JP6308073B2 - Metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder and sintered body - Google Patents

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Description

本発明は、粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体に関するものである。   The present invention relates to a metal powder for powder metallurgy, a compound, a granulated powder, and a sintered body.

粉末冶金法では、金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形して成形体を得た後、成形体を脱脂・焼結することにより、焼結体を製造する。このような焼結体の製造過程では、金属粉末の粒子同士の間で原子の拡散現象が生じ、これにより成形体が徐々に緻密化することによって焼結に至る。   In the powder metallurgy method, a composition including a metal powder and a binder is molded into a desired shape to obtain a molded body, and then the molded body is degreased and sintered to produce a sintered body. In the manufacturing process of such a sintered body, an atomic diffusion phenomenon occurs between the particles of the metal powder, and thereby the compact is gradually densified, resulting in sintering.

例えば、特許文献1には、ZrおよびSiを含み、残部がFe、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種と不可避元素とで構成された粉末冶金用金属粉末が提案されている。このような粉末冶金用金属粉末によれば、Zrの作用によって焼結性が向上し、高密度の焼結体を容易に製造することができる。   For example, Patent Document 1 proposes a metal powder for powder metallurgy that includes at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni and unavoidable elements, including Zr and Si. According to such metal powder for powder metallurgy, the sinterability is improved by the action of Zr, and a high-density sintered body can be easily manufactured.

このようにして得られた焼結体は、近年、各種機械部品や構造部品等に幅広く用いられるようになってきている。   In recent years, the sintered body thus obtained has been widely used for various machine parts, structural parts, and the like.

ところが、焼結体の用途によっては、さらなる緻密化が必要とされている場合もある。このような場合、焼結体に対して、さらに熱間等方加圧処理(HIP処理)のような追加処理を行い、高密度化を図っているが、作業工数が大幅に増加するとともに、高コスト化を免れない。   However, depending on the application of the sintered body, further densification may be required. In such a case, the sintered body is further subjected to additional processing such as hot isostatic pressing (HIP processing) to increase the density, but the work man-hour is greatly increased. High cost is inevitable.

そこで、追加処理等を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な金属粉末の実現に期待が高まっている。   Therefore, there is an increasing expectation for the realization of a metal powder capable of producing a high-density sintered body without performing additional processing.

特開2012−87416号公報JP 2012-87416 A

本発明の目的は、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよび造粒粉末、ならびに前記粉末冶金用金属粉末を用いて製造された高密度の焼結体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a metal powder for metallurgy, compound and granulated powder capable of producing a high-density sintered body, and a high-density sintered body produced using the metal powder for powder metallurgy. There is.

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Feが主成分であり、
Crが10.5質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.35質量%以上1.15質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.4質量%以上0.85質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.08質量%以上1.3質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Feが主成分であり、
Crが11質量%以上18質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.4質量%以上1.1質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.5質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.1質量%以上1質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする。
The above object is achieved by the present invention described below.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is mainly composed of Fe,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is mainly composed of Fe,
Cr is contained in a ratio of 10.5% by mass or more and 20% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.35 mass% to 1.15 mass%,
Si is contained at a ratio of 0.4 mass% or more and 0.85 mass% or less,
Zr is contained in a ratio of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less,
Nb is contained in a ratio of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.08% by mass to 1.3% by mass in total ,
Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is mainly composed of Fe,
Cr is included at a ratio of 11% by mass or more and 18% by mass or less,
C is contained at a ratio of 0.4% by mass or more and 1.1% by mass or less,
Si is contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Zr is included at a ratio of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.1% by mass or more and 1% by mass or less in total ,
Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.

これにより、ZrとNbとが適度に添加されているので、焼結時に結晶粒の著しい成長が抑えられ、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止された、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。   Thereby, since Zr and Nb are appropriately added, remarkable growth of crystal grains is suppressed at the time of sintering, voids are hardly generated in the sintered body, and enlargement of crystal grains is prevented. A metal powder for powder metallurgy capable of producing a high-density sintered body is obtained.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、マルテンサイトの結晶構造を有していることが好ましい。 The powder metallurgy metal powder of the present invention preferably has a crystal structure of martensite.

マルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造は、CやNが過飽和に固溶した体心立方格子であるため、通常の体心立方格子に比べてやや歪んだ状態になっている。このため、かかる結晶構造を有する粉末冶金用金属粉末は、この結晶構造の歪みを反映した高硬度の焼結体を製造し得るものとなる。   The crystal structure of martensitic stainless steel is a body-centered cubic lattice in which C and N are dissolved in a supersaturated state, and thus is slightly distorted as compared with a normal body-centered cubic lattice. For this reason, the metal powder for powder metallurgy having such a crystal structure can produce a sintered body having a high hardness reflecting the distortion of the crystal structure.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、Nbの含有率に対するZrの含有率の比率Zr/Nbは、0.3以上3以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Nbの含有率に対するZrの含有率の比率Zr/Nbは、0.5以上2以下であることが好ましい。
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the ratio Zr / Nb of the content ratio of Zr to the content ratio of Nb is preferably 0.3 or more and 3 or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the ratio Zr / Nb of the content ratio of Zr to the content ratio of Nb is preferably 0.5 or more and 2 or less.

これにより、Nb炭化物を核にした領域とZr炭化物を核にした領域とで結晶成長が始まるタイミングのずれを最適化することができる。その結果、成形体中に残存する空孔を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最小限に抑えることができる。したがって、Zr/Nbを前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末を得ることができる。   As a result, it is possible to optimize a shift in timing at which crystal growth starts between a region having Nb carbide as a nucleus and a region having Zr carbide as a nucleus. As a result, since the voids remaining in the molded body can be sequentially discharged from the inside and discharged, the voids generated in the sintered body can be minimized. Therefore, by setting Zr / Nb within the above range, a metal powder capable of producing a sintered body having a high density and excellent mechanical properties can be obtained.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.05質量%以上0.6質量%以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.1質量%以上0.48質量%以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.12質量%以上0.24質量%以下であることが好ましい。
これにより、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, the total of the Zr content and the Nb content is preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that the total content of Zr and Nb is 0.1% by mass or more and 0.48% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, the total of the Zr content and the Nb content is preferably 0.12% by mass or more and 0.24% by mass or less.
As a result, the density of the sintered body to be manufactured becomes necessary and sufficient.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.1以上0.7以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.15以上0.6以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.17以上0.5以下であることが好ましい。
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, when the total of the Zr content and the Nb content is (Zr + Nb), the ratio (Zr + Nb) to the Si content (Zr + Nb) / Si is 0.1 or more. It is preferable that it is 0.7 or less.
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, when the total content of Zr and Nb is (Zr + Nb), the ratio of (Zr + Nb) to Si content (Zr + Nb) / Si is 0.15 or more. It is preferable that it is 0.6 or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, when the total of the Zr content and the Nb content is (Zr + Nb), the ratio (Zr + Nb) to the Si content (Zr + Nb) / Si is 0.17 or more. It is preferable that it is 0.5 or less.

これにより、Siを添加した場合の靭性の低下等が、ZrおよびNbの添加によって十分に補われる。その結果、高密度であるにもかかわらず、靭性といった機械的特性に優れ、かつ、Siに由来する耐食性にも優れた焼結体を製造可能な金属粉末が得られる。   Thereby, the reduction in toughness when Si is added is sufficiently compensated by the addition of Zr and Nb. As a result, it is possible to obtain a metal powder capable of producing a sintered body having excellent mechanical properties such as toughness and excellent corrosion resistance derived from Si, despite its high density.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、Mnが0.01質量%以上1.25質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Mnが0.03質量%以上0.3質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Mnが0.05質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
これにより、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Mn is contained in a proportion of 0.01% by mass or more and 1.25% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, it is preferable that Mn is contained in a proportion of 0.03% by mass or more and 0.3% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Mn is contained in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less.
As a result, a sintered body having a high density and excellent mechanical properties can be obtained.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、Niが0.05質量%以上0.6質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Niが0.06質量%以上0.4質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Niが0.07質量%以上0.25質量%以下の割合で含まれることが好ましい。
これにより、長期にわたって機械的特性に優れた焼結体が得られる。
In the metal powder for powder metallurgy according to the present invention, it is preferable that Ni is contained at a ratio of 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Ni is contained at a ratio of 0.06 mass% to 0.4 mass%.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Ni is contained at a ratio of 0.07% by mass or more and 0.25% by mass or less.
As a result, a sintered body having excellent mechanical properties over a long period of time can be obtained.

本発明の粉末冶金用金属粉末では、平均粒径が0.5μm以上30μm以下であることが好ましい。   In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the average particle size is preferably 0.5 μm or more and 30 μm or less.

これにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。   Thereby, since the void | holes which remain | survive in a sintered compact become very few, the sintered compact which was especially high-density and excellent in the mechanical characteristic can be manufactured.

本発明のコンパウンドは、本発明の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属粉末の粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能なコンパウンドが得られる。
The compound of the present invention comprises the metal powder for powder metallurgy of the present invention and a binder for binding particles of the metal powder for powder metallurgy.
Thereby, the compound which can manufacture a high-density sintered compact is obtained.

本発明の造粒粉末は、本発明の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能な造粒粉末が得られる。
The granulated powder of the present invention is obtained by granulating the metal powder for powder metallurgy of the present invention.
Thereby, the granulated powder which can manufacture a high-density sintered compact is obtained.

本発明の焼結体は、Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下である粉末冶金用金属粉末を焼結して製造されたことを特徴とする。
本発明の焼結体は、Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体が得られる。
The sintered body of the present invention is mainly composed of Fe,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Mo content is characterized by being produced by sintering a metal powder for Der Ru powder metallurgy than 0.8 wt%.
The sintered body of the present invention is mainly composed of Fe,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
Thereby, a high-density sintered compact is obtained.

本発明の焼結体では、相対密度が97%以上であり、かつ、表面のビッカース硬度が570以上であることが好ましい。   In the sintered body of the present invention, the relative density is preferably 97% or more, and the surface Vickers hardness is preferably 570 or more.

これにより、目的とする形状に限りなく近い形状を有するものであるにもかかわらず、溶製材に匹敵する優れた機械的特性を有するものとなるため、ほとんど後加工を施すことなく各種の機械部品や構造部品等に適用可能な焼結体が得られる。   As a result, despite having a shape that is as close as possible to the target shape, it has excellent mechanical properties comparable to the smelted material, so various machine parts with almost no post-processing And a sintered body applicable to structural parts and the like.

以下、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体について詳細に説明する。
[粉末冶金用金属粉末]
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末について説明する。
Hereinafter, the metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder and sintered body of the present invention will be described in detail.
[Metal powder for powder metallurgy]
First, the metal powder for powder metallurgy according to the present invention will be described.

粉末冶金では、粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形した後、脱脂・焼結することにより、所望の形状の焼結体を得ることができる。このような粉末冶金技術によれば、その他の冶金技術に比べ、複雑で微細な形状の焼結体をニアネット(最終形状に近い形状)で製造することができるという利点を有する。   In powder metallurgy, a composition including a metal powder for powder metallurgy and a binder is molded into a desired shape, and then degreased and sintered to obtain a sintered body having a desired shape. Such a powder metallurgy technique has an advantage that a sintered body having a complicated and fine shape can be manufactured with a near net (a shape close to the final shape) as compared with other metallurgical techniques.

粉末冶金に用いられる粉末冶金用金属粉末としては、従来、その組成を適宜変えることにより、製造される焼結体の高密度化を図る試みがなされてきた。しかしながら、焼結体には空孔が形成され易いため、溶製材と同等の機械的特性を得るには、さらなる高密度化を図る必要があった。   As metal powder for powder metallurgy used for powder metallurgy, attempts have been conventionally made to increase the density of a sintered body produced by appropriately changing the composition. However, since pores are easily formed in the sintered body, it is necessary to further increase the density in order to obtain mechanical properties equivalent to the melted material.

そこで、従来では、得られた焼結体に対し、さらに熱間等方加圧処理(HIP処理)等の追加処理を施すことにより、高密度化を図っていた。しかしながら、このような追加処理は、多くの手間やコストを伴うため、焼結体の用途を広げる際の足かせとなる。   Therefore, conventionally, the obtained sintered body is further subjected to additional processing such as hot isostatic pressing (HIP processing) to increase the density. However, such additional processing involves a lot of labor and cost, and is an obstacle when expanding the use of the sintered body.

上記のような問題に鑑み、本発明者は、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を得るための条件について鋭意検討を重ねた。その結果、金属粉末を構成する合金の組成を最適化することにより、焼結体の高密度化が図られることを見出し、本発明を完成するに至った。   In view of the above problems, the present inventor has intensively studied the conditions for obtaining a high-density sintered body without performing additional processing. As a result, it has been found that the density of the sintered body can be increased by optimizing the composition of the alloy constituting the metal powder, and the present invention has been completed.

具体的には、本発明の粉末冶金用金属粉末は、Feが主成分であり、Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれている金属粉末である。このような金属粉末によれば、合金組成の最適化が図られた結果、焼結時の緻密化を特に高めることができる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造することができる。   Specifically, the metal powder for powder metallurgy of the present invention contains Fe as a main component, Cr is contained in a proportion of 10% by mass or more and 30% by mass or less, and C is 0.15% by mass or more and 1.5% by mass. % Is contained in a proportion of 0.3% to 1% by mass, Zr is contained in a proportion of 0.01% to 0.5% by mass, and Nb is 0.00%. It is a metal powder that is contained in a proportion of 01% by mass or more and 0.5% by mass or less, and that Mn and Ni are contained in a proportion of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less. According to such a metal powder, as a result of optimization of the alloy composition, densification during sintering can be particularly enhanced. As a result, a high-density sintered body can be manufactured without performing additional processing.

そして、焼結体の高密度化が図られることで、機械的特性に優れた焼結体が得られることになる。このような焼結体は、例えば機械部品や構造部品といった外力(荷重)が加わる用途にも幅広く適用可能なものとなる。   And the sintered compact which was excellent in mechanical characteristics will be obtained by densifying a sintered compact. Such a sintered body can be widely applied to applications in which an external force (load) is applied, such as a machine part or a structural part.

以下、本発明の粉末冶金用金属粉末の合金組成についてさらに詳述する。なお、以下の説明では、粉末冶金用金属粉末を単に「金属粉末」ということもある。   Hereinafter, the alloy composition of the metal powder for powder metallurgy according to the present invention will be described in more detail. In the following description, the metal powder for powder metallurgy may be simply referred to as “metal powder”.

Cr(クロム)は、製造される焼結体に耐食性を付与する元素であり、Crを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。   Cr (chromium) is an element that imparts corrosion resistance to the sintered body to be produced. By using a metal powder containing Cr, a sintered body that can maintain high mechanical properties over a long period of time can be obtained.

