DE68924678T2

DE68924678T2 - Stahllegierungspulver für Spritzgussverfahren, seine Verbindungen und ein Verfahren zur Herstellung von Sinterteilen daraus.

Info

Publication number: DE68924678T2
Application number: DE68924678T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Habu; Yoshisato Kiyota; Yukio Makiishi; Minoru Nitta; Hiroshi Ohtsubo; Toshio Watanabe
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2009-07-14
Also published as: KR930002523B1; AU3802489A; DE68924678D1; EP0354666B1; KR900001447A; EP0354666A1; AU637538B2; CA1335759C; AU8892391A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Metallpulver zur Verwendung beim Spritzgießen oder Spritzen, deren Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Teile hieraus.
(1) Gesinterter Stahl, der eine Art gesinterter Metallkörper ist, ersetzt teilweise Blocklegierungen, da ersterer im Hinblick auf einen verbesserten Ertrag und reduzierte Maschinenkosten Vorteile gegenüber letzteren mit sich bringt.
Man hofft, daß Spritzgußverfahren für gesinterten Stahl das Formen von Teilen mit einer komplexen dreidimensionalen Gestalt ermöglichen und das Druckgußverfahren, das unter der Beschränkung leidet, daß die herstellbaren Teile auf eine zweidimensionale Formgebung beschränkt sind, ersetzen werden.
Da die Herstellung gesinterter Stahlkörper durch Spritzgießen nur eine jüngere Entwicklung ist, sind eine Reihe technischer Probleme noch ungelöst. Insbesondere gibt es noch reichlich Raum für die Entwicklung von Rohmaterialpulver.
Es wurde herausgefunden, daß zum Spritzgießen verwendetes Rohmaterialpulver die Form feiner kugelförmiger Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger haben sollte. Ein Vorteil von kugelförmigem Pulver ist, daß es ein gutes Gleiten zwischen den Partikeln mit sich bringt und daher eine exzellente Spritzformbarkeit besitzt. Zum Beispiel zeigt der Vergleich zwischen kugelförmigem Pulver und unregelmäßig geformtem Pulver, denen jeweils dieselbe Menge eines identischen organischen Bindemittels zugegeben worden war, daß ersteres eine geringere Viskosität bietet und eine bessere Injektionsformbarkeit aufweist. Darüber hinaus kann derselbe Grad an Injektionsformbarkeit mit einer geringeren Menge an Bindemittel erreicht werden. Aus denselben Gründen ist es möglich, den Zyklus des Entbindens (einschließlich Entfernen von Bindemittelresten bzw. deren Abbauprodukten) zu verkürzen und aufgrund der geringeren Partikelgröße des Pulvers auch eine hohe Dichte zu erreichen.
Konventionellerweise wurden die geforderten Eigenschaften des Rohmaterialpulvers durch Veränderung der Betriebsparameter des Zerstäubungsapparats, z.B. des Drucks und der Durchflußrate des Zerstäubungsmediums, und Anpassung des Durchmessers der Einspritzdüse für die metallische Schmelze erreicht. Alternative Mittel zum Erreichen einer Verbesserung durch Änderung der chemischen Zusammensetzung des Rohmaterialpulvers sind jedoch nicht verwendet worden. Im Gegenteil war das Rohmaterialpulver konventionellerweise demjenigen ähnlich, das für eine Verwendung im Druckgußverfahren gedacht war, welches einen mittleren Partikeldurchmesser von etwa 80 µm hat und welches bis zu einem absoluten Minimum durch Reduktion solcher Unreinheiten gereinigt worden war, welche die Kompressibilität beeinträchtigen.
Trotzdem traten Probleme auf, indem es nicht möglich war, eine ausreichende Spritzformbarkeit bei Verwendung eines feinen Pulvers mit konventioneller chemischer Zusammensetzung zu erreichen, da die Bildung von kugelförmigen Partikeln in einem solchen Pulver nicht in einem ausreichenden Maße stattfindet.
Eisen-Kobalt-Legierungen sind als weichmagnetisches Material bekannt, mit der höchsten gesättigten magnetischen Flußdichte von allen magnetischen Materialien. Das heißt, daß eine Eisen- Kobalt-Legierung für ein gegebenes Volumen eine höhere magnetische Energie zeigt als jedes andere magnetische Material. Wegen seiner exzellenten magnetischen Eigenschaften werden große Hoffnungen in dieses Material bei mit elektrischen Motoren, magnetischen Jochen und dergleichen verbundenen Anwendungen, welche von kleinen Teilen eine hohe magnetische Energie erfordern, gesetzt. Jedoch ist die industrielle Produktion von Teilen kleiner Größe ausgehend von einem Block einer Eisen-Kobalt-Legierung aufgrund seiner schlechten Kaltbearbeitbarkeit praktisch unmöglich.
Es wurde in Betracht gezogen, diese schlechte Bearbeitbarkeit durch die Verwendung der Pulvermetallurgie zu umgehen und eine Reihe von Verfahren sind vorgeschlagen worden. Zum Beispiel beziehen sich das unter der Nr. 291 934/86 offengelegte japanische Patent, das unter der Nr. 54 041/87 offengelegte japanische Patent und das unter der Nr. 142 750/87 offengelegte japanische Patent auf gesinterte Materialien des Eisen- Kobalt-Typs, und die japanische Patentveröffentlichung Nr. 38 663/82 (japanisches Patent offengelegt unter der Nr. 85 649/80 bezieht sich auf gesinterte Materialien des Eisen- Kobalt-Typs, die Phosphor enthalten, und das unter der Nr. 85 650/80 offengelegte japanische Patent bezieht sich auf gesinterte Materialien des Eisen-Kobalt-Typs, die Bor enthalten. Darüber hinaus beschreibt das unter der Nr. 75 410/79 offengelegte japanische Patent gesinterte Materialien des Eisen-Kobalt-Vanadium-Typs.
Alle bisher vorgeschlagenen Verfahren, welche von dem Prinzip des Druckgießens abhängen, haben jedoch den Nachteil, daß das sogenannte gemischte Pulver (ein Pulver hergestellt durch Zumischen eines Eisen-Kobalt-Legierungspulvers, eines Kobalt- Vanadium-Legierungspulvers, eines Eisen-Phosphor-Legierungspulvers und/oder eines Eisen-Bor-Legierungspulvers zu Eisenpulver und Kobaltpulver) ein Beimischungs- oder Vermischungsverhältnis haben muß, das auf einen Wert begrenzt ist, der die Kompressibilität nicht verschlechtert, so daß das Rohmaterialpulver in dem Druckgußverfahren geformt werden kann. Aus diesem Grunde war es das Ziel konventioneller Techniken, die geringe Sinterdichte und die sich aus diesen Begrenzungen ergebenden schlechten magnetischen Eigenschaften zu überwinden. Das in dem unter der Nr. 291 934/86 offengelegten japanischen Patent vorgeschlagene Verfahren zielt auf eine Verbesserung der Kompressibilität durch Verwendung einer schnell abgeschreckten Eisen-Kobalt-Legierung, in welcher keine gleichmäßige Gitterstruktur ausgebildet ist, und eine Verbesserung der Sinterbarkeit durch Mischen des schnell abgeschreckten Eisen-Kobalt-Legierungspulvers mit Kobaltpulver. Das in dem unter der Nr. 54 041/87 offengelegten japanischen Patent vorgeschlagene Verfahren zur Verbesserung der Sinterungsdichte ist das HIP (hot isostatic pressheißes isostatisches Press-) Verfahren, und das in dem unter der Nr. 142 750/87 offengelegten japanischen Patent vorgeschlagene Verfahren zielt auf eine Verbesserung der magnetischen Charakteristiken durch eine verbesserte Presskörperdichte (Dichte des komprimierten Pulvers) und Sinterdichte durch Kombination eines groben Eisen-Kobalt-Legierungspulvers mit feinem Kobaltpulver.
Die in dem unter der Nr. 38 663/82 veröffentlichten japanischen Patent (japanisches Patentoffenlegungsschrift 85 649/80) und dem unter der Nr. 85 650/80 offengelegten japanischen Patent vorgeschlagenen Verfahren beabsichtigen beide die magnetischen Charakteristiken durch Erreichen höherer Sinterdichten in ungemischten Pulvern zu erreichen. Das erstere Verfahren umfaßt das Sintern einer pulverisierten Eisen-Phosphor-Legierung (26.5 Gewichtsprozent P), so daß der Phosphor-Gehalt zwischen 0,05 und 0,7 % liegen wird. Das letztere Verfahren umfaßt das Sintern einer pulverisierten Eisen-Bor-Legierung (19.9 Gewichtsprozent B), so daß der Borgehalt zwischen 0,1 und 0,4 % liegen wird.
