JP2004232089A

JP2004232089A - 鉄基焼結合金製部品の製造方法

Info

Publication number: JP2004232089A
Application number: JP2003417602A
Authority: JP
Inventors: Kinya Kawase; 欣也川瀬; Shinichi Akiyama; 新一秋山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】鉄基焼結合金部品の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接合状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、前記Ｆｅ基合金圧粉体の少なくとも一方がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
【選択図】なし

Description

この発明は、少なくとも２個の圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより少なくとも２個の圧粉体が焼結と同時に接合し一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法に関するものであり、この方法は、特に型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品、例えば、両端にフランジを有するプーリなど型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品の製造に有効な方法である。

一般に、型抜きのできない形状構造を有する部品、例えば、プーリなどの製造には、砂型などの破壊することができる鋳型を用いて鋳造により製造するかまたはロール絞り加工のような塑性加工により製造していたが、鋳造による方法は製造スピードが遅いためにコストがかかり、一方、塑性加工では複雑な形状構造を有する型抜きのできない部品を製造することは難しい。そこで、近年、少なくとも２個の圧粉体を燒結し、得られた少なくとも２個の一次焼結体を接触状態に保ちながら二次燒結することにより前記少なくとも２個の一次焼結体を接合し、それによって型抜きのできない形状構造を有する部品を製造することが行なわれている。特に型抜きのできない複雑な形状構造を有する鉄基焼結合金製部品、例えば、ウオーターポンププーリなどのように、少なくとも２つのフランジを有しかつ一端に傾斜筒を有するような複雑な形状構造を有する鉄基焼結合金製部品はこの方法で多く作製されるようになってきた（特許文献１参照）。

しかし、この２個の圧粉体を燒結して得られた一次焼結体を接触状態に保ちながら二次燒結する方法により作製した鉄基焼結合金製部品は接合部の強度が不足したり、接合部の強度にバラツキが生じたりして信頼のおける鉄基焼結合金製部品は得られなかった。

また、鉄基焼結合金製部品における接合部の強度的信頼性を確保するために、この２個の圧粉体の間にろう材を置いた状態または２個の圧粉体の接合面周囲にろう材を置いた状態で燒結することにより鉄基焼結合金製部品を製造する方法が提案されており、この製造方法における圧粉体としてＦｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｃ（％は質量％を示す、以下同じ）からなる組成の粉末を使用して作製し、ろう材としてＣｕ−３０〜５０％Ｎｉ−１５〜２５％Ｍｎ−１〜５％Ｓｉ−０．５〜２．０％ＢからなるＣｕ−Ｎｉ−Ｍｎ系ろう材に３〜１５％のＦｅ粉末、１〜１０％のＣｕ粉末、１〜７％のＳｎ粉末のうち少なくとも１種を混合したものが使用されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−２７８６０５号公報特許第２５４５４４７号明細書

しかし、前記従来の方法で得られた鉄基焼結合金製部品は、接合部の強度が弱く、また２個の圧粉体の間にろう材を置いてろう付けするために寸法精度が低下したり寸法精度にバラツキが生じたりするので好ましくなく、また２個の圧粉体の接合面周囲にろう材を置いて燒結する方法で得られた鉄基焼結合金製部品は、接合面中心部にまでろう材が浸透しないことがあって中心部におけるろう付けが十分に行なわれないなどの理由により接合部強度にバラツキが生じ、十分な接合部強度が得られないために信頼できる鉄基焼結合金製部品を製造することはできなかった。

そこで、本発明者らは、上述のようなろう材を使用して接合する方法は寸法精度にバラツキ生じたり、ろう材の浸透が不十分なために接合部強度が不足するなどして好ましくないところから、ろう材を使用することなく信頼性のある鉄基焼結合金製部品を製造すべく各種の実験研究を行った。
例えば、鉄基焼結合金製部品の製造に使用されるＣｕ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体とＣｕ：１０〜３０％を有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体を作製し、これら２個の圧粉体を接触状態に保ちながら燒結し、その焼結部における接合部強度を測定したところ、手で簡単に引き離すことができる程度の接合部強度しか得られなかった。また鉄基焼結合金製部品の製造に使用されるＣｕ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体とＣｕ：１０〜３０％、Ｎｉ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金粉末圧粉体を作製し、これら２個の圧粉体を接触状態に保ちながら燒結し、その焼結部における接合部強度を測定したところ、その接合部強度は１０００Ｎであり、いずれも満足のできる接合部強度を得ることができなかった。

そこで、本発明者等は、２個のＦｅ基合金粉末圧粉体を接触状態に保ちながら燒結して得られる鉄基焼結合金製部品の焼結部における接合部強度は、２個のＦｅ基合金粉末圧粉体の成分組成に依存するとの予測の基に、さらに研究を行った。その結果、
（ａ）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、
前記Ｆｅ基合金圧粉体の少なくとも一方がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、必要に応じてＣ：０．１〜２％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であると、他方のＦｅ基合金圧粉体がいかなる成分組成を有するＦｅ基合金圧粉体であっても、接合部の強度が３５００Ｎ以上を有する鉄基焼結合金製部品が得られ、この鉄基焼結合金製部品の製造方法を特に型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品の製造に適用すると、ろう材を使用しないので寸法精度に優れた型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品を製造することができる、
（ｂ）前記一方のＦｅ基合金圧粉体をＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、必要に応じてＣ：０．１〜２％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体とし、他方のＦｅ基合金圧粉体を前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ない量のＣｕを含有しかつＳｎを含むことのないＦｅを主成分とする他方のＦｅ基合金圧粉体とを接触状態に保ちながら燒結すると、接合部の強度が一層向上した３５００Ｎ以上を有する鉄基焼結合金製部品が得られ、この鉄基焼結合金製部品の製造方法を特に型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品の製造に適用すると、ろう材を使用しないので寸法精度に優れた型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品を製造することができる、
（ｃ）前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ない量のＣｕを含有しかつＳｎを含むことのないＦｅ基合金圧粉体は前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることが一層好ましい、
（ｄ）前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることが一層好ましい、
（ｅ）前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることが一層好ましい、
（ｆ）前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、Ｃ：０．１〜２％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることが一層好ましい、などの研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体はＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（２）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（３）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（４）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（５）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は純鉄圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（６）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体はステンレス鋼圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（７）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体と同一の成分組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
（７）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体は他方のＦｅ基合金圧粉体と同一の成分組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
（８）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は前記一方のＦｅ基合金圧粉体と異なる量のＣｕおよびＳｎを含むＦｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（９）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（１０）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（１１）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、
（１２）Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体である鉄基焼結合金製部品の製造方法、に特徴を有するものである。

この発明の鉄基焼結合金製部品の製造方法は、寸法精度に優れかつ接合部の強度が優れているところから、特に型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品、例えば、間隔を置いて少なくとも２個のフランジを有するプーリなどを製造に適用することが好ましい。特にウオーターポンププーリなどのような間隔を置いて少なくとも２個のフランジを有しかつ複雑な形状構造を有する機械部品の圧粉体は金型から取り出すことができないからである。

次ぎに、この発明の鉄基焼結合金製部品の製造方法で使用するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体およびＦｅ基合金圧粉体の成分組成を前述のごとく限定した理由を説明する。
Ａ．Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体
Ｃｕ：
Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣｕは、焼結中にＦｅ基合金圧粉体側に移動し、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体とを結合させる作用を有するが、その含有量が８％未満では、移動が十分でないため結合が不十分となるので好ましくなく、一方、４５％を越えて含有すると、焼結体にゆがみが発生するので好ましくない。したがって、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣｕは８〜４５％（一層好ましくは、１３〜３５％）に定めた。

Ｓｎ：
Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＳｎは、Ｃｕ相とＦｅ相の結合力を高めることにより圧粉体間の結合力を強化する作用を有するが、その含有量が０．５％未満では、結合力強化作用が不十分であるので好ましくなく、一方、１０％を越えて含有すると焼結体の靭性が低下するので好ましくない。したがって、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＳｎは０．５〜１０％（一層好ましくは、１〜５％）に定めた。

Ｃ：
Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣは、焼結体自体の強度を高める作用を有するので必要に応じて添加するが、その含有量が０．１％未満では所望の効果が得られないので好ましくなく、一方、２％を越えて含有すると焼結体の寸法がばらつくので好ましくない。したがって、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣは０．１〜２％（一層好ましくは、０．２〜１．２％）に定めた。
Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎ：
これら成分はいずれも鉄基焼結合金製部品の強度を高めるために必要に応じて添加するが、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上を合計で０．１％未満添加しても格別の効果を奏することはなく、一方、これら成分を１０％を越えて含有させると焼結体の靭性が低下するので好ましくない。したがって、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上は合計で０．１〜１０％に定めた。

