JP6372512B2 - Metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder, sintered body and heat-resistant parts - 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、焼結体および耐熱部品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, a sintered body, and a heat-resistant component.
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、15〜30原子%の希土類金属を含み、残部が遷移金属からなる合金粉末が焼結されてなる光磁気記録媒体用ターゲットが提案されている。そして、このターゲットは、耐食性を改善する元素として、Ti、V、Nb、Ta等を15原子%以下で添加することが開示されている。これにより、特許文献1に記載の発明では、ターゲットの機械的強度の向上が図られている。 For example, Patent Document 1 proposes a magneto-optical recording medium target obtained by sintering an alloy powder containing 15 to 30 atomic% of a rare earth metal and the balance being a transition metal. And it is disclosed that this target adds Ti, V, Nb, Ta, etc. at 15 atomic% or less as an element which improves corrosion resistance. Thereby, in the invention described in Patent Document 1, the mechanical strength of the target is improved.
一方、特許文献2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、焼結性の向上が図られることにより、高密度の焼結体を容易に製造することができる。かかる焼結体は、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。 On the other hand, Patent Document 2 proposes a metal powder for powder metallurgy comprising Zr and Si, with the balance being at least one selected from the group consisting of Fe, Co and Ni and an inevitable element. According to such a metal powder for powder metallurgy, a high-density sintered body can be easily manufactured by improving the sinterability. In recent years, such sintered bodies have been widely used for various machine parts and structural parts.
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うことで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 density is increased by performing additional processing such as hot isostatic pressing (HIP processing) on the sintered body. The cost cannot be avoided.
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.
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、ならびに高密度の焼結体および耐熱部品を提供することにある。 The objective of this invention is providing the metal powder for powder metallurgy which can manufacture a high-density sintered compact, a compound, and a granulated powder, and a high-density sintered compact and a heat-resistant component.
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、Coが主成分であり、
Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、
Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Coが主成分であり、
Crが15質量%以上24質量%以下の割合で含まれ、
Niが7質量%以上32質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で5質量%以上18質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.4質量%以上1.2質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.2質量%以上0.6質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Coが主成分であり、
Crが18質量%以上23質量%以下の割合で含まれ、
Niが9質量%以上36質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で7質量%以上16質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.5質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.3質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれてい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 Co,
Cr is contained in a proportion of 10% by mass to 25% by mass,
Ni is contained in a proportion of 5% by mass or more and 40% by mass or less,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less,
C is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.01% by mass to 0.5% by mass,
The second element is contained in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is mainly composed of Co,
Cr is contained at a ratio of 15% by mass or more and 24% by mass or less,
Ni is contained in a ratio of 7% by mass to 32% by mass,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 5% by mass to 18% by mass in total,
Si is contained at a ratio of 0.4% by mass or more and 1.2% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a ratio of 0.03% by mass to 0.2% by mass,
The second element is contained in a proportion of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less.
The metal powder for powder metallurgy of the present invention is mainly composed of Co,
Cr is contained in a proportion of 18% by mass to 23% by mass,
Ni is contained in a proportion of 9% by mass to 36% by mass,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 7% by mass to 16% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 1% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
The second element is contained in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less.
これにより、合金組成の最適化が図られ、粉末冶金用金属粉末の焼結時の緻密化を促進することができる。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可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。 Thereby, optimization of an alloy composition is achieved and densification at the time of sintering of the metal powder for powder metallurgy can be promoted. As a result, a metal powder for powder metallurgy capable of producing a high-density sintered body without additional processing is obtained.
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Feが0.5質量%以上5質量%以下の割合で含まれていることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Feが0.8質量%以上3質量%以下の割合で含まれていることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Feが1質量%以上2.5質量%以下の割合で含まれていることが好ましい。
これにより、製造される焼結体の機械的特性をより高めることができる。
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Fe is further contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Fe is further contained in a proportion of 0.8 mass% to 3 mass%.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, it is preferable that Fe is contained in a proportion of 1% by mass or more and 2.5% by mass or less.
Thereby, the mechanical characteristic of the sintered compact manufactured can be improved more.
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第1元素の含有率を前記第1元素の原子量で除した値をX1とし、前記第2元素の含有率を前記第2元素の原子量で除した値をX2としたとき、X1/X2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、前記第1元素の含有率を前記第1元素の原子量で除した値をX1とし、前記第2元素の含有率を前記第2元素の原子量で除した値をX2としたとき、X1/X2は、0.5以上2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、前記第1元素の含有率を前記第1元素の原子量で除した値をX1とし、前記第2元素の含有率を前記第2元素の原子量で除した値をX2としたとき、X1/X2は、0.75以上1.3以下であることが好ましい。
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the value obtained by dividing the content of the first element by the atomic weight of the first element is X1, and the value obtained by dividing the content of the second element by the atomic weight of the second element Is X2, X1 / X2 is preferably 0.3 or more and 3 or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the value obtained by dividing the content of the first element by the atomic weight of the first element is X1, and the value obtained by dividing the content of the second element by the atomic weight of the second element When X is X2, X1 / X2 is preferably 0.5 or more and 2 or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the value obtained by dividing the content of the first element by the atomic weight of the first element is X1, and the value obtained by dividing the content of the second element by the atomic weight of the second element Is X2, X1 / X2 is preferably 0.75 or more and 1.3 or less.
これにより、粉末冶金用金属粉末が焼成されたとき、第1元素の炭化物等の析出と第2元素の炭化物等の析出の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、高密度で焼結体特性に優れた焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。 Thereby, when the metal powder for powder metallurgy is fired, it is possible to optimize the difference in timing between the precipitation of the first element carbide and the like and the precipitation of the second element carbide and the like. 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, a metal powder for powder metallurgy capable of producing a sintered body having high density and excellent sintered body characteristics can be obtained.
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第1元素の含有率と前記第2元素の含有率の合計が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、前記第1元素の含有率と前記第2元素の含有率の合計が0.10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、前記第1元素の含有率と前記第2元素の含有率の合計が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 content of the first element and the content of the second element 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, the total content of the first element and the content of the second element is preferably 0.10% by mass or more and 0.48% by mass or less.
In the metal powder for powder metallurgy of the present invention, the total content of the first element and the content of the second element 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、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 includes the metal powder for powder metallurgy of the present invention.
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造粒粉末が得られる。
The granulated powder of the present invention comprises 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、Coが主成分であり、
Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、
Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体が得られる。
The sintered body of the present invention is mainly composed of Co,
Cr is contained in a proportion of 10% by mass to 25% by mass,
Ni is contained in a proportion of 5% by mass or more and 40% by mass or less,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less,
C is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.01% by mass to 0.5% by mass,
The second element is contained in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less.
Thereby, a high-density sintered compact is obtained, without performing an additional process.
本発明の耐熱部品は、本発明の焼結体を含むことを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度で耐熱性に優れた耐熱部品が得られる。
The heat-resistant component of the present invention includes the sintered body of the present invention.
As a result, a heat-resistant component having high density and excellent heat resistance can be obtained without additional treatment.
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、焼結体および耐熱部品について詳細に説明する。 Hereinafter, the metal powder for powder metallurgy, compound, granulated powder, sintered body and heat-resistant component of the present invention will be described in detail.
[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。
[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、焼結体において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 was necessary to further increase the density of the sintered body 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、高密度化を図ることもあった。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 may be further densified by performing additional processing such as hot isostatic pressing (HIP processing). 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、Coが主成分であり、Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、後述する第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、後述する第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする。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 is mainly composed of Co, Cr is contained in a proportion of 10% by mass to 25% by mass, and Ni is a proportion of 5% by mass to 40% by mass. And at least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total, Si is included in a ratio of 0.3% by mass to 1.5% by mass, and C is 0 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less, the first element described later is included by 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, and the second element described later is 0.01%. It is contained at a ratio of not less than mass% and not more than 0.5 mass%. 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.
なお、第1元素とは、Ti、V、Y、Zr、Nb、HfおよびTaの7元素からなる群から選択される1種の元素である。また、第2元素とは、前記7元素からなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が第1元素よりも大きい元素、または、前記7元素からなる群から選択される1種の元素であるとともに元素周期表における族が第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が第1元素より大きい元素である。 The first element is one element selected from the group consisting of seven elements of Ti, V, Y, Zr, Nb, Hf, and Ta. The second element is one element selected from the group consisting of the seven elements, and the element in the periodic table is larger than the first element, or selected from the group consisting of the seven elements. And the group in the periodic table of the elements is the same as the first element, and the period in the periodic table of the elements is larger than the first element.
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)
Cr(クロム)は、製造される焼結体に耐食性および耐酸化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。このため、例えば高温に曝されたとしてもその機能を維持し得る構造部品を実現することができる。
(Cr)
Cr (chromium) is an element that imparts corrosion resistance and oxidation 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 is obtained. It is done. For this reason, for example, a structural component capable of maintaining its function even when exposed to high temperatures can be realized.
金属粉末におけるCrの含有率は、10質量%以上25質量%以下とされるが、好ましくは15質量%以上24質量%以下とされ、より好ましくは18質量%以上23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り、耐熱性が低下する。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。これにより、製造される焼結体の耐食性(耐熱性)を高めることが困難になる。 The Cr content in the metal powder is 10% by mass or more and 25% by mass or less, preferably 15% by mass or more and 24% by mass or less, and more preferably 18% by mass or more and 23% by mass or less. When the Cr content is lower than the lower limit, depending on the overall composition, the corrosion resistance of the sintered body to be produced becomes insufficient, and the heat resistance decreases. 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. Thereby, it becomes difficult to improve the corrosion resistance (heat resistance) of the sintered body to be manufactured.
(Ni)
Ni(ニッケル)は、Crとともに添加されることにより、焼結体の表面に形成されるクロム酸化物層の孔食や腐食の進展速度が引き下げられ、焼結体の高温下での強度(耐熱性)を高める。また、オーステナイト化が図られることにより、高温下においても焼結体中の結晶相の安定化が図られるため、かかる観点からも焼結体の耐熱性を図ることができる。
(Ni)
When Ni (nickel) is added together with Cr, the rate of progress of pitting corrosion and corrosion of the chromium oxide layer formed on the surface of the sintered body is lowered, and the strength (heat resistance) of the sintered body at high temperatures is reduced. ). Moreover, since austenitization is achieved, the crystalline phase in the sintered body can be stabilized even at high temperatures, so that the heat resistance of the sintered body can also be achieved from this viewpoint.
金属粉末におけるNiの含有率は、5質量%以上40質量%以下とされるが、好ましくは7質量%以上37質量%以下とされ、より好ましくは9質量%以上36質量%以下とされる。Niの含有率が前記下限値を下回ると、耐食性や耐熱性が低下する。一方、Niの含有率が前記上限値を上回ると、相対的にCrやCoの含有量が低下するため、耐食性や耐熱性が低下する。 The Ni content in the metal powder is 5% by mass or more and 40% by mass or less, preferably 7% by mass or more and 37% by mass or less, and more preferably 9% by mass or more and 36% by mass or less. When the Ni content is lower than the lower limit, the corrosion resistance and heat resistance are lowered. On the other hand, when the Ni content exceeds the upper limit, the content of Cr and Co is relatively lowered, so that the corrosion resistance and heat resistance are lowered.
