JP6480264B2 - 鉄基粉末冶金用混合粉及び焼結体 - Google Patents

鉄基粉末冶金用混合粉及び焼結体 Download PDF

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Description

本発明は、鉄基粉末冶金用混合粉及びそれを用いて作製した焼結体に関し、2元系酸化物と3元系酸化物とを特定の重量比で含む鉄基粉末冶金用混合粉及びそれを用いて作製した焼結体に関する。
粉末冶金は、様々な機械部品の工業的生産方法として広く用いられている。鉄基粉末冶金の手順は、まず、鉄基粉末と、銅(Cu)粉末、ニッケル(Ni)粉末等の合金用粉末と、黒鉛粉と、潤滑剤とを混合することにより混合粉末を準備する。次に、この混合粉末を金型に充填してプレス成形し、焼結することにより焼結体を作製する。そして、この焼結体に対してドリル加工や旋削加工等の切削加工を施すことによって所望の形状の機械部品に整える。
粉末冶金の理想は、焼結体に切削加工を施すことなく、焼結体をそのまま機械部品として使用できるように加工することである。しかし、上記焼結によって原料粉末に不均一な収縮が生じることもあるし、近年では機械部品に要求される寸法精度が高く、部品形状が複雑化していることもある。このため、焼結体に切削加工を施すことは必須になりつつある。このような背景から、焼結体を円滑に加工できるようにするために、焼結体に被削性を付与する技術が検討されている。
上記被削性を付与する手段として、硫化マンガン(MnS)粉末を混合粉末に添加する手法がある。MnS粉末の添加は、ドリル穿孔等の比較的低速の切削加工には有効である。しかし、硫化マンガン粉末の添加は、近年の高速切削加工には必ずしも有効ではないこと、焼結体に汚れが発生すること、機械的強度が低下すること等の課題がある。
このため、上記硫化マンガンを添加する以外の手法として、例えば特許文献1〜4に開示される添加剤が提案されている。
特許文献1には、鉄粉の所要量の炭素と銅を含有せしめた鉄系原料粉に対し、0.1〜1.0%の硫化カルシウムと、0.1〜2%の炭素(C)と、0.5〜5.0%の銅(Cu)とを含有する焼結鋼が開示されている。
特許文献2には、アルミン酸カルシウムを含む粉末を含む冶金粉末組成物が開示されている。上記アルミン酸カルシウムを含む粉末は、51〜57重量%のアルミナと、31−37重量%の酸化カルシウムと、6.0重量%未満のSiO2と、2.5重量%未満のFe23と、3.0重量%未満のTiO2と、2.0重量%未満のMgOと、0.2重量%未満のK2Oと、0.2重量%未満の硫黄とを含む。
特許文献3には、鉄基粉末100質量部に対して、0.01〜1.0質量部の割合でSiO2−CaO−MgO系の酸化物粉末を含む鉄基混合粉末が開示されている。
特許文献4には、鉄粉を主体とし、平均粒径50μm以下のCaO−Al23−SiO2系複合酸化物の粉末を0.02〜0.3重量%含有する粉末冶金用鉄系混合粉末が開示されている。
特公昭52−16684号公報 特表2008−502807号公報 特開2010−236061号公報 特開平09−279204号公報
特許文献1に開示される硫化カルシウムを含有させることにより、機械部品の強度が大幅に低下すること、混合粉末が経時変化して品質が安定しないこと等の課題がある。また、特許文献1に開示の焼結鋼を切削工具によって加工したところ、切屑が細かく分断されにくかった。このことから、特許文献1の開示では良好と評価されている切屑処理性も、現在の要求を満たすレベルと言えるほど優れているとは言い難い。
特許文献2に記載された技術は、アルミン酸モノカルシウムの理論比であるCaO:Al23=35.5:64.5に対し、Al23が不足する一方でCaOを過剰に含む。 この過剰量のCaOが、他の酸化物又は硫黄と反応するか又は単独で存在することにより、焼結体の特性が安定しにくい。
特許文献3及び4に記載された技術は、切削時に加工面に露出したセラミックス粉末が工具表面に付着して工具保護膜を形成する。この工具保護膜が工具の材質劣化を防止し、切削性を改善する。しかしながら、特許文献3及び4に開示の鉄系混合粉末によって作製された焼結体は、切削開始直後(切削初期)の被削性のさらなる改善が求められている。
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削開始初期においても長期間の切削においても被削性に優れた焼結体を作製し得る鉄基粉末冶金用混合粉を提供することである。
