CN100347324C - 用于粉末冶金的铁基混合粉末以及铁基烧坯 - Google Patents

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Abstract

为了改良烧坯的切削性能，将碱土金属的磷酸盐化合物(磷酸钙化合物等)与铁基粉末混合，或进一步将碱土金属的氟化物(氟化钙等)与该铁基粉末混合。另外，优选将该碱土金属的氟化物和石墨粉末一起固定到该铁基粉末的凹处上。

Description

用于粉末冶金的铁基混合粉末以及铁基烧坯
技术领域
本发明涉及用于粉末冶金的铁基混合粉末。更具体地，本发明适于获得切削性能优异的烧坯，但本发明不限于该应用。
背景技术
粉末冶金技术的进步已经能够近乎“净形状”(基本上无需为获得目标形状进行切削加工)地制造复杂形状和高尺寸精度的零件。制造铁基粉末冶金产品一般是，混合铁基粉末、成合金的粉末例如铜粉、石墨粉末等以及润滑剂例如硬脂酸锌、硬脂酸锂等，以形成用于粉末冶金的铁基混合粉末；用获得的混合粉末填充塑模(模具)；施压压制该混合物；烧结该生坯形成烧坯，并且如果需要，切削该产品。如此制造的烧坯具有高空隙含量，且因此比溶液法获得的金属材料需更高的切削力。因此，为了改善烧坯的切削性能，常规地向该铁基混合粉末中添加Pb、Se、Te、S、MnS、BaS、CaS等或其合金的各种粉末中的任何一种。
然而，Pb的熔点低至330℃，并且因此存在其在烧结过程中熔融的问题，且其不溶于铁，因此，带来难于将Pb均匀分散在基质中的困难。Se和Te使烧坯变脆，而且因此存在使烧坯机械性能严重恶化的问题。
日本特许公报№.46-39564公开了免切削金属材料，其通过粉末冶金法制造，该方法中，单独或以混合物形式将BaSO4或BaS加到铁或铁基合金中。此出版物还公开了单独或以混合物形式添加BaSO4或BaS而改进切削性能的方法。日本特许公报№.52-16684公开了具有优异切削性能的烧结钢制造方法，其中向铁基原料粉末中添加硫化钙CaS或硫酸钙CaSO4获得混合粉末，并压制该粉末然后烧结。
但是，与S或含S化合物例如MnS等混合作为切削性能改良粉末引起了烧结炉、输送网带、加热装置等的耐熔物质受烧结产生的H2S污染的问题，从而降低了这些部件的寿命。另外，还存在烧坯外观变劣的问题。因此，要避免将含S化合物作为切削性能改良粉末与铁基混合粉末混合。另外，当BaS、CaS等残留在烧坯中时，烧坯存在，其中由于BaS和CaS吸湿而容易发生腐蚀的问题。
由于这些问题，例如日本未决专利公开№.57-198201公开一种用于烧结的钢粉末，该粉末含0.001-0.10％的Ca和0.05-1.0％的O，并且其提供切削性良好的烧坯。用该烧结粉末制造的烧坯在日本未决专利公开№.57-198201中公开，该烧坯没有污染烧结炉的问题，因为它不含S，但是该烧坯的问题是粉末的流动性变坏，而且氧化钙的吸湿性使压制不稳定。
日本未决专利公开№.7-507358公开了含0.1-0.6重量％氟化钙CaF2且改进了切削性能的铁基粉末组合物。然而，按照本发明人研究中取得的发现，该出版物中公开的以游离态简单混合氟化钙的方法不能令人满意地改进切削性能。另外，包含在氟化钙CaF2中的杂质可影响烧坯的尺寸变化和机械性能。因此，优选谨慎实施该方法，例如用高纯度氟化钙。
日本未决专利公开№.9-279204公开了用于粉末冶金的铁基混合粉末，其含0.02-0.3重量％的CaO-Al2O3-SiO2系复合氧化物粉末，该粉末主要含铁粉并具有钙长石相和/或gerhlenite相且平均颗粒直径为50μm或更小。但是，除非使用含较少杂质并具有所限定颗粒大小的CaO-Al2O3-SiO2系复合氧化物粉末，否则会存在粉末和烧坯性能变坏的问题。
日本未决专利公开№.63-137137公开了烧结钢的制造方法，其中石墨粉末含碱土金属氟化物，其量相当于原料铁粉的0.1-1.2重量％，该碱土金属氟化物部分或全部粘附在石墨粉末表面，将该石墨粉末添加到原料铁粉中，并烧结所得的混合物。该出版物还公开，用该方法制造的烧结钢具有优异的切削性能。然而，日本未决专利公开№.63-137137所公开的技术必须使用研磨到约1/10石墨粉末颗粒大小的小颗粒尺寸碱土金属氟化物，从而带来附加研磨碱土金属氟化物步骤作为独立步骤，并显著增加生产成本的问题。
因此，解决上述常规技术的问题，并提供能够改进烧坯切削性能而不使烧坯的机械性能和烧结炉恶化的铁基混合粉末，将是有益的。
发明内容
我们集中研究了能改进烧坯切削性能而不使其机械性能变坏的切削性能改良粉末。结果发现，碱土金属的磷酸盐化合物，特别是磷酸钙化合物是有效的物质。在此发现基础上的进一步实验和研究完成了本发明。
按照本发明的第一方面，一种用于粉末冶金的铁基混合粉末，其含有铁基粉末、合金粉末(成合金的粉末)、切削性能改良粉末和润滑剂，其中该切削性能改良粉末含碱土金属的磷酸盐化合物。
本发明还提供经压制本发明的铁基混合粉末产生生坯，然后烧结该生坯所获得的铁基烧坯。
碱土金属的磷酸盐化合物优选包括磷酸钙化合物，更优选羟基磷灰石。该切削性能改良粉末优选基本上由磷酸钙化合物(更优选，羟基磷灰石)组成，其基本上无有意添加的添加剂。该羟基磷灰石优选含超过约200，优选超过约600的微晶。
在本发明的第一方面中，优选切削性能改良粉末进一步含碱土氟化物，优选氟化钙。在这种情形下，优选该切削性能改良粉末含磷酸钙化合物和氟化钙，并更优选含羟基磷灰石和氟化钙，该羟基磷灰石优选含超过约200，更优选超过约600的微晶。在此情形下，该切削性能改良粉末优选含按Ca计约0.8或更高的(氟化钙含量)/(磷酸钙化合物含量)比值的氟化钙和磷酸钙化合物。
更优选的切削性能改良粉末基本上由磷酸钙化合物和氟化钙，或含超过约200，优选超过约600微晶的羟基磷灰石和氟化钙组成，其基本上无专门加入的添加剂。
特别是，当含Ca的化合物主要用做切削性能改良粉末时，优选含基于铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量以Ca计总量约0.02-约0.39重量％的切削性能改良粉末。
在本发明的第一方面，磷酸钙化合物优选是选自磷酸三钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙和羟基磷灰石的至少一种。
在本发明的第一方面，合金粉末的含量优选为基于铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约5重量％或更少。
在本发明的第一方面，润滑剂的含量优选为基于铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的100重量份的约0.2-约1.5重量份。
在本发明的第一方面，优选合金粉末和/或切削性能改良粉末粘附到铁基粉末的部分或全部表面上。
我们集中研究了各种因素对烧坯切削性能的影响。结果是我们得出结论，从改进烧坯的外观和防止烧结炉污染的角度考虑，碱土金属氟化物粉末(即，经粉末化)也起切削性能改良粉末的作用。我们进一步发现，用碱土金属氟化物粉末作为切削性能改良粉末时，通过用粘合剂将该切削性能改良粉末与石墨粉末一起固定到铁基粉末的表面，使烧坯的切削性能显著增加。这是因为，当压制含石墨粉末和切削性能改良粉末的铁基混合粉末(它们固定在其表面)，然后烧结形成烧坯时，能将石墨粉末和碱土金属氟化物粉末彼此以所谓的“脱蜡”状态直接接触，该状态中，润滑剂和粘合剂基本上在烧结加工中蒸发，因此显著改善了烧坯的切削性能。
在本发明的第二方面，用于粉末冶金的铁基混合粉末包含铁基粉末、包括石墨粉末的合金粉末、切削性能改良粉末、粘合剂和润滑剂，其中该切削性能改良粉末含碱土金属氟化物粉末，并且用粘合剂将石墨粉末和碱土金属氟化物粉末固定在铁基粉末的表面，优选固定到铁基粉末表面的凹陷部分。
本发明还提供铁基烧坯，该烧坯通过压制以上铁基混合粉末制成生坯，然后烧结该生坯获得。
本发明中，更优选切削性能改良粉末基本上由碱土金属氟化物粉末组成，它基本不带刻意添加的添加剂。
优选碱土金属氟化物粉末含氟化钙、氟化镁、氟化锶和氟化钡中的至少一种。
本发明的第二方面中，优选切削性能改良粉末含量优选为铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的约0.1-0.7重量％。
本发明的第二方面中，润滑剂优选是游离态的游离润滑剂。
本发明中，合金粉末的含量优选为铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的约0.5-约7重量％。在本发明中，合金粉末优选包括石墨粉末或进一步包括金属粉末和/或合金的金属粉末。石墨粉末的含量优选为铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的约0.5-约7重量％，更优选约0.5-约5重量％。
本发明中，润滑剂的含量优选为铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1-约0.5重量份。
本发明中，粘合剂的含量优选为铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1-约1.0重量份。
附图简述
图1是显示钻孔试验中孔数和磷酸三钙含量之间关系的曲线图。
图2是显示径向压碎试验中径向压碎强度和磷酸三钙含量之间关系的曲线图。
图3是显示钻孔试验中孔数和羟基磷灰石微晶大小之间关系的曲线图。
图4是显示径向压碎试验中径向压碎强度和羟基磷灰石含量之间关系的曲线图；且
图5是图解说明主平均颗粒直径和团聚平均颗粒直径定义的图。
具体实施方式
本发明的第一实施方案将描述如下。
在以下描述中，对于描述如下的形成团聚颗粒的颗粒而言，除非另有说明，平均颗粒直径代表团聚颗粒的平均颗粒直径。
首先，以下将描述我们所进行的基础实验的结果。
制备水雾化纯铁粉(KIP301 A，由Kawasaki Steel Corporation制造，并且平均颗粒直径为75μm)作为铁基粉末。将作为合金粉末的平均颗粒直径4μm的天然石墨粉末、作为润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)，和作为切削性能改良粉末的磷酸三钙粉末(Ca3(PO4)2(平均颗粒直径18μm)与水雾化纯铁粉一起放入混合机中，然后在其中均匀混合，以便获得铁基混合粉末。石墨粉末和该切削性能改良粉末的量分别为该铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的0.7重量％及0-1.2重量％。混入的润滑剂的量为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份的0.75重量份。
所用雾化纯铁粉的含量中包括0.001重量％的C，0.01重量％的Si、0.12重量％的Mn、0.013重量％的P、0.004重量％的S和0.12重量％的O(其余量由铁和其它不可避免杂质组成)。
然后，用该铁基混合粉末填充塑模(模具)，并进行压制使得生坯密度为6.6Mg/m3，形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用样品环，和外径60mm×高10mm的钻孔试验样品。然后，这些样品用网带式炉在RX气体气氛(32％H2-24％CO-0.3％CO2-其余量为N2；体积％)中于1130℃烧结20分钟。
这些烧结样品，按照JIB Z 2507进行径向压碎试验，并在10000rpm转速和0.012mm/转进料的条件下进行钻孔试验，用于表征压碎强度和切削性能。用直到钻头(用高速钢制造，1.2mm)碎裂时所形成的钻孔数作为切削性能的指标。结果示于图1和2。
图1显示，钻孔数基本上随铁基混合粉末中磷酸三钙粉末含量的增加而线性增加。另一方面，当铁基混合粉末中磷酸三钙粉末的含量为1.0重量％或更高时，钻孔数不再增加。图2显示，当铁基混合粉末中磷酸三钙粉末的含量超过1.0重量％时，径向压碎强度降低。因此发现，通过在铁基混合粉末中含0.05-1.0重量％的磷酸三钙粉末，能兼得优异切削性能和高压碎强度。
我们还发现，羟基磷灰石能改进切削性能而又不损害烧坯的机械性能。
我们进一步发现，特别是使用羟基磷灰石时，通过优化羟基磷灰石的微晶大小，能进一步改进切削性能。在此情形下，可进一步改良烧坯的机械性能和切削性能。
现在描述获得以上发现的实验的结果。
在混合机中加入以下物质，然后在其中均匀混合，以便获得铁基混合粉末：作为铁基粉末的还原铁粉(KIP255A，由Kawasaki Steel Corporation制造)，作为合金粉末的约包含75％的45μm或更小颗粒的水雾化铜粉和平均颗粒直径5μm的石墨粉末混合物、作为润滑剂的硬脂酸锌和作为切削性能改良粉末的羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2粉末(平均颗粒直径14μm)，微晶大小各为约190、220、450、610、690和880。水雾化铜粉、石墨粉末和切削性能改良粉末的量分别为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的1.5重量％、0.7重量％和0.05-1.3重量％。混入的润滑剂量为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份的0.75重量份。
所用的还原铁粉包括0.002重量％的C、0.03重量％的Si、0.21重量％的Mn、0.012重量％的P、0.003重量％的S和0.26重量％的O。(其余量由铁和其它不可避免杂质)。
羟基磷灰石的微晶大小，即羟基磷灰石粉末中的晶粒大小，通过X射线衍射的半值宽度法并按照下式(1)计算：
B＝0.9λ/tcosθ......(1)
B：半值宽度法，λ：1.5417，t：微晶大小
X射线衍射分析的条件如下：
仪器：RU-300(Rigaku Denki Corporation制造)
扫描速度：0.5°/min
测量峰(002)晶面，Cu Kα/λ，55KV，250mA
离散(divergent)狭缝：1.0度
散射(scatter)狭缝：1.0度
光接受狭缝：0.15mm
然后，用这样获得的铁基混合粉末填充塑模(模具)，并进行压制使得生坯密度为6.8Mg/m3，以形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用样品环，和外径60mm×高10mm的钻孔试验样品。然后，这些样品用网带式炉在RX气体气氛中于1130℃烧结20分钟。
这些烧结样品，按照JIS Z 2507进行径向压碎试验，并在10000rpm转速和0.012mm/转进料的条件下进行钻孔试验，以便测定压溃强度和切削性能。用直到钻头(用高速钢制造，1.2mm)碎裂时所形成的钻孔数作为切削性能的指标。结果示于图3和4。