Darüber hinaus soll das in dem unter der Nr. 75 410/79 offengelegten japanischen Patent beschriebene gesinterte Material die magnetischen Charakteristiken verbessern, durch Erhöhung der Sinterdichte einer Eisen-Kobalt-Vanadium- Legierung durch Flüssigphasen-Sintern einer Mischung, die durch Mischen eines pulverisierten Vanadium-Kobalt-Legierungspulvers, das aus 35 bis 45 % Gewichtsprozent Vanadium besteht und 38 % Vanadium in eutektischer Zusammensetzung enthält, mit Eisenpulver und Kobaltpulver hergestellt ist. Die oben vorgeschlagenen konventionellen Verfahren sind für das Druckgießen gedacht und können nicht für das Spritzgießen verwendet werden, da das Rohmaterialpulver im wesentlichen eine Mischung verschiedener aus einzelnen Elementen bestehender grober Metallpulver mit schlechten Sintereigenschaften und aus Zwei-Element-Legierungspulvern ist, und wobei die genannten Pulver voneinander aufgrund der Unterschiede in den verwendeten Herstellungsverfahren in der Partikelgröße und der Partikelform abweichen.
Gegenwärtig ersetzt gesintertes Eisen-Kobalt-Material wegen seiner Vorteile im Hinblick auf Ertrag und Maschinenkosten einen Teil des Eisen-Kobalt-Legierungs-Blockmaterials. Insbesondere wird erwartet, daß die zukünftige Entwicklung des Spritzgußverfahrens mit welchem im Gegensatz zu dem lediglich für die Herstellung zweidimensionaler Teile geeigneten Druckgußverfahren in gewünschtem Maße dreidimensionale Profilteile geschaffen werden können, zu einem Ablösen des Druckgießens durch das Spritzgießen führt.
Trotzdem ist die Herstellung von gesintertem Eisen-Kobalt- Material durch die Spritzgießtechnik eine neuere Entwicklung und es bleiben immer noch verschiedene technische Probleme, die gelöst werden müssen. Insbesondere das Rohmaterialpulver könnte erheblich verbessert werden.
So wurden konventionellerweise chemische Mischungen verwendet, die Unreinheiten aufwiesen, die die Kompressibilität und die Verarbeitbarkeit in dem Druckformschritt beeinträchtigen. Probleme bestanden jedoch darin, daß diese chemischen Mischungen, in ihrer Spritzbarkeit und ihren Sintereigenschaften nicht notwendigerweise zufriedenstellend waren, da kein ausreichendes Wissen und Erfahrung über das Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Partikel aus feinem Pulver und aus Partikeln konventioneller Zusammensetzung (wobei der mittlere Partikeldurchmesser 20 µm oder weniger beträgt) mit Oxiden an der Oberfläche für die Verwendung zum Spritzgießen verfügbar war.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein feines Eisen- Kobalt-Pulver mit kugelförmigen Partikeln zu schaffen, um eine geeignete Spritzgießbarkeit und exzellente Sintereigenschaften durch reduzierbare Oxide an der Oberfläche der Partikel zu erreichen. Darüber hinaus ist beabsichtigt, ein gesintertes Eisen-Kobalt-Material, das nützliche magnetische Eigenschaf ten, insbesondere eine hohe gesättigte magnetische Flußdichte aufweist, durch Spritzgießen des feinen Pulvers, Sintern des spritzgegossenen Teils und, wo notwendig, Einsatz der HIP-Behandlung an dem gesinterten Teil zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Stahlpulver auf Eisen-Kobalt-Basis zur Verwendung beim Spritzgießen und anschließendem Sintern bei einer Sintertemperatur von nicht weniger als 1100º C bis nicht mehr als 1350º C geschaffen,
wobei das Legierungsstahlpulver kugelförmige Partikel enthält, die einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger haben und aus
nicht mehr als 1,00 Gewichtsprozent Kohlenstoff;
nicht mehr als 1,00 Gewichtsprozent Silizium; nicht mehr als 2,00 Gewichtsprozent Mangan&sub1; wobei das Mangan/Silizium-Verhältnis 1,00 oder größer ist, und
15,0 bis 60,0 Gewichtsprozent Kobalt besteht;
wobei das Legierungsstahlpulver auf Eisen-Kobalt-Basis darüber hinaus wahlweise wenigstens eines der folgenden Elemente enthält:
1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Vanadium,
0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent Bor,
0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent Phosphor und
wobei der Rest des Materials Eisen und unwesentliche Unreinheiten sind.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Stahlartikels auf Eisen-Kobalt-Basis, wie es in Anspruch 5 angegeben ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie selbige verwirklicht werden kann, wird nun nur beispielhaft auf Fig. 1 Bezug genommen werden, welche ein Graph ist, der das Verhältnis zwischen dem relativen Dichteverhältnis von gesintertem Material und dem relativen Dichteverhältnis nach der HIP-(heißer isostatischer Druck-)Behandlung zeigt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfangreiche Experimente durchgeführt, die darauf abzielen, die obengenannten Aufgaben zu erfüllen, und haben die vorliegende Erfindung realisiert.
(1) In Übereinstimmung mit der Erfindung ist es möglich, feines Eisen-Kobalt-Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger, einer für das Spritzgießen geeigneten Form und mit einer Oberfläche herzustellen, welche exzellente Sintereigenschaften (die Oberfläche weist eine spezielle Oxidmischung auf) mit sich bringt. Dies kann erreicht werden durch Herstellen eines feinen Metallpulvers unter Verwendung des Zerstäubungsverfahrens aus einer Eisen- Kobalt-Schmelze mit 2,00 Gewichtsprozent oder weniger Mangan und 15 bis 60 Gewichtsprozent Kobalt, wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen und Unreinheiten besteht. Entsprechend ist es möglich, durch Sintern des obengenannten feinen Legierungspulvers ein gesintertes Material mit geschlossenen Poren, herausragenden magnetischen Eigenschaften, einem relativen Dichteverhältnis (Verhältnis zur Reindichte) von 92 % oder höher und mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 Gewichtsprozent oder weniger zu erhalten.
Es ist auch möglich, Eisen-Kobalt- oder Eisen-Kobalt-Vanadium- Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger, einer für das Spritzgießen geeigneten Partikelform und mit einer Oberfläche herzustellen, welche exzellente Sintereigenschaften mit sich bringt (die Oberfläche weist eine spezielle Oxidmischung auf). Dies kann unter Verwendung des Zerstäubungsverfahrens durch Herstellen von feinen Metallpulvern aus Eisen-Kobalt- oder Eisen-Kobalt-Vanadium-Schmelzen mit 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Silizium, 2,00 oder weniger Gewichtsprozent Mangan, wobei das Mangan/Silizium-Verhältnis 1,00 oder größer ist, erreicht werden. Entsprechend ist es durch Sintern des obengenannten Legierungspulvers möglich, ein gesintertes Material mit geschlossenen Poren, hervorragenden magnetischen Eigenschaften, einem relativen Dichteverhältnis von 92 % oder höher und mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 Gewichtsprozent oder weniger zu erhalten.
Darüber hinaus können durch Legieren der obengenannten Schmelze mit 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent Bor und/oder 0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent Phosphor und Zerstäuben der Legierung in feines Pulver Verbesserungen der Fülldichte, der Klopfdichte und der magnetischen Eigenschaften des Legierungspulvers (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger und einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 Gewichtsprozent oder weniger) in Übereinstimmung mit einer Zunahme der gesinterten Dichte erreicht werden.

