JP2001294905A - 微小モジュール歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュール０．０５〜０．１５の焼結金属か
らなる微小モジュール歯車を提供する。 【解決手段】 粒子径が７５μｍ以下の一種以上の金属
粉末からなる原料粉末を所定歯車形状に圧縮成形し、圧
縮成形体を還元雰囲気下で焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型減速機や小型
精密機械用歯車に好適に用いられるモジュール０．０３
〜０．１５の微小モジュール歯車の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型モータ等に用いる小型減速機
や小型精密機械等に使用可能なモジュール０．２以下の
微小モジュールの歯車用に、射出成形法による樹脂性歯
車や切削加工法による金属歯車等が検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、切削加
工法では、一般にモジュール０．４程度が限界であり、
また樹脂製歯車の場合、十分な強度が得られにくいとい
う問題がある。これに対し、粉末冶金法による焼結品は
高精度で大量生産が可能という特徴を有しており、粉末
冶金法により微小モジュールの歯車の作製が可能となれ
ば、後加工が不要となり、高精度、安価、そして、樹脂
製歯車に比べ、高強度の微小モジュール歯車を提供でき
る。

【０００４】そこで、本発明は、粉末冶金法を用いて焼
結金属からなる０．０３〜０．１５の微小モジュール歯
車を提供することを目的とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者らは、粒子径が７５μｍ以下の一種以上の
金属粉末を原料粉末として用いれば、強度の優れた０．
０５〜０．１５のモジュールを有する歯車を作製できる
ことを見い出して本発明を完成させたものである。すな
わち、本発明の微小モジュール歯車の製造方法は、粒子
径が７５μｍ以下の一種以上の金属粉末からなる原料粉
末を所定歯車形状に圧縮成形し、圧縮成形体を還元雰囲
気下で焼結してモジュール０．０５〜０．１５の歯車を
作製することを特徴とする。

【０００６】一般の鉄系焼結品の作製に使用されている
粒子径１４５μｍ以下の鉄粉を微小モジュールの作製に
用いると、金型の歯先凹部に粉末が充填できず、微小モ
ジュール歯車は作製できない。しかしながら、粒子径が
７５μｍ以下の金属粉末を原料粉末に用いると、微小粉
末の充填により、金型の歯先凹部への粉末粒子の充填量
を増加させることができ、微細で緻密な組織を有する微
小モジュール歯車の作製が可能となる。これは、モジュ
ール０．０５〜０．１５の歯車の歯先巾は、０．０４〜
０．１３ｍｍとなり、この歯車を作製するための金型の
歯先凹部の隙間も同程度となるので、粒子径が７５μｍ
より大きいと、歯先凹部への粉末粒子の充填と圧縮によ
る形状保持が困難になるためと考えられる。

【０００７】さらに、歯先部への充填量の増加により金
型へより均一な充填が可能となるので、充填量のバラツ
キが減少して寸法精度が向上する。また、充填量の増加
により焼結時に粉末粒子間の結合の数を増加させること
ができるため強度が向上するという効果も得られる。

【０００８】また、本発明の別の製造方法は、一種以上
の金属粉末から成る原料粉末を造粒し、粒子径が７５μ
ｍ以下の造粒物を調製し、その造粒物を所定歯車形状に
圧縮成形し、圧縮成形体を還元雰囲気下で焼結してモジ
ュール０．０３〜０．１５の歯車を作製することを特徴
とする。

【０００９】一般に、粒子径が小さくなると金属粉末の
流動性は低下する。しかし、微小な金属粉末を造粒する
ことによりほぼ球状の造粒物が得られるので、金属粉末
の流動性を大幅に向上させることができる。これによ
り、金型歯先凹部への微小粉末の充填量をより増加させ
ることができるので、より均一な充填が可能となり、充
填量のバラツキが減少して、歯車の寸法精度を一層向上
させることができる。さらに、微小粉末の充填量が増加
すると、焼結時に粉末粒子間の結合の数が増加するの
で、歯車の強度が向上し、かつオイルを保持可能な微小
な空孔を形成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法に用いる金属粉
末は、粒子径が７５μｍ以下の金属粉末であり、例え
ば、篩の目開きの大きさが７５μｍである２００メッシ
ュの篩を通過した金属粉末を用いることができる。