图3显示，钻孔数基本上随羟基磷灰石的微晶大小增加而增加。特别是，微晶大小为200或更大时，取得良好数值，当微晶大小为600或更大时，获得特别优异的数值。图4显示，当所混合的羟基磷灰石量超过1.0％时，径向压碎强度降低。因此发现，当在铁基混合粉末中含0.05-1.0重量％的羟基磷灰石时，能兼获优异切削性能和高压碎强度。
我们进一步研究了磷酸钙化合物的合适添加量，或另外加入的氟化钙的适当量，其描述如下。结果发现，添加适当量的这些化学品，可控制Ca的总添加量。即，改良烧坯的切削性能又不使其机械性能变坏所单独加入的磷酸三钙或羟基磷灰石的适当量为该铁基混合粉末量的约0.05-约1.0重量％。该量可被归一化为以Ca计约0.02-约0.39重量％。
由于磷酸钙化合物以外的含钙材料不能充分获得烧坯切削性能改良而机械性能未恶化的效果，所以仅Ca本身无此效果，但Ca可能适于作为一个表示添加量的指标，因为Ca在形成这些化合物的元素中所占的比例是相对稳定的。
按照我们的研究，不仅能从磷酸钙化合物，而且能从其它的碱土金属磷酸盐化合物取得此效果。但是，从切削性能改良的效果和操作的容易程度考虑，优选磷酸钙化合物。
现在描述本发明第一实施方案中的限定和优选范围的理由。
本发明第一实施方案的粉末冶金用铁基混合粉末包括铁基粉末、合金粉末、切削性能改良粉末和润滑剂，它们的每一种都可为多种材料的混合物。当合金粉末和/或切削性能改良粉末固定在该铁基粉末的部分或全部表面时，另外混入粘合剂。
切削性能改良粉末是(或含)碱土金属磷酸盐化合物的粉末，该化合物可为化合物的混合物。作为碱土金属磷酸盐化合物是磷酸钙化合物，尤其优选羟基磷灰石。
本发明的铁基混合粉末特征在于，使用碱土金属磷酸盐化合物，尤其是磷酸钙化合物作为切削性能改良粉末。通过使用磷酸钙化合物，可显著改良切削性能而不使机械性能变坏。不言而喻，该磷酸钙化合物可为多种磷酸盐化合物的混合物。
另外，切削性能改良粉末优选是(或是含)羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)的粉末，该粉末的微晶大小超过约200，优选超过约600。通过使用可控的微晶大小的羟基磷灰石，可显著改进切削性能，而不使机械性能变坏。
虽然磷酸钙化合物除了羟基磷灰石以外还包括磷酸三钙(Ca3(PO4)2)、磷酸一氢钙(CaHPO4或CaHPO4·2H2O)和磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2或Ca(H2PO4)2·2H2O)，但是在本发明中可优选使用这些化合物中的任何一种。特别是，除羟基磷灰石以外还优选磷酸三钙和磷酸一氢钙。在羟基磷灰石和其它磷酸钙结合时，和单使用羟基磷灰石相比，能获得等同或更高的效果。
在这些化合物中，为了获得改良切削性能的效果，最优选羟基磷灰石和磷酸三钙。
铁基混合粉末中磷酸钙化合物的含量以Ca计优选为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.02-约0.39重量％。此含量约相当于约0.05-约1.0重量％的磷酸三钙或羟基磷灰石。
磷酸钙化合物的(总)含量以Ca计优选为约0.02重量％或更多，以便显著改良切削性能。另一方面，为了保持机械性能例如可压缩性、压碎强度等，并抑制烧坯尺寸变化率的增加，优选该含量以Ca计为约0.39重量％或更少。因此，在铁基混合粉末中磷酸钙和/或羟基磷灰石的总含量优选约0.02-约0.39重量％。
当单独使用磷酸三钙(Ca3(PO4)2)或羟基磷灰石时，更优选该含量为约0.05-约0.6重量％。在该范围内，烧坯的尺寸变化进一步降低，不引起零件的准确度问题。
为了进一步稳定地获得这种效果，优选该含量在约0.2-约0.5重量％范围，其相当于以Ca计约0.08-约0.20重量％。
当使用钙以外的碱土金属磷酸盐化合物时，所添加的碱土金属量为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.02-约0.4重量％。
优选切削性能改良粉末的平均颗粒直径为约50μm或更少。即粗糙的颗粒引起烧坯崩塌或碎裂，从而增加了外观上的缺陷比例，因此，优选降低平均颗粒直径。然而，出于经济考虑，适宜的平均颗粒直径为50μm或更小。出于混合中均匀性的考虑，更优选切削性能改良粉末的平均颗粒直径为30μm或更小。出于相同的理由，切削性能改良粉末的最大颗粒直径为约200μm或更小，优选约45μm或更小。
在此发明中，用微径迹法(激光衍射法)测量颗粒直径。
除碱土金属磷酸盐化合物以外，切削性能改良粉末可进一步含碱土金属氟化物，该氟化物也可以是多种碱土金属氟化物的化合物。和单独使用氟化钙相比，通过使用与碱土金属磷酸盐化合物结合的碱土金属氟化物，改良了切削性能。另外，可以认为，和单独使用碱土金属磷酸盐化合物相比，经混合碱土金属氟化物，考虑各种加工形式所获得的全面切削性能平衡得到改良。
尤其是，可将氟化钙CaF2与磷酸钙化合物混合。即，优选使用含磷酸钙化合物和氟化钙，或由磷酸钙化合物组成的切削性能改良粉末。
这种情形下，切削性能改良粉末的含量，即磷酸钙化合物和氟化钙的总含量按Ca计优选为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.02-约0.39重量％。氟化钙的含量按Ca计优选为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.05-约0.15重量％。
当用与磷酸钙化合物结合的氟化钙作为切削性能改良粉末时，氟化钙对磷酸钙化合物的含量比，FC值＝(氟化钙含量)/(磷酸钙化合物含量)，优选为0.8或更高。结果是，能显著减少所用机床的磨损，从而显著改进烧坯的切削性能而又不使其机械性能变坏。
根据腹边皮(flank)磨损量评价，为了显著提高机床的切削性能，氟化钙、磷酸钙化合物的(总)含量以Ca计优选为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.05重量％或更高。作为磷酸钙化合物，除了羟基磷灰石还更加优选磷酸三钙。
当使用钙以外的碱土金属磷酸盐化合物，和/或钙以外的碱土金属氟化物时，优选切削性能改良粉末的碱土金属含量为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量的约0.02-约0.4重量％。
尽管未限定加入切削性能改良粉末中的添加剂，但从防止烧结炉污染考虑，优选该切削性能改良粉末基本上不含S。某些情况下，除了含S化合物以外，还优选避免添加有以上“相关技术描述”中所述缺陷的添加剂。因此，作为切削性能改良粉末，优选使用无添加剂的上述化合物。
作为铁基混合粉末中的成合金粉末(合金(化)粉末)，根据目标产品所需性能，粉末选自石墨粉末、铜粉、镍粉等，并将其包含在铁基混合粉末中。
本发明中，作为铁基粉末，可优选使用任何一种纯铁粉例如雾化铁粉、还原铁粉等、钢粉(预合金钢粉)其中合金元素例如Ni、Mo、Cr、V、Co、Mn、Cu等被预先合金化、和钢粉(部分合金钢粉)其中这些合金元素被部分合金化。当然，可混合使用这些粉末。
作为本发明的铁基粉末，纯铁粉优选包含一种组合物，其中将组分控制为约0.1重量％或更少的C、约0.5重量％或更少的Si、约0.5重量％或更少的Mn、约0.040重量％或更少的P、约0.05重量％或更少的S以及约0.5重量％或更少的O，并且其余量由铁和不可避免的杂质构成。合金钢粉末例如预合金钢粉末或部分合金钢粉末优选进一步含以下的至少一种，约1重量％或更少的Mn，约7重量％或更少的Ni，约5重量％或更少的Cu，约7重量％或更少的Mo，约5重量％或更少的Cr，约0.5重量％或更少的V，以及约8重量％或更少的Co。所含合金的量优选约约0.1重量％或更多，但Mn含量优选多于约0.5％的常规值。当然，可将每种合金组分在混合期间以成合金粉末的形式添加。
作为铁基混合粉末中的润滑剂，优选使用金属皂化物例如硬脂酸锌、硬脂酸锂等、或蜡。
混入的润滑剂的量优选为铁基粉末、制合金粉末和切削性能改良粉末总量100重量份时的约0.2-约1.5重量份。即，为了抑制压制期间与塑模(模具)的摩擦以及该冲模(模具)取出生坯的力，并保证冲模和模具的寿命，所混合润滑剂的量优选约0.2重量份或更多。另外，为了使生坯和烧坯维持高密度，所混合润滑剂的量优选约1.5重量份或更少。
通过向该铁基粉末中添加成合金的粉末、切削性能改良粉末和润滑剂，并使用公知混合机例如V混合机、双锥鼓混合机等将获得的混合物经一次混合或至少两步混合，可获得本发明铁基混合粉末。
另外，可对铁基混合粉末进行免离析处理，该处理包括，用粘合剂将成合金的粉末和/或切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面。这样获得的铁基混合粉末离析更少且流动性优异。
对于免离析处理，例如日本专利№.3004800公开了一种优选方法，其中将铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末与具粘合剂功能的特定有机化合物(至少一种化合物)混合在一起，然后将所得混合物加热到比这些特定有机化合物中至少一种的熔点高10℃的温度，该有机化合物的熔点最低或较高，这使这些有机化合物中至少一种熔化，通过冷却固化，将成合金粉末和/或切削性能改良粉末固定到铁基粉末表面。这些特定有机化合物的实例非限定地包括，高级脂肪酸、高级脂肪酸酰胺和蜡。高级脂肪酸或高级脂肪酸酰胺的实例非限定地包括，硬脂酸、油酰胺、硬脂酰胺、亚乙基双(硬脂酰胺)、硬脂酰胺和亚乙基双(硬脂酰胺)的熔融混合物等等。
以下将描述本发明的第二实施方案。
本发明的粉末冶金用铁基混合粉末包括一种由铁基粉末、含石墨粉末的合金粉末、切削性能改良粉末、粘合剂和润滑剂组成的混合物。
本发明中，作为铁基粉末，可优选使用任何一种纯铁粉例如雾化铁粉、还原铁粉等，钢粉(预合金钢粉)其中合金元素被预先合金化，和钢粉(部分合金钢粉)其中合金元素被部分合金化。当然，能以混合物形式使用这些粉末。铁基粉末的优选组成和第一实施方案相同。
作为包含在铁基混合粉末中的合金粉末，石墨粉末是必需的，并且根据目标产品的性能，可选自与第一实施方案相同的金属粉末、合金化金属粉末中的一种或多种，例如铜粉等。成合金粉末的含量优选为铁基粉末、制合金粉末和切削性能改良粉末总量的约0.5-约7重量％。
包含在铁基混合粉末中的切削性能改良粉末的含量优选为铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量的约0.1-约0.7重量％。切削性能改良粉末的含量优选为0.1重量％或更多，以便增加切削性能改良效果。另一方面，切削性能改良粉末的含量优选为0.7重量％或更少，以便改进铁基混合粉末的可压缩性。如果切削性能改良粉末的含量超过约0.7重量％，则切削性能改良效果趋于饱和。
在第二实施方案中，切削性能改良粉末含碱土金属氟化物粉末，并优选由碱土金属氟化物粉末组成。碱土金属氟化物粉末优选含选自氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)、氟化锶(SrF2)和氟化钡(BaF2)的至少一种。尤其是，从改进切削性能的角度考虑，优选氟化钙(CaF2)。
在第二实施方案中，将切削性能改良粉末与作为成合金粉末的石墨粉末一起固定到铁基粉末的表面。作为切削性能改良粉末的碱土金属氟化物粉末优选平均颗粒直径为约45μm或更小。更优选约25μm或更小。平均颗粒直径用激光衍射法测量。
更优选将切削性能改良粉末和石墨粉末固定在铁基粉末的凹处，如下面描述的。
尽管未限定加到切削性能改良粉末中的碱土金属氟化物以外的添加剂，但从防止烧结炉污染考虑，优选该切削性能改良粉末基本上不含S。关于含S化合物以外的添加剂，优选避免为具有以上“相关技术描述”中所述缺陷的添加剂。因此，优选切削性能改良粉末基本上只含碱土金属氟化物作为组分。使用其它添加剂时，通常无须将其它添加剂固定到铁基粉末的表面。
在本发明的第二实施方案中，铁基粉末含粘合剂，用于将石墨粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末表面。在铁基混合粉末中粘合剂的含量优选为铁基粉末、制合金的粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1重量份-约1.0重量份。即，为了获得足够的粘合效果，优选粘合剂的含量为约0.1重量份或更多。另一方面，为了确保铁基混合粉末的流动性，特别是从加料斗的卸料性(易卸料性)，优选粘合剂的含量为约1.0重量份或更少。
作为粘合剂，优选选自硬脂酸、油酰胺、硬脂酰胺和亚乙基双(硬脂酰胺)的熔融混合物、和亚乙基双(硬脂酰胺)的至少一种。另外，可使用油酸、锭子油和汽轮机油中至少一种的热熔体。
第二实施方案的铁基混合粉末优选含有游离态的游离润滑剂。“游离润滑剂”代表在铁基混合粉末中未被固定在铁基粉末、成合金的粉末和/或切削性能改良粉末上而以游离态存在的润滑剂。由于使用游离润滑剂，压入冲模和/或空穴时的摩擦热容易将该润滑剂软化或熔化，从而减少取出生坯的力。
在本发明的第二实施方案中，润滑剂(特别是，第二实施方案的游离润滑剂)的量优选为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1-约0.5重量份。所混润滑剂的量优选约0.1重量份或更多，以便确保铁基混合粉末的流动性。另一方面，所混润滑剂的量优选约0.5重量份或更少，以便防止降低生坯和烧坯的密度。当所混润滑剂的量超过约0.5重量份时，流动性改进达饱和。
在第二实施方案中，作为润滑剂，优选使用选自热塑性树脂粉末、硬脂酸锌和硬脂酸锂中的至少一种润滑剂。作为润滑剂，还优选使用A和B的混合物，其中A：选自热塑性树脂粉末、硬脂酸锌和硬脂酸锂中的至少一种，而B：选自硬脂酸、油酰胺、硬脂酰胺、硬脂酰胺与亚乙基双(硬脂酰胺)的熔融混合物、亚乙基双(硬脂酰胺)、分子量约10000或更小的聚乙烯、以及亚乙基双(硬脂酰胺)与分子量约10000或更小聚乙烯的熔融混合物中的至少一种。
热塑性树脂粉末优选含占热塑性树脂粉末总量约50重量％的至少一种单体的聚合物，该单体选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香乙烯化合物，并且其主颗粒直径约0.03-约5μm，团聚物的平均颗粒直径为约5-约50μm，并且以溶液比粘度法测得的平均分子量为约30000-5000000。