(A) Feines Metallpulver zur Verwendung beim Spritzgießen

Das in der Herstellung von gesintertem Eisen-Kobalt-Legierungsmaterial durch Spritzgießen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Eisen-Kobalt-Legierungspulver weist 2,00 Gewichtsprozent oder weniger Mangan und 15 bis 60 Gewichtsprozent Kobalt auf, wobei der Rest im wesentlichen Eisen mit Ausnahme von Unreinheiten ist, und hat einen mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger. Darüber hinaus kann die obenerwähnte Mischung 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent Bor und 0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent Phosphor enthalten.
Vorzugsweise kann die Mischung 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Silizium, 2,00 Gewichtsprozent oder weniger Mangan, ein Mangan/Siliziumverhältnis von 1,00 oder mehr, und 15 bis 60 Gewichtsprozent Kobalt enthalten, wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen mit Ausnahme von Unreinheiten besteht, und hat einen mittleren Partikeldurchmesser von 20 um oder weniger. Darüber hinaus kann die obengenannte Mischung 1,0 bis 4, Gewichtsprozent Vanadium, 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent Bor und/oder 0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent Phosphor enthalten.
Der Mangangehalt ist auf 2,00 Gewichtsprozent oder weniger begrenzt, da die gesättigte magnetische Flußdichte des gesinterten Materials für Mangangehalte, die höher als 2,00 Gewichtsprozent liegen, geringer wird als die eines ausschließlich aus Fe bestehenden gesinterten Materials. Eine Eisen-Kobalt- oder Eisen-Kobalt-Vanadium-Schmelze mit einem erhöhten Mangangehalt erzeugt in dem Zerstäubungszustand niedrigschmelzendes MnO-FeO an der Oberfläche des Partikels, was den Schmelzpunkt der Oberflächenschicht des zerstäubten Partikels verringert, bevor dieses erstarrt, und verstärkt die Bildung eines kugelförmigen Partikels als Ergebnis der erhöhten Oberflächenspannung und der Abnahme der Viskosität.
Die Gründe für die Begrenzung des Kohlenstoffgehalts auf 1,00 Gewichtsprozent oder weniger werden im folgenden beschrieben. Im allgemeinen ist es notwendig, den Kohlenstoffgehalt eines gesinterteneisen-Kobalt-odereisen-Kobalt-Vanadium-Materials mit hoher gesättigter magnetischer Flußdichte auf ein absolutes Minimum zu reduzieren, um akzeptable magnetische Eigenschaften zu garantieren.
Insbesondere muß der Kohlenstoffgehalt der Rohmaterialpulver, die für die Herstellung von gesintertem Eisen-Kobalt- oder Eisen-Kobalt-Vanadium-Material durch Druckgießen verwendet werden, so weit reduziert werden, daß er geringer ist als der vom Blockstahl, um Kompressibilität beim Druckgießen sowie eine Sicherung der magnetischen Eigenschaften zu gewährleisten.
Andererseits wurde herausgefunden, daß die Verwendung von Rohmaterialien mit geringem Kohlenstoffgehalt in der Her stellung von gesinterten rostfreiem Eisen-Kobalt- oder Eisen- Kobald-Vanadium-Stahl nicht zu einer verbesserten Spritzgießbarkeit führt. Zudem führt es aufgrund der Kontamination mit von dem organischen Bindemittel während des Schritts des Entbindens erzeugtem Kohlenstoff zu keiner Verbesserung der Korrosionswiderstandsfähigkeit. Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß sowohl der von dem Rohmaterialpulver stammende Kohlenstoff als auch der von dem organischen Bindemittel stammende Kohlenstoff durch Vakuumsintern entfernt werden kann.
Daher war beabsichtigt, die Pulvereigenschaften des Pulvers durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts des Pulvers und nicht durch Reduzierung desselben zu verbessern. Es wurde experimentell herausgefunden, daß eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts die Kompaktheit des zerstäubten Pulvers, das unter Verwendung eines Hochdruckmediums erzeugt worden war, um kugelförmige Partikel zu erhalten, verbessert.
Es wurde darauf geschlossen, daß das zerstäubte Partikel eine kugelförmige Form aufgrund der Abnahme des Sauerstoffgehalts in der Schmelze, welche durch ein Legieren des Kohlenstoffs mit den Bestandteilen des rostfreien Stahls in der Schmelze und ferner durch die Abnahme der Viskosität und des Schmelzpunkts der Schmelze bewirkt wird. Zum Beispiel wird beobachtet, daß bei rostfreien Stahlpulvern, wie den in Tabelle 1 gezeigten, die durch Zerstäuben der Schmelze mit einem kreisförmigen Wasserstrahl, der mit einem Wasserdruck von 1000 Kgf/cm² (100 MPA) eingespritzt wurde, hergestellt wurden und die einen mittleren Partikeldurchmesser von 9,0 bis 10,0 µm haben, die Fülldichte und die Klopfdichte in Übereinstimmung mit einer Zunahme des legierten Kohlenstoffgehalts zunehmen; daher hat die Bildung kugelförmiger Partikel in dem Pulver stattgefunden.
Weiterhin wurde erkannt, daß die Viskositätstemperatur einer Mischung als ein Ergebnis der Zunahme des legierten Kohlenstoffgehalts eines 50% Eisen enthaltenden feinen Kobaltpulvers auch in dem Fall von Mischungen mit äquivalenten Pulver/Bindemittel/Verhältnissen abnimmt.
Die Viskositätstemperatur der Mischung nimmt jedoch bemerkenswert zu, wenn der legierte Kohlenstoffgehalt eines 50 % Eisen enthaltenden Kobaltpulvers 1,00 Gewichtsprozent überschreitet, da diese aus der Reaktion des Kohlenstoffs mit Sauerstoff resultierende Grenze der Deoxidation unter die der Menge an in der Schmelze legiertem Silizium und Mangan entsprechende Grenze der Deoxidation gesenkt wird, welche begrenzt sind. Dies bewirkt ein Abfallen der Fülldichte und der Klopfdichte aufgrund der Bildung von blasenähnlichen Partikeln, in denen Kohlenstoffmonooxidgas eingeschlossen ist.
Darüber hinaus ist der legierte Kohlenstoffgehalt eines Eisen- Kobalt-Legierungspulvers oder Eisen-Kobalt-Vanadium-Legierungspulvers auf 1,00 Gewichtsprozent oder weniger begrenzt, da der Kohlenstoffgehalt des gesinterten Materials nicht unter 0,02 Gewichtsprozent oder weniger reduziert werden kann, und infolgedessen werden die magnetischen Charakteristiken verschlechtert, wenn diese Grenze überschritten wird, und die Verbindung wird einem Vakuumsintern unter normalen industriellen Bedingungen, bei welchem die maximale Sinterzeit gewöhnlich 4 Stunden dauert, unterworfen.
Der Siliziumgehalt und der Mangangehalt sind auf 1,00 Gewichtsprozent oder weniger bzw. 2,00 Gewichtsprozent oder weniger begrenzt, was den Grenzen entspricht, in denen die gesättigte magnetische Flußdichte eines gesinterten Eisen- Kobalt- oder Eisen-Kobalt-Vanadium-Materials höher ist als die eines Eisenmaterials aus einem einzigen Bestandteil. Wenn ein Legierungspulver, wie in Tabelle 1 gezeigt, durch Zerstäuben der Schmelze mit einem Wasserstrahl erhalten wird, werden eine Zunahme der Fülldichte und der Klopfdichte und eine Abnahme der Viskositätstemperatur beobachtet, wenn das Mangan/Siliziumverhältnis 1,00 oder größer ist; so weiß man, daß die Bildung kugelförmiger Partikel in dem Pulver stattgefunden hat.
Weiterhin wurde beobachtet, daß die gesinterte Dichte in den Fällen, in denen das Mangan/Siliziumverhältnis 1,00 oder größer ist, zunimmt und der Oberflächenzustand der Partikel günstig wird. Deshalb wird das Mangan/Siliziumverhältnis auf 1,00 oder höher begrenzt.
Es wurde darauf geschlossen, daß wenn der Mangangehalt der Schmelze zunimmt, in dem Zerstäubungszustand MnO, welches einen niedrigen Schmelzpunkt hat, an der Oberfläche der Partikel gebildet wird und der Schmelzpunkt der Oberflächenschicht des Partikels abnimmt, bevor das Partikel erstarrt, so daß auf diese Weise die Oberflächenspannung zunimmt und die Viskosität des zerstäubten Partikels verringert wird und daß auf diese Weise die Bildung eines kugelförmigen Partikels bewirkt wird.
Es wird davon ausgegangen, daß das MnO durch den Kohlenstoffgehalt der Verbindung oder den Gehalt an legiertem Kohlenstoff der Schmelze zu Kohlenstoffmonooxid reduziert wird. Daher wird das Sintern nicht behindert, vorausgesetzt, daß die Verbindung einem Vakuumsintern bei etwa 1400º C unterworfen wird.
Im Gegensatz hierzu erzeugt Silizium viskoses Siliziumdioxid (SiO&sub2;) an der Oberfläche des Partikels in dem Zerstäubungszustand, wodurch die Partikelform unregelmäßig wird. Darüber hinaus kann Siliziumdioxid kaum mit Kohlenstoff reagieren, um bei einer Temperatur von etwa 1400º C in Vakuum Kohlenstoffmonoxid zu erzeugen, weshalb das Sintern behindert wird. Deshalb ist das Mangan/Siliziumverhältnis auf 1,00 oder höher begrenzt, um die Bildung von kugelförmigen Partikeln zu erreichen und um in dem Zerstäubungszustand eine Partikeloberfläche zu produzieren, welche eine gute Sinterbarkeit mit sich bringt.
Wie in dem Falle des Blockstahls, hat Kobalt eine die gesättigte magnetische Flußdichte (BS) durch Ersetzen von Eisen erhöhende Wirkung. Jedoch ist der Kobaltgehalt auf 15 bis 60 Gewichtsprozent begrenzt, da der Effekt nur spärlich ist, wenn der Kobaltgehalt unter 15 Gewichtsprozent liegt oder 60 Gewichtsprozent überschreitet.
Wenn das Eisen-Kobalt-Legierungspulver aus der obengenannten spezifizierten Zusammensetzung besteht, kann die Wirkung durch Zugabe der nachstehend beschriebenen Bestandteile weiter verbessert werden.
Wie dies bei dem Blockstahl der Fall ist, erhöht Vanadium die spezifische Widerstandsfähigkeit des gesinterten Materials. Der Vanadiumgehalt ist jedoch auf 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent begrenzt, da die Wirkung gering ist, wenn der Vanadiumgehalt weniger als 1,0 Gewichtsprozent beträgt und die Koerzitivkraft (Hc) stark zunimmt (Verschlechterung des Weichmagnetismus des Materials), wenn der Vanadiumgehalt 4,00 Gewichtsprozent überschreitet.
Obwohl eine mit Vanadium legierte Schmelze ein Verstopfen der Tundish-Düse mit Vanadiumoxid (V&sub2;O&sub3;), welches sich an der Tundish-Düse aufgrund eines Abfallens der Schmelztemperatur niederschlägt, bewirkt, ist es möglich, den Sauerstoffgehalt der Schmelze unter der V-O Desoxidationsgrenze einzustellen, wobei ein Gleichgewicht an der Schmelztemperatur erreicht wird, wenn die Schmelze die Tundish-Düse passiert, so daß ein Verstopfen der Düse verhindert werden kann.
In diesem Sinne ist es ökonomisch vorteilhaft, wenn Legierungspulver durch Zerstäuben hergestellt wird, um Kohlenstoff, Silizium und Mangan mit der Schmelze entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination in den Verhältnissen von 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Silizium und 2,00 Gewichtsprozent oder weniger Mangan zu legieren.
Noch bessere Eisen-Kobalt-Legierungspulver können durch Zugabe der nachfolgend beschriebenen Bestandteile erhalten werden.
Obwohl Bor und Phosphor zerstäubte Partikel mit einer kugelförmigen Partikelform bilden, wenn sie entweder einzeln oder in Kombination zu einer Schmelze zugegeben werden, ist die Wirkung gering, wenn der Borgehalt weniger als 0,02 Gewichtsprozent und wenn der Phosphorgehalt weniger als 0,05 Gewichtsprozent beträgt, und die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die maximale magnetische Permeabilität (µmax) und die Koerzitivkraft (Hc) des gesinterten Materials werden beeinträchtigt. Deshalb sind der Borgehalt und der Phosphorgehalt auf 0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent bzw. 0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent begrenzt.
Es kann darauf geschlossen werden, daß die Bildung kugelförmiger Partikel, welche durch das Legieren von Bor und Phosphor mit der Schmelze in dem Zerstäubungszustand bedingt ist, ähnlich wie dies bei Mangan der Fall war, auf ein Abfallen des Schmelzpunkts und eine Abnahme der Oberflächenviskosität zurückzuführen ist, die durch das Entstehen von Boroxid und Phosphoroxid an der Oberfläche des Partikels bewirkt wird; die Zunahme der Sinterdichte ist auf eine die Diffusion unterstützende Wirkung des Legierens von Bor und Phosphor mit der Schmelze zurückzuführen; und die Anwesenheit exzessiver Mengen von Boroxid und Phosphoroxid an der Oberfläche des Partikels beeinträchtigt das Sintern.
Wie Tabelle 1 zeigt, werden die Dichte und die magnetischen Eigenschaften des aus Legierungspulvern hergestellten, abschließend gesinterten Materials erheblich durch den mittleren Partikeldurchmesser der genannten Legierungspulver beeinflußt.
Der mittlere Partikeldurchmesser ist auf 20 µm oder weniger begrenzt, da es nicht möglich ist, ein gesintertes Material mit geschlossenen Poren und einem relativen Sinterdichten- Verhältnis von 92 % oder mehr mit Pulvern herzustellen, die einen größeren Partikeldurchmesser als diesen haben. Darüber hinaus tritt eine bemerkenswerte Verschlechterung der magnetischen Charakteristiken (maximale gesättigte magnetische Flußdichte, maximale Permeabilität und Koerzitivkraft) auf, wenn der mittlere Partikeldurchmesser 20 µm überschreitet.

