JP2006283167A - 粉末冶金用鉄基粉末 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 JIS Z 2504に規定される試験方法により決定された見掛密度が、4.0 Mg/m3 以上5.0 Mg/m3以下で、さらにJIS Z 8801−1に規定される篩により分級した粒度分布が、少なくとも2つのピークを有し、該2つのピークのうち大きい粒度を示す粒子の含有量が小さい粒度を示す粒子の含有量よりも多くなるように粒度分布を調整する。さらに、最大粒径:500μm未満、および0.9以上の円形度を有する粒子とすることが好ましい。これにより、金型に充填した際に、空隙率が低下し充填密度が増加するとともに、初期加圧時の粒子再配列が促進され、その後の塑性変形量を増加することなく、7.50 Mg/m3 を超える高密度の成形体を得ることができる。
【選択図】 なし
Description
例えば、鉄基混合粉に通常の加圧成形と焼結処理を施して焼結体としたのち、再度、加圧成形しさらに焼結処理を施す2回成形2回焼結法や、1回成形1回焼結後に熱間で鍛造する焼結鍛造法などが提案されている。しかし、これらの方法では、材料の加圧と加熱をそれぞれ2回繰り返す必要があり、製造コストの高騰を招き経済的に不利となるうえ、焼結処理を行わない圧粉磁芯の製造には適用できないなどの問題がある。
(1)JIS Z 2504に規定される試験方法により決定された見掛密度が、4.0 Mg/m3 以上5.0 Mg/m3以下であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
(2)(1)において、JIS Z 8801−1に規定される篩により分級した粒度分布が、少なくとも2つの質量ピークを有し、該2つの質量ピークのうち最も大きい粒度を示す粒度に属する粒子の含有質量が2番目に大きい粒度を示す粒度に属する粒子の含有質量よりも多いことを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
(3)(2)において、前記粒度分布が、公称目開きが500μmの篩を通過し公称目開きが355μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが355μmの篩を通過し公称目開きが250μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが250μmの篩を通過し公称目開きが150μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが150μmの篩を通過し公称目開きが106μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが106μmの篩を通過し公称目開きが53μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが53μmの篩を通過する粒度のものと、の6段階の粒度に分級した粒度規定であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
(4)(2)または(3)において、前記2つの質量ピークに属する粒子の合計量が、全体の90質量%以上であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
(5)(2)ないし(4)のいずれかにおいて、前記粒子が、0.9以上の円形度を有する粒子であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
(6)(2)ないし(5)のいずれかにおいて、前記粒子が、最大粒径:500μm未満の粒子であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
鉄基粉末の見掛密度が4.0 Mg/m3未満では、粉末を金型に充填した際に充填密度が低く、粒子が自由な状態で形成される空隙量が多くなりすぎ、加圧成形後に所望の圧粉密度(7.50Mg/m3)以上の高密度を有する成形体とすることができなくなる。一方、鉄基粉末の見掛密度は高いほど好ましいが、粒度調整や、粒子の球形化処理を行っても、見掛密度は5.0 Mg/m3を超えないため、この値を上限とした。なお、真球の剛体球を最密充填した場合には、相対密度は67%となり、鉄基粉末の場合には凡そ5.3 Mg/m3の密度となるが、自然充填では粉末粒子表面の摩擦等の影響により最密充填は実現しないため、5.0 Mg/m3程度が実現できる見掛密度の上限であると考えられる。このようなことから、鉄基粉末の見掛密度を、4.0 Mg/m3以上5.0 Mg/m3以下の範囲に限定した。
また、本発明の鉄基粉末では、粉末粒子は、粒子の円形度が0.9以上であることが好ましい。粉末粒子の円形度を0.9以上とすることにより、粒子形状が球形に近い形状となり、粒子間の接触点が少なくなり、相互の接触抵抗が小さくなるため、加圧成形時に金型内に充填された粒子が移動しやすくなり、塑性変形が生じる前の初期加圧時に粒子の再配列が促進され、初期加圧時での緻密化が進行する。このような形状の粒子は、低圧の水アトマイズやガスアトマイズで製造することができる。またこのような形状の粒子は、粉砕法や、酸化物還元法、あるいは通常の高圧の水アトマイズ法で得られた不定形の粉末を機械的に叩き、表面の凹凸を無くすことによっても製造できる。しかし、この場合には、粒子表面が加工硬化するため歪取焼鈍を必要とする。一方、粉末粒子の円形度が0.9未満では、粒子が球形から外れた形状となり、初期加圧時の粒子の再配列が促進されにくくなる。
円形度={相当円の外周長さ/粒子の実外周長さ}
で定義される値をいうものとする。
円形度の算出はつぎのとおりとする。
まず、対象とする粉末粒子を樹脂等に埋込し、その断面を研磨したのち、走査型電子顕微鏡等で各粒子の断面像を撮像する。ついで、その断面像から、各粒子の実外周長さおよび投影面積を測定する。測定された各粒子の投影面積から、相当する円(相当円)の直径を算出する。そして、その直径を用いて、相当円の外周長さを計算して、上記した式により円形度を算出するものとする。なお、測定する粒子数は10個以上とし、それらの平均値を用いるものとする。
つぎに、本発明の鉄基粉末の好ましい製造方法について説明する。
本発明の鉄基粉末の製造に当たっては、通常公知の鉄基粉末製造方法がいずれも適用でき、とくに限定する必要はないが、金属溶湯に水やガスを吹き付け、噴霧状にして冷却凝固させ、金属粉末とする水アトマイズ法、ガスアトマイズ法を利用することが好ましい。なかでも円形度:0.9以上の球形粒子を製造するには、低圧の水アトマイズ法か、ガスアトマイズ法を利用することがより好ましい。なお、粉砕法や、酸化物還元法、あるいは通常の高圧の水アトマイズ法で得られた不定形の粉末を機械的に叩き、表面の凹凸を無くす方法によって製造してもよい。
また、焼結部材用として使用する場合には、本発明の鉄基粉末に、黒鉛粉、銅粉等の合金元素粉を必要に応じ所定量配合して成形することが好ましい。なお、金型壁面に潤滑剤が塗布されない場合には、予め潤滑剤を配合して成形することが好ましい。成形体としたのち、焼結処理、あるいはさらに熱処理を施されて、焼結部材とされる。
Claims (6)
- JIS Z 2504に規定される試験方法により決定された見掛密度が、4.0 Mg/m3 以上5.0 Mg/m3以下であることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉末。
- JIS Z 8801−1に規定される篩により分級した粒度分布が、少なくとも2つの質量ピークを有し、該2つの質量ピークのうち最も大きい粒度を示す粒度に属する粒子の含有質量が2番目に大きい粒度を示す粒度に属する粒子の含有質量よりも多いことを特徴とする請求項1に記載の粉末冶金用鉄基粉末。
- 前記粒度分布が、公称目開きが500μmの篩を通過し公称目開きが355μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが355μmの篩を通過し公称目開きが250μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが250μmの篩を通過し公称目開きが150μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが150μmの篩を通過し公称目開きが106μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが106μmの篩を通過し公称目開きが53μmの篩を通過しない粒度のものと、公称目開きが53μmの篩を通過する粒度のものと、の6段階の粒度に分級した粒度規定であることを特徴とする請求項2に記載の粉末冶金用鉄基粉末。
- 前記2つの質量ピークに属する粒子の合計量が、全体の90質量%以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の粉末冶金用鉄基粉末。
- 前記粒子が、0.9以上の円形度を有する粒子であることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の粉末冶金用鉄基粉末。
- 前記粒子が、最大粒径:500μm未満の粒子であることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の粉末冶金用鉄基粉末。
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