CN1813076A - 表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金及其制造方法 - Google Patents

表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金及其制造方法。本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，在具有从表面1μm～2mm范围内的厚度的烧结合金表层部，以平均浓度包含有0.0001～1质量％的K及/或Na，或者，烧结合金表层部中的P浓度的平均值，比在位于比烧结合金表层部更内侧的烧结合金内部中的P浓度高0.01～1质量％，且烧结合金表层部中以平均浓度包含有0.0001～1质量％的K及/或Na。

Description

表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铁基烧结合金，由从合金表面1μm～2mm的范围内的厚度部分构成的铁基烧结合金表层部(以下，称为铁基烧结合金表层部)，和位于比铁基烧结合金表层部更内侧的铁基烧结合金内部(以下，称为铁基烧结合金内部)构成，是涉及在铁基烧结合金表层部中包含有钾及钠中一种或两种的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金以及其制造方法，该铁基烧结合金，特别是可以有效地作为需要表面硬度及耐磨损性的机械部件，例如，链轮、齿轮、转子、内环、外环等构件，而且，本发明的铁基烧结合金，因表面致密性高，所以可以有效地作为要求表面上施镀的铁基烧结合金构成的机械部件等的构件。
背景技术
一般，铁基烧结合金作为各种机械部件的构件而进行使用，众所周知，制造该铁基烧结合金的方法有：通过铁基合金粉末中混合作为润滑剂的硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锂等高级脂肪酸的金属盐后，把其填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作压粉体，烧结制得的压粉体而制造。
但是，将在铁基合金粉末中混合作为润滑剂的现有的高级脂肪酸的金属盐的混合粉末，填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形而得到的压粉体，因其内部中包含有大量的润滑剂，所以不能制作高密度的压粉体，因此，通过上述方法烧结得到的压粉体而制作的铁基烧结合金，因为添加的润滑剂残留在铁基烧结合金内部，所以会降低机械强度。
另一方面，如果减少使用于压粉体成形的铁基合金粉末中所添加的润滑剂，而制作润滑剂较少的压粉体，并烧结该润滑剂含量较少的压粉体，制造机械强度优异的铁基烧结合金，由于包含于压粉体的润滑剂量的不足而润滑性也不足，从而难以进行成形的压粉体的起模，出现不良的压粉体而导致产品出产率的降低。
因此，为了防止随着此润滑剂的减少而发生的压粉体的起模问题，在加热至100℃以上的铸型的空腔内面，涂敷将高级脂肪酸的金属盐(例如，硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸锌)悬浊于溶剂的高级脂肪酸系润滑剂，通过铸型的加热使溶剂蒸发，由此在形成有该高级脂肪酸的金属盐膜的空腔内，填充比通常润滑剂较少的铁基合金粉末，以600MPa以上的压力进行加压成形而制作压粉体，如此则在压粉体的表面生成如硬脂酸铁的单分子膜的高级脂肪酸的铁盐的被膜。其结果，减少了压粉体和铸型之间的摩擦力，且减少起出压粉体的压力，从而可以简单地从铸型取出压粉体，而且，因为以600MPa以上的高压力加压成形，所以可以制造高密度的压粉体(参照专利文献1)。
根据上述方法，所得的压粉体可以得到在内部包含的润滑剂量较少的高密度的压粉体，而且，因为能够容易进行起模，所以可以减少从铸型的起出压力，从而具有压粉体的起模时破损较少等的优异的效果，可以有效地制造优异的压粉体，并通过烧结所得的压粉体，可以制造优异的铁基烧结合金。
专利文献1：日本专利第3309970号说明书
但是，将现有的固体粉末的硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锂等固体状态的高级脂肪酸的金属盐悬浊于水中的高级脂肪酸系润滑剂，涂敷在成形铸型的空腔内面而得到的润滑剂膜，是为了在空腔内面作为固体粉末膜形成，在成形铸型的空腔内面未形成致密的被膜，而且，具有对空腔内面的紧密性也不充分等缺点，因此具有难以形成稳定的润滑剂膜的课题。
发明内容
因此，本发明者们，根据上述观点，为了在成形铸型的空腔内面形成更致密的润滑剂膜而进行的研究当中，得到了如下知见：
(a)制作将可以溶解于溶剂的硫酸钾盐及/或硫酸钠盐溶解于溶剂的溶液，将该溶液作为润滑剂，涂敷在加热至润滑剂的溶剂蒸发的温度以上的成形铸型的空腔内面，则成形铸型因为被加热至溶剂蒸发程度的高温，所以包含于润滑剂的溶剂蒸发，硫酸钾盐及/或硫酸钠盐结晶于成形铸型的空腔内面，从而在成形铸型的空腔内面形成硫酸钾盐及/或硫酸钠盐的结晶膜，在该成形铸型的空腔内面形成的硫酸钾盐及/或硫酸钠盐的结晶膜，可以形成非常致密的润滑剂膜，且由于紧密性优异而工作中很少被剥离；
(b)在形成上述硫酸钾盐及/或硫酸钠盐的结晶膜的成形铸型的空腔内，填充作为原料粉末的铁基合金粉末，并进行加压成形而得到的压粉体，因为在成形铸型的空腔内面形成有硫酸钾盐及/或硫酸钠盐的结晶膜，所以可以容易起模，而且，所得的压粉体的表面包含有钾(以下，简记为K)及/或钠(以下，简记为Na)，若烧结该表面上包含有K及/或Na的压粉体，则K及/或Na还原氧化铁被膜而使铁基合金粉末的表面活性化，从而能够得到烧结体表面上的开放气孔(从烧结合金的表面向内部连通的气孔)极少的、表面致密的铁基烧结合金，而且，因为该表面致密的铁基烧结合金表面硬度也提高，从而增加表面的耐磨损性，所以可以用于链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要耐磨损性的机械部件的构件，而且，由于表面致密性高，而对作为需要在表面上施镀的铁基烧结合金制机械部件及磁性部件等的构件有效；
(c)如此所得的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，在铁基烧结合金表层部中包含有0.0001～1质量％的K及/或Na；
(d)上述铁基烧结合金表层部的K浓度以及Na浓度，进行高精密度分析，根据距表面的深度位置及表面位置，检出为过大或没有，结果出现很大差异，因此铁基烧结合金表层部中的K浓度及Na浓度，优选以平均值求出；而且，
(e)制作将可以溶解于溶剂的磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐溶解于溶剂的溶液，将该溶液作为润滑剂，涂敷在加热至润滑剂的溶剂的蒸发的温度以上的成形铸型的空腔内面，则成形铸型因为加热至溶剂蒸发的程度高温，所以包含于润滑剂的溶剂蒸发，并且磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐结晶于成形铸型的空腔内面，从而在成形铸型的空腔内面形成磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐的结晶膜，在该成形铸型的空腔内面形成的磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐的结晶膜，可以形成非常紧密的润滑剂膜，而且由于紧密性优异而在工作中很少剥离；
(f)在形成上述磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐的结晶膜的成形铸型的空腔内，填充作为原料粉末的铁基合金粉末，并进行加压成形而得到的压粉体，由于在成形铸型的空腔内面形成有磷酸钾金属盐及/或磷酸钠金属盐的结晶膜，可以容易起模，而且，所得的压粉体的表面磷(以下，简记为P)浓度高，并且包含有钾(以下，简记为K)及/或钠(以下，简记为Na)，烧结该表面P浓度高、且包含有K及/或Na的压粉体，则P浓度高的表面容易进行液相及α相烧结，而且，通过含有K及/或Na还原氧化铁被膜，使铁基合金粉末的表面活性化，从而能够得到烧结体表面上的开放气孔(从烧结合金的表面向内部连通的气孔)极少的、表面致密的铁基烧结合金，该表面致密的铁基烧结合金，表面硬度提高，从而增加表面的耐磨损性，因此对作为链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要耐磨损性的机械部件的材料有效，而且，由于表面致密性高，而对作为需要在表面上施镀的铁基烧结合金制机械部件及磁性部件等有效；
(g)如此得到的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，在从表面1μm～2mm(优选为，10μm～0.5mm)范围内的深度部分(以下，简称为铁基烧结合金表层部)，P浓度，比P存在于铁基烧结合金表层部更内侧的部分(以下，简称为铁基烧结合金内部)中包含的P浓度，以平均浓度计升高0.01～1质量％(优选为，0.02～0.5质量％)，而且在铁基烧结合金表层部中包含有0.0001～1质量％的K及/或Na；
(h)对从上述表面1μm～2mm(优选为，10μm～0.5mm)范围内深度部分的烧结合金的表层部的P浓度、K浓度、Na浓度进行高精密度分析，则根据距表面的深度位置及表面位置，检出为过大或没有，结果出现很大差异，因此，烧结合金的表层部的P浓度、K浓度、Na浓度，优选以平均值求出。
本发明是根据上述知见构成的，其特征在于：
(1)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中含有K；
(2)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中含有Na；