(MoおよびW)
Mo(モリブデン)およびW(タングステン)は、それぞれ製造される焼結体の耐熱性を強化する。MoおよびWは、それぞれCと結合して炭化物を形成するが、この炭化物が高温強度を高めると考えられる。また、Crと組み合わせて用いられることにより、高温下においても焼結体の機械的強度や硬度を高めることができる。したがって、焼結体の耐熱性を高めることができる。
(Mo and W)
Mo (molybdenum) and W (tungsten) reinforce the heat resistance of the sintered bodies to be produced. Mo and W are each bonded to C to form a carbide, which is considered to increase the high temperature strength. Moreover, by using in combination with Cr, the mechanical strength and hardness of the sintered body can be increased even at high temperatures. Therefore, the heat resistance of the sintered body can be increased.
金属粉末は、MoおよびWの少なくとも一方を含む。そして、金属粉末におけるMoおよびWの含有率は、MoおよびWの合計で2質量%以上20質量%以下とされるが、好ましくは5質量%以上18質量%以下とされ、より好ましくは7質量%以上16質量%以下とされる。MoおよびWの合計の含有率が前記下限値を下回ると、焼結体の耐熱性を十分に高めることができないおそれがある。一方、MoおよびWの合計の含有率が前記上限値を上回ると、金属間化合物が多く形成されて焼結体が脆化するおそれがある。 The metal powder contains at least one of Mo and W. The content of Mo and W in the metal powder is 2% by mass to 20% by mass in total of Mo and W, preferably 5% by mass to 18% by mass, and more preferably 7% by mass. % To 16% by mass. If the total content of Mo and W is below the lower limit, the heat resistance of the sintered body may not be sufficiently increased. On the other hand, if the total content of Mo and W exceeds the upper limit, a large amount of intermetallic compounds may be formed and the sintered body may be embrittled.
なお、金属粉末がMoとWの双方を含む場合、MoとWの比率は、特に限定されないものの、質量比で10:90以上90:10以下であるのが好ましく、20:80以上80:20以下であるのがより好ましい。 When the metal powder contains both Mo and W, the ratio of Mo and W is not particularly limited, but is preferably 10:90 or more and 90:10 or less in terms of mass ratio, and 20:80 or more and 80:20. The following is more preferable.
(Si)
Si(ケイ素)は、製造される焼結体の耐食性および機械的特性を高めるように作用する。Siの添加によって合金中では、Co等の金属元素の酸化物が還元される一方、Siの一部が酸化した酸化ケイ素が生成される。酸化ケイ素としては、SiO、SiO2等が挙げられる。このような酸化ケイ素は、金属粉末の焼結時において金属結晶が成長する際に、金属結晶が著しく肥大化するのを抑制する。このため、Siが添加された合金では、金属結晶の粒径が小さく抑えられることとなり、焼結体の耐食性および機械的特性をより高めることができる。特に、Si原子が置換型元素としてCo原子を置換することにより、結晶構造がやや歪み、ヤング率が高くなる。したがって、Siを添加することにより、優れた機械的特性、特に優れたヤング率を得ることができる。その結果、より高い耐変形性を高温下でも有する焼結体が得られる。
(Si)
Si (silicon) acts to improve the corrosion resistance and mechanical properties of the sintered body to be produced. Addition of Si reduces oxides of metal elements such as Co in the alloy, while silicon oxide in which a part of Si is oxidized is generated. Examples of silicon oxide include SiO and SiO 2 . Such silicon oxide inhibits the metal crystal from becoming significantly enlarged when the metal crystal grows during sintering of the metal powder. For this reason, in the alloy to which Si is added, the particle size of the metal crystal is kept small, and the corrosion resistance and mechanical properties of the sintered body can be further enhanced. In particular, when a Si atom substitutes a Co atom as a substitutional element, the crystal structure is slightly distorted and the Young's modulus is increased. Therefore, by adding Si, excellent mechanical properties, particularly excellent Young's modulus can be obtained. As a result, a sintered body having higher deformation resistance even at high temperatures can be obtained.
金属粉末におけるSiの含有率は、0.3質量%以上1.5質量%以下とされるが、0.4質量%以上1.2質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%以上1質量%以下であるのがより好ましい。Siの含有率が前記下限値を下回ると、焼成条件によっては、酸化ケイ素の量が少なくなり過ぎるため、金属粉末の焼結時において金属結晶が肥大し易くなるおそれがある。一方、Siの含有率が前記上限値を上回ると、焼成条件によっては、酸化ケイ素の量が多くなり過ぎるため、酸化ケイ素が空間的に連続して分布する領域が生じ易くなる。この領域では、機械的特性が低下する可能性が高くなる。 The Si content in the metal powder is 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less, preferably 0.4% by mass or more and 1.2% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more. It is more preferably 1% by mass or less. If the Si content is lower than the lower limit, depending on the firing conditions, the amount of silicon oxide becomes too small, and the metal crystals may tend to enlarge during the sintering of the metal powder. On the other hand, when the Si content exceeds the upper limit, depending on the firing conditions, the amount of silicon oxide becomes excessive, so that a region in which silicon oxide is spatially continuously distributed tends to occur. In this region, there is a high possibility that the mechanical characteristics will deteriorate.
(C)
C(炭素)は、後述する第1元素や第2元素と併用されることで、焼結性を特に高め、高密度化を図ることができる。具体的には、第1元素や第2元素は、それぞれがCと結合することにより、炭化物を生成する。この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)
When C (carbon) is used in combination with the first element and the second element described later, the sinterability can be particularly improved and the density can be increased. Specifically, each of the first element and the second element combines with C to generate a carbide. By dispersing and precipitating the carbide, an effect of preventing remarkable growth of crystal grains occurs. 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、0.05質量%以上0.8質量%以下とされるが、好ましくは0.2質量%以上0.6質量%以下とされ、より好ましくは0.3質量%以上0.5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 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less, preferably 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less, more preferably 0.3% by mass. % To 0.5 mass%. If the C content is less than the lower limit, depending on the overall composition, crystal grains are likely to grow, 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.
(第1元素および第2元素)
第1元素および第2元素は、炭化物や酸化物(以下、まとめて「炭化物等」ともいう。)を析出させる。そして、この析出した炭化物等は、金属粉末が焼結するとき、結晶粒の著しい成長を阻害すると考えられる。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。
(First element and second element)
The first element and the second element precipitate carbides and oxides (hereinafter collectively referred to as “carbides and the like”). And this precipitated carbide | carbonized_material etc. are thought to inhibit the remarkable growth of a crystal grain, when a metal powder sinters. 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、析出した炭化物等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 carbides and the like promote 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. .
ところで、第1元素および第2元素は、Ti、V、Y、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される2種の元素であるが、長周期型元素周期表の3A族または4A族に属する元素(Ti、Y、Zr、Hf)を含むことが好ましい。第1元素および第2元素の少なくとも一方として3A族または4A族に属する元素を含むことにより、焼結中において、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素が除去され、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。 By the way, the first element and the second element are two elements selected from the group consisting of Ti, V, Y, Zr, Nb, Hf, and Ta. It is preferable that an element belonging to the group (Ti, Y, Zr, Hf) is included. By including an element belonging to Group 3A or Group 4A as at least one of the first element and the second element, oxygen contained in the metal powder as an oxide is removed during sintering, and the metal powder is sintered. The sex can be particularly enhanced.
また、第1元素は、前述したように、Ti、V、Y、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であればよいが、好ましくは前記群のうち、長周期型元素周期表の3A族または4A族に属する元素とされる。前記群のうちの3A族または4A族に属する元素は、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素を除去し、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。これにより、焼結後に結晶粒内に残存する酸素濃度の低減を図ることができる。その結果、焼結体の酸素含有率の低減を図り、高密度化を図ることができる。また、これらの元素は、活性が高い元素であるため、速やかな原子拡散をもたらすと考えられる。このため、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効率よく縮まり、粒子間にネックを形成することによって成形体の緻密化が促進される。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, as described above, the first element may be one element selected from the group consisting of Ti, V, Y, Zr, Nb, Hf, and Ta. The element belongs to Group 3A or Group 4A of the periodic element periodic table. The elements belonging to Group 3A or Group 4A in the group can remove oxygen contained as an oxide in the metal powder and can particularly enhance the sinterability of the metal powder. Thereby, the oxygen concentration remaining in the crystal grains after sintering can be reduced. As a result, the oxygen content of the sintered body can be reduced and the density can be increased. Moreover, since these elements are highly active elements, it is considered that rapid atomic diffusion is brought about. For this reason, this atomic diffusion becomes a driving force, the distance between the particles of the metal powder is efficiently reduced, and densification of the compact is promoted by forming a neck between the particles. As a result, the sintered body can be further densified.
一方、第2元素は、前述したように、Ti、V、Y、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって、かつ、第1元素とは異なる元素であればよいが、好ましくは前記群のうち、長周期型元素周期表の5A族に属する元素とされる。前記群のうち5A族に属する元素は、特に、前述した炭化物等を効率よく析出させるため、焼結時の結晶粒の著しい成長を効率よく阻害することができる。その結果、微細な結晶粒の生成を促進させ、焼結体の高密度化と機械的特性の向上とを図ることができる。 On the other hand, as described above, the second element is one element selected from the group consisting of Ti, V, Y, Zr, Nb, Hf and Ta, and is an element different from the first element. Preferably, it is an element belonging to group 5A of the long-period element periodic table in the group. The element belonging to Group 5A in the group particularly efficiently precipitates the above-described carbides and the like, and therefore can effectively inhibit the remarkable growth of crystal grains during sintering. As a result, the generation of fine crystal grains can be promoted, and the density of the sintered body can be increased and the mechanical properties can be improved.
なお、上述したような元素からなる第1元素と第2元素との組み合わせでは、それぞれの効果が互いに阻害し合うことなく発揮される。このため、このような第1元素および第2元素を含む金属粉末は、とりわけ高密度な焼結体を製造可能なものとなる。 In addition, in the combination of the 1st element and 2nd element which consist of the above elements, each effect is exhibited, without mutually inhibiting. For this reason, such a metal powder containing the first element and the second element can produce a particularly high-density sintered body.
また、より好ましくは、第1元素が4A族に属する元素であり、第2元素がNbである組み合わせが採用される。 More preferably, a combination in which the first element is an element belonging to Group 4A and the second element is Nb is employed.
また、さらに好ましくは、第1元素がZrまたはHfであり、第2元素がNbである組み合わせが採用される。
このような組み合わせが採用されることにより、上述した効果がより顕著になる。
More preferably, a combination in which the first element is Zr or Hf and the second element is Nb is employed.
By adopting such a combination, the above-described effect becomes more remarkable.
また、これらの元素のうち、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。 Of these elements, Zr is a ferrite-forming element, so that 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.
金属粉末における第1元素の含有率は、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。第1元素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、第1元素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、第1元素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、第1元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。 The content ratio of the first element 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 0.8% by mass. It is set to 05 mass% or more and 0.1 mass% or less. When the content of the first element is below the lower limit, depending on the entire composition, the effect of adding the first element becomes dilute, so that the density of the sintered body to be manufactured becomes insufficient. On the other hand, if the content of the first element exceeds the upper limit, depending on the overall composition, the first element will be too much, so that the ratio of the above-described carbides will be too much, and the densification will be impaired. .
金属粉末における第2元素の含有率は、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。第2元素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、第2元素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、第2元素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、第2元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。 The content ratio of the second element 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 0.8% by mass. It is set to 05 mass% or more and 0.1 mass% or less. If the content ratio of the second element is less than the lower limit, depending on the entire composition, the effect of adding the second element becomes dilute, so that the density of the sintered body to be manufactured becomes insufficient. On the other hand, if the content ratio of the second element exceeds the upper limit, depending on the entire composition, the second element becomes too much, so that the ratio of the above-mentioned carbides and the like becomes too large, and the densification is impaired. .
