CN109982790B - 铁基粉末冶金用混合粉末及使用其的烧结体的制造方法 - Google Patents

铁基粉末冶金用混合粉末及使用其的烧结体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铁基粉末冶金用混合粉末，其为将铁基粉末与选自Ca‑Al‑Si系复合氧化物粉末及Ca‑Mg‑Si系复合氧化物粉末中的至少1种混合而成的铁基粉末冶金用混合粉末，对所述复合氧化物粉末而言，在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于所述主相的相对高度为40％以下。

Description

铁基粉末冶金用混合粉末及使用其的烧结体的制造方法
技术领域
本发明涉及铁基粉末冶金用混合粉末、及使用该铁基粉末冶金用混合粉末制造烧结体的方法。
背景技术
粉末冶金被广泛用于各种机械部件的工业生产方法。通过粉末冶金来制造铁系粉末冶金部件的步骤如下进行。首先，将铁基粉末、Cu粉末及Ni粉末等合金用粉末、石墨粉、以及润滑剂混合而制备铁基粉末冶金用混合粉末。其次，将该混合粉末填充于模具，进行冲压成型而制成压粉体后，以低于主原料粉末的熔融温度的温度对该压粉体进行烧结，由此制造烧结体。其后，对得到的烧结体实施钻孔加工及车削加工等切削加工，由此得到所期望形状的铁系粉末冶金部件。
理想的粉末冶金，是以不对烧结体实施切削加工而能够将烧结体直接作为机械部件来应用的方式进行制造。但是，有时上述烧结会使原料混合粉末产生不均匀的收缩，发生不能够将烧结体直接应用于机械部件的情况。另外，近年来对机械部件的尺寸精度的要求提高，并且由于例如二齿链轮等部件形状的复杂化，形成通过以往的冲压成型工序难以得到近净成型部件的状况。
由于这样的情况，对烧结体实施切削加工而加工成所期望的形状日益成为必需。从这样的技术背景出发，研究了对烧结体赋予良好的被切削性的技术，以便可以对烧结体顺利地进行切削加工。
作为对烧结体赋予被切削性的手段，已知将MnS粉末添加到混合粉末中的方法。一般被认为：添加MnS粉末所产生的被切削性改善效果是基于赋予润滑性、辅助龟裂发展、通过形成积屑瘤而实现的工具保护等，对于钻孔等较低速的切削加工而言有效。但是，MnS粉末的添加在近年的高速切削加工或者硬烧结体的切削中并不能够说发挥了良好的被切削性。另外还产生其它问题，如烧结时容易在烧结体表面产生污垢、烧结体的机械强度容易下降等。
在这样的状况下提出了各种技术，其通过与上述添加MnS粉末的方法不同的方法来提高烧结体的被切削性。例如，专利文献1提出了“一种粉末冶金用铁系混合粉末，其特征在于，以铁粉为主体，含有具有钙斜长石相和/或钙黄长石相的平均粒径50μm以下的CaO-Al2O3-SiO2系复合氧化物的粉末0.02～0.3重量％”。
此外，专利文献2提出了“一种快削性烧结构件用的铁基混合粉末，其特征在于，在烧结构件用的铁基粉末中，相对于该铁基粉末100质量份，以0.01～1.0质量份的比例配合SiO2-CaO-MgO系的氧化物粉末”。
上述专利文献1、2的技术通过含有Ca-Al-Si系复合氧化物或Ca-Mg-Si系复合氧化物，不会使机械部件的强度大幅下降，并且与无添加该材料相比发挥良好的被切削性。但是，即使严格地调整上述复合氧化物的粒径和化学成分比，有时也会由于制造条件的微小差异而导致切削时的工具摩耗量大幅变化。
当工具摩耗量大幅变化时，对于近年的自动切削加工生产线而言，则需要预想工具摩耗量大的情况以设定工具更换个数。其结果是，不仅无法实现长时间的自动切削加工，而且还可能将因摩耗少而仍然能够继续使用的工具无意义地更换下来，难以说发挥了可以满足自动切削加工生产线的要求那样的、稳定且良好的被切削性。