(3)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中含有K及Na；
(4)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；
(5)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；
(6)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其中在铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有合计0.0001～1质量％的K及Na。
众所周知，作为链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要表面耐磨损性的机械部件的材料，使用铁基合金烧结合金，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；而且，根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的铁基烧结合金内部，由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下(包括0％)；而且，根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。铁基烧结合金表层部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；而且，根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且以平均浓度含有K及Na中一种或两种的合计为0.0001～1质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
因此，本发明，其特征在于：
(7)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
(8)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
(9)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且以平均浓度含有合计为0.0001～1质量％的K及Na；剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
(10)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
(11)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
(12)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且以平均浓度含有K及Na中一种或两种的合计为0.0001～1质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
在上述(1)～(12)所记载的本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中的铁基烧结合金表层部，表面致密，表面的气孔，特别是开放气孔(从烧结合金的表面连通内部的气孔)变得极少，开放气孔率成为5％以下。因此，本发明，其特征在于：
(13)根据上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)或(12)所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，上述铁基烧结合金表层部的开放气孔率为5％以下。
开放气孔率小为优选，更步优选为2％以下，进一步优选为1％以下。
在本发明中，上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)或(12)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以作为各种机械部件的材料而使用，特别是优选作为链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要强度且表面容易受磨损的部件的材料进行使用。因此，本发明，其特征在于：
(14)一种机械部件，由上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)或(12)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金构成；
(15)根据上述(14)所记载的机械部件，上述机械部件为链轮；
(16)根据上述(14)所记载的机械部件，上述机械部件为齿轮；
(17)根据上述(14)所记载的机械部件，上述机械部件为转子；
(18)根据上述(14)所记载的机械部件，上述机械部件为内环；
(19)根据上述(14)所记载的机械部件，上述机械部件为外环。
而且，本发明，其特征在于：
(20)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由从合金表面1μm～2mm范围内的厚度部分构成的铁基烧结合金表层部，平均P浓度比包含于位于比上述铁基烧结合金表层部更内侧的铁基烧结合金内部的P浓度高，而且，上述铁基烧结合金表层部中含有K；
(21)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高，而且，上述铁基烧结合金表层部中含有Na；
(22)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高，而且，上述铁基烧结合金表层部中含有K及Na；
(23)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且，铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；
(24)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且，铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；
(25)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且，铁基烧结合金表层部中以平均浓度含有合计为0.0001～1质量％的K及Na。
众所周知，作为链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要表面耐磨损性的机械部件的材料而使用的铁基合金烧结合金，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；而且，根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成，在上述铁基烧结合金中，作为不可避免杂质包含有P：0.05质量％以下(包括0％)。本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的铁基烧结合金内部，由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下(包括0％)；而且，根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。铁基烧结合金表层部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；而且根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度；且以平均浓度含有K及Na中一种或两种的合计为0.0001～1质量％；剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
因此，本发明，其特征在于：
(26)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％和，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
铁基烧结合金表层部，具有比包含于上述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；
(27)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％和，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
铁基烧结合金表层部，具有比包含于上述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；
(28)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
铁基烧结合金表层部，具有比包含于上述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有合计0.0001～1质量％的K及Na；
(29)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有0.0001～1质量％的K；
(30)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有0.0001～1质量％的Na；