金属粉末におけるCrの含有率は、10質量%以上30質量%以下とされるが、好ましくは10.5質量%以上20質量%以下とされ、より好ましくは11質量%以上18質量%以下とされる。Crの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性が不十分になる。一方、Crの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、焼結性が低下し、焼結体の高密度化が困難になる。   The Cr content in the metal powder is 10% by mass to 30% by mass, preferably 10.5% by mass to 20% by mass, and more preferably 11% by mass to 18% by mass. The When the Cr content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the corrosion resistance of the manufactured sintered body becomes insufficient. On the other hand, if the Cr content exceeds the upper limit, depending on the overall composition, the sinterability may be reduced, making it difficult to increase the density of the sintered body.

C(炭素)は、後述するZrやNbと併用されることで、焼結性を特に高めることができる。具体的には、ZrやNbは、それぞれがCと結合することにより、ZrCやNbC等の炭化物を生成する。このZrCやNbCといった炭化物が分散して析出することにより、結晶粒の著しい成長を防止する効果が生じる。このような効果が得られる明確な理由は不明であるが、理由の1つとして、分散した析出物が障害となって結晶粒の著しい成長を阻害するため、結晶粒のサイズのバラツキが抑えられることが考えられる。これにより、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止されるため、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が得られる。   C (carbon) can particularly enhance the sinterability when used in combination with Zr or Nb described later. Specifically, Zr and Nb each combine with C to generate carbides such as ZrC and NbC. The carbides such as ZrC and NbC are dispersed and precipitated, thereby producing an effect of preventing remarkable growth of crystal grains. The clear reason why such an effect is obtained is unknown, but as one of the reasons, the dispersed precipitates become an obstacle and inhibit the remarkable growth of the crystal grains, so that the variation in the size of the crystal grains can be suppressed. It is possible. As a result, voids are less likely to occur in the sintered body, and enlargement of crystal grains is prevented, so that a sintered body having a high density and high mechanical properties can be obtained.

金属粉末におけるCの含有率は、0.15質量%以上1.5質量%以下とされるが、好ましくは0.35質量%以上1.15質量%以下とされ、より好ましくは0.4質量%以上1.1質量%以下とされる。Cの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、結晶粒が著しく成長し易くなり、焼結体の機械的特性が不十分になる。一方、Cの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Cが多くなり過ぎるため、かえって焼結性が低下する。   The content of C in the metal powder is 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less, preferably 0.35% by mass or more and 1.15% by mass or less, more preferably 0.4% by mass. % To 1.1% by mass. If the C content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the crystal grains are remarkably easily grown, and the mechanical properties of the sintered body become insufficient. On the other hand, when the C content exceeds the upper limit, C increases excessively depending on the entire composition, and the sinterability deteriorates.

Si(ケイ素)は、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素であり、Siを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。   Si (silicon) is an element that imparts corrosion resistance and high mechanical properties to the sintered body to be produced. By using a metal powder containing Si, a sintered body that can maintain high mechanical properties over a long period of time is obtained. can get.

金属粉末におけるSiの含有率は、0.3質量%以上0.9質量%以下とされるが、好ましくは0.4質量%以上0.85質量%以下とされ、より好ましくは0.5質量%以上0.8質量%以下とされる。Siの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、Siを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の耐食性や機械的特性が低下する。一方、Siの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Siが多くなり過ぎるため、かえって耐食性や機械的特性が低下する。   The content of Si in the metal powder is 0.3 mass% or more and 0.9 mass% or less, preferably 0.4 mass% or more and 0.85 mass% or less, more preferably 0.5 mass%. % To 0.8% by mass. If the Si content is lower than the lower limit value, the effect of adding Si becomes dilute depending on the overall composition, so that the corrosion resistance and mechanical properties of the sintered body to be manufactured are lowered. On the other hand, when the Si content exceeds the upper limit value, depending on the overall composition, Si becomes too much, and the corrosion resistance and mechanical properties are rather deteriorated.

Zr(ジルコニウム)は、Feに対して固溶し低融点相を形成するが、この低融点相は金属粉末の焼結時において速やかな原子拡散をもたらす。そして、この原子拡散が駆動力となって金属粉末の粒子間距離が急速に縮まり、粒子間にネックを形成する。その結果、成形体の緻密化が進行し、速やかに焼結する。   Zr (zirconium) dissolves in Fe to form a low melting point phase, and this low melting point phase causes rapid atomic diffusion during sintering of the metal powder. And this atomic diffusion becomes a driving force, and the distance between the particles of the metal powder is rapidly shortened to form a neck between the particles. As a result, densification of the molded body proceeds and sintering is performed quickly.

一方、Zrの原子半径は、Feの原子半径に比べてやや大きい。具体的には、Feの原子半径は約0.117nmであり、Zrの原子半径は約0.145nmである。このため、ZrはFeに対して固溶するものの、完全な固溶には至らず、一部のZrはZrC等のZr炭化物として析出する。このため、この析出したZr炭化物が結晶粒の著しい成長を阻害する。その結果、前述したように、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止され、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が得られる。   On the other hand, the atomic radius of Zr is slightly larger than the atomic radius of Fe. Specifically, the atomic radius of Fe is about 0.117 nm, and the atomic radius of Zr is about 0.145 nm. For this reason, although Zr is dissolved in Fe, it does not reach complete solid solution, and a part of Zr is precipitated as Zr carbide such as ZrC. For this reason, this precipitated Zr carbide inhibits remarkable growth of crystal grains. As a result, as described above, voids are less likely to occur in the sintered body, and the enlargement of crystal grains is prevented, and a sintered body having a high density and high mechanical properties can be obtained.

加えて、詳しくは後述するが、析出したZr炭化物が結晶粒界において酸化ケイ素の集積を促進し、その結果、結晶粒の肥大化を抑えつつ、焼結の促進と高密度化とが図られる。   In addition, as will be described in detail later, the precipitated Zr carbide promotes the accumulation of silicon oxide at the grain boundaries, and as a result, the sintering is promoted and the density is increased while suppressing the enlargement of the crystal grains. .

また、Zrはフェライト生成元素であるため、体心立方格子相を析出させる。この体心立方格子相は、他の結晶格子相に比べて焼結性に優れているため、焼結体の高密度化に寄与する。   Further, since Zr is a ferrite-forming element, a body-centered cubic lattice phase is precipitated. This body-centered cubic lattice phase is excellent in sinterability compared to other crystal lattice phases, and thus contributes to higher density of the sintered body.

また、Zrは、金属粉末に酸化物として含まれている酸素を除去する脱酸剤として作用する。このため、焼結性低下の一因となっている酸素の含有量を低下させることができ、焼結体の高密度化をさらに高めることができる。   Zr acts as a deoxidizer that removes oxygen contained in the metal powder as an oxide. For this reason, it is possible to reduce the oxygen content that contributes to a decrease in sinterability, and to further increase the density of the sintered body.

金属粉末におけるZrの含有率は、0.01質量%以上0.5質量%以下とされるが、好ましくは0.03質量%以上0.2質量%以下とされ、より好ましくは0.05質量%以上0.1質量%以下とされる。Zrの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、Zrを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、Zrの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Zrが多くなり過ぎるため、かえって高密度化が損なわれる。   The content of Zr in the metal powder is 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, preferably 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less, more preferably 0.05% by mass. % To 0.1% by mass. If the Zr content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the effect of adding Zr becomes dilute, so that the density of the sintered body to be manufactured becomes insufficient. On the other hand, if the Zr content exceeds the upper limit, depending on the overall composition, Zr becomes too much, and the densification is impaired.

Nb(ニオブ)も、その原子半径は、Feの原子半径に比べてやや大きいが、Zrの原子半径よりはわずかに小さい。具体的には、Feの原子半径は約0.117nmであり、Nbの原子半径は約0.134nmである。このため、一部のNbはNbC等のNb炭化物として析出する。したがって、焼結の際には、Zr炭化物とNb炭化物がそれぞれ析出し、それらの析出物が結晶粒の著しい成長を阻害するとともに、結晶粒界において酸化ケイ素の集積を促進すると考えられる。   Nb (niobium) also has a slightly larger atomic radius than that of Fe, but slightly smaller than that of Zr. Specifically, the atomic radius of Fe is about 0.117 nm, and the atomic radius of Nb is about 0.134 nm. For this reason, some Nb precipitates as Nb carbides such as NbC. Therefore, it is considered that Zr carbide and Nb carbide precipitate during sintering, and these precipitates inhibit remarkable growth of crystal grains and promote accumulation of silicon oxide at the crystal grain boundaries.

一方、このようなZr炭化物やNb炭化物の析出は、Nb炭化物の析出よりも、Zr炭化物の析出の方が、より低温領域において始まる。この理由は明確ではないが、ZrとNbの原子半径の差が関与していると考えられる。そして、このように炭化物が析出する温度領域が異なることで、金属粉末が焼結する際、Nb炭化物の析出による効果とZr炭化物の析出による効果が発現するタイミングがずれると推測される。このように炭化物が析出するタイミングがずれることにより、空孔の生成が抑えられ、緻密な焼結体が得られるものと考えられる。すなわち、Nb炭化物とZr炭化物の双方が存在していることにより、高密度化を図りつつ、結晶粒の肥大化を抑制することが可能になると考えられる。   On the other hand, the precipitation of such Zr carbide and Nb carbide starts in the lower temperature region of the precipitation of Zr carbide than the precipitation of Nb carbide. The reason for this is not clear, but it is considered that the difference in atomic radius between Zr and Nb is involved. And it is presumed that when the metal powder is sintered, the timing at which the effect of the precipitation of the Nb carbide and the effect of the precipitation of the Zr carbide are manifested due to the difference in the temperature range in which the carbide precipitates. Thus, it is considered that the generation of vacancies can be suppressed and a dense sintered body can be obtained by shifting the timing of precipitation of carbides. That is, it is considered that the presence of both Nb carbide and Zr carbide makes it possible to suppress the enlargement of crystal grains while achieving high density.

金属粉末におけるNbの含有率は、0.01質量%以上0.5質量%以下とされるが、好ましくは0.03質量%以上0.2質量%以下とされ、より好ましくは0.05質量%以上0.1質量%以下とされる。Nbの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、Nbを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、Nbの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Nbが多くなり過ぎるため、かえって高密度化が損なわれる。   The Nb content in the metal powder is 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, preferably 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass. % To 0.1% by mass. If the Nb content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the effect of adding Nb becomes dilute, so that the density of the sintered body to be manufactured becomes insufficient. On the other hand, if the Nb content exceeds the upper limit, depending on the overall composition, Nb is excessively increased, and the densification is impaired.

なお、Nbの含有率に対するZrの含有率の比率をZr/Nbとしたとき、Zr/Nbは0.3以上3以下であるのが好ましく、0.5以上2以下であるのがより好ましい。Zr/Nbを前記範囲内に設定することにより、Nb炭化物の析出とZr炭化物の析出のタイミングのずれを最適化することができる。これにより、成形体中に残存する空孔を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最小限に抑えることができる。したがって、Zr/Nbを前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末を得ることができる。   In addition, when the ratio of the content ratio of Zr to the content ratio of Nb is Zr / Nb, Zr / Nb is preferably 0.3 or more and 3 or less, and more preferably 0.5 or more and 2 or less. By setting Zr / Nb within the above range, it is possible to optimize the difference in timing between the precipitation of Nb carbide and the precipitation of Zr carbide. Thereby, since the void | hole remaining in a molded object can be discharged | emitted as it sweeps out sequentially from an inner side, the void | hole produced in a sintered compact can be suppressed to the minimum. Therefore, by setting Zr / Nb within the above range, a metal powder capable of producing a sintered body having a high density and excellent mechanical properties can be obtained.

また、Zrの含有率とNbの含有率は、それぞれ前述した通りであるが、これらの合計については0.05質量%以上0.6質量%以下であるのが好ましく、0.10質量%以上0.48質量%以下であるのがより好ましく、0.12質量%以上0.24質量%以下であるのがさらに好ましい。Zrの含有率とNbの含有率の合計を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。   The Zr content and the Nb content are as described above, but the total of these is preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, and 0.10% by mass or more. The content is more preferably 0.48% by mass or less, and further preferably 0.12% by mass or more and 0.24% by mass or less. By setting the total content of Zr and Nb within the above range, it is necessary and sufficient to increase the density of the sintered body to be manufactured.

また、Siの含有率に対するZrの含有率とNbの含有率の合計の比率を(Zr+Nb)/Siとしたとき、(Zr+Nb)/Siは0.1以上0.7以下であるのが好ましく、0.15以上0.6以下であるのがより好ましく、0.17以上0.5以下であるのがさらに好ましい。(Zr+Nb)/Siを前記範囲内に設定することで、Siを添加した場合の靭性の低下等が、ZrおよびNbの添加によって十分に補われる。その結果、高密度であるにもかかわらず、靭性といった機械的特性に優れ、かつ、Siに由来する耐食性にも優れた焼結体を製造可能な金属粉末が得られる。   When the ratio of the total content of Zr and the content of Nb with respect to the content of Si is (Zr + Nb) / Si, (Zr + Nb) / Si is preferably 0.1 or more and 0.7 or less, It is more preferably 0.15 or more and 0.6 or less, and further preferably 0.17 or more and 0.5 or less. By setting (Zr + Nb) / Si within the above range, the reduction in toughness when Si is added is sufficiently compensated by the addition of Zr and Nb. As a result, it is possible to obtain a metal powder capable of producing a sintered body having excellent mechanical properties such as toughness and excellent corrosion resistance derived from Si, despite its high density.

加えて、ZrおよびNbが適量添加されることにより、焼結体中の結晶粒界において、前述したようなZr炭化物およびZr酸化物、ならびに、前述したようなNb炭化物およびNb酸化物(以下、これらをまとめて「Zr炭化物等」という。)が「核」となり、酸化ケイ素の集積が起こると考えられる。酸化ケイ素が結晶粒界に集積することにより、結晶内部の酸化物濃度が低下するため、焼結の促進が図られる。その結果、焼結体の高密度化がさらに促進されるものと考えられる。   In addition, by adding appropriate amounts of Zr and Nb, Zr carbides and Zr oxides as described above, and Nb carbides and Nb oxides as described above (hereinafter, referred to as “crystal grains” in the sintered body). These are collectively referred to as “Zr carbide etc.”) as “nuclei”, and it is considered that silicon oxide accumulates. Since silicon oxide accumulates at the crystal grain boundaries, the oxide concentration inside the crystal decreases, so that sintering is promoted. As a result, it is considered that the densification of the sintered body is further promoted.

さらには、析出した酸化ケイ素は、集積する過程において結晶粒界の三重点に移動し易いので、この点での結晶成長が抑制される(ピン留め効果)。その結果、結晶粒の著しい成長が抑制され、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。このような焼結体は、機械的特性が特に高いものとなる。   Furthermore, since the precipitated silicon oxide easily moves to the triple point of the grain boundary during the accumulation process, crystal growth at this point is suppressed (pinning effect). As a result, remarkable growth of crystal grains is suppressed, and a sintered body having finer crystals can be obtained. Such a sintered body has particularly high mechanical properties.