なお、前述したように、第1元素および第2元素は、それぞれ炭化物等を析出させるが、第1元素として前述したように3A族または4A族に属する元素を選択し、第2元素として前述したように5A族に属する元素を選択した場合、金属粉末を焼結する際に、第1元素の炭化物等が析出するタイミングと第2元素の炭化物等が析出するタイミングとが互いにずれると推測される。このように炭化物等が析出するタイミングがずれることにより、焼結が徐々に進行することになるため、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、第1元素の炭化物等と第2元素の炭化物等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。 As described above, the first element and the second element each precipitate carbide or the like. However, as described above, the element belonging to the 3A group or the 4A group is selected as the first element, and the second element is described above. Thus, when an element belonging to the group 5A is selected, it is assumed that the timing at which the carbide of the first element precipitates and the timing at which the carbide of the second element precipitates are different from each other when the metal powder is sintered. . Since the timing of precipitation of carbides and the like is shifted in this way, the sintering proceeds gradually, so that it is considered that the formation of pores is suppressed and a dense sintered body can be obtained. That is, it is considered that the presence of both the first element carbide and the second element carbide makes it possible to suppress the enlargement of crystal grains while achieving higher density.
また、第1元素の含有率と第2元素の含有率の比率は、第1元素として選択された元素の原子量および第2元素として選択された元素の原子量を考慮して設定されるのが好ましい。 The ratio between the content ratio of the first element and the content ratio of the second element is preferably set in consideration of the atomic weight of the element selected as the first element and the atomic weight of the element selected as the second element. .
具体的には、第1元素をE1とし、第2元素をE2としたとき、第1元素E1の含有率(質量%)を第1元素の原子量で除した値を指数X1とし、第2元素E2の含有率(質量%)を第2元素の原子量で除した値を指数X2としたとき、指数X2に対する指数X1の比率X1/X2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く、0.75以上1.3以下であるのがさらに好ましい。X1/X2を前記範囲内に設定することにより、金属粉末が焼成されたとき、第1元素の炭化物等の析出のタイミングと第2元素の炭化物等の析出のタイミングと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、X1/X2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得ることができる。また、第1元素の原子数と第2元素の原子数とのバランスが最適化されるため、第1元素によってもたらされる効果と第2元素によってもたらされる効果とが相乗的に発揮され、とりわけ高密度の焼結体を得ることができる。 Specifically, when the first element is E1 and the second element is E2, the value obtained by dividing the content (% by mass) of the first element E1 by the atomic weight of the first element is the index X1, and the second element When the value obtained by dividing the E2 content (mass%) by the atomic weight of the second element is index X2, the ratio X1 / X2 of the index X1 to the index X2 is preferably 0.3 or more and 3 or less. It is more preferably 5 or more and 2 or less, and further preferably 0.75 or more and 1.3 or less. By setting X1 / X2 within the above range, when the metal powder is fired, the difference between the timing of precipitation of carbides of the first element and the timing of precipitation of carbides of the second element is optimized. Can do. 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 X1 / X2 within the above range, a sintered body having high density and excellent mechanical properties can be obtained. Further, since the balance between the number of atoms of the first element and the number of atoms of the second element is optimized, the effect brought about by the first element and the effect brought about by the second element are exhibited synergistically, A sintered body having a density can be obtained.
ここで、第1元素および第2元素の具体的な組み合わせの例について、上述した比率X1/X2の範囲に基づき、第2元素E2の含有率(質量%)に対する第1元素E1の含有率(質量%)の比率E1/E2についても算出する。 Here, about the example of a specific combination of the first element and the second element, based on the range of the ratio X1 / X2, the content ratio of the first element E1 with respect to the content ratio (mass%) of the second element E2 ( (Mass%) ratio E1 / E2 is also calculated.
例えば、第1元素E1がZrであり、第2元素E2がNbである場合、Zrの原子量が91.2であり、Nbの原子量が92.9であることから、E1/E2は0.29以上2.95以下であるのが好ましく、0.49以上1.96以下であるのがより好ましい。 For example, when the first element E1 is Zr and the second element E2 is Nb, the atomic weight of Zr is 91.2 and the atomic weight of Nb is 92.9, so E1 / E2 is 0.29. The above is preferably 2.95 or less, and more preferably 0.49 or more and 1.96 or less.
また、第1元素E1がHfであり、第2元素E2がNbである場合、Hfの原子量が178.5であり、Nbの原子量が92.9であることから、E1/E2は0.58以上5.76以下であるのが好ましく、0.96以上3.84以下であるのがより好ましい。 Further, when the first element E1 is Hf and the second element E2 is Nb, the atomic weight of Hf is 178.5 and the atomic weight of Nb is 92.9, so E1 / E2 is 0.58. It is preferably 5.76 or less and more preferably 0.96 or more and 3.84 or less.
また、第1元素E1がTiであり、第2元素E2がNbである場合、Tiの原子量が47.9であり、Nbの原子量が92.9であることから、E1/E2は0.15以上1.55以下であるのが好ましく、0.26以上1.03以下であるのがより好ましい。 When the first element E1 is Ti and the second element E2 is Nb, the atomic weight of Ti is 47.9 and the atomic weight of Nb is 92.9, so E1 / E2 is 0.15. It is preferably 1.55 or less and more preferably 0.26 or more and 1.03 or less.
また、第1元素E1がNbであり、第2元素E2がTaである場合、Nbの原子量が92.9であり、Taの原子量が180.9であることから、E1/E2は0.15以上1.54以下であるのが好ましく、0.26以上1.03以下であるのがより好ましい。 Further, when the first element E1 is Nb and the second element E2 is Ta, the atomic weight of Nb is 92.9 and the atomic weight of Ta is 180.9. Therefore, E1 / E2 is 0.15 It is preferably 1.54 or more and more preferably 0.26 or more and 1.03 or less.
また、第1元素E1がYであり、第2元素E2がNbである場合、Yの原子量が88.9であり、Nbの原子量が92.9であることから、E1/E2は0.29以上2.87以下であるのが好ましく、0.48以上1.91以下であるのがより好ましい。 When the first element E1 is Y and the second element E2 is Nb, the atomic weight of Y is 88.9, and the atomic weight of Nb is 92.9, so E1 / E2 is 0.29. It is preferably 2.87 or less and more preferably 0.48 or more and 1.91 or less.
また、第1元素E1がVであり、第2元素E2がNbである場合、Vの原子量が50.9であり、Nbの原子量が92.9であることから、E1/E2は0.16以上1.64以下であるのが好ましく、0.27以上1.10以下であるのがより好ましい。 When the first element E1 is V and the second element E2 is Nb, the atomic weight of V is 50.9, and the atomic weight of Nb is 92.9. Therefore, E1 / E2 is 0.16 It is preferable that it is 1.64 or more and more preferably 0.27 or more and 1.10 or less.
また、第1元素E1がTiであり、第2元素E2がZrである場合、Tiの原子量が47.9であり、Zrの原子量が91.2であることから、E1/E2は0.16以上1.58以下であるのが好ましく、0.26以上1.05以下であるのがより好ましい。 When the first element E1 is Ti and the second element E2 is Zr, the atomic weight of Ti is 47.9, and the atomic weight of Zr is 91.2. Therefore, E1 / E2 is 0.16 It is preferably 1.58 or more and more preferably 0.26 or more and 1.05 or less.
また、第1元素E1がZrであり、第2元素E2がTaである場合、Zrの原子量が91.2であり、Taの原子量が180.9であることから、E1/E2は0.15以上1.51以下であるのが好ましく、0.25以上1.01以下であるのがより好ましい。 When the first element E1 is Zr and the second element E2 is Ta, the atomic weight of Zr is 91.2 and the atomic weight of Ta is 180.9, so E1 / E2 is 0.15 It is preferably 1.51 or more and more preferably 0.25 or more and 1.01 or less.
また、第1元素E1がZrであり、第2元素E2がVである場合、Zrの原子量が91.2であり、Vの原子量が50.9であることから、E1/E2は0.54以上5.38以下であるのが好ましく、0.90以上3.58以下であるのがより好ましい。 Further, when the first element E1 is Zr and the second element E2 is V, the atomic weight of Zr is 91.2 and the atomic weight of V is 50.9. Therefore, E1 / E2 is 0.54. It is preferably 5.38 or less and more preferably 0.90 or more and 3.58 or less.
なお、上述する組み合わせ以外についても、上記と同様にしてE1/E2を算出することができる。 In addition, E1 / E2 can be calculated in the same manner as described above for combinations other than those described above.
また、第1元素E1の含有率と第2元素E2の含有率の合計をE1+E2としたとき、E1+E2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。第1元素の含有率と第2元素の含有率の合計を前記範囲内に設定することで、金属粉末が焼成される際に第1元素または第2元素が十分に作用するための量が確保されるので、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。 Further, when the total content of the first element E1 and the content of the second element E2 is E1 + E2, E1 + E2 is preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, and 0.10% by mass. 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 sum of the content ratio of the first element and the content ratio of the second element within the above range, an amount for the first element or the second element to sufficiently act when the metal powder is fired is ensured. Therefore, the density of the sintered body to be manufactured becomes necessary and sufficient.
また、Siの含有率に対する第1元素E1の含有率と第2元素E2の含有率の合計の比率を(E1+E2)/Siとしたとき、(E1+E2)/Siは0.03以上2以下であるのが好ましく、0.05以上1以下であるのがより好ましく、0.1以上0.5以下であるのがさらに好ましい。(E1+E2)/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、第1元素および第2元素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が得られる。 Further, when the ratio of the total content of the first element E1 and the content of the second element E2 to the Si content is (E1 + E2) / Si, (E1 + E2) / Si is 0.03 or more and 2 or less. Is more preferably 0.05 or more and 1 or less, and further preferably 0.1 or more and 0.5 or less. By setting (E1 + E2) / Si within the above range, the reduction in toughness when Si is added is sufficiently compensated by the addition of the first element and the second element. As a result, a sintered body having excellent mechanical properties such as toughness and excellent corrosion resistance derived from Si can be obtained despite its high density.
加えて、第1元素および第2元素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、第1元素の炭化物等および第2元素の炭化物等が「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、結晶粒内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 the first element and the second element, the carbide of the first element, the carbide of the second element, and the like become “nuclei” at the grain boundaries in the sintered body, and the silicon oxide Accumulation is thought to occur. Since silicon oxide accumulates at the crystal grain boundaries, the oxide concentration in the crystal grains 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.
さらには、Cの含有率に対する第1元素E1の含有率と第2元素E2の含有率の合計の比率を(E1+E2)/Cとしたとき、(E1+E2)/Cは0.05以上3以下であるのが好ましく、0.1以上2以下であるのがより好ましく、0.2以上1以下であるのがさらに好ましい。(E1+E2)/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、第1元素および第2元素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が得られる。 Furthermore, when the ratio of the total content of the first element E1 and the content of the second element E2 to the content of C is (E1 + E2) / C, (E1 + E2) / C is 0.05 to 3 Preferably, it is 0.1 or more and 2 or less, more preferably 0.2 or more and 1 or less. By setting (E1 + E2) / 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 an increase in density caused by the addition of the first element and the second element. Can do. As a result, a sintered body excellent in mechanical properties such as tensile strength and toughness can be obtained.