(B) Spritzgußmischungen

Die Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen ein Eisen-Kobalt-Stahlpulver und ein Bindemittel auf. Die Mischungen haben eine exzellente Spritzgießbarkeit. Die Bindemittel der vorliegenden Erfindung sind organische Bindemittel, deren Hauptbestandteile Thermoplaste oder Wachse oder Mischungen aus diesen sind, und die Weichmacher, Schmiermittel, das Entbinden (Entfernen von Bindemittelresten bzw. deren Abbauprodukten) unterstützende Hilfsstoffe und/oder anorganische Bindemittel enthalten können, je nach den Erfordernissen des Falls.
Die Thermoplaste der vorliegenden Erfindung können Akryle, Polyethylen, Polypropylen und/oder Polystyrol sein.
Die Wachse der vorliegenden Erfindung können natürliche Wachse (z.B. Bienenwachs), Japanwachs, Montanwachs, synthetische Wachse (z.B. Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht), mikrokristallines Wachs und/oder Paraffinwachs sein.
Der Weichmacher kann auf der Grundlage einer Kombination mit dem Wachs oder den Wachsen, welche den Hauptteil bilden, ausgewählt werden. Es können die Di-2-Ethylhexyl-Phthalat (DOP), Diethyl-Phthalat (DEP), Di-N-Butyl-Phthalat (DHP) oder dergleichen verwendet werden.
Die Schmiermittel der vorliegenden Erfindung können höhere Fettsäuren, Fettsäureamide, Fettsäureester oder dergleichen sein. Bei Bedarf können Wachse als Ersatzschmiermittel verwendet werden.
Sublimierende Substanzen, wie Kampfer können als das Entbinden unterstützende Hilfsstoffe zugegeben werden.
Auch wenn keine spezifische Grenze für das Verhältnis von Eisen-Kobalt-Legierungspulver zu Bindemittel existiert, ist ein Gehalt an Bindemittel von 40 - 50 Volumenprozent des Gesamtvolumens der Mischung vorzuziehen.
Ein schubweiser Kneter oder ein kontinuierlicher Kneter können verwendet werden, um das Legierungspulver und das Bindemittel zu mischen und durchzuarbeiten. Vorteilhafterweise kann der schubweise Kneter ein unter Druck gesetzter Kneter, ein Banbury-Mischer oder dergleichen sein. Vorzugsweise kann der kontinuierliche Kneter ein Doppelschneckenextruder oder dergleichen sein.
Die für das Spritzgießen in der vorliegenden Erfindung verwendete Mischung wird durch Pelletieren des gekneteten Materials mittels eines Pelletierers oder eines Brechers (Schleifer) erhalten.