在第二实施方案中，如图5所示，“主平均颗粒直径”代表热塑性树脂粉末的颗粒(主颗粒1)的颗粒直径3的平均值。“团聚物的平均颗粒直径”代表由主颗粒1聚集形成的团聚颗粒2的颗粒直径4的平均。主平均颗粒直径通过平均(算术平均)由扫描电镜观察所得照片中的约50个初级颗粒的测量直径确定，这些主颗粒形成团聚颗粒。类似地，团聚平均颗粒直径通过平均由扫描电镜观察所得照片中的约50个团聚颗粒的测量直径确定。
在本发明的第二实施方案中，用溶液比粘度法测量平均分子量。在溶液比粘度法中，在35℃时测量0.2克试验树脂溶于50ml四氢呋喃所得溶液的粘度A，其对相同温度溶剂(四氢呋喃)的粘度B的比率A/B(比粘度)，从比粘度和平均分子量之间的关系式确定样品树脂的平均分子量，该关系式事先通过使用各种已知平均分子量的参比聚苯乙烯确定。
选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、芳香乙烯化合物的至少一种单体的含量优选为热塑性树脂粉末总量的约50重量％或更高，以便足以获得铁基混合粉末的流动性改进效果。对于单体，可单独使用或至少两种单体结合地使用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、芳香乙烯化合物。
丙烯酸酯的实例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸正辛酯等。
甲基丙烯酸酯的实例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸正辛酯等。这些单体中，特别优选用甲基丙烯酸甲酯。
芳香乙烯化合物的实例包括，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯；例如乙烯基甲苯、异丁基苯乙烯的单体等，其中苯乙烯、α-甲基苯乙烯或二乙烯基苯单体的苯核被甲α-甲基苯乙烯基、乙基、丙基、丁基等取代。
另外，可将另一种可共聚单体添加到选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香乙烯化合物的至少一种单体中，添加量为单体总量的约0-约45重量％，这些单体用于形成作为游离润滑剂的热塑性树脂。
可与3类单体共聚的其它单体的实例包括，不饱和羧酸，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、巴豆酸、肉桂酸等，不饱和二羧酸，例如马来酸、衣康酸、富马酸、柠康酸、氯代马来酸等，及其酸酐；不饱和二羧酸的单酯，例如马来酸单甲酯、马来酸单丁酯、富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、衣康酸单甲酯、衣康酸单乙酯、衣康酸单丁酯等，及其衍生物；甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、对-乙烯基苯甲酸缩水甘油酯、衣康酸甲基缩水甘油酯、马来酸乙基缩水甘油酯、膦酸缩水甘油乙烯脂、和缩水甘油醚；环氧化烯烃，例如一氧化丁二烯、一氧化乙烯基环己烯、5，6-环氧己烯、2-甲基-5，6-环己烯等；乙烯基氰，例如丙烯腈、甲基丙烯腈等；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、豆蔻酸乙烯酯、油酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等；共轭二烯化合物，例如丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯、环戊二烯等；二共轭二烯化合物，例如1，4-己二烯、二环戊二烯、亚乙基降冰片烯等。
另外，可将有至少两个反应性大体相同双键的交联单体作为可共聚单体加入，加入量为单体总量的约0.1-约2重量％。交联单体的实例包括，二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二丙烯酸己二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、寡氧乙烯二丙烯酸酯(oligoxy ethylene diacrylate)、寡氧乙烯二甲基丙烯酸酯，芳香二乙烯基单体，例如二乙烯基苯等，偏苯三酸三烯丙基酯(triallyl trimellitate)、异氰脲酸三烯丙基酯等。
热塑性树脂粉末的主平均颗粒直径优选为约0.03-约5.0μm。优选主平均颗粒直径约0.03μm或更高，以便以合理的制造成本制造铁基混合粉末。另一方面，优选主平均颗粒直径约5.0μm或更小，以便保持生坯优良的密度(以下简称为“可压缩性”)。更优选主平均颗粒直径约0.05-约3.0μm。
热塑性树脂粉末的团聚平均颗粒直径优选在约5-约50μm的范围。团聚平均颗粒直径优选为5μm或更高，以便保持铁基混合粉末的流动性和从加料斗卸料的性能都处在良好状态。另一方面，团聚平均颗粒直径优选为50μm或更小，目的是使烧坯保持良好的抗拉强度。团聚平均颗粒直径更优选约10-约40μm。
可将至少两种主颗粒直径不同的热塑性树脂粉末的混合物用做热塑性树脂粉末。在此情形下，优选控制混合比，使得热塑性树脂粉末混合物的主平均颗粒直径为约0.03-约5.0μm。
另外，用溶液比粘度法测量的热塑性树脂粉末的平均分子量优选在约30000-约5000000的范围。平均分子量约30000或更高，以便以合理的制造成本生产铁基混合粉末。另一方面，平均分子量约5000000或更低，以便保持铁基混合粉末的流动性和从加料斗卸料的性能都处在良好状态。
虽然未限定制造热塑性树脂粉末的方法，但优选使用常规用于制造例如聚甲基丙烯酸甲酯等细树脂粉末的任何一种方法。这些方法中，特别优选能获得球形颗粒又不产生超细颗粒的聚合方法，例如，象细悬浮聚合法、乳液聚合法、种子溶液聚合法等。
在本发明铁基混合粉末中，将作为成合金粉末的石墨粉末和切削性能改良粉末粘合到铁基粉末的表面(特别是，这些表面上的凹处)。通过增加石墨粉末和切削性能改良粉末的粘合度，改良切削性能。在本发明中，石墨粉末和切削性能改良粉末(碱土金属氟化物)各自的粘合度优选为约60％或更高。石墨粉末的粘合度用下式(1)定义：
石墨粉末的粘合度＝(颗粒大小为200目或更大及100目或更小的粉末的C含量)/(全部铁基混合粉末的C含量)    ………………(1)
切削性能改良粉末的粘合度用下式(2)定义：
切削性能改良粉末的粘合度＝(颗粒大小为200目或更大及100目或更小的粉末的F含量)/(全部铁基混合粉末的F含量)………(2)
以下将描述本发明铁基混合粉末的优选制造方法。
首先，向铁基粉末中添加上述含量的含石墨粉末的合金粉末、含碱土金属氟化物的切削性能改良粉末和粘合剂，以形成一种混合物。
然后，当使用一种粘合剂时，将获得的混合物加热到比该粘合剂熔点高约10-约100℃的温度，而当使用至少两种粘合剂时，则将该混合物加热到约最低熔点+10℃到最高熔点的温度，加热在混合(初级混合)下进行。在此步骤中，至少熔化一种粘合剂，并优选将加热温度限定在上述值或更低，以便防止粘合剂的功能由于热分解而恶化。
在至少一种粘合剂被熔化和混合之后，冷却该初级混合物，以便将石墨粉末和由碱土金属氟化物组成的切削性能改良粉末牢固地固定到铁基粉末的表面(尤其是，这些表面的凹处)。
然后，向初级混合物中加入润滑剂，并在低于该润滑剂最低熔点的温度，优选在室温下混合(二次混合)。在此步骤中，所用润滑剂的类型和量优选为选自上述的类型和量。混合方法可以是公知的混合方法，并且无须限定。
本发明的铁基混合粉末可通过以下步骤(1)-(4)制造：
(1)将成合金粉末和切削性能改良粉末加入铁基粉末中，并将液体粘合剂喷洒到所得的混合物上，随后混合。作为液体粘合剂，优选使用油酸、锭子油和汽轮机油中的至少一种。
(2)另外，将硬脂酸锌加入该混合物中并混合形成初级混合物。关于所加硬脂酸锌的量，油酸、锭子油和汽轮机油中的至少一种与硬脂酸锌的总量优选为铁基粉末、制合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1-约1.0重量份。
(3)在将初级混合物加热到约110-约150℃的同时，进行二次混合。在加热过程中，产生硬脂酸锌和油酸、锭子油和汽轮机油中的至少一种的至少一种热熔体。当二次混合的加热温度低于约110℃时，石墨粉末和切削性能改良粉末较少固定在铁基粉末上，从而有些情况下切削性能变坏。另一方面，当加热温度超过约150℃时，有可能氧化该铁基粉末，从而可能使铁基粉末因氧化变硬而恶化可压缩性。
然后，冷却二次混合粉末，牢固地将该石墨粉末和碱土金属氟化物组成的切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面(特别是，表面的凹处)。
(4)然后，向二次混合粉末中进一步添加润滑剂，其中，将石墨粉末和含(或组成为)碱土金属氟化物的切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面，随后第3次混合形成铁基混合粉末。第3次混合的温度优选低于所加各润滑剂的最低熔点，并优选为室温。所加润滑剂的量优选为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份时的约0.1-约0.5重量份。在第3次混合中添加的润滑剂成为在混合粉末中不与铁基粉末等结合的以游离态存在的游离润滑剂。
第3次混合中所加润滑剂的类型可毫无问题地与上述游离润滑剂相同。
本发明第二实施方案的铁基混合粉末制造方法优选是上述两种制造方法之一。例如，可使用另一种方法，其中将溶解或分散在有机溶剂中的粘合剂与铁基粉末、制合金粉末和切削性能改良粉末混合，蒸发该有机溶剂以便将该合金粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面，然后添加并混合润滑剂。然而，此方法有一些缺陷，就是和上述两种方法相比，其改进切削性能的效果差。
作为对这些制造方法之间差异进行研究的结果，我们得出了结论，该差异可能是石墨粉末和切削性能改良粉末粘合到铁基粉末表面的状态差异造成的。即，铁基粉末很少是均一的球形，而是有一些不规则性。在蒸发有机溶剂过程中，在有机溶剂中溶解粘合剂以及蒸发该有机溶剂的方法增加了粘合剂对铁基粉末整个表面(不论形状的不规则性例如鼓出或凹陷)的粘合力，因此，石墨粉末和切削性能改良粉末以极大不规则性固定到了铁基粉末表面上。因此，石墨粉末和切削性能改良粉末更少彼此固定，从而不能呈现最大的切削性能改良效果。
另一方面，在上述两种方法中，其中熔化(至少部分)粘合剂，熔融的粘合剂易于局部存在于铁基粉末表面的凹处，从而显著增加了凹处的粘合力，因此，将大多数粉末(石墨粉末和切削性能改良粉末)固定到铁基粉末表面上的凹处。SEM观察证实这一现象。因此，石墨粉末和切削性能改良粉末常常彼此固定，从而可能显著增加了切削性能改良效果。
因此，在第二实施方案中，优选将石墨粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末表面上的凹处。作为将石墨粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末上的方法，优选主要固定到铁基粉末凹处的方法。
可对第一和第二实施方案的铁基混合粉末实施常规粉末冶金生产方法中的任何一种方法。可将铁基混合粉末在压制后烧结，形成烧坯，然后通过切削加工等形成产品。另一选择是，可在压制后烧结该铁基混合粉末，然后经渗碳、光亮淬火、感应淬火或类似的热处理，并在需要时进行回火，从而形成产品。
用于获得烧坯的压制条件优选包括，在压制后生坯密度在约6.0-约7.3Mg/m3的范围内。在随后的烧结中，优选在约1000-约1300℃的温度加热该生坯约5-约180分钟左右。
用作烧坯原料的铁基混合粉末的组成相当于铁基粉末、合金粉末、切削性能改良粉末和润滑剂的组分总和。
另一方面，可如下叙述烧坯的组成：
烧结时，加热使润滑剂基本上完全分解和挥发，因而除了铁以外的烧坯组分含量的上限相当于铁基粉末、制合金粉末和切削性能改良粉末的组分总和(以下称作“原料组分”)。虽然合金组分一般很少受烧结影响，但有些情况下烧结中发生表面脱碳。从而，有些情况下，烧坯的C含量比原料组分的低。另外，使用石墨时，石墨与铁基粉末中所含的氧反应(主要生成CO)，引起去氧和脱碳。因此，这种情况下，烧坯中的氧含量是从原料组分的O含量中减去铁基粉末的O含量所获得的值，而C含量基本上等于减去相应于O消耗的C含量(约为O消耗的3/4重量)所获得的值。
烧结中，切削性能改良粉末(特别是，磷酸钙化合物、氟化钙等)通常较少引起化学反应。因此，本发明的烧坯优选含磷酸钙化合物，并且考虑到反应产生的一些重量损失，该材料的含量优选为烧坯总量的约0.01-约0.39重量％(以Ca计)。
当把该含量转换成主要元素的含量时，烧坯中Ca的含量为烧坯总量的约0.02-约0.39重量％。由于烧坯的P含量高出铁基粉末约0.01-约0.06重量％左右，整个烧坯的最高P含量为约0.64重量％左右。因此，本发明的烧坯和常规烧坯在Ca和P含量上存在差异。特别是，具有超过约0.040重量％(工业铁基粉末可允许的最大值)的P含量，能够清楚地仅从组分上将本发明的烧坯与含Ca而不含磷酸盐类的常规烧坯区分开。
可在不损害各实施方案构想的范围内，将第一实施方案的要求、优选条件和制造手段应用至第二实施方案中。另外，可在不损害各实施方案构想的范围内，将第二实施方案的要求、优选条件和制造手段应用到第一实施方案中。
实施例
实施例1-第一实施方案
用水雾化的铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。将以下材料放入一台V-混料机中并均匀混合以便形成铁基混合粉末：100千克的铁基粉末；基于铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的表1所示量(重量％)的用作合金粉末的石墨粉末(平均颗粒直径：4μm)或电解铜粉末(平均颗粒直径：35μm)；表1所示混合量(重量％)的用作切削性能改良粉末(用于改进切削性能的粉末)的各种磷酸钙化合物粉末或氟化钙粉末(平均颗粒直径分别是：9-12μm和10μm)中的至少一种；以及表1所示量的基于100重量份铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量(重量份)的用作润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)或蜡。