なお、金属粉末には、Ti、V、Y、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される2種の元素が含まれていればよいが、この群から選択される元素であって、この2種の元素とは異なる元素がさらに含まれていてもよい。すなわち、金属粉末には、前記群から選択される3種以上の元素が含まれていてもよい。これにより、組み合わせ方によって多少異なるものの、前述した効果をさらに増強することができる。 The metal powder only needs to contain two elements selected from the group consisting of Ti, V, Y, Zr, Nb, Hf, and Ta. Further, an element different from these two kinds of elements may be further contained. That is, the metal powder may contain three or more elements selected from the above group. As a result, the effect described above can be further enhanced, although it differs somewhat depending on the combination.
(その他の元素)
本発明の粉末冶金用金属粉末は、上述した元素の他、必要に応じて、さらにFe、B、MnおよびS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、不可避的に含まれていてもよい。
Fe(鉄)は、製造される焼結体に高い機械的特性を付与する。
金属粉末におけるFeの含有率は、特に限定されないが、0.5質量%以上5質量%以下であるのが好ましく、0.8質量%以上3質量%以下であるのがより好ましく、1質量%以上2.5質量%以下であるのがさらに好ましい。金属粉末におけるFeの含有率を前記範囲内に設定することにより、製造される焼結体の機械的特性をより高めることができる。
(Other elements)
The metal powder for powder metallurgy of the present invention may further contain at least one of Fe, B, Mn, and S, if necessary, in addition to the elements described above. In addition, these elements may be contained unavoidable.
Fe (iron) imparts high mechanical properties to the sintered body to be produced.
The content of Fe in the metal powder is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or more and 3% by mass or less, and 1% by mass. More preferably, it is 2.5 mass% or less. By setting the content of Fe in the metal powder within the above range, the mechanical properties of the sintered body to be manufactured can be further enhanced.
なお、Fe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、焼結体の機械的特性を十分に高めることができないおそれがある。一方、Fe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、焼結体の耐食性や耐酸化性が低下するおそれがある。 In addition, when the content rate of Fe is less than the said lower limit, there exists a possibility that the mechanical characteristic of a sintered compact cannot fully be improved depending on the whole composition. On the other hand, if the Fe content exceeds the upper limit, the corrosion resistance and oxidation resistance of the sintered body may be lowered depending on the overall composition.
B(ホウ素)は、結晶粒界を強化して焼結体の高温強度および延性を向上させる。
金属粉末におけるBの含有率は、特に限定されないが、0.002質量%以上0.1質量%以下であるのが好ましく、0.004質量%以上0.05質量%以下であるのがより好ましく、0.006質量%以上0.02質量%以下であるのがさらに好ましい。Bの含有率を前記範囲内に設定することで、耐熱性および伸びに優れた焼結体が得られる。
B (boron) strengthens the crystal grain boundary and improves the high-temperature strength and ductility of the sintered body.
The content of B in the metal powder is not particularly limited, but is preferably 0.002% by mass or more and 0.1% by mass or less, and more preferably 0.004% by mass or more and 0.05% by mass or less. More preferably, the content is 0.006% by mass or more and 0.02% by mass or less. By setting the B content within the above range, a sintered body excellent in heat resistance and elongation can be obtained.
なお、B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熱性が低下したり脆性が増したりするおそれがある。一方、Bの含有率が前記上限値を上回ると、かえって耐熱性や延性が低下するおそれがある。 In addition, when the content rate of B is less than the said lower limit, there exists a possibility that the heat resistance of the sintered compact manufactured may fall or brittleness may increase depending on the whole composition. On the other hand, if the B content exceeds the upper limit, the heat resistance and ductility may be lowered.
Mn(マンガン)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。
金属粉末におけるMnの含有率は、特に限定されないが、0.005質量%以上0.3質量%以下であるのが好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下であるのがより好ましい。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。また、高温時(赤熱時)の脆性の増大を抑制することができる。
Mn (manganese), like Si, imparts corrosion resistance and high mechanical properties to the sintered body to be produced.
The Mn content in the metal powder is not particularly limited, but is preferably 0.005% by mass to 0.3% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 0.1% 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. In addition, an increase in brittleness at high temperatures (during red heat) can be suppressed.
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.
S(硫黄)は、製造される焼結体の被削性を高める。
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 (sulfur) improves 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.
この他、本発明の粉末冶金用金属粉末には、N、Al、P、Se、Te、Pd等が添加されていてもよい。その場合、これらの元素の含有率は、特に限定されないが、それぞれ0.05質量%以下であるのが好ましく、合計でも0.2質量%未満であるのが好ましい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれていてもよい。 In addition, N, Al, P, Se, Te, Pd, or the like may be added to the metal powder for powder metallurgy of the present invention. In that case, although the content rate of these elements is not specifically limited, It is preferable that it is 0.05 mass% or less, respectively, and it is preferable that it is less than 0.2 mass% in total. In addition, these elements may be contained unavoidable.
また、本発明の粉末冶金用金属粉末には、不純物が含まれていてもよい。不純物としては、上述した元素以外の全ての元素が挙げられ、具体的には、例えば、Li、Be、Na、Mg、K、Ca、Sc、Zn、Ga、Ge、Ag、In、Sn、Sb、Os、Ir、Pt、Au、Bi等が挙げられる。これらの不純物の混入量は、各々の元素が前述した必須元素の各含有量よりも少なくなるように制御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。 The metal powder for powder metallurgy of the present invention may contain impurities. Examples of the impurities include all elements other than the elements described above. Specifically, for example, Li, Be, Na, Mg, K, Ca, Sc, Zn, Ga, Ge, Ag, In, Sn, Sb , Os, Ir, Pt, Au, Bi and the like. The amount of these impurities mixed is preferably controlled so that each element is less than the content of each of the essential elements described above. 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、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 becomes high, and a sintered body having a high 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.
Co(コバルト)は、本発明の粉末冶金用金属粉末を構成する合金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。Coの含有率は、特に限定されないが、45質量%以上であるのが好ましく、50質量%以上であるのがより好ましい。 Co (cobalt) is a component (main component) having the highest content in the alloy constituting the metal powder for powder metallurgy of the present invention, and has a great influence on the properties of the sintered body. The Co content is not particularly limited, but is preferably 45% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.
また、粉末冶金用金属粉末の組成比は、例えば、JIS G 1257(2000)に規定された鉄及び鋼−原子吸光分析法、JIS G 1258(2007)に規定された鉄及び鋼−ICP発光分光分析法、JIS G 1253(2002)に規定された鉄及び鋼−スパーク放電発光分光分析法、JIS G 1256(1997)に規定された鉄及び鋼−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(スパーク放電発光分光分析装置、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, iron and steel-atomic absorption spectrophotometry specified in JIS G 1257 (2000), iron and steel-ICP emission spectroscopy specified in JIS G 1258 (2007). Analytical method, iron and steel as defined in JIS G 1253 (2002), spark discharge optical emission spectrometry, iron and steel as defined in JIS G 1256 (1997), fluorescent X-ray analysis, JIS G 1211-G 1237 Can be specified by the weight, titration, absorptiometry, etc. defined in the above. Specifically, for example, a solid emission spectroscopic analyzer manufactured by SPECTRO (spark discharge optical spectroscopic analyzer, model: SPECTROLAB, type: LAVMB08A) and an ICP apparatus (CIROS120 type) manufactured by Rigaku Corporation are exemplified.
なお、JIS G 1211〜G 1237は、下記の通りである。
JIS G 1211(2011) 鉄及び鋼−炭素定量方法
JIS G 1212(1997) 鉄及び鋼−けい素定量方法
JIS G 1213(2001) 鉄及び鋼中のマンガン定量方法
JIS G 1214(1998) 鉄及び鋼−りん定量方法
JIS G 1215(2010) 鉄及び鋼−硫黄定量方法
JIS G 1216(1997) 鉄及び鋼−ニッケル定量方法
JIS G 1217(2005) 鉄及び鋼−クロム定量方法
JIS G 1218(1999) 鉄及び鋼−モリブデン定量方法
JIS G 1219(1997) 鉄及び鋼−銅定量方法
JIS G 1220(1994) 鉄及び鋼−タングステン定量方法
JIS G 1221(1998) 鉄及び鋼−バナジウム定量方法
JIS G 1222(1999) 鉄及び鋼−コバルト定量方法
JIS G 1223(1997) 鉄及び鋼−チタン定量方法
JIS G 1224(2001) 鉄及び鋼中のアルミニウム定量方法
JIS G 1225(2006) 鉄及び鋼−ひ素定量方法
JIS G 1226(1994) 鉄及び鋼−すず定量方法
JIS G 1227(1999) 鉄及び鋼中のほう素定量方法
JIS G 1228(2006) 鉄及び鋼−窒素定量方法
JIS G 1229(1994) 鋼−鉛定量方法
JIS G 1232(1980) 鋼中のジルコニウム定量方法
JIS G 1233(1994) 鋼−セレン定量方法
JIS G 1234(1981) 鋼中のテルル定量方法
JIS G 1235(1981) 鉄及び鋼中のアンチモン定量方法
JIS G 1236(1992) 鋼中のタンタル定量方法
JIS G 1237(1997) 鉄及び鋼−ニオブ定量方法
JIS G 1211 to G 1237 are as follows.
JIS G 1211 (2011) Iron and steel-carbon determination method JIS G 1212 (1997) Iron and steel-silicon determination method JIS G 1213 (2001) Manganese determination method in iron and steel JIS G 1214 (1998) Iron and steel -Phosphorus determination method JIS G 1215 (2010) Iron and steel-sulfur determination method JIS G 1216 (1997) Iron and steel-nickel determination method JIS G 1217 (2005) Iron and steel-chromium determination method JIS G 1218 (1999) Iron And steel-molybdenum determination method JIS G 1219 (1997) Iron and steel-copper determination method JIS G 1220 (1994) Iron and steel-tungsten determination method JIS G 1221 (1998) Iron and steel-vanadium determination method JIS G 1222 (1999) ) Iron and steel-Cobalt determination method JIS G 1223 (1997) Iron and steel-titanium determination method JIS G 1224 (2001) Aluminum and iron in steel determination method JIS G 1225 (2006) Iron and steel-arsenic determination method JIS G 1226 (1994) Iron and steel Tin determination method JIS G 1227 (1999) Boron determination method in iron and steel JIS G 1228 (2006) Iron and steel-nitrogen determination method JIS G 1229 (1994) Steel-lead determination method JIS G 1232 (1980) In steel JIS G 1233 (1994) Steel-selenium quantification method JIS G 1234 (1981) Tellurium quantification method in steel JIS G 1235 (1981) Antimony quantification method in iron and steel JIS G 1236 (1992) Tantalum determination method JIS G 1237 ( 1997) Iron and steel-niobium determination method
また、C(炭素)およびS(硫黄)の特定に際しては、特に、JIS G 1211(2011)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 G 1211 (2011) 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(2006)に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、JIS Z 2613(2006)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, when specifying N (nitrogen) and O (oxygen), in particular, a method for determining nitrogen in iron and steel specified in JIS G 1228 (2006), oxygen in a metal material specified in JIS Z 2613 (2006). A quantitative method is 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、成形し難い形状を成形する際に成形性が低下し、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 size of the metal powder for powder metallurgy is below the lower limit value, there is a possibility that the moldability is lowered when forming a shape that is difficult to mold, and the sintered density is lowered, and the upper limit value is exceeded. In this case, the gap between the particles becomes large at the time of molding, so that the sintered density may also be lowered.
