JP2003239001A - 多孔質焼結体用金属粉末 - Google Patents
多孔質焼結体用金属粉末Info
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- JP2003239001A JP2003239001A JP2002039721A JP2002039721A JP2003239001A JP 2003239001 A JP2003239001 A JP 2003239001A JP 2002039721 A JP2002039721 A JP 2002039721A JP 2002039721 A JP2002039721 A JP 2002039721A JP 2003239001 A JP2003239001 A JP 2003239001A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質焼結体の製造に適した金属粉末を提供
する。 【解決手段】 ステンレス鋼からなる主粉末とＢを含有
するＦｅ基合金からなる焼結助剤粉末を混合した金属粉
末において、混合した金属粉末のＢ含有量が質量％で
０．０３〜０．２０％となるように混合してなる多孔質
焼結体用金属粉末。また、平均粒径１００〜３５０μｍ
である主粉末を使用した上記多孔質焼結体用金属粉末。
また、粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用し
た上記多孔質焼結体用金属粉末。また、平均粒径１００
〜３５０μｍである主粉末を使用し、粒径が４４μｍ以
下である焼結助剤粉末を使用した上記多孔質焼結体用金
属粉末。さらに、開放気孔率が２５〜３５％である上記
の粉末を使用した上記多孔質金属焼結体。
する。 【解決手段】 ステンレス鋼からなる主粉末とＢを含有
するＦｅ基合金からなる焼結助剤粉末を混合した金属粉
末において、混合した金属粉末のＢ含有量が質量％で
０．０３〜０．２０％となるように混合してなる多孔質
焼結体用金属粉末。また、平均粒径１００〜３５０μｍ
である主粉末を使用した上記多孔質焼結体用金属粉末。
また、粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用し
た上記多孔質焼結体用金属粉末。また、平均粒径１００
〜３５０μｍである主粉末を使用し、粒径が４４μｍ以
下である焼結助剤粉末を使用した上記多孔質焼結体用金
属粉末。さらに、開放気孔率が２５〜３５％である上記
の粉末を使用した上記多孔質金属焼結体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質焼結体の製
造に適した金属粉末に関するものである。
造に適した金属粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多孔質金属焼結体の用途として
は、吸着プレート、ガスセンサーのフィルターなどがあ
る。これらの多孔質金属焼結体を製造するために用いる
粉末としては、２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質
金属焼結体が必要とされる。この２５〜３５％の開放気
孔率を持つ多孔質金属焼結体を製造するために用いる粉
末は一般には微粉末が混合されて製造される。しかし、
この微粉末が含まれると、焼結が進むため、気孔率が減
少し、所定の開放気孔率を有する多孔質金属焼結体が得
られない。そこでこの微粉末を篩でカットした粉末を用
いて焼結しているのが実状である。
は、吸着プレート、ガスセンサーのフィルターなどがあ
る。これらの多孔質金属焼結体を製造するために用いる
粉末としては、２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質
金属焼結体が必要とされる。この２５〜３５％の開放気
孔率を持つ多孔質金属焼結体を製造するために用いる粉
末は一般には微粉末が混合されて製造される。しかし、
この微粉末が含まれると、焼結が進むため、気孔率が減
少し、所定の開放気孔率を有する多孔質金属焼結体が得
られない。そこでこの微粉末を篩でカットした粉末を用
いて焼結しているのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、微粉末を含まな
い粒径の大きい粉末では、成形時の粉末の接触面積が少
ないために粉末同士の接触する部分が少なく焼結性が著