(31)一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下(包括0)，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度含有合计0.0001～1质量％的K及Na。
在上述(20)～(31)所记载的本发明的铁基烧结合金的铁基烧结合金表层部，因为压粉体的表面部进行还原，此外进行液相烧结及α相烧结，所以表面致密，表面的气孔，特别是开放气孔(从烧结合金的表面连通内部的气孔)变得极少，从而开放气孔率成为5％以下。因此，本发明，其特征在于：
(32)根据上述(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)、(30)或(31)所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，上述铁基烧结合金表层部的开放气孔率为5％以下。
开放气孔率小为优选，更优选为2％以下，进一步优选为1％以下。
在本发明中，上述(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)、(30)、(31)或(32)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以作为各种机械部件的材料而使用，特别优选作为链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要强度且表面容易受磨损的部件的材料进行使用。因此，本发明，其特征在于：
(33)一种机械部件，由上述(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)、(27)、(28)、(29)、(30)、(31)或(32)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金组成；
(34)根据上述(33)所记载的机械部件，上述机械部件为链轮；
(35)根据上述(33)所记载的机械部件，上述机械部件为齿轮；
(36)根据上述(33)所记载的机械部件，上述机械部件为转子；
(37)根据上述(33)所记载的机械部件，上述机械部件为内环；
(38)根据上述(33)所记载的机械部件，上述机械部件为外环。
本发明的铁基烧结合金中的所谓“铁基烧结合金表层部”，是其厚度距烧结合金的表面1μm～2mm范围内的部分。这是因为，若烧结合金表层部的厚度低于1μm，则对于提高表面致密性及表面硬度没有明显的效果，而且若这些烧结合金表层部的厚度超过2mm，则进行液相烧结及α相烧结会直至烧结合金的内部，所以降低了尺寸精密度，此外淬火时容易发生裂纹，不为优选。
另外，本发明的“铁基烧结合金内部”，是比具有从表面1μm～2mm范围内的厚度的铁基烧结合金的表层部更内部的部分。
在本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中，将在铁基烧结合金表层部中的K及Na中一种或两种合计平均浓度定为0.0001质量％以上，是因为，若这些成分的平均浓度比0.0001质量％少，则还原铁基烧结合金原料粉末的表面氧化膜而活性化的效果不充分，所以不能得到致密的表层部。另一方面，若使铁基烧结合金表层部中的这些成分的平均浓度提高至超过1质量％，在通常烧结条件下是不可能的，而且，特别是不会提高表面致密性。因此，将包含于本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中的、铁基烧结合金表层部的K及Na中一种或两种的合计平均浓度，定为0.0001～1质量％。优选使包含于本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中的、铁基烧结合金表层部的Na或K浓度中一种或两种的合计平均值包含于0.02～0.5质量％，不但制造容易，而且能够提高制造效率。
在本发明的表面致密性、表面硬度及耐腐蚀性优异的铁基烧结合金中，将在铁基烧结合金表层部中的P浓度平均值，定为比铁基烧结合金内部中的P浓度高0.01质量％，这是因为：若铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值和铁基烧结合金内部中的P浓度之差，比0.01质量％少，则因为通常包含于铁基烧结合金内部的P含量很少，所以在铁基烧结合金表层部和内部中，P含量几乎没有差异，又因为铁基烧结合金表层部的P含量很少，所以没有显现出表层部的液相烧结及α相烧结效果，因此，铁基烧结合金的表面不致密，而不能得到高硬度。
另一方面，将铁基烧结合金的P浓度和在铁基烧结合金内部中的P浓度的平均值之差，定为1质量％以下，这是因为：P浓度的平均值之差超过1质量％，铁基烧结合金表层部的P浓度升高，这在通常的烧结条件下是不可能的，而且，即使将铁基烧结合金表层部中的P浓度，提高至使铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值和在内部中的P浓度之差超过1％的程度，也不能特别提高表面致密性及表面硬度。优选使在铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值，比在铁基烧结合金内部中的P浓度高0.02～0.5质量％，从而制造容易，提高制造效率。
而且，在本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中，将在铁基烧结合金表层部中的K及Na中一种或两种合计平均浓度定为0.0001质量％以上，这是因为：若这些成分的平均浓度比0.0001质量％少，则还原铁基烧结合金原料粉末的表面氧化膜而活性化的效果不充分，从而不能得到致密的表层部。另一方面，使铁基烧结合金表层部中的这些成分的平均浓度提高至超过1质量％，这在通常烧结条件下是不可能的，而且，特别是不会使表面致密性提高。因此，将包含于本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中的铁基烧结合金表层部的K及Na中一种或两种的合计平均浓度，定为0.0001～1质量％。优选将包含于本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金中的铁基烧结合金表层部Na或K浓度中一种或两种的合计平均值，定为包含于0.02～0.5质量％，不但制造容易，而且能够提高制造效率。
上述(1)、(4)、(7)或(10)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤进行制造：在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的硫酸钾、亚硫酸钾、硫代硫酸钾、十二烷基硫酸钾、十二烷基苯硫酸钾、食用青色素1号及抗坏血酸硫酸酯钾中的一种或两种以上构成的硫酸钾盐之膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有硫酸钾盐的表面上包含K的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述硫酸钾盐的膜，将硫酸钾盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于经加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出硫酸钾盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
上述(2)、(5)、(8)或(11)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤制造：在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、食用黄色5号及抗坏血酸硫酸酯钠中一种或两种以上构成的硫酸钠盐之膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作在表面上附着有硫酸钠盐的表面的Na浓度高的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述硫酸钠盐的膜，将硫酸钠盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于经加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出硫酸钠盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
上述(3)、(6)、(9)或(12)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤可以制造：在成形铸型的空腔内面，形成作为润滑剂的上述硫酸钾盐和上述硫酸钠盐的混合盐膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作在表面上附着有硫酸钾盐和硫酸钠盐的表面的K及Na的合计浓度高的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述硫酸钾盐和上述硫酸钠盐的混合盐膜，将把硫酸钾盐和硫酸钠盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出硫酸钾盐和硫酸钠盐的混合盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