在有些铁基混合粉末中，将轧屑还原得到的铁粉(商品名：KIP255M由Kawasaki Steel Corporation制造)、其中Ni、Mo和Cu被扩散粘着到水雾化铁粉表面的部分合金化钢粉末(4重量％Ni-0.5重量％Mo-1.5重量％Cu-Fe)，以及水雾化铁粉与其中Ni、Mo和Cu被扩散粘着到铁粉表面的部分合金化钢粉末(2重量％Ni-0.5重量％Mo-1.5重量％Cu-Fe)的混合粉末用作铁基粉末。这些铁基混合粉末包括不含切削性能改良粉末的铁基混合粉末，以及含MnS作为切削性能改良粉末的铁基混合粉末。
用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在392MPa的压力下进行压缩压制，以便形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用和测量外径的尺寸变化率试验用的生坯环形样品、外径60mm×高10mm的钻孔试验用生坯碟形样品，以及10×10×55mm的矩形生坯。用阿基米德法测量矩形生坯的密度。阿基米德法是如下的密度测量方法，其中将生坯作为测量的目的物浸入水中，以便测量其体积。
在RX气氛中使用网带式炉于1130℃烧结这些生坯(样品)20分钟，以便形成烧坯。
对每个烧坯(样品)进行径向压碎试验和测量外径尺寸变化率的试验，并在以下条件下进行钻孔试验，这些条件包括：10000rpm转速和0.012mm/转的进料速度，以便测量径向压碎强度(N/mm2)、外径的尺寸变化率以及孔数。径向压碎强度(N/mm2)是按照JIS Z 2507测量的。外径的尺寸变化率如下测量：基于冲模(模具)的外径测量烧结后环形样品的外径，确定相对该冲模(模具)外径的变化率(＝{(烧结后环形样品的平均直径-冲模(模具)的外径)/(冲模(模具)的外径)}×100％)。将该变化率看作外径尺寸变化率。将直到钻头(用高速钢制造，1.2mm)碎裂时所形成的孔数作为切削性能的指标。
结果示于表1。
表1-1
 混合粉末号   铁基粉末       制合金粉末         切削性能改良粉末           润滑剂   生坯                烧坯性能   烧坯外观  备注
   类型*     类型    含量**重量％     类型   含量**据Ca的重量％ 类型   含量***重量份   密度Mg/m3  径向压碎强度(Mpa)   切削性能  尺寸变化率％
    孔数
1-1     a   石墨粉末     0.70   -     - 硬脂酸锌    0.75   6.75     430     8     0.15   佳 对比例
1-2     a   石墨粉末     0.70   磷酸三钙     0.13 硬脂酸锌    0.75   6.74     425     390     0.14   佳 实施例
1-3     a   石墨粉末     0.70   磷酸一氢钙(CaHPO4·2H2O)     0.10 硬脂酸锌    0.75   6.74     400     605     0.15   佳 实施例
1-4     a   石墨粉末     0.70   磷酸三钙     0.39 硬脂酸锌    0.75   6.69     380     720     0.11   佳 实施例
1-5     a   石墨粉末     0.70   磷酸三钙     0.46 硬脂酸锌    0.75   6.60     260     780     0.09   佳 对比例
1-6     b   石墨粉末Cu粉末     0.602.00   磷酸三钙     0.09 硬脂酸锌    0.75   6.81     810     120     0.340   佳 实施例
1-7     b   石墨粉末Cu粉末     0.602.00   磷酸三钙     0.22 硬脂酸锌    0.75   6.78     805     195     0.345   佳 实施例
1-8     b   石墨粉末Cu粉末     0.602.00   磷酸三钙     0.35 硬脂酸锌    0.75   6.72     720     220     0.350   佳 实施例
1-9     b   石墨粉末Cu粉末     0.602.00   -     - 硬脂酸锌    0.75   6.82     830     5     0.302   佳 对比例
1-10     c   石墨粉末Cu粉末     0.81.0   磷酸三钙     0.12 硬脂酸锌    1.2   6.65     685     43     0.10   佳 实施例
1-11     c   石墨粉末Cu粉末     0.81.0   -     - 硬脂酸锌    1.2   6.65     690     7     0.05   佳 对比例
1-12     c   石墨粉末Cu粉末     0.81.0   MnS粉末     0.5**** 硬酯酸锌    1.2   6.62     620     40     0.02   黑色污点 对比例
表1-2
混合粉末号  铁基粉末        制合金粉末            切削性能改良粉末     润滑剂     生坯                烧坯性能 烧坯外现   备注
类型*     类型 含量**重量％     类型 含量**据Ca的重量％ 类型 含量***重量份     密度Mg/m3  径向压碎强度(Mpa)   切削性能  尺寸变化率％
    孔数
1-14     d   石墨粉末     0.5   磷酸三钙     0.23 硬脂酸锌     0.8     6.90     1100     10   0.03   佳   实施例
1-15     c   石墨粉末     0.8   磷酸三钙     0.12 蜡     1.2     6.65     680     41   0.08   佳   实施例
1-16     c   石墨粉末     0.8   羟基磷灰石     016 硬脂酸锌     1.2     6.65     690     30   0.10   佳   实施例
1-17     c   石墨粉末     0.8   磷酸三钙氟化钙     0.120.15 硬脂酸锌     1.2     6.65     685     35   0.07   佳   实施例
1-18     c   石墨粉末     0.8   羟基磷灰石氟化钙     0.120.15 硬脂酸锌     1.2     6.65     680     40   0.08   佳   实施例
1-19     c   石墨粉末     0.8   羟基磷灰石磷酸一氢钙(CaHPO4·2H2O)     0.120.12 硬脂酸锌     1.2     6.65     688     38   0.09   佳   实施例
1-20     c   石墨粉末     0.8   羟基磷灰石磷酸三钙氟化钙     0.080.080.10 硬脂酸锌     1.2     6.64     680     42   0.11   佳   实施例
1-21     a   石墨粉末Cu粉末     0.62.0   磷酸一氢钙(CaHPO4·2H2O)     0.06 硬脂酸锌     0.75     6.75     425     680   0.15   佳   实施例
1-22     a   石墨粉末Cu粉末     0.62.0   磷酸二氢钙(Ca(HPO4)2·H2O)     0.08 硬脂酸锌     0.75     6.74     415     705   0.13   佳   实施例
1-23     c   石墨粉末     0.8   磷酸一氢钙(CaHPO4)     0.08 硬脂酸锌     1.2     6.64     685     30   0.06   佳   实施例
表1-3
混合粉末号   铁基粉末        制合金粉末          切削性能改良粉末          润滑剂     生坯                烧坯性能 烧坯外观 备注
类型*   类型 含量**重量％     类型 含量**据Ca的重量％ 类型 含量***重量份     密度Mg/m3  径向压碎强度(Mpa) 切削性能  尺寸变化率％
    孔数
1-24     a   石墨粉末Cu粉末   0.62.0 磷酸一氢钙(CaHPO4)磷酸三钙磷酸二氢钙(Ca(HPO4)2   0.020.030.02 硬脂酸锌     0.75     6.75     420     520     0.12     佳 实施例
1-25     a   石墨粉末   0.7 磷酸三钙     0.22 硬脂酸锌     0.75     6.73     400     605     0.15     佳 实施例
1-26     c   石墨粉末   0.8 羟基磷灰石磷酸三钙     0.120.12 硬脂酸锌     1.2     6.65     688     38     0.09     佳 实施例
1-27     b   石墨粉末Cu粉末   0.602.00 氟化钙     0.03 硬脂酸锌     0.75     6.72     825     15     0.311     佳 对比例
1-28     c   石墨粉末   0.7 氟化钙     0.03 硬脂酸锌     1.2     6.62     680     7     0.05     佳 对比例
*)a：水雾化铁粉
b：还原铁粉
c：70％水雾化铁粉+30％部分合金钢粉末(2Ni-0.5Mo-1.5Cu-Fe)
d：100％部分合金钢粉末(4Ni-0.5Mo-1.5Cu-Fe)
**)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
**)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
***)重量％计的MnS粉末含量
在类似的组分体系之间对比时，虽然各个获得的性能依赖于铁基混合粉末的组分，但是，本发明实施例的生坯具有较高的密度，并且烧坯的压碎强度高且外径尺寸变化率低。另外，在本发明的实施例中，能形成孔数量大且切削性能优异的烧坯，并且由此，本发明的铁基混合粉末具有作为用于粉末冶金的铁基混合粉末所需的优异性能。
另一方面，在本发明范围以外的对比例和常规实例中，生坯的密度低，或者烧坯的径向压碎强度低、外径尺寸变化率高或切削性能低下。在包含含S切削性能改良粉末的铁基混合粉末情形中(对比例)，从烧坯的外观上观察到了例如熏渍的缺陷。
水雾化铁粉(表1符号a)的组成是：0.001％C-0.01％Si-0.13％Mn-0.01％P-0.01％S-0.11％O，还原铁粉(表1符号b)的组成是：0.002％C-0.03％Si-0.20％Mn-0.01％P-0.03％S-0.26％O。在这两种组成中，其余量由铁和其它不可避免杂质(具体地，约0.05％的Cr)构成(重量％)。由表1中符号c和d分别代表的部分合金钢粉末是以雾化铁粉为基础制造的，且其包含和铁粉a相同的主要组分。
各所得的铁基混合粉末的组成基本上对应于铁基粉末组分的总和，并且制合金的粉末、合金粉末、切削性能改良粉末和润滑剂的组分示于表1。
在含铁基粉末a、c和d的各烧坯的组成中，O和C的含量分别低于铁基铁粉、成合金的粉末和切削性能改良粉末组分之和中的O和C含量约0.11重量％和约0.09重量％。在含铁基粉末b的铁基混合粉末的组成中，O含量和C含量分别低于这些组分之和中的O和C含量约0.26重量％和约0.20重量％。
实施例2-第一实施方案
用水雾化的铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。用天然石墨粉末(平均颗粒直径：4μm)或石墨粉末和电解铜粉末(平均颗粒直径：35μm)的混合物作为成合金的粉末，且其基于铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的用量(重量％)列于表2；用磷酸三钙粉末(最大颗粒直径：45μm或更小，平均颗粒直径：20μm)、磷酸一氢钙CaHPO4·2H2O(最大颗粒直径：28μm或更小，平均颗粒直径：14μm)和磷酸二氢钙Ca(HPO4)2·H2O(最大颗粒直径：31μm或更小，平均颗粒直径：16μm)中的至少一种作为切削性能改良粉末，其混合量(重量％)列于表2；并且用硬脂酸锌(熔点：120℃)作为粘合剂，其基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量100重量份的用量为0.4重量份，将它们加入到100Kg的上述铁基粉末中，随后进行初级混合。
然后，在混合之下将所得混合物加热到120℃以便熔化该粘合剂，接着冷却将该成合金的粉末和/或切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面，形成一种经免离析(segregation-free)处理的铁基粉末。另外，添加表2所示基于铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份的作为润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)的量(重量份)，并均匀混合形成铁基混合粉末。
如同在实施例1中，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在490MPa的压塑压力下进行压制，以便形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用和测量外径的尺寸变化率试验用生坯环形样品，外径60mm×高10mm的钻孔试验用生坯碟形样品，以及10×10×55mm的矩形生坯。用阿基米德法测量矩形生坯的密度。
在RX气氛中使用网带式炉于1120℃烧结这些生坯样品15分钟，以便形成烧坯。
用和实施例1相同的方法对每个烧坯(样品)进行径向压碎试验、测量外径尺寸变化率的试验和钻孔试验，测定径向压碎强度(N/mm2)、外径的尺寸变化率和切削性能(钻孔数)。结果示于表2。
表2
  混合粉末号   铁基粉末     制合金粉末     切削性能改良粉末          润滑剂     生坯               烧坯性能  烧坯外观   备注
类型*    类型 含量**重量％     类型 含量**据Ca的重量％ 类型 含量***重量份     密度Mg/m3  径向压碎强度Mpa   切削性能  尺寸变化率％
    孔数