本发明是鉴于这样的实际情况作出的，其目的在于，提供一种能够制作如下烧结体的铁基粉末冶金用混合粉末，在将该烧结体作为工具使用的情况下，当切削时，则切削工具摩耗量不会大幅变化、并且发挥稳定且良好的被切削性，以及用于制作如上所述的烧结体的有用的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利公报第3449110号
专利文献2:日本专利公开公报特开2010-236061号
发明内容
本发明一个方面涉及铁基粉末冶金用混合粉末，其特征在于，该混合粉末是将铁基粉末与选自Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末中的至少1种混合而成的铁基粉末冶金用混合粉末，对所述复合氧化物粉末而言，在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于所述主相的相对高度为40％以下。
附图说明
图1是例示本实施方式的复合氧化物粉末的、主相与第2相的峰值高度的X射线衍射图。
图2是图1的部分放大图。
图3是示出使用实施例的以2CaO-Al2O3-SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的、第2相的相对高度与工具摩耗量的关系的曲线图。
图4是示出实施例中使用的切削工具的表面附近的代替附图的照片。
图5是示出使用实施例的以CaO-Al2O3-2SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的、第2相的相对高度与工具摩耗量的关系的曲线图。
图6是示出使用实施例的以CaO-MgO-SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的、第2相的相对高度与工具摩耗量的关系的曲线图。
具体实施方式
将配合复合氧化物粉末而成的原料混合粉末烧结而得的烧结体，即使严格调整复合氧化物的粒径和化学成分比也会由于制造条件的微小差异而导致工具摩耗量产生较大差异，本发明人对这种现象的原因进行了研究。
结果查明主要原因为：相对于目标晶相(以下，称为“主相”)，在目标晶相外的晶相中仅次于主相的相(以下，称为“第2相”)的存在比率改变。
另外，可以预期的是，上述第2相越少则工具摩耗量越降低，但获知实际上当第2相的存在比率为指定范围时，则工具摩耗量会变为最小。
基于上述见解，对能够通过添加复合氧化物粉末来进一步降低切削工具的摩耗量、且用于稳定化被切削性的粉末构成进一步进行了深入研究，从而完成了本发明。
根据本发明，可以实现一种制造被切削性优异的烧结体的方法、以及能够得到该烧结体的铁基粉末冶金用混合粉末，所述烧结体能够用近年的自动切削加工生产线稳定且长时间地进行切削加工，切削工具可以使用到寿命而不用无意义地更换下来。
以下，对本发明的铁基粉末冶金用混合粉末及烧结体的制造方法的具体实施方式进行说明。
本实施方式的铁基粉末冶金用混合粉末为将铁基粉末与选自Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末中的至少1种混合而成的铁基粉末冶金用混合粉末，特别重要的是，对进行混合的复合氧化物粉末的物性进行规定。
就本实施方式中使用的复合氧化物而言，在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于前述主相的峰值高度的相对高度(以下，有时简称为“第2相的相对高度”)为40％以下。
如前述专利文献1、2所示，根据以往提出的技术，一般被认为：仅将经化学分析而得的元素比(例如Ca：Al：Si之比)设为目标组成，并且将粒径调整到指定范围的Ca-Al-Si系复合氧化物或Ca-Mg-Si系复合氧化物配合于粉末冶金用混合粉末中，即可以稳定地提高烧结体的被切削性。