由上述(13)所记载的本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，以及(14)～(19)所记载的本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金构成的机械部件，可以通过与上述本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法相同的制造方法制造。
制造本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金时使用的原料粉末，作为制造链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要表面耐磨损性的机械部件时使用的原料粉末众所周知，对于该铁基合金粉末，具有如下组成：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％；并且根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，为了调整C含量，根据需要使用添加了C粉末的混合粉末。
上述(20)、(23)、(26)或(29)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤制造：在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的磷酸氢二钾、磷酸三钾、多聚磷酸钾或核黄素磷酸钾中一种或两种以上构成的磷酸钾金属盐之膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钾金属盐的表面的P浓度比内部的P浓度高、且表面中含有K的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述磷酸钾金属盐之膜，将磷酸钾金属盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出磷酸钾金属盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
上述(21)、(24)、(27)或(30)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤制造：在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的磷酸氢二钠、磷酸三钠、多聚磷酸钠或核黄素磷酸钠中一种或两种以上构成的磷酸钠金属盐之膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钠金属盐的表面的P浓度比内部的P浓度高、且表面中含有Na的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述磷酸钠金属盐之膜，将把磷酸钠金属盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出磷酸钠金属盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
上述(22)、(25)、(28)或(31)所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，可以通过如下步骤制造：在成形铸型的空腔内面，形成作为润滑剂的上述磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐的表面的P浓度比内部的P浓度高、且表面中含有K及Na的压粉体，将所得的压粉体在1000～1300℃进行烧结。
为了在成形铸型的空腔内面形成上述磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐膜，将把磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐溶解于溶剂(例如，水)的溶液涂敷于加热的成形铸型的空腔内面，使溶剂(例如，水)蒸发，作为润滑剂结晶出磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐而形成。此时，加热成形铸型的温度，为加热至溶剂(例如，水)蒸发的温度即可，因此成形铸型的加热温度可以在100℃以上。
由上述(32)所记载的本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，以及(33)～(38)所记载的本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金组成的机械部件，可以通过与上述本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法相同的制造方法制造。
制造本发明的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金时使用的原料粉末，作为制造链轮、齿轮、转子、内环、外环等需要表面耐磨损性的机械部件时使用的原料粉末众所周知，对于该铁基合金粉末，具有如下组成：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％、P：0.05质量％以下(包括0％)；且根据需要含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％；且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，为了调整C含量，根据需要使用添加了C粉末的混合粉末。
如上所述，本发明的铁基烧结合金，与具有现有的成分组成的铁基烧结合金相比，表面硬度高、且开放气孔率小，因此，容易进行施镀等的表面处理，且可以用作各种需要耐磨损性的机械部件用构件，从而对机械工业的发展作出很大的贡献。
具体实施方式
实施方式1
准备了具有直径：11mm、高度：40mm的空腔，可以将空腔内面加热至所定温度的成形铸型。而且，作为原料粉末，准备了平均粒径：90μm的Fe-1.5％Mo铁基合金粉末以及平均粒径：20μm的C粉末，由V型搅拌机调配混合成为Fe-1.5％Mo-0.3％C，而制作了混合粉末。
而且，作为硫酸钾盐，准备了硫酸钾、亚硫酸钾、硫代硫酸钾、十二烷基硫酸钾、十二烷基苯硫酸钾、食用青色素1号及抗坏血酸硫酸酯钾，而且，作为硫酸钠盐，准备了硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、食用黄色素5号及抗坏血酸硫酸酯钠。
通过将这些以不同的浓度溶解于作为溶剂的水，制作了如表1-1所示的润滑剂A～U及a～f。
表1-1
  种别   成分组成(质量％)
  添加成分   剩余部
  润滑剂   A   硫酸钾：1   水
  B   亚硫酸钾：1
  C   硫代硫酸钾：1
  D   十二烷基硫酸钾：1
  E   食用青色素1号：1
  F   十二烷基苯硫酸钾：1
  G   抗坏血酸硫酸酯钾：1
  a   硫酸钾：0.001
  b   硫酸钾：3
  H   硫酸钠：1
  I   亚硫酸钠：1
  J   硫代硫酸钠：1
  K   十二烷基硫酸钠：1
  L   食用黄色5号：1
  M   十二烷基苯硫酸钠：1
  N   抗坏血酸硫酸酯钠：1
  c   硫酸钠：0.001
  d   硫酸钠：3
  O   硫酸钾：0.5、硫酸钠：0.5
  P   亚硫酸钾：0.5、亚硫酸钠：0.5
  Q   硫代硫酸钾：0.5、硫代硫酸钠：0.5
  R   十二烷基硫酸钾：0.5、十二烷基硫酸钠：0.5
  S   食用青色素1号：0.5、食用黄色素5号：0.5
  T   十二烷基苯硫酸钾：0.5、十二烷基苯硫酸钠：0.5
  U   抗坏血酸硫酸酯钾：0.5、抗坏血酸硫酸酯钠：0.5
  e   硫酸钾：0.0005、硫酸钠：0.0005
  f   硫酸钾：1.5、硫酸钠：1.5
实施例1-1
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表1-1所示的润滑剂A～G及a～b以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由硫酸钾、亚硫酸钾、硫代硫酸钾、十二烷基硫酸钾、十二烷基苯硫酸钾、食用青色素1号及抗坏血酸硫酸酯钾构成的具有不同厚度的结晶层。
另一方面，在形成这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成的，通过V型搅拌机混合，调配成为Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组成，而得到混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作成表面上具有K的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有K的高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，此外实施渗碳淬火及回火，从而制作成在铁基烧结合金表层部含有K的本发明的铁基烧结合金1～7及比较用铁基烧结合金1～4。
现有例1-1
将平均粒径5μm的硬脂酸锂粉末分散于丙酮的润滑剂，涂敷于实施例1中准备的加热至150℃的成形铸型的空腔内面，通过使丙酮蒸发，在成形铸型的空腔内面形成硬脂酸锂层之后，填充实施例1-1中准备的成份组成具有Fe-1.5％Mo-0.3％C的铁基合金混合粉末，以800MPa进行加压成形，从而制作成压粉体。取出这些压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，从而制作成现有的铁基烧结合金1。
