JPS60204801A - 箔状鋼粉の製造方法 - 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】 技術分野 不発ＢＡは、箔状金属粉末、％に顔料、電磁じゃへい材
、あるいは導電性プラスチックや強化プラスチック用材
料として用いるのに好適な、新開オーステナイト鋼粉末
についての５μ以下の厚さをもつ箔片製造の技術に関し
、安価にかつ効率よくの粉末が用いられている。これら
の粉末は、液状樹脂などと混合して、被塗装物に塗装さ
れるが、第１に塗装表面に美麗な金ｓ４光沢を与えるた
め、第２に塗装表面の損傷を防ぐべく空隙の無い粉末皮
覆層を形成するために、厚み５μ以下の箔状粉・末にし
てから使うのが普通である。このような箔状金属粉末は
、Ａ！やＱｕが良好な展延性を有することを利用して、
ｉｔたはＣｕの薄板もしくは粉末を、スタンプミルによ
って搗砕〃ａ工処理して人造される。

また最近では、ディジタル機器などからの有害電磁波の
漏えい防止、およびそれら機器への有害電磁波の侵入防
止を目的として、該機器に使用しているグラスチック、
非金属製ケースに、電磁じゃへい用金属のコーティング
を施すという技術が提案されている。この場合、電磁し
やへい効果を大きくするためには、同じ電磁じゃへい用
金属を含ムコーティングであっても、その金属が箔状金
属粉末であることが好ましいとされている。

一方では、別の用途に供されるものとしてプラスチック
自体全導電性にして、電磁波をじゃへいするために、プ
ラスチックの成形加工時に、箔状ｉ属の粉末をプラスチ
ック中に混合添力ｕし、導電性プラスチックとする方法
も検討されている。この場合も、導電性を良好圧するた
めに扛、金属粉末のアスペクト比すなわち扁平度を大き
くする必要がある。しかも、このような箔状粉末を混合
したグラスチックは、従来のプラスチックよりも強度の
高い強化グラスチックとして使用することも可能である
。

このように、箔状金属粉末を応用した製品分野□は著し
く拡大しつつちゃ、いずれの用途においても、高品位で
しかも低価格の粉末が要求されている。

しかしながら、従来のＡＪまたはＱｕ粉は、第１に原料
費が高価であるという問題点を有し、第２に材料固有の
強度が低いため塗装表面の堅牢性も不十分にならざるを
得ないという問題点かわった。

そこで、これら２つの問題点全解決するには、安価な鉄
系の原料を用いることも考えられるが、鉄□粉では発錆
しやすいとい５別の問題点があった。

そこで、ステンレス鋼粉など、耐食性合金鋼粉を使用す
ることが考えられるが、従来これらの粉末はスタンプミ
ル加工によって扁平化するのが難しいとされておシ、例
えば特開昭５６−９８４０８号公報では、ステンレス鋼
の薄板や箔を窒化して粉砕し、その後脱窒する方法を提
案している。しかし、このような複雑な工程を経ると、
低価格で効率よく箔状粉末を生産することが困難である
ことは明らかである。

発明の目的 本発明の目的は、安価な鉄系原料から強度の高い箔状鋼
粉を効率よく製造する際の各種問題点を克服することに
ある。かかる目的を達成するための、本発明の要旨とす
るところは、この明細曹の頭書に記載した特許請求の範
囲に掲記したとおりでおる。

発明の構成 本発明値、基本的に、厚さが５μ以下の箔状オーステナ
イト鋼粉末を製造する方法であるが、その方法として、
平均粒径が８００μ以下で組織が６０チ以上のオーステ
ナイトで構成されるオーステナイト鋼粉を原料とし、こ
の銅粉に対し累積の加工１・仕事量が原料鋼粉１／１４
１当ｐ　（８０〜１０００１０００）ＸＩＯ８ＩＣのス
タンプミル加工を施すか、さらに必要に応じて加工の途
次に４００〜１８００℃の１回以上の熱処理を挾んだり
、潤滑剤音用いたりして該スタンプミル加工を施す方法
九ついて提案する。

・原料粉について； 原料粉としてはオーステナイト量が６０％以上の組織を
有し、その粒度が８００μ以下のオーステナイト鋼粉を
用いる。このオーステナイト鋼粉については、最近アト
マイズ技術の進歩によって低価格で大量生産ができるよ
うになった。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼粉
、含ＮｉＭ粉などが挙げられる。