  2-1     e   石墨粉末    0.7   -     - 硬脂酸锌   0.4     6.74     400     7     0.11     佳   对比例
  2-2     e   石墨粉末    0.7   磷酸三钙     0.13 硬脂酸锌   0.4     6.75     390     360     0.13     佳   实施例
  2-3     e   石墨粉末    0.7   磷酸三钙     0.19 硬脂酸锌   0.6     6.72     350     520     0.15     佳   实施例
  2-4     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸三钙     0.22 硬脂酸锌   0.4     6.75     780     206     0.30     佳   实施例
  2-5     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸三钙     0.22 硬脂酸锌   0.6     6.74     770     210     0.27     佳   实施例
  2-6     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸三钙磷酸一氢钙     0.060.06 硬脂酸锌   0.7     6.71     765     205     0.16     佳   实施例
  2-7     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸三钙磷酸二氢钙     0.100.09 硬脂酸锌   0.6     6.75     770     340     0.20     佳   实施例
  2-8     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸一氢钙     0.21 硬脂酸锌   0.6     6.73     780     320     0.26     佳   实施例
  2-9     e   石墨粉末Cu粉末    0.82.0   磷酸二氢钙     0.21 硬脂酸锌   0.75     6.72     770     215     0.27     佳   实施例
*)e：水雾化铁基粉末(进行了免离散处理)
**)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
***)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
在本发明的全部实施例中，生坯具有高密度，烧坯具有高径向压碎强度和低外径尺寸变化率，并且能够形成有大量钻孔和优异切削性能的烧坯。因此，该铁基混合粉末具有粉末冶金用铁基混合粉末所需的优异性能。
另一方面，在对比例中，切削性能变差。
水雾化铁粉(表2符号e)的组成和实施例1中水雾化铁粉(符号a)的基本上相同。铁基混合粉末和烧坯的组成呈现出如实施例1的变化趋势。
实施例3-第一实施方案
用水雾化的铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。将以下材料的混合物添加到一台V-混料机中的100千克的该铁基粉末中，随后进行初级混合以便形成铁基混合粉末：基于铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的表3所示量(重量％)的用作合金粉末的天然石墨粉末(平均颗粒直径：4μm)和电解铜粉末(平均颗粒直径：35μm)；表3所示混合量(重量％)的用作切削性能改良粉末的磷酸三钙粉末(最大颗粒直径：45μm，平均颗粒直径：20μm)和氟化钙(最大颗粒直径：30μm，平均颗粒直径：15μm)中的至少一种；以及表3所示基于100重量份铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的用作润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)的量(重量份)。这些铁基混合粉末包括含羟基磷灰石粉末(平均颗粒直径：16μm)作为切削性能改良粉末的铁基混合粉末，以及不含切削性能改良粉末的铁基混合粉末。
然后，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并进行压制使生坯密度为6.8Mg/m3，以便形成外径60mm×内径20mm×高30mm的车削试验用生坯环形样品。在RX气氛中使用网带式炉于1130℃烧结这些生坯样品20分钟，以形成烧坯。
用一台NC多工序自动数控机床对每个烧坯(样品)进行车削试验。使用金属陶瓷车刀(Toshiba Tungaloy Co.，Ltd.制造)进行车削试验，条件是加工速度为100m/min且切削厚度为0.4mm。
在每车削1000-m时，用放大50倍的轮廓测定投影仪观察刀头，样品最大车削为5000-m，测量车刀的腹边皮磨损。按照JIS B 401l测量腹边皮磨损量，并作为在试验后车刀的的磨损量。在试验后，目测各个样品的切削表面，确定光泽外观的存在。结果示于表3。
表3
 混合粉末号   铁基粉末        制合金粉末              切削性能改良粉末              润滑剂     生坯   切削性能   烧坯外观   备注
   类型*     类型 含量**重量％     类型 含量**据Ca的重量％ FC值***(据Ca)     类型 含量****重量份     密度Mg/m3  Flank磨损mm   切口外观
3-1     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   -     -    -     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.80   有光   对比例
3-2     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙     0.17    -     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.60   无光   实施例
3-3     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.170.05    0.29     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.59   无光   实施例
3-4     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.280.05    0.18     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.55   无光   实施例
3-5     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.060.10    1.67     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.52   有光   实施例
3-6     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.060.15    2.50     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.41   有光   实施例
3-7     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.170.15    0.88     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.35   有光   实施例
3-8     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.060.21    3.50     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.35   有光   实施例
3-9     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.110.21    1.91     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.35   有光   实施例
3-10     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙     0.060.26    4.33     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.31   有光   实施例
3-11     f     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   磷酸三钙氟化钙羟基磷灰石     0.020.150.02    3.75     硬脂酸锌     1.0     6.8     0.4   有光   实施例
*)f.水雾化粉末
**)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
***)FC值(据Ca)＝(氟化钙含量)/(磷酸钙化合物含量)
****)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
在本发明的所有实施例中，烧坯显示少量的腹边皮磨损且切削性能优异。特别是，在本发明的下列实施例中，腹边皮磨损量进一步减少，并且烧坯具有光泽的切削面和出色的外观，这些实施例中，氟化钙量对磷酸三钙化合物(总)量的比，即FC值为约0.8或更高。
另一方面，本发明范围之外的对比例中，腹边皮磨损量大，而且烧坯的机械加工性差。
水雾化铁粉(表3中符号f)的组成与实施例1水雾化铁粉(表1中符号a)的相同。铁基混合粉末和烧坯的组成显示和实施例1相同的趋势。
实施例4-第一实施方案
将轧屑还原得到的铁粉(商品名：KIP255 M由Kawasaki Steel Corporation制造)用作铁基粉末。将以下材料的混合物添加到一台V-混料机中的100千克的该铁基粉末中，随后进行初级混合以便形成铁基混合粉末：基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量的表4所示量(重量％)的用作成合金的粉末的石墨粉末(平均颗粒直径：5μm或镍粉平均颗粒直径：4μm)与水雾化铜粉(含70％或更多的平均颗粒直径45μm或更小的颗粒)；以表4所示混合量(重量％)的用作切削性能改良粉末的羟基磷灰石粉末和氟化钙粉末(平均颗粒直径分别为20μm和18μm)中的至少一种；以及表4所示基于100重量份铁基粉末、合金粉末和切削性能改良粉末总量的用作润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)的量(重量份)。
然后，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在624-655MPa的压塑压力下进行压制，以便形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用和外径的尺寸变化率测量试验用生坯环形样品、外径60mm×高10mm的钻孔试验用碟形样品产品、以及10×10×55mm的矩形生坯。用阿基米德法测得调节到6.8Mg/m3的矩形生坯密度。
在RX气氛中使用网带式炉于1130℃烧结这些生坯样品20分钟，以形成烧坯。
对每个烧坯(样品)进行按照JIS Z 2507的径向压碎试验和测量外径尺寸变化率的试验，并在以下条件下进行钻孔试验，这些条件包括：10000rpm转速和0.012mm/转的进料速度，以便测量径向压碎强度(N/mm2)、外径的尺寸变化率以及机械加工性(孔数)。径向压碎强度(N/mm2)是按照JIS Z 2507测量的。外径的尺寸变化率如下测量：基于冲模(模具)的外径测量烧结后环形样品的外径，确定相对该冲模(模具)外径的变化率(＝{(烧结后环形样品的平均直径-冲模(模具)的外径)/(冲模(模具)的外径)}×100％)。将该变化率看作外径尺寸变化率。孔数为直到钻头(用高速钢制造，1.2mm)碎裂时所形成的孔数。
结果示于表4。
表4
  编号   铁基粉末       制合金粉末           切削性能改良粉末          润滑剂                      烧坯性能
  类型     类型 含量*重量％    类型   微晶大小 Ca含量*重量％     类型 含量**重量％   径向压碎强度Mpa   切削性能孔数  尺寸变化率％ 烧坯外观   备注
  4-1   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 未添加   硬脂酸锌    0.75     746     7     0.19   佳   对比例
  4-2   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     190     0.12   硬脂酸锌    0.75     640     75     0.25   佳   实施例
  4-3   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     220     0.12   硬脂酸锌    0.75     665     105     0.17   佳   实施例
  4-4   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     450     0.12   硬脂酸锌    0.75     670     141     0.16   佳   实施例
  4-5   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     610     0.12   硬脂酸锌    0.75     710     210     0.15   佳   实施例