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、長径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 major axis. 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/cm3以上であるのが好ましく、4g/cm3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、0.1m2/g以上であるのが好ましく、0.2m2/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. .
また、本発明の粉末冶金用金属粉末は、単一の組成の粒子のみからなる粉末(プレアロイ粉末)であってもよいが、互いに組成の異なる複数種の粒子を混合してなる混合粉末(プレミックス粉末)であってもよい。プレミックス粉末の場合、それ全体で前述したような組成比を満たしていればよい。これにより、プレミックス粉末は、前述したのと同様の効果をもたらし、高密度な焼結体の製造を可能にする。 Further, the metal powder for powder metallurgy of the present invention may be a powder (pre-alloyed powder) consisting of particles having a single composition, but a mixed powder (pre-mixed) obtained by mixing a plurality of types of particles having different compositions. Mixed powder). In the case of the premix powder, it is sufficient that the composition ratio as described above is satisfied as a whole. Thereby, premix powder brings about the same effect as mentioned above, and enables manufacture of a high-density sintered compact.
プレミックス粉末の具体例としては、例えば、前述した組成比からC(炭素)を減じた粉末とC粉末(炭素粉末)との混合粉末や、前述した組成比から第1元素および第2元素を減じた粉末と第1元素の粉末と第2元素の粉末との混合粉末等が挙げられる。なお、混合粉末における複数種の粉末の組み合わせは、特に限定されず、いかなる組み合わせであってもよい。 Specific examples of the premix powder include, for example, a mixed powder of a powder obtained by subtracting C (carbon) from the composition ratio described above and C powder (carbon powder), and a first element and a second element from the composition ratio described above. Examples thereof include a mixed powder of reduced powder, first element powder, and second element powder. In addition, the combination of the multiple types of powder in the mixed powder is not particularly limited and may be any combination.
[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、前述した実施形態に係る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、混練物を得る。
[A] Composition Preparation Step First, the metal powder for powder metallurgy according to the embodiment described above and a binder are prepared, and these are kneaded with a kneader to obtain a kneaded product.
この混練物(本発明のコンパウンドの実施形態)は、粉末冶金用金属粉末を含み、これが均一に分散している。すなわち、混練物は、粉末冶金用金属粉末と、その粒子同士を結着するバインダーと、を含む。このような混練物(コンパウンド)によれば、高密度の焼結体を容易に製造することができる。 This kneaded material (embodiment of the compound of the present invention) contains metal powder for powder metallurgy, which is uniformly dispersed. That is, the kneaded product includes metal powder for powder metallurgy and a binder that binds the particles. According to such a kneaded material (compound), a high-density sintered body can be easily produced.
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。 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/cm2以上1200kgf/cm2以下)程度とされ、より好ましくは、90MPa以上120MPa以下(900kgf/cm2以上1200kgf/cm2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 of the cone formed by the atomized water is preferably about 10 ° to 40 °, and 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、1×104℃/s以上であるのが好ましく、1×105℃/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、均質な粉末冶金用金属粉末が得られる。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. Such rapid cooling provides a homogeneous metal powder for powder metallurgy. 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.
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を必要に応じ添加することができる。 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 may be added to the kneaded material as necessary. it can.
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。これらの混練物および造粒粉末等が、後述する成形工程に供される組成物の一例である。 Depending on the molding method described later, a granulated powder may be produced instead of the kneaded product. These kneaded materials, granulated powders, and the like are examples of compositions that are subjected to the molding step described later.
本発明の造粒粉末の実施形態は、前述した実施形態に係る粉末冶金用金属粉末を含み、これ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。このような造粒粉末によれば、高密度の焼結体を容易に製造することができる。 An embodiment of the granulated powder of the present invention includes the metal powder for powder metallurgy according to the above-described embodiment, and is formed by binding a plurality of metal particles with a binder by subjecting the powder to a granulation treatment. It is. According to such granulated powder, a high-density sintered body can be easily produced.
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大量に残存してしまったりするのを抑制しつつ、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 content of the binder is within the above range, the granulated powder is efficiently produced while suppressing remarkably large particles from being granulated or from leaving a large amount of non-granulated metal particles. Can be formed. 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。 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.
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。 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, etc. are selected from these 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さらに好ましい。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 diameter of the granulated powder is not particularly limited, but is preferably about 10 μm or more and 200 μm or less, more preferably about 20 μm or more and 100 μm or less, and further preferably about 25 μm or more and 60 μm or less. The granulated powder having such a particle size has good fluidity and can more accurately reflect the shape of the mold.
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.
[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、3次元成形法(3D造形法)等の各種成形法を用いることができる。 There are no particular limitations on the method of manufacturing the molded body (molding method). For example, the compacting (compression molding) method, the metal powder injection molding (MIM) method, the extrusion molding method, the three-dimensional molding method ( Various molding methods such as 3D modeling method) 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/cm2以上10t/cm2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/cm2以上5t/cm2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/cm2以上5t/cm2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.
また、3次元成形法の具体例としては、例えば、材料押出堆積法、マテリアルジェッティング法、バインダージェッティング法、光造形法等が挙げられる。 Specific examples of the three-dimensional forming method include a material extrusion deposition method, a material jetting method, a binder jetting method, and an optical modeling method.
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。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。 Specifically, the molded body is heated to decompose the binder, thereby removing the binder from the molded body and performing a degreasing process. 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1450℃以下程度とされる。また、好ましくは1050℃以上1350℃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 about 980 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower as an example. The temperature is preferably about 1050 ° C. or higher and 1350 ° 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、途中で焼成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 firing temperature or the 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, it is possible to sufficiently sinter the entire degreased body while preventing the sintering from proceeding excessively to cause oversintering to enlarge 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.
なお、上述した一連の工程に代えて、すなわち、組成物調製工程、成形工程、脱脂工程および焼成工程に代えて、金属粉末にレーザー等のエネルギー線を照射して焼結させることにより焼結体を製造するようにしてもよい。この方法では、平らに敷き詰めた金属粉末に対してレーザー等のエネルギー線を照射し、照射領域において金属粉末を焼結させることにより、照射領域の形状に応じた任意の形状の焼結体を製造する(粉末焼結積層造形法)。これにより、より簡易に焼結体を製造することができる。 In addition, instead of the series of steps described above, that is, instead of the composition preparation step, the molding step, the degreasing step, and the firing step, the metal powder is irradiated with an energy beam such as a laser to be sintered. May be manufactured. In this method, a metal powder spread flatly is irradiated with an energy beam such as a laser, and the metal powder is sintered in the irradiated region, thereby producing a sintered body having an arbitrary shape according to the shape of the irradiated region. (Powder sintering additive manufacturing method). Thereby, a sintered compact can be manufactured more simply.
このようにして得られた焼結体は、前述した実施形態に係る粉末冶金用金属粉末の組成を有するものとなる。
すなわち、本実施形態に係る焼結体は、Coが主成分であり、Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、前述した第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、前述した第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする。
The sintered body thus obtained has the composition of the metal powder for powder metallurgy according to the above-described embodiment.
That is, in the sintered body according to the present embodiment, Co is the main component, Cr is included in a ratio of 10% by mass to 25% by mass, and Ni is included in a ratio of 5% by mass to 40% by mass. In addition, at least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total, Si is included in a ratio of 0.3% by mass to 1.5% by mass, and C is 0.05% by mass. % To 0.8% by mass, the first element described above is included in a ratio of 0.01% to 0.5% by mass, and the second element described above is 0.01% by mass or more. It is contained at a ratio of 0.5% by mass or less.
このような焼結体は、追加処理を施すことなく、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。 Such a sintered body has a high density and excellent mechanical properties without additional processing. 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、得られた焼結体は、追加処理を施さなくても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、各種の追加処理が施されてもよい。 In addition, the obtained sintered body has a sufficiently high density and mechanical properties without any additional treatment. In order to further increase the density and improve the mechanical properties, Additional processing may be performed.
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、各種焼き鈍し処理等であってもよい。これらの追加処理は単独で行われてもよく、複数が組み合わされて行われてもよい。 As this additional process, for example, an additional process for increasing the density, such as the HIP process described above, may be used. Various quenching processes, various sub-zero processes, various tempering processes, various annealing processes, etc. Good. These additional processes may be performed independently or may be performed in combination.
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。ただし、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 an HIP process as part of an additional process performed as necessary. However, 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(焼結体)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 workpiece (sintered body) through a pressure medium, so the workpiece is contaminated, and the composition and physical properties of the workpiece are not intended due to the contamination. There is a possibility that a change occurs or the object to be processed is 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.
[耐熱部品]
≪第1実施形態≫
本発明の耐熱部品は、例えば過給機用部品に適用可能である。後述する過給機用部品は、本発明の耐熱部品の第1実施形態であって、本実施形態に係る焼結体を含む。すなわち、後述する過給機用部品は、その少なくとも一部が本実施形態に係る焼結体で構成されている。このような過給機用部品は、追加処理を施すことなく、高密度で耐熱性に優れた耐熱部品となる。
[Heat resistant parts]
<< First Embodiment >>
The heat-resistant component of the present invention can be applied to, for example, a turbocharger component. A supercharger component described later is a first embodiment of a heat-resistant component of the present invention, and includes a sintered body according to the present embodiment. That is, at least a part of a supercharger component described later is formed of the sintered body according to the present embodiment. Such a supercharger component becomes a heat-resistant component having high density and excellent heat resistance without additional processing.
このような過給機用部品としては、例えば、ターボチャージャー用ノズルベーン、ターボチャージャー用タービンホイール、ウェストゲートバルブ、タービンハウジング等が挙げられる。これらの過給機用部品はいずれも、長期にわたって高温に曝されるとともに、場合によっては他の部品との間で摺動するため、耐摩耗性が要求される。前述したように、本発明の焼結体は、高密度であるため、優れた耐熱性および機械的特性を有する。このため、長期にわたる耐久性に優れた過給機用部品が得られる。 Examples of such a turbocharger component include a turbocharger nozzle vane, a turbocharger turbine wheel, a wastegate valve, and a turbine housing. All of these turbocharger parts are exposed to high temperatures over a long period of time, and in some cases, slide between other parts, so that wear resistance is required. As described above, since the sintered body of the present invention has a high density, it has excellent heat resistance and mechanical properties. For this reason, the supercharger component excellent in durability over a long period of time can be obtained.
以下、過給機用部品の例として、ターボチャージャー用ノズルベーン(以下、省略して「ノズルベーン」ともいう。)について説明する。ノズルベーンは、可変容量型ターボチャージャーに用いられ、ノズル開度を調整することによって過給圧を制御するための弁体である。 Hereinafter, a turbocharger nozzle vane (hereinafter, also referred to as “nozzle vane”) will be described as an example of a supercharger component. The nozzle vane is a valve body that is used in a variable displacement turbocharger and controls the supercharging pressure by adjusting the nozzle opening.
図1は、本発明の耐熱部品の第1実施形態を適用したターボチャージャー用ノズルベーンを示す側面図(翼部を平面視したときの図)であり、図2は、図1に示すノズルベーンの平面図であり、図3は、図1に示すノズルベーンの背面図である。 FIG. 1 is a side view showing a turbocharger nozzle vane to which a first embodiment of the heat-resistant component of the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view of the nozzle vane shown in FIG. FIG. 3 is a rear view of the nozzle vane shown in FIG.
図1に示すノズルベーン1は、軸部11および翼部12を有している。
軸部11は、その主要部の横断面形状が軸線13を中心軸とする円形をなしている。この軸部11は、その翼部12側(図1にて左側)の部分が図示しないノズルマウントに回動可能に支持され、翼部12とは反対側(図1にて右側)の部分が図示しないノズルプレートに固定される。これにより、軸線13まわりに翼部12を回動させてその角度を変化させることができ、ノズル開度を調整することができる。
A nozzle vane 1 shown in FIG. 1 has a
The
また、軸部11の一端面(図1にて右側の端面)には、センター穴14が形成されている。このセンター穴14は、その横断面形状が円形をなし、その中心が軸線13に一致するように形成されている。
A
また、軸部11の一端側(図1にて右側)の外周面には、軸線13を介して互いに対向する一対の平坦部15(2面カット部)が設けられている(図3参照)。
In addition, a pair of flat portions 15 (two-surface cut portions) facing each other via the
このような各平坦部15は、図示しないレバープレートに形成された当て付け面に当て付けられた状態で用いられる。軸部11の軸線13まわりの回動角が規制され、ノズルベーン1の軸線13まわりの回動角を高精度に調整することができる。また、各平坦部15は、翼部12の突出方向(翼面)に対して角度θにて傾斜するように形成されている(図3参照)。
Each such
一方、軸部11の他端側(図1にて左側の端部)には、翼部12が設けられている。すなわち、翼部12は、軸部11の一方の端部から突出するように設けられている。
On the other hand, a
また、軸部11の他端側には、軸部11の外側に突出するフランジ部16が形成されている。
Further, a
このような翼部12は、その平面視にて、図1に示すように、軸部11の軸線13に垂直な方向に延在する帯状をなしている。また、軸部11からの翼部12の突出長さは、一端側(図1にて下側)が他端側(図1にて上側)よりも長くなっている。
As shown in FIG. 1, the
また、翼部12の平面視での幅方向(図1にて左右方向)での両端部における縁部には、面取り17、18が施されている。
Further, chamfers 17 and 18 are applied to the edge portions at both end portions in the width direction (left-right direction in FIG. 1) of the
また、図2、図3に示すように、翼部12は、その厚さ方向に若干湾曲している。また、翼部12は、その厚さが延在方向(突出方向)で各端へ向け漸減している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
以上のようなノズルベーン1は、本発明の焼結体の実施形態で構成されている。本発明の焼結体は高密度であるため、ノズルベーン1は優れた耐熱性および機械的特性を有し、耐摩耗性に優れたものとなる。また、ノズルベーン1は複雑な形状であっても寸法精度の高いものとなる。その結果、長期にわたる耐久性に優れた過給機を実現することができる。 The nozzle vane 1 as described above is constituted by an embodiment of the sintered body of the present invention. Since the sintered body of the present invention has a high density, the nozzle vane 1 has excellent heat resistance and mechanical properties, and is excellent in wear resistance. Moreover, even if the nozzle vane 1 has a complicated shape, the dimensional accuracy is high. As a result, it is possible to realize a supercharger that is excellent in durability over a long period of time.
≪第2実施形態≫
本発明の耐熱部品は、例えばジェットエンジン用部品や発電タービン用部品である圧縮機翼に適用可能である。かかる圧縮機翼は、本発明の耐熱部品の第2実施形態であって、その少なくとも一部が本発明の焼結体の実施形態で構成されている。
<< Second Embodiment >>
The heat-resistant component of the present invention is applicable to, for example, a compressor blade that is a component for a jet engine or a component for a power generation turbine. Such a compressor blade is the second embodiment of the heat-resistant component of the present invention, and at least a part thereof is configured by the embodiment of the sintered body of the present invention.
図4は、本発明の耐熱部品の第2実施形態を適用した圧縮機翼を示す斜視図である。図4に示す圧縮機翼2は、互いに同心状に設けられた内側リム21および外側リム22と、これらの間に設けられるとともに内側リム21の円周方向に並べられた翼部23と、を備えている。内側リム21および外側リム22は、それぞれ環状をなしている。また、翼部23は、湾曲した曲面を含む平板状をなしている。そして、翼部23の翼端(端面)が、内側リム21の外周面と外側リム22の内周面とに結合されている。なお、図4は、圧縮機翼2の一部を切り出して図示したものである。
FIG. 4 is a perspective view showing a compressor blade to which the second embodiment of the heat-resistant component of the present invention is applied. The compressor blade 2 shown in FIG. 4 includes an
このような圧縮機翼2は、ジェットエンジンや発電用ガスタービンを構成する部品の1つであり、翼部23が気体を受けることによって内側リム21のさらに内側に設けられているタービン軸を回転させる。これにより、ジェットエンジンや発電用ガスタービン内において圧縮機が気体を圧縮することができる。
Such a compressor blade 2 is one of the components constituting a jet engine or a power generation gas turbine, and rotates the turbine shaft provided further inside the
内側リム21、外側リム22および翼部23は、互いに別の部材であってもよいが、図4に示す圧縮機翼2は、内側リム21と外側リム22と翼部23とが一体になっている。このため、各部の相対的な位置精度が高く、圧縮機翼としての性能に優れている。そして、圧縮機翼2の全体を本発明の焼結体の実施形態で構成することにより、寸法精度に優れた圧縮機翼2が得られる。
The
また、一般に圧縮機翼では、空力性能を向上させる必要性から、翼部の形状をより肉薄でかつ湾曲した曲面を含むような三次元形状にすることが求められている。 In general, compressor blades are required to have a three-dimensional shape that includes a thinner and curved curved surface because of the need to improve aerodynamic performance.
かかる問題に対し、圧縮機翼2の全体が粉末冶金法で製造された焼結体で構成されていることにより、肉薄でかつ複雑な三次元形状を有する翼部23を含んでいても、寸法精度の高い圧縮機翼2を実現することができる。
With respect to such a problem, since the entire compressor blade 2 is composed of a sintered body manufactured by a powder metallurgy method, even if the
また、本実施形態に係る焼結体は、高密度で耐熱性に優れているため、圧縮機翼2の機械的特性の向上にも寄与する。すなわち、一般に圧縮機翼は、空気流路を構成する部品であるため、高温下でも振動に対して十分な疲労強度や耐摩耗性等が求められる。 In addition, since the sintered body according to the present embodiment has high density and excellent heat resistance, it contributes to improvement of mechanical characteristics of the compressor blade 2. That is, since the compressor blade is generally a component constituting the air flow path, sufficient fatigue strength, wear resistance, etc. are required for vibration even at high temperatures.
かかる問題に対し、圧縮機翼2は、本実施形態に係る焼結体で構成されているため、高密度で耐熱性に優れるとともに十分な耐摩耗性を有している。したがって、長期にわたる耐久性に優れた圧縮機翼2が得られる。 With respect to such a problem, the compressor blade 2 is composed of the sintered body according to the present embodiment, and therefore has high density and excellent heat resistance and sufficient wear resistance. Therefore, the compressor blade 2 excellent in durability over a long period of time can be obtained.
さらには、各種成形法を用いて製造されるため、圧縮機翼2の製造にあたっては、焼結後の後加工がほとんど必要ないか、あるいは加工量を少なく抑えられる。また、前述したように、高密度化が図られているため、HIP処理のような追加処理も不要である。このため、製造コストの低減が図られるとともに、後加工痕がもたらす不具合の発生を最小限に留めることができる。 Furthermore, since the compressor blades 2 are manufactured using various molding methods, post-sintering after sintering is hardly required or the processing amount can be reduced. Further, as described above, since high density is achieved, additional processing such as HIP processing is not necessary. For this reason, the manufacturing cost can be reduced and the occurrence of defects caused by post-processing marks can be minimized.
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、焼結体および耐熱部品について、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, the compound, the granulated powder, the sintered compact, and the heat-resistant component of the present invention have been described based on preferred embodiments, the present invention is not limited to these.
例えば、本発明の焼結体は、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、手術用器具、人工骨、人工歯、人工歯根、歯列矯正用部品のような医療機器の他、あらゆる構造部品に用いられてもよい。 For example, the sintered body of the present invention can be used for automobile parts, bicycle parts, railway vehicle parts, marine parts, aircraft parts, parts for transportation equipment such as parts for space transport aircraft (for example, rockets), personal computers. Parts, parts for electronic devices such as parts for mobile phone terminals, parts for electrical equipment such as refrigerators, washing machines and air conditioners, machine parts such as machine tools and semiconductor manufacturing equipment, nuclear power plants, thermal power generation Plants, hydroelectric power plants, refineries, plant parts such as chemical complexes, clock parts, metal tableware, jewelry, ornaments such as eyeglass frames, surgical instruments, artificial bones, artificial teeth, artificial tooth roots, teeth In addition to medical devices such as orthodontic parts, they may be used for all structural parts.
さらに、本発明の耐熱部品は、前述した過給機用部品、ジェットエンジン用部品および発電タービン用部品の他、例えば、原子力用部品、ガスタービン用部品のような各種発電関連部品、自動車エンジン用部品、ロケットエンジン用部品のような各種エンジン部品、ボイラー用部品、熱交換器用部品、排ガス処理設備用部品、加熱炉用部品、燃料電池用部品、耐熱ボルト、耐熱ばね、耐熱バルブ等、あらゆる耐熱部品にも適用可能である。 Furthermore, the heat-resistant parts of the present invention include, for example, various power generation-related parts such as nuclear parts and gas turbine parts, automobile engines, in addition to the above-described turbocharger parts, jet engine parts, and power turbine parts. Parts, various engine parts such as rocket engine parts, boiler parts, heat exchanger parts, exhaust gas treatment equipment parts, heating furnace parts, fuel cell parts, heat-resistant bolts, heat-resistant springs, heat-resistant valves, etc. It can also be applied to parts.
次に、本発明の実施例について説明する。
1.焼結体(Zr−Nb系)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、用意した金属粉末の平均粒径を表4に示す。
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分析法)により同定、定量した。なお、ICP分析には、(株)リガク製、ICP装置(CIROS120型)を用いた。また、C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。
Next, examples of the present invention will be described.
1. Production of sintered body (Zr-Nb system) (Sample No. 1)
[1] First, a metal powder having the composition shown in Table 1 manufactured by the water atomization method was prepared. The average particle size of the prepared metal powder is shown in Table 4.
The powder composition shown in Table 1 was identified and quantified by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP analysis). For ICP analysis, an ICP device (CIROS120 type) manufactured by Rigaku Corporation was used. For carbon identification and quantification, a carbon / sulfur analyzer (CS-200) manufactured by LECO was used. 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/cm2)
<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 :500℃
・脱脂時間 :1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: 500 ° C
・ Degreasing time: 1 hour (holding time at 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 :1250℃
・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: 1250 ° C
-Firing time: 3 hours (holding time at the firing temperature)
・ Baking atmosphere: Argon atmosphere
(サンプルNo.2〜30)
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.30の焼結体については、焼成後、下記の条件でHIP処理を施した。また、サンプルNo.16、17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 to 30)
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. About 30 sintered compacts, the HIP process was performed on the following conditions after baking. Sample No. The
<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
なお、表1では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表1への記載は省略した。なお、表1に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 1, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a trace amount of impurities, but the description in Table 1 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 1 was 0.5 mass% or less.