本発明者は上記目的を達成するため、焼結体に含まれる酸化物(2CaO・Al23・SiO2粉末)と、切削工具又は切削工具のコーティングに含まれる酸化チタン(TiO2)粉末との反応のメカニズムを確認した。具体的には、無加圧下の大気中で、2CaO・Al23・SiO2粉末と、TiO2粉末との混合粉末を加熱し、その反応生成物をX線回折によって分析した。
その結果、上記混合粉末を700℃で5分間加熱した場合には、TiO2と2CaO・Al23・SiO2とは反応しないが、上記混合粉末を700℃で1時間加熱した場合には、2CaO・Al23・SiO2がCaO・Al23・2SiO2、2CaO・SiO2等の多様な酸化物に分解され、さらにCaO・TiO2も生成されることが明らかとなった。
この分析結果に基づいて、本発明者は、切削加工開始直後で切削工具の刃先温度が低い状態では、3元系酸化物と工具中のTiOとの反応が充分に起こらず、保護皮膜を形成しがたいと仮定した。また本発明者は、切削開始から刃先温度が高くなり、一定期間が経過すると、3元系酸化物中のCaが工具表面のTiO2と反応して工具表面に保護皮膜を形成するとともに、種々の2元系酸化物を形成することから、2元系酸化物では、2元系酸化物中のCaが切削工具の表面のTiO2と反応して失われるとともに硬質のAl23、SiO2が生成し、工具摩耗を引き起こすため、長期間の切削では2元系酸化物が3元系酸化物よりも工具摩耗の抑制効果が少なくなると仮定した。
本発明者は上記仮定に基づいて、2元系酸化物により切削初期の被削性を高め、硬質のAl23、SiO2が生じにくい3元系酸化物により長時間の切削における被削性を高めることを見出し、以下に示す本発明を完成した。
すなわち、本発明の鉄基粉末冶金用混合粉は、Ca-Al-Si系酸化物及びCa-Mg-Si系酸化物からなる群より選択される1種以上の3元系酸化物と、Ca-Al系酸化物及びCa-Si系酸化物からなる群より選択される1種以上の2元系酸化物とを含み、前記3元系酸化物及び前記2元系酸化物を合計重量で0.025重量%以上0.3重量%以下含むことを特徴とする。
本発明によれば、鉄基粉末冶金用混合粉が2元系酸化物を含むことによって、切削初期における被削性に優れた焼結体を得ることができる。また鉄基粉末冶金用混合粉が3元系酸化物を含むことによって、長期間の切削における被削性に優れた焼結体を得ることができる。そして、2元系酸化物と3元系酸化物の合計重量が上記範囲であることにより、切削初期における被削性と、長期間の切削における被削性とを高度に両立させることができる。
上記構成において、鉄基粉末冶金用混合粉は、3元系酸化物及び2元系酸化物の重量比が9:1〜1:9の割合で含むことが好ましい。このような重量比で3元系酸化物及び2元系酸化物を含むことにより、切削初期の被削性と長期間切削の被削性のバランスが良好なものとなる。
上記構成において、鉄基粉末冶金用混合粉は、3元系酸化物及び2元系酸化物を合計重量で0.05重量%以上0.2重量%以下含むことが好ましい。このような重量比率で含むことにより、切削初期の被削性と長期間切削の被削性のバランスに優れた焼結体を作製し得る。
2元系酸化物は、CaO・Al23、2CaO・SiO2及び12CaO・7Al23からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。3元系酸化物は、2CaO・MgO・2SiO2及び2CaO・Al23・SiO2からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。
本発明は、上記鉄基粉末冶金用混合粉を焼結することによって作製された焼結体でもある。
本発明によれば、切削開始初期においても長期間切削においても被削性に優れた焼結体を作製し得る鉄基粉末冶金用混合粉を提供することができる。
以下、本発明の鉄基粉末冶金用混合粉及びその製造方法を具体的に説明する。
<鉄基粉末冶金用混合粉>
本発明の鉄基粉末冶金用混合粉は、鉄基粉末と、3元系酸化物と、2元系酸化物とを混合してなることが好ましい。この混合粉末に、合金用粉末、黒鉛粉末、潤滑剤、バインダ、被削促進剤等の各種添加剤を適宜添加してもよい。これら以外に、鉄基粉末冶金用混合粉の製造過程で微量の不可避不純物が含まれてもよい。本発明の鉄基粉末冶金用混合粉は、金型等に充填して成形した上で焼結することにより焼結体を得ることができる。このようにして作製された焼結体は、切削加工を施すことにより各種機械部品に使用することができる。この焼結体の用途及び製造方法は後述する。
<鉄基粉末>