【００１１】また、本発明の製造方法は、主として鉄粉
からなる原料粉末を用い、さらに鉄粉として還元鉄粉と
アトマイズ鉄粉との混合粉を用いることが好ましい。こ
こで、鉄粉は主成分として原料粉末の５０重量％以上、
好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％
以上である。還元鉄粉は角状ないし不規則形状を有し、
粒子同士がからみ易いので成形体強度が大きく成形性に
優れるが、流動性は良くないという特徴を有する。一
方、アトマイズ鉄粉は球状の形状を有し、流動性に優れ
るが、粒子同士がからみにくいので成形性は良くないと
いう特徴を有する。そこで、還元鉄粉とアトマイズ鉄粉
との混合粉を用いることにより、鉄粉の流動性と成形性
を向上させることができる。

【００１２】また、安価な鉄粉を用いることにより、微
小モジュール歯車の製造コストをより低減できる。ま
た、鉄粉の焼結体を熱処理して、より強度を向上させる
こともできる。

【００１３】ここで、アトマイズ鉄粉と還元鉄粉の混合
比率は、重量比で８０：２０〜２０：８０、より好まし
くは６０：４０〜４０：６０である。還元鉄粉の割合が
２０以下では成形体の強度が十分でなく、還元鉄粉の割
合が８０以上では原料粉末の流動性が低下するからであ
る。

【００１４】さらに、原料粉末中には銅粉を１〜３重量
％含むことが好ましい。銅と鉄は相互に少量ながら固溶
性があり、さらに、銅は鉄の焼結温度以下で液相となる
ので、焼結が促進され焼結体の強度がより向上する。１
重量％より少ないと強度向上の効果が十分でなく、３重
量％を超えると焼結体の体積変化が大きく寸法精度が悪
化することがある。また、銅粉は、公知のいずれのもの
も用いることができるが、流動性の良いアトマイズ銅粉
が好ましい。また、銅を表面にメッキした鍍銅鉄粉を用
いても良い。

【００１５】また、焼結時の温度は、鉄の融点（１５３
９℃）以下であれば良いが、より短時間で焼結を進行さ
せるため、１０００〜１３００℃、より好ましくは１１
００〜１１８０℃の範囲である。１０００℃以下では、
焼結が不十分であり焼結体の強度が低下し、１３００℃
以上では焼結体の寸法収縮が大きく寸法精度が悪化する
からである。また、焼結時の鉄の酸化を防止するため、
焼結は還元性雰囲気で行なう必要があり、例えば、Ｈ₂
ガスやＣＯガス等を用いることが好ましい。

【００１６】また、焼結体を熱処理し、強度及び硬度を
より高める方法を用いることもできる。例えば、焼結体
を浸炭性雰囲気中で８５０〜９００℃に加熱して表面を
浸炭し、焼結体を油中焼入れする。次いで、大気中で１
５０〜２００℃で焼戻しを行なうことにより、焼結歯車
の強度と表面硬度を高めて、耐摩耗性を向上させること
ができる。

【００１７】また、本発明の別の製造方法は、主として
銅粉から成る原料粉末を用いることが好ましい。圧縮成
形時に銅の延性により成形性が向上し、また、鉄粉を用
いる場合に比べより低温で燒結できる。ここで、銅粉は
主成分として原料粉末の５０重量％以上、好ましくは７
０％以上、より好ましくは９０％以上である。さらに、
原料粉末中に１〜１０重量％のスズ粉と１〜１０重量％
の鉛粉を含むことが好ましい。焼結時にスズと鉛とが溶
解して生成するハンダが冷却されて銅粉同士を接着させ
るので、焼結体の強度を向上させることができる。スズ
と鉛が１重量％より少ないと強度が十分でなく、１０重
量％を超えるとハンダの割合が増加し焼結体の強度が低
下する。