  4-6   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     690     0.12   硬脂酸锌    0.75     740     380     0.13   佳   实施例
  4-7   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     880     0.12   硬脂酸锌    0.75     745     560     0.13   佳   实施例
  4-8   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     880     0.28   硬脂酸锌    0.75     742     760     0.17   佳   实施例
  4-9   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     880     0.39   硬脂酸锌    0.75     740     770     0.18   佳   实施例
  4-10   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石     880     0.52   硬脂酸锌    0.75     680     799     0.20   佳   实施例
  4-11   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 羟基磷灰石CaF2     880-     0.120.10   硬脂酸锌    0.75     741     582     0.15   佳   实施例
  4-12   255M   Cu粉末石墨粉末     1.50.7 MnS     0.50   硬脂酸锌    0.75     722     108     0.24   碳黑粘附   常规实例
  4-13   255M   Cu粉末Ni粉末     0.50.5 羟基磷灰石     880     0.35   硬脂酸锌    0.75     850     205     0.10   佳   实施例
*)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
**)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
在本发明的实施例中，尤其是满足优选条件的那些实施例中，烧坯的压碎强度高、外径尺寸变化率低、并且钻孔数大和切削性能优异，因此，本发明的铁基混合粉末具有作为粉末冶金用铁基混合粉末的优异性能。
另一方面，在本发明范围以外的对比例和常规实例中，生坯切削性能低下或其表面有熏渍。
还原铁粉(KIP255M)的组成基本上和实施例1还原铁粉(表1中符号b)的组成相同。铁基混合粉末和烧坯的组成呈现和实施例1相同的趋势。
实施例5-第一实施方案
用水雾化铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。将以下材料的混合物添加到100千克该铁基粉末中，随后进行初级混合：基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量的表5所示量(重量％)的用作合金粉末的天然石墨粉末(平均颗粒直径：5μm)和电解铜粉末(平均颗粒直径：35μm)；表5所示混合量(重量％)的用作切削性能改良粉末的羟基磷灰石粉末和氟化钙粉末(平均颗粒直径分别为18μm和23μm)中的至少一种；以及基于100重量份铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量的0.4重量份的用作润滑剂的硬脂酸锌(熔点：120℃)。
然后，在混合之下将所得混合物加热到120℃以便熔化粘合剂，接着冷却将该成合金的粉末和/或切削性能改良粉末固定到铁基粉末的表面，形成一种经免离析(segregation-free)处理的铁基粉末。另外，添加表5所示基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量100重量份的作为润滑剂的硬脂酸锌(平均颗粒直径：20μm)的量(重量份)，并均匀混合形成铁基混合粉末。
如实施例4，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在590MPa的压塑压力下进行压缩压制，以便形成外径35mm×内径14mm×高10mm的径向压碎试验用和外径尺寸变化率测量试验用生坯环形样品，外径60mm×高10mm的钻孔试验用生坯碟形样品、以及10×10×55mm的矩形生坯。
在RX气氛中使用网带式炉于1130℃烧结这些生坯样品15分钟，以形成烧坯。
用和实施例4相同的方法对每个烧坯(样品)进行径向压碎试验、外径尺寸变化率的测量试验和钻孔试验，测定径向压溃强度(N/mm2)、外径的尺寸变化率和钻孔数。结果示于表5。
表5
  编号     铁基粉末         制合金粉末             切削性能改良粉末          润滑剂                        烧坯性能
    类型     类型 含量*重量％   类型 微晶大小 Ca含量*重量％     类型 含量**重量％   径向压碎强度Mpa   切削性能孔数    尺寸变化率％  烧坯外观   备注
  5-1     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   未添加   硬脂酸锌     0.75     770     9     0.23   佳   对比例
  5-2     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    450     0.12   硬脂酸锌     0.75     755     205     0.30   佳   实施例
  5-3     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    610     0.12   硬脂酸锌     0.75     761     290     0.28   佳   实施例
  5-4     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    690     0.12   硬脂酸锌     0.75     764     511     0.22   佳   实施例
  5-5     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    880     0.12   硬脂酸锌     0.75     771     751     0.21   佳   实施例
  5-6     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    880     0.28   硬脂酸锌     0.75     752     1010     0.23   佳   实施例
  5-7     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    880     0.39   硬脂酸锌     0.75     734     1042     0.24   佳   实施例
  5-8     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    880     0.52   硬脂酸锌     0.75     670     1088     0.25   佳   实施例
  5-9     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石CaF2    880-     0.120.10   硬脂酸锌     0.75     755     781     0.20   佳   实施例
  5-10     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8 MnS     0.50   硬脂酸锌     0.75     745     98     0.29   碳黑粘附   常规实例
  5-11     301A     Cu粉末石墨粉末     1.50.8   羟基磷灰石    880     0.39   硬脂酸锌     0.70     740     1015     0.22   佳   实施例
*)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
**)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
在本发明的实施例中，尤其是满足优选条件的那些实施例中，当和不含切削性能改良粉末的产品相比时，烧坯的压碎强度高且外径尺寸变化率低，并且钻孔数大，因此，能形成切削性能优异的烧坯。另外，该铁基混合粉末有作为粉末冶金用铁基混合粉末的优异性能。
另一方面，在本发明范围以外的对比例中，径向压碎强度低，机械加工性恶化。
水雾化铁粉(KIP301A)的组成和实施例1中水雾化铁粉(表1中符号a)的基本上相同。铁基混合粉末和烧坯的组成呈现出如实施例1的变化趋势。
实施例6-第二实施方案
用水雾化铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。将以下材料的混合物添加到热混合机中的1公斤该铁基粉末中，并充分混合：用作成合金粉末的石墨粉末(平均颗粒直径：23μm)和电解铜粉末(平均颗粒直径：25μm)，表6所示类型的切削性能改良粉末(平均颗粒直径：12-28μm)，以及表6所示类型的粘合剂。所混合的成合金粉末和切削性能改良粉末的量是基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末的总量(重量％)，其如表6所示。粘合剂的量是基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份的量(重量份)，其如表6所示。
然后，在混合之下将所得混合物加热到表6所示温度，其基于所混合(初级混合)粘合剂的最低和最高熔点，以便形成初级混合物。然后，将该混合物在混合下冷却到85℃或更低的温度。
另外，将初级混合物冷却到40℃，并向该初级混合物中加入表6所示类型的润滑剂(游离润滑剂)。所加润滑剂的量列于表6。然后将所得混合物混合均匀(二次混合)，并从热混合机中排出。所混合游离润滑剂的量是基于铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末总量为100重量份的量(重量份)，其如表6所示。
表7显示除二次混合中所加热塑性树脂粉末、硬脂酸锌和硬脂酸锂之外的润滑剂的符号和类型。表8显示二次混合中所用热塑性树脂粉末的符号和类型、组成、聚合方法、主颗粒直径、团聚平均颗粒直径和分子量。
关于对比例，制备了不含切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第6-12号)、含MnS作为切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第6-15号)(常规实例)。而且，在一个对比例中(铁基混合粉末第6-14号)，该混合物用V-混合机在室温下混合30分钟，同时不使用粘合剂，而在本发明的实施例中(铁基混合粉末第6-17号)，将粘合剂(聚乙烯醇；PVB)溶解在有机溶剂(异丙醇)中，然后经蒸发将制合金粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末上。
就石墨粉末和碱土金属氟化物粉末的粘合度检测每种铁基混合粉末。从每种铁基混合粉末中筛出200目或更大粉末及100目或更小的粉末，通过分析测定这些粉末以及整个铁基混合粉末的C含量和F含量。然后，通过下式(1)和(2)计算粘合度：
石墨粉末的粘合度用下式(1)计算：
石墨粉末的粘合度＝(颗粒大小为200目或更大及100目或更小的粉末的C含量)/(全部铁基混合粉末的C含量)    ………………(1)
切削性能改良粉末的粘合度用下式(2)计算：
切削性能改良粉末的粘合度＝(颗粒大小为200目或更大及100目或更小的粉末的F含量)/(全部铁基混合粉末的F含量)…………(2)
然后，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在480MPa的压塑压力下进行压制，以便形成外径60mm×高10mm的钻孔试验用生坯碟形样品，以及10×10×55mm的矩形生坯。
用阿基米德法测量矩形生坯的密度。
在RX气氛中用网带式炉于1130℃烧结这些生坯样品20分钟，以形成烧坯。
对每个烧坯(样品)在以下条件下进行钻孔试验以测定孔数，这些条件包括：10000rpm转速和0.012mm/转的进料速度。直到钻头(高速钢，1.2mm)碎裂时所形成的孔数作为切削性能的指标。
结果示于表9。
表6
铁基混合粉末编号         制合金粉末****重量％          切削性能改良粉末 初级混合加热温度℃                                            粘合剂
  铜粉末   石墨粉末     类型 含量****重量％ 颗粒直径μm    硬脂酸熔点69℃重量份     油酰胺熔点76℃重量份   硬脂酰胺熔点103℃重量份   硬脂酰胺和亚乙基双硬脂酰胺的熔融混合物熔点125℃重量份  亚乙基双硬脂酰胺熔点142℃重量份 总计*****重量份
  6-1     2.0     0.75     CaF2     0.15     10     135     -     -     -     0.20     0.25     0.45
  6-2     2.0     0.75     CaF2     0.30     15     110     0.20     -     -     0.10     -     0.30