鉄基粉末は、鉄基粉末冶金用混合粉を構成する主要構成成分であり、鉄基粉末冶金用混合粉全体に対し60重量%以上の重量比率で含まれることが好ましい。なお、ここでの鉄基粉末の重量%は、鉄基粉末冶金用混合粉のうちの潤滑剤以外の総重量に占める割合を意味する。以下に各成分の重量%を規定する場合、その規定はいずれも潤滑剤を除く鉄基粉末冶金用混合粉の総重量に占める重量割合を意味するものとする。
上記鉄基粉末としては、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉等の純鉄粉、部分拡散合金化鋼粉、完全合金化鋼粉、又は完全合金化鋼粉に合金成分を部分拡散させたハイブリッド鋼粉等を用いることができる。鉄基粉末の体積平均粒子径は50μm以上であることが好ましく、より好ましくは70μm以上である。鉄基粉末の体積平均粒子径が50μm以上であると、ハンドリング性に優れる。また、鉄基粉末の体積平均粒子径は200μm以下であるのが好ましく、100μm以下がより好ましい。200μm以下であると、精密形状を成形しやすく、かつ十分な強度を得られる。
<2元系酸化物及び3元系酸化物>
本発明の鉄基粉末冶金用混合粉は、2元系酸化物及び3元系酸化物の両方を合計重量で0.025重量%以上0.3重量%以下含むことを特徴とする。2元系酸化物は、焼結体を切削加工に用いたときの切削初期の被削性を向上させることができる。3元系酸化物は、長時間切削したときの被削性を向上させることができる。このような重量割合で両酸化物を含有することにより、切削初期においても長期間切削においても被削性に優れた焼結体を作製し得る。
上記酸化物の合計重量は、0.03重量%以上であることが好ましく、0.04重量%以上であることがより好ましく、0.05重量%以上であることがさらに好ましく、特に好ましくは0.1重量%以上である。コストの観点からは、2元系酸化物及び3元系酸化物の重量割合は少ないほど好ましい。また、上記酸化物の合計重量は0.25重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.2重量%以下である。酸化物の合計重量が0.25重量%以下であることにより、焼結体の圧環強度を十分に確保することができる。
ここで、2元系酸化物とは2種の元素の複合酸化物を意味し、3元系酸化物とは3種の元素の複合酸化物を意味する。2元系酸化物は、Ca、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Mn、Fe及びZnからなる群より選択される2種の元素の複合酸化物を用いることが好ましく、Ca-Al系酸化物、Ca-Si系酸化物等がより好ましい。Ca-Al系酸化物としては、CaO・Al23、12CaO・7Al23等が挙げられる。Ca-Si系酸化物としては、2CaO・SiO2等が挙げられる。
3元系酸化物は、Ca、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Mn、Fe及びZnからなる群より選択される3種の元素の複合酸化物を用いることが好ましく、Ca-Al-Si系酸化物、Ca-Mg-Si系酸化物等がより好ましい。Ca-Al-Si系酸化物としては、2CaO・Al23・SiO2等が挙げられる。Ca-Mg-Si系酸化物としては、2CaO・MgO・2SiO2等が挙げられる。中でも2CaO・Al23・SiO2を添加することが好ましい。上記2CaO・Al23・SiO2は、切削工具中または切削工具に施されたコーティングに含まれるTiO2と反応して、切削工具の表面に保護皮膜を形成することにより、被削性を顕著に向上させることができる。
2元系酸化物及び3元系酸化物の形状は、特に制限されないが、球形又はそれが潰れた形状のもの、すなわち全体に丸みのある形状が好ましい。
2元系酸化物及び3元系酸化物の体積平均粒子径は0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。体積平均粒子径が小さいほど少量の添加で焼結体の被削性を向上することができる傾向がある。また、体積平均粒子径は15μm以下が好ましく、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは9μm以下である。体積平均粒子径が大きすぎると焼結体の被削性を向上させにくくなる。上記体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(日機装株式会社製マイクロトラック「MODEL9320−X100」)を用いて得られた粒度分布における積算値50%の粒度D50の値である。本発明のように、2元系酸化物と3元系酸化物とを組み合わせて用いることにより、両酸化物の添加量を減少させることができ、原料コストの低減にもなる。