由EPMA测定这些本发明铁基烧结合金1～7、比较用铁基烧结合金1～4以及现有的铁基烧结合金1的铁基烧结合金表层部的厚度及平均K浓度，将其测定结果在表1-2中表示，而且，还测定了这些合金表面中的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，其结果在表1-2中表示。
表1-2
  铁基烧结合金   表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部   合金的密度(Mg/m3)
厚度(mm) 表层部中的平均K浓度(质量％) 表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
  本发明   1   A   0.003   0.0003   83   4.9   7.4
  2   B   0.07   0.06   84   2.5   7.4
  3   C   0.3   0.3   86   0.8   7.41
4   D   0.5   0.5   86   0.6   7.4
5 E 1.2 1.2 84 0.3 7.39
  6   F   1.8   1.8   83   0.1   7.41
  7   G   0.15   0.15   86   1.0   7.4
  比较用   1   a   1   低于0.0001*   76   7.0   7.41
2 b 1 1.2* 70 0.9 7.4
  3   A   0.0005*   0.5   75   6.5   7.39
  4   A   2.2*   0.5   71   1.3   7.41
  现有1   -   75   7.1   7.41
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表1-2中表示的结果可以得知，使用将硫酸钾盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金1～7，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的现有的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金1～7，任一个的表面硬度均高，而且表面的开放气孔率明显变小，所以表面致密，表面的耐磨损性优异。但是可知，具有在本发明的范围之外的值的比较用铁基烧结合金1～4中，一部分出现不希望的特性。
实施例1-2
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表1-1所示的润滑剂H～N及c～d以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由硫酸氢二钠、硫酸三钠、多聚硫酸钠、核黄素硫酸钠构成的具有不同厚度的结晶层。
另一方面，在形成这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成的、通过V型搅拌机混合，调配成Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组，而得到的混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作成表面上具有Na的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有Na之高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度；1150℃进行烧结，而且实施渗碳淬火及回火，从而制作了具有如表1-3所示的铁基烧结合金表层部的平均Na浓度的本发明的铁基烧结合金8～14及比较铁基烧结合金5～8。
由EPMA测定在这些本发明铁基烧结合金8～14，及比较铁基烧结合金5～8中的铁基烧结合金表层部的厚度及平均Na浓度，将其测定结果在表1-3中表示，而且，测定了这些合金表面中的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，其结果在表1-3中表示。
表1-3
  铁基烧结合金   表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部   合金的密度(Mg/m3)
厚度(mm) 表层部中的平均Na浓度(质量％) 表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
  本发明   8   H   0.003   0.003   83   4.2   7.4
  9   I   0.07   0.06   84   1.8   7.42
  10   J   0.3   0.3   86   0.8   7.39
11 K   0.5   0.5   87   0.4   7.39
12 L 1.2 1.2 85 0.2 7.39
  13   M   1.8   1.8   84   0.1   7.4
  14   N   0.15   0.15   86   0.9   7.41
  比较用   5   c   1   低于0.0001*   75   7.4   7.39
6 d 1 1.2* 72 0.6 7.39
7 H 0.0005* 0.5 74 6.6 7.4
  8   H   2.2*   0.5   70   0.5   7.39
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表1-3中表示的结果可以得知，使用将硫酸钠盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金8～14，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的表1-1的现有的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金8～14，任一个表面硬度均高，而且，表面的开放气孔率明显变小，所以表面致密，表面的耐磨损性优异。但是可知，具有在本发明范围之外的值的比较用铁基烧结合金5～8中，一部分出现了不希望的特性。
实施例1-3
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表1-1所示的润滑剂O～U及e～f以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由硫酸钾盐和硫酸钠盐的混合盐构成的结晶层。
另一方面，在形成这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成的、通过V型搅拌机混合，调配成为Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组成而得到的混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作了表面上具有K及Na的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有K及Na的高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，而且实施渗碳淬火及回火，从而制作成铁基烧结合金表层部中的K浓度及Na浓度高的本发明的铁基烧结合金15～21，及比较用铁基烧结合金9～12。
由EPMA测定这些本发明铁基烧结合金15～21，及比较用铁基烧结合金9～12的铁基烧结合金表层部的厚度、及平均K浓度及平均Na浓度，将其测定结果在表1-4中表示。而且，测定了表面的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，其结果在表1-4中表示。
表1-4
铁基烧结合金 表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部   合金的密度(Mg/m3)
厚度(mm) 表层部中的平均浓度(质量％) 表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
K Na
  本发明   15   O   0.003   0.0015   0.0015   83   7.4   7.41
  16   P   0.07   0.03   0.03   85   1.9   7.41
  17   Q   0.3   0.15   0.15   86   0.4   7.38
18 R 0.5 0.25 0.25 87 0.3 7.39
19 S 1.2 0.3 0.3 84 0.2 7.4
  20   T   1.8   0.45   0.45   83   0.1   7.41
  21   U   0.9   0.075   0.075   87   1.3   7.42
  比较用   9   e   1   低于0.0001*   低于0.0001*   75   7.2   7.4
10 f 1 0.6* 0.6* 72 0.2 7.4
  11   0   0.0005*   0.25   0.25   74   6.8   7.4
  12   0   2.2*   0.25   0.25   71   0.1   7.41
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表1-4中表示的结果可以得知，使用将硫酸钾盐和硫酸钠盐的混合盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金15～21，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的表1-1的现有的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金15～21，任一个表面硬度均高，而且表面的开放气孔率明显变小，因此表面致密，表面的耐磨损性优异。但是可知，具有在本发明范围之外的值的比较用铁基烧结合金9～12中，一部分出现了不希望的特性。