【００１８】また、主として銅粉からなる原料粉末を用
いる場合、焼結時の温度は銅の融点（１０８３℃）以下
で、鉛の融点（３２７℃）以上であれば良く、４００〜
１０００℃、より好ましくは４００〜６００℃の範囲で
ある。また、焼結時の銅の酸化を防止するため、焼結は
還元性雰囲気で行なう必要があり、例えば、Ｈ₂ガスや
ＣＯガス等を用いることが好ましい。

【００１９】本発明の製造方法には、一種以上の金属粉
末を含む原料粉末を造粒して成る粒子径７５μｍ以下の
造粒物を用いることができる。原料粉末から造粒物を調
製するには、流動層造粒、押出し造粒、圧縮造粒、噴射
造粒等の従来公知の造粒方法を用いることができるが、
噴霧乾燥法を用いることが好ましい。球状の造粒物が調
製可能であり、さらに、大量処理が可能で乾燥時間が短
く、造粒をより低コストに行うことができるからであ
る。

【００２０】造粒に用いる原料粉末には、主として鉄粉
から成る原料粉末を用いることが好ましい。鉄粉には、
還元鉄粉やアトマイズ粉、そして還元鉄粉とアトマイズ
粉との混合粉等を用いることができる。ここで、鉄粉は
主成分として原料粉末の５０重量％以上、好ましくは７
０％以上、より好ましくは９０％以上である。

【００２１】また、造粒に際し、上記の主として鉄粉か
ら成る原料粉末中に、銅粉を１〜７重量％、より好まし
くは１〜５重量％、さらに好ましくは１〜３重量％含む
ことが好ましい。銅と鉄は相互に少量ながら固溶性があ
り、さらに、銅は鉄の焼結温度以下で液相となるので、
焼結が促進され焼結体の強度がより向上する。１重量％
より少ないと強度向上の効果が十分でなく、７重量％を
超えると焼結体の体積変化が大きく寸法精度が悪化する
ことがある。また、銅粉は、流動性の良いアトマイズ銅
粉が好ましい。また、銅を表面にメッキした鍍銅鉄粉を
用いても良い。

【００２２】なお、造粒に際し、上記の主として鉄粉か
ら成る原料粉に、グラファイトを添加しても良い。焼結
体の強度をより向上させることができる。グラファイト
の濃度は０．１〜１．０重量％が好ましい。０．１重量
％以下では効果が不十分で、１．０重量％以上では成形
体の強度が低下するので好ましくない。

【００２３】また、造粒に用いる原料粉末に、主として
銅粉から成る原料粉末を用いることができる。ここで、
銅粉は主成分として原料粉末の５０重量％以上、好まし
くは７０％以上、より好ましくは９０％以上である。圧
縮成形時に銅の延性により成形性が向上し、また、鉄粉
を用いる場合に比べより低温で燒結できる。さらに、原
料粉末中に１〜１０重量％のスズ粉と１〜１０重量％の
鉛粉を含むことが好ましい。焼結時にスズと鉛とが溶解
して生成するハンダが冷却されて銅粉同士を接着させる
ので、焼結体の強度を向上させることができる。スズと
鉛が１重量％より少ないと強度が十分でなく、１０重量
％を超えるとハンダの割合が増加し焼結体の強度が低下
するからである。

【００２４】また、造粒物の粒子径は７５μｍ以下が好
ましい。粒子径が７５μｍより大きいと、モジュール
０．０３〜０．１５の歯車を作製するための金型歯先凹
部の隙間と同程度となり、金型歯先凹部への造粒物の充
填が困難となる。なお、造粒物の平均粒子径は、６０〜
２０μｍ、より好ましくは５０〜３０μｍである。平均
粒子径が２０μｍより小さいと、流動性が低下するので
好ましくない。

【００２５】また、造粒する金属粉末の粒子径は３５μ
ｍ以下が好ましい。粒子径が３５μｍより大きいと、造
粒物の粒子径が７５μｍより大きくなるからである。な
お、金属粉末の平均粒子径は、２５〜１μｍ、より好ま
しくは２０〜５μｍである。平均粒子径が１μｍより小
さいと微粉化して取扱いが困難になるからである。