しく悪く、そのために開放気孔率が増加し、目的とする
２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質金属焼結体を得
ることが出来ないという問題がある。
い粒径の大きい粉末では、成形時の粉末の接触面積が少
ないために粉末同士の接触する部分が少なく焼結性が著
しく悪く、そのために開放気孔率が増加し、目的とする
２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質金属焼結体を得
ることが出来ないという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解消する
ために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、主粉末であ
るステンレス鋼粉末にＢを質量％で、０．０３〜０．２
０％含有させることで、主粉末中のＦｅと融点の低い共
晶合金が生成し、焼結中に液相が発生し、焼結を促進さ
せることが出来ることを見出し、その発明を完成したも
のである。その発明の要旨とするところは、 （１）ステンレス鋼からなる主粉末とＢを含有するＦｅ
基合金からなる焼結助剤粉末を混合した金属粉末におい
て、混合した金属粉末のＢ含有量が質量％で０．０３〜
０．２０％となるように混合したことを特徴とする多孔
質焼結体用金属粉末。
ために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、主粉末であ
るステンレス鋼粉末にＢを質量％で、０．０３〜０．２
０％含有させることで、主粉末中のＦｅと融点の低い共
晶合金が生成し、焼結中に液相が発生し、焼結を促進さ
せることが出来ることを見出し、その発明を完成したも
のである。その発明の要旨とするところは、 （１）ステンレス鋼からなる主粉末とＢを含有するＦｅ
基合金からなる焼結助剤粉末を混合した金属粉末におい
て、混合した金属粉末のＢ含有量が質量％で０．０３〜
０．２０％となるように混合したことを特徴とする多孔
質焼結体用金属粉末。
【０００５】（２）平均粒径１００〜３５０μｍである
主粉末を使用した前記（１）記載の多孔質焼結体用金属
粉末。 （３）粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用し
た前記（１）記載の多孔質焼結体用金属粉末。 （４）平均粒径１００〜３５０μｍである主粉末を使用
し、粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用した
前記（１）記載の多孔質焼結体用金属粉末。 （５）開放気孔率が２５〜３５％である前記（１）〜
（４）記載の混合粉末を使用した多孔質金属焼結体であ
る。
主粉末を使用した前記（１）記載の多孔質焼結体用金属
粉末。 （３）粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用し
た前記（１）記載の多孔質焼結体用金属粉末。 （４）平均粒径１００〜３５０μｍである主粉末を使用
し、粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を使用した
前記（１）記載の多孔質焼結体用金属粉末。 （５）開放気孔率が２５〜３５％である前記（１）〜
（４）記載の混合粉末を使用した多孔質金属焼結体であ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面に従っ
て詳細に説明する。本発明に係るステンレス鋼からなる
主粉末については、ステンレス鋼であれば特に限定する
ものではなく、例えばオーステナイト系ステンレス鋼、
オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、フェライ
ト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析
出硬化系ステンレス鋼のいずれをも問わない。このよう
なステンレス鋼からなる主粉末に、Ｂ合金、例えばＦｅ
Ｂ等を添加すると、主粉末中のＦｅと共晶合金を作る。
この共晶成分は融点が低く、焼結時に液相が生じて粉末
同士の単位体積当たりの接触面積が大きくなり、焼結反
応が促進されるものである。
て詳細に説明する。本発明に係るステンレス鋼からなる
主粉末については、ステンレス鋼であれば特に限定する
ものではなく、例えばオーステナイト系ステンレス鋼、
オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、フェライ
ト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析
出硬化系ステンレス鋼のいずれをも問わない。このよう
なステンレス鋼からなる主粉末に、Ｂ合金、例えばＦｅ
Ｂ等を添加すると、主粉末中のＦｅと共晶合金を作る。
この共晶成分は融点が低く、焼結時に液相が生じて粉末
同士の単位体積当たりの接触面積が大きくなり、焼結反
応が促進されるものである。
【０００７】図１は、混合粉末中のＢ含有量（質量％）
と相対密度との関係を示す図である。なお、開放気孔率
（％）＝１００−相対密度で表す。この図から判るよう
に、平均粒径が６０μｍの場合は、相対密度（％）が８
０％以上と高く、開放気孔率２５％以上を得ることはで
きない。これに対し、平均粒径が１２０μｍ、３５０μ
ｍの場合は、それぞれＢの含有量が０．０３〜０．２０
％の範囲であれば、相対密度（％）が６５〜７５％と低
く、開放気孔率を２５〜３５％に保つことが出来ること
が判る。
と相対密度との関係を示す図である。なお、開放気孔率
（％）＝１００−相対密度で表す。この図から判るよう
に、平均粒径が６０μｍの場合は、相対密度（％）が８
０％以上と高く、開放気孔率２５％以上を得ることはで
きない。これに対し、平均粒径が１２０μｍ、３５０μ
ｍの場合は、それぞれＢの含有量が０．０３〜０．２０
％の範囲であれば、相対密度（％）が６５〜７５％と低
く、開放気孔率を２５〜３５％に保つことが出来ること
が判る。
【０００８】上述した図１から判るように、Ｂ含有量が
質量％で０．０３〜０．２０％混合した理由は、０．０
３％未満であると、焼結性を改善するために十分な効果
が得られず、開放気孔率が所定の含有量より多くなる。
また、０．２０％を超える添加は、液相焼結による焼結
性が進み、開放気孔率が所定の含有量より少なくなるこ
とから、Ｂ含有量の範囲を０．０３〜０．２０％とし
た。
質量％で０．０３〜０．２０％混合した理由は、０．０
３％未満であると、焼結性を改善するために十分な効果
が得られず、開放気孔率が所定の含有量より多くなる。
また、０．２０％を超える添加は、液相焼結による焼結
性が進み、開放気孔率が所定の含有量より少なくなるこ
とから、Ｂ含有量の範囲を０．０３〜０．２０％とし
た。
【０００９】また、平均粒径１００〜３５０μｍである
ステンレス鋼粉末を使用した理由は、Ｂ含有量との関係
から、平均粒径１００μｍ未満では、微粉末が含まれて
いるために、焼結が進み気孔率が減少し、Ｂ含有量を
０．０３〜０．２０％での開放気孔率２５〜３５％であ
る多孔質金属焼結体が得られず、一方、３５０μｍを超
えるステンレス鋼粉末を使用した場合は焼結性が悪く、
上記開放気孔率２５〜３５％である多孔質金属焼結体が
得られないことから、その範囲を１００〜３５０μｍと
した。
ステンレス鋼粉末を使用した理由は、Ｂ含有量との関係
から、平均粒径１００μｍ未満では、微粉末が含まれて
いるために、焼結が進み気孔率が減少し、Ｂ含有量を
０．０３〜０．２０％での開放気孔率２５〜３５％であ
る多孔質金属焼結体が得られず、一方、３５０μｍを超
えるステンレス鋼粉末を使用した場合は焼結性が悪く、
上記開放気孔率２５〜３５％である多孔質金属焼結体が
得られないことから、その範囲を１００〜３５０μｍと
した。
【００１０】Ｂ量は、主粉末と焼結助剤の全量中のＢ
（イ）が０．０３〜０．２０％となる量である。この量
は微粉末中のＢ量（ロ）と混合比率（ハ）とで決まるの
で、微粉末自体のＢ量（ロ）は予め（イ）と（ハ）を設
定しておけば決まる。焼結助剤の粒度は４４μｍ以下
（望ましくは２０μｍ以下）とする。このように微粉末
とするのは、ＦｅＢ自体は耐食性に劣るが、微粉末なの
で拡散してしまい、焼結体の耐食性を損ねないから、主
粉末と焼結助剤の混合比（主粉末重量／焼結助剤重量）
５０〜５００（望ましくは１００〜４００）とする。５
０未満では、焼結助剤が多いために拡散消滅が困難であ
り、また、５００を超えると焼結助剤が少ないために焼
結助剤を均一に主粉末に混合させることが困難であるこ
とから、その範囲を５０〜５００とした。
（イ）が０．０３〜０．２０％となる量である。この量
は微粉末中のＢ量（ロ）と混合比率（ハ）とで決まるの
で、微粉末自体のＢ量（ロ）は予め（イ）と（ハ）を設