また、集積した酸化ケイ素は、前述したように結晶粒界の三重点に位置し易く、そのため、粒状に成形される傾向にある。したがって、焼結体には、このような粒状をなし、酸化ケイ素の含有率が相対的に高い第1領域と、第1領域よりも酸化ケイ素の含有率が相対的に低い第2領域と、が形成される。第1領域が存在することで、前述したような、結晶内部の酸化物濃度の低下と、結晶粒の著しい成長の抑制とが図られる。   Further, the accumulated silicon oxide tends to be located at the triple point of the grain boundary as described above, and therefore tends to be formed into a granular shape. Therefore, the sintered body has such a granular shape, the first region having a relatively high silicon oxide content, and the second region having a relatively low silicon oxide content than the first region, Is formed. The presence of the first region makes it possible to reduce the oxide concentration inside the crystal and suppress the remarkable growth of crystal grains as described above.

なお、第1領域および第2領域について、それぞれ電子線マイクロアナライザー(EPMA)による定性定量分析を行うと、第1領域では、O(酸素)が主元素となっている一方、第2領域では、Feが主元素となる。前述したように、第1領域は、主に結晶粒界に存在する一方、第2領域は、結晶内部に存在する。そこで、第1領域において、OおよびSiの2元素の含有率の和とFeの含有率とを比較すると、2元素の含有率の和はFeの含有率より多くなっている。一方、第2領域では、OおよびSiの2元素の含有率の和は、Feの含有率より圧倒的に小さい。これらのことから、第1領域では、SiおよびOの集積が図られていることがわかる。具体的には、第1領域では、Siの含有率とOの含有率との和は、Feの含有率の1.5倍以上になっているのが好ましい。また、第1領域におけるSiの含有率は、第2領域におけるSiの含有率の3倍以上になっているのが好ましい。   When qualitative quantitative analysis is performed for each of the first region and the second region using an electron beam microanalyzer (EPMA), O (oxygen) is the main element in the first region, while in the second region, Fe is the main element. As described above, the first region exists mainly at the crystal grain boundary, while the second region exists inside the crystal. Therefore, in the first region, when the sum of the content ratios of the two elements of O and Si and the content ratio of Fe are compared, the sum of the content ratios of the two elements is larger than the content ratio of Fe. On the other hand, in the second region, the sum of the contents of the two elements O and Si is overwhelmingly smaller than the content of Fe. From these facts, it is understood that Si and O are integrated in the first region. Specifically, in the first region, the sum of the Si content and the O content is preferably 1.5 times or more of the Fe content. Moreover, it is preferable that the Si content in the first region is at least three times the Si content in the second region.

さらに、組成比によって異なる場合もあるが、Zrの含有率およびNbの含有率の少なくとも一方は、第1領域>第2領域の関係を満足する。このことから、第1領域において、前述したZr炭化物等が、酸化ケイ素が集積する際の核になっていることを示している。具体的には、第1領域におけるZrの含有率は、第2領域におけるZrの含有率の3倍以上になっているのが好ましい。   Furthermore, although it may differ depending on the composition ratio, at least one of the content ratio of Zr and the content ratio of Nb satisfies the relationship of first region> second region. This indicates that in the first region, the aforementioned Zr carbide or the like serves as a nucleus when silicon oxide accumulates. Specifically, it is preferable that the Zr content in the first region is at least three times the Zr content in the second region.

なお、上述したような酸化ケイ素の集積は、焼結体の緻密化の原因と1つと考えられる。したがって、本発明により高密度化が図られた焼結体であっても、組成比によっては、酸化ケイ素が集積していない場合もあると考えられる。   Note that the accumulation of silicon oxide as described above is considered to be one cause of densification of the sintered body. Therefore, even if the sintered body has been densified by the present invention, it is considered that silicon oxide may not be accumulated depending on the composition ratio.

また、粒状をなす第1領域の直径は、焼結体全体におけるSi含有率に応じて異なるものの、0.05μm以上15μm以下程度とされ、好ましくは0.1μm以上10μm以下程度とされる。これにより、酸化ケイ素の集積に伴う焼結体の機械的特性の低下を抑えつつ、焼結体の高密度化を十分に促進させることができる。   Moreover, although the diameter of the 1st area | region which makes | forms granularity changes according to Si content rate in the whole sintered compact, it is about 0.05 micrometer or more and 15 micrometers or less, Preferably it is about 0.1 micrometer or more and 10 micrometers or less. Thereby, the densification of a sintered compact can fully be accelerated | stimulated, suppressing the fall of the mechanical characteristic of the sintered compact accompanying accumulating of silicon oxide.

なお、第1領域の直径は、焼結体の断面の電子顕微鏡写真において、濃淡から特定される第1領域の面積と同じ面積を持つ円の直径(円相当径)の平均値として求めることができる。平均値を求める際には10個以上の測定値が用いられる。   Note that the diameter of the first region is obtained as an average value of the diameters of circles having the same area as the area of the first region specified from light and shade (circle equivalent diameter) in the electron micrograph of the cross section of the sintered body. it can. When the average value is obtained, 10 or more measured values are used.

さらには、Cの含有率に対するZrの含有率とNbの含有率の合計の比率を(Zr+Nb)/Cとしたとき、(Zr+Nb)/Cは0.05以上0.7以下であるのが好ましく、0.1以上0.5以下であるのがより好ましく、0.13以上0.35以下であるのがさらに好ましい。(Zr+Nb)/Cを前記範囲内に設定することで、Cを添加した場合の硬度の上昇および靭性の低下と、ZrおよびNbの添加によってもたらされる高密度化とを両立させることができる。その結果、引張強さや靭性といった機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末が得られる。   Furthermore, when the total ratio of the Zr content and the Nb content to the C content is (Zr + Nb) / C, the (Zr + Nb) / C is preferably 0.05 or more and 0.7 or less. More preferably, it is 0.1 or more and 0.5 or less, and further preferably 0.13 or more and 0.35 or less. By setting (Zr + Nb) / C within the above range, it is possible to achieve both an increase in hardness and a decrease in toughness when C is added and a high density caused by the addition of Zr and Nb. As a result, a metal powder capable of producing a sintered body having excellent mechanical properties such as tensile strength and toughness can be obtained.

Mnは、Siと同様、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素である。   Mn, like Si, is an element that imparts corrosion resistance and high mechanical properties to the sintered body to be produced.

金属粉末におけるMnの含有率は、0.01質量%以上1.25質量%以下であるのが好ましく、0.03質量%以上0.3質量%以下であるのがより好ましく、0.05質量%以上0.2質量%以下であるのがさらに好ましい。Mnの含有率を前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。   The Mn content in the metal powder is preferably 0.01% by mass or more and 1.25% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or more and 0.3% by mass or less, and 0.05% by mass. It is more preferable that the content is not less than 0.2% and not more than 0.2% by mass. By setting the Mn content within the above range, a sintered body having a high density and excellent mechanical properties can be obtained.

なお、Mnの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性や機械的特性を十分に高められないおそれがあり、一方、Mnの含有率が前記上限値を上回ると、かえって耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。   If the Mn content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the corrosion resistance and mechanical properties of the sintered body to be produced may not be sufficiently improved, whereas the Mn content is If the upper limit is exceeded, corrosion resistance and mechanical properties may be deteriorated.

Niは、やはり、製造される焼結体に耐食性や耐熱性を付与する元素である。
金属粉末におけるNiの含有率は、0.05質量%以上0.6質量%以下であるのが好ましく、0.06質量%以上0.4質量%以下であるのがより好ましく、0.07質量%以上0.25質量%以下であるのがさらに好ましい。Niの含有率を前記範囲内に設定することで、長期にわたって機械的特性に優れた焼結体が得られる。
Ni is also an element that imparts corrosion resistance and heat resistance to the sintered body to be produced.
The Ni content in the metal powder is preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, more preferably 0.06% by mass or more and 0.4% by mass or less, and 0.07% by mass. % Or more and 0.25% by mass or less is more preferable. By setting the Ni content within the above range, a sintered body having excellent mechanical properties over a long period of time can be obtained.

なお、Niの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性や耐熱性を十分に高められないおそれがあり、一方、Niの含有率が前記上限値を上回ると、かえって耐食性や耐熱性が低下するおそれがある。   If the Ni content is less than the lower limit, depending on the overall composition, the corrosion resistance and heat resistance of the sintered body to be produced may not be sufficiently increased. On the other hand, the Ni content is not limited to the upper limit. If the value is exceeded, corrosion resistance and heat resistance may be deteriorated.

また、MnおよびNiは、合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれる。これにより、焼結体の機械的特性を特に高めることができる。なお、Mnの含有率とNiの含有率の合計は、0.08質量%以上1.3質量%以下であるのが好ましく、0.1質量%以上1質量%以下であるのがより好ましい。また、MnおよびNiは、その含有率の合計が前記範囲内であればよく、いずれか一方の含有率が0であってもよい。   Further, Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass to 1.6% by mass in total. Thereby, the mechanical characteristics of the sintered body can be particularly enhanced. The total of the Mn content and the Ni content is preferably 0.08% by mass to 1.3% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 1% by mass. Moreover, Mn and Ni should just be the sum total of the content rate in the said range, and either content rate may be 0.

本発明の粉末冶金用金属粉末は、これらの元素の他、必要に応じてMo、Pb、SおよびAlのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれる場合もある。   The metal powder for powder metallurgy of the present invention may contain at least one of Mo, Pb, S, and Al as necessary, in addition to these elements. In addition, these elements may be inevitably included.

Moは、製造される焼結体の耐食性を強化する元素である。
金属粉末におけるMoの含有率は、0.2質量%以上0.8質量%以下であるのが好ましく、0.3質量%以上0.6質量%以下であるのがより好ましい。Moの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の耐食性をより強化することができる。
Mo is an element that enhances the corrosion resistance of the sintered body to be produced.
The Mo content in the metal powder is preferably 0.2% by mass or more and 0.8% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or more and 0.6% by mass or less. By setting the Mo content in the above range, the corrosion resistance of the manufactured sintered body can be further enhanced.

Pbは、製造される焼結体の被削性を高める元素である。
金属粉末におけるPbの含有率は、0.03質量%以上0.5質量%以下であるのが好ましく、0.05質量%以上0.3質量%以下であるのがより好ましい。Pbの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の被削性をより高めることができる。
Pb is an element that improves the machinability of the sintered body to be produced.
The content of Pb in the metal powder is preferably 0.03% by mass or more and 0.5% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less. By setting the Pb content within the above range, the machinability of the manufactured sintered body can be further increased.

Sは、製造される焼結体の被削性を高める元素である。
金属粉末におけるSの含有率は、特に限定されないが、0.5質量%以下であるのが好ましく、0.01質量%以上0.3質量%以下であるのがより好ましい。Sの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、製造される焼結体の被削性をより高めることができる。
S is an element that enhances the machinability of the sintered body to be produced.
Although the content rate of S in a metal powder is not specifically limited, It is preferable that it is 0.5 mass% or less, and it is more preferable that it is 0.01 mass% or more and 0.3 mass% or less. By setting the S content within the above range, the machinability of the manufactured sintered body can be further improved without causing a significant decrease in the density of the manufactured sintered body.

Alは、製造される焼結体の耐酸化性を高める元素である。
金属粉末におけるAlの含有率は、特に限定されないが、0.5質量%以下であるのが好ましく、0.05質量%以上0.3質量%以下であるのがより好ましい。Alの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、製造される焼結体の耐酸化性をより高めることができる。
Al is an element that improves the oxidation resistance of the sintered body to be produced.
Although the content rate of Al in a metal powder is not specifically limited, It is preferable that it is 0.5 mass% or less, and it is more preferable that it is 0.05 mass% or more and 0.3 mass% or less. By setting the Al content within the above range, the oxidation resistance of the manufactured sintered body can be further improved without causing a significant decrease in the density of the manufactured sintered body.

この他、本発明の粉末冶金用金属粉末には、さらに、不純物が含まれていてもよい。不純物としては、上述したFe、Cr、C、Si、Zr、Nb、Mn、Ni、Mo、Pb、S、Al以外の全ての元素が挙げられ、具体的には、例えば、Li、Be、B、N、Na、Mg、P、K、Ca、Sc、Ti、V、Co、Zn、Ga、Ge、Y、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au、Bi等が挙げられる。これらの不純物の混入量は、各々の元素がFe、Cr、C、Si、ZrおよびNbの各含有量よりも少なくなるように設定されているのが好ましい。また、これらの不純物の混入量は、各々の元素が0.03質量%未満となるように設定されるのが好ましく、0.02質量%未満となるように設定されるのがより好ましい。また、合計でも0.3質量%未満とされるのが好ましく、0.2質量%未満とされるのがより好ましい。なお、これらの元素は、その含有率が前記範囲内であれば、前述したような効果が阻害されないので、意図的に添加されていてもよい。   In addition, the metal powder for powder metallurgy according to the present invention may further contain impurities. Examples of the impurities include all elements other than the above-described Fe, Cr, C, Si, Zr, Nb, Mn, Ni, Mo, Pb, S, and Al. Specifically, for example, Li, Be, B N, Na, Mg, P, K, Ca, Sc, Ti, V, Co, Zn, Ga, Ge, Y, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Hf, Ta, W, Os, Ir, Pt , Au, Bi and the like. The amount of these impurities mixed is preferably set so that each element is less than the content of Fe, Cr, C, Si, Zr and Nb. The amount of these impurities mixed is preferably set so that each element is less than 0.03% by mass, and more preferably set to be less than 0.02% by mass. Further, the total amount is preferably less than 0.3% by mass, and more preferably less than 0.2% by mass. In addition, as long as the content rate is in the above range, these elements may be intentionally added because the effects as described above are not inhibited.

一方、O(酸素)も、意図的に添加されたり不可避的に混入したりしてもよいが、その量は0.8質量%以下程度であるのが好ましく、0.5質量%以下程度であるのがより好ましい。金属粉末中の酸素量をこの程度に収めることで、焼結性が高くなり、より高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。なお、下限値は特に設定されないが、量産容易性等の観点から0.03質量%以上であるのが好ましい。   On the other hand, O (oxygen) may be added intentionally or inevitably mixed, but the amount is preferably about 0.8% by mass or less, and about 0.5% by mass or less. More preferably. By keeping the amount of oxygen in the metal powder at this level, the sinterability is increased, and a sintered body having a higher density and excellent mechanical properties can be obtained. The lower limit is not particularly set, but is preferably 0.03% by mass or more from the viewpoint of ease of mass production.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末は、実質的にCuを含まないことが好ましい。明確な理由は不明であるが、Cuを含むことにより、全体の組成によっては、ZrやNbがもたらす前述したような効果が希薄になるおそれがあることが見出されたことによる。具体的には、Cuの含有率を0.02質量%未満にするのが好ましく、0.01質量%未満にするのがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the metal powder for powder metallurgy of this invention does not contain Cu substantially. Although a clear reason is unknown, it is because it was discovered that the effect mentioned above which Zr and Nb bring about may be diluted depending on the whole composition by containing Cu. Specifically, the Cu content is preferably less than 0.02% by mass, and more preferably less than 0.01% by mass.