本实施方式颠覆了如上所述的既往观念。即，通过本发明人的研究而获知：即使简单地添加经化学分析而得的元素比设为目标组成并且将其粒径调整到指定范围的复合氧化物，也不能够稳定地降低切削工具的摩耗量。
以往被认为：作为被切削性提高成分而使用的Ca-Al-Si系复合氧化物以及Ca-Mg-Si系复合氧化物通过在切削加工中产生的摩擦热和压力而在工具表面形成附着物，由此抑制切削工具的摩耗。但是，在仅严格调整化学组成和粒径的情况下，不能够使工具表面上的附着物生成状态及工具摩耗量稳定化。
本发明人使用X射线衍射装置(RIGAKU制，X射线衍射装置“RINT-1500”)按照下述表1所示的条件对复合氧化物粉末进行X衍射强度测定，并对其测定结果与被切削性的关系进行了研究。结果查明：在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，如果峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于前述主相的峰值高度的相对高度达到40％以下，则所得到的烧结体的被切削性提高，可以降低切削工具的摩耗量。
表1
Figure GDA0002943496770000041
图1是示出本实施方式的复合氧化物的、主相与第2相的峰值高度的一例的X射线衍射图。另外，图2是前述图1的部分放大图。图1、2所示的X射线衍射例示出了对成分组成已调整为2CaO-Al2O3-SiO2的复合氧化物粉末按照前述表1所示的条件进行X射线衍射时的、各相的强度(CPS：Count Per Second(每秒计数))。
在图1、2中，以钙黄长石(Gehlenite)为主要成分的相亦即“主相”显示出最高的X射线衍射强度，其发出最强线的面的峰强度显示为14327计数。另外显示：作为主相的钙黄长石以外的相，出现了陨铝钙石(Grossite)和硅灰石(Wollastonite)。
在作为主相的钙黄长石显示最强衍射角时的强度亦即峰值高度设为100而计算这些陨铝钙石及硅灰石相对于该峰值高度的相对高度。
其次，将除主相以外的该相对高度最高的相规定为“第2相”。在图1、2所示的例子中，硅灰石被规定为第2相，该硅灰石的相对高度显示为“4.125％”。
需要说明的是，就目标组成的复合氧化物的发出最强线的面而言：在2CaO-Al2O3-SiO2相(钙黄长石相)的情况下，其为(211)；在后述的CaO-Al2O3-2SiO2相(钙斜长石相)的情况下，其为(-204)；在CaO-MgO-SiO2相的情况下，其为(211)。
在按照上述方法求出的第2相的相对高度超过40％时，则虽然使用化学分析方法求得的各元素的比率达到目标组成，但具有硬质的Al2O3或SiO2局部性地富集的晶体结构，这些硬质相反而会促进切削工具的摩耗。因此本发明人认为：通过将复合氧化物粉末的上述第2相的相对高度设为40％以下，由此可以降低切削工具的摩耗，从而对烧结体稳定地赋予良好的被切削性。
上述复合氧化物粉末的第2相的相对高度优选为20％以下。通过将第2相的相对高度设为20％以下，来可以将工具摩耗抑制效果变得更显著。第2相的相对高度进一步优选为0.1％以上且15％以下。
但是，当第2相的相对高度小于1.5％时，则显示出第2相的相对高度越降低，工具摩耗量反倒越增加的倾向。即，当第2相的相对高度为1.5％左右时，工具摩耗抑制效果达到最显著，因此第2相的相对高度最优选为在于1.0％以上且2.0％以下的水平。
本实施方式中使用的复合氧化物粉末为选自Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末中的至少1种，具体而言优选以2CaO-Al2O3-SiO2相、CaO-Al2O3-2SiO2相和CaO-MgO-SiO2相中的任意者为主相的复合氧化物。