定しておけば決まる。焼結助剤の粒度は４４μｍ以下
（望ましくは２０μｍ以下）とする。このように微粉末
とするのは、ＦｅＢ自体は耐食性に劣るが、微粉末なの
で拡散してしまい、焼結体の耐食性を損ねないから、主
粉末と焼結助剤の混合比（主粉末重量／焼結助剤重量）
５０〜５００（望ましくは１００〜４００）とする。５
０未満では、焼結助剤が多いために拡散消滅が困難であ
り、また、５００を超えると焼結助剤が少ないために焼
結助剤を均一に主粉末に混合させることが困難であるこ
とから、その範囲を５０〜５００とした。
【００１１】
【実施例】以下、本発明について実施例によって具体的
に説明する。アトマイズ法により、Ｃ：０．３３６％、
Ｓｉ：０．１４％、Ｍｎ：０．０６％、Ｐ：０．００５
％、Ｓ：０．０１％、Ｎｉ：０．０６％、Ｃｒ：１２．
９６％、Ｍｏ：０．０１％、Ｏ：１４０ｐｐｍ、Ｎ：６
０ｐｐｍ、残部Ｆｅからなる化学成分のステンレス鋼粉
末を得た後、分級により、平均粒径６０、１２０、３５
０μｍの３種類を製作し、この３種類にＣ：０．０１
％、Ｓｉ：１．０４％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１
％、Ａｌ：１．３％、Ｂ：１９．５％、残部Ｆｅからな
るＦｅ−Ｂ粉末（平均粒径１５μｍ）を表１に示す割合
で混合した。これら各混合粉末を所定の型に流し込みに
て充填し、真空中（１０ｅ−３ｔｏｒｒ）で、１２５０
℃×１２０分の焼結を行った。得られた焼結体の焼結密
度を体積重量法にて測定し、７．７ｇ／ｃｃを１００％
とした相対密度を求めた。開放気孔率については、開放
気孔率（％）＝１００−相対密度とした。その結果を表
１に示す。
に説明する。アトマイズ法により、Ｃ：０．３３６％、
Ｓｉ：０．１４％、Ｍｎ：０．０６％、Ｐ：０．００５
％、Ｓ：０．０１％、Ｎｉ：０．０６％、Ｃｒ：１２．
９６％、Ｍｏ：０．０１％、Ｏ：１４０ｐｐｍ、Ｎ：６
０ｐｐｍ、残部Ｆｅからなる化学成分のステンレス鋼粉
末を得た後、分級により、平均粒径６０、１２０、３５
０μｍの３種類を製作し、この３種類にＣ：０．０１
％、Ｓｉ：１．０４％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１
％、Ａｌ：１．３％、Ｂ：１９．５％、残部Ｆｅからな
るＦｅ−Ｂ粉末（平均粒径１５μｍ）を表１に示す割合
で混合した。これら各混合粉末を所定の型に流し込みに
て充填し、真空中（１０ｅ−３ｔｏｒｒ）で、１２５０
℃×１２０分の焼結を行った。得られた焼結体の焼結密
度を体積重量法にて測定し、７．７ｇ／ｃｃを１００％
とした相対密度を求めた。開放気孔率については、開放
気孔率（％）＝１００−相対密度とした。その結果を表
１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１に示すように、Ｎｏ．３〜９の平均粒
径１２０〜３５０μｍの場合が本発明例であり、Ｎｏ．
１〜２は比較例である。比較例Ｎｏ．１は混合粉末中に
Ｂを添加しない場合であり、この場合は平均粒径１２０
〜３５０μｍであっても、相対密度が低いために、開放
気孔率が高く、所定の開放気孔率を得ることが出来な
い。また、比較例Ｎｏ．２は混合粉末中にＢを添加する
もその添加量が少ないために、比較例Ｎｏ．１と同様
に、相対密度が低く、そのために開放気孔率が高く、所
定の開放気孔率を得ることが出来ない。さらに、平均粒
径６０μｍの場合はいずれにおいても相対密度が高いた
めに、開放気孔率が低く、所定の開放気孔率を得ること
が出来ないことが判る。
径１２０〜３５０μｍの場合が本発明例であり、Ｎｏ．
１〜２は比較例である。比較例Ｎｏ．１は混合粉末中に
Ｂを添加しない場合であり、この場合は平均粒径１２０
〜３５０μｍであっても、相対密度が低いために、開放
気孔率が高く、所定の開放気孔率を得ることが出来な
い。また、比較例Ｎｏ．２は混合粉末中にＢを添加する
もその添加量が少ないために、比較例Ｎｏ．１と同様
に、相対密度が低く、そのために開放気孔率が高く、所
定の開放気孔率を得ることが出来ない。さらに、平均粒
径６０μｍの場合はいずれにおいても相対密度が高いた
めに、開放気孔率が低く、所定の開放気孔率を得ること
が出来ないことが判る。
【００１４】以上の結果から、混合粉末中のＢ含有量を
増加させると、焼結密度が増加し開放気孔率が減少する
ことが判る。これは上述したように、含Ｂ合金粉末のＢ
成分がステンレス鋼粉末に拡散し、局所的にＦｅ−Ｂ系