  6-3     2.0     0.75     CaF2     0.40     25     86     -     0.40     -     -     -     0.40
  6-4     2.0     0.75     CaF2     0.50     10     120     -     -     0.80     -     -     0.80
  6-5     2.0     0.75     CaF2     0.65     35     135     -     -     -     0.50     -     0.50
  6-6     2.0     0.75     MgF2     0.30     25     140     -     -     -     0.20     0.20     0.40
  6-7     2.0     0.75     MgF2     0.50     20     115     -     -     0.20     0.20     -     0.40
  6-8     2.0     0.75     SrF2     0.30     15     110     -     0.20     -     0.20     -     0.40
  6-9     2.0     0.75     SrF2     0.50     20     96     -     0.20     0.20     -     -     0.40
  6-10     2.0     0.75     BaF2     0.30     26     120     0.25     -     -     -     0.40     0.65
  6-11     2.0     0.75     BaF2     0.50     30     96     -     0.30     0.30     -     -     0.60
  6-12     2.0     0.75     -     -     -     90     0.20     -     0.30     -     -     0.50
  6-13     2.0     0.75     CaF2     0.90     25     110     0.20     -     -     -     0.20     0.40
  6-14     2.0     0.75     CaF2     0.50     10     RT*     -     -     -     -     -     -
  6-15     2.0     0.75     MnS     0.50     24     100     -     0.15     -     -     0.50     0.65
  6-16    ******0.5Ni     0.5     CaF2     0.45     35     120     -     -     0.80     -     -     0.8
  6-17     2     0.75     CaF2     0.5     10     -     -     -     -     -     -    *******PVB 0.1
表6(续)
铁基混合粉末编号                                                   游离润滑剂
                类型：含量(重量份) 总计*****重量份 类型：**含量*****重量份 总计*****重量份
热塑性树脂粉末***  硬脂酸锌   硬脂酸锂
    类型     含量
    6-1     -     -     0.20     -     0.20     -     0.20
    6-2     C     0.25     0.20     -     0.45     -     0.45
    6-3     F     0.10     0.10     -     0.20     e：0.20     0.40
    6-4     G     0.20     0.20     -     0.40     f：0.10     0.50
    6-5     -     -     -     0.10     0.10     a：0.40     0.50
    6-6     B     0.10     0.20     0.05     0.35     c：0.15     0.50
    6-7     C     0.25     -     -     0.25     f：0.15     0.40
    6-8     D     0.20     0.20     -     0.40     b：0.10，d：0.20     0.70
    6-9     A     0.15     -     0.25     0.40     -     0.40
6-10 E 0.10 0.10 - 0.20 e：0.20 0.40
    6-11     E     0.20     -     -     0.20     -     0.20
    6-12     B     0.10     -     -     0.10     c：0.30     0.40
    6-13     -     -     0.20     -     0.20     d：0.10     0.30
    6-14     -     -     0.75     -     0.75     -     0.75
    6-15     -     -     0.15     -     0.15     f：0.20     0.35
    6-16     G     0.2     0.2     -     0.4     f：0.1     0.5
    6-17     -     -     0.70     -     0.70     -     0.70
*)用V形混合机混合
**)参见表7
***)参见表8
****)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
*****)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
******)0.5重量％镍粉代替铜粉
*******)0.1重量份聚乙烯醇
表7
    符号                     类型
    a 硬脂酸
    b 油酰胺
    c 硬脂酰胺
    d 硬脂酰胺和亚乙基双(硬脂酰胺)的熔融混合物
    e 亚乙基双(硬脂酰胺)
    f 分子量为10000或更低的聚乙烯，或亚乙基双(硬脂酰胺)与分子量为10000或更低的聚乙烯的熔融混合物
表8
热塑性树脂粉末类型的符号           热塑性树脂粉末的制造条件            热塑性树脂粉末的性质
组成*     组分比重量％   聚合方法   平均分子量(万(tethousand)) 初级颗粒直径μm 团聚颗粒直径μm
    A   MMA     100   共聚     40     0.04     30
    B   BA/MMA     60/40   核壳两步共聚     200     1     40
    C   ST/BMA     70/30   共聚     300     3     25
    D   MMA/BD     85/15   共聚     80     0.08     15
    E   MMA/BMA     70/30   共聚     60     0.4     30
    F   ST/AN     80/20   共聚     100     0.3     20
    G   EA/ST     60/40   核壳两步共聚     250     0.1     15
MMA：甲基丙烯酸甲酯
BMA：甲基丙烯酸正丁酯
EA： 丙烯酸乙酯
BA： 丙烯酸正丁酯
AN： 丙烯腈
BD： 丁二烯
ST： 苯乙烯
表9
铁基混合粉末编号              粘合度   生坯   烧坯性能 烧坯外观   备注
  石墨粉末％  切削性能改良粉末*％   密度Mg/m3   切削性能
   孔数
    6-1     85     87    6.88     520   佳   实施例
    6-2     83     84    6.85     630   佳   实施例
    6-3     83     75    6.84     750   佳   实施例
    6-4     84     83    6.84     880   佳   实施例
    6-5     83     70    6.82     820   佳   实施例
    6-6     84     78    6.84     450   佳   实施例
    6-7     86     79    6.83     480   佳   实施例
    6-8     82     81    6.85     510   佳   实施例
    6-9     84     80    6.83     540   佳   实施例
    6-10     83     76    6.85     490   佳   实施例
    6-11     86     73    6.82     530   佳   实施例
    6-12     83     -    6.86     5   佳   对比例
    6-13     81     72    6.74     860   佳   实施例
    6-14     25     32    6.87     250   佳   对比例
    6-15     83     -    6.83     830   粘附熏渍   常规实例
    6-16     82     71    6.82     340   佳   实施例
    6-17     75     68    6.84     870   佳   实施例
*)碱土金属氟化物
在本发明的所有实施例中，尤其是满足优选条件的那些实施例中，烧坯的压碎强度高、石墨粉末和切削性能改良粉末的粘合度高、并且钻孔数大。因此，能形成切削性能优异的烧坯，并且铁基混合粉末具有粉末冶金所需的优异性能。
另一方面，在本发明范围以外的对比例中，生坯切削性能低下。另外，在包括含S切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第6-15)(常规实例)中，观察到烧坯外观上存在的缺陷。
水雾化铁粉(KIP301A)的组成和实施例1中水雾化铁粉(表1中符号a)的基本上相同。铁基混合粉末和烧坯的组成呈现出如实施例1的变化趋势。
实施例7-第二实施方案
用水雾化铁粉(商品名：KIP301 A由Kawasaki Steel Corporation制造)作为铁基粉末。将用作成合金粉末的石墨粉末(平均颗粒直径：23μm)和电解铜粉末(平均颗粒直径：25μm)的混合物和与表10所示类型的切削性能改良粉末(平均颗粒直径：7-20μm)添加到1公斤该铁基粉末中，并将作为粘合剂的，从表10所示油酸、锭子油和汽轮机油中选择的至少一种喷洒在所得的混合物上，然后混合(初级混合)。粘合剂的量用如表10所示的重量份表示，其基于总量100重量份的铁基粉末、成合金粉末和切削性能改良粉末。
然后，在混合之下将所得混合物加热到表6所示温度，其基于所混合(初级混合)粘合剂的最低和最高熔点，以便形成初级混合物。然后，将该混合物在混合下冷却到85℃或更低的温度。
另外，以表10所示的量进一步向初级混合物中添加粘合剂硬脂酸锌，将所得混合物放入热混合机中，并充分混合形成混合物。将如此形成的混合物在混合下加热到表10所示的温度，形成二次混合物。
然后，将二次混合物在混合下冷却到85℃或更低。进而，将二次混合物冷却到40℃，并向二次混合物中加入表10所示类型的游离润滑剂。所加润滑剂的量列于表10。然后，将所得混合物均匀混合(第3次混合)，并从热混合机中排出，形成铁基混合粉末。在第3次混合中所加的除热塑性树脂粉末、硬脂酸锌和硬脂酸锂之外的润滑剂的符号和类型与实施例6中表7所列的相同。在第三次混合中所用热塑性树脂粉末的符号、类型、组成、聚合方法、主颗粒直径、团聚颗粒直径和分子量与实施例6中表8所列的相同。
所用铁基混合粉末包括，不含切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第7-12号)、含MnS作为切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第7-15号)(常规实例)。而且，在一个对比例中(铁基混合粉末第7-14号)，用V-混合机在室温(RT)下混合混合物30分钟，同时不使用粘合剂，并且在本发明的实施例中(铁基混合粉末第7-16号)，将粘合剂(PVB)溶解在有机溶剂(甲苯)中，然后经蒸发将成合金粉末和切削性能改良粉末固定到铁基粉末上。
按照和实施例6相同的方式就石墨粉末，和碱土金属氟化物粉末的粘合度检测每种铁基混合粉末。
然后，按和实施例6相同的方式，用每种这样形成的铁基混合粉末填充冲模(模具)，并在480MPa的压力下进行压制，以便形成外径60mm×高10mm的钻孔试验用碟形样品生坯，以及10×10×55mm的矩形生坯。
用和实施例6相同的阿基米德法测量矩形生坯的密度。
在RX气氛中用网带式炉于1130℃烧结这些生坯样品20分钟，以形成烧坯。
对每个烧坯(样品)在以下条件下进行钻孔试验，以便按和实施例6相同的方式测定钻孔数，这些条件包括：10000rpm转速和0.012mm/转的进料速度。
结果示于表11。
表10
铁基混合粉末编号 制合金粉末****重量％              切削性能改良粉末 二次混合加热温度℃                                  粘合剂
  铜粉末   石墨粉末     类型 含量****重量％   颗粒直径μm     油酸重量份     锭子油重量份     汽轮机油重量份    硬脂酸锌重量份 *****重量份
