CN1644280A - 粉末冶金用铁基混合粉 - Google Patents

Abstract

一种粉末冶金用铁基混合粉末，该粉末在由表面上使铜粉部分合金化而附着的粉化铁粉和优选进而粉化纯铁粉构成的铁基粉末中，至少添加石墨粉末和游离润滑剂，利用粘合剂使石墨粉末和切削性改善用粉末固定在铁基粉末表面，该铁基粉末具有如下的粒度分布，相对铁基粉末总量，粒径小于45μm的粒子为18.5质量％以下；粒径75μm以上小于150μm的粒子为46质量％以上；粒径150μm以上小于180μm的粒子小于10质量％；粒径180μm以上的粒子为0.5质量％以下。通过做成这样的粉末，可以得到压缩性好且填充性也好的粉末冶金用铁基粉末混合粉。

Description

粉末冶金用铁基混合粉

技术领域

本发明涉及粉末冶金用铁基粉末混合粉，特别涉及提高铁基粉末混合粉向金属铸型的填充性。

背景技术

一般地，粉末冶金用铁基粉末混合粉(下面也称作铁基混合粉末)是在作为基体的铁基粉末中，混合铜粉、石墨粉、磷化铁粉等合金用粉末；硬脂酸锌等润滑剂；和根据需要添加的切削性改善用粉末进行制造的。但是，该铁基混合粉末含有大小、形状和密度都不同的多种粉末。为此，在进行混合后输送、装入或卸出料斗、向金属铸型填充和加压成型等时，在混合粉中粒子不均匀地分布，粒径、形状、化学组成等容易产生偏析。

例如，铁粉和石墨粉的混合粉，通过输送中的振动，铁粉和石墨粉在输送容器内分别自由地运动、移动，在混合粉内形成不均匀的分布。特别是已知比重小的石墨粉在输送容器内上浮至表面。另外，装入料斗的铁粉和石墨粉的混合粉在料斗内移动时，产生偏析。因此，从料斗排出的混合粉在排出的初期、中期、终期，其石墨粉浓度分别有很大的差异。

将产生这样的偏析的混合粉加压成型做成成型体，当再进行烧结得到最终制品烧结体时，每个烧结体的组成发生变动，因此其尺寸及强度产生很大的偏差，形成次品。另外，混合在铁粉中的铜粉、石墨粉、磷化铁粉等都是比铁粉小的粉末，故使混合粉的比表面积增大，使其流动性下降。并且，流动性的系将也是降低混合粉向成型金属铸型中的填充速度、降低成型体的生产性的原因。

作为防止这样的偏析的技术，例如在特开平01-219101号公报中提出了铁基混合粉末，该粉末以硬脂酸锌作为粘合剂，使石墨粉附着于铁基粉末表面。另外，本发明者等在特开平03-162502号公报中提出了一种方法，使用金属皂类和脂肪酸作为粘合剂，使合金用粉末附着在铁基粉末表面。另外，在特许第3004800号公报中提出了铁基混合粉，该粉使用不含有金属元素的粘合剂，使合金用粉末附着在铁基粉末表面。根据特许第3004800号公报中记载的技术，可以减轻烧结炉的污染。

但是，采取了所述的偏析防止技术的铁基混合粉末，特别是将粉化的铁粉用在铁基粉末中的铁基混合粉末，在成型金属铸型的填充性、特别是对幅窄部分的填充性存在问题。也就是，将这些铁基混合粉末向例如齿轮形状的金属铸型中填充时，对幅窄的齿尖端部分的填充密度比其它部分小。这样由于部位的不同导致的填充密度的不同，可能在烧结时产生由于尺寸变化率的部位带来的不同，使制品(烧结体)的尺寸精度下降。另外，这样齿尖端部分的填充密度的低下也会导致齿尖端烧结密度的低下，可能使齿轮强度下降。通常在齿轮中由于齿尖端部分作用最大的应力，因而希望提高齿尖端的填充密度。

而且，最近从考虑保护地球环境的观点出发，正在要求降低汽车等的耗油量，实现车辆的轻量化。对应这样的倾向，汽车部件方面也要求部件向小型化发展。为此，部件所受的应力倾向于提高，迫切要求具有高强度的部件。在铁基烧结部件中，如果是相同成分，密度越高越具有高的强度，故迫切要求原料粉的铁基混合粉末具有优良的压缩性。考虑压缩性，作为铁基粉末的粉化铁粉比还原铁粉好，但是粉化铁粉存在填充性差的问题。

针对这样的问题，本发明人在特开2002-180103号公报中提出了一种技术方案，通过控制铁基粉末的晶界分布，改善对比较窄的部分的填充性。但是，随着金属铸型形状的复杂化及小型化，要求进一步改善填充性。

另外，对填充方法本身的研究，例如在特开平09-267195号公报中提出了一种方法，使铁基混合粉末均匀地填充在成型金属铸型中。在特开平09-267195号公报中记载的技术是一种均匀地填充铁基混合粉末的方法，其中，设置使气体向粉箱内流出的导管，使用该导管，使气体向粉箱内的铁基混合粉末层中流出。但是，该技术中因为需要特殊的装置，使制造成本提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金用铁基混合粉末，该粉末有效地解决现有技术中存在的问题，具有优良的压缩性和填充性。

本发明人为了解决上述问题，对含有铁基粉末和合金用粉末或者再含有切削性改善用粉末的铁基混合粉末中的，涉及压缩性和填充性的各种因素进行深入的研究。结果发现，在使合金用粉末的铜粉部分合金化在铁基粉末表面，使其附着的同时，将该铁基粉末作成具有特定的粒度分布的粉末，由此可以在非常窄的空穴的实际应用中，使填充性大幅度得到改善，其超过可以利用特性试验中进行的填充性的值预想的程度，即，可以使实际使用中的成型品的质量偏差显著地降低(以下称实机填充性)。

本发明是在所述观点的基础上，进行了深入研究而完成的。也就是，本发明的主要内容如下：

(1)一种铁基混合粉末，含有铁基粉末、石墨粉末、及游离润滑剂，或者再含有切削性改善用粉末，前述石墨粉末和(添加时)前述切削性改善用粉末利用粘合剂固定在前述铁基粉末表面上，其特征在于，前述铁基粉末是由在表面使铜粉部分合金化而附着的粉化铁粉构成，或者更优选含有粉化纯铁粉，而且，满足前述铁基粉末的粒度分布为粒径小于45μm的粒子18.5质量％以下；粒径75μm以上小于150μm的粒子46质量％以上；粒径150μm以上小于180μm的粒子小于10小于质量％；粒径180μm以上的粒子0.5质量％以下。

这里，前述铁基粉末的表观密度为2.85Mg/m³以上。

(2)如(1)中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，含有0.5～30质量％的铜。

(3)如(1)或(2)中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，将前述铜粉设定为平均粒径20～100μm的铜粉。

(4)如(1)至(3)中任何一项中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，使前述石墨粉末的附着度为85％以上。

(5)如(1)至(4)中任何一项中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，相对前述铁基粉末和石墨粉末和(添加时)切削性改善用粉末的总量100重量份，使前述粘合剂的添加量为0.1～1.0重量份。

(6)如(5)中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，前述粘合剂是选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种以上。

(7)如(5)中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，前述粘合剂是选自油酸、锭子油、涡轮机油中的至少一种和硬脂酸锌的熔融混合物。

(8)如(1)至(7)中任何一项中的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，相对前述铁基粉末和石墨粉末和(添加时)切削性改善用粉末的总量100重量份，前述游离润滑剂的含量是0.1～0.5重量份。

(9)如(8)中的粉末冶金用铁基混合物，其特征在于，前述游离润滑剂含有选自热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中的至少一种；或者还含有选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撑双硬脂酸酰胺、分子量1万以下的聚乙烯、以及乙撑双硬脂酸酰胺和分子量1万以下的聚乙烯的熔融混合物中的至少一种。

(10)如(9)中的粉末冶金用铁基混合物，其特征在于，前述热塑性树脂粉相对前述热塑性树脂粉总量，使其含有50质量％以上的选自单体丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及芳香族乙烯化合物中的至少一种，而且一次平均粒径为0.03～5μm，凝集平均粒径为5～50μm，溶液比粘度法测定的平均分子量为3万～500万。