の共晶合金を生成しその部分の融点を下げ、そのため焼
結中にその部分が溶融し粉末間に液相となって存在し、
粉末同士が部分的に液相焼結して密に結合するためであ
る。しかも、平均粒径が１００〜３５０μｍであるステ
ンレス鋼粉末を用い、開放気孔率が２５〜３５％である
多孔質金属焼結体を得るには、主粉末のステンレス鋼粉
末にＢを０．０３〜０．２０質量％添加することが効果
的である。
増加させると、焼結密度が増加し開放気孔率が減少する
ことが判る。これは上述したように、含Ｂ合金粉末のＢ
成分がステンレス鋼粉末に拡散し、局所的にＦｅ−Ｂ系
の共晶合金を生成しその部分の融点を下げ、そのため焼
結中にその部分が溶融し粉末間に液相となって存在し、
粉末同士が部分的に液相焼結して密に結合するためであ
る。しかも、平均粒径が１００〜３５０μｍであるステ
ンレス鋼粉末を用い、開放気孔率が２５〜３５％である
多孔質金属焼結体を得るには、主粉末のステンレス鋼粉
末にＢを０．０３〜０．２０質量％添加することが効果
的である。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるステン
レス鋼粉末にＢを添加した混合粉末を用いることによ
り、２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質金属焼結体
を安定して製造することが出来る極めて優れた効果を奏
するものである。
レス鋼粉末にＢを添加した混合粉末を用いることによ
り、２５〜３５％の開放気孔率を持つ多孔質金属焼結体
を安定して製造することが出来る極めて優れた効果を奏
するものである。
【図１】混合粉末中のＢ含有量（質量％）と開放気孔率
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項１】 ステンレス鋼からなる主粉末とＢを含有
するＦｅ基合金からなる焼結助剤粉末を混合した金属粉
末において、混合した金属粉末のＢ含有量が質量％で
０．０３〜０．２０％となるように混合したことを特徴
とする多孔質焼結体用金属粉末。 - 【請求項２】 平均粒径１００〜３５０μｍである主粉
末を使用した請求項１記載の多孔質焼結体用金属粉末。 - 【請求項３】 粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末
を使用した請求項１記載の多孔質焼結体用金属粉末。 - 【請求項４】 平均粒径１００〜３５０μｍである主粉
末を使用し、粒径が４４μｍ以下である焼結助剤粉末を
使用した請求項１記載の多孔質焼結体用金属粉末。 - 【請求項５】 開放気孔率が２５〜３５％である請求項
１〜４記載の混合粉末を使用した多孔質金属焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039721A JP2003239001A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 多孔質焼結体用金属粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039721A JP2003239001A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 多孔質焼結体用金属粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239001A true JP2003239001A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27780653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002039721A Withdrawn JP2003239001A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 多孔質焼結体用金属粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003239001A (ja) |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002039721A patent/JP2003239001A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |