と共に家具、置物その他の各
種装飾用、食器、楽器その他の器具や貨幣ないし機器な
どとして広く利用されているものであって、このように
器具等として利用されていた各合金材を粉末化して利用
すると鉄粉に対して単にこれら３元系合金粉末を添加配
合するだけで簡易に調整することができる。しかもこの
ような３元系合金として黄銅粉のみを用いたような場合
に７１分が高くなると（α＋β）組織になり粘性が低く
、加工性に劣ることとなるが、上記のように洋白粉をも
併用してニッケル分をそれなシに多くした栄件下での粉
末冶金焼結においてＺｎとＮｉ　との合金化を図ると共
にム蒸化量の抑制をなすことができ、そのような問題な
しに焼結化が図られ、亜鉛の被覆作用と上記合金化及び
ニッケルによる強度、靭性と共に防錆、防食効果を充分
に発揮する。

ｈ粉末については一般的に３０〜７０　ｆ　ｗｔ％であ
って、３０％以丁ではｈ粉末を用いたことによる強度特
性が適切に得られないと共に低コスト性を確保し得ない
こととなる。なおこのｈには摺動性その他も劣化せざる
を得ない。黄銅粉および洋白粉についてはそれぞれが８
％以上であり、８％に満たないものにおいてはそれぞれ
を添加したことによる効果が充分に得られない。即ち黄
銅粉においては銅成分と共にＺｎ分がそれなシに高いも
のであって、前記したよりなＺｒＬによる鉄粒子被覆効
果などを確保するには少くとも黄銅粉８φが必要であり
、一方洋白粉についてもＮｉ分について前記したような
効果をめるには８％程度が必要でちる。上限の３０係に
ついてはこれらの粉末は殊鉄粉に比しそれなシに高価と
なることから本発明における低コスト性を得られないこ
ととなると共に相対的に鉄粉配合量が低減し、鉄粉を主
体としたことによる特質性などもめ得ないこととなる。

従ってこれらの黄銅粉および洋白粉は８〜３０％程度の
範囲でそれぞれの粉末における成分組成関係などを考慮
してその配合関係を決定することが必要である。

焼結温度については、ｈ７０％（配合合金３０％）およ
びＦｔｂ３０％（配合合金３０％）の場合もＦｎ５０％
（配合合金５０％）の場合と同じに９００℃の同じ条件
で実施することができる。

即ち元来は鉄量が５０％を超過するに従い９００℃よシ
徐々に高温とし、又反対に鉄量が５０％以下となると９
００℃よシ徐々に低温とすることが必要と考えられるが
、鉄量５０％の場合と同一温度としても焼結し得る。

然しこの焼結温度を高目＋ｔｃ　調整することによシ、
特に鉄粉配合量の高い場合に耐圧方向上を図シ得、反対
ＶＣｈ、３０％のような場合には低目とすべきで最適温
度はこの場合には天険的に８５０〜８６０℃　である。

焼結時には黄銅粉および洋白粉に含有されたム分の無意
味な気散損失を防止するために適当な耐熱容器中に収容
して実施することが肝要で特にそれら配合合金の配合量
の高い場合において重要である。即ち斯うした脱亜鉛防
止は鉄粒子表面に対するＺπ被覆を効率高く得しめると
共にＮｉ分との合金化を有利に図って耐食性その他の特
性を向上する上において有効であシ、強度、靭性なども
適切に得しめる。特に活性炭又は木炭の何れか或いはそ
れらの混合粉中において焼結処理し友ものは焼結後の耐
圧力、寸法変化などの物理的変動幅が極めて少いものと
なり品質上類る安定したものとして得ることができる。

前記した脱亜鉛量の如きにおいてもそれなシに少いもの
が得られる。

洋白粉に含まれるニッケル分は耐酸化性や配アルカリ性
の何れにおいても極めて高いものであって、又外部から
の１昌食作用に対して不動態性酸化膜を形成するので該
Ｎｉ分の配合は耐食性向上に卓効を示すことになる。又
このようなＮｉ分はＺｎ分との合金性に富み、しかも展
伸性を向上することから前記合金体としてのみならず、
鉄粒子に固溶しても合金体ないし合金層を形成すること
となるので鉄粒子を主体としたこの種焼結合金における
酸化防止効果を発揮する上において卓効が得られると共
に前記展伸性などによって摩擦係数の減少に大きく貢献
するものであシ、従ってこのＮｉ分は焼結合金中におい
て少くとも３％以上を含有することが好ましい。

プ、゛ｇ、１．叩１／ｒ藝（八では其木片分系に対しＳ
ｎ及びｐｂを適宜添加する。即ちこのような錫の添加は
合金全体の強度向上に寄与すると共に鉛の鉛汗反応を抑
える。つまシこのような錫の添加は経済的には不利であ
るが鉛を含有した洋白合金粉を得るには不可欠に近く、
この洋白中の鉛は軸受などにおける耐食性、摺動性を向
上し、更には切削性などを良好とするもので、このよう
な特性を必要とする場合にはＳｎ、Ｐｂの適量添加は頗
る有意である。