Ｂ．Ｆｅ基合金圧粉体
前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体と接触状態に置かれるＦｅ基合金圧粉体はいかなる成分組成を有するＦｅ基合金圧粉体であってもよいが、特に、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、さらに必要に応じてＣ：０．１〜２％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることが好ましく、以下に、その限定理由を説明する。

Ｃｕ：
Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣｕは、焼結体の強度と靭性を高める作用を有するが、その含有量が０．１％未満では、格別の効果を発揮しないので好ましくなく、一方、１０％を越えて含有するとＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体からのＣｕの移動を阻害するので好ましくない。したがって、Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣｕは０．１〜１０％（一層好ましくは、０．２〜４％）に定めた。

Ｃ：
Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣは、焼結体自体の強度を高める作用を有するので必要に応じて添加するが、その含有量が０．１％未満では所望の効果が得られないので好ましくなく、一方、２％を越えて含有すると焼結体の寸法がばらつくので好ましくない。したがって、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＣは０．１〜２％（一層好ましくは、０．２〜１．２％）に定めた。

Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎ：
これら成分はいずれも鉄基焼結合金製部品の強度を高めるために必要に応じて添加するが、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上を合計で０．１％未満添加しても格別の効果を奏することはなく、一方、これら成分を１０％を越えて含有させると焼結体の靭性が低下するので好ましくない。したがって、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上は合計で０．１〜１０％に定めた。
なお、Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上は、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体に含まれるＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの種または２種以上と同一成分でかつ同一組成であることが一層好ましい。

この発明により鉄基焼結合金製部品を製造するには、原料粉末としてＦｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎの各粉末またはこれらの合金粉末および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末をステアリン酸亜鉛やエチレスビスアマイドなどの潤滑剤と共にとともにダブルコーンミキサーで混合しプレス成形してＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を作製し、Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら還元囲気中、温度：１０９０〜１３００℃で焼結することにより製造する。この時の焼結温度は通常の焼結温度であり、１１００〜１２６０℃が一層好ましい。

上述のように、この発明の製造方法によると、寸法精度にすぐれ、接合部強度の優れた鉄基焼結合金製部品を製造することができるので、特に型抜きのできない形状構造を有する信頼性の高い鉄基焼結合金製部品を得ることができ、機械産業の発展に大いに貢献し得るものである。

原料粉末として、平均粒径：８０μｍのＦｅ粉末、平均粒径：４５μｍのＣｕ粉末、平均粒径：５μｍのＮｉ粉末、平均粒径：１００μｍのＦｅ−１．５％Ｍｏ粉末、平均粒径：８０μｍのＦｅ−２％Ｃｒ−１％Ｓｉ−１％Ｍｎ粉末、平均粒径：２０μｍの黒鉛粉末、平均粒径：４５μｍのＳＵＳ３０４粉末を用意した。さらに表１に示される平均粒径および成分組成を有するＣｕ−Ｓｎ合金粉末ＣＳ１〜ＣＳ３を用意した。

これら原料粉末を表２に示される割合で配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８％に当たる量だけ添加して混合し、成形圧力：６００ＭＰａでプレス成形することにより内径：３０ｍｍ、外径：４３ｍｍ、高さ：１０ｍｍの寸法を有し、表３に示される成分組成の大径リング状Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体Ａ〜ＡＤを作製した。

さらに、これら原料粉末を表４に示される割合で配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８％に当たる量だけ添加して混合し、成形圧力：６００ＭＰａでプレス成形して内径：１０ｍｍ、外径：３５ｍｍ、高さ：１０ｍｍの寸法を有し表５に示される成分組成の小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ａ〜ｙを作製した。

このようにして得られた表３に示される成分組成の大径リング状Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体Ａ〜ＡＤの上に、表５に示される成分組成の小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ａ〜ｙを表６に示される組み合わせになるように同心円状に重ね合わせ、水素：５％を含む窒素ガス雰囲気中、温度：１１３０℃、２０分保持の条件で焼結することにより図１の断面図に示される小径部１および大径部２からなる接合リング状焼結試験片を作製し、本発明法１〜２５および比較法１〜８を実施した。

