JPS63241101A - 粉末冶金用金属粉末の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、粉末冶金用金属粉末の製造方法、特にガスア
トマイズ法、真空アトマイズ法、または遠心アトマイズ
法により得られた金属粉末からの粉末冶金用金属粉末の
製造方法に関する。

（従来の技術） 例えば、高級ステンレス銅粉、超合金粉、Ｔｉ合金粉、
ＡＱ合金粉等の特に低酸素、低炭素を要求される粉末の
製造方法としては、−ａにＡｒｓ　Ｎｔｓ　Ｈｅガスを
噴霧媒とした不活性ガスアトマイズ法、真空アトマイズ
法、同じく不活性ガス雰囲気あるいは真空雰囲気下にお
いて回転体を使った遠心アトマイズ法がある。

しかしながら、これらのアトマイズ法で得た粉末の特徴
は、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気等で処理するため、
Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｔｉ、　ＡＱ、　Ｓｉ、　Ｎｂ等の易
酸化性元素を含有していても酸素含有量が低い一方、形
状が球に近いものしか出来ないことである。

ところで、焼結に際しては、原料粉末と潤滑剤、黒鉛等
の添加物とを混合後、金型に充填して冷間で成形し、次
いで、焼結炉に搬送して焼結を行うのであって、焼結用
金属粉末としては、次のような特性が要求される。

■圧縮性が高いこと。

■搬送に十分耐える強度を圧粉体が持つためには形状が
ある程度不規則であること、および■狭い金型に正確に
かつ迅速に充填できるべく流動性が良好であること。

しかしながら、前述のような球形粉は当然ながら、球状
であるため、■充填性良好、■流動性良好、等の特性を
有するが、■の圧粉体強度はほとんどない、この圧粉体
強度は一般にラトシー試験という１種の耐摩耗試験によ
り評価されている。

つまり、球状粉体の場合、焼結用圧粉体作成に通常用い
られるような４〜７　Ｔ／ｃｍ”という成形圧力ではほ
とんど成形できない、たとえ成形できてもラトシー値が
１００％に近い、つまり、摩耗率であるラトシー値が通
常１％以下であることを要求されるのに対して、ラトシ
ー値が１００％であることはほとんど、摩耗試験で圧粉
体が崩壊することを意味する。

その理由としては、不規則形状粉体では、粒子同士の絡
みにより冷間強度を保持しているが、球状粉体ではこの
絡みに必要な粒子表面の凹凸が全くないか、またはほと
んどないためである。

ところで、同じ球形粉であっても、粗粒粉よりも微粒粉
のほうが成形性、焼結性はすぐれているが、微粒粉同士
の付着はポーラスな粒子となり、成形圧を高めて圧粉体
としたとき、その密度、さらには焼結したときの焼結密
度は低い。粗粒粉と比較した場合の焼結しやすい微粒粉
の特徴が有効に活用されていない。

（発明が解決しようとする問題点） かくして、本発明の目的は、上述のような従来技術の欠
点を解消した粉末冶金用金属粉末の製造方法を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、ガスアトマイズ法、真空アトマイ
ズ法、遠心アトマイズ法等による球形の粉体からの粉末
冶金用金属粉末の製造方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ガスアトマイズ法、真空ア
トマイズ法、遠心アトマイズ法等による球形の形状故に
難焼結性粉末と考えられている金属粉末を二次加工する
ことにより、金型成形が容易であって粉末冶金用として
すぐれた金属粉末の製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段）　・−・本発明者らは
、上述の目的を達成すべく、種々検討を重ねたところ、
これら球形粒子の成形性、焼結性を改善するには、粒径
の異なった球形粒子を用いることにより球形粒子を不規
則形状とする二次加工が有効であることを知り、本発明
を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、金属粉末の粗粒
粉と微粒粉とを用意すること、少な（とも該粗粒粉をガ
スアトマイズ法、真空アトマイズ法、または遠心アトマ
イズ法により得られた球形の金属粉末からのものとする
こと、およびこれらの粗粒粉と微粒粉とをバインダーに
より接着して造粒することから成る、粗粒の周りに微粒
粉が付着した二次加工粒子からなる粉末冶金用金属粉末
の製造方法である。

なお、「球形」とは、一般にガスアトマイズ法、真空ア
トマイズ法、遠心アトマイズ法により製造される程度に
球状であるという意味であり、その形状故に難成型性で
金型成形焼結用粉末として適していない粉末と考えられ
ているものを一般に包含するものである。

ここに、本発明の好適態様にあっては、前記金属粉末は
、Ｍｎｓ　Ｃｒｓ　Ｔｉ５ＡＱＳＳｔ　−Ｎｂ等の易酸
化性金属から成る、いわゆる易酸化性金属粉末またはそ
れらの易酸化性元素を含有する金属粉末であってもよい
。

［易酸化性元素（金属）」とは、代表例としてＭｎ５Ｃ
ｒ、Ｔｉｓ　ＡＱ、Ｓｔ、　Ｎｂで表され、Ｐｅと比べ
てより容易に酸化されやすい元素（金属）をいう。

本発明が対象とする金属粉末は、特に制限されないが、
−ａには、通常の低炭素鋼粉はもちろん高級ステンレス
鋼粉、超合金粉、Ｔｉ合金粉、そしてＭ合金粉が代表例
として挙げられる。これらは同じ合金成分からなる金属
粉末、複数種の金属粉末の混合物から構成されてもよい
。

かくして、本発明では、従来技術の問題に対処するに際
し、ガスアトマイズ法、真空アトマイズ法、遠心アトマ
イズ法に由来する粗粒球状粉をそのままに使用するので
はな（、それを二次加工して粒度の粗い粗粒球状表面に
微粉粒を付着させることにより、不規則形状粉を作り、
成形性、焼結性の良好な金属粉末を製造することを特徴
とするものである。

得られた粒子は粗粒球状粉の周りに、微粒粉をまぶした
状態になっており、粗粒と微粒とは同一成分でも異なる
成分系でもよいが、圧縮性、成形性の面からは少なくと
も一方が成形し得るに充分な軟らかさを持つことが望ま
しい。

なお、粗粒粉および微粒粉を用意する場合、粗粒の粗大
化による歩留低下を防ぐために、粗粒粉の一部をカット
してもよい。

以上からも、当業者には明らかなように、微粒粉と粗粒
粉との区別は、相対的なもので十分であるが、用途に応
じて２５０メツシユ、３５０メツシユあるいは７００メ
ツシユを境にして分けてもよい。

その他、例えば粗粒粉をいくつかに分級し、それぞれに
ついて微粒粉を配合、混合して造粒してもよい、このよ
うに微粒粉と粗粒粉との区別、組み合わせには多くのも
のが考えられるが、いずれも粗粒に微粒粉を付着させる
という作用効果を示す限りにおいて、本発明の範囲内と
考えられる。しかし、好ましくは、微粉側が十分細かく
、つまり粗粒と微粒との粒径の差が十分あり、さらに微
粒粉の添加量が適当に多い条件がよい。

粗粒粉および微粒粉の供給源は同一アトマイズ粉であっ
て、これを分級して用意してもよく、あるいは、別々の
供給源のものでもよい、少なくとも粗粒粉をガスアトマ
イズ法、真空アトマイズ法、または遠心アトマイズ法に
より得られた球形の金属粉末からのものとすればよい、
したがって、球状粗粒粉を改質する目的の場合は、当然
微粉粒は球状でなくてもよい。

（作用） 次に、添付図面を参照しながらさらに本発明の詳細な説
明する。

第１図は、本発明にかかる方法の基本フローチャートの
１つを示す、ガスアトマイズ法などにより製造された粗
粒粉と微粒粉とを先ず用意するが、これは粗粒粉と微粒
粉とを分級によりあるいは別々に製造することにより準
備する。粗粒粉、微粒粉の分級は、原料粉末の粒度構成
、用途により異なるが、一般的なガスアトマイズ粉では
、２５０メツシエまたは３５０メツシユで、場合によっ
ては７００メツシユで粗粒粉側と微粒粉側とに分ける。

次いで、これらの原料粉末を適宜バインダーとともに配
合、混合して造粒工程に送るが、それに先立って通常は
バインダーをあらかじめ粗粒粉に添加しておく、造粒工
程にあっては、振動、転勤運動等により粗粒の周りに微
粒粉をまぶした状態にするとともに、所要粒径にまで造
粒する。

バインダーとしては接着性の強い液状バインダー、例え
ばシアノアクリレート系バインダーが好ましい、成形工
程における圧粉化によって崩壊しない程度の接着力を有
するものであれば、特定のものに制限されない。

粗粒表面に微粒粉をまぶすには、好ましくは粗粒に予め
バインダーをスプレー等で塗布するなどして添加して表
面にバインダーを適当量付着させる。そして、バインダ
ーが固化する前に振動運動や転勤運動などにより所定粒
径にまで造粒する。

かかる処理により一部塊状になった原料粉をさらに軽粉
砕するとともに、次いで分級して余り大きい部分および
微粒部分を除去する。これを焼結原料粉末とするには適
宜粒度のものをブレンドして粒度分布を調整するのであ
る。

上記の各工程における粉末粒子の形状変化を第２図に模
式的に示す。第２図は、同一供給源からの金属粉末を利
用する場合を例にとって示すものである。つまり、ガス
アトマイズ粉を予め分級して粗粒粉と微粒粉とを用意し
く第２図（ａ）および（ｂ）参照）、これらを適宜割合
で配合し、バインダーを使用して造粒し、ちょうど大き
な粒子の周りに細かい粒子がまぶされたようにするので
ある（第２図（ｃ）参照）。

なお、以上説明したように、本発明において粗粒に微粒
粉をまぶす理由は、球形粒子を不規則形状粒子とするこ
とであるが、付随的効果としては、微粒粉同士では中空
粒子あるいは焼結体となり、造形粒子の見掛は密度が小
さくなるという問題にも対処するものである。

さらに、アトマイズ粉は一般に粒径分布を持つ場合が多
いので、粗粒粉に比較したときの微粒粉の焼結性の良さ
を利用して粗粒粉の焼結性不良を克服しようとするもの
である。

次に、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１表に示す組成を有するＩｎｃｏｎｅｌ　７１Ｂ（商
品名）をＡｒガスアトマイズ法により金属粉末とした。

１００メツシユより小さい粒径の部分の粒度分布は第２
表に示す。

本例では、２００メツシユ以上の大きい粒子を粗粒粉、
２５０メツシユ以下の小さな粒子を微粒粉として区分し
た。　２００／２５０メツシユの部分は、１５％あった
が、これは何ら二次加工することなく最終二次加工粒子
に配合して焼結原料とした。

次に、上述の粗粒粉表面にシアノアクリレート系の接着
剤（シアノン、高圧ガス工業−サの商品名）をバインダ
ーとして塗布し、次いで転勤造粒法により、粗粒粉に微
粒粉をまぶして造粒した。

このときの粒子形状を第３図に顕微鏡写真で示す。

二次加工粒子はかなり形状が不規則化しているのが分か
る。

次いで、これらの粉末を第３表に示す粒度にブレンドし
、焼結用金属粉末とした。この成品粒子の成形性を試験
した。結果は第４表にまとめて示す、同表に示すごとく
、ラトラー値は５　Ｔ／ｃｍ”の成形圧で１．０％と充
分実用に耐える数値を示している。

なお、成形圧が７　Ｔ／ｃｍ”で成形した後、真空雰囲
気で１２５０ｔ　１時間焼結した焼結体の特性は、引張
強度１００ｋｇｆ／−雪２．伸び７％であった。

第１表 第２表 第３表 第４表 （注）　＊　Ｓｔ　　Ｚｎ０．８％添加実施例２ 第５表に示す組成の金属粉末を準備して、粗粒球状粉の
表面にシアノアクリレート系の接着剤（シアノン、高圧
ガス工業−Ｉの商品名）を塗布して転勤造粒法により、
Ｔｉ粉末表面にＡＱＦＡをまぶして造粒粉を作成した。

このようにして得た粉末を成形した結果を第６表に示す
、同表の結果から分かるように、ラトラー値は６７７ｃ
ｍ”の成形圧で０．９％とハンドリングには充分耐える
成形品を得ることができた。

第５表 第６表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる方法の基本フロー六ヤード： 第２図は、本発明にかがる方法の各工程における粉末粒
子の形状変化を示す模式図；および第３図は、本発明の
実施例によって得られた二次加工粒子のＵ４ｍ鏡写真で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属粉末の粗粒粉と微粒粉とを用意すること、少
   なくとも該粗粒粉をガスアトマイズ法、真空アトマイズ
   法、または遠心アトマイズ法により得られた球形の金属
   粉末からのものとすること、およびこれらの粗粒粉と微
   粒粉とをバインダーにより接着して造粒することから成
   る、粗粒の周りに微粒粉が付着した二次加工粒子からな
   る粉末冶金用金属粉末の製造方法。
2. （２）前記金属粉末がＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、
   Ｎｂ等の易酸化性元素を含有している、特許請求の範囲
   第１項記載の方法。