Feは、本発明の粉末冶金用金属粉末のうち含有率が最も高い成分(主成分)であり、焼結体の特性に大きな影響を及ぼす。かかるFeの含有率は50質量%以上である。   Fe is a component (main component) having the highest content in the metal powder for powder metallurgy of the present invention, and greatly affects the characteristics of the sintered body. The content of Fe is 50% by mass or more.

なお、粉末冶金用金属粉末の組成比は、例えば、JIS G 1257に規定された原子吸光法、JIS G 1258に規定されたICP発光分析法、JIS G 1253に規定されたスパーク発光分析法、JIS G 1256に規定された蛍光X線分析法、JIS G 1211〜G 1237に規定された重量・滴定・吸光光度法等により特定することができる。具体的には、例えばSPECTRO社製固体発光分光分析装置(スパーク発光分析装置、モデル:SPECTROLAB、タイプ:LAVMB08A)や、(株)リガク製ICP装置(CIROS120型)が挙げられる。   The composition ratio of the metal powder for powder metallurgy is, for example, an atomic absorption method specified in JIS G 1257, an ICP emission analysis method specified in JIS G 1258, a spark emission analysis method specified in JIS G 1253, or JIS. It can be specified by a fluorescent X-ray analysis method defined in G 1256, a weight, titration, absorptiometry or the like defined in JIS G 1211-G 1237. Specifically, for example, a solid emission spectroscopic analyzer manufactured by SPECTRO (spark emission analyzer, model: SPECTROLAB, type: LAVMB08A) and an ICP apparatus manufactured by Rigaku Corporation (CIROS120 type) can be used.

また、C(炭素)およびS(硫黄)の特定に際しては、特に、JIS G 1211に規定された酸素気流燃焼(高周波誘導加熱炉燃焼)−赤外線吸収法も用いられる。具体的には、LECO社製炭素・硫黄分析装置、CS−200が挙げられる。   Further, when specifying C (carbon) and S (sulfur), in particular, an oxygen stream combustion (high frequency induction furnace combustion) -infrared absorption method defined in JIS G1211 is also used. Specifically, a carbon / sulfur analyzer manufactured by LECO, CS-200 may be mentioned.

さらに、N(窒素)およびO(酸素)の特定に際しては、特に、JIS G 1228に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、JIS Z 2613に規定された金属材料の酸素定量方法も用いられる。具体的には、LECO社製酸素・窒素分析装置、TC−300/EF−300が挙げられる。   Furthermore, in specifying N (nitrogen) and O (oxygen), in particular, the nitrogen determination method for iron and steel specified in JIS G 1228 and the oxygen determination method for metal materials specified in JIS Z 2613 are also used. Specific examples include an oxygen / nitrogen analyzer manufactured by LECO, TC-300 / EF-300.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末は、マルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造を有しているのが好ましい。マルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造は、CやNが過飽和に固溶した体心立方格子であるため、通常の体心立方格子に比べてやや歪んだ状態になっている。このため、かかる結晶構造を有する粉末冶金用金属粉末は、この結晶構造の歪みを反映した高硬度の焼結体を製造し得るものとなる。   The metal powder for powder metallurgy according to the present invention preferably has a martensitic stainless steel crystal structure. The crystal structure of martensitic stainless steel is a body-centered cubic lattice in which C and N are dissolved in a supersaturated state, and thus is slightly distorted as compared with a normal body-centered cubic lattice. For this reason, the metal powder for powder metallurgy having such a crystal structure can produce a sintered body having a high hardness reflecting the distortion of the crystal structure.

なお、粉末冶金用金属粉末がマルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造を有しているか否かは、例えばX線回折法により判定することができる。   Note that whether or not the metal powder for powder metallurgy has a martensitic stainless steel crystal structure can be determined by, for example, an X-ray diffraction method.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末の平均粒径は、0.5μm以上30μm以下であるのが好ましく、1μm以上20μm以下であるのがより好ましく、2μm以上10μm以下であるのがさらに好ましい。このような粒径の粉末冶金用金属粉末を用いることにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。   The average particle size of the metal powder for powder metallurgy of the present invention is preferably 0.5 μm or more and 30 μm or less, more preferably 1 μm or more and 20 μm or less, and further preferably 2 μm or more and 10 μm or less. By using the metal powder for powder metallurgy having such a particle size, the number of voids remaining in the sintered body is extremely reduced, and thus a sintered body having a particularly high density and excellent mechanical properties can be produced. .

なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から50%になるときの粒径として求められる。   The average particle size is obtained as the particle size when the cumulative amount is 50% from the small diameter side in the cumulative particle size distribution on a mass basis obtained by the laser diffraction method.

また、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記下限値を下回った場合、成形し難い形状の場合、成形性が低下し、焼結密度が低下するおそれがあり、前記上限値を上回った場合、成形時に粒子間の隙間が大きくなるので、やはり焼結密度が低下するおそれがある。   In addition, when the average particle diameter of the metal powder for powder metallurgy is below the lower limit, in the case of a shape that is difficult to mold, there is a possibility that the moldability is lowered and the sintered density is lowered, and the upper limit is exceeded. Since the gaps between the particles become large during molding, the sintered density may also decrease.

また、粉末冶金用金属粉末の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が200μm以下であるのが好ましく、150μm以下であるのがより好ましい。粉末冶金用金属粉末の最大粒径を前記範囲内に制御することにより、粉末冶金用金属粉末の粒度分布をより狭くすることができ、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。   The particle size distribution of the metal powder for powder metallurgy is preferably as narrow as possible. Specifically, when the average particle size of the metal powder for powder metallurgy is within the above range, the maximum particle size is preferably 200 μm or less, and more preferably 150 μm or less. By controlling the maximum particle size of the metal powder for powder metallurgy within the above range, the particle size distribution of the metal powder for powder metallurgy can be narrowed, and the density of the sintered body can be further increased.

なお、上記の最大粒径とは、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から99.9%となるときの粒径のことをいう。   The maximum particle size refers to the particle size when the cumulative amount is 99.9% from the small diameter side in the cumulative particle size distribution on a mass basis obtained by the laser diffraction method.

また、粉末冶金用金属粉末の粒子の短径をS[μm]とし、長径をL[μm]としたとき、S/Lで定義されるアスペクト比の平均値は、0.4以上1以下程度であるのが好ましく、0.7以上1以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の粉末冶金用金属粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、成形された際の充填率が高められる。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。   Further, when the short diameter of the metal powder metal powder powder powder is S [μm] and the long diameter is L [μm], the average aspect ratio defined by S / L is about 0.4 or more and 1 or less. It is preferable that it is about 0.7 or more and 1 or less. Since the metal powder for powder metallurgy having such an aspect ratio has a shape that is relatively close to a spherical shape, the filling rate when formed is increased. As a result, the sintered body can be further densified.

なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、その最大長さに直交する方向においてとりうる最大長さである。また、アスペクト比の平均値は、100個以上の粒子について測定されたアスペクト比の値の平均値として求められる。   The major axis is the maximum length that can be taken in the projected image of the particle, and the minor axis is the maximum length that can be taken in the direction orthogonal to the maximum length. Moreover, the average value of aspect ratio is calculated | required as an average value of the value of the aspect ratio measured about 100 or more particle | grains.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末のタップ密度は、3.5g/cm以上であるのが好ましく、4g/cm以上であるのがより好ましい。このようにタップ密度が大きい粉末冶金用金属粉末であれば、成形体を得る際に、粒子間の充填性が特に高くなる。このため、最終的に、特に緻密な焼結体を得ることができる。 Moreover, the tap density of the metal powder for powder metallurgy of the present invention is preferably 3.5 g / cm 3 or more, more preferably 4 g / cm 3 or more. When the metal powder for powder metallurgy has such a large tap density, the filling property between the particles is particularly high when obtaining a compact. For this reason, a particularly dense sintered body can be finally obtained.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末の比表面積は、特に限定されないが、0.1m/g以上であるのが好ましく、0.2m/g以上であるのがより好ましい。このように比表面積の広い粉末冶金用金属粉末であれば、表面の活性(表面エネルギー)が高くなるため、より少ないエネルギーの付与でも容易に焼結することができる。したがって、成形体を焼結する際に、成形体の内側と外側とで焼結速度の差が生じ難くなり、内側に空孔が残存して焼結密度が低下するのを抑制することができる。 The specific surface area of the metal powder for powder metallurgy of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 m 2 / g or more, and more preferably 0.2 m 2 / g or more. Thus, if it is a metal powder for powder metallurgy with a large specific surface area, since surface activity (surface energy) will become high, it can sinter easily even if provision of less energy. Therefore, when the molded body is sintered, a difference in sintering speed hardly occurs between the inside and the outside of the molded body, and it is possible to suppress a decrease in the sintered density due to remaining voids on the inside. .

[焼結体の製造方法]
次に、このような本発明の粉末冶金用金属粉末を用いて焼結体を製造する方法について説明する。
[Method for producing sintered body]
Next, a method for producing a sintered body using such metal powder for powder metallurgy according to the present invention will be described.

焼結体を製造する方法は、[A]焼結体製造用の組成物を用意する組成物調製工程と、[B]成形体を製造する成形工程と、[C]脱脂処理を施す脱脂工程と、[D]焼成を行う焼成工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。   The method for producing a sintered body includes [A] a composition preparation step for preparing a composition for producing a sintered body, [B] a molding step for producing a molded body, and [C] a degreasing step for performing a degreasing treatment. And [D] a firing step for firing. Hereinafter, each process will be described sequentially.

[A]組成物調製工程
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末と、バインダーとを用意し、これらを混練機により混練し、混練物(組成物)を得る。
[A] Composition Preparation Step First, the metal powder for powder metallurgy of the present invention and a binder are prepared and kneaded with a kneader to obtain a kneaded product (composition).

この混練物(本発明のコンパウンドの実施形態)中では、粉末冶金用金属粉末が均一に分散している。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、例えば、アトマイズ法(例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等)、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。
In the kneaded product (the embodiment of the compound of the present invention), the metal powder for powder metallurgy is uniformly dispersed.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is produced by various powdering methods such as an atomizing method (for example, a water atomizing method, a gas atomizing method, a high-speed rotating water atomizing method, etc.), a reduction method, a carbonyl method, and a pulverizing method. .

このうち、本発明の粉末冶金用金属粉末は、アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであるのがより好ましい。アトマイズ法は、溶融金属(溶湯)を、高速で噴射された流体(液体または気体)に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。粉末冶金用金属粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、成形した際に充填率の高いものが得られる。すなわち、高密度な焼結体を製造可能な粉末を得ることができる。   Among these, the metal powder for powder metallurgy of the present invention is preferably manufactured by an atomizing method, and more preferably manufactured by a water atomizing method or a high-speed rotating water atomizing method. The atomizing method is a method for producing a metal powder by causing molten metal (molten metal) to collide with a fluid (liquid or gas) jetted at high speed, thereby pulverizing and cooling the molten metal. By producing metal powder for powder metallurgy by such an atomizing method, extremely fine powder can be produced efficiently. Moreover, the particle shape of the obtained powder becomes close to a spherical shape due to the effect of surface tension. For this reason, a thing with a high filling rate is obtained when shape | molding. That is, a powder capable of producing a high-density sintered body can be obtained.

なお、アトマイズ法として、水アトマイズ法を用いた場合、溶融金属に向けて噴射される水(以下、「アトマイズ水」という。)の圧力は、特に限定されないが、好ましくは75MPa以上120MPa以下(750kgf/cm以上1200kgf/cm以下)程度とされ、より好ましくは、90MPa以上120MPa以下(900kgf/cm以上1200kgf/cm以下)程度とされる。 In addition, when the water atomizing method is used as the atomizing method, the pressure of water sprayed toward the molten metal (hereinafter referred to as “atomized water”) is not particularly limited, but is preferably 75 MPa or more and 120 MPa or less (750 kgf). / Cm 2 or more and 1200 kgf / cm 2 or less), more preferably 90 MPa or more and 120 MPa or less (900 kgf / cm 2 or more and 1200 kgf / cm 2 or less).

また、アトマイズ水の水温も、特に限定されないが、好ましくは1℃以上20℃以下程度とされる。   The temperature of the atomized water is not particularly limited, but is preferably about 1 ° C. or higher and 20 ° C. or lower.

さらに、アトマイズ水は、溶湯の落下経路上に頂点を有し、外径が下方に向かって漸減するような円錐状に噴射される場合が多い。この場合、アトマイズ水が形成する円錐の頂角θは、10°以上40°以下程度であるのが好ましく、15°以上35°以下程度であるのがより好ましい。これにより、前述したような組成の粉末冶金用金属粉末を、確実に製造することができる。   Furthermore, atomized water is often sprayed in a conical shape having an apex on the molten metal drop path and the outer diameter gradually decreasing downward. In this case, the apex angle θ of the cone formed by the atomized water is preferably about 10 ° to 40 °, more preferably about 15 ° to 35 °. Thereby, the metal powder for powder metallurgy having the composition as described above can be reliably produced.

また、水アトマイズ法(特に高速回転水流アトマイズ法)によれば、とりわけ速く溶湯を冷却することができる。このため、広い合金組成において高品質な粉末が得られる。   Moreover, according to the water atomization method (especially high-speed rotation water flow atomization method), a molten metal can be cooled especially rapidly. For this reason, a high quality powder is obtained in a wide alloy composition.

また、アトマイズ法において溶湯を冷却する際の冷却速度は、1×10℃/s以上であるのが好ましく、1×10℃/s以上であるのがより好ましい。このような急速な冷却により、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造を有する粉末冶金用金属粉末の場合、残留オーステナイトの比率を抑えられるため、特性のバラツキが少ない粉末が得られる。その結果、高品質な焼結体を得ることができる。 Further, the cooling rate when the molten metal is cooled in the atomizing method is preferably 1 × 10 4 ° C./s or more, and more preferably 1 × 10 5 ° C./s or more. By such rapid cooling, for example, in the case of metal powder for powder metallurgy having a crystal structure of martensitic stainless steel, the ratio of retained austenite can be suppressed, so that a powder with less variation in characteristics can be obtained. As a result, a high-quality sintered body can be obtained.

なお、このようにして得られた粉末冶金用金属粉末に対し、必要に応じて、分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。   In addition, you may classify with respect to the metal powder for powder metallurgy obtained in this way as needed. Examples of classification methods include sieving classification, inertia classification, dry classification such as centrifugal classification, and wet classification such as sedimentation classification.

一方、バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸(例:ステアリン酸)、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち1種または2種以上を混合して用いることができる。   On the other hand, examples of the binder include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-vinyl acetate copolymers, acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene, polyvinyl chloride, and polyvinylidene chloride. Various resins such as polyesters such as polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone or copolymers thereof, various waxes, paraffin, higher fatty acids (eg stearic acid), higher alcohols, Examples include various organic binders such as higher fatty acid esters and higher fatty acid amides. Among these, one kind or a mixture of two or more kinds can be used.

このうち、バインダーとしては、ポリオレフィンを主成分とするものが好ましい。ポリオレフィンは、還元性ガスによる分解性が比較的高い。このため、ポリオレフィンをバインダーの主成分として用いた場合、より短時間で確実に成形体の脱脂を行うことができる。   Among these, as the binder, those mainly composed of polyolefin are preferable. Polyolefin has a relatively high decomposability with a reducing gas. For this reason, when polyolefin is used as the main component of the binder, the molded product can be reliably degreased in a shorter time.

また、バインダーの含有率は、混練物全体の2質量%以上20質量%以下程度であるのが好ましく、5質量%以上10質量%以下程度であるのがより好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、成形性よく成形体を形成することができるとともに、密度を高め、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、これにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。すなわち、高密度でかつ寸法精度の高い焼結体を得ることができる。   Further, the content of the binder is preferably about 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably about 5% by mass or more and 10% by mass or less of the entire kneaded product. When the content of the binder is within the above range, a molded body can be formed with good moldability, the density can be increased, and the shape stability of the molded body can be made particularly excellent. This also optimizes the difference in size between the molded body and the degreased body, the so-called shrinkage rate, and prevents the dimensional accuracy of the finally obtained sintered body from being lowered. That is, a sintered body with high density and high dimensional accuracy can be obtained.

また、混練物中には、必要に応じて、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル(例:DOP、DEP、DBP)、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。   Moreover, a plasticizer may be added to the kneaded material as necessary. Examples of the plasticizer include phthalic acid esters (eg, DOP, DEP, DBP), adipic acid esters, trimellitic acid esters, sebacic acid esters, and the like, and one or more of these are mixed. Can be used.

さらに、混練物中には、粉末冶金用金属粉末、バインダー、可塑剤の他に、例えば、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物が必要に応じて添加されていてもよい。   Furthermore, in addition to the metal powder for powder metallurgy, the binder, and the plasticizer, various additives such as a lubricant, an antioxidant, a degreasing accelerator, and a surfactant are added to the kneaded material as necessary. May be.

なお、混練条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の金属組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度:50℃以上200℃以下程度、混練時間:15分以上210分以下程度とすることができる。   The kneading conditions vary depending on various conditions such as the metal composition and particle size of the metal powder for powder metallurgy used, the composition of the binder, and the blending amount thereof. For example, kneading temperature: 50 ° C. or more and 200 ° C. Or less, kneading time: about 15 minutes or more and 210 minutes or less.

また、混練物は、必要に応じ、ペレット(小塊)化される。ペレットの粒径は、例えば、1mm以上15mm以下程度とされる。   Further, the kneaded product is formed into pellets (small lumps) as necessary. The particle size of the pellet is, for example, about 1 mm to 15 mm.

なお、後述する成形方法によっては、混練物に代えて、造粒粉末を製造するようにしてもよい。
造粒粉末は、金属粉末に造粒処理を施すことにより、複数個の金属粒子同士をバインダーで結着してなるものである。
Depending on the molding method described later, a granulated powder may be produced instead of the kneaded product.
The granulated powder is obtained by binding a plurality of metal particles with a binder by subjecting the metal powder to a granulation treatment.

造粒粉末の製造に用いられるバインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸(例:ステアリン酸)、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち1種または2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the binder used in the production of the granulated powder include polyolefins such as polyethylene, polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, styrene resins such as polystyrene, Various resins such as polyesters such as vinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone or copolymers thereof, various waxes, paraffin, higher fatty acids (eg, stearin) Acid), higher alcohols, higher fatty acid esters, higher fatty acid amides, and other organic binders. Among these, one or a mixture of two or more can be used.

このうち、バインダーとしては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むものが好ましい。これらのバインダー成分は、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粉末を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。   Among these, as a binder, what contains polyvinyl alcohol or polyvinylpyrrolidone is preferable. Since these binder components have high binding properties, a granulated powder can be efficiently formed even in a relatively small amount. In addition, since it has high thermal decomposability, it can be reliably decomposed and removed in a short time during degreasing and firing.

また、バインダーの含有率は、造粒粉末全体の0.2質量%以上10質量%以下程度であるのが好ましく、0.3質量%以上5質量%以下程度であるのがより好ましく、0.3質量%以上2質量%以下であるのがさらに好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、著しく大きな粒子が造粒されたり、造粒されていない金属粒子が残存してしまうのを確実に防止しつつ、造粒粉末を効率よく形成することができる。また、成形性が向上するため、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、バインダーの含有率を前記範囲内としたことにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。   Further, the content of the binder is preferably about 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably about 0.3% by mass or more and 5% by mass or less of the whole granulated powder. More preferably, it is 3 mass% or more and 2 mass% or less. When the binder content is in the above range, granulated powder is efficiently formed while reliably preventing remarkably large particles from being granulated or remaining ungranulated metal particles. be able to. Moreover, since the moldability is improved, the shape stability of the molded body can be made particularly excellent. In addition, by setting the binder content within the above range, the difference in size between the molded body and the degreased body, the so-called shrinkage rate, is optimized to prevent the dimensional accuracy of the finally obtained sintered body from being lowered. can do.

さらに、造粒粉末中には、必要に応じて、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物が添加されていてもよい。   Furthermore, various additives, such as a plasticizer, a lubricant, an antioxidant, a degreasing accelerator, and a surfactant, may be added to the granulated powder as necessary.

一方、造粒処理としては、例えば、スプレードライ(噴霧乾燥)法、転動造粒法、流動層造粒法、転動流動造粒法等が挙げられる。
なお、造粒処理では、必要に応じて、バインダーを溶解する溶媒が用いられる。かかる溶媒としては、例えば、水、四塩化炭素のような無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒のような有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上の混合物が用いられる。
On the other hand, examples of the granulation treatment include a spray drying (spray drying) method, a rolling granulation method, a fluidized bed granulation method, and a rolling fluidization granulation method.
In the granulation treatment, a solvent that dissolves the binder is used as necessary. Examples of such solvents include water, inorganic solvents such as carbon tetrachloride, ketone solvents, alcohol solvents, ether solvents, cellosolve solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, aromatic solvents. Organic solvent such as aromatic heterocyclic compound solvent, amide solvent, halogen compound solvent, ester solvent, amine solvent, nitrile solvent, nitro solvent, aldehyde solvent, and the like. One kind or a mixture of two or more kinds is used.

造粒粉末の平均粒径は、特に限定されないが、10μm以上200μm以下程度であるのが好ましく、20μm以上100μm以下程度であるのがより好ましく、25μm以上60μm以下程度であるのがより好ましい。このような粒径の造粒粉末は、良好な流動性を有し、成形型の形状をより忠実に反映させ得るものとなる。   The average particle size of the granulated powder is not particularly limited, but is preferably about 10 to 200 μm, more preferably about 20 to 100 μm, and more preferably about 25 to 60 μm. The granulated powder having such a particle size has good fluidity and can more accurately reflect the shape of the mold.

[B]成形工程
次に、混練物または造粒粉末を成形して、目的の焼結体と同形状の成形体を製造する。
[B] Molding Step Next, the kneaded product or the granulated powder is molded to produce a molded body having the same shape as the intended sintered body.

成形体の製造方法(成形方法)としては、特に限定されず、例えば、圧粉成形(圧縮成形)法、金属粉末射出成形(MIM:Metal Injection Molding)法、押出成形法等の各種成形法を用いることができる。   The production method (molding method) of the molded body is not particularly limited. For example, various molding methods such as a compacting (compression molding) method, a metal powder injection molding (MIM) method, and an extrusion molding method are used. Can be used.

このうち、圧粉成形法の場合の成形条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件によって異なるが、成形圧力が200MPa以上1000MPa以下(2t/cm以上10t/cm以下)程度であるのが好ましい。 Among these, the molding conditions in the case of the compacting method vary depending on various conditions such as the composition and particle size of the metal powder for powder metallurgy used, the composition of the binder, and the blending amount thereof, but the molding pressure is 200 MPa or more and 1000 MPa or less. It is preferably about (2 t / cm 2 or more and 10 t / cm 2 or less).

また、金属粉末射出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が80℃以上210℃以下程度、射出圧力が50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm以上5t/cm以下)程度であるのが好ましい。 Further, although the molding conditions in the metal powder injection molding method vary depending on various conditions, the material temperature is about 80 ° C. to 210 ° C., and the injection pressure is 50 MPa to 500 MPa (0.5 t / cm 2 to 5 t / cm 2). The following is preferable.

また、押出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が80℃以上210℃以下程度、押出圧力が50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm以上5t/cm以下)程度であるのが好ましい。 In addition, although the molding conditions in the extrusion molding method vary depending on various conditions, the material temperature is about 80 ° C. to 210 ° C., and the extrusion pressure is 50 MPa to 500 MPa (0.5 t / cm 2 to 5 t / cm 2 ). It is preferable that it is about.

このようにして得られた成形体は、金属粉末の複数の粒子の間隙に、バインダーが一様に分布した状態となる。   The molded body thus obtained is in a state where the binder is uniformly distributed in the gaps between the plurality of particles of the metal powder.

なお、作製される成形体の形状寸法は、以降の脱脂工程および焼成工程における成形体の収縮分を見込んで決定される。   In addition, the shape dimension of the molded object produced is determined in consideration of the shrinkage | contraction part of the molded object in a subsequent degreasing process and a baking process.

[C]脱脂工程
次に、得られた成形体に脱脂処理(脱バインダー処理)を施し、脱脂体を得る。
[C] Degreasing process Next, the obtained molded body is subjected to a degreasing treatment (debinding treatment) to obtain a degreased body.

具体的には、成形体を加熱して、バインダーを分解することにより、成形体中からバインダーを除去して、脱脂処理がなされる。   Specifically, the molded body is heated to decompose the binder, thereby removing the binder from the molded body and performing a degreasing process.

この脱脂処理は、例えば、成形体を加熱する方法、バインダーを分解するガスに成形体を曝す方法等が挙げられる。   Examples of the degreasing treatment include a method of heating the molded body, a method of exposing the molded body to a gas that decomposes the binder, and the like.

成形体を加熱する方法を用いる場合、成形体の加熱条件は、バインダーの組成や配合量によって若干異なるものの、温度100℃以上750℃以下×0.1時間以上20時間以下程度であるのが好ましく、150℃以上600℃以下×0.5時間以上15時間以下程度であるのがより好ましい。これにより、成形体を焼結させることなく、成形体の脱脂を必要かつ十分に行うことができる。その結果、脱脂体の内部にバインダー成分が多量に残留してしまうのを確実に防止することができる。   When using the method of heating the molded body, the heating condition of the molded body is preferably about 100 ° C. or higher and 750 ° C. or lower × 0.1 hour or longer and 20 hours or shorter, although it varies slightly depending on the composition and blending amount of the binder. 150 ° C. or more and 600 ° C. or less × 0.5 hours or more and 15 hours or less is more preferable. Thereby, degreasing | defatting of a molded object can be performed sufficiently and necessary, without sintering a molded object. As a result, it is possible to reliably prevent a large amount of binder component from remaining inside the degreased body.

また、成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、大気のような酸化性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。   The atmosphere for heating the molded body is not particularly limited, and is a reducing gas atmosphere such as hydrogen, an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, an oxidizing gas atmosphere such as air, or these atmospheres. The reduced pressure atmosphere etc. which reduced pressure is mentioned.

一方、バインダーを分解するガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。
なお、このような脱脂工程は、脱脂条件の異なる複数の過程(ステップ)に分けて行うことにより、成形体中のバインダーをより速やかに、そして、成形体に残存させないように分解・除去することができる。
On the other hand, examples of the gas that decomposes the binder include ozone gas.
In addition, such a degreasing process is performed by dividing into a plurality of processes (steps) having different degreasing conditions, so that the binder in the molded body can be decomposed and removed more quickly and not to remain in the molded body. Can do.

また、必要に応じて、脱脂体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的に寸法精度の高い焼結体を容易に得ることができる。   Moreover, you may make it perform machining, such as cutting, grinding | polishing, and cutting | disconnection with respect to a degreased body as needed. Since the degreased body is relatively low in hardness and relatively rich in plasticity, it can be easily machined while preventing the shape of the degreased body from collapsing. According to such machining, a sintered body with high dimensional accuracy can be easily obtained finally.

[D]焼成工程
前記工程[C]で得られた脱脂体を、焼成炉で焼成して焼結体を得る。
[D] Firing step The degreased body obtained in the step [C] is fired in a firing furnace to obtain a sintered body.

この焼結により、粉末冶金用金属粉末は、粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。この際、前述したようなメカニズムによって、脱脂体が速やかに焼結される。その結果、全体的に緻密な高密度の焼結体が得られる。   By this sintering, the metal powder for powder metallurgy is diffused at the interface between the particles, resulting in sintering. At this time, the degreased body is quickly sintered by the mechanism described above. As a result, an entirely dense and dense sintered body can be obtained.

焼成温度は、成形体および脱脂体の製造に用いた粉末冶金用金属粉末の組成や粒径等によって異なるが、一例として980℃以上1330℃以下程度とされる。また、好ましくは1050℃以上1260℃以下程度とされる。   The firing temperature varies depending on the composition, particle size and the like of the metal powder for powder metallurgy used for the production of the molded body and the degreased body, but is set to about 980 ° C. or higher and 1330 ° C. or lower as an example. The temperature is preferably about 1050 ° C. or higher and 1260 ° C. or lower.

また、焼成時間は、0.2時間以上7時間以下とされるが、好ましくは1時間以上6時間以下程度とされる。   The firing time is 0.2 hours or more and 7 hours or less, and preferably 1 hour or more and 6 hours or less.

なお、焼成工程においては、途中で焼結温度や後述する焼成雰囲気を変化させるようにしてもよい。   In the firing step, the sintering temperature or a firing atmosphere described later may be changed during the firing process.

焼成条件をこのような範囲に設定することにより、焼結が進み過ぎて過焼結となり、結晶組織が肥大化するのを防止しつつ、脱脂体全体を十分に焼結させることができる。その結果、高密度であり、かつ特に機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。   By setting the firing conditions in such a range, the entire defatted body can be sufficiently sintered while preventing oversintering due to excessive progress of sintering and enlargement of the crystal structure. As a result, a sintered body having a high density and particularly excellent mechanical properties can be obtained.

また、焼成温度が比較的低温であることから、焼成炉による加熱温度を一定に制御し易く、したがって、脱脂体の温度も一定になり易い。その結果、より均質な焼結体を製造することができる。   Moreover, since the firing temperature is relatively low, the heating temperature in the firing furnace can be easily controlled, and thus the temperature of the degreased body is also likely to be constant. As a result, a more uniform sintered body can be produced.

さらには、前述したような焼成温度は、一般的な焼成炉で十分に実現可能な焼成温度であるため、安価な焼成炉が利用可能であるとともに、ランニングコストも抑えることができる。換言すれば、前記焼成温度を超える場合には、特殊な耐熱材料を用いた高価な焼成炉を利用する必要があり、しかもランニングコストも高くなるおそれがある。   Furthermore, since the firing temperature as described above is a firing temperature that can be sufficiently realized in a general firing furnace, an inexpensive firing furnace can be used and a running cost can be suppressed. In other words, when the firing temperature is exceeded, it is necessary to use an expensive firing furnace using a special heat-resistant material, and the running cost may be increased.

また、焼成の際の雰囲気は、特に限定されないが、金属粉末の著しい酸化を防止することを考慮した場合、水素のような還元性ガス雰囲気、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が好ましく用いられる。   Further, the atmosphere during firing is not particularly limited, but in consideration of preventing significant oxidation of the metal powder, a reducing gas atmosphere such as hydrogen, an inert gas atmosphere such as argon, or these atmospheres The reduced pressure atmosphere etc. which reduced pressure is preferably used.

このようにして得られた焼結体は、高密度で機械的特性に優れたものとなる。すなわち、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結して製造された焼結体は、従来の金属粉末を焼結してなる焼結体に比べて相対密度が高くなる。よって、本発明であれば、HIP処理のような追加処理を施さなければ到達し得なかった高密度の焼結体を、追加処理なしに実現することができる。   The sintered body thus obtained has a high density and excellent mechanical properties. That is, a sintered body produced by molding a composition containing the metal powder for powder metallurgy of the present invention and a binder and then degreasing and sintering the sintered body is obtained by sintering a conventional metal powder. The relative density is higher than Therefore, according to the present invention, a high-density sintered body that could not be reached without additional processing such as HIP processing can be realized without additional processing.

具体的には、本発明によれば、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、一例として従来よりも2%以上の相対密度の向上が期待できる。   Specifically, according to the present invention, although it varies slightly depending on the composition of the metal powder for powder metallurgy, an improvement in relative density of 2% or more can be expected as an example.

その結果、得られた焼結体の相対密度は、一例として97%以上になることが期待できる(好ましくは98%以上、より好ましくは98.5%以上)。このような範囲の相対密度を有する焼結体は、粉末冶金技術を利用することで目的とする形状に限りなく近い形状を有するものであるにもかかわらず、溶製材に匹敵する優れた機械的特性を有するものとなるため、ほとんど後加工を施すことなく各種の機械部品や構造部品等に適用可能なものとなる。   As a result, the relative density of the obtained sintered body can be expected to be 97% or more as an example (preferably 98% or more, more preferably 98.5% or more). A sintered body having a relative density in such a range is excellent in mechanical properties comparable to a smelting material, although it has a shape that is almost as close as the target shape by using powder metallurgy technology. Since it has characteristics, it can be applied to various machine parts and structural parts with little post-processing.

また、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結して製造された焼結体は、その引張強さや0.2%耐力が、従来の金属粉末を用いて同様に焼結してなる焼結体の引張強さや0.2%耐力よりも大きくなる。これは、合金組成を最適化したことにより、金属粉末の焼結性を高め、これにより機械的特性が向上したためと考えられる。   In addition, the sintered body produced by molding, degreasing and sintering the composition containing the metal powder for powder metallurgy of the present invention and the binder has the conventional tensile strength and 0.2% proof stress. It becomes larger than the tensile strength and 0.2% proof stress of the sintered body similarly sintered using metal powder. This is presumably because the alloy composition was optimized to enhance the sinterability of the metal powder, thereby improving the mechanical properties.

また、上述したようにして製造された焼結体は、その表面が高硬度のものとなる。具体的には、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、一例として表面のビッカース硬度が570以上1200以下になることが期待される。また、好ましくは600以上1000以下になることが期待される。このような硬度を有する焼結体は、特に高い耐久性を有するものとなる。   Further, the sintered body manufactured as described above has a high hardness surface. Specifically, although it varies slightly depending on the composition of the metal powder for powder metallurgy, the surface Vickers hardness is expected to be 570 or more and 1200 or less as an example. Further, it is expected to be preferably 600 or more and 1000 or less. The sintered body having such hardness has particularly high durability.

なお、追加処理を施さなくても、焼結体は十分に高い密度と機械的特性とを有しているが、さらなる高密度化および機械的特性の向上を図るために、各種の追加処理を施すようにしてもよい。   Note that the sintered body has a sufficiently high density and mechanical properties without any additional treatment, but various additional treatments are required to further increase the density and improve the mechanical properties. You may make it give.

この追加処理としては、例えば、前述したHIP処理のような高密度化を図る追加処理であってもよく、各種焼き入れ処理、各種サブゼロ処理、各種焼き戻し処理等であってもよいが、これらの追加処理を単独で行うようにしてもよく、複数を組み合わせて行うようにしてもよい。   As this additional process, for example, an additional process for increasing the density like the HIP process described above may be used, and various quenching processes, various sub-zero processes, various tempering processes, etc. may be used. These additional processes may be performed alone or in combination.

このうち、焼き入れ処理では、焼結体に対し、980℃以上1200℃以下程度、0.2時間以上3時間以下程度の加熱を行った後、急冷する処理を行う。これにより、粉末冶金用金属粉末の組成によっても異なるが、オーステナイトの結晶構造をマルテンサイトの結晶構造に変化させることができる。したがって、この処理は、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼の結晶構造を含む焼結体を製造する際に好適に用いられる。
なお、焼き入れ処理における急冷には、水冷、油冷等が用いられる。
Among these, in the quenching treatment, the sintered body is heated for about 980 ° C. to 1200 ° C. for about 0.2 hours to 3 hours and then rapidly cooled. Thereby, although it changes with compositions of the metal powder for powder metallurgy, the crystal structure of austenite can be changed to the crystal structure of martensite. Therefore, this treatment is suitably used when manufacturing a sintered body including a crystal structure of martensitic stainless steel, for example.
Note that water cooling, oil cooling, or the like is used for rapid cooling in the quenching process.

また、サブゼロ処理は、焼き入れ処理においてマルテンサイトの結晶構造に変化せず、残留したオーステナイトの結晶構造を、冷却によってマルテンサイト化する処理のことである。残留したオーステナイトの結晶構造は、時間の経過とともにマルテンサイト化することが多いが、このとき、焼結体の体積変化を伴うため、経時的に焼結体の寸法が変化してしまうという不具合を伴う。そこで、焼き入れ処理後にサブゼロ処理を行うことで、残留したオーステナイトの結晶構造を半ば強制的にマルテンサイト化することができ、経時的な寸法変化という不具合の発生を予防することができる。   The sub-zero treatment is a treatment that does not change to the martensite crystal structure in the quenching treatment, but converts the remaining austenite crystal structure to martensite by cooling. The crystal structure of the remaining austenite often becomes martensite with the passage of time, but at this time, since the volume of the sintered body is changed, the size of the sintered body changes over time. Accompany. Therefore, by performing the sub-zero treatment after the quenching treatment, the crystal structure of the remaining austenite can be forcibly converted into martensite, and the occurrence of a problem of dimensional change with time can be prevented.

焼結体の冷却には、例えばドライアイスや炭酸ガス、液体窒素等を用いる。
サブゼロ処理の温度は0℃以下程度、時間は0.2時間以上3時間以下程度であるのが好ましい。
For cooling the sintered body, for example, dry ice, carbon dioxide gas, liquid nitrogen or the like is used.
The sub-zero treatment temperature is preferably about 0 ° C. or less, and the time is preferably about 0.2 hours or more and 3 hours or less.

また、焼き戻し処理は、焼き入れ処理後の焼結体に対して、焼き入れ処理よりも低温で再び加熱する処理のことである。これにより、焼結体の硬度を下げつつ靭性を付与することができる。   The tempering process is a process in which the sintered body after the quenching process is heated again at a lower temperature than the quenching process. Thereby, toughness can be provided, reducing the hardness of a sintered compact.

焼き戻し処理の温度は100℃以上200℃以下程度、時間は0.3時間以上5時間以下程度であるのが好ましい。   The temperature of the tempering treatment is preferably about 100 ° C. to 200 ° C., and the time is preferably about 0.3 hours to 5 hours.

また、上述した焼成工程や各種追加処理においては、金属粉末中(焼結体中)の軽元素が揮発し、最終的に得られる焼結体の組成は、金属粉末中の組成から若干変化している場合もある。   In the above-described firing step and various additional treatments, the light element in the metal powder (in the sintered body) volatilizes, and the composition of the finally obtained sintered body slightly changes from the composition in the metal powder. Sometimes it is.

例えば、Cについては、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の5%以上100%以下の範囲内(好ましくは30%以上100%以下の範囲内)で変化する可能性がある。   For example, although C varies depending on the process conditions and processing conditions, the content in the final sintered body is within the range of 5% to 100% of the content in the metal powder for powder metallurgy (preferably 30). % In the range of not less than 100% and not more than 100%).

また、Oについても、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の1%以上50%以下の範囲内(好ましくは3%以上50%以下の範囲内)で変化する可能性がある。   O also varies depending on process conditions and processing conditions, but the content in the final sintered body is in the range of 1% to 50% of the content in the metal powder for powder metallurgy (preferably 3 % In the range of not less than 50% and not more than 50%).

一方、前述したように、製造された焼結体は、必要に応じて行われる追加処理の一環でHIP処理に供されてもよいが、HIP処理を行っても十分な効果が発揮されない場合も多い。HIP処理では、焼結体のさらなる高密度化を図ることができるが、そもそも本発明で得られる焼結体は、焼成工程の終了時点ですでに十分な高密度化が図られている。このため、さらにHIP処理を施したとしても、それ以上の高密度化は進み難い。   On the other hand, as described above, the manufactured sintered body may be subjected to the HIP process as part of an additional process performed as necessary. However, even if the HIP process is performed, a sufficient effect may not be exhibited. Many. In the HIP process, the sintered body can be further densified, but the sintered body obtained by the present invention has already been sufficiently densified at the end of the firing step. For this reason, even if the HIP process is further performed, it is difficult to further increase the density.

加えて、HIP処理では、圧力媒体を介して被処理物を加圧する必要があるため、被処理物が汚染されたり、汚染に伴って被処理物の組成や物性が意図しない変化を生じたり、汚染に伴って被処理物が変色したりするおそれがある。また、加圧されることにより被処理物内において残留応力が発生あるいは増加し、これが経時的に解放されるのに伴って変形や寸法精度の低下といった不具合の発生を招くおそれがある。   In addition, in the HIP process, it is necessary to pressurize the object to be processed through a pressure medium, so that the object to be processed is contaminated, or the composition and physical properties of the object to be processed are unintentionally changed due to the contamination. There is a possibility that the object to be treated may be discolored due to contamination. Further, when the pressure is applied, residual stress is generated or increased in the object to be processed, and as this is released over time, there is a risk of causing problems such as deformation and a decrease in dimensional accuracy.

これに対し、本発明によれば、このようなHIP処理を施すことなく、十分に密度の高い焼結体を製造可能であるため、HIP処理を施した場合と同様の高密度化および高強度化が図られた焼結体を得ることができる。そして、このような焼結体は、汚染や変色、意図しない組成や物性の変化等が少なく、変形や寸法精度の低下といった不具合の発生も少ないものとなる。よって、本発明によれば、機械的強度および寸法精度が高く、耐久性に優れた焼結体を効率よく製造することができる。   On the other hand, according to the present invention, since a sufficiently high density sintered body can be manufactured without performing such HIP treatment, the same high density and high strength as in the case of performing HIP treatment. It is possible to obtain a sintered body that has been made into a uniform shape. Such a sintered body has less contamination, discoloration, unintended composition and change in physical properties, etc., and less defects such as deformation and deterioration of dimensional accuracy. Therefore, according to the present invention, a sintered body having high mechanical strength and dimensional accuracy and excellent durability can be efficiently produced.

また、本発明で製造された焼結体は、機械的特性を向上させる目的の追加処理をほとんど必要としないため、組成や結晶組織が焼結体全体で均一になり易い。このため、構造的な等方性が高く、形状によらず全方位からの荷重に対する耐久性に優れたものとなる。   In addition, the sintered body produced according to the present invention requires almost no additional treatment for the purpose of improving mechanical properties, and therefore the composition and crystal structure are likely to be uniform throughout the sintered body. For this reason, structural isotropy is high, and it becomes the thing excellent in the durability with respect to the load from all directions irrespective of a shape.

以上、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   As mentioned above, although the metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder, and sintered compact of this invention were demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.

また、本発明の焼結体は、例えば、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機(例えばロケット等)用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機のような電気機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品、原子力発電所、火力発電所、水力発電所、製油所、化学コンビナートのようなプラント用部品、時計用部品、金属食器、宝飾品、眼鏡フレームのような装飾品の他、あらゆる構造部品に用いられる。   In addition, the sintered body of the present invention includes, for example, parts for transportation equipment such as parts for automobiles, parts for bicycles, parts for railway vehicles, parts for ships, parts for aircraft, parts for space transport aircraft (for example, rockets). , Parts for electronic devices such as parts for personal computers, parts for mobile phones, parts for electrical equipment such as refrigerators, washing machines, air conditioners, machine parts such as machine tools and semiconductor manufacturing equipment, nuclear power plants, It is used for plant parts such as thermal power plants, hydroelectric power plants, refineries, chemical complexes, clock parts, metal tableware, jewelry, decorative items such as eyeglass frames, and all structural parts.

次に、本発明の実施例について説明する。
1.射出成形法による成形を伴う焼結体の製造
(サンプルNo.1)
[1]まず、水アトマイズ法により製造された表1に示す組成の金属粉末を用意した。なお、この金属粉末の平均粒径は3.86μm、タップ密度は4.38g/cm、比表面積は0.24m/gであった。
Next, examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of sintered body with molding by injection molding method (Sample No. 1)
[1] First, a metal powder having the composition shown in Table 1 manufactured by the water atomization method was prepared. The metal powder had an average particle size of 3.86 μm, a tap density of 4.38 g / cm 3 , and a specific surface area of 0.24 m 2 / g.

また、表1に示す粉末の組成は、誘導結合高周波プラズマ発光分析法(ICP法)により同定、定量した。また、ICP分析には、(株)リガク製、ICP装置(CIROS120型)を用いた。また、CおよびSの同定、定量には、LECO社製炭素・硫黄分析装置(CS−200)を用いた。さらに、Oの同定、定量には、LECO社製酸素・窒素分析装置(TC−300/EF−300)を用いた。   Moreover, the composition of the powder shown in Table 1 was identified and quantified by inductively coupled high-frequency plasma emission spectrometry (ICP method). For ICP analysis, an ICP device (CIROS120 type) manufactured by Rigaku Corporation was used. Further, a carbon / sulfur analyzer (CS-200) manufactured by LECO was used for identification and quantification of C and S. Further, an oxygen / nitrogen analyzer (TC-300 / EF-300) manufactured by LECO was used for identification and quantification of O.

[2]次に、金属粉末と、ポリプロピレンおよびワックスの混合物(有機バインダー)とを、質量比で9:1となるよう秤量して混合し、混合原料を得た。   [2] Next, the metal powder and a mixture of polypropylene and wax (organic binder) were weighed and mixed so that the mass ratio was 9: 1 to obtain a mixed raw material.

[3]次に、この混合原料を混練機で混練し、コンパウンドを得た。
[4]次に、このコンパウンドを、以下に示す成形条件で、射出成形機にて成形し、成形体を作製した。
[3] Next, the mixed raw material was kneaded with a kneader to obtain a compound.
[4] Next, this compound was molded by an injection molding machine under the molding conditions shown below to produce a molded body.

<成形条件>
・材料温度:150℃
・射出圧力:11MPa(110kgf/cm
<Molding conditions>
-Material temperature: 150 ° C
Injection pressure: 11 MPa (110 kgf / cm 2 )

[5]次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理(脱脂処理)を施し、脱脂体を得た。   [5] Next, the obtained molded body was subjected to heat treatment (degreasing treatment) under the following degreasing conditions to obtain a degreased body.

<脱脂条件>
・脱脂温度 :450℃
・脱脂時間 :2時間(脱脂温度での保持時間)
・脱脂雰囲気:窒素雰囲気
<Degreasing conditions>
・ Degreasing temperature: 450 ° C
・ Degreasing time: 2 hours (holding time at the degreasing temperature)
・ Degreasing atmosphere: Nitrogen atmosphere

[6]次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。なお、焼結体の形状は、直径10mm、厚さ5mmの円筒形状とした。   [6] Next, the obtained degreased body was fired under the firing conditions shown below. This obtained the sintered compact. The shape of the sintered body was a cylindrical shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm.

<焼成条件>
・焼成温度 :1150℃
・焼成時間 :3時間(焼成温度での保持時間)
・焼成雰囲気:アルゴン雰囲気
<Baking conditions>
・ Baking temperature: 1150 ° C
-Firing time: 3 hours (holding time at the firing temperature)
・ Baking atmosphere: Argon atmosphere

[7]次に、得られた焼結体に対し、以下に示す条件で焼き入れ処理を施した。
<焼き入れ処理条件>
・焼き入れ温度 :980℃
・焼き入れ時間 :4時間
・焼き入れ雰囲気:アルゴン雰囲気
・冷却方法 :水冷
[7] Next, the obtained sintered body was subjected to quenching treatment under the following conditions.
<Quenching treatment conditions>
-Quenching temperature: 980 ° C
-Quenching time: 4 hours-Quenching atmosphere: Argon atmosphere-Cooling method: Water cooling

[8]次に、焼き入れ処理を施した焼結体に対し、以下に示す条件でサブゼロ処理を施した。   [8] Next, the sintered body subjected to the quenching treatment was subjected to sub-zero treatment under the following conditions.

<サブゼロ処理条件>
・サブゼロ処理温度 :−196℃
・サブゼロ処理時間 :2時間
<Sub-zero treatment conditions>
Sub-zero treatment temperature: -196 ° C
・ Sub zero processing time: 2 hours

[9]次に、サブゼロ処理を施した焼結体に対し、以下に示す条件で焼き戻し処理を施した。   [9] Next, the sintered body subjected to the sub-zero treatment was tempered under the following conditions.

<焼き戻し処理条件>
・焼き戻し処理温度 :210℃
・焼き戻し処理時間 :4時間
<Tempering treatment conditions>
・ Tempering treatment temperature: 210 ℃
・ Tempering treatment time: 4 hours

(サンプルNo.2〜36)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表1に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.1の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルNo.36の焼結体は、サンプルNo.35で得られた焼結体に対し、さらに以下の条件でHIP処理を施して焼結体の高密度化を図ったものである。また、サンプルNo.28〜30の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表1には、備考欄に「ガス」と表記している。
(Sample Nos. 2-36)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 1, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1. Sample No. The sintered body of Sample No. The sintered body obtained in 35 is further subjected to HIP treatment under the following conditions to increase the density of the sintered body. Sample No. The sintered bodies 28 to 30 were obtained using metal powders produced by the gas atomization method. In Table 1, “gas” is written in the remarks column.

<HIP処理条件>
・加熱温度 :1100℃
・加熱時間 :2時間
・加圧力 :100MPa
<HIP processing conditions>
・ Heating temperature: 1100 ° C
・ Heating time: 2 hours ・ Pressure: 100 MPa

Figure 0006308073
Figure 0006308073

なお、表1においては、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末および焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」、本発明に相当しないものを「比較例」としている。   In Table 1, each sample No. Among these metal powders for powder metallurgy and sintered bodies, those corresponding to the present invention are referred to as “Examples”, and those not corresponding to the present invention are referred to as “Comparative Examples”.

(サンプルNo.37〜67)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表2に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.1の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルNo.67の焼結体は、サンプルNo.66で得られた焼結体に対し、さらに以下の条件でHIP処理を施して焼結体の高密度化を図ったものである。また、サンプルNo.57〜59の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表2には、備考欄に「ガス」と表記している。
(Sample No. 37-67)
Except for changing the composition of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 2, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1. Sample No. The sintered body of No. 67 is sample no. The sintered body obtained in 66 is further subjected to HIP treatment under the following conditions to increase the density of the sintered body. Sample No. The sintered bodies 57 to 59 were obtained using metal powders produced by the gas atomizing method. In Table 2, “gas” is written in the remarks column.

<HIP処理条件>
・加熱温度 :1100℃
・加熱時間 :2時間
・加圧力 :100MPa
<HIP processing conditions>
・ Heating temperature: 1100 ° C
・ Heating time: 2 hours ・ Pressure: 100 MPa

Figure 0006308073
Figure 0006308073

なお、表2においては、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末および焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。   In Table 2, each sample No. Among these metal powders for powder metallurgy and sintered bodies, those corresponding to the present invention are referred to as “Examples”, and those not corresponding to the present invention are referred to as “Comparative Examples”.

2.射出成形法による成形を伴う焼結体の評価
2.1 相対密度の評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2501に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表3、4に示す。
2. 2. Evaluation of Sintered Body with Molding by Injection Molding Method 2.1 Evaluation of Relative Density In accordance with the method of measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501, the sintered metal was measured and the metal for powder metallurgy used to manufacture each sintered body The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the powder.
The calculation results are shown in Tables 3 and 4.

2.2 ビッカース硬度の評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2244に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表3、4に示す。
2.2 Evaluation of Vickers hardness The Vickers hardness of the sintered body was measured according to the test method of the Vickers hardness test specified in JIS Z 2244.
The measurement results are shown in Tables 3 and 4.

2.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2241に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、0.2%耐力および伸びを測定した。
そして、測定したこれらの物性値について、以下の評価基準にしたがって評価した。
2.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation With respect to the sintered body, tensile strength, 0.2% proof stress and elongation were measured according to the metal material tensile test method specified in JIS Z 2241.
And about these measured physical-property values, it evaluated in accordance with the following evaluation criteria.

<引張強さの評価基準>
A:焼結体の引張強さが非常に大きい(1800MPa以上)
B:焼結体の引張強さが大きい(1600MPa以上1800MPa未満)
C:焼結体の引張強さがやや大きい(1400MPa以上1600MPa未満)
D:焼結体の引張強さがやや小さい(1200MPa以上1400MPa未満)
E:焼結体の引張強さが小さい(1000MPa以上1200MPa未満)
F:焼結体の引張強さが非常に小さい(800MPa以上1000MPa未満)
G:焼結体の引張強さが特に小さい(800MPa未満)
<Evaluation criteria for tensile strength>
A: The tensile strength of the sintered body is very large (1800 MPa or more).
B: The tensile strength of the sintered body is large (1600 MPa to less than 1800 MPa)
C: Sintered body has a slightly high tensile strength (1400 MPa to less than 1600 MPa)
D: The tensile strength of the sintered body is slightly small (from 1200 MPa to less than 1400 MPa)
E: The tensile strength of the sintered body is small (1000 MPa or more and less than 1200 MPa)
F: The tensile strength of the sintered body is very small (800 MPa or more and less than 1000 MPa)
G: The tensile strength of the sintered body is particularly small (less than 800 MPa)

<0.2%耐力の評価基準>
A:焼結体の0.2%耐力が非常に大きい(1200MPa以上)
B:焼結体の0.2%耐力が大きい(1100MPa以上1200MPa未満)
C:焼結体の0.2%耐力がやや大きい(1000MPa以上1100MPa未満)
D:焼結体の0.2%耐力がやや小さい(900MPa以上1000MPa未満)
E:焼結体の0.2%耐力が小さい(800MPa以上900MPa未満)
F:焼結体の0.2%耐力が非常に小さい(700MPa以上800MPa未満)
G:焼結体の0.2%耐力が特に小さい(700MPa未満)
<Evaluation criteria for 0.2% proof stress>
A: The 0.2% proof stress of the sintered body is very large (1200 MPa or more).
B: The 0.2% yield strength of the sintered body is large (1100 MPa or more and less than 1200 MPa).
C: The 0.2% yield strength of the sintered body is slightly large (1000 MPa or more and less than 1100 MPa)
D: The 0.2% yield strength of the sintered body is slightly small (900 MPa or more and less than 1000 MPa)
E: The 0.2% yield strength of the sintered body is small (800 MPa or more and less than 900 MPa)
F: The 0.2% yield strength of the sintered body is very small (700 MPa or more and less than 800 MPa)
G: The 0.2% proof stress of the sintered body is particularly small (less than 700 MPa)

<伸びの評価基準>
A:焼結体の伸びが非常に大きい(7%以上)
B:焼結体の伸びが大きい(6%以上7%未満)
C:焼結体の伸びがやや大きい(5%以上6%未満)
D:焼結体の伸びがやや小さい(4%以上5%未満)
E:焼結体の伸びが小さい(3%以上4%未満)
F:焼結体の伸びが非常に小さい(2%以上3%未満)
G:焼結体の伸びが特に小さい(2%未満)
以上の評価結果を表3、4に示す。
<Evaluation criteria for elongation>
A: The elongation of the sintered body is very large (7% or more)
B: The elongation of the sintered body is large (from 6% to less than 7%)
C: The elongation of the sintered body is slightly large (5% or more and less than 6%)
D: The elongation of the sintered body is slightly small (4% or more and less than 5%)
E: The elongation of the sintered body is small (from 3% to less than 4%)
F: The elongation of the sintered body is very small (2% or more and less than 3%)
G: The elongation of the sintered body is particularly small (less than 2%)
The above evaluation results are shown in Tables 3 and 4.

Figure 0006308073
Figure 0006308073

Figure 0006308073
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表3、4から明らかなように、各実施例で得られた焼結体は、各比較例(HIP処理を施したものを除く。)で得られた焼結体に比べて、相対密度が高く、ビッカース硬度も高いものであることが認められた。また、引張強さ、0.2%耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。   As apparent from Tables 3 and 4, the sintered body obtained in each example had a relative density as compared with the sintered body obtained in each comparative example (excluding those subjected to HIP treatment). It was found to be high and have a high Vickers hardness. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.

3.圧粉成形法による成形を伴う焼結体の製造
(サンプルNo.68)
[1]まず、表5に示す組成の金属粉末を、サンプルNo.1の場合と同様、水アトマイズ法により製造した。
[2]次に、スプレードライ法により、金属粉末を造粒した。このとき使用したバインダーはポリビニルアルコールであり、金属粉末100質量部に対して1質量部になる量を使用した。また、ポリビニルアルコール1質量部に対して50質量部の溶媒(イオン交換水)を使用した。これにより、平均粒径50μmの造粒粉末を得た。
3. Manufacture of sintered body with molding by compacting method (Sample No. 68)
[1] First, a metal powder having the composition shown in Table 5 was added to Sample No. As in the case of 1, it was produced by the water atomization method.
[2] Next, the metal powder was granulated by spray drying. The binder used at this time was polyvinyl alcohol, and the amount used was 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the metal powder. Moreover, 50 mass parts solvent (ion-exchange water) was used with respect to 1 mass part of polyvinyl alcohol. This obtained the granulated powder with an average particle diameter of 50 micrometers.

[3]次に、この造粒粉末を、以下に示す成形条件で、プレス成形機にて成形し、成形体を作製した。なお、成形体の形状は、20mm角の立方体形状とした。
<成形条件>
・材料温度:90℃
・成形圧力:600MPa(6t/cm
[3] Next, this granulated powder was molded by a press molding machine under the molding conditions shown below to produce a molded body. The shape of the molded body was a 20 mm square cube shape.
<Molding conditions>
・ Material temperature: 90 ℃
Molding pressure: 600 MPa (6 t / cm 2 )

[4]次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理(脱脂処理)を施し、脱脂体を得た。
<脱脂条件>
・脱脂温度 :450℃
・脱脂時間 :2時間(脱脂温度での保持時間)
・脱脂雰囲気:窒素雰囲気
[4] Next, the obtained molded body was subjected to heat treatment (degreasing treatment) under the following degreasing conditions to obtain a degreased body.
<Degreasing conditions>
・ Degreasing temperature: 450 ° C
・ Degreasing time: 2 hours (holding time at the degreasing temperature)
・ Degreasing atmosphere: Nitrogen atmosphere

[5]次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。
<焼成条件>
・焼成温度 :1150℃
・焼成時間 :3時間(焼成温度での保持時間)
・焼成雰囲気:アルゴン雰囲気
[6]次に、サンプルNo.1の場合と同様、得られた焼結体に対し、焼き入れ処理、サブゼロ処理および焼き戻し処理を施した。
[5] Next, the obtained degreased body was fired under the firing conditions shown below. This obtained the sintered compact.
<Baking conditions>
・ Baking temperature: 1150 ° C
-Firing time: 3 hours (holding time at the firing temperature)
-Firing atmosphere: Argon atmosphere [6] Next, sample no. As in the case of 1, the obtained sintered body was subjected to quenching treatment, sub-zero treatment and tempering treatment.