上述2CaO-Al2O3-SiO2相是在CaO-Al2O3-SiO2三元系氧化物相图中被称为钙黄长石(Gehlenite)的相，CaO-Al2O3-2SiO2相是被称为钙斜长石(Anorthite)的相。另外，CaO-MgO-SiO2相是在CaO-MgO-SiO2三元系氧化物相图中位于被称为钙镁橄榄石(Monticellite)的相的附近的相。
上述的复合氧化物粉末在以上述的相为主相的混合粉末中既可以单独使用任一种，也可以将2种以上组合使用。总之，使用时的各复合氧化物粉末显示如上所述的物性即可。
就本实施方式中使用的复合氧化物粉末而言，通过对炼钢厂所产生的转炉炉渣进行严选则可以得到显示如上所述的物性的复合氧化物粉末。具体而言，从转炉水淬炉渣中收集多个样品，通过化学成分及前述X射线衍射法进行是否与目标相符合的筛选。将与目标相符合的水淬炉渣用各种粉碎机调整至所期望的粒径即可。
或者，可以将使SiO2、Al2O3、CaO等单独的各氧化物粉末按照使元素达到目标组成的方式配合而成的起始原料通过熔融合成法制备成复合氧化物。即使采用熔融合成法，在冷却的过程中，目标组成以外的第2相的生成量也会变化，因此优选如下进行：预先确认整体的化学组成为目标组成并将熔融合成后的冷却条件设为合适条件，利用X射线衍射法确认所得到的复合氧化物的上述第2相的相对高度在指定范围。
作为上述冷却条件，例如关于冷却速度而言，由于熔化单位、以及所采用的冷却方法等情况而难以测定准确的冷却速度，但显示出如下倾向：越是从复合氧化物的熔融状态骤然进行冷却，第2相的相对高度越减小。商业化的加热及冷却方法有各种各样的方法，另外冷却速度也根据1个熔融批次的大小而变化，因此可以根据所采用的装置适当规定制造条件。
就本实施方式中使用的复合氧化物的粒径而言，可以适当利用以平均粒径计优选为50μm以下、更优选为12μm以下的复合氧化物。复合氧化物的粒径越微细则分散性越高，因此，本发明人认为：即使以低质量比来添加也可以得到工具摩耗量降低效果。
但是，另一方面越谋求复合氧化物的微细化则成本越变高，因此可以考虑微粉碎成本而调节到上述范围内。从这样的观点出发，复合氧化物的粒径以平均粒径计优选为1～5μm。需要说明的是，复合氧化物的上述平均粒径设定为使用激光衍射式粒度分布测定装置(日机装制Microtrac“MODEL9320-X100”)得到的粒度分布中的累计值为50％的粒度D50的值亦即体积平均粒径。
作为本实施方式中使用的铁基粉末，可列举例如：雾化铁粉、还原铁粉等纯铁粉；部分扩散合金化钢粉；完全合金化钢粉、或者，使合金成分对完全合金化钢粉进行部分扩散而成的混合钢粉等。
铁基粉末是构成铁基粉末冶金用混合粉末的主要构成成分，相对于铁基粉末冶金用混合粉整体优选以60质量％以上的比例包含。更优选为70质量％以上。
需要说明的是，铁基粉末的上述配合比例是指：在铁基粉末冶金用混合粉末中，除了后述各种添加剂中会在烧结工序中消失的粘结剂和润滑剂以外的总质量中所占的比例。以下规定各成分的质量％时，其规定都是指在除了粘结剂和润滑剂以外的铁基粉末冶金用混合粉末的总质量中所占的比例。
铁基粉末的平均粒径以上述的体积平均粒径计优选为50μm以上，更优选为70μm以上。通过将铁基粉末的平均粒径设为50μm以上，来可以使粉末的处理性优异。另外，铁基粉末的平均粒径优选为200μm以下，更优选为100μm以下。通过将铁基粉末的平均粒径设为200μm以下，来可以容易对精密形状进行成型且得到充分的强度。