(C) Gesinterte Materialien, erhalten durch Sintern des Metalldulvers der vorliegenden Erfindung

Das gesinterte Eisen-Kobalt-Legierungsmaterial mit hoher magnetischer Flußdichte gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Sintern des Eisen-Kobalt-Legierungspulvers wie oben beschrieben erhalten, hat einen Kohlenstoffgehalt von 0,02 Gewichtsprozent oder weniger und ein Verhältnis der Rohdichte zur Reindichte von 92 % oder höher.
Die Anwesenheit von Kohlenstoff, welcher eine Unreinheit darstellt, hat eine ungünstige Wirkung auf die magnetischen Charakteristiken, insbesondere die maximale magnetische Permeabilität und die Koerzitivkraft. Der Kohlenstoffgehalt des gesinterten Materials ist auf 0,02 Gewichtsprozent oder weniger begrenzt, da die maximale magnetische Permeabilität und die Koerzitivkraft erheblich verschlechtert werden, wenn der Kohlenstoffgehalt 0,02 Gewichtsprozent überschreitet.
Das relative Sinterdichteverhältnis ist eine wichtige Eigenschaft, die die gesättigte magnetische Flußdichte (BS), die maximale magnetische Permeabilität (µmax) und die Koerzitivkraft (Hc) des gesinterten Materials beeinflußt.
Die gesättigte magnetische Flußdichte, die maximale magnetische Permeabilität und die Koerzitivkraft verschlechtern sich erheblich, wenn das Verhältnis der relativen Sinterdichte weniger als 92% beträgt.
Basierend auf dem Ergebnis, daß die Dichte nicht zunimmt, wenn das Verhältnis der relativen Sinterdichte weniger als 92% beträgt (gemäß den Experimenten betreffend die Zunahme der Dichte durch HIP, wie in Fig. 1 dargestellt), wird die obengenannte Tendenz der Bildung von Partikeln mit geschlossenen Poren zugeschrieben. Deshalb ist das Verhältnis der relativen Sinterdichte auf 92 % oder höher begrenzt, da das gesinterte Material mit geschlossenen Poren gebildet wird.