实施方式2
准备了具有直径：11mm、高度：40mm的空腔，能够将空腔内面加热至所定温度的成形铸型。而且，作为原料粉末准备了平均粒径：90μm的Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及平均粒径：20μm的C粉末后，以V型搅拌机调配混合使其成为Fe-1.5％Mo-0.3％C，从而制作了混合粉末。含于该混合粉末的P含量为0.01％。
而且，准备了磷酸氢二钾、磷酸三钾、多聚磷酸钾、核黄素磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸三钠、多聚磷酸钠、核黄素磷酸钠，通过将这些以不同的浓度溶解于作为溶剂的水，制作了如表2-1所示的润滑剂A～L及a～f。
表2-1
  种别   成分组成(质量％)
  添加成分   剩余部
  润滑剂   A   磷酸氢二钾：0.1   水
  B   磷酸三钾：0.5
  C   多聚磷酸钾：1
  D   核黄素磷酸钾：10
  a   磷酸氢二钾：0.001
  b   磷酸三钾：20
  E   磷酸氢二钠：0.1
  F   磷酸三钠：0.5
  G   多聚磷酸钠：1
  H   核黄素磷酸钠：10
  c   磷酸氢二钠：0.001
  d   磷酸三钠：30
  I   磷酸氢二钾：0.3、磷酸三钠：0.3
  J   磷酸三钾：0.5、核黄素磷酸钠：0.5
  K   核黄素磷酸钾：1、多聚磷酸钠：1
  L   多聚磷酸钾：3、磷酸氢二钠：3
  e   磷酸氢二钾：0.0005、磷酸三钠：0.0005
  f   磷酸氢二钾：15、磷酸三钠：15
实施例1-1
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表2-1所示的润滑剂A～D及a～b以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由磷酸氢二钾、磷酸三钾、多聚磷酸钾、核黄素磷酸钾构成的具有不同厚度的结晶层。
另一方面，在形成这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成，通过V型搅拌机混合而调配成为Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组成，而得到的混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作了表面上具有P及K的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有P及K的高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛，在温度：1150℃进行烧结，且实施渗碳淬火及回火，从而制作了铁基烧结合金表层部中的P浓度及K浓度高的本发明的铁基烧结合金1～4，及比较用铁基烧结合金1～4。
现有例2-1
将平均粒径5μm的硬脂酸锂粉末分散于丙酮的润滑剂涂敷于在实施例2-1中准备的加热到150℃的成形铸型的空腔内面，通过使丙酮蒸发，在成形铸型的空腔内面形成硬脂酸锂层之后，填充在实施例2-1中准备的具有成份组成Fe-1.5％Mo-0.3％C的铁基合金混合粉末，以800MPa进行加压成形，而制作成压粉体。取出这些压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，而制作成现有的铁基烧结合金1。
测定从这些本发明铁基烧结合金1～4、比较用铁基烧结合金1～4以及以往的铁基烧结合金1的、这些铁基烧结合金的铁基烧结合金表层部中的平均P浓度、平均K浓度及从平均P浓度中，减去铁基烧结合金内部的P浓度的P浓度差，将其测定结果在表2-2中表示，而且，测定了表面的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，其结果在表2-2中表示。
表2-2
铁基烧结合金 表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部   合金的密度(Mg/m3)
表层部中的平均P浓度(质量％)   从表层部的平均P浓度中减去内部的P浓度的浓度差(质量％) 表层部中的平均K浓度(质量％) 厚度(mm)   表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
  本发明   1   A   0.03   0.02   0.0002   0.03   81   4.8   7.39
  2   B   0.14   0.13   0.021   0.6   83   0.9   7.39
3 C 0.33 0.32 0.053 1.3 85 0.6 7.4
  4   D   0.95   0.94   0.47   1.8   86   0.2   7.4
  比较用   1   a   0.015   0.005*   低于0.0001*   0.002   74   6.5   7.4
  2   b   1.2   1.19*   1.2*   1.7   67   0.2   7.41
3 A 0.03 0.02 0.011 0.0005* 75 7.3 7.39
  4   A   0.85   0.84   0.92   2.2*   69   0.1   7.4
  以往1                 -   75   7.1   7.41
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表2-2中表示的结果可以得知，使用将磷酸钾金属盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金1～4，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的以往的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金1～4，任一个表面硬度均高，而且表面的开放气孔率明显变小，所以表面致密，表面的耐磨损性优异。但是，具有在本发明范围之外的值的比较用铁基烧结合金1～4中，一部分出现了不希望的特性。
而且，在这些本发明铁基烧结合金1～4及比较用铁基烧结合金1～4中，由EPMA从表面向中心部测定了P及K的含量，由此可以得知，如表2-2表示，铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值，比内部的P浓度高，且铁基烧结合金表层部中含有K。
实施例2-2
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表2-1所示的润滑剂E～H及c～d以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由磷酸氢二钠、磷酸三钠、多聚磷酸钠、核黄素磷酸钠构成的具有不同厚度的结晶层。
另一方面，在形成这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成，通过V型搅拌机混合，调配成为Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组成，而得到的混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作了表面上具有P及Na的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有P及Na的高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，且实施渗碳淬火及回火，从而制作了铁基烧结合金表层部中的P浓度及Na浓度高的本发明的铁基烧结合金5～8，及比较铁基烧结合金5～8。
测定从这些本发明铁基烧结合金5～8以及比较铁基烧结合金5～8的铁基烧结合金表层部的平均P浓度、平均Na浓度以及从平均P浓度中，减去铁基烧结合金内部的P浓度的P浓度差，将测定结果在表2-3中表示，而且，测定表面的洛氏硬度、开放表面的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，将结果在表2-3中表示。
表2-3
铁基烧结合金   表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部 合金的密度(Mg/m3)
表层部中的平均P浓度(质量％) 从表层部的平均P浓度中减去内部的P浓度的P浓度差(质量％) 表层部中的平均Na浓度(质量％) 厚度(mm) 表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
  本发明   5   E   0.05   0.04   0.0006   1.2   86   3.1   7.41
  6   F   0.21   0.20   0.054   1.8   87   0.9   7.4
7 G 0.43 0.42 0.29 0.15 85 0.4 7.41
  8   H   0.96   0.95   0.94   0.42   85   0.1   7.39
  比较用   5   c   0.015   0.0005*   低于0.0001   0.002   74   6.5   7.4