まず、原料鋼粉についての組織が６０％以上のオーステ
ナイトで構成される理由を述べる。すなわち、オーステ
ナイト系ステンレス鋼や含Ｎ１鋼などの、いわゆるオー
ステナイト鋼と呼ばれている鋼稿は、通常その相がオー
ステナイトの状態で用いられる鋼であジ、展延性がフェ
ライト鋼やマルテンサイト鋼にくらべて大きいという特
徴を有するので、箔状粉末の原料として適している。し
かし、そのオーステナイト相は準安定である場合が多く
、鋼に刀ｎ工を与えた９適当な熱処理音節したりすると
、フェライト相やマルテンサイト相に変態することがあ
る。このよＩｃしてオーステナ・イト相の量が減少する
と、オーステナイト鋼特有の優れた展延性が劣化し、箔
状粉末の製造に支障をきたす。

以下にかよりに限定される理由を、本発明者らが行った
実験データに基いて説明する。要するに本発明の場合オ
ーステナイト量は、６０チを下まわるべきではない。こ
れよりもオーステナイト含有量の低い原料鋼粉を用いる
と、スタンプミルによって粉砕微細化は進行するものの
、効率良く箔状粉末を得ること社困難となる。

即ち、本発明者らが実験したところによると・原料粉末
として、水アトマイズ法によシ第１表に示すような組成
をもつオーステナイト鋼粉を製造し、この銅粉のオース
テナイト量をＸ線回折によって測定したところ次のよう
な結果が得られた。

第１表 次に、各供試鋼粉Ａ〜０について、それぞれ−１５０μ
にふるい、各１にｇを、杵の先端部直径１００闘、杵の
重量６０ｋｇ、落下距離１５０１１１１のスタンプミル
に装填し、杵の落下サイクルを１回／秒として、１０時
間の加工を施した。（のちに定義する累積加工仕事量は
この場合８２０Ｘ　１０８／ｃｇｆ−ｍであった。）加
工後の銅粉は粉砕されて一６０μを５０％以上含む微粉
となるとともに、粉末形状が箔状に扁平化した。−６０
μの粉末の厚さく包平均値）をめたところ、供試材のＡ
銅粉は１．８μ、Ｂ鋼粉は２．９μで十分に扁平化して
いるのに・対し、０鋼粉は５．５μにとどまった。

このように、原料鋼粉のオーステナイト量が６０−未満
となると、急に扁平化が難しくなり、本発明原料鋼粉か
ら５μ以下の箔状粉末を得るにはオーステナイト量が６
０％以上でなければならないｇ′次に、該原料鋼粉の粒
径が８００μ以下に限定される理由について、別の実験
データにもとづいて説明する。

一般に、顔料や電磁じゃへい材、導電材もしくは強化材
として用いられる箔状粉末の最大粒度は゛通常２００μ
以下に限られている。原料粉末全スタンプミル加工する
段階で粉末の破砕も進行するから、原料粉末は２００μ
より多少粗くても良いが、最終的に２００μ以下の箔状
粉末を歩止りよく生産するＫは、原料粉末の平均粒径を
３００μ以下に抑えなければならない。このことは、本
発明者らが行った次のような実験例の結果からも判る。

原料粉末として、水アトマイズ法によ５　］、６．１ｉ
ｔ％Ｎｉを合金化した銅粉を製造した。銅粉をふるい分
けて、−１５０μ、１５０〜８００μ、８００．・・〜
５００μの粒度の粉末を用意し、それぞれにつ゛いて、
前述した実験例と同様のスタンプミル加工処理を施し、
加工処理後の粉末１−２００μにふるいわけて、−２０
０μ粉末の歩止りをめたところ、第２表に示すような結
果を得た。なお、−２００μ粉末の厚さはいずれの場合
も５μ以下であった。

第２表 従って、高い歩止ｊＱ（−Ｚｏｏμｔ″５０％以上）を
達成するには原料鋼粉の粒度は３００μ以下がよい。

つづいて、本発明は上記原料鋼粉を用いてスタンプミル
によって一５μの扁平状粉末に〃ロエする。

・この加工に当り、本発明法はオーステナイト鋼粉１を
対象とするとき、原料鋼粉１　ｋｇあた夛に（８０〜１
０００）×１０８榴ｆ−ｍの累積加工仕事ｔを付加する
ような加工条件が適していることを実験的に見出した。