附图说明

图1是示意性表示填充性评价用试验装置概要的说明图。

图2是表示一次粒子粒径、凝集粒子粒径的定义的说明图。

图3A是示意性表示在实机填充性评价中使用的正齿轮的形状的说明图(俯视图)。

图3B是示意性表示在实机填充性评价中使用的正齿轮的形状的说明图(侧视图)。

具体实施方式

本发明的粉末冶金用铁基混合粉末是含有铁基粉末、石墨粉末、游离润滑剂的铁基混合粉末。另外，本发明的粉末冶金用铁基混合粉末中也可以混合切削性改善用粉末。另外，本发明的粉末冶金用铁基混合粉末也可以添加粘合剂，该粘合剂用于将石墨粉末和添加时的切削性改善用粉末固定在铁基粉末的表面上。如果有前述以外的合金用粉末及添加剂需要添加，不排除使用，但是基本不需要。

本发明的粉末冶金用铁基混合粉末的表观密度优选3.1Mg/m³以上。

本发明使用的铁基粉末优选使用粉化纯铁粉、和在粉化纯铁粉表面部分合金化铜粉而使其附着的粉化铁粉的混合粉。作为铁基粉末的原料通过使用粉化纯铁粉，进一步提高铁基混合粉末的压缩性。

另外，也可以单独使用在粉化纯铁粉表面部分合金化铜粉并使其附着的粉化铁粉，但是，通过添加混合不扩散附着铜粉的粉化纯铁粉，可以进一步改善实机填充性。相对铁基粉末整体，不扩散附着铜粉的粉化纯铁粉的适当的混合量为99％以下，特别优选混合50～90质量％。

本发明主要使用的、部分合金化铜粉使其附着的粉化铁粉，优选以水粉化状态铁粉为原料，同时进行铜粉附着处理和最终还原处理，进行制造。

水粉化状态铁粉是一种也作为粉化纯铁粉的原料的，采用水粉化法从金属液中制造的未还原的铁粉。水粉化状态铁粉优选含有C：小于0.3质量％、O：0.3～0.9质量％。当铁粉中的C含量小于0.3质量％的情况下，可以进一步改善最终还原处理后得到的铁粉的压缩性。另外当O含量为0.3质量％以上时，在用于铜粉的部分合金化进行的热处理时，不过度地促进Cu的扩散，故可以抑制Cu的固熔硬化，进一步改善铁粉的压缩性。

作为水粉化状态铁粉的C、O以外的不可避免的杂质，可以允许含有0.2质量％以下的Si、0.2质量％以下的Mn、0.01质量％以下的P、0.01质量％以下的S、0.03质量％以下的Cr、50质量ppm以下的N等。

最终还原处理后的C和O分别降低至0.0005～0.005质量％、0.01～0.3质量％，其它的杂质几乎没有变化。

在本发明中，将合金用粉末的铜粉，部分合金化在粉化铁粉的表面并使其附着。通过将铜粉部分合金化在粉化铁粉表面上使其附着，可以显著提高铁基混合粉末的实机填充性。另外，铜粉的部分合金化附着技术本身，作为取代粘合剂进行的附着的偏析等防止技术，可以通过特开昭53-92306号公报、特开平10-96001号公报、以及“CopperSegregation-free Premixed Iron Powder for Powder metallurgy”(KawasakiSteel Technical Report 42(May 2000)p.36-40)等进行了解。但是，如上述Technical Report中所述，认为当利用粘合剂附着铜粉时，显示与部分合金化附着时几乎相同的特性。也就是，以前不知道通过使铜粉的部分合金化附着和铁基粉末的粒度分布控制等相配合，显著地提高铁基混合粉末的填充性、特别是实机填充性。

在将铜粉部分合金化在粉化铁粉的表面使其附着时，优选如下方法，即优选将平均粒径20～100μm的铜粉混合在粉化状态铁粉中，做成混合粉之后，通过热处理使铜粉中的铜部分扩散在铁粉表面，并且使铜粉附着在粉化状态铁粉表面。使铜粉部分合金化附着之后，通常可以进行最终还原热处理，但是，从此时抑制扩散在铁粉粒子中的Cu量，并且进一步改善铁基混合粉末的压缩性的观点出发，优选附着的铜粉的平均粒径为20μm以上。另一方面，考虑使铜粉的部分合金化附着充分地进行，并进一步改善铁基混合粉末的实机填充性，优选铜粉的平均粒径为100μm以下。

铜粉的平均粒径采用以筛分级得到的粒度分布为基础重量基准的累计率50％时的粒径。

铜粉可以使用纯铜粉(电解铜粉、粉化铜粉、氧化还原铜粉、将这些粉碎或造粒后的铜粉等)，允许混入1质量％以下的元素。另外，优选铜粉混合、部分合金化附着，以相对铁基混合粉末的总量的铜量计算，使铜的含量为0.5～30质量％。从预期的合金化效果(粉末冶金制品的强化等)考虑，优选设定铜量为1质量％以上。另一方面，从制造铁基混合粉末的成本考虑，优选铜量设定为30质量％以下。

作为铜粉的部分合金化附着热处理，也可以使用前述的特开昭53-92306号公报等记载的进行两次热处理的方法，但是优选如下方法，即在还原气氛中，优选在含有氢气的气体气氛中，设定升温速度：20～150℃/min、热处理温度：820～1000℃进行热处理。利用该方法可以通过一次热处理使铜粉部分合金化附着，在经济上也有利。

另外，铜粉是否充分地附着在铁基粉末上可以利用如下定义的铜附着度进行评价。铜附着度是通过325目(45μm)的该铁基混合粉末中的铜含量相对铁基混合粉末整体中的铜含量的比，也就是(通过325目(45μm)后的该铁基混合粉末中的铜含量)/(铁基混合粉末整体中的铜含量)。也就是，相对铜粉的凝集粒径为5～28μm，通过325目的铁基粉末粒子数比较少，因而游离状态(未附着在铁基粉末表面)铜粉越多，前述铜附着度的值越大。另外，只要铁粉全部均匀地相对附着在铁基粉末(与铁基粉末粒径没有关系)，则前述铜附着度为1。本发明者确认了对粉等研究调查的结果、只要是前述铜附着度为2以下偏析实际上就没有问题。

下面，从铁基混合粉末的压缩性和填充性的观点考虑，相对铁基混合粉末的总量，本发明中使用的铁基粉末设定为具有下述粒度分布：

·粒径小于45μm的粒子为18.5质量％以下(也可以为零％)

·粒径75μm以上小于150μm的粒子为46质量％以上

·粒径150μm以上小于180μm的粒子为小于10质量％(也可以为零％)

·粒径180μm以上的粒子为0.5质量％以下(也可以为零％)。

另外，考虑填充性，优选设定粒径180μm以上的粒子为0.1质量％以下，更优选使最大粒径为小于180μm。另外，考虑进一步提高填充性，优选设定粒径75μm以上小于150μm的粒子为48质量％以上，更优选为50质量％以上。另外，考虑进一步提高填充性，将粒径小于45μm的粒子为小于15.0质量％，更优选设定为小于12.7质量％。

在铁基混合粉末的粒度分布至少为下述任何一种情况时，铁基混合粉末的填充性劣化，即，粒径小于45μm的粒子超过18.5质量％、粒径75μm以上小于150μm的粒子小于46质量％、粒径150μm以上小于180μm的粒子为10质量％以上、粒径180μm以上的粒子超过0.5质量％以下。另外，由于余量，即45μm以上小于75μm的粒子，对压缩性、填充性没有大的影响，因此本发明不特别限定它们的含量。

另外，铁基粉末的粒度分布，使用由日本粉末冶金工业会规格JPMA P02-1992规定的筛分布法进行测定的值。

在制造本发明的混合粉中使用的铁基粉末除了具有上述的粒度分布之外，通过使铁粉优选表观密度为2.85Mg/m³以上，更优选2.90Mg/m³以上，进一步改善铁基混合粉末的填充性。另外，表观密度根据日本粉末冶金工业会规格JPMA p06-1992进行测定。