(D) Verfahren zur Herstellung gesinterten Materials

Das obengenannte gesinterte Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise durch das nachfolgend beschriebene Verfahren erhalten werden.
Eine Mischung wird durch Mischen von Eisen-Kobalt-Legierungspulver mit einem Bindemittel erhalten. Die erhaltene Mischung wird spritzgegossen und das spritzgegosse Teil wird gesintert, nachdem es entwachst worden ist.
In den obengenannten Schritten wird wenigstens die erste Etappe des Sinterschritts in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck durchgeführt.
Das Spritzgießen wird gewöhnlich mit einem für die Behandlung von Kunststoff konstruierten Spritzgußapparat durchgeführt. Vorsorge gegen eine Verschmutzung oder für eine Erhöhung der Maschinenlebensdauer kann jedoch, wenn gefordert, durch Durchführen einer antiabrasiven Behandlung der inneren Oberfläche der Maschine, die mit dem Rohmaterial in Kontakt kommt, getroffen werden.
Das erhaltene spritzgegossene Teil wird einer Entbindungsbehandlung in einer offenen Atmosphäre oder einer neutralen oder reduzierenden Gasatmosphäre unterworfen.
Bei den Schritten des Spritzgießens der Mischung, des Entbindens des spritzgegossenen Teils und des Sinterns des entbundenen Teils, ist es notwendig, daß wenigstens der erste Abschnitt des Sinterungsschritts in einer Atmosphäre mit verringertem Druck durchgeführt wird. Hier meint "der erste Abschnitt des Sinterungsschritts" das Verfahren bevor das Dichteverhältnis des gesinterten Materials etwa 90 % erreicht. Der Grund liegt darin, daß bei Überschreiten des Dichteverhältnisses des gesinterten Teils von 90 % eine große Mehrheit der Poren in dem gesinterten Material geschlossene Poren werden, und daß es schwierig wird, das Kohlenstoffmonoxidgas (erzeugt durch Reduktions- und Dekarbonisierungsreaktionen, welche in einer Atmosphäre mit verringertem Druck auftreten) von dem Inneren der Poren in dem gesinterten Material zu entfernen, und so wird die Dekarbonisierungsreaktion daran gehindert, wirkungsvoll fortzuschreiten.
Die Atmosphäre, in der das Sintern durchgeführt wird, muß fähig sein, eine Reduktion der Oxide des Mangan etc., welche die Diffusion von Atomen während des Sinterungsschritts behindern, zu ermöglichen und muß ebenfalls fähig sein, die in den entbundenen Teilen nach der Entbindungsbehandlung enthaltenen großen Mengen an Kohlenstoff zu entfernen.
Wasserstoff und eine Atmosphäre mit vermindertem Druck sind als die obengenannten Anforderungen erfüllende Bedingungen genannt worden, wie dies der Fall ist bei der Herstellung von gewöhnlichem gesinterten rostfreien Stahlmaterial.
Nichtsdestoweniger gilt, da die Reduktion und die Dekarbonisierung in einer Wasserstoffatmosphäre jeweils gemäß den folgenden Gleichungen voranschreiten, folgendes:
MO + H&sub2; T M + H&sub2;0 Reduktion
(M: Metal)
C + H&sub2;O T CO + H&sub2; Dekarbonisierung
(C: fester gelöster Kohlenstoff)
Je geringer PH20/PH2 desto schneller schreitet die Reaktion fort.
Je höher PH20/PH2 desto schneller schreitet die Dekarbonisierung (Entkohlung) fort.
Deshalb ist es schwierig, beide Reaktionen gleichzeitig effizient durchzuführen.
Andererseits schreitet, wie durch folgende Gleichung gezeigt wird, die Reduktion und die Dekarbonisierung in einer Atmosphäre mit reduziertem Druck gleichzeitig fort, und durch Entfernen des Kohlenstoffmonoxidgases als ein Abgas kann die Reaktion effizient durchgeführt werden.
MO + CTM + CO Reduktion und Dekarbonisierung
Da darüber hinaus die in dem abschließend gesinterten Material enthaltenden Mengen an Sauerstoff und Kohlenstoff dazu tendieren, im Vergleich mit Sintern unter einer Wasserstoffatmosphäre geringer zu sein, wenn unter reduziertem Druck gesintert wird, wird das Sintern gemäß der vorliegenden Erfindung unter reduziertem Druck durchgeführt.
Um die Reduktion und die Desoxidation wirksam voranzubringen, beträgt der Druck der Atmosphäre mit reduziertem Druck vorzugsweise 0,01 Torr (133 x 10&supmin;² Pa) oder weniger und der Temperaturbereich liegt vorzugsweise zwischen 1100º C und 1350º C.
Vorzugsweise wird die Atmosphäre mit reduziertem Druck durch eine nichtoxidierende Atmosphäre, wie eine Atmosphäre mit inertem Gas (z.B. Stickstoff, Argon) und eine Wasserstoffatmosphäre mit niedrigem Taupunkt als Schutzatmosphäre in den der Komplettierung der Reaktionen folgenden Abschnitten ersetzt, da die Atmosphäre mit reduziertem Druck nur während des Abschnittes, in dem die Reduktion und die Dekarbonisierung auftreten, benötigt wird.
Die unten dargestellten Beispiele der vorliegenden Erfindung dienen nur der Erläuterung und sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken.
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel eines gesinterten Materials mit hoher gesättigter magnetischer Flußdichte gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Vergleichsbeispiel, das durch Sintern eines Eisen-Kobalt- Legierungspulvers und eines Eisen- Kobalt-Vanadium-Legierungspulver hergestellt ist. Beide diese Pulver werden für das Sintern mit hoher gesättigter magnetischer Flußdichte verwendet und wurden durch das Wasserzerstäubungsverfahren erhalten.
Eisen-Kobalt- und Eisen-Kobalt-Vanadium-Legierungspulver, die jeweils die in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen haben, wurden durch lotrechtes Tropfen von mittels eines Hochfrequenzinduktionsofen hergestellter Schmelze eines Blockstahls des Eisen-Kobalt-Typs und des Kobalt-Vanadium-Typs durch eine Öffnungsdüse, die aus einem hitzebeständigen Material hergestellt ist und an dem Boden eines Gießbehälters (Tundish) vorgesehen ist, und Zerstäuben der tropfenden Schmelze durch Aufbringen eines konischen Wasserstrahls, der die Tropfachse umschließt und nach unten enger wird, bei einem Druck von 1000 Kgf/cm² (100 MPa) hergestellt.
Das erhaltene Legierungspulver wurde auf einem Mikrospur- Stufungsanalysator (Micro track grading analyzer) analysiert, um den mittleren Partikeldurchmesser, die Fülldichte und die Klopfdichte zu bestimmen.
Die Viskositätstemperatur (Temperatur, bei der die Viskosität 100 Poise (10 Pa.s) erreicht) wurde durch Extrudieren einer Mischung, die durch Kneten eines jeden Legierungspulvers mit organischen Wachs-Bindemitteln in einem unter Druck gesetzen Kneter hergestellt wurde, durch eine Düse mit 1 mm Durchmesser und 1 mm Länge unter einer Last von 10 kg auf einem Strömungstester gemessen. Das Mischungsverhältnis des Bindemittels betrug 46 Volumenprozent.