さらに、比較のために表５の小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ｄと同一の成分組成を有し、内径：３０ｍｍ、外径：４３ｍｍ、高さ：１０ｍｍの寸法を有する大径リング状Ｆｅ基合金圧粉体を作製し、この大径リング状Ｆｅ基合金圧粉体の上に市販のＣｕ−４０％Ｎｉ−２０％Ｍｎ−２％Ｓｉ−１％Ｂからなるろう材にＦｅ粉末：５％添加混合したろう材を挟んで小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ｄを重ね合わせ、温度：１１３０℃、２０分保持の条件で水素：５％を含む窒素ガス雰囲気焼結することにより図１の断面図に示される小径部１および大径部２からなるろう材接合リング状焼結試験片（イ）を作製し、従来法１を実施した。
さらに、表５の小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ｏと同一の成分組成を有し、内径：３０ｍｍ、外径：４３ｍｍ、高さ：１０ｍｍの寸法を有する大径リング状Ｆｅ基合金圧粉体を作製し、この大径リング状Ｆｅ基合金圧粉体の上に市販のＣｕ−４０％Ｎｉ−２０％Ｍｎ−２％Ｓｉ−１％Ｂからなるろう材にＦｅ粉末：５％添加混合したろう材を挟んで小径リング状Ｆｅ基合金圧粉体ｏを重ね合わせ、温度：１１３０℃、２０分保持の条件で水素：５％を含む窒素ガス雰囲気焼結することにより図１の断面図に示される小径部１および大径部２からなるろう材接合リング状焼結試験片（ロ）を作製し、従来法２を実施した。

本発明法１〜２５、比較法１〜８および従来法１〜２により図１に示される接合リング状焼結試験片をそれぞれ２０個づつ作製し、２０個の接合リング状焼結試験片の高さを測定し、最大高さと最小高さの差を焼結体の寸法バラツキとして求め、その結果を表６〜７に示すことにより得られた焼結体の寸法精度を評価した。さらに得られた接合リング状焼結試験片の大径部２を固定具（図示せず）により固定し、小径部１をプランジャー３で押し上げることにより小径部１を大径部２から引き離すべく圧力をかけ、引き離された時点での圧力を測定して接合部強度を求め、その結果を表６〜表７に示した。

表６〜表７に示される結果から、本発明法１〜２５と従来法１〜２を比較すると、本発明法１〜２５で作製した接合リング状焼結試験片の接合部強度は、従来法１〜２で作製した接合リング状焼結試験片の接合部強度と比べて格段に優れており、さらに本発明法１〜２５で作製した接合リング状焼結試験片の寸法バラツキは、従来法１〜２で作製した接合リング状焼結試験片の寸法バラツキと比べて格段に小さいところから、本発明法１〜２５は従来法１〜２に比べて寸法精度に優れた焼結体を得ることができることが分かる。しかし、この発明の範囲から外れている成分組成を有する比較法１〜８は、接合部強度および寸法精度のうち少なくともいずれかが劣ることが分かる。

接合リング状焼結試験片の接合部強度の測定法を説明するための断面説明図である。

Claims

Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、
少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体は、質量％で（以下、％は質量％を示す）Ｃｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、
少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、
少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、
少なくとも一方のＦｅ基合金圧粉体がＣｕ：８〜４５％、Ｓｎ：０．５〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は純鉄圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体はステンレス鋼圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は前記一方のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体と同一の成分組成を有するＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は前記一方のＦｅ基合金圧粉体と異なる量のＣｕおよびＳｎを含むＦｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
Ｆｅ基合金圧粉体とＦｅ基合金圧粉体を接触状態に保ちながら燒結することにより一体化して鉄基焼結合金製部品を製造する方法において、一方のＦｅ基合金圧粉体が請求項１、２、３または４記載のＳｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体であり、前記他方のＦｅ基合金圧粉体は、前記Ｓｎ含有Ｆｅ基合金圧粉体よりもＣｕの含有量が相対的に少ないＣｕ：０．１〜１０％、Ｃ：０．１〜２％を含有し、さらにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＳｉおよびＭｎのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜１０％含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有するＦｅ基合金圧粉体であることを特徴とする鉄基焼結合金製部品の製造方法。
前記鉄基焼結合金製部品は、型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の鉄基焼結合金製部品の製造方法。
前記型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品は、両端にフランジを有するプーリであることを特徴とする請求項１３記載の鉄基焼結合金製部品の製造方法。
前記型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品は、ウォーターポンププーリまたはタイミングプーリであることを特徴とする請求項１３記載の鉄基焼結合金製部品の製造方法。
前記型抜きのできない形状構造を有する鉄基焼結合金製部品は、プラネタリキャリアであることを特徴とする請求項１３記載の鉄基焼結合金製部品の製造方法。