使用的铁基粉末，优选将市售的粉化纯铁粉，或将实施铜粉的部分合金化热处理的粉化铁粉粉碎得到的铁粉，用筛分级之后配合成上述的粒度分布。

铁基粉末整体中的杂质，可以与铜粉部分合金化的粉化铁粉(最终退火后)具有相同的范围。

本发明的铁基混合粉末除含有铁基粉末之外，还含有合金元素粉的石墨粉末、粘合剂、游离润滑剂以及切削性改善用粉末。相对铁基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的总量，石墨粉末、切削性改善用粉末分别优选3质量％以下、5质量％以下。另外，相对铁基粉末、石墨粉末或再添加的切削性改善用粉末的总量100重量份，粘合剂、游离润滑剂分别优选0.1～1.0重量份、0.1～0.5重量份。为此，在本发明的铁基混合粉末的制造中使用的铁基粉末中的铜含量，比最终的铁基混合粉末中的含量配合得大10质量％左右。另外，本发明的铁基混合粉末的制造时使用的铁基粉末的粒度分布大体上为铁基混合粉末的粒度分布，但是，铁基粉末相对铁基混合粉末的含量为95质量％以上时，铁基粉末的粒度分布与铁基混合粉末的粒度分布一致。

另外，本发明中对于石墨粉末、或再添加的切削性改善用粉末，进行使用前述粘合剂固定在铁基粉末表面上的处理(称作偏析防止处理)。由此，减少以游离状态存在的石墨粉末、切削性改善用粉末，提高铁基混合粉末的填充性。另外，考虑使其具有优良的填充性，优选石墨粉末的附着度(碳附着度)为85％以上。

本发明中所述的石墨粉末的附着度，表示石墨粉末的固定程度，具体是相对粒径为75μm(200目)～150μm(100目)的铁基混合粉末(通过100μm目，而且未通过200目的铁基混合粉末)的C分析值和铁基混合粉末整体的C分析值的比值。也就是，碳附着度＝(200目～100目的铁基混合粉末的C分析值)/(总铁基混合粉末的C分析值)。这种情况下，因为游离状态的石墨粉末从200目～100目的铁基混合粉末脱落，故石墨粉末均匀地附着在铁基粉末上时，前述碳附着度为100％，游离状态的石墨越多，碳附着度值越小。

作为合金用粉末在铁基混合粉末中含有的石墨粉末，相对铁基粉末、石墨粉末或者再添加的切削性改善用粉末的总量，优选3质量％以下。另外，考虑合金化效果(改善烧结体的强度或淬火性)，优选添加0.3质量％以上。

在铁基混合粉末中根据需要混合改善烧结体的切削性的切削性改善用粉末。作为切削性改善用粉末，考虑烧结体要求的特性，选定滑石粉；MnS等金属硫化物粉；CaF₂等金属氟化物粉；所谓的羟基磷灰石或磷酸氢1氢钙、焦磷酸钙等磷酸Ca化合物粉等。相对铁基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的总量，切削性改善用粉末优选混合5质量％以下。

用于将石墨粉末和切削性改善用粉末固定在铁基粉末表面的粘合剂，优选如下两种：

(1)选自下述中的一种或两种以上，

·硬脂酸、

·油酸酰胺、

·硬脂酸酰胺

·硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物

·乙撑双硬脂酸酰胺

或

(2)选自下述中的一种或两种以上和硬脂酸锌的熔融混合物

·油酸、

·锭子油

·涡轮机油。

在本发明中，粘合剂的含量，相对铁基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，优选0.1～1.0重量份。也就是，考虑进一步改善石墨粉等的偏析防止效果，优选添加0.1重量份以上。另一方面，考虑进一步改善铁基混合粉末的填充性，优选添加1.0重量份以下。

在铁基混合粉末中，混合润滑剂，用于提高铁基混合粉末的流动性、改善在金属铸型中的填充性，同时在金属铸型中使铁基混合粉末进行加压成型时，因摩擦热使其熔融或软化，使成型体的拔出力降低。为了使润滑剂发挥上述的作用，需要使润滑剂以游离润滑剂存在。本发明所述的游离润滑剂是在铁基混合粉末中，不与铁基粉末、石墨粉末等粘合，游离存在。

游离润滑剂的含量，相对铁基粉末、石墨粉末、切削性改善用粉末的总量100重量份，优选0.1～0.5重量份。也就是，考虑进一步改善铁基混合粉末的填充性，优选设定游离润滑剂的含量为0.1重量份以上。另一方面，考虑进一步改善铁基混合粉末的填充性和成型密度，优选设定游离润滑剂的含量为0.5重量份以下。通过使游离润滑剂含有量在上述的范围，可以将铁基混合粉末的表观密度提高至3.1Mg/m³。

游离润滑剂优选如下两种：

(1)选自下述中的一种或两种以上，

·热塑性树脂粉、

·硬脂酸锌、

·硬脂酸锂

或者

(2)在热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中选择的一种或一种以上中，再添加了下述中的一种或两种以上的物质

·硬脂酸、

·油酸酰胺、

·硬脂酸酰胺、

·硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物

·乙撑双硬脂酸酰胺

·分子量1万以下的聚乙烯

·乙撑双硬脂酸酰胺和分子量1万以下的聚乙烯的熔融混合物。

另外，从热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中选择的一种或两种以上的含量，考虑进一步改善铁基混合粉末的流动性、在金属铸型中的填充性，优选相对铁基粉末、石墨粉末、切削性改善用粉末的总量100重量份，为0.05重量份以上。

另外，热塑性树脂粉相对热塑性树脂粉总量，优选含有50质量％以上的选自单体的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的至少一种，使其聚合。这是考虑进一步改善铁基混合粉末的流动性而优选的。另外，单体可以单独使用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的一种，或混合两种以上，可以使用任意一种。

作为丙烯酸酯，例如有：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、丙烯酸叔己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸-2-乙酯、丙烯酸正辛酯等。

作为甲基丙烯酸酯，例如有：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-乙酯、甲基丙烯酸正辛酯等。另外，其中特别适合应用甲基丙烯酸甲酯。

作为芳香族乙烯化合物，例如有：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、以及在这些单体的苯环上取代甲基、乙基、丙基、丁基等的单体，例如乙烯基甲苯、异丁基苯乙烯等。

在上述的三种单体中的至少一种单体中，相对上述的三种单体总量添加小于50质量％的可以共聚的其它的单体，做成热塑性树脂粉，可以将其作为游离润滑剂使用。

上述的可以和三种单体共聚的单体，例如有：

·丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-乙酯、丁烯酸、肉桂酸等不饱和单羧酸；

·马来酸、衣康酸、富马酸、柠康酸、氯代马来酸等不饱和二羧酸或其酐；

·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、衣康酸单丁酯等不饱和二羧酸的单酯及其衍生物；

·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、乙烯基磺酸缩水甘油酯等缩水甘油酯类、

·丁二烯一氧化物、乙烯基环己烯一氧化物、5，6-环氧己烯、2-甲基-5，6-环氧己烯等环氧烯烃类；

·丙烯腈、甲基丙烯腈等丙烯腈类；

·乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、十四烷酸乙烯酯、油酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯等乙烯酯类；

·丁二烯、异丙烯、1，3-戊二烯、环戊二烯等共轭二烯系化合物；

·1，4-己二烯、二环戊二烯、亚乙基降莰烷等非共轭二烯系化合物。

另外，作为可以共聚的单体，可以相对上述的三种单体总量，添加0.1～2质量％的具有反应性实质上相等的两个以上的双键的交联性单体。

作为交联性单体，可以使用乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、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、己二醇二丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、低聚氧乙烯二丙烯酸酯、低聚氧乙烯二甲基丙烯酸酯、以及二乙烯基苯等的芳香族二乙烯基单体、苯偏三酸三丙烯酯、三缩苯胺异氰酸酯等。

而且，所述的热塑性树脂粉优选其一次平均粒径为0.03～5μm、凝集平均粒径为5～50μm，利用溶液比粘度法测定的平均分子量为3万～500万。

本发明中所述的一次平均粒径是指如图2所示，热塑性树脂粉的各个粒子(一次粒子1)的粒径3的平均值。另外，所述的凝集平均粒径是指一次粒子1凝集形成的凝集粒子2的粒径4的平均值。一次平均粒径是利用扫描电子显微镜观察凝集粒子，从摄取的照片中测定形成凝集粒子的一次粒子50个以上的直径(一次粒径)，所取的平均值。另外，凝集平均粒径同样是从扫描电子显微镜观察凝集粒子摄取的照片中，对凝集粒子50个左右测定粒径，所取的平均值。