Die Mischung wurde dann in Ringe mit einem äußeren Durchmesser von 53 mm, einem inneren Durchmesser von 41 mm und einer Höhe von 4,7 mm unter Verwendung eines Spritzgußapparates bei einer Temperatur von 150º C spritzgegossen. Das spritzgegossene Teil wurde dann einer Entwachsungsbehandlung in Stickstoffatmosphäre unterworfen, in der es mit einer Anstiegsrate von 7,5º C pro Stunde auf 600º C aufgeheizt wurde und für 30 Minuten stehengelassen wurde.
Im Anschluß an den Entwachsungsschritt wurde das entwachste Material in einer Wasserstoffatmosphäre gesintert, in der es mit einer Anstiegsrate von 5º C auf 700º C aufgeheizt und für 1 Stunde bei 700º C, für eine weitere Stunde bei 950º C und die folgenden 2 Stunden bei 1350º C stehengelassen wurde. Der Taupunkt wurde bis zum Ende des 950º C-Abschnitts auf + 30º C begrenzt und nach dem Ende dieses Abschnitts wurde der Taupunkt auf - 20º C oder weniger begrenzt.
Die spezifische Schwerkraft des erhaltenen gesinterten Materials wurde durch Wiegen von Proben gemessen, die in Wasser eingetaucht wurden, und die Verhältnisse der relativen Sinterdichte wurden in jedem Fall berechnet.
Ein selbstschreibendes Meßgerät für magnetischen Fluß wurde verwendet, um die magnetischen Charakteristiken der Proben zu messen, die unter identischen Bedingungen hergestellt und um die Drähte gewickelt worden waren. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 dargestellt.
Aus den Nummern 1 bis 18 in Tabelle 1 ergibt sich, daß in dem Fall des Eisen-Kobalt-Legierungspulvers gemäß der vorliegenden Erfindung, die Rohdichte und die Klopfdichte mit einer Zunahme des Mangangehalts, des Kohlenstoffgehalts und des Mangan/Siliziumverhältnisses zunehmen; dieses Pulver hat einen mittleren Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger und eine Zusammensetzung, die 10 bis 60 Gewichtsprozent Kobalt, 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Gewichtsprozent oder weniger Silizium, 2,00 Gewichtsprozent oder weniger Mangan und ein Mangan/Siliziumverhältnis von 1,00 oder mehr aufweist.
Die aus den obengenannten Pulvern hergestellten Mischungen zeigen geringe Viskositätswerte (die Viskosität nimmt ab, wenn die Temperatur fällt), so daß in den Pulvern die Bildung von kugelförmigen Partikeln erreicht wurde, und diese haben eine exzellente Spritzgießbarkeit.
Gesintertes Material mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,02 Gewichtsprozent oder weniger und einem Verhältnis der relativen Sinterdichte von 95 % wurde erhalten. Daher kann ein gesintertes Material mit exzellenten magnetischen Eigenschaften (gesättigte magnetische Flußdichte, maximale magnetische Permeabilität und Koerzitivkraft) hergestellt werden.
Aus den Nummern 19 bis 23 in Tabelle 1 ergibt sich, daß zerstäubte Eisen-Kobalt-Vanadium-Legierungspulver, die kugelförmige Partikel aufweisen und eine exzellente Spritzgießbarkeit zeigen, durch Erhöhen der Silizium- und der Mangangehalte und Steuerung des Mangan/Siliziumverhältnis auf 1,00 oder höher und mit einem Vanadiumgehalt von 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent, so daß aufgrund des Einschlusses des Vanadiums ein Verstopfen der Düse mit der Schmelze verhindert wird, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können.
Es kann ein gesintertes Material erhalten werden, das einen Kohlenstoffgehalt von 0,01 Gewichtsprozent, ein Verhältnis der relativen Sinterdichte von 95 % aufweist und das exzellente magnetische Charakteristiken (BS, µmax, HC) zeigt.
Aus den Nummern 24 bis 33 in Tabelle 1 ergibt sich, daß in dem Falle eines Eisen-Kobalt- und eines Eisen-Kobalt-Vanadium- Legierungspulvers gemäß der vorliegenden Erfindung die Rohdichte und die Klopfdichte durch Legieren von Bor und Phosphor mit der Schmelze zunehmen, daß die Viskosität der hieraus hergestellten Mischung fällt und daß die Bildung kugelförmiger Partikel und die Spritzgießbarkeit weiter verbessert werden, im Vergleich mit dem Fall, in dem Bor und Phosphor nicht zugegeben werden (Nr. 3). Die Zusammensetzungen dieser Pulver weisen 0,02 bis 1,0 Gewichtsprozent Bor und 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent Phosphor auf. Es kann ein gesintertes Material erhalten werden, das noch bessere magnetische Eigenschaften (BS, µmax, HC) bei einer hohen Kompaktheit aufweist, d.h. ein Verh:ltnis der relativen Sinterdichte von 96 %, und gesintert einen Kohlenstoffgehalt von 0,01 Gewichtsprozent hat.
Aus den Nr. 34 bis 43 in Tabelle 1 ergibt sich, daß die Rohdichte und die Klopfdichte des Eisen-Kobalt-Legierungspulvers des Eisen-Kobalt-Typs mit einer Zunahme des mittleren Partikeldurchmessers zunimmt und daß die Viskosität der daraus hergestellten Mischung mit einer Zunahme des mittleren Partikeldurchmessers abnimmt, obwohl das Verhältnis der relativen Sinterdichte und entsprechend die magnetischen Charakteristiken (BS, µmax, HC) mit einer Zunahme des Partikel durchmessers abnehmen.
Dieselbe Tendenz gilt für Eisen-Kobalt-Vanadium-Legierungspulver.
Es kann ein gesintertes Material mit exzellenten magnetischen Eigenschaften erhalten werden, wenn der mittlere Partikeldurchmesser 20 µm oder weniger beträgt.
Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen dem relativen Dichteverhältnis des gesinterten Materials, das für 1 Stunde einer HIP-Behandlung bei 1350º C in einer Argonatmosphäre, gehalten bei 100 kgf/cm² (100 MPA) unterzogen wurde, und dem relativen Dichteverhältnis nach der HIP-Behandlung, welches an Proben gemessen wurde, die durch Spritzgießen von Mischungen hergestellt worden waren, die aus dem in Nr. 3 der Tabelle 1 gezeigten Eisen-Kobalt-Legierungspulver, welches ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt waren. Es ergibt sich aus Fig. 1, daß die Poren des gesinterten Materials geschlossene Poren werden und daß das relative Dichteverhältnis nach der HIP-Behandlung weiter verbessert wird, wenn das relative Dichteverhältnis 92 % oder mehr beträgt.
18.01.96 Tabelle 1 Fe-Co und FE-Co-V Legierungspulver (Teil 1) Chemische Zusammensetzung (wt%) Rohdichte Klopfdichte Mittlerer Partikeldurchmesser Mischungs-Viskositätstemperatur Relatives Dichteverhältnis Kohlenstoffgehalt des gesinterten Materials Magnetische Charakteristiken Tabelle 1 Fe-Co und FE-Co-V Legierungspulver (Teil 1) Chemische Zusammensetzung (wt%) Rohdichte Klopfdichte Mittlerer Partikeldurchmesser Mischungs-Viskositätstemperatur Relatives Dichteverhältnis Kohlenstoffgehalt des gesinterten Materials Magnetische Charakteristiken

