JPS63290201A - 焼結高合金鋼製造用圧粉成形体の製造方法 - 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、焼結高合金鋼の製造に供される焼結前の圧粉
成形体の製造方法に関する。

（従来の技術） 切削工具、金型等の高性能工具材料として好適なものに
焼結高合金鋼がある。

この焼結高合金鋼の好適な製造方法として、出願人が特
願昭６０−２４５１２４号において開示した通り、特定
粒度の工具鋼アトマイズ粉末に炭化物粉末または、およ
び窒化物粉末を添加して混合粉末を調製し、成形、焼結
し、もしくはさらに熱間塑性加工を施し、高密度化する
方法がある。

前記混合粉末の成形に際して、通常、成形用潤滑剤とし
てパラフィンが混合粉末に添加混錬され、その後圧粉成
形し、得られた圧粉成形体からパラフィンを脱ろうした
後、焼結するのが通例である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、脱ろう工程において、圧粉成形体にクラ
ンクが発生するという問題がある。特に圧粉成形体が大
形の場合では、クラックの発生が著しく破壊に至ること
も多−い。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、脱ろうの
際にクランクが発生せず、健全な圧粉成形体が得られる
圧粉成形体の製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記問題点の原因について鋭意研究したと
ころ、成形用潤滑剤として融点が一定の単一のパラフィ
ンを使用していることに起因していることが解った。す
なわち、単一のパラフィンを使用すると、ある温度で急
激にパラフィンが気化し、これに伴って体積膨張が起こ
るためクラ、７りが発生するのである。

上記知見を基にしてなされた本発明の圧粉成形体の製造
方法は、高硬度セラミックス粉末と高合金鋼粉末とを有
する混合粉末に成形潤滑用パラフィンを添加混合して成
形用粉末を調製した後、該成形用粉末を加圧成形して圧
粉成形体を得、次いで該圧粉成形体内のパラフィンを脱
ろうする圧粉成形体の製造方法において、 前記パラフィンとして融点の異なるパラフィンを同時に
使用することを発明の構成とするものである。

（作　用） 成形潤滑用パラフィンとして、融点の異なるパラフィン
を同時に使用したから、脱ろうの際にパラフィンの気化
温度範囲が広くなり、パラフィンの気化が急激に起こら
ず、脱ろうがある温度範囲に亘って漸次分散しながら進
行する。このため、ガス化したパラフィンを成形体表面
から徐々に排出することができクランクの発生を防止す
ることができる。

（実施例） まず、本発明に使用する好適な原料粉末について説明す
る。

本発明に使用する高合金鋼粉末としては、各種工具鋼粉
末が使用され、粒度が３５０メソシユ以下で、かつ平均
粒子径２５μ以下のアトマイズ粉末が好適である。アト
マイズ粉末としては、水アトマイズ粉末、ガスアトマイ
ズ粉末のいずれでも使用可能である。

前記高合金鋼粉末に添加される高硬度セラミックス粉末
としては、平均粒子径が５μｍ以下の炭化物粉末または
、および窒化物粉末が好適である。

前記炭化物粉末としては、Ｔｉ、　Ｖ、　Ｚｒ、　Ｎｂ
、　Ｔａ等の周期表及族（ＩＶ　　族遷移元素）、Ｖａ
族（Ｖ族遷移元素）金属の炭化物粉末が好ましい。一方
、窒化物粉末としては、同様にＩＶａ、Ｖａ族金属の窒
化物粉末が好ましい。

高硬度セラミックス粉末の添加量は、混合粉末の全重量
に対して、通常１．０〜５０重量％の範囲とされる。１
．０％未満では比摩耗量の低下が著しく、また抗折力改
善の効果が少ない。一方、５０％を越えると比摩耗量の
向上は少なく、抗折力が著しく低下する。

前記高合金鋼粉末と高硬度セラミックス粉末との混合は
、湿式又は乾式のいずれの方法を用いて行ってもよい。

湿式法としては、通常、アトライターを用いて有機溶媒
中で行われる。湿式法によって混合した場合は、その後
低温で混合粉末を乾燥する。

尚、混合粉末の調製に当っては、Ｃ含有量の調整や粉末
表面の酸化物を焼結前に還元除去するために炭素粉末を
添加混合することができる。

次いで、混合粉末には、成形潤滑用パラフィンが添加さ
れる。

本発明においては、融点の異なったパラフィンの複数種
を同時に添加する。パラフィンは、融点３２〜１０５℃
のものが各種市場に供給されている。

本発明においては、融点の差の大きいものを組み合わせ
ることが好ましい。広い温度範囲に亘ってパラフィンを
気化させることができるからである。

因みに、第１図は熱天秤を用いて加熱に伴うパラフィン
の減少量を測定した結果を示すものであり、本発明にお
いて使用するパラフィンＡ（融点４５℃と７０℃のパラ
フィンを各５０％ずつ混合したもの）は、融点６１℃の
単一のパラフィンＢに対して、２２０〜３５０℃の広い
温度範囲でパラフィンの気化が分散進行していることが
知られる。これに対して、パラフィンＢは３００℃付近
で急激に気化している様子が知られる。尚、同試験にお
いて、昇温速度は５℃／ｗｉｎとして行った。

パラフィンの添加量は、混合粉末重量に対して、通常、
１〜５重量％とされる。１％未満では成形困難となり、
一方５％を越えると成形体の強度の低下が著しい。

混合粉末にパラフィンが添加混錬された成形用粉末は、
通常、冷間静水圧加圧（ＣＩ　Ｐという。）により等方
向加圧成形された後、真空炉中で脱ろうされる。脱ろう
温度は、使用したパラフィンのうち最も高い沸点以上の
温度にする必要があるが、通常５００℃以下で充分であ
る。

脱ろう後は、常法により焼結され、次いで焼なましされ
た後、所期の形状に機械加工される。

尚、脱ろう後に成形体の取扱いを容易にするために予備
焼結される場合があり、また、焼結処理前の工程として
粉末表面の酸化物を還元除去するために１１００〜１２
００℃で加熱される場合がある。更には、より高密度化
のために焼結後に熱間静水圧加圧（ＨＩＰという。）処
理や熱間塑性加工が施される場合がある。

次に具体的製造実施例について説明する。

（１）　　混合粉末の調製 下記の５ＫＨ５７の水アトマイズ粉末に、混合粉末全重
量（３，７ｋｇ）に対する重量％でＶＣ粉末６．５％、
ＴｉＮ粉末１０％を添加し、アトライターを用いてエタ
ノール中で５時間混合し、その後６０℃−５Ｈｒ乾燥し
た。用いたＶＣ粉末、ＴｉＮ粉末の平均粒径は１〜２μ
ｍであった。

Ｑ、５ＫＨ５７の組成（重量％） Ｃ：　１．４２％、　Ｓｉ　：　０．１８％、　Ｍｎ　
：　０．１７％、Ｐ　：　０．０２２％、Ｓ　：　０．
０２３％、Ｃｒ　：　３．８８％Ｍｏ　：　３．６８％
、　Ｗ：９．１２％、　Ｖ　：　３．５５％Ｃｏ　：　
９．７２％、　残部実質的にＦｅ（２）次に、第１表の
配合割合でパラフィンを混合粉末に添加し、７５℃で２
時間混合攪拌機で混練した。

第１表　パラフィン添加量 （３）得られた成形用粉末をφ１００　Ｘ１２０　ｍｓ
のゴム型に充填し３０００ａ　ｔｍでＣＩＰ成形した。

得られた成形体を１００　’Ｃ／Ｈｒの昇温速度で４５
０℃まで昇温し、４５０℃で１時間保持して脱ろうを行
った。

その結果、実施例の成形体では割れの発生はなく健全で
あったが、従来例では最大幅１．５鰭程度の割れが周方
向に生じた（参考写真ｌ参照）。

そこで、従来例について、昇温速度を５０℃／Ｈｒとし
た点を除いて同様の条件で脱ろうを行ったが、やはり成
形体に割れが発生した。しかし、割れの幅は先のものに
比べて小さかった（参考写真２参照）。

（４）その後、実施例成形体に対して下記の熱処理を行
い、機械加工して品質健全な焼結高合金鋼索形材を得た
。

Ｏ熱処理 真空焼結−−−−−４２８０℃−２ＨｒＨＩ　Ｐ−−−
−・・・・−１１５０℃−１０００ａｔｍ　−３１１ｒ
焼なまし一−−−−−９００℃−４１１ｒ後、７５０℃
−ＩＱＩＩｒその後２０℃／１１ｒで冷却 （発明の効果） 以上説明した通り、本発明の圧粉成形体の製造方法は、
混合粉末に成形潤滑用パラフィンとして、融点の異なる
パラフィンを同時に使用したから、パラフィンの気化温
度がある温度範囲に亘って分散させることができ、パラ
フィンの集中的な気化を回避することができ、成形体に
クラックが発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図の熱天秤を用いて加熱に伴うパラフィンの減少量
を測定した結果を示すグラフ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高硬度セラミックス粉末と高合金鋼粉末とを有す
   る混合粉末に成形潤滑用パラフィンを添加混合して成形
   用粉末を調製した後、該成形用粉末を加圧成形して圧粉
   成形体を得、次いで該圧粉成形体内のパラフィンを脱ろ
   うする圧粉成形体の製造方法において、 前記パラフィンとして融点の異なるパラフィンを同時に
   使用することを特徴とする焼結高合金鋼製造用圧粉成形
   体の製造方法。