(サンプルNo.69〜84)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表5に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.68の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルNo.84の焼結体は、サンプルNo.83の焼結体に対し、さらに以下の条件でHIP処理を施して焼結体の高密度化を図ったものである。
<HIP処理条件>
・加熱温度 :1100℃
・加熱時間 :2時間
・加圧力 :100MPa
(Sample No. 69-84)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 5, each sample No. As in the case of 68, a sintered body was obtained. Sample No. The sintered body of No. 84 is Sample No. The 83 sintered body was further subjected to HIP treatment under the following conditions to increase the density of the sintered body.
<HIP processing conditions>
・ Heating temperature: 1100 ° C
・ Heating time: 2 hours ・ Pressure: 100 MPa

Figure 0006308073
Figure 0006308073

なお、表5においては、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末および焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。   In Table 5, each sample No. Among these metal powders for powder metallurgy and sintered bodies, those corresponding to the present invention are referred to as “Examples”, and those not corresponding to the present invention are referred to as “Comparative Examples”.

4.圧粉成形法による成形を伴う焼結体の評価
4.1 相対密度の評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2501に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表6に示す。
4). 4. Evaluation of sintered body with compaction by compacting method 4.1 Evaluation of relative density In accordance with the method of measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501, the sintered metal was measured and the metal for powder metallurgy used to manufacture each sintered body The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the powder.
Table 6 shows the calculation results.

4.2 ビッカース硬度の評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2244に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表6に示す。
4.2 Evaluation of Vickers hardness The Vickers hardness of the sintered body was measured according to the test method of the Vickers hardness test specified in JIS Z 2244.
Table 6 shows the measurement results.

4.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
各サンプルNo.の焼結体について、JIS Z 2241に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、0.2%耐力および伸びを測定した。
そして、測定したこれらの物性値について、前述の評価基準にしたがって評価した。
以上の評価結果を表6に示す。
4.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation With respect to the sintered body, tensile strength, 0.2% proof stress and elongation were measured according to the metal material tensile test method specified in JIS Z 2241.
And about these measured physical-property values, it evaluated in accordance with the above-mentioned evaluation criteria.
The above evaluation results are shown in Table 6.

Figure 0006308073
Figure 0006308073

表6から明らかなように、各実施例で得られた焼結体は、圧粉成形法(プレス成形法)により成形体を焼結してなるものであっても、相対密度が高く、ビッカース硬度も高いものであることが認められた。また、引張強さ、0.2%耐力および伸びといった特性についても、比較例で得られた焼結体との間に有意差があることが認められた。   As can be seen from Table 6, the sintered bodies obtained in each Example have a high relative density even if the sintered body is sintered by a compacting method (press molding method), and the Vickers It was recognized that the hardness was also high. Moreover, it was recognized that there was a significant difference from the sintered body obtained in the comparative example with respect to characteristics such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.

以上のことから、Fe−Cr−C−Si系の合金粉末を焼結してなる焼結体においては、さらにZrとNbとを適度に添加することで、HIP処理のような高密度化を図る追加処理を施さなくても、高密度化および高硬度化を実現し得ることが明らかとなった。   From the above, in the sintered body formed by sintering the Fe—Cr—C—Si alloy powder, Zr and Nb are added appropriately to increase the density as in the HIP process. It has become clear that higher density and higher hardness can be achieved without additional processing.

なお、HIP処理を施した焼結体では、各実施例で得られた焼結体と同程度の高密度および高硬度が実現されていた。したがって、本発明によれば、HIP処理を施すことなく、HIP処理と同程度以上の高密度化が図られることが明らかとなった。   In addition, in the sintered compact which performed the HIP process, the high density and high hardness comparable as the sintered compact obtained in each Example were implement | achieved. Therefore, according to the present invention, it has been clarified that a higher density than the HIP process can be achieved without performing the HIP process.

また、各実施例で得られた粉末冶金用金属粉末中の不純物の含有率を測定したところ、いずれも合計で0.03質量%未満であった。   Moreover, when the content rate of the impurity in the metal powder for powder metallurgy obtained in each Example was measured, all were less than 0.03 mass%.

また、サンプルNo.1の焼結体中のC含有率およびO含有率を再度測定したところ、0.75質量%および0.02質量%であった。   Sample No. When the C content and the O content in the sintered body 1 were measured again, they were 0.75% by mass and 0.02% by mass.

なお、サンプルNo.1の焼結体において、焼き入れ処理、サブゼロ処理および焼き戻し処理を行う前の焼結体(焼結直後の焼結体)についても2.1と同様にして相対密度を評価したところ、表3に示すのと同等の値が得られた。   Sample No. In the sintered body of No. 1, the relative density of the sintered body before performing the quenching treatment, the sub-zero treatment and the tempering treatment (sintered body immediately after sintering) was evaluated in the same manner as in 2.1. A value equivalent to that shown in 3 was obtained.

Claims (24)

Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
Fe is the main component,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Powder metallurgy metal powder Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
Feが主成分であり、
Crが10.5質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.35質量%以上1.15質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.4質量%以上0.85質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.08質量%以上1.3質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
Fe is the main component,
Cr is contained in a ratio of 10.5% by mass or more and 20% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.35 mass% to 1.15 mass%,
Si is contained at a ratio of 0.4 mass% or more and 0.85 mass% or less,
Zr is contained in a ratio of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less,
Nb is contained in a ratio of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.08% by mass to 1.3% by mass in total ,
Powder metallurgy metal powder Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
Feが主成分であり、
Crが11質量%以上18質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.4質量%以上1.1質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.5質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.1質量%以上1質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
Fe is the main component,
Cr is included at a ratio of 11% by mass or more and 18% by mass or less,
C is contained at a ratio of 0.4% by mass or more and 1.1% by mass or less,
Si is contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Zr is included at a ratio of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.1% by mass or more and 1% by mass or less in total ,
Powder metallurgy metal powder Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
マルテンサイトの結晶構造を有している請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 3, which has a martensite crystal structure. Nbの含有率に対するZrの含有率の比率Zr/Nbは、0.3以上3以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio Zr / Nb of a content ratio of Zr to a content ratio of Nb is 0.3 or more and 3 or less. Nbの含有率に対するZrの含有率の比率Zr/Nbは、0.5以上2以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio Zr / Nb of a content ratio of Zr to a content ratio of Nb is 0.5 or more and 2 or less. Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.05質量%以上0.6質量%以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 6, wherein the total content of Zr and Nb is 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less. Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.1質量%以上0.48質量%以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 6, wherein the total content of Zr and Nb is 0.1% by mass or more and 0.48% by mass or less. Zrの含有率とNbの含有率の合計が0.12質量%以上0.24質量%以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 6, wherein the total content of Zr and Nb is 0.12% by mass or more and 0.24% by mass or less. Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.1以上0.7以下である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The ratio of (Zr + Nb) to Si content (Zr + Nb) / Si is 0.1 or more and 0.7 or less, where (Zr + Nb) is the sum of the Zr content and the Nb content. 10. The metal powder for powder metallurgy according to any one of 9 above. Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.15以上0.6以下である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The ratio of (Zr + Nb) to Si content (Zr + Nb) / Si is 0.15 or more and 0.6 or less, where (Zr + Nb) is the sum of the Zr content and Nb content. 10. The metal powder for powder metallurgy according to any one of 9 above. Zrの含有率とNbの含有率の合計を(Zr+Nb)としたとき、Siの含有率に対する(Zr+Nb)の比率(Zr+Nb)/Siは、0.17以上0.5以下である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The ratio of (Zr + Nb) to Si content (Zr + Nb) / Si is 0.17 or more and 0.5 or less, where (Zr + Nb) is the sum of the content of Zr and the content of Nb. 10. The metal powder for powder metallurgy according to any one of 9 above. Mnが0.01質量%以上1.25質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし12のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 12, wherein Mn is contained in a proportion of 0.01 mass% or more and 1.25 mass% or less. Mnが0.03質量%以上0.3質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし12のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 12, wherein Mn is contained in a proportion of 0.03% by mass to 0.3% by mass. Mnが0.05質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし12のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 12, wherein Mn is contained in a proportion of 0.05 mass% or more and 0.2 mass% or less. Niが0.05質量%以上0.6質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし15のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 15, wherein Ni is contained in a proportion of 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less. Niが0.06質量%以上0.4質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし15のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 15, wherein Ni is contained in a ratio of 0.06 mass% to 0.4 mass%. Niが0.07質量%以上0.25質量%以下の割合で含まれる請求項1ないし15のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 15, wherein Ni is contained at a ratio of 0.07 mass% or more and 0.25 mass% or less. 平均粒径が0.5μm以上30μm以下である請求項1ないし18のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末。   The metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 18, wherein the average particle size is 0.5 µm or more and 30 µm or less. 請求項1ないし19のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属粉末の粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とするコンパウンド。   A compound comprising: the metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 19; and a binder that binds particles of the metal powder for powder metallurgy. 請求項1ないし19のいずれか1項に記載の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特徴とする造粒粉末。   A granulated powder obtained by granulating the metal powder for powder metallurgy according to any one of claims 1 to 19. Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下である粉末冶金用金属粉末を焼結して製造されたことを特徴とする焼結体。
Fe is the main component,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Sintered bodies Mo content is characterized by being produced by sintering a metal powder for Der Ru powder metallurgy than 0.8 wt%.
Feが主成分であり、
Crが10質量%以上30質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.15質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Zrが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Nbが0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
MnおよびNiが合計で0.05質量%以上1.6質量%以下の割合で含まれ
Moの含有率が0.8質量%以下であることを特徴とする焼結体。
Fe is the main component,
Cr is included in a proportion of 10% by mass to 30% by mass,
C is contained at a ratio of 0.15% by mass or more and 1.5% by mass or less,
Si is contained in a ratio of 0.3% by mass or more and 1% by mass or less,
Zr is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Nb is included in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Mn and Ni are included in a ratio of 0.05% by mass or more and 1.6% by mass or less in total ,
Sintered bodies Mo content is characterized der Rukoto than 0.8 wt%.
相対密度が97%以上であり、かつ、表面のビッカース硬度が570以上である請求項22または23に記載の焼結体。   The sintered body according to claim 22 or 23, wherein the relative density is 97% or more and the surface has a Vickers hardness of 570 or more.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6358246B2 (en) * 2015-01-08 2018-07-18 セイコーエプソン株式会社 Metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder, sintered body and decoration
JP6314846B2 (en) * 2015-01-09 2018-04-25 セイコーエプソン株式会社 Metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder and sintered body
JP6367177B2 (en) * 2015-12-28 2018-08-01 ニチアス株式会社 Cylinder head gasket and stainless steel plate for cylinder head gasket
JP6376179B2 (en) * 2016-07-06 2018-08-22 セイコーエプソン株式会社 Metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder and sintered body
JP6376178B2 (en) 2016-07-06 2018-08-22 セイコーエプソン株式会社 Gears, reduction gears, robots, and moving objects
US20190270135A1 (en) * 2017-04-28 2019-09-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Metallic build material granules
EP3548209A4 (en) * 2017-04-28 2020-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Metallic build material granules
CN107377975A (en) * 2017-06-22 2017-11-24 东莞华晶粉末冶金有限公司 Alloy powder injection moulding feeding and preparation method thereof
EP3722028A4 (en) * 2017-12-07 2020-11-18 JFE Steel Corporation Method for producing atomized metal powder
CN108188388A (en) * 2017-12-29 2018-06-22 中国第汽车股份有限公司 A kind of powder injection-molded material of stainless steel metal for fuel injector ball seat
CN109273233A (en) * 2018-09-19 2019-01-25 上海岱梭动力科技有限公司 The preparation method and magnetic core of magnetic core
JP7114623B2 (en) * 2019-01-30 2022-08-08 住友電気工業株式会社 Sintered material and method for producing sintered material
CN110273114B (en) * 2019-08-06 2021-04-09 华北理工大学 Wear-resistant iron-silicon-chromium alloy and preparation method thereof
CN112548094B (en) * 2020-12-04 2023-04-18 东北大学 30Cr15MoY alloy steel powder for laser additive manufacturing or remanufacturing and using method thereof
CN114260449B (en) * 2021-11-06 2022-07-15 广东省粤钢新材料科技有限公司 High-hardness stainless steel wire

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3992161A (en) * 1973-01-22 1976-11-16 The International Nickel Company, Inc. Iron-chromium-aluminum alloys with improved high temperature properties
JPS62196356A (en) * 1986-02-20 1987-08-29 Aichi Steel Works Ltd Martensitic heat-resistant stainless steel
JP2874159B2 (en) * 1986-04-14 1999-03-24 日産自動車株式会社 Rocker arm for internal combustion engine
JPH07103451B2 (en) * 1987-05-02 1995-11-08 日産自動車株式会社 Abrasion resistant iron-based sintered alloy
JPH068487B2 (en) * 1989-05-02 1994-02-02 新日本製鐵株式会社 Ferritic heat resistant steel with excellent toughness at weld bond
CN1039036C (en) * 1993-12-28 1998-07-08 新日本制铁株式会社 Martensitic heat-resisting steel having excellent resistance to HAZ softening and process for producing the steel
JP3386266B2 (en) * 1993-12-28 2003-03-17 新日本製鐵株式会社 Martensitic heat-resistant steel excellent in HAZ softening resistance and method for producing the same
JP3020924B1 (en) * 1998-09-25 2000-03-15 株式会社日立製作所 Manufacturing method of high strength and high corrosion resistant ferritic steel
MY120831A (en) * 1998-12-08 2005-11-30 Sumitomo Metal Ind Martensitic stainless steel products.
JP3946369B2 (en) * 1998-12-24 2007-07-18 日新製鋼株式会社 Wear-resistant steel
TW477821B (en) * 1998-12-24 2002-03-01 Nisshin Steel Co Ltd An abrasion-resistant steel and a weaving machine member make of an abrasion-resistant
JP3587719B2 (en) * 1999-03-23 2004-11-10 愛知製鋼株式会社 Stainless steel for cutting tools with excellent corrosion resistance, sharpness persistence and workability
US6793746B2 (en) * 1999-07-26 2004-09-21 Daido Steel Co., Ltd. Stainless steel parts with suppressed release of sulfide gas and method of producing
EP1391528B1 (en) * 2001-05-15 2008-03-05 Nisshin Steel Co., Ltd. Ferritic stainless steal and martensitic stainless steel both being excellent in machinability
US20060065327A1 (en) * 2003-02-07 2006-03-30 Advance Steel Technology Fine-grained martensitic stainless steel and method thereof
JP3952006B2 (en) * 2003-11-26 2007-08-01 セイコーエプソン株式会社 Raw material powder for sintering or granulated powder for sintering and sintered body thereof
KR20120087153A (en) * 2009-10-16 2012-08-06 회가내스 아베 Nitrogen containing, low nickel sintered stainless steel
JP5585237B2 (en) * 2010-06-24 2014-09-10 セイコーエプソン株式会社 Metal powder for powder metallurgy and sintered body
JP5760338B2 (en) * 2010-06-25 2015-08-05 セイコーエプソン株式会社 Binder composition for powder metallurgy, compound for powder metallurgy and sintered body
JP5987284B2 (en) * 2011-09-07 2016-09-07 日立化成株式会社 Sintered alloy and method for producing the same

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