「累積加工仕事量」Ｗとは、スタンプミルの杵の質量を
Ｍ（匈〕、落下距離をｌ　（ｍＪ、落下サイクルｔｎ＜
回／時間〕、加工時間の合計を、ｔ（時間）とした時、 Ｗ＝Ｍ、Ｊ−ｎ、ｔ　（＃ｆ−ｍ） で与えられる量とする。

この累積の加工仕事量Ｗがあ′１りに小さいと、当然の
ことながら粉末が加工されず、扁平度が上昇しない。所
望の粉末の厚み５μ以下を得るに社、本発明者らの研究
によると、後述する第１図の説１明から明らかなよりに
Ｗの値が８０×１Ｏ８ｋＱｆ・ｍ以上は必要である。

一方、Ｗの値が大きすぎても弊害が現われる。

すなわち、８袂以上の仕事量の付ｍは、生産性したがっ
て経済性の観点から、避けるべきである。

さらに、粉末がある程度扁平化すると、それ以上゛の扁
平化はきわめて緩慢に進み、一方で破砕の挙動が顕著に
なってくる。したがって、粉末の粉砕としては意味を持
つのであるが、箔状粉末を得ようとする、本発明法の趣
旨からは外れてしまう。

後に詳述する第１図に示す結果によれば、Ｗの値が１０
０ＯＸ　１０８に４Ｉｆ−ｍ　ｔ−超えると扁平化がほ
とんど進行しなくなるので、Ｗ値の上限は１１００ＯＸ
１ｏ８Ｈｆ−でなければならない。なお、微粉化を避け
るためには、さらにこのＷ値を６００Ｘ１０８□□ＪＱ
ｆｌｆ−ｍ以下に設定することが一層好ましい。

例えば、本発明者らが実験したところによると、原料粉
末として、前述の第１表中供試材Ａ銅粉を一１５０μに
ふるい、これに潤滑剤としてステアリン酸粉末０．５重
量％を混合添加して、実施例１と同じスタンプミルを用
い、杵の落下サイクルヲ１回／秒として、０．１７〜５
０時間加工処理を行なった。これは、累積刃ロエ仕事蓋
（５，４〜１６００）Ｘ１０８Ｑｆ−ｍに相当する。な
お、スタンプミルで処理される銅粉量は常にｌＩｃｇと
した。スタンプミ・ル加工後の粉末ｔ−−６０μにふる
い分け、粒子の厚さく扁平度）をめた結果、第１図に示
すような関係を得た。

従って、上述した例において示した仕事量Ｗは（８０〜
１０００　）Ｘ　１．０　勿ｆ−ｍ　テなければ、５μ
以下のオーステナイト鋼箔状片を得ることはできない。

ま九、上述したオーステナイト鋼箔状粉末製造において
、本発明者らは、スタンプミル加工の途中で、被処理鋼
粉に、６００〜１２００”０の温度箱Ｉｌｌ囲で、少な
くとも１回の熱処理を施すことによシ、さらに効率の良
い製造が可能であることを見出した。これは、一般にオ
ーステナイト鋼線スタンプミル加工によって、準安定オ
−ステナイト相からマルテンサイトを生成し、元来のオ
ーステナイト鋼の特色である展延性が劣化して、粉末の
扁平化が進行しＫ＜くなるのであるが、熱処理によって
改めてマルテンサイト相をオーステナイト相に変態せし
め、さらに扁平化を促進させることを目的としている。

オーステナイト系ステンレス鋼では、冷間加工′によっ
て生成したマルテンサイトは、４００℃以上に加熱する
ことＫよって、再びオーステナイトに変態する。４００
℃未満ではオーステナイトの安定相が現われないので、
この変態は進行しない。変゛態は高温になるほど進行し
やすいが、１８００℃を超えると、銅粉が強固に焼結す
るため、これを強く粉砕しなければならず、それまでの
加工で一旦扁平化した粉末の形状が却って崩れることに
なる。

したがって、熱処理温度を４００〜１８００℃と定１゜
める。なお、−このような熱処理は、スタンプミル加工
中に複数回施せば、より効果が著しいのは当然である。

熱処理の雰囲気としては、弱酸化性であっても実質的に
粉末が過度に酸化しなければ差し支えな・いが、粉末表
面の清浄性を保ち、最終製品の美観を損なわないために
は、還元望ましくは、Ｈ２を含有する還元性雰囲気を用
いて、粉末の酸化を防止すべきである。