    7-1     2.0     0.75     CaF2     0.15     10     125     0.07     -     -     0.30     0.37
    7-2     2.0     0.75     CaF2     0.30     15     120     0.10     -     -     0.50     0.60
    7-3     2.0     0.75     CaF2     0.40     25     115     0.12     -     -     0.40     0.52
    7-4     2.0     0.75     CaF2     0.50     10     130     -     0.07     -     0.35     0.42
    7-5     2.0     0.75     CaF2     0.65     35     140     -     0.10     0.15     0.40     0.65
    7-6     2.0     0.75     MgF2     0.30     25     120     -     -     0.20     0.70     0.90
    7-7     2.0     0.75     MgF2     0.50     20     130     -     0.05     -     0.38     0.43
    7-8     2.0     0.75     SrF2     0.30     15     120     -     0.07     -     0.35     0.42
    7-9     2.0     0.75     SrF2     0.50     20     110     -     0.10     0.15     0.40     0.65
    7-10     2.0     0.75     BaF2     0.30     26     120     -     -     0.20     0.70     0.90
    7-11     2.0     0.75     BaF2     0.50     30     130     -     0.06     -     0.38     0.44
    7-12     2.0     0.75     -     -     -     110     0.08     -     -     0.40     0.48
    7-13     2.0     0.75     CaF2     0.90     25     130     -     0.10     -     0.35     0.45
    7-14     2.0     0.75     CaF2     0.50     10     RT*     -     -     -     -     -
    7-15     2.0     0.75     MnS     0.50     24     120     -     0.12     -     0.35     0.47
    7-16     2     0.75     CaF2     0.04     25     -     -     -     -     -    ******PVB0.09
表10(续)
   铁基混合粉末编号                                      游离润滑剂
             类型：含量(重量份) 总计*****重量份 类型***含量*****重量份 总计*****重量份
  热塑性树脂粉末**   硬脂酸锌 硬脂酸锂
  类型   含量
    7-1   -   -     0.40     -     0.40     -     0.40
    7-2   -   -     0.25     -     0.25     -     0.25
    7-3   -   -     0.30     -     0.30     -     0.30
    7-4   C   0.15     -     0.05     0.20     f：0.60     0.80
    7-5   A   0.20     -     -     0.20     c：0.20     0.40
    7-6   B   0.25     -     -     0.25     a：0.05，d：0.15     0.45
    7-7   D   0.30     -     0.10     0.40     d：0.15     0.55
    7-8   C   0.15     -     0.05     0.20     f：0.60     0.80
    7-9   E   0.20     -     -     0.20     c：0.20     0.40
    7-10   F   0.25     -     -     0.25     d：0.15     0.40
    7-11   G   0.30     -     0.10     0.40     d：0.15     0.55
    7-12   F   0.20     -     -     0.20     e：0.15     0.35
    7-13   -   -     -     0.30     0.30     -     0.30
    7-14   -   -     -     -     -     e：0.75     0.75
    7-15   G   0.15     -     -     0.15     b：0.30d：0.05     0.50
    7-16   -   -     0.75     -     0.75     -     0.75
*)用V形混合机混合
**)参见表8
***)参见表7
****)基于(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)的总计量
******)基于总计100重量份的(铁基粉末+成合金的粉末+切削性能改良粉末)
*******)0.09重量份的聚乙烯醇
表11
  铁基混合粉末编号            粘合度   压坯   烧坯性能 烧坯外观   备注
  石墨粉末％ 切削性能改良粉末*％   密度Mg/m3   切削性能
  钻孔数
  7-1     83     86     6.88     515   佳 实施例
  7-2     82     80     6.85     610   佳 实施例
  7-3     83     74     6.84     760   佳 实施例
  7-4     82     83     6.84     860   佳 实施例
  7-5     83     71     6.82     810   佳 实施例
  7-6     81     78     6.84     440   佳 实施例
  7-7     83     80     6.83     460   佳 实施例
  7-8     85     81     6.85     505   佳 实施例
  7-9     84     81     6.83     530   佳 实施例
  7-10     83     76     6.85     480   佳 实施例
  7-11     81     72     6.82     510   佳 实施例
  7-12     83     -     6.86     3   佳 对比例
  7-13     81     72     6.74     20   佳 实施例
  7-14     25     32     6.87     230   佳 对比例
  7-15     83     -     6.83     810   粘附熏渍 常规实例
  7-16     75     73     6.82     715   佳 实施例
*)碱土金属氟化物
在本发明的所有实施例中，尤其是满足优选条件的那些实施例中，烧坯的压碎强度高、石墨粉末和切削性能改良粉末的粘合度高、并且钻孔数大。因此，能形成切削性能优异的烧坯，并且铁基混合粉末具有粉末冶金所需的优异性能。
另一方面，在本发明范围以外的对比例中，石墨粉末和切削性能改良粉末的粘合度低，使切削性能恶化。另外，在包括含S切削性能改良粉末的铁基混合粉末(第7-15)(常规实例)中，观察到烧坯外观上存在的缺陷(熏渍)。
水雾化铁粉(KIP301A)的组成和实施例1中水雾化铁粉(表1中符号a)的基本上相同。铁基混合粉末和烧坯的组成呈现出同实施例1的趋势。
如上述，本发明能改进烧坯的切削性能而不使机械性能恶化。另外，本发明能形成不含S(硫)的切削性能改良粉末，由此允许制造对烧结炉(加热装置、传送带等)不造成S污染及无有害影响的烧坯。因此，本发明有显著的工业效果。

Claims (31)

1.一种用于粉末冶金的铁基混合粉末，其含有铁基粉末、成合金的粉末、平均粒径为50μm或以下的含碱土金属磷酸盐化合物的切削性能改良粉末、以及润滑剂。
2.权利要求1的铁基混合粉末，其中碱土金属磷酸盐化合物包含磷酸钙化合物。
3.权利要求2的铁基混合粉末，其中该碱土金属磷酸盐化合物包含羟基磷灰石。
4.权利要求3的铁基混合粉末，其中该切削性能改良粉末由羟基磷灰石组成。
5.权利要求3的铁基混合粉末，其中该羟基磷灰石具有超过200的微晶大小。
6.权利要求2的铁基混合粉末，其中切削性能改良粉末由磷酸钙化合物组成。
7.权利要求2的铁基混合粉末，其中该磷酸钙化合物选自磷酸三钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙、羟基磷灰石及其混合物。
8.权利要求2的铁基混合粉末，其中该磷酸钙化合物是磷酸三钙和羟基磷灰石中的至少一种。
9.权利要求2～8中任意一项所述的铁基混合粉末，其中以Ca计的磷酸钙化合物总含量为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的0.02-0.39质量％。
10.权利要求1的铁基混合粉末，其中该切削性能改良粉末进一步含有碱土金属氟化物。
11.权利要求10的铁基混合粉末，其中该碱土金属磷酸盐化合物包括磷酸钙化合物，并且该碱土金属氟化物包括氟化钙。
12.权利要求11的铁基混合粉末，其中该切削性能改良粉末由磷酸钙化合物和氟化钙组成。
13.权利要求11的铁基混合粉末，其中含有该氟化钙和该磷酸钙化合物，且氟化钙含量/磷酸钙化合物含量的比值按Ca计为0.8或更高。
14.权利要求11的铁基混合粉末，其中该磷酸钙化合物选自磷酸三钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙、羟基磷灰石及其混合物。
15.权利要求11的铁基混合粉末，其中以Ca计的磷酸钙化合物和氟化钙总含量为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的0.02-0.39质量％。
16.权利要求1的铁基混合粉末，其中用粘合剂将该成合金的粉末和该切削性能改良粉末中的至少一种固定到该铁基粉末的部分或整个表面上。
17.一种铁基烧坯，其通过压制权利要求1的铁基混合粉末制成生坯，然后烧结该生坯而获得。
18.一种含磷酸钙化合物的铁基烧坯。
19.一种铁基烧坯，其含有磷酸钙化合物，且该磷酸钙化合物的总含量以Ca计为0.01-0.39质量％。
20.权利要求18或19的铁基烧坯，其中该磷酸钙化合物含有磷酸三钙和羟基磷灰石中的至少一种。
21.一种铁基烧坯，其含0.02-0.39质量％的Ca和高于0.040-0.64质量％的P。
22.一种用于粉末冶金的铁基混合粉末，其含有铁基粉末、包括石墨粉的成合金的粉末、切削性能改良粉末、粘合剂以及润滑剂，其中该切削性能改良粉末包括碱土金属氟化物粉末，并且用该粘合剂将该石墨粉末和该碱土金属氟化物粉末固定到该铁基粉末表面上的凹部。
23.权利要求22的铁基混合粉末，其中该石墨粉末和该碱土金属氟化物粉末均被用该粘合剂固定到该铁基粉末的表面上。
24.权利要求22的铁基混合粉末，其中该切削性能改良粉末由碱土金属氟化物粉末组成。
25.权利要求22的铁基混合粉末，其中该润滑剂为处于游离态的游离润滑剂。
26.权利要求22的铁基混合粉末，其中该碱土金属氟化物粉末的含量为铁基粉末、成合金的粉末和切削性能改良粉末总量的0.1-0.7质量％。
27.权利要求22的铁基混合粉末，其中该碱土金属氟化物粉末选自氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡和其混合物。
28.一种铁基烧坯，其通过压制权利要求22的铁基混合粉末制成生坯，然后烧结该生坯而获得。
29.一种铁基烧坯，其通过压制权利要求23或25的铁基混合粉末制成生坯，然后烧结该生坯而获得。
30.一种制造用于粉末冶金的铁基混合粉末的方法，其包括：
将铁基粉末、含石墨粉末的成合金的粉末、含碱土金属氟化物粉末的切削性能改良粉末和至少一种粘合剂混合在一起；
将所得混合物加热到足以熔化粘合剂中至少一种的温度，条件是，当在所得混合物中含一种粘合剂时，将所得混合物加热到高于该至少一种粘合剂熔点10-100℃的温度，而当在所得混合物中含多于一种粘合剂时，将其加热到最低熔点温度加10℃至最高熔点的温度，同时混合以形成初级混合物；
通过冷却该初级混合物，将石墨粉末和切削性能改良粉末固定到该铁基粉末的表面上；和
将润滑剂添加到该冷却的初级混合物中，同时以低于该润滑剂最低熔点的温度混合。
31.一种制造用于粉末冶金的铁基混合粉末的方法，其包括：
将成合金的粉末、含碱土金属氟化物粉末的切削性能改良粉末和铁基粉末混合；
在混合的同时，将液体粘合剂喷雾到所得的混合物上；
将粘合剂添加到所得的混合物中并混合形成初级混合物；
将该初级混合物加热到110-150℃同时二次混合该初级混合物以便熔化该粘合剂；
冷却所得的二次混合粉末，以便将石墨粉末和该切削性能改良粉末牢固地固定到该铁基粉末表面上；和
向该二次混合粉末中添加润滑剂，并进行第三次混合，以便提供一种未结合到该铁基粉末上的以游离态存在的游离润滑剂。
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