Claims

1. Stahlpulver auf Eisen-Kobalt-Basis zur Verwendung beim Spritzgießen und anschließendem Sintern bei einer Sintertemperatur von nicht weniger als 1100 ºC bis nicht mehr als 1350 ºC,

wobei das Legierungsstahlpulver kugelförmige Partikel enthält, die einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 µm oder weniger haben, und aus

nicht mehr als 1,00 Gewichtsprozent Kohlenstoff;

nicht mehr als 1,00 Gewichtsprozent Silizium,

nicht mehr als 2,00 Gewichtsprozent Mangan,

wobei das Mangan/Silizium-Verhältnis 1,00 oder größer ist, und

15,0 bis 60,0 Gewichtsprozent Kobalt besteht;

wobei das Legierungsstahlpulver auf Eisen-Kobalt-Basis darüber hinaus wahlweise wenigstens eines der folgenden Elemente enthält:

1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Vanadium,

0,02 bis 1,00 Gewichtsprozent Bor,

0,05 bis 1,00 Gewichtsprozent Phosphor und

wobei der Rest des Materials Eisen und unwesentliche Unreinheiten sind.

2. Verfahren zur Herstellung des Stahlpulvers auf Eisen- Kobalt-Basis nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Vorsehen einer Stahlschmelze und

b) Zerstäuben der Schmelze mittels eines Wasserstrahls.

3. Eine Mischung zur Verwendung beim Spritzgießen mit dem Pulver nach Anspruch 1 und einem organischen Bindemittel.

4. Mischung nach Anspruch 3, die darüber hinaus ein Schmiermittel, einen Plastifikator, ein Entbindungsmittel und/oder ein anorganisches Bindemittel enthält.

5. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Stahlgegenstands auf Eisen-Kobalt-Basis aus einer Mischung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält:

i. Herstellen des Legierungsstahlpulvers durch Bereitstellen einer Schmelze des Stahls und Zerstäuben der Schmelze mittels eines Wasserstrahls,

ii. Mischen des Legierungsstahlpulvers mit einem organischen Bindemittel und wahlweise einem Schmiermittel, einem Plastifikator, einem Entbindungsmittel und/oder einem anorganischen Bindemittel um eine zum Spritzgießen geeignete Mischung herzustellen;

iii. Spritzgießen der Mischung in eine Form, um einen geformten Gegenstand zu bilden;

iv. Entfernen des geformten Gegenstands aus der Form;

v. Entbinden des geformten Gegenstands; und

vi. Sintern des entbundenen Gegenstands bei einer Temperatur von nicht weniger als 1100 ºC bis nicht mehr als 1350 ºC, um einen gesinterten Stahlgegenstand herzustellen, wobei der gesinterte Gegenstand eine relative gesinterte Dichte von nicht weniger als 92 % hat und der Kohlenstoffgehalt nicht mehr als 0,02 Gewichtsprozent beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Stahlgegenstands auf Eisen-Kobalt-Basis nach Anspruch 5, wobei wenigstens ein Teil des Sinterungsabschnitts unter einer Atmosphäre, deren Druck nicht mehr als 133 x 10&supmin;² Pa beträgt, durchgeführt wird.