2元系酸化物は、0.01重量%以上含むことが好ましく、より好ましくは0.03重量%以上、さらに好ましくは0.05重量%以上含むことである。また2元系酸化物は、0.25重量%以下含むことが好ましく、より好ましくは0.2重量%以下、さらに好ましくは0.15重量%以下である。このような重量割合で含むことにより、コストを抑制しつつ切削初期の被削性に優れた焼結体を得ることができる。
3元系酸化物は、0.01重量%以上含むことが好ましく、より好ましくは0.03重量%以上、さらに好ましくは0.05重量%以上含むことである。また3元系酸化物は、0.25重量%以下含むことが好ましく、より好ましくは0.2重量%以下、さらに好ましくは0.15重量%以下である。このような重量割合で含むことにより、コストを抑制しつつ長期間の切削にも被削性に優れた焼結体を得ることができる。
3元系酸化物及び2元系酸化物の重量比は9:1〜1:9の割合で含まれることが好ましく、より好ましくは9:1〜3:7、さらに好ましくは7:3〜4:6である。このような重量比で両酸化物を含むことにより、切削初期においても長期間切削においても被削しやすい焼結体を作製し得る。
<合金用粉末>
合金用粉末は、鉄基粉末同士の結合を促し、かつ焼結後の焼結体の強度を高めるために添加される。このような合金用粉末は、鉄基粉末冶金用混合粉全体に対して0.1重量%以上10重量%以下含まれることが好ましい。0.1重量%以上であることにより焼結体の強度を高めることができ、10重量%以下であることにより焼結体の焼結時の寸法精度を確保することができる。
上記合金用粉末としては、銅(Cu)粉、ニッケル(Ni)粉、Mo粉、Cr粉、V粉、Si粉、Mn粉等の非鉄金属粉末、亜酸化銅粉末等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<潤滑剤>
潤滑剤は、金型内で鉄基粉末冶金用混合粉を圧縮して得た成形体を、金型から取り出しやすくするために添加される。つまり、鉄基粉末冶金用混合粉に潤滑剤を添加すると、金型から成形体を取り出すときの抜き圧を低減し、成形体の割れや金型の損傷を防止することができる。潤滑剤は、鉄基粉末冶金用混合粉に添加してもよいし、金型の表面に塗布してもよい。潤滑剤を鉄基粉末冶金用混合粉に添加する場合、潤滑剤は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、0.01重量%以上含まれることが好ましく、0.1重量%以上含まれることがより好ましい。潤滑剤の含有量が0.01重量%以上であることにより、焼結体の抜き圧を低減する効果を得やすい。また潤滑剤は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、1.5重量%以下含まれることが好ましく、より好ましくは1.2重量%以下含まれることである。潤滑剤の含有量が1.5重量%以下であることにより、高密度な焼結体を得やすく、強度の高い焼結体を得ることができる。
上記潤滑剤は、金属石鹸(ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等)、ステアリン酸モノアミド、脂肪酸アミド、アミドワックス、炭化水素系ワックス及び架橋(メタ)アクリル酸アルキルエステル樹脂からなる群より選択される1種以上を用いることができる。中でも、鉄基粉末表面に合金用粉末、黒鉛粉末等を付着させる性能が良好であり、かつ鉄基混合粉末の偏析を軽減しやすいという観点から、アミド系潤滑剤を用いることが好ましい。
<バインダ>
バインダは、鉄基粉末表面に合金用粉末及び黒鉛粉末を付着させるために添加される。バインダは、ブテン系重合体、メタクリル酸系重合体等が用いられる。ブテン系重合体としては、ブテンのみからなる1−ブテン単独重合体、又はブテンとアルケンの共重合体を用いることが好ましい。ここでのアルケンは低級アルケンが好ましく、好ましくはエチレン又はプロピレンである。メタクリル酸系重合体は、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸エチルへキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルからなる群より選択される1種以上を用いることができる。