另外，本发明中平均分子量是利用溶液比粘度法测定的。所谓的溶液比粘度法是指，将试样树脂0.2g溶解在四氢呋喃50ml中，以所得溶液在35℃下的粘度A与相同温度的溶剂(四氢呋喃)的粘度B的比，求得A/B(比粘度)，从由已知平均分子量的各种标准聚乙烯预先确定的比粘度-平均分子量的关系求得试样树脂的平均分子量。

热塑性树脂粉的一次平均粒径优选0.03～5μm。即，考虑铁基混合粉末的制造成本，优选一次平均粒径为0.03μm以上。另外，考虑进一步改善成型体密度，优选一次平均粒径为5μm以下。另外，更优选一次平均粒径为0.03～3μm。

热塑性树脂粉的凝集平均粒径优选5～50μm。也就是考虑进一步改善铁基混合粉末的流动性和料斗排出性，优选凝集平均粒径为5μm以上。另一方面，考虑进一步改善烧结体的拉伸强度，优选凝集平均粒径为50μm以下。另外，凝集平均粒径更优选设定为10～40μm。

另外，热塑性树脂粉可以混合一次平均粒径不同的两种以上的热塑性树脂粉，这种情况下，优选调整混合比率，以使混合的各粉末的粒径的平均值(使用各粉末质量的负载平均)为0.03～5μm。

而且，热塑性树脂粉的利用溶液比粘度法测定的平均分子量优选在3万～500万的范围内。也就是，考虑铁基混合粉末的制造成本，优选平均分子量为3万以上。另一方面，考虑进一步改善铁基混合粉末的流动性和料斗排出性，优选凝集平均粒径为500万以下。

本发明中对上述的热塑性树脂粉的制造方法没有特别限定，以往在聚甲基丙烯酸甲酯等微细树脂粉末的制造中使用的方法都适合应用。这些方法中，不形成极细微的粒径，而且可以得到球状粒子的聚合法也适合应用，例如，微细悬浮聚合法、乳化聚合法、播种乳化聚合法等。

微细悬浮聚合法，优选使用油溶性引发剂作为自由基聚合引发剂，在聚合开始前，对单体油滴的粒径进行均质化处理而预先调节，使其进行均匀分散聚合。

油溶性自由基聚合引发剂，例如可以使用：

·过氧化苯甲酰、过氧化二-3，5，5-三甲基己酰、过氧化二月桂酰等过氧化二酰类；

·二异丙基过氧化二碳酸酯、二-伸丁基过氧化二碳酸酯、二-2-乙基己基过氧化二碳酸酯等过氧化二碳酸酯类；

·叔丁基过氧化新戊酸酯、叔丁基过氧化新癸酸酯等过氧化酯类；

·乙酰环己基磺酰过氧化物、丁二酰过氧化物等有机过氧化物；

·2，2’-偶氮双异丁腈、2，2’-偶氮双-2-甲基丁腈、2，2’-偶氮双二甲基戊腈等偶氮化合物等。

另外这些自由基聚合引发剂，可以单独使用一种，也可以混合两种以上使用。其使用量可以根据单体的种类和量以及加入方式等进行适当地选择，通常，使用单体每100重量份，优选在0.001～5.0重量份范围内使用引发剂。

另外，在实施微细悬浮聚合法时，通常使用表面活性剂及分散剂。作为表面活性剂，例如有：

·月桂基硫酸酯钠、十四烷基硫酸酯钠等的烷基硫酸酯盐类；

·十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾等烷基芳基磺酸盐类；

·二辛基磺基琥泊酸钠、二己基磺基琥泊酸钠等磺基琥泊酸盐类；

·月桂酸铵、硬脂酸钾等脂肪酸盐类；

·聚氧乙烯烷基硫酸酯盐类；

·聚氧乙烯烷基芳基硫酸酯盐类；

·十二烷基二苯基醚二磺酸钠等阴离子型表面活性剂类；

·山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯等山梨糖醇酯类；

·聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚类等非离子型表面活性剂类；

·氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基烷甲基铵等阳离子型表面活性剂等。

另外，作为分散剂，例如有：聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等。

这些表面活性剂及分散剂，可以单独使用一种，也可以混合使用两种以上。通常每使用单体100重量份，其使用量为0.05～5重量份，优选0.2～4重量份范围内的值。

另外，在该微细悬浮聚合法中，首先在水性介质中，预先添加油溶性引发剂、单体、表面活性剂和根据需要使用的高级脂肪酸类或高级醇类等聚合助剂及其它的添加剂，进行混合，利用均质器进行均质化处理，调整油滴的粒径。均质器，例如可以使用胶体研磨机、振动搅拌机、两段式高压泵、利用喷嘴及喷口等进行的高压喷射、超声波搅拌等。而且，油滴粒径的调节，不受均质化处理时的剪切力控制、聚合中的搅拌条件、反应装置的形式、表面活性剂及添加剂的量等影响，这些可以根据简单的预备实验选择适当的条件。并且，将所有单体的均质化处理液输送至聚合釜，慢慢地边搅拌边升温，通常在30～80℃范围内的温度下进行聚合。

这样处理可以得到乳化液或悬浮液，一次平均粒径为0.03～5.0m的热塑性树脂粉末的粒子均匀地分散其中。使该乳化液或悬浮液喷雾干燥，或者使热塑性树脂粒子凝集后，过滤分离浆液、干燥、粉碎可以得到热塑性树脂粉末。其热塑性树脂的重均分子量可以利用反应温度或聚合度调节剂调节至希望的值。

下面，对本发明的铁基混合粉末优选的制造方法中的一个实例进行说明。

首先，准备铁基粉末，其中，该粉末由粉化纯铁粉、和在粉化纯铁粉表面上部分合金化铜粉并使其附着的粉化铁粉构成，且具有上述的粒度分布。在该铁基粉末中，配合石墨粉末或进而配合改善切削用粉末以及粘合剂，并混合，做成混合物。另外，粘合剂相对铁基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，配合0.1～1.0重量份。

作为粘合剂，优选选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种以上。

将该混合物边加热边搅拌、混合，形成一次混合物。一次混合物的加热温度优选设定为

·粘合剂为1种时，比其熔点高10～100℃的温度；

·粘合剂为2种以上时，熔点最低的粘合剂的熔点+10℃以上，且在熔点最高的粘合剂的熔点以下的温度。

通过加热，使至少一种粘合剂熔融。

当低于上述的下限温度时，粘合剂不能发挥其粘合机能，另外，当超过上述的上限温度时，由于热分解等使粘合机能下降，同时料斗排出性能降低。

然后，冷却该一次混合物，使粘合剂凝固，由此使石墨粉末或进而切削性改善用粉末牢固地附着在铁基粉末的表面上。

在石墨粉末或进而切削性改善用粉末固定在铁基粉末的表面上的一次混合物中，再添加润滑剂，进行混合(二次混合)，优选做成铁基混合粉末。润滑剂的添加量，相对铁基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，优选0.1～0.5重量份。

二次混合的温度，优选设定成小于添加的润滑剂中的熔点最低的润滑剂的熔点。另外，更优选室温。在二次混合中添加的润滑剂形成游离润滑剂，与铁基粉末等不结合，以游离状态存在于混合粉中。

在二次混合中添加的润滑剂，优选一定含有选自上述的热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中的一种或两种以上，并且，根据需要含有选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撑双硬脂酸酰胺、分子量一万以下的聚乙烯、乙撑双硬脂酸酰胺和分子量一万以下的聚乙烯的熔融混合物中的一种或两种以上。

另外，本发明的铁基混合粉末，也可以利用下述(1)～(4)的工序制造。

(1)在铁基粉末中，添加石墨粉末或进而添加切削性改善用粉末，将液状的粘合剂喷雾后混合，做成一次混合物，其中，铁基粉末是由粉化纯铁粉和在表面上使铜粉部分合金化而附着的粉化铁粉构成，且具有上述的粒度分布。液状的粘合剂，优选使用油酸、锭子油、涡轮机油中的一种或两种以上。