复合氧化物在铁基粉末冶金用混合粉末中的配合量优选设为0.02质量％以上且0.3质量％以下。通过将复合氧化物的配合量设为0.02质量％以上，来可以赋予良好的被切削性。如果小于0.02质量％，则无法充分得到被切削性改善效果，当超过0.3质量％时，使用复合氧化物的成本增加，担心对烧结体的强度或尺寸变化率带来不小的影响。
复合氧化物的配合量的更优选的下限为0.05质量％以上，进一步优选为0.07质量％以上。另外，复合氧化物的配合量的更优选的上限为0.2质量％以下，进一步优选为0.15质量％以下。
本实施方式的粉末冶金用混合粉末中，除了上述的铁基粉末和复合氧化物粉末以外还可以适当配合合金用粉末、石墨粉末、物性改善粉末、粘结剂、润滑剂等各种添加剂。另外，除了这些以外，在铁基粉末冶金用混合粉末的制造过程中不可避免地包含了微量的杂质的情况也是允许的。
作为上述合金用粉末，可列举：Cu粉末、Ni粉末、Mo粉末、Cr粉末、V粉末、Si粉末、Mn粉末等非铁金属粉末；氧化亚铜粉末等，既可以将这些单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
作为上述物性改善粉末，在以改善混合粉末的流动性为目的的情况下，可例示热解二氧化硅等；在提高烧结体的耐摩耗性的情况下，可例示不锈钢粉末、高速度钢粉末、氟化钙粉末等。
上述粘结剂是为了使复合氧化物粉末、合金用粉末、石墨粉末等附着于铁基粉末的表面而添加的。作为这种粘结剂，可以使用丁烯系聚合物、甲基丙烯酸系聚合物等。作为丁烯系聚合物，优选使用仅由丁烯构成的1-丁烯均聚物、或丁烯与烯烃的共聚物。上述烯烃优选低级烯烃，更优选乙烯或丙烯。甲基丙烯酸系聚合物可列举选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯中的1种以上。
粘结剂的含量相对于铁基粉末冶金用混合粉末的总质量优选为0.01质量％以上且0.5质量％以下，更优选含有0.05质量％以上且0.4质量％以下，进一步优选为0.1质量％以上且0.3质量％以下。
上述润滑剂是为了使模具内压缩铁基粉末冶金用混合粉末而得的压粉体容易从模具取出而添加的。即，当对铁基粉末冶金用混合粉末添加润滑剂时，可以降低从模具取出压粉体时的拔出压力，防止压粉体产生破裂、以及模具损伤。润滑剂可以添加于铁基粉末冶金用混合粉，也可以涂布于模具的表面。
润滑剂的配合量相对于铁基粉末冶金用混合粉末的总质量优选含有0.01质量％以上且1.5质量％以下。更优选含有0.1质量％以上且1.2质量％以下，进一步优选为0.2质量％以上且1.0质量％以下。通过使润滑剂的含量为0.01质量％以上，来可以容易得到降低成型体的拔出压力的效果。通过使润滑剂的含量为1.5质量％以下，来可以容易得到高密度的烧结体，从而可以得到更高强度的烧结体。
作为上述润滑剂，可以使用选自：硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸锌等金属皂；硬脂酸单酰胺；脂肪酸酰胺；酰胺蜡；烃系蜡；以及，交联(甲基)丙烯酸烷基酯树脂中的1种以上。其中，从使合金用粉末以及石墨等附着在铁基粉末表面的性能良好、且容易将其铁基混合粉末的偏析的观点出发，优选使用酰胺系润滑剂。
本实施方式的铁基粉末冶金用混合粉末例如可以如下制作，即，使用机械搅拌式混合机将铁基粉末与如上所述制作的Ca-Al-Si系复合氧化物和/或Ca-Mg-Si系复合氧化物混合而制作。针对这些粉末，可以适宜添加合金用粉末、石墨粉末、粘结剂、润滑剂等各种添加剂。作为上述机械搅拌式混合器，可列举例如高速搅拌机、诺塔混合机、V型混合机、双锥形搅拌机等。上述各粉末的混合顺序没有特别限定。混合温度没有特别限定，从在混合工序中抑制铁基粉末的氧化的观点出发，优选为150℃以下。
将如上所述制作的铁基粉末冶金用混合粉填充到模具中之后，施加300MPa以上且1200MPa以下的压力，由此得到压粉体。此时的成型温度优选为25℃以上且150℃以下。