(サンプルNo.31)
[1]まず、表2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。なお、用意した金属粉末の平均粒径を表5に示す。
(Sample No. 31)
[1] First, a metal powder having the composition shown in Table 2 was sampled. As in the case of 1, it was produced by the water atomization method. The average particle size of the prepared metal powder is shown in Table 5.
[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。 [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圧粉成形した。なお、この成形には、プレス成形機を使用した。また、作製する成形体の形状は、20mm角の立方体形状とした。 [3] Next, this granulated powder was compacted under the molding conditions shown below. A press molding machine was used for this molding. Moreover, the shape of the molded body to be produced was a 20 mm square cube shape.
<成形条件>
・材料温度:90℃
・成形圧力:600MPa(6t/cm2)
<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。 [4] 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
[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。 [5] Next, the obtained degreased body was fired under the firing conditions shown below. This obtained the sintered compact.
<焼成条件>
・焼成温度 :1250℃
・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: 1250 ° C
-Firing time: 3 hours (holding time at the firing temperature)
・ Baking atmosphere: Argon atmosphere
(サンプルNo.32〜45)
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.31の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルNo.45の焼結体については、焼成後、下記の条件でHIP処理を施した。また、サンプルNo.38、39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. 32-45)
Except for changing the composition of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 2, each sample No. In the same manner as in the case of 31, a sintered body was obtained. Sample No. About 45 sintered compacts, after baking, the HIP process was performed on condition of the following. Sample No. The sintered bodies 38 and 39 were obtained using metal powders produced by the gas atomization 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
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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表2への記載は省略した。なお、表2に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 2, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 2 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 2 was 0.5 mass% or less.
(サンプルNo.46)
[1]まず、水アトマイズ法により製造された表3に示す組成のプレミックス粉末を用意した。なお、ここでいう「プレミックス粉末」とは、表3に示す組成比からC(炭素)成分を減じた粉末とC粉末との混合粉末を指す。また、用意した金属粉末(C成分を減じた粉末)の平均粒径を表6に示す。
(Sample No. 46)
[1] First, a premix powder having the composition shown in Table 3 manufactured by the water atomization method was prepared. Here, the “premix powder” refers to a mixed powder of powder obtained by subtracting the C (carbon) component from the composition ratio shown in Table 3 and C powder. In addition, Table 6 shows the average particle diameter of the prepared metal powder (powder obtained by reducing the C component).
[2]次に、プレミックス粉末と、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 premix powder and a mixture of polypropylene and wax (organic binder) were weighed and mixed so as to have a mass ratio of 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/cm2)
<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 :500℃
・脱脂時間 :1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: 500 ° C
・ Degreasing time: 1 hour (holding time at 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 :1250℃
・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: 1250 ° C
-Firing time: 3 hours (holding time at the firing temperature)
・ Baking atmosphere: Argon atmosphere
(サンプルNo.47〜60)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表3に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.46の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルNo.60の焼結体については、焼成後、下記の条件でHIP処理を施した。
(Sample No. 47-60)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 3, each sample No. In the same manner as in the case of No. 46, a sintered body was obtained. Sample No. About 60 sintered compacts, the HIP process was performed on the following conditions after baking.
<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
なお、表3においては、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表3への記載は省略した。なお、表3に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 3, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 3 was omitted. In addition, the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 3 was all 0.5 mass% or less.
2.焼結体(Zr−Nb系)の評価
2.1 相対密度の評価
表1〜3に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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4〜6に示す。
2. Evaluation of Sintered Body (Zr-Nb System) 2.1 Evaluation of Relative Density With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
The calculation results are shown in Tables 4-6.
2.2 硬度の評価
表1〜3に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
2.2 Evaluation of hardness Each sample No. shown in Tables 1-3. Vickers hardness was measured according to the test method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、以下の評価基準にしたがって評価した。なお、評価にあたっては、各表の備考欄に「※1」と記載されているサンプルの硬さについて、それぞれの表に「※1の基準」と記載されているサンプルの硬さを100としたときの相対値を以下の評価基準に照らすことにより評価した。同様に、表1の備考欄に「※2」と記載されているサンプルの硬さについては、表1に「※2の基準」と記載されているサンプルの硬さを100としたときの相対値を、「※3」と記載されているサンプルの硬さについては、表1に「※3の基準」と記載されているサンプルの硬さを100としたときの相対値を、「※4」と記載されているサンプルの硬さについては、表1に「※4の基準」と記載されているサンプルの硬さを100としたときの相対値を、それぞれ以下の評価基準に照らすことにより評価した。 The measured hardness was evaluated according to the following evaluation criteria. In the evaluation, the hardness of the sample described as “* 1” in the remarks column of each table was set to 100 for the hardness of the sample described as “* 1 standard” in each table. The relative value was evaluated by observing the following evaluation criteria. Similarly, the hardness of the sample described as “* 2” in the remarks column of Table 1 is relative to the hardness of the sample described as “Standard of * 2” in Table 1 as 100. Regarding the hardness of the sample whose value is described as “* 3”, the relative value when the hardness of the sample described as “standard of * 3” in Table 1 is taken as 100 is expressed as “* 4”. The hardness of the sample described as “* 4” is determined by observing the relative value when the hardness of the sample described as “* 4 standard” in Table 1 is 100, according to the following evaluation criteria. evaluated.
<ビッカース硬さの評価基準>
A:ビッカース硬さの相対値が110以上である
B:ビッカース硬さの相対値が105以上110未満である
C:ビッカース硬さの相対値が100以上105未満である
D:ビッカース硬さの相対値が100未満である
評価結果を表4〜6に示す。
<Vickers hardness evaluation criteria>
A: Relative value of Vickers hardness is 110 or more B: Relative value of Vickers hardness is 105 or more and less than 110 C: Relative value of Vickers hardness is 100 or more and less than 105 D: Relative of Vickers hardness The evaluation result whose value is less than 100 is shown in Tables 4-6.
2.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表1〜3に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
2.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
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。なお、評価にあたっては、各表の備考欄に「※1」と記載されているサンプルの物性値について、それぞれの表に「※1の基準」と記載されているサンプルの物性値を100としたときの相対値を以下の評価基準に照らすことにより評価した。同様に、表1の備考欄に「※2」と記載されているサンプルの物性値については、表1に「※2の基準」と記載されているサンプルの物性値を100としたときの相対値を、「※3」と記載されているサンプルの物性値については、表1に「※3の基準」と記載されているサンプルの物性値を100としたときの相対値を、「※4」と記載されているサンプルの物性値については、表1に「※4の基準」と記載されているサンプルの物性値を100としたときの相対値を、それぞれ以下の評価基準に照らすことにより評価した。 And about these measured physical-property values, it evaluated in accordance with the following evaluation criteria. In the evaluation, regarding the physical property values of the samples described as “* 1” in the remarks column of each table, the physical property values of the samples described as “* 1 standard” in each table are set to 100. The relative value was evaluated by observing the following evaluation criteria. Similarly, the physical property value of the sample described as “* 2” in the remarks column of Table 1 is relative to the physical property value of the sample described as “Standard of * 2” in Table 1 as 100. As for the physical property value of the sample whose value is described as “* 3”, the relative value when the physical property value of the sample described as “* 3 standard” in Table 1 is set to 100 is “* 4”. The physical property values of the samples described as “* 4” are as follows. The relative values when the physical property values of the samples described as “* 4 criteria” in Table 1 are set to 100 are as follows. evaluated.
<引張強さの評価基準>
A:焼結体の引張強さの相対値が109以上である
B:焼結体の引張強さの相対値が106以上109未満である
C:焼結体の引張強さの相対値が103以上106未満である
D:焼結体の引張強さの相対値が100以上103未満である
E:焼結体の引張強さの相対値が97以上100未満である
F:焼結体の引張強さの相対値が97未満である
<Evaluation criteria for tensile strength>
A: The relative value of the tensile strength of the sintered body is 109 or more B: The relative value of the tensile strength of the sintered body is 106 or more and less than 109 C: The relative value of the tensile strength of the sintered body is 103 D: The relative value of the tensile strength of the sintered body is 100 or more and less than 103 E: The relative value of the tensile strength of the sintered body is 97 or more and less than 100 F: Tensile strength of the sintered body Relative strength value is less than 97
<0.2%耐力の評価基準>
A:焼結体の0.2%耐力の相対値が109以上である
B:焼結体の0.2%耐力の相対値が106以上109未満である
C:焼結体の0.2%耐力の相対値が103以上106未満である
D:焼結体の0.2%耐力の相対値が100以上103未満である
E:焼結体の0.2%耐力の相対値が97以上100未満である
F:焼結体の0.2%耐力の相対値が97未満である
<Evaluation criteria for 0.2% proof stress>
A: The relative value of 0.2% yield strength of the sintered body is 109 or more B: The relative value of 0.2% yield strength of the sintered body is 106 or more and less than 109 C: 0.2% of the sintered body The relative value of the yield strength is 103 or more and less than 106 D: The relative value of the 0.2% yield strength of the sintered body is 100 or more and less than 103 E: The relative value of the 0.2% yield strength of the sintered body is 97 or more and 100 F: Relative value of 0.2% proof stress of the sintered body is less than 97
<伸びの評価基準>
A:焼結体の伸びの相対値が115以上である
B:焼結体の伸びの相対値が110以上115未満である
C:焼結体の伸びの相対値が105以上110未満である
D:焼結体の伸びの相対値が100以上105未満である
E:焼結体の伸びの相対値が95以上100未満である
F:焼結体の伸びの相対値が95未満である
以上の評価結果を表4〜6に示す。
<Evaluation criteria for elongation>
A: Relative value of elongation of sintered body is 115 or more B: Relative value of elongation of sintered body is 110 or more and less than 115 C: Relative value of elongation of sintered body is 105 or more and less than 110 D : The relative value of the elongation of the sintered body is 100 or more and less than 105 E: The relative value of the elongation of the sintered body is 95 or more and less than 100 F: The relative value of the elongation of the sintered body is less than 95 The evaluation results are shown in Tables 4-6.
表4〜6から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体(HIP処理を施した焼結体を除く。)に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 is apparent from Tables 4 to 6, the sintered body corresponding to the example has a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example (excluding the sintered body subjected to HIP treatment). Was recognized. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
一方、実施例に相当する焼結体と、HIP処理を施した焼結体との間で、各物性値を比較したところ、いずれも同程度であることが認められた。 On the other hand, when the respective physical property values were compared between the sintered body corresponding to the example and the sintered body subjected to the HIP treatment, it was recognized that both were comparable.
3.焼結体(Hf−Nb系)の製造
(サンプルNo.61〜74)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表7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。
3. Production of sintered body (Hf-Nb series) (Sample Nos. 61-74)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 7, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1.
なお、表7では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表7への記載は省略した。なお、表7に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 7, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 7 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 7 was 0.5 mass% or less.
(サンプルNo.75〜81)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表8に示すように変更した以外は、それぞれサンプルNo.46の場合と同様にして焼結体を得た。
(Sample No. 75-81)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 8, each sample No. In the same manner as in the case of No. 46, a sintered body was obtained.
なお、表8では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表8への記載は省略した。なお、表8に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 8, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 8 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 8 was 0.5 mass% or less.
4.焼結体(Hf−Nb系)の評価
4.1 相対密度の評価
表7、8に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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9、10に示す。
4). 4. Evaluation of Sintered Body (Hf—Nb System) 4.1 Evaluation of Relative Density Each sample No. shown in Tables 7 and 8 With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
The calculation results are shown in Tables 9 and 10.