(2)在该一次混合物中，添加硬脂酸锌，混合制成二次混合物。硬脂酸锌的添加量，以油酸、锭子油、涡轮机油中的一种或两种以上的总量计算，相对铁基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，为0.1～1.0重量份。

(3)将该二次混合物边加热至110～150℃边混合。通过加热，至少使硬脂酸锌和油酸、锭子油、涡轮机油中的一种以上熔融。然后通过冷却该二次混合物，使石墨粉末或进而切削性改善用粉末牢固地附着在铁基粉末的表面上。

(4)在石墨粉末或进而切削性改善用粉末固定在铁基粉末的表面上的二次混合物中，再添加润滑剂，进行三次混合，做成铁基混合粉末。三次混合的温度，优选小于添加的润滑剂的熔点中的最低值。另外，更优选室温。另外，润滑剂的添加量相对铁基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，优选0.1～0.5重量份。在三次混合时添加的润滑剂，不与铁基粉末等粘合，以游离状态存在，形成游离润滑剂。

在三次混合中添加的润滑剂，优选一定含有上述的热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中的一种或两种以上，并且，根据需要含有选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撑双硬脂酸酰胺、分子量一万以下的聚乙烯、乙撑双硬脂酸酰胺和分子量一万以下的聚乙烯的熔融混合物中的一种或两种以上。

另外，本发明的铁基混合粉末不限于上述的制造方法。

例如，也可以使有机溶剂中溶解或分散的粘合剂、铁基粉末、合金粉末或进而添加的切削性改善用粉末混合之后，蒸发有机溶剂，在铁基粉末表面上固定合金粉末、切削性改善用粉末，之后，添加游离润滑剂混合，做成铁基混合粉末。

本发明的铁基混合粉末，适合应用一般的粉末冶金中的处理方法，可以用于制造机械部件。具体的，将本发明的铁基混合粉末填充在金属铸型中，压缩成型之后，根据需要进行整形、烧结制成烧结体。烧结后再进行渗碳淬火、光亮淬火、高频淬火等热处理，制成制品(机械部件等)。

实施例

实施例1

在表1所示的No.1～No.4水粉化状态铁粉中，添加表1所示的混合量的表1所示的种类、粒径不同的(a)～(g)的铁粉，搅拌·混合，制成混合粉末。然后在该混合粉中，进行使铜粉部分合金化附着的热处理，然后粉碎并分级，然后，做成粉化铁粉(铜部分合金化附着的粉化铁粉)No.1～No.7，其具有表2所示的粒度分布、表观密度，铜粉部分合金化附着在表面。另外，粒度分布采用日本粉末冶金工业会规格JPMA P02-1992规定的筛分分布法。表观密度根据日本粉末冶金工业会规格JPMA P06-1992进行测定。

部分合金化附着热处理是将上述混合粉装入H₂气氛的热处理炉中，以50℃/min的升温速度进行升温，在露点20℃的条件下在880℃保持1小时的热处理。这里兼作最终还原处理。

表1

粉化铁粉No.	水粉化状态铁粉				铜粉				铜部分合金化附着粉化铁粉
												No.	平均粒径μm	含量(质量％)		No.	平均粒径μm	种类	混合量*(质量％)	含量(质量％)		压缩性Mg/m3
	C	O	C	O
					1	1	65	0.21	0.65	(a)	25			粉化铜粉	20					0.002	0.065		7.22
2	2	75	0.16	0.70								(b)	30			电解铜粉	10	0.002	0.063			7.23
					3	3	70	0.14	0.80	(c)	35			电解铜粉	10					0.002	0.063		7.24
4	4	65	0.21	0.65								(d)	45			粉化铜粉	5	0.002	0.064			7.24
					5	(e)	10	电解铜粉的粉碎品	10	0.003	0.070			7.13
6												3	70		0.14	0.80	(f)	80	电解铜粉	10	0.003	0.120	7.18
	7	3	70	0.14	0.80	(g)	30	电解铜粉	40	0.002	0.110			7.19

^*)相对于粉化纯铁粉总量的比率

表2

粉化铁粉No.	铜含量(质量％)	粒度分布(质量％)       数字：μm					表观密度Mg/m3
								180以上	小于180～150以上	小于150～75以上	小于75～45以上	小于45
		1	20	-	8.7	53.0							26.0	12.3	2.81
2	10						0.2	8.1	52.6	27.5	11.6	2.84
		3	10	-	5.3	46.8							29.4	18.5	2.78
4	5						0.1	8.0	53.1	25.5	13.3	2.81
		5	10	-	9.2	50.3							24.5	16.0	2.80
6	10						-	5.0	46.5	29.4	18.5	2.81
		7	40	-	7.0	50.0							25.0	18.0	2.82

然后，在具有表3所示粒度分布的市售粉化纯铁粉(铁粉No.a、No.b)、或者调整成表3所示的粒度分布的粉化纯铁粉(铁粉No.c)中，以表4所示的配比和混合量添加表2所示的铜部分合金化附着的粉化铁粉(粉化铁粉No.1～No.7)，搅拌·混合，制成具有表4所示的粒度分布、表观密度的铁基粉末(铁基粉末No.A～No.R)。另外，铁粉No.a是杰富意钢铁株式会社制KIP301A(商标)、铁粉No.b是杰富意钢铁株式会社制KIP260A(商标)。

另外，铁基粉末No.F～No.M预先筛分而使粉化纯铁粉形成表4所示的粒度分布，之后只添加表4所示的混合量的表2所示的铜部分合金化附着粉化铁粉，用V型混合机搅拌·混合，制成铁基粉末。

铁基粉末No.N仅是不含铜部分合金化附着粉化铁粉的粉化纯铁粉(粉化纯铁粉No.a)的铁基粉末。

表3

粉化铁粉No.	粒度分布(质量％)        数字：μm					表观密度Mg/M3	商标
								180以上	小于180～150以上	小于150～75以上	小于75～45以上	小于45
	a	-	9.4	46.5	26.6								17.5	3.05	KIP301A
b						1.8	9.4	48.8	23.0	17.0	2.66	KIP260A
	c	0.2	9.0	50.0	30.6								10.2	2.85	-

表4

粉化铁粉No.	配合					粒度分布(质量％)数字：μm					表观密度Mg/m3
												粉化纯铁粉		铜粉部分合金化附着粉化铁粉		铁基粉末中铜含量(质量％)	180以上	小于180～150以上	小于150～75以上	小于75～45以上	小于45
	No.	混合量质量％	No.	混合量质量％
					A	a	90	1	10	2		0	9.3	47.2	26.5							17.0	3.03
B	a	80	2	20							2					0	9.1	47.7	26.8	16.3	3.01
					C	a	80	3	20	2		0	8.6	46.6	27.2							17.7	3.00
D	a	60	4	40							2					0	8.8	49.1	26.2	15.8	2.95
					E	a	80	5	20	2		0	9.4	47.3	26.1							17.2	3.00
F	a	80	2	20							2					0.3	6.5	57.6	21.5	14.1	2.85
					G	a	80	3	20	2		0	3.7	60.1	22.4							13.8	2.95
H	a	80	3	20							2					0	9.6	51.6	19.3	19.5	2.88
					I	a	80	2	20	2		5.1	7.3	52.1	21.4							14.1	2.89
J	a	80	2	20							2					0	12.3	51.5	23.7	12.5	2.88
					K	a	80	3	20	2		0	8.5	51.4	18.5							21.6	2.92
L	a	80	3	20							2					0	8.5	43.3	33.0	15.2	2.94
					M	b	80	3	20	2		1.4	8.6	48.4	24.3							17.3	2.67
N	a	100	-	-							0					0	9.4	46.5	26.6	17.5	3.05
					O	c	80	3	20	2		0.2	8.3	49.4	30.4							11.9	2.87
P	-	-	4	100							5					0.1	8.0	53.1	25.5	13.3	2.81
					Q	a	80	6	20	2		0	8.6	49.5	27.2							17.7	2.95
R	a	50	7	50							20					0	8.2	48.3	25.8	17.8	2.87