将如上所述制作的压粉体利用通常的烧结方法进行烧结，由此可以得到烧结体。烧结条件只要为非氧化性气氛或还原性气氛即可，例如优选在氮气气氛、氮气与氢气的混合气氛、烃等气氛下以1000℃以上且1300℃以下的温度进行5分钟以上且60分钟以下的烧结。
按照上述方式制造的烧结体可以通过实施切削加工而用于各种机械部件。
根据需要用切削工具等各种工具对按照上述方式制作的烧结体进行加工，由此可以作为汽车、农机具、电动工具、家电产品等的机械部件使用。作为对上述烧结体进行加工的切削工具，可列举例如钻头、立铣刀、切片加工用切削工具、车削加工用切削工具、铰刀、丝锥等。
上述烧结体可以根据需要实施光亮淬火及回火、或者渗碳处理等各种热处理，Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末不会因为这些热处理而变质，因此在各种热处理后实施切削加工的方案也包含在本发明中。
本说明书公开了上述的各种实施方式，其主要技术总结如下。
本发明一个方面涉及铁基粉末冶金用混合粉末，其特征在于，该混合粉末是将铁基粉末与选自Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末中的至少1种混合而成的铁基粉末冶金用混合粉末，对所述复合氧化物粉末而言，在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于所述主相的相对高度为40％以下。
根据该构成，可以提供可能够制作如下烧结体的铁基粉末冶金用混合粉末，在将该烧结体作为工具使用的情况下，当切削时，则切削工具摩耗量不会大幅变化、并且发挥稳定且良好的被切削性。
在本发明中，优选：所述相对高度为20％以下。其中，所述相对高度更优选为0.1％以上且15％以下。由此，能够更可靠地获得上述效果。
作为本发明所使用的所述复合氧化物粉末，可以例举以2CaO-Al2O3-SiO2相、CaO-Al2O3-2SiO2相和CaO-MgO-SiO2相中的任意者为主相。由此，能够更可靠地获得上述效果。
本发明还包含：利用所述的铁基粉末冶金用混合粉末制造烧结体的制造方法。通过该制造方法获得的烧结体在作为工具使用的情况下，当切削时，则切削工具摩耗量不会大幅变化、并且能发挥稳定且良好的被切削性。
以下，通过实施例来具体显示本发明的作用及效果，但下述实施例并不限制本发明，根据上述及下述的主旨而相应地进行的适当的设计变更全部被包含于本发明的技术保护范围内。
实施例
(实施例1)
将CaO粉末、Al2O3粉末及SiO2粉末按照成分组成为2CaO-Al2O3-SiO2的方式混合，将混合物100g放入坩埚中，在大气中、1600℃下加热到完全熔化为止。为了改变冷却速度，熔化物准备了以下类型：(i)将熔化物直接投入水中进行骤冷的类型、(ii)改变从加热炉取出的取出温度并在大气中自然冷却到室温的类型、(iii)在加热炉内部进行2天炉冷的类型。
对得到的各种复合氧化物进行了粗粉碎，以使平均粒径为1mm以下，再用回旋流型气流粉碎机进行了微分散，以使平均粒径在2.5～2.7μm的范围。对微粉碎后的复合氧化物粉末按照前述表1所示的条件进行X射线衍射，测定了第2相相对于主相的相对高度。
其次，相对于纯铁粉(商品名：“300M”，株式会社神户制钢所制)混合2质量％的铜粉末(商品名：“CuATW-250”，福田金属箔粉工业株式会社制)、0.8质量％的石墨粉(商品名：“CPB”，日本石墨工业株式会社制)、0.75质量％的酰胺系润滑剂(商品名：“ACRAWAX C”，LONZA公司制)、和0.1质量％的如上所述制作的2CaO-Al2O3-SiO2粉末，由此制备了铁基粉末冶金用混合粉末。此时使用的上述纯铁粉的平均粒径为76μm。