  6   d   1.2   1.19*   1.4   1.7   67   0.2   7.41
7 D 0.03 0.02 0.002 0.0005* 75 7.3 7.39
  8   D   0.85   0.84   0.85   2.2*   69   0.1   7.4
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表2-3中表示的结果可以得知，使用将磷酸钠金属盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金5～8，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的表2-1的现有的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金5～8，任一个表面硬度均高，而且表面的开放气孔率明显变小，所以表面致密，表面的耐磨损性优异。但是，在具有本发明范围之外的值的比较铁基烧结合金5～8中，一部分出现了不希望的特性。
而且，对于这些本发明铁基烧结合金5～8及比较铁基烧结合金5～8，由EPMA从表面向中心部测定P及Na含量，由此可以得知，如表2-3所示，铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值，比内部的P浓度高，且铁基烧结合金表层部中含有Na。
实施例2-3
预先将成形铸型的空腔内面的温度保持在150℃后，将表2-1所示的润滑剂I～L及e～f以不同的厚度涂敷于空腔内面，通过使水蒸发，在空腔内面形成了由磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐构成的结晶层。
另一方面，通过在形成有这些结晶层的成形铸型的空腔内，填充由原料粉末Fe-1.5％Mo铁基合金粉末及C粉末构成，通过V型搅拌机混合，调配成为Fe-1.5％Mo-0.3％C的成分组成，而得到的混合粉末后，以800MPa进行加压成形，从而制作成表面上具有P、K及Na的高浓度层的压粉体。将如此得到的表面上具有P、K及Na的高浓度层的压粉体，在5％H2-N2的气体气氛中，在温度：1150℃进行烧结，且实施渗碳淬火及回火，从而制作成铁基烧结合金表层部中的P浓度、K浓度及Na浓度高的本发明的铁基烧结合金9～12，及比较铁基烧结合金9～12。
测定从这些本发明铁基烧结合金9～12及比较铁基烧结合金9～12的铁基烧结合金表层部中的平均P浓度、从铁基烧结合金表层部的平均P浓度中，减去铁基烧结合金内部的P浓度的P浓度差，且测定平均K浓度及平均Na浓度，将测定结果在表2-4中表示，而且，测定了表面的洛氏硬度、开放气孔率及合金的密度，将结果在表2-4中表示。
表2-4
铁基烧结合金   表1的润滑剂   铁基烧结合金表层部 合金的密度(Mg/m3)
  表层部中的平均P浓度(质量％)   从表层部的平均P浓度减去内部的P浓度的P浓度差(质量％)   平均浓度(质量％)   厚度(mm)   表面的洛氏硬度(HRA) 开放气孔率(％)
K Na
  本发明   9   I   0.15   0.14   0.014   0.011   1.2   86   0.5   7.41
  10   J   0.35   0.34   0.035   0.042   1.8   87   0.4   7.4
11 K 0.49 0.48 0.21 0.18 0.15 85 0.2 7.41
  12   L   0.75   0.74   0.45   0.47   0.42   85   0.1   7.39
比较用 9 e 0.015 0.0005*   低于0.0001*   低于0.0001* 0.002 74 6.5 7.4
10 f 1.2 1.19* 0.63* 0.63* 1.7 67 0.2 7.41
  11   I   0.03   0.02   0.022   0.018   0.0005*   75   7.3   7.39
  12   I   0.85   0.84   0.92*   0.94*   2.2*   69   0.1   7.4
*表记表示在本发明范围之外的值。
从表2-4中表示的结果可以得知，使用将磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合盐溶解于溶剂的润滑剂而制作的本发明的铁基烧结合金9～12，与使用将硬脂酸锂粉末悬浊于丙酮的润滑剂而制作的表2-1的现有的铁基烧结合金1相比，即使密度大致相同，本发明的铁基烧结合金9～12，任一个表面硬度均高，而且表面的开放气孔率明显变小，所以表面致密，表面的耐磨损性优异。但是，具有在本发明范围之外的值的比较铁基烧结合金9～12中，一部分出现了不希望的特性。
而且，对于这些本发明铁基烧结合金9～12及比较铁基烧结合金9～12，由EPMA从表面向中心部测定P、K及Na含量，由此可以得知，如表2-4所示，铁基烧结合金表层部中的P浓度的平均值，比内部的P浓度高，且铁基烧结合金表层部中包含有K及Na。

Claims (44)

1.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由从合金表面1μm～2mm范围内的厚度部分构成的铁基烧结合金表层部，和与铁基烧结合金表层部相比更靠内侧的铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中包含有钾。
2.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中包含有钠。
3.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中包含有K及Na。
4.根据权利要求1所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中，以平均浓度计包含有0.0001～1质量％的K。
5.根据权利要求2所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中，以平均浓度计包含有0.0001～1质量％的Na。
6.根据权利要求3所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，铁基烧结合金表层部中，以平均浓度计含有合计为0.0001～1质量％的K及Na。
7.根据权利要求1或4所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的K，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
8.根据权利要求2或5所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的Na，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
9.根据权利要求3或6所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且以平均浓度计含有合计为0.0001～1质量％的K及Na，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
10.根据权利要求1所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的K，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
11.根据权利要求2所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的Na，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
12.根据权利要求3所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，由铁基烧结合金表层部和铁基烧结合金内部构成，其特征在于，
上述铁基烧结合金内部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
上述铁基烧结合金表层部，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，且以平均浓度计K及Na中一种或两种的合计为0.0001～1质量％，剩余部由Fe及不可避免杂质构成。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，上述铁基烧结合金表层部的开放气孔率为5％以下。
14.一种机械部件，其特征在于，由权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金构成。
15.根据权利要求14所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为链轮。
16.根据权利要求14所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为齿轮。
17.根据权利要求14所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为转子。
18.根据权利要求14所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为内环。
19.根据权利要求14所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为外环。