表中标号“-”是未添加。

向表4所示的铁基粉末990g和石墨粉末(平均粒径23μm)10g中，作为粘合剂的一部分喷雾表7所示的配合量的油酸、涡轮机油、锭子油中的一种，之后搅拌·混合，进行一次混合。

另外，在铁基混合粉末No.16(现有例)中，作为铁基粉末使用铁基粉末No.N(只有粉化纯铁粉)，其中该铁基粉末No.N不使用使铜粉部分合金化附着在表面上的铁基粉末，在铁基粉末中添加石墨粉末、及铜粉(电解铜粉：平均粒径23μm)。另外，在铁基混合粉末No.23和24中，改变石墨粉末的添加量的同时添加切削性改善用粉末。各种情况下，各粉末的含量都是按照表7所示的值，另外，铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量为1000g。

然后，在一次混合后的混合粉中，作为粘合剂的另外的一部分，添加表7所示量的硬脂酸锌，装入加热混合机中，充分地搅拌·混合，做成混合物。然后，将该混合物加热至表7所示的二次混合加热温度，同时搅拌，制成二次混合物。

然后，边搅拌二次混合物边将其冷却至85℃以下。再冷却至40℃之后，添加形成游离润滑剂的表7所示种类、量的润滑剂，进行三次混合，使其均匀之后，从加热混合机排出，做成铁基混合粉末。另外，在三次混合时添加的热塑性树脂粉的标号和种类的关系与组成、聚合法、一次平均粒径、凝集平均粒径和平均分子量一起示于表5。另外，将热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂以外的游离润滑剂的标号和种类的关系示于表6。

对得到的铁基混合粉末，求得石墨粉末的附着度、铜粉的附着度、表观密度、填充性、以及压粉密度(压缩性)。测定方法如下所示。

(1)石墨粉末的附着度(碳附着度)

作为表示铁基混合粉末中含有的石墨粉末的偏析程度的尺度，按照以下步骤测定石墨粉末的附着度。

将铁基混合粉末筛分，对通过100目(开孔：150μm)筛，没有通过200目(开孔：75μm)筛的粉，进行碳的定量分析。另外，定量分析筛分前的铁基混合粉末整体的碳。从得到的结果，利用下述定义的石墨粉末的附着度，评价偏析性。其定义为该值越大，石墨粉末在铁基混合粉末中的偏析越小。

石墨粉末的附着度(％)＝{(通过100目，未通过200目范围的粒度的铁基混合粉末的C分析值)/(铁基混合粉末整体的C分析值)}×100

(2)铜粉的附着度(铜附着度)

将铁基混合粉末筛分，对通过325目(开孔：45μm)筛的粉，进行铜定量分析。另外，定量分析筛分前的铁基混合粉末整体的铜。从得到的结果评价下述定义的铜粉的附着度。其定义为该值越接近1，铜粉向铁基粉末的附着越牢固。

铜粉的附着度＝(通过325目的粒度的铁基混合粉末的铜分析值)/(铁基混合粉末整体的铜分析值)

(3)表观密度

铁基粉末混合粉的表观密度，按照日本粉末冶金工业会规格JPMAP06-1992进行测定。

(4)填充性

使用图1中示意性表示其配置的装置，根据下述步骤测定铁基混合粉末的填充性。

使填充有铁基混合粉末150g的粉箱5(大小：100×60×20mm)以200mm/s的速度向金属铸型方向移动，使其在具有t＝0.5mm的金属铸孔(长度60×深度60mm)的金属铸型6的正上方停止，保持1s，将铁基混合粉末填充在金属铸型中之后以200mm/s的速度后退。填充后，以480Mpa的压力成型，制成成型体。另外，用相同铁基混合粉末制成10个成型体。

测定得到的成型体的质量，求得填充密度(＝(成型体质量)/(金属铸孔的体积)。将用铁基混合粉末的表观密度除该填充密度得到的值作为填充值，评价填充性。另外，填充值是10个成型体的平均。填充值越大表示填充性越好。

另外，对各铁基混合粉末，从得到的成型体(10个)的质量偏差，求得相对质量偏差的平均成型体质量的比、(质量的标准偏差)/(平均成型体质量)。将该比值换算成相对值，评价各铁基混合粉末的成型体质量偏差，其中该相对值以现有例(铁基混合粉末No.16)的值为基准(＝1.00)。

(5)压粉密度(压缩性)

将铁基混合粉末以490MPa压力成型为直径25mm×高度20mm的料锭，做成成型体。测定这些成型体的密度(压粉密度)，评价压缩性。

将得到的结果表示在表8中。

表5

热塑性树脂粉的种类标号	热塑性树脂粉的制造条件			热塑性树脂粉的性能
							组合物*	组成比质量％	聚合法	平均分子量(万)	一次平均粒径μm	凝集平均粒径μm
	A	MMA	100	共聚	40	0.04							30
B							BA/MMA	60/40	核壳两段聚合	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	核壳两段聚合	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6

标号No.	游离润滑剂的种类
		a	硬脂酸
b	油酸酰胺
		c	硬脂酸酰胺
d	硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物
		e	乙撑双硬脂酸酰胺
f	分子量1万以下的聚乙烯和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物
		g	硬脂酸钙
h	分子量1万以下的聚乙烯

表7

铁基混合粉末No.	铁基混合粉末**		合金用粉末质量％*		切削性改善用粉末****质量％*	二次混合加热温度℃	粘合剂					游离润滑剂						备注
																			No.	质量％*	石墨粉末	铜粉	油酸重量份	锭子油重量份	涡轮机油重量份	硬脂酸锌重量份	总量***重量份	热塑性树脂粉		硬脂酸锌重量份	硬脂酸锂重量份	其它的游离润滑剂种类含量(重量份)	总量***重量份
	种类标号	含量重量份
			1	A			99.0	1.0	-	-	135	0.05	-	-	0.3	0.35	-											-	0.35					-	-	0.35	本发明例
2	B	99.0			1.0	-												-	140	0.09	-	-	0.3	0.39	-	-	0.4			-	-	0.4	本发明例
			3	C			99.0	1.0	-	-	135	-	0.08	-	0.4	0.48	G											0.2	-					-	-	0.2	本发明例
4	D	99.0			1.0	-												-	140	-	-	0.1	0.35	0.45	C	0.1	0.1			-	b：0.3	0.5	本发明例
			5	F			99.0	1.0	-	-	140	0.15	-	-	0.4	0.55	C											0.15	-					-	f：0.2	0.35	本发明例
6	G	99.0			1.0	-												-	135	0.09	-	-	0.3	0.39	-	-	0.4			-	-	0.4	本发明例
			7	H			99.0	1.0	-	-	140	-	-	0.12	0.4	0.52	A											0.2	0.2					-	-	0.4	比较例
8	B	99.0			1.0	-												-	140	-	0.06	-	0.4	0.46	D	0.15	-			-	c：0.10	0.25	本发明例
			9	C			99.0	1.0	-	-	135	-	-	0.1	0.3	0.4	E											0.2	0.1					-	-	0.15	本发明例
10	D	99.0			1.0	-												-	140	0.07	-	-	0.4	0.47	-	-	0.35			-	-	0.35	本发明例
			11	E			99.0	1.0	-	-	135	0.1	-	-	0.5	0.6	A											0.25	-					0.15	-	0.40	本发明例
12	I	99.0			1.0	-												-	135	-	0.09	-	0.35	0.44	-	-	-			0.25	c：0.15	0.40	比较例
			13	J			99.0	1.0	-	-	140	-	-	0.15	0.6	0.75	B											0.1	-					0.1	a：0.15	0.35	比较例
14	K	99.0			1.0	-												-	135	0.08	-	-	0.8	0.88	F	0.05	-			-	d：0.1，e：0.2	0.35	比较例
			15	L			99.0	1.0	-	-	140	-	-	0.12	0.35	0.47	G											0.2	0.2					-	-	0.4	比较例
16	N	97.0			1.0	2.0												-	135	-	0.06	-	0.4	0.46	C	0.1	0.1			-	b：0.3	0.5	现有例
			17	M			99.0	1.0	-	-	140	-	0.06	-	0.4	0.46	D											0.15	-					-	c：0.10	0.25	比较例
18	O	99.0			1.0	-												-	135	0.05	-	-	0.3	0.35	-	-	0.30			-	-	0.30	本发明例
			19	P			99.0	1.0	-	-	135	0.05	-	-	0.4	0.45	-											-	0.40					-	-	0.40	本发明例
20	Q	99.0			1.0	-												-	135	0.05	-	-	0.5	0.55	C	0.15	-			-	h：0.20	0.35	本发明例
			21	R			99.0	1.0	-	-	135	0.07	-	-	0.3	0.35	-											-	0.3					-	-	0.30	本发明例
22	G	97.0			1.5	-												1.5	135	0.07	-	-	0.4	0.45	A	0.25	-			-	b：0.3	0.35	本发明例
			23	G			94.5	2.0	-	3.5	135	0.07	-	-	0.5	0.55	-											-	0.35					-	-	0.35	本发明例