【００２６】本発明の微小モジュール歯車は、主として
鉄粉からなる原料粉末を用いる前記の製造方法により作
製される歯車であって、モジュールが０．０３〜０．１
５であって、主として鉄を含む焼結金属から成ることを
特徴とする。寸法精度が高く、樹脂製歯車に比べ優れた
強度を有する。

【００２７】また、上記焼結金属は、微細で緻密な組織
を有し、最大結晶粒径が３０μｍ以下、より好ましくは
２０μｍ以下である。また、気孔率は５〜１５％、より
好ましくは５〜１０％である。

【００２８】また、焼結金属は、鉄を５０重量％以上、
好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％
以上含む。５０重量％より少ないと、十分な焼結密度を
有しない。鉄を９０重量％以上含むと、焼結体は、６．
４〜７．２ｇ／ｍＬ、より好ましくは６．９〜７．２ｇ
／ｍＬの焼結密度と、及び４５０ＭＰａ以上、好ましく
は６００ＭＰａ以上、より好ましくは７００ＭＰａ以上
の圧環強度を有する。

【００２９】さらに、上記焼結金属は、銅を１〜７重量
％含むことが好ましい。焼結金属の強度が向上するから
である。

【００３０】さらに、上記焼結金属の空孔にオイル等の
潤滑材を保持させることにより、摺動時の摩擦を低減さ
せて寿命を向上させることも可能である。

【００３１】また、本発明の微小モジュール歯車は、主
として銅粉からなる原料粉末を用いる前記の製造方法に
より作製される歯車であって、モジュールが０．０３〜
０．１５であって、主として銅を含む焼結金属からなる
ことを特徴とする。銅の延性により成形性に優れた歯車
を提供できる。

【００３２】

【実施例】実施例１〜３では、モジュール０．１、歯数
５４、歯巾０．９５ｍｍの内歯の平歯車を作製した。 実施例１．還元鉄粉とアトマイズ鉄粉の配合比率を変
え、配合比率の成形体特性への影響を検討した。 （成形体の調製）還元鉄粉（川崎製鉄製のＫＩＰ２５５
ＭＣ）を篩分けし、２００メッシュを通過した粒子径が
７５μｍ以下のものを用いた。また、アトマイズ鉄粉
（川崎製鉄製のＫＩＰ３００Ａ）を篩分けし、２００メ
ッシュを通過した粒子径が７５μｍ以下のものを用い
た。

【００３３】そして、粒子径が７５μｍ以下のアトマイ
ズ鉄粉と還元鉄粉を、アトマイズ鉄粉／還元鉄粉＝１０
０／０〜０／１００（重量比）の範囲で配合し、Ｖブレ
ンダーを用いて２５分間混合し、２００ｇの原料粉末を
調製した。ここで、潤滑剤（村田産業製のエムルーブＳ
−１５０Ａ）を、原料粉末１００重量部に対して、０．
５重量部添加した。表１に、用いた鉄系原料粉末の組
成、すなわち、アトマイズ鉄粉と還元鉄粉の配合比を示
す。ここで、配合比（アトマイズ鉄粉／還元鉄粉）が、
１００／０、８０／２０、６０／４０、４０／６０、２
０／８０、０／１００の場合をそれぞれ、試料１、２、
３、４、５、６とした。

【００３４】

【表１】

【００３５】圧縮成形は、原料粉末をモジュール０．１
用の内歯用の所定の金型に充填後、油圧プレス機を用
い、成形圧４９２ＭＰａで行ない、成形体を得た。

【００３６】（試験方法）原料粉末については、見掛密
度と流動度とを測定した。また、圧縮成形体について
は、成形密度と成形体の強度を示すラトラ値とを測定し
た。結果を表２と表３に示す。ここで、見掛密度、流動
度、成形密度及びラトラ値は、それぞれ、JIS Z2504、J
IS Z2502、JSPM（日本冶金工業会規格）-1、JSPM-4に準
拠して測定した。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】原料粉末については、表２に示すようにア
トマイズ鉄粉の配合比率が増加するにつれて原料粉末の
見掛密度は増大した。また、表２中には示していない
が、アトマイズ鉄粉の配合比率が増加するにつれて、流
動度は良くなる傾向が認められた。一方、圧縮成形体で
は、表３に示すように、成形密度に対する配合比の影響
は認められなかった。また、ラトラ値は、アトマイズ鉄
粉の配合比率が増加するにつれて増大し、アトマイズ鉄
粉：還元鉄粉＝８０：２０以上では、１％以上であっ
た。

【００４０】これは、アトマイズ鉄粉が球状に近い粒子
形状を有しているため、アトマイズ鉄粉の割合が増える
と混合粉の流動度が向上するが、アトマイズ鉄粉は還元
鉄粉に比べ成形性が劣っているため、アトマイズ鉄粉の
割合が増えるとラトラ値が大きくなるためと考えられ
る。粉末の自動成形においては、特にラトラ値と流動度
が生産性に大きな影響を与えることから、配合比率は、
アトマイズ鉄粉：還元鉄粉＝８０：２０〜２０：８０が
良いことがわかった。

【００４１】実施例２．鉄系原料粉末に銅粉を添加した
場合の焼結体特性への影響を検討した。 （成形体の調製）還元鉄粉とアトマイズ鉄粉の配合比率
を５０：５０（重量比）として鉄粉を調製し、２００メ
ッシュの篩で篩分けした。粒子径が７５μｍ以下のアト
マイズ銅粉（日本アトマイズ加工製）を所定量鉄粉に添
加して原料粉末を調製した以外は、実施例１と同様の条
件で成形体を作製した。ここで、原料粉末中の銅の配合
比率が０、１、３、５重量％の場合を、それぞれ、試料
７、８、９、１０とした。

【００４２】（焼結体の作製）成形体を電気炉中で水素
雰囲気下、１１２０℃、０．４時間で焼結した。

【００４３】（試験方法）原料粉末の見掛密度と流動
度、そして成形体の成形密度とラトラ値は、実施例１と
同様の方法により測定した。焼結体の焼結密度、圧環強
さ、硬さ、そして外径の寸法変化を測定した。ここで、
焼結密度、圧環強さ、そして硬さは、それぞれ、JIS Z2
505、JIS Z2507、JPMA-7に準拠して測定した。また、圧
環強さから、次式により引張強さを算出した。 引張強さ（ＭＰａ）＝（２．１４／４）×圧環強さ 試料７〜１０における、原料粉末、成形体、そして焼結
体の特性を、それぞれ、表４、５、６に示した。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】表４に示すように、銅粉の添加量が増えて
も原料粉末の見掛密度は変化せずほぼ一定であった。ま
た、表中には示していないが、原料粉末の流動度もほぼ
一定であった。一方、成形体では、成形密度は銅粉の添
加量に拘らずほぼ一定であったが、ラトラ値は銅粉の添
加量とともに減少する傾向を示した。また、焼結体で
は、銅粉の添加量が増えると、焼結密度は僅か減少する
が、圧環強さや硬さは向上することがわかった。焼結密
度の減少は、寸法変化の結果より、銅粉の添加によって
焼結体の体積が増加したためによると考えられる。以上
の結果より、銅粉の添加量が１〜３重量％の範囲であれ
ば、焼結体の寸法精度を低下させることなく、強度及び
硬さを向上させることができることがわかった。

【００４８】作製した歯車の拡大写真（×５０）を図１
に示す。作製した歯車は、焼結密度が６．６ｇ／ｍＬ、
圧環強さ５６０ＭＰａ、引張強さ３００ＭＰａ、そして
寸法変化が−０．２％であり、高い精度と強度を有して
いた。

【００４９】実施例３．銅粉を主とし、スズと鉛を含む
銅系原料粉末を用いて、成形体及び焼結体を作製した。 （成形体の調製）銅粉は市販の電解銅粉を、スズ粉と鉛
粉、それぞれ、市販のアトマイズ粉を用いた。それぞれ
の粉末を篩分けし、２００メッシュを通過した粒子径が
７５μｍ以下のものを用いた。

【００５０】そして、配合比を銅粉／スズ粉／鉛粉＝９
０／５／５（重量比）とし、Ｖブレンダーを用いて２５
分間混合し、２００ｇの原料粉末を調製した。ここで、
潤滑剤（村田産業製のエムルーブＳ−１５０Ａ）を、原
料粉末１００重量部に対して、０．５重量部添加した。
圧縮成形は、実施例１と同様の方法により行なった。こ
の場合を、試料１１とした。

【００５１】（焼結体の作製）成形体を電気炉中で水素
雰囲気下、５００℃、０．４時間で焼結した。

【００５２】（試験方法）原料粉末の見掛密度と流動
度、そして成形体の成形密度とラトラ値は、実施例１と
同様の方法により測定した。焼結体の焼結密度、圧環強
さ、硬さ、外径の寸法変化、そして引張強さを実施例２
と同様の方法により測定及び算出した。その結果を表７
に示す。

【００５３】

【表７】

【００５４】実施例４では、モジュール０．１、歯数１
５、歯巾２．１ｍｍの外歯の平歯車を作製した。 実施例４．原料粉末を噴霧乾燥法を用いて造粒して、そ
の造粒粉を用いて成形体及び焼結体を作製した。 （造粒物の調製） ａ．スラリーの調製 バインダとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と、水
溶性潤滑剤とを溶解した水溶液に、鉄系原料粉末を添加
し混合して、原料粉末濃度９０重量％のスラリーを調製
した。鉄系原料粉末としては、鉄粉（同和鉄粉製ＤＳＰ
−１０００（粒子径２０μｍ以下で、平均粒子径１０μ
ｍ））と、銅粉（福田金属箔粉製のＣＥ−１５（粒子径
７５μｍ以下で、平均粒子径４０μｍ）とを用い、鉄粉
と銅粉の配合比率は、９８．５：１．５（重量比）とし
た。また、ＰＶＡと潤滑剤は、原料粉末１００重量部に
対し、それぞれ、０．５重量部と０．５重量部となるよ
うに添加した。 ｂ．造粒 噴霧乾燥には、スプレードライヤ（大川原化工機製作所
製のＬ−８型）を用いて、上記スラリーを噴霧乾燥し、
造粒物を作製した。この造粒物を試料１２とした。

【００５５】（混合粉の調製）造粒物との比較に用いた
混合粉には、２００メッシュを通過した、還元鉄粉とア
トマイズ鉄粉との混合粉（重量比１：１）（川崎製鉄製
ＫＩＰＸ５０ＣＰ）と銅粉（アトマイズ粉）とを、９
８．５：１．５（重量比）で配合し、Ｖブレンダーで混
合したものを用い、これを試料１３とした。

【００５６】（成形体の調製）圧縮成形は、上記の造粒
物又は混合粉を原料粉末とし、原料粉末をモジュール
０．１用の外歯用の所定の金型に充填後、油圧プレス機
を用い、成形圧４９２ＭＰａで行い、成形体を得た。

【００５７】（焼結体の作製）成形体を電気炉中で水素
雰囲気下、１１２０℃、０．４時間で焼結した。

【００５８】（試験方法）原料粉末の見掛密度と流動
度、そして成形体の成形密度は、実施例１と同様の方法
により測定した。焼結体の焼結密度、圧環強さ、硬さ、
そして外径の寸法変化を実施例２と同様の方法により測
定した。また、焼結体の気孔率は、JIS Z 2506に準じて
測定した。また、焼結体の結晶粒径は、焼結体を機械的
に研磨し、腐蝕液で処理した後、顕微鏡観察により行っ
た。試料１２,１３における、原料粉末、成形体、そし
て焼結体の特性を、それぞれ、表８、表９、そして表１
０に示した。

【００５９】

【表８】

【００６０】

【表９】

【００６１】

【表１０】

【００６２】図２に鉄粉ＤＳＰ−１０００、図３に試料
１２、そして図４に試料１３の走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真を示す。鉄粉は、平均粒子径が１０μｍの微小
粉末である。造粒物である試料１２の粒子径は７５μｍ
以下で平均粒子径が４０μｍであり、各粒子の形状はほ
ぼ球状である。一方、混合粉である試料１３は、試料１
２に比べ粒子径の分布が広く、角ばった部分を有する不
定形粒子と球状粒子の混合物である。

【００６３】試料１２は、表８に示すように、混合粉で
ある試料１３に比べ、優れた流動性を示した。これは、
上記のＳＥＭ写真よりわかるように、試料１２の粒子が
ほぼ球状の形状を有しているためである。また、試料１
２は、表１０に示すように、試料１３に比べ、焼結密
度、圧環強さ、そして硬さが向上した。すなわち、造粒
物を用いると、混合粉を用いた場合に比べ、焼結密度
は、６．９ｇ／ｍＬ以上と向上し、さらに、圧環強度は
７００ＭＰａ以上と大幅に向上した。なお、試料１２と
１３の気孔率は、それぞれ、１１％、１３％であった。
また、試料１２と１３の最大結晶粒径は、それぞれ、３
０μｍ以下、７５μｍ以下であった。

【００６４】次に、試料１２,１３を用いて作製した外
歯歯車の断面構造の拡大写真を、それぞれ、図５と図６
に示す。試料１２を用いて作製した歯車は、試料１３を
用いて作製した歯車に比べ、図中の白い部分で示される
粒子の大きさが小さく緻密な構造を有し、また、図中の
白い部分の間の黒い点で示される微小な空孔が数多く形
成されていることがわかる。

【００６５】試料１２は、造粒物故、粒子内部に中空部
分が存在するため、混合粉である試料１３に比べ、見掛
密度や成形体密度は小さい。しかし、試料１２の各粒子
は、粒子径が２０μｍ以下の微小粒子により形成されて
いるため、焼結持に粉末粒子間の結合の数が多く、その
ため、試料１３に比べ、歯車の焼結密度と強度が向上し
たものと考えられる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の微小モジ
ュール歯車の製造方法は、粉末冶金法において、粒子径
が７５μｍ以下の一種以上の金属粉末を原料粉末に用い
るようにしたので、焼結金属からなるモジュール０．０
５〜０．１５の微小モジュール歯車を製造できる。

【００６７】また、本発明の製造方法は、原料粉末に還
元鉄粉とアトマイズ鉄粉との混合粉からなる鉄粉を主と
して用いるようにしたので、原料粉末の流動性及び成形
体の強度を向上させ、さらには自動成形の生産性を向上
させることができる。それにより、製造コストの低減が
可能となる。

【００６８】また、本発明の製造方法は、原料粉末に用
いるアトマイズ鉄粉と還元鉄粉の混合比率を重量比で８
０：２０〜２０：８０の範囲としたので、原料粉末の流
動性及び成形体の強度を向上させることができ、微小モ
ジュール歯車の強度をより向上させることができるとと
もに、製造コストをより低減できる。

【００６９】また、本発明の製造方法は、鉄粉に加え、
さらに、銅を１〜３重量％含む原料粉末を用いるように
したので、微小モジュール歯車の強度をより向上させる
ことができる。

【００７０】また、本発明の製造方法は、主として銅粉
を含む原料粉末を用いるようにしたので、鉄粉を用いる
場合に比べより低温で成形できるので、製造コストを低
減できる。

【００７１】また、本発明の製造方法は、銅粉に加え、
さらに、１〜１０重量％のスズ粉と１〜１０重量％の鉛
粉を含む混合粉末を原料粉末に用いるようにしたので、
焼結時に生成するハンダが銅の粒子同士を接着させ、微
小モジュール歯車の強度をより向上させることができ
る。

【００７２】また、本発明の製造方法は、一種以上の金
属粉末から成る原料粉末から粒子径が７５μｍ以下の造
粒物を調製し、その造粒物を所定歯車形状に圧縮成形
し、圧縮成形体を還元雰囲気下で焼結するようにしたの
で、モジュール０．０３〜０．１５でより強度の高い微
小モジュール歯車を製造できる。

【００７３】また、本発明の製造方法は、噴霧乾燥法を
用いて原料粉末を造粒するようにしたので、モジュール
０．０３〜０．１５の微小モジュール歯車をより低コス
トで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例２に係るモジュール０．１の
内歯歯車の形状を示す５０倍の拡大写真である。

【図２】 本発明の実施例４に用いた原料鉄粉のＳＥＭ
写真である。

【図３】 本発明の実施例４に用いた造粒物（試料１
２）のＳＥＭ写真である。

【図４】 本発明の実施例４に用いた混合粉末（試料１
３）のＳＥＭ写真である。

【図５】 本発明の実施例４において、鉄系原料粉末の
造粒物を用いて作製したモジュール０．１の外歯歯車の
断面構造を示す拡大写真であり、（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ、５０倍と２００倍の拡大写真である。

【図６】 本発明の実施例４において、鉄系原料粉末を
用いて作製したモジュール０．１の外歯歯車の断面構造
を示す拡大写真であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、５
０倍と２００倍の拡大写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 9/08 Ｃ２２Ｃ 9/08 33/02 33/02 Ａ Ｆ１６Ｈ 55/06 Ｆ１６Ｈ 55/06

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子径が７５μｍ以下の一種以上の金属
   粉末からなる原料粉末を所定歯車形状に圧縮成形し、圧
   縮成形体を還元雰囲気下で焼結してモジュール０．０５
   〜０．１５の歯車を作製する微小モジュール歯車の製造
   方法。
2. 【請求項２】 原料粉末が主として鉄粉から成り、鉄粉
   が還元鉄粉とアトマイズ鉄粉との混合粉である請求項１
   記載の製造方法。
3. 【請求項３】 アトマイズ鉄粉と還元鉄粉の混合比率
   が、重量比で８０：２０〜２０：８０である請求項２に
   記載の製造方法。
4. 【請求項４】 原料粉末が銅粉を１〜３重量％含む請求
   項２又は３に記載の製造方法。
5. 【請求項５】 原料粉末が主として銅粉から成る請求項
   １記載の製造方法。
6. 【請求項６】 原料粉末が１〜１０重量％のスズ粉と１
   〜１０重量％の鉛粉を含む請求項５記載の製造方法。
7. 【請求項７】 一種以上の金属粉末から成る原料粉末を
   造粒して、粒子径が７５μｍ以下の造粒物を調製し、該
   造粒物を所定歯車形状に圧縮成形し、圧縮成形体を還元
   雰囲気下で焼結してモジュール０．０３〜０．１５の歯
   車を作製する微小モジュール歯車の製造方法。
8. 【請求項８】 上記原料粉末を含むスラリーを調製し、
   該スラリーを噴霧乾燥して、造粒物を調製する請求項７
   記載の製造方法。
9. 【請求項９】 上記金属粉末の粒子径が３５μｍ以下で
   ある請求項７又は８記載の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記原料粉末が主として鉄粉から成る
    請求項７〜９のいずれか一つに記載の製造方法。
11. 【請求項１１】 上記原料粉末が、さらに銅粉を１〜７
    重量％含む請求項１０記載の製造方法。
12. 【請求項１２】 上記原料粉末が主として銅粉から成る
    請求項７〜９のいずれか一つに記載の製造方法。
13. 【請求項１３】 上記原料粉末が、さらに１〜１０重量
    ％のスズ粉と１〜１０重量％の鉛粉とを含む請求項１２
    記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 モジュールが０．０３〜０．１５であ
    って、主として鉄を含む焼結金属から成る微小モジュー
    ル歯車。
15. 【請求項１５】 上記焼結金属が、銅を１〜７重量％含
    む請求項１４記載の微小モジュール歯車。