20.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，由从合金表面1μm～2mm范围内的厚度部分构成的铁基烧结合金表层部的平均磷浓度，高于包含于比上述铁基烧结合金表层部更靠内侧的铁基烧结合金内部的P浓度，而且上述铁基烧结合金表层部中含有钾。
21.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高，而且上述铁基烧结合金表层部中包含有钠。
22.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高，而且上述铁基烧结合金表层部中包含有K及Na。
23.根据权利要求20所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且铁基烧结合金表层部中以平均浓度计包含有0.0001～1质量％的K。
24.根据权利要求21所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且铁基烧结合金表层部中以平均浓度计包含有0.0001～1质量％的Na。
25.根据权利要求22所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，铁基烧结合金表层部的平均P浓度，比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％，而且铁基烧结合金表层部中以平均浓度计含有合计为0.0001～1质量％的K及Na。
26.根据权利要求20或23所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体组成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
铁基烧结合金表层部，具有比包含于所述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的K。
27.根据权利要求21或24所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体组成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
铁基烧结合金表层部，具有比包含于所述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的Na。
28.根据权利要求22或25所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体组成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
铁基烧结合金表层部，具有比包含于所述铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有合计0.0001～1质量％的K及Na。
29.根据权利要求20所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体组成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有0.0001～1质量％的K。
30.根据权利要求21所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体构成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成，
铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有0.01～1质量％的Na。
31.根据权利要求22所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，
铁基烧结合金内部由铁基合金烧结体组成，该铁基合金烧结体，其组成为：含有C：0.1～0.9质量％，Mo、Ni、Cr及Cu中一种或两种以上的合计为0.1～10质量％，且含有Mn、Si、V、Nb、W、Al、Ti、Ca及S中一种或两种以上的合计为0.1～3质量％，P：0.05质量％以下并且包括0，且剩余部由Fe及不可避免杂质构成；
铁基烧结合金表层部，具有比包含于铁基烧结合金内部的P浓度高0.01～1质量％的平均P浓度，且以平均浓度计含有合计为0.0001～1质量％的K及Na。
32.根据权利要求20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30或31所述的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金，其特征在于，上述铁基烧结合金表层部的开放气孔率为5％以下。
33.一种机械部件，其特征在于，由权利要求20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31或32所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金组成。
34.根据权利要求33所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为链轮。
35.根据权利要求33所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为齿轮。
36.根据权利要求33所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为转子。
37.根据权利要求33所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为内环。
38.根据权利要求33所述的机械部件，其特征在于，上述机械部件为外环。
39.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求1、4、7或10所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的硫酸钾、亚硫酸钾、硫代硫酸钾、十二烷基硫酸钾、十二烷基苯硫酸钾、食用青色素1号及抗坏血酸硫酸酯钾中一种或两种以上构成的硫酸钾盐的膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成表面中包含有K的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
40.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求2、6、9或12所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、食用黄色素5号及抗坏血酸硫酸酯钠中一种或两种以上构成的硫酸钠盐的膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成表面中包含有Na的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
41.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求3、6、9或12所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的上述硫酸钾盐和硫酸钠盐构成的混合膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成表面中包含有K及Na的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
42.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求20、23、26或29所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的磷酸氢二钾、磷酸三钾、多聚磷酸钾及核黄素磷酸钾中一种或两种以上构成的磷酸钾金属盐的膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钾金属盐的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
43.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求21、24、27或30所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成由作为润滑剂的磷酸氢二钠、磷酸三钠、多聚磷酸钠及核黄素磷酸钠中一种或两种以上构成的磷酸钠金属盐的膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钠金属盐的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
44.一种表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，为制造权利要求22、25、28或31所记载的表面致密性及表面硬度高的铁基烧结合金的方法，其中在成形铸型的空腔内面，形成作为润滑剂的上述磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合金属盐膜后，将铁基烧结合金原料粉末填充于成形铸型的空腔内，并进行加压成形，从而制作成在表面上附着有磷酸钾金属盐和磷酸钠金属盐的混合金属盐的压粉体；对所得的压粉体进行烧结。
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