^*)相对(铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)总量         ^****)切削性改善用粉末：滑石粉(No.23)、CaF₂(No.24)

^**)参照表4                                                表中标号“-”表示未添加。

^***)相对(铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)总量100重量份

表8

铁基混合粉末No.	铁基混合粉末特性						备注
								石墨粉末的附着度％	铜粉的附着度	表观密度Mg/m3	填充值	压粉密度Mg/m3	成型体质量偏差
	1	85	1.01	3.33	0.87	6.90								0.74	本发明例
2							86	1.05	3.23	0.88	6.86	0.72	本发明例
	3	88	1.11	3.26	0.86	6.78								0.80	本发明例
4							86	1.12	3.41	0.90	6.88	0.70	本发明例
	5	85	1.03	3.34	0.92	6.87								0.68	本发明例
6							86	1.12	3.31	0.92	6.86	0.68	本发明例
	7	85	1.03	3.28	0.64	6.86								1.34	比较例
8							86	1.14	3.31	0.86	6.90	0.82	本发明例
	9	85	1.03	3.33	0.86	6.89								0.83	本发明例
10							87	1.02	3.20	0.87	6.90	0.81	本发明例
	11	87	1.07	3.42	0.85	6.76								0.83	本发明例
12							86	1.10	3.29	0.66	6.86	1.21	比较例
	13	83	1.12	3.09	0.62	6.85								1.26	比较例
14							87	1.15	3.31	0.53	6.88	1.35	比较例
	15	87	1.08	3.30	0.66	6.89								1.22	比较例
16							86	3.45	3.26	0.80	6.89	1.00	现有例
	17	86	1.11	2.82	0.65	6.81								1.18	比较例
18							86	1.01	3.15	0.87	6.90	0.69	本发明例
	19	87	1.11	3.20	0.83	6.92								0.80	本发明例
20							88	1.13	3.11	0.85	6.87	0.70	本发明例
	21	87	1.05	3.23	0.84	6.91								0.68	本发明例
22							88	1.04	3.33	0.86	6.89	0.71	本发明例
	23	87	1.03	3.17	0.85	6.87								0.69	本发明例

本发明例的任一个其表观密度都是3.10Mg/m³以上，并且，当石墨粉末的附着度为85％以上时，偏析性大幅度地变小，而且当填充值为0.83以上时，填充性好，成型体的质量偏差也比现有例小。另外，与部分合金化附着的铜粉的粒径小于适当范围(20μm以上)的本发明例(铁基混合粉末No.11)，其压粉密度(压缩性)有些降低。

另外，铁基粉末的粒度分布和/或表观密度在本发明的范围之外的比较例中，填充值小，填充性低下，成型体的质量偏差大。

作为铁基粉末，不使用在表面上使铜粉部分合金化的铁粉的现有例(铁基混合粉末No.16)，填充值小，填充性低下，特别是成型体的质量偏差大。

实施例2

在加热混合机中装入表4所示的铁基粉末990g、石墨粉末(平均粒径23μm)10g、表9中所示种类及量的粘合剂，充分搅拌·混合，进而继续搅拌的同时，加热至表8所示的一次混合加热温度，进行一次混合。

接着，边搅拌边将一次混合物冷却至85℃以下。再冷却至40℃之后，添加形成游离润滑剂的表9所示种类、量的润滑剂，进行二次混合，使其均匀之后，从加热混合机排出，得到铁基混合粉末。

另外，在铁基混合粉末No.2-16(现有例)中，作为铁基混合粉末，使用铁基粉末No.N(只有粉化纯铁粉)，该铁基粉末No.N不使用铜粉部分合金化附着的粉化铁粉，在该铁基粉末No.N970g中添加石墨粉末10g，再添加铜粉(电解铜粉：平均粒径23μm)20g，进行一次混合。另外，在铁基混合粉末No.2-18和2-19中，在改变石墨粉末的添加量的同时，添加切削性改善用粉末。这时，各粉末的含量按照表9所示的值，铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量为1000g。

另外，二次混合时添加的热塑性树脂粉的标号和种类的关系与组成、聚合方法、一次粒径、凝集粒径及平均分子量一起表示在表5中。另外，在表6中表示热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂以外的游离润滑剂的标号和种类的关系。

对得到的铁基混合粉末，和实施例1一样测定石墨粉末的附着度、铜粉的附着度、表观密度、填充性和压粉密度(压缩性)。另外，成型体质量偏差以现有例(铁基混合粉末No.2-16)的值为基准用相对值进行评价。

得到的结果如表10所示。

表9

铁基混合粉末No.	铁基混合粉末**		合金用粉末质量％*		切削性改善用粉末****质量％*	二次混合加热温度℃	粘合剂						游离润滑剂						备注
																				No.	质量％*	石墨粉末	铜粉	硬脂酸熔点：69℃重量份	油酸酰胺熔点：76℃重量份	硬脂酸酰胺熔点：103℃重量份	硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物熔点：125℃重量份	乙撑双硬脂酸酰胺熔点：147℃重量份	总量***重量份	热塑性树脂粉		硬脂酸锌重量份	硬脂酸锂重量份	其它的游离润滑剂种类含量(重量份)	总量***重量份
	种类标号	含量重量份
			2-1	A			99.0	1.0	-	-	120	-	-	-	0.3	0.3	0.6	-												-	0.2					-	-	0.2	本发明例
2-2	B	99.0			1.0	-													-	100	0.15	-	0.3	-	-	0.45	D	0.15	-			-	c：0.10	0.35	本发明例
			2-3	C			99.0	1.0	-	-	135	0.3	-	-	-	0.1	0.4	C												0.3	-					-	-	0.3	本发明例
2-4	D	99.0			1.0	-													-	115	-	0.2	-	0.3	-	0.5	G	0.1	0.1			-	b：0.3	0.5	本发明例
			2-5	F			99.0	1.0	-	-	130	-	0.2	-	-	0.2	0.4	A												0.25	-					0.15	-	0.40	本发明例
2-6	G	99.0			1.0	-													-	110	0.15	-	-	0.1	-	0.25	C	0.15	-			-	f：0.2	0.35	本发明例
			2-7	H			99.0	1.0	-	-	137	-	-	-	0.35	0.35	0.70	-												-	0.15					-	-	0.15	比较例
2-8	B	99.0			1.0	-													-	113	0.1	-	0.1	0.4	-	0.6	-	-	-			0.25	c：0.15	0.40	本发明例
			2-9	C			99.0	1.0	-	-	110	-	0.2	-	0.1	-	0.3	B												0.1	-					0.1	a：0.15	0.35	本发明例
2-10	D	99.0			1.0	-													-	115	-	-	0.3	-	0.1	0.4	F	0.05	-			-	d：0.1，e：0.2	0.35	本发明例
			2-11	E			99.0	1.0	-	-	130	0.15	-	-	-	0.2	0.35	D												0.15	-					-	c：0.10	0.25	本发明例
2-12	I	99.0			1.0	-													-	135	-	-	-	0.2	0.2	0.4	E	0.2	0.1			-	-	0.3	比较例
			2-13	J			99.0	1.0	-	-	115	0.1	-	-	0.5	-	0.6	A												0.2	-					-	f：0.2	0.4	比较例
2-14	K	99.0			1.0	-													-	135	-	-	-	0.2	0.2	0.4	A	0.1	0.2			-	-	0.3	比较例
			2-15	L			99.0	1.0	-	-	110	0.15	-	-	0.1	-	0.25	C												0.15	-					-	f：0.2	0.35	比较例
2-16	N	97.0			1.0	2.0													-	137	-	-	-	0.2	0.2	0.4	A	0.2	0.2			-	-	0.4	现有例
			2-17	M			99.0	1.0	-	-	135	0.3	-	-	-	0.1	0.4	C												0.3	-					-	-	0.3	比较例
2-18	G	98.0			1.0	-													1.0	110	0.15	-	-	0.1	-	0.25	C	0.15	-			-	f：0.2	0.35	本发明例
			2-19	G			93.5	2.5	-	4.0	110	0.15	-	-	0.1	-	0.25	C												0.15	-					-	f：0.2	0.35	本发明例