将上述铁基粉末冶金用混合粉末填充到模具中后，以外径：64mm、内径：24mm、厚度：20mm的环形且压粉体密度为7.00g/cm3的方式成型出了试验片。对于该压粉体，在推杆式烧结炉中在10％H2-N2气氛下以1130℃烧结30分钟，由此制作了烧结体。各个试样的烧结体密度均为6.85g/cm3。
对于制作的烧结体，使用金属陶瓷刀(ISO型号：SNGN120408，无断屑槽)以周速：160m/min、切痕：0.5mm/pass、进给：0.1mm/rev、干式的条件车削2500m，用工具显微镜测定了切削工具的工具摩耗量(从工具表面起沿着深度方向的工具摩耗量：单位μm)。
将第2相的相对高度和工具摩耗量的测定结果示于下述表2。工具摩耗量的值越小则表示烧结体的被切削性越优异。将基于这些结果的、使用以2CaO-Al2O3-SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的第2相的相对高度与工具摩耗量的关系示于图3。该图3还示出了对未配合复合氧化物的“无添加材料”进行切削时的切削工具的工具摩耗量。
表2
第2相的相对高度(％) 工具摩耗量(μm)
0.1 98
0.5 59
0.8 49
1.3 48
1.7 42
2.1 45
2.2 36
3.2 34
3.6 39
3.8 38
4.4 37
6.7 45
8.3 48
10.9 65
14.7 87
16.3 105
20.4 134
31.3 174
39.8 187
51.4 225
由这些结果可发现如下情况。首先，可知：当2相的相对高度超过40％时，则与无添加材料相比，工具摩耗量反而增大。本发明人认为：虽然在化学分析方面达到目标组成，但局部偏离了Ca、Al、Si的理想比例，从而生成了硬质的例如Al2O3富集相，工具摩耗量由于该硬质相而增大了。
与此相对地，当第2相的相对高度为20％以下时，则工具摩耗量急剧降低，此外当为15％以下、进而为10％以下时，则工具摩耗量少并且稳定下来。
当初预测为：在使用仅包含主相的复合氧化物的情况下，工具摩耗量少，但实际上显示的是如下倾向：在第2相的相对高度小于1.5％的情况下，工具摩耗量反而逐渐增加。
本发明人认为：添加复合氧化物而引起的工具摩耗降低的原因在于，首先分散于烧结体中的复合氧化物中的Ca由于切削加工中产生的热和压力而与切削工具中所含的Ti反应，在切削工具表面形成CaO·TiO2而成为基底，然后夹着所形成的CaO·TiO2的基底而形成被称为“Belag”的附着物，从而防止切削工具与作为被切削材料的铁系烧结体的直接接触。将此时的切削工具的表面状态示于图4的代替附图的照片中。
本发明人认为：就复合氧化物而言，与2CaO-Al2O3-SiO2之类的仅由三元系氧化物相图的稳定相构成的复合氧化物相比，少量含有富含Ca的不稳定的相的情况下，容易与工具中所含的Ti反应而制作基底、形成附着物，由此工具摩耗量减少。但是如上所述过度含有第2相则硬质的组织加剧工具摩耗，因此存在一个适宜的范围。
此外，就前述混合物的熔化物的冷却速度而言，则显示了如下倾向：越是从熔融状态更快地进行了冷却的试样，第2相的含有率越少。
(实施例2)
将CaO粉末、Al2O3粉末及SiO2粉末按照成分组成为CaO-Al2O3-2SiO2的方式混合而制作复合氧化物，除此以外与实施例1同样进行，由此制作了铁基粉末冶金用混合粉末以及烧结体。此时的复合氧化物的熔化温度以及冷却条件也与实施例1相同。
并且，与实施例1同样地测定第2相的相对高度和工具摩耗量。将其结果示于下述表3。将基于这些结果的、使用以CaO-Al2O3-2SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的第2相的相对高度与工具摩耗量的关系示于图5。在该图5中，也与前述图3同样地示出对未配合复合氧化物的“无添加材料”进行切削时的、切削工具的工具摩耗量。