4.2 硬度の評価
表7、8に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
4.2 Evaluation of hardness Each sample No. shown in Tables 7 and 8 was used. The Vickers hardness was measured according to the method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、2.2に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表9、10に示す。
The measured hardness was evaluated according to the evaluation criteria described in 2.2.
The evaluation results are shown in Tables 9 and 10.
4.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表7、8に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
4.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation Each sample No. shown in Tables 7 and 8 The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
そして、測定した物性値について、2.3に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表9、10に示す。
The measured physical property values were evaluated according to the evaluation criteria described in 2.3.
The evaluation results are shown in Tables 9 and 10.
表9、10から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 can be seen from Tables 9 and 10, the sintered body corresponding to the example was found to have a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
5.焼結体(Ti−Nb系)の製造
(サンプルNo.82〜91)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表11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。
5. Production of sintered body (Ti-Nb system) (Sample Nos. 82-91)
Except for changing the composition of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 11, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1.
なお、表11では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表11への記載は省略した。なお、表11に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 11, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a trace amount of impurities, but the description in Table 11 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 11 was 0.5 mass% or less.
6.焼結体(Ti−Nb系)の評価
6.1 相対密度の評価
表11に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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12に示す。
6). Evaluation of Sintered Body (Ti-Nb System) 6.1 Evaluation of Relative Density With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
Table 12 shows the calculation results.
6.2 硬度の評価
表11に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
6.2 Evaluation of Hardness Each sample No. shown in Table 11 The Vickers hardness was measured according to the method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、2.2に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表12に示す。
The measured hardness was evaluated according to the evaluation criteria described in 2.2.
The evaluation results are shown in Table 12.
6.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表11に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
6.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation Each sample No. shown in Table 11 The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
そして、測定した物性値について、2.3に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表12に示す。
The measured physical property values were evaluated according to the evaluation criteria described in 2.3.
The evaluation results are shown in Table 12.
表12から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 Table 12, the sintered body corresponding to the example was found to have a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
7.焼結体(Nb−Ta系)の製造
(サンプルNo.92〜101)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表13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。
7). Production of sintered body (Nb-Ta series) (Sample Nos. 92 to 101)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 13, Sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1.
なお、表13では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表13への記載は省略した。なお、表13に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 13, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 13 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 13 was 0.5 mass% or less.
8.焼結体(Nb−Ta系)の評価
8.1 相対密度の評価
表13に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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14に示す。
8). Evaluation of Sintered Body (Nb-Ta System) 8.1 Evaluation of Relative Density Each sample No. shown in Table 13 With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
Table 14 shows the calculation results.
8.2 硬度の評価
表13に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
8.2 Evaluation of Hardness Each sample No. shown in Table 13 The Vickers hardness was measured according to the method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、2.2に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表14に示す。
The measured hardness was evaluated according to the evaluation criteria described in 2.2.
The evaluation results are shown in Table 14.
8.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表13に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
8.3 Evaluation of Tensile Strength, 0.2% Yield Strength and Elongation Each sample No. shown in Table 13 The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
そして、測定した物性値について、2.3に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表14に示す。
The measured physical property values were evaluated according to the evaluation criteria described in 2.3.
The evaluation results are shown in Table 14.
表14から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 is clear from Table 14, the sintered body corresponding to the example was found to have a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
9.焼結体(Y−Nb系)の製造
(サンプルNo.102〜112)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表15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。
9. Production of sintered body (Y-Nb system) (Sample Nos. 102 to 112)
Except for changing the composition of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 15, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1.
なお、表15では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表15への記載は省略した。なお、表15に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 15, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a trace amount of impurities, but the description in Table 15 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 15 was 0.5 mass% or less.
10.焼結体(Y−Nb系)の評価
10.1 相対密度の評価
表15に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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16に示す。
10. Evaluation of Sintered Body (Y-Nb System) 10.1 Evaluation of Relative Density With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
Table 16 shows the calculation results.
10.2 硬度の評価
表15に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
10.2 Evaluation of Hardness Each sample No. shown in Table 15 The Vickers hardness was measured according to the method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、2.2に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表16に示す。
The measured hardness was evaluated according to the evaluation criteria described in 2.2.
The evaluation results are shown in Table 16.
10.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表15に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
10.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation Each sample No. shown in Table 15 The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
そして、測定した物性値について、2.3に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表16に示す。
The measured physical property values were evaluated according to the evaluation criteria described in 2.3.
The evaluation results are shown in Table 16.
表16から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 is clear from Table 16, the sintered body corresponding to the example was found to have a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
11.焼結体(V−Nb系)の製造
(サンプルNo.113〜122)
粉末冶金用金属粉末の組成等を表17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。
11. Production of sintered body (V-Nb system) (Sample Nos. 113 to 122)
Except for changing the composition and the like of the metal powder for powder metallurgy as shown in Table 17, each sample No. A sintered body was obtained in the same manner as in the method for producing a sintered body of No. 1.
なお、表17では、各サンプルNo.の粉末冶金用金属粉末のうち、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。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表17への記載は省略した。なお、表17に記載した実施例に係る金属粉末のO(酸素)の含有率は、いずれも0.5質量%以下であった。
In Table 17, each sample No. Among the metal powders for powder metallurgy, 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”.
Each metal powder for powder metallurgy contained a small amount of impurities, but the description in Table 17 was omitted. In addition, all the content rate of O (oxygen) of the metal powder which concerns on the Example described in Table 17 was 0.5 mass% or less.
12.焼結体(V−Nb系)の評価
12.1 相対密度の評価
表17に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2501(2000)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18に示す。
12 Evaluation of Sintered Body (V-Nb System) 12.1 Evaluation of Relative Density With respect to the sintered bodies manufactured using the above metal powder, the sintered density was measured according to the method for measuring the density of the sintered metal material specified in JIS Z 2501 (2000), and each sintered body was measured. The relative density of each sintered body was calculated with reference to the true density of the metal powder for powder metallurgy used to manufacture the powder.
Table 18 shows the calculation results.
12.2 硬度の評価
表17に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2244(2009)に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
12.2 Evaluation of Hardness Each sample No. shown in Table 17 The Vickers hardness was measured according to the method of the Vickers hardness test prescribed | regulated to JISZ2244 (2009) about the sintered compact manufactured using this metal powder.
そして、測定した硬さについて、2.2に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表18に示す。
The measured hardness was evaluated according to the evaluation criteria described in 2.2.
The evaluation results are shown in Table 18.
12.3 引張強さ、0.2%耐力および伸びの評価
表17に示す各サンプルNo.の金属粉末を用いて製造された焼結体について、JIS Z 2241(2011)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。
12.3 Evaluation of tensile strength, 0.2% proof stress and elongation Each sample No. shown in Table 17 The sintered body produced using the metal powder was measured for tensile strength, 0.2% proof stress, and elongation according to a metal material tensile test method defined in JIS Z 2241 (2011).
そして、測定した物性値について、2.3に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表18に示す。
The measured physical property values were evaluated according to the evaluation criteria described in 2.3.
The evaluation results are shown in Table 18.
表18から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。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 is clear from Table 18, the sintered body corresponding to the example was found to have a higher relative density than the sintered body corresponding to the comparative example. It was also recognized that there were significant differences in properties such as tensile strength, 0.2% proof stress and elongation.
なお、表1〜18に記載した例の他に、第1元素と第2元素の組み合わせ例として、Ti−Zr系、Zr−Ta系、およびZr−V系の金属粉末についても、上記と同様にして焼結体を製造したが、それぞれ、相対密度、硬度、引張強さ、耐力および伸びに関して上記と同様の傾向を示した。 In addition to the examples described in Tables 1 to 18, as examples of combinations of the first element and the second element, the same applies to Ti-Zr-based, Zr-Ta-based, and Zr-V-based metal powders. Sintered bodies were manufactured as described above, and showed the same tendency as described above with respect to relative density, hardness, tensile strength, proof stress and elongation.
1…ノズルベーン、2…圧縮機翼、11…軸部、12…翼部、13…軸線、14…センター穴、15…平坦部、16…フランジ部、17…面取り、18…面取り、21…内側リム、22…外側リム、23…翼部、θ…角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nozzle vane, 2 ... Compressor blade, 11 ... Shaft part, 12 ... Blade part, 13 ... Axis, 14 ... Center hole, 15 ... Flat part, 16 ... Flange part, 17 ... Chamfering, 18 ... Chamfering, 21 ... Inside Rim, 22 ... outer rim, 23 ... wing, θ ... angle
Claims (17)
Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、
Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。 Co is the main component,
Cr is contained in a proportion of 10% by mass to 25% by mass,
Ni is contained in a proportion of 5% by mass or more and 40% by mass or less,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less,
C is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.01% by mass to 0.5% by mass,
The metal powder for powder metallurgy, characterized in that the second element is contained in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less.
Crが15質量%以上24質量%以下の割合で含まれ、
Niが7質量%以上32質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で5質量%以上18質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.4質量%以上1.2質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.2質量%以上0.6質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.03質量%以上0.2質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。 Co is the main component,
Cr is contained at a ratio of 15% by mass or more and 24% by mass or less,
Ni is contained in a ratio of 7% by mass to 32% by mass,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 5% by mass to 18% by mass in total,
Si is contained at a ratio of 0.4% by mass or more and 1.2% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.2% by mass or more and 0.6% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a ratio of 0.03% by mass to 0.2% by mass,
The metal powder for powder metallurgy, characterized in that the second element is contained in a proportion of 0.03% by mass or more and 0.2% by mass or less.
Crが18質量%以上23質量%以下の割合で含まれ、
Niが9質量%以上36質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で7質量%以上16質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.5質量%以上1質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.3質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.05質量%以上0.1質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。 Co is the main component,
Cr is contained in a proportion of 18% by mass to 23% by mass,
Ni is contained in a proportion of 9% by mass to 36% by mass,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 7% by mass to 16% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.5% by mass or more and 1% by mass or less,
C is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 0.5% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less,
The metal powder for powder metallurgy, wherein the second element is contained in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less.
Crが10質量%以上25質量%以下の割合で含まれ、
Niが5質量%以上40質量%以下の割合で含まれ、
MoおよびWの少なくとも一方が合計で2質量%以上20質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上1.5質量%以下の割合で含まれ、
Cが0.05質量%以上0.8質量%以下の割合で含まれ、
Ti、V、Y、Zr、NbおよびHfからなる群から選択される1種の元素を第1元素とし、V、Zr、Nb、HfおよびTaからなる群から選択される1種の元素であって元素周期表における族が前記第1元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第1元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第1元素より大きい元素を第2元素としたとき、
前記第1元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
前記第2元素が0.01質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれていることを特徴とする焼結体。 Co is the main component,
Cr is contained in a proportion of 10% by mass to 25% by mass,
Ni is contained in a proportion of 5% by mass or more and 40% by mass or less,
At least one of Mo and W is included in a ratio of 2% by mass to 20% by mass in total,
Si is contained in a proportion of 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less,
C is included in a proportion of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti, V, Y, Zr, and one element selected from the group consisting of Nb and Hf as a first element, V, Z r, Nb, with one kind of element selected from the group consisting of Hf and Ta When the element in the periodic table of elements is larger than the first element or the element in the periodic table of elements is the same as the first element and the element in the periodic table of elements is larger than the first element is the second element. ,
The first element is included in a proportion of 0.01% by mass to 0.5% by mass,
A sintered body characterized in that the second element is contained in a proportion of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less.
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