更に本発明によるものにおいては適宜に黒鉛を添加する
が、この黒鉛の添加は特に含油軸受として使用する場合
に軸受の温度上昇を抑制する効果を有する。然して用い
られる黒鉛粉末は通常３２５メツシユアンダーであシ、
適用される金属粉に対して同一重量で容積比は４〜５倍
となるため３％以下で充分な潤滑効果を得ることができ
、特に高荷重用途においては耐摩耗性も太きいものとな
る。但しこの黒鉛の添加は耐圧力において低目となるか
ら、このように黒鉛を添加する場合には前記洋白粉をそ
れなシに高目として配合することが好ましくこのような
場合には洋白粉を３５　ｗｔ％程度まで配合してもよい
。

本発明によるものの具体的な実施例について説明すると
以下の如くである。

鉄粉５０ｗｔ％、洋白粉２５　ｗｔ％および黄銅粉２５
　ｗｔ％の割合に配合し攪拌混合したのち、外径５膿で
内径が２１１１１１１であシ、長さも２ｍの円筒形軸受
体に押圧成形した。成形比重は６．２　ｙＡＯであシ、
気孔率は１９，８〜２０．３％のものであって、このも
のを還元雰囲気中において焼結温度が最高８５０℃の条
件で６０分ｅ８５の加熱焼結し、次いで冷却して製品と
した。

上記のようにして得られた焼結晶について回転試験をな
し測定した結果は摩擦係数において第１図に示すように
０．０６を示し、従来の銅−錫系焼結軸受の０．０８、
鉄系焼結軸受の０．１０よシ優れた摺動特性を有するこ
とが確認された。又この回転試験時における発熱温度は
別に比較材と共に第２図に示す如くであって、本発明に
よるものは２８〜３０℃で、銅−錫系の３０〜３５℃、
鉄系の３３〜３６℃に比し充分に優れたものであり、シ
かもこの回転試験後における軸受摺動面の摺動条痕を検
討した結果は第３図の（Ｃ’ｌに示す如くで、同図（Ｂ
）として示した銅−錫系のものに対して同等又はそれ以
下であり、更に同図（Ａ）の鉄系のものに対しては少く
とも３分の１であってこの点でも好捷しいことが確認さ
れた。

以上説す」したような本発明によるときは鉄粉を主体と
することによって低コスト性および強度を確保し、これ
に黄銅粉と共に洋白粉を配合することによって原料的に
低コスト性を確保しながら好ましい耐食性と摩擦係数低
減とをもたらし、経済的に優質の軸受材などを製造し得
るもので、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的同容を示すものであって、本発明
の実施例によるものと、その比較材についての特性を示
し、第１図は摩擦係数についてのｆｉｌＪ定結果°を要
約した図表、第２図は回転試験時における温度上昇関係
を示した図表、第３図は軸薔摺動面の摺動条痕について
の説明図でアシ、第１，２図における曲線Ａ・・・Ａは
鉄系軸受、曲線Ｂ・・・Ｂは銅−錫系軸受、曲線Ｃ・・
・Ｃは本発明による鉄−洋白２５　ｗｔ％−黄銅２５ｗ
ｔ％の軸受材の場合であって、又第３図において（Ａ）
は鉄系軸受、（Ｂ）は銅−錫系軸受、（０は本発明によ
る鉄−洋白２５　ｗｔ％−黄銅２５　ｗｔ％の場合を示
している。 特許出願人　菊　池　辰之介 同　菊　池　勇 同　菊　池　真　紀 代理人　弁理士　白　川　−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄粉を主体とし、これに黄銅粉と共に洋白粉を添加
   配合した原料粉を圧粉成形し、該圧粉成形体を還元雰囲
   気で焼結処理することを特徴とする焼結合金の製造方法
   。 λ　鉄粉３０〜７０　ｗｔ％、洋白粉８〜３　Ｑ　ｗｔ
   ％、黄銅粉８〜３０　ｗｔ％の割合に配合した原料粉を
   用いる特許請求の範囲第１項に記載の焼結合金の製造方
   法。 ３、鉄粉５０　ｗｔ％、洋白粉２５　ｗｔ％、黄銅粉２
   ５　ｗｔ％の割合に配合した原料粉を用いる特許請求の
   範囲第２項に記載の焼結合金の製造方法。 ４、圧粉成形体を耐熱容器に装入して焼結処理する特許
   請求の範囲第１項に記載の焼結合金の製造方法。 ５、木炭粉又は活性戻粉の何れか一方又は双方の混合粉
   中に装入して焼結処理する特許請求の範囲第１項に記載
   の焼結合金の製造方法。