表3
第2相的相对高度(％) 工具摩耗量(μm)
0.2 95
0.4 63
0.9 54
1.6 52
1.8 46
2.6 45
2.7 48
3.1 50
3.9 51
6.8 53
9.4 58
10.6 68
15.4 102
17.5 134
24.8 166
34.9 186
39.8 187
53.0 237
由该结果可知：当使用以CaO-Al2O3-2SiO2为主相、并且第2相的相对高度在规定的范围内的复合氧化物时，则可以看到与实施例1同样的倾向。
(实施例3)
将CaO粉末、MgO粉末及SiO2粉末按照成分组成为CaO-MgO-SiO2的方式混合而制作复合氧化物，除此以外与实施例1同样进行，由此制作了铁基粉末冶金用混合粉末以及烧结体。此时的复合氧化物的熔化温度以及冷却条件也与实施例1相同。
并且，与实施例1同样地测定了第2相的相对高度和工具摩耗量。将其结果示于下述表4。将基于这些结果的、使用以CaO-MgO-SiO2相为主相的复合氧化物粉末时的第2相的相对高度与工具摩耗量的关系示于图6。在该图6中，也与前述图3同样地示出了对未配合复合氧化物的“无添加材料”进行切削时切削工具的工具摩耗量。
表4
第2相的相对高度(％) 工具摩耗量(μm)
0.1 125
0.6 85
0.9 78
1.4 72
1.6 69
2.8 67
3.2 66
4.2 69
7.6 78
11.6 92
13.9 108
15.9 123
19.8 165
30.9 169
39.8 181
51.4 236
由该结果可知：当使用以CaO-MgO-SiO2相为主相、并且第2相的相对高度在规定的范围内的复合氧化物时，则可以看到与实施例1同样的倾向。
本申请以2016年12月2日申请的日本国专利申请特愿2016-234807为基础，其内容包含于本申请中。
为了表现本发明，上文中参照具体实施例等通过实施方式对本发明进行了适当且充分的说明，但应该认识到本领域技术人员容易对前述实施方式进行变更和/或改良。因此，本领域技术人员实施的变更实施方式或改良实施方式，只要是没有脱离权利要求书中记载的权利要求的保护范围的水平，则该变更实施方式或该改良实施方式可解释为被包含在该权利要求的保护范围内。
产业上的可利用性
本发明在有关铁基粉末冶金的技术领域中具有广泛的产业上的可利用性。

Claims (5)

1.一种铁基粉末冶金用混合粉末，其特征是将铁基粉末与选自Ca-Al-Si系复合氧化物粉末及Ca-Mg-Si系复合氧化物粉末中的至少1种混合而成的铁基粉末冶金用混合粉末，对所述复合氧化物粉末而言，在将X射线衍射中显示最高峰强度的主相的峰值高度设为100时，峰强度第二高的第2相的峰值高度相对于所述主相的相对高度为0.1％以上40％以下。
2.根据权利要求1所述的铁基粉末冶金用混合粉末，其特征在于，所述相对高度为0.1％以上20％以下。
3.根据权利要求2所述的铁基粉末冶金用混合粉末，其特征在于，所述相对高度为0.1％以上且15％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铁基粉末冶金用混合粉末，其特征在于，所述复合氧化物粉末以2CaO-Al2O3-SiO2相、CaO-Al2O3-2SiO2相和CaO-MgO-SiO2相中的任意者为主相。
5.一种烧结体的制造方法，其特征在于，将权利要求1所述的铁基粉末冶金用混合粉末烧结而制造烧结体。
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