^*)相对(铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)总量               表中标号“-”表示未添加。

^**)参照表4

^***)相对(铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)总量100重量份

^****)切削性改善用粉末：MnS(No.2-18)、羟磷灰石(No.2-19)

表10

铁基混合粉末No.	铁基混合粉末特性						备注
								石墨粉末的附着度％	铜粉的附着度	表观密度Mg/m3	填充值	压粉密度Mg/m3	成型体质量偏差
	2-1	85	1.02	3.32	0.89	6.89								0.74	本发明例
2-2							86	1.05	3.13	0.88	6.85	0.75	本发明例
	2-3	86	1.14	3.11	0.87	6.78								0.70	本发明例
2-4							86	1.13	3.35	0.90	6.89	0.72	本发明例
	2-5	87	1.05	3.38	0.92	6.89								0.69	本发明例
2-6							87	1.12	3.30	0.92	6.87	0.69	本发明例
	2-7	86	1.05	3.28	0.69	6.86								1.21	比较例
2-8							86	1.10	3.27	0.88	6.86	0.76	本发明例
	2-9	86	1.05	3.31	0.89	6.85								0.72	本发明例
2-10							87	1.11	3.34	0.90	6.88	0.70	本发明例
	2-11	86	1.11	3.35	0.85	6.72								0.72	本发明例
2-12							85	1.11	3.30	0.62	6.89	1.20	比较例
	2-13	89	1.03	3.29	0.53	6.89								1.13	比较例
2-14							87	1.12	3.35	0.66	6.88	1.15	比较例
	2-15	85	1.00	3.30	0.54	6.87								1.10	比较例
2-16							86	3.6	3.28	0.75	6.86	1.00	现有例
	2-17	86	1.11	2.74	0.61	6.78								1.25	比较例
2-18							88	1.08	3.29	0.91	6.88	0.69	本发明例
	2-19	85	1.10	3.30	0.90	6.86								0.70	本发明例

本实施例的任一个其表观密度都是3.10Mg/m³以上，并且，当石墨粉末的附着度为85％以上时，偏析性大幅度地变小，而且当填充值为0.85以上时，填充性好，成型体的质量偏差也比现有例小。

另外，部分合金化附着的铜粉的粒径超出适当范围(20μm以上)本发明例(铁基混合粉末No.2-11)中，其压粉密度(压缩性)有些降低。

另外，铁基粉末的粒度分布和/或表观密度在本发明的范围之外的比较例中，填充值小，填充性低下，并且成型体的质量偏差变大。

实施例3

分别制造1吨的实施例1的铁基混合粉末No.1、16、19和实施例2的铁基混合粉末No.2-1和2-16。通过使用各混合粉末的粉末冶金法，用图3A和图3B表示的金属铸孔形状的金属铸型连续制造1000个正齿轮(尺寸单位：mm)。图3A的齿部以省略的形式显示，是基准节圆直径(用单点划线表示的基准节圆直径)38mm、齿尖直径40mm、齿数38个(模数＝1)的齿。另外，齿形做成渐开线齿形。

向齿轮形状中填充混合粉，使用以图3A为金属铸孔部的平面形状的金属铸型，与图1类似的填充装置进行填充。粉箱以移动速度250m/s到达金属铸孔正上方后，一旦使其停止，相对行进方向每前后5mm进行3次反复运动(振荡运动)之后，使其以250m/s的速度后退。振荡中的粉箱的移动速度为250m/s。成型密度为6.8Mg/m³。

测定得到的制品齿轮的重量，测定其重量的标准偏差。用以试验粉2-16作为1.00的相对值比较得到的标准偏差。结果示于表11中。

另外，使用图1的装置，使其与除t＝1mm之外在和实施例1相同的条件下测定的填充值的值，一并记在表11中。在金属铸孔1mm中，只控制粒度分布的现有例和本发明例的不同点不明显，但当金属铸孔设定为0.5mm时，不同点明显。而且，在实机填充性的评价中，质量偏差比从形状、特别是齿轮的宽度(1.6mm程度)所预想的要减少很多，本发明可以得到减少34～44％的显著效果。

另外，成型品质量偏差的减少与原料成品率和成型生产性(单位时间的合格产品制造量)的改善相关，因而成为实机填充性的一个重要的指标。

表11

	填充值(实验填充性)		实机填充性	备注
					t＝0.5mm	t＝1mm
	1(实施例1)	0.87	0.92					0.60	本发明例
16(实施例1)				0.80	0.89	0.98	现有例
	19(实施例1)	0.83	0.91					0.71	本发明例
2-1(实施例2)				0.89	0.91	0.57	本发明例
	2-16(实施例2)	0.75	0.88					1.00	现有例

发明效果

本发明可以得到优良的金属铸型填充性、特别是优良的实机填充性的粉末冶金用的铁基混合粉末。其结果，即使是向具有窄幅金属铸孔的金属铸型中填充，也可以制造质量偏差小的成型体，在生产上具有显著效果。

Claims (16)

1、一种粉末冶金用铁基混合粉末，该粉末含有铁基粉末、石墨粉末、和游离润滑剂，

或者还含有切削性改善用粉末，

所述石墨粉末和所述切削性改善用粉末，利用粘合剂固定在所述铁基粉末表面上，其特征在于，

所述铁基粉末是在表面上使铜粉部分合金化而附着的粉化铁粉，或者是在其中再添加粉化纯铁粉的，而且，

所述铁基粉末满足如下条件：

粒径小于45μm的粒子为18.5质量％以下；

粒径75μm以上小于150μm的粒子为46质量％以上；

粒径150μm以上小于180μm的粒子小于10质量％；

粒径180μm以上的粒子为0.5质量％以下。

2、如权利要求1所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述铁基粉末的表观密度为2.85Mg/m³以上。

3、如权利要求1所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述石墨粉末的附着度为85％以上。

4、如权利要求2所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述石墨粉末的附着度为85％以上。

5、如权利要求1至4中任何一项所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，含有铜0.5～30质量％。

6、如权利要求1至4中任何一项所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述铜粉为平均粒径20～100μm的铜粉。

7、如权利要求1至4中任何一项所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，相对所述铁基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的总量100重量份，所述粘合剂的添加量为0.1～1.0重量份。

8、如权利要求7所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述粘合剂是选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。

9、如权利要求7所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述粘合剂是选自油酸、锭子油、涡轮机油中的至少一种和硬脂酸锌的熔融混合物。

10、如权利要求1至4中任何一项中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，相对所述铁基粉末和石墨粉末和(添加时)切削性改善用粉末的总量100重量份，所述游离润滑剂的添加量是0.1～0.5重量份。

11、如权利要求10中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述游离润滑剂含有选自热塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中的至少一种；或者还含有选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撑双硬脂酸酰胺、分子量1万以下的聚乙烯、以及乙撑双硬脂酸酰胺和分子量1万以下的聚乙烯的熔融混合物中的至少一种。

12、如权利要求11中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述热塑性树脂粉，相对所述热塑性树脂粉总量含有50质量％以上的选自单体丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及芳香族乙烯化合物中的至少一种，而且，一次平均粒径为0.03～5μm，凝集平均粒径为5～50μm，溶液比粘度法测定的平均分子量为3万～500万。

13、如权利要求1至4中任何一项中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，含有3质量％以下的所述石墨粉末。

14、如权利要求1至4中任何一项中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，含有5质量％以下的所述切削性改善用粉末。

15、如权利要求1至4中任何一项中所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述铁基粉末含有99质量％以下的所述粉化纯铁粉。

16、如权利要求15所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其特征在于，所述铁基粉末含有50质量％以上的所述粉化纯铁粉。

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