なお、第１図の中に、上述したスタンプミル加・工途中
で銅粉に熱処理を施した場合の結果をあわ１せて示した
。この実施例で施した熱処理は、加工時間８時間を経た
銅粉を、Ｈ，ガス中８００℃に加熱し、４５分間保持し
たのちに１炉の冷却部に移動させて急冷したものである
。熱処理後、銅粉に゛・ステアリン酸を０．５重′ｊ！
に％追加添加し、さらに８時間のスタンプミル加工を施
し、合計６時間加工した時点で再度同様の熱処理を行な
い、ステアリン酸を０．５３１量係追加添〃口して、合
計１０時間までスタンプミル加工を施したときの例であ
って、偏平鋼粉末製造に熱処理が有効なことが判る。

さらに１本発明者らは、スタンプミルによるオーステナ
イト鋼粉の箔状化のために、０．１〜ＩＯ友量チの潤滑
剤を添加することＫよって、加工効率ヲ著しく高めるこ
とができることを見出した。

潤滑剤は、加工処理中の銅粉が互いに圧着し、凝集状に
固まるのを防止して、粉末の扁平化を促進する効果をも
つ。その添加量が０．１重量％以下ではほとんど影響が
無く、逆に１０重量％ｔ−超えると、潤滑剤が多量に介
在するために銅粉にスタン・プミルの杵の衝撃が伝達し
にくくなり、かえって加工効率が低下するから、添加量
の範囲は０．１〜１０重量％が好ましい。

本発明で使用する潤滑剤としては、ステアリン酸、ステ
アリン酸塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銅、ステ
アリン酸リチウムなど〕、牛脂、オリーブ油、なたね油
、シリコングリースなど、広範囲のものが考えられ、要
は銅粉の潤滑性を与える物質であれば効果をもつ。さら
に、潤滑剤の添加は、処理中のオーステナイト鋼粉の酸
化防止にも寄与していることが判明した。

なお、潤滑剤の添加は、スタンプミル加工開始前に行な
ってもよいし、スタンプミル加工の途中で行なってもよ
い。また、複数回にわたって添加することも可能である
。とくに、スタンプミル加工途中で銅粉の熱処理全行な
う場合、潤滑剤の多くは飛散するから、熱処理後に新た
に潤滑剤ｋｍ〃口することに意義がある。

潤滑剤添加量の影響を調べるため、原料粉末として前記
第１表中に示した供試材Ａ銅粉１−１５０・μにふるい
、これにステアリン酸を１５重ｆ％以下添加混合して、
前述したと同じスタンプミルを用い、杵の落下サイクル
を１回／秒として、各１籍ずつを６時間加工処理した。

見掛の累積仕事量は１９４Ｘ１０８Ｉｃｇｆ−ｍ　であ
った。加工後の粉末を一６０μにふるい、粒子の扁平度
をめたところ第８表に示すような結果が得られた。

第３表 これによシ、潤滑剤添加量としては０．１〜１０重量％
とすべきであることがわかる。

発明の詳細 な説明したよ５に本発明によれば、安価な鉄系材料を使
って厚さが５μ以下の箔状銅粉を効率よく製造すること
ができ、しかも強度の高い金属粉末が得られるので、顔
料や電磁じゃへい材あるいは導電性プラスチック用材料
として好適な製品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、銅粉の厚さと箔片化のための仕事量（処理時
間）との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　平均粒径がＳＯＯμ以下で組織が６０チ以上のオー
   ステナイトで構成されるオーステナイト鋼粉を原料とし
   、この銅粉に対し累積の加工仕事量が原料鋼粉１ｋｇ当
   り（８０〜１０００）×１０８ｋｇｆ−ｍのスタンプミ
   ル加工を施し、厚さ６μ以下の箔状オーステナイト鋼粉
   末を得る仁とを％徴とする箔状鋼粉の製造方法。 λ　平均粒径がａＯＯμ以下で組織が６０％以上のオー
   ステナイトで構成されるオーステナイト鋼粉を原料とし
   、この銅粉に対し累積の加工仕事量が原料鋼粉１ｋｇ当
   り＜ＳＯ〜１０００）Ｘ１０Ｑｆ’・ｍのスタンプミル
   刀ロエを施すととも釦、その加工の途次に４００〜１８
   ００”Ｃの温度の１回以上の熱処理を施し、厚さ５μ以
   下の箔状オーステナイト鋼粉末を得ることを特徴とする
   箔状銅粉の製造方法。