バインダの含有量は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、0.01重量%以上含まれることが好ましく、0.05重量%以上含まれることがより好ましく、さらに好ましくは、0.1重量%以上含まれることである。また、バインダの含有量は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、0.5重量%以下含まれることが好ましく、0.4重量%以下含まれることがより好ましく、さらに好ましくは0.3重量%以下である。
<被削促進剤>
被削促進剤は、鉄基粉末冶金用混合粉を焼結して得た焼結体の被削性を向上するために添加される。被削促進剤は、硫化カルシウムを用いることが好ましい。硫化カルシウムを被削促進剤として用いる場合、硫化カルシウムは吸湿性があるため性能の安定性を損なうことがあるので、硫化カルシウムからなる粉末の表面をコーティングするか、又は硫化カルシウムの粉末を予め300℃〜900℃に加熱してII型の硫酸カルシウムの形態にすることが好ましい。これにより硫化カルシウムからなる粉末の吸湿性を抑制することができ、焼結体の性能を安定化させることができる。またII型の硫酸カルシウムは吸湿性が著しく低いため、焼結体の性能を安定化させることができる。上記硫化カルシウムからなる粉末のコーティングは、アミド系高分子材料、スチレン・ブタジエンゴム等の有機材料等を用いることができる。
被削促進剤の含有量は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、0.01重量%以上含まれることが好ましく、0.05重量%以上含まれることがより好ましく、さらに好ましくは、0.1重量%以上含まれることである。また被削促進剤の含有量は、鉄基粉末冶金用混合粉の重量に対し、1重量%以下含まれることが好ましく、より好ましくは0.4重量%以下であり、さらに好ましくは0.3重量%以下である。
<鉄基粉末冶金用混合粉の製造方法>
本発明の鉄基粉末冶金用混合粉は、例えば機械撹拌式混合機を用いて、鉄基粉末と、3元系酸化物と、2元系酸化物とを混合して作製することができる。上記各粉末に加えて、合金用粉末、黒鉛粉末、潤滑剤、バインダ等の各種添加剤を適宜添加してもよい。上記機械撹拌式混合器としては、例えば、ハイスピードミキサー、ナウターミキサー、V型混合機、ダブルコーンブレンダー等が挙げられる。上記各粉末の混合順序は特に限定されない。混合温度は、特に限定されないが、混合工程で鉄基粉末の酸化を抑制する観点から150℃以下が好ましい。
<焼結体の製造方法>
上記で作製した鉄基粉末冶金用混合粉を金型に充填した後、300MPa以上1200MPa以下の圧力をかけることによって圧粉成形体を製造することができる。このときの成形温度は、25℃以上150℃以下であることが好ましい。
そして上記で作製した圧粉成形体を通常の焼結方法によって焼結することにより焼結体を得る。焼結条件は、非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気であればよいが、窒素雰囲気、窒素及び水素の混合雰囲気、炭化水素等の雰囲気下、1000℃以上1300℃以下の温度で5分以上60分以下の焼結を行なうことが好ましい。
<焼結体>
上記のようにして作製した焼結体は、必要に応じて切削工具等の種々の工具で加工することによって、自動車、農機具、電動工具、家電製品等の機械部品としても使用することができる。このような切削工具としては、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用切削工具、旋削加工用切削工具、リーマ、タップ等を挙げることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜6及び比較例1〜6)
各実施例及び各比較例では、純鉄粉(製品名:アトメル300M(株式会社神戸製鋼所製))に対し、2重量%の銅粉末(製品名:CuATW−250(福田金属箔粉工業株式会社製))と、表1の「2元系酸化物」及び/又は「3元系酸化物」の欄に示す組成及び重量%の2元系酸化物及び/又は3元系酸化物と、黒鉛粉(製品名CPB(日本黒鉛工業株式会社製))と、0.75重量%のステアリン酸亜鉛と、を混合することにより鉄基粉末冶金用混合粉を作製した。上記黒鉛粉は、焼結後の炭素量が0.75重量%となるような分量を添加した。上記2元系酸化物及び3元系酸化物はいずれも体積平均粒子径が2μmのものを用いた。
上記鉄基粉末冶金用混合粉を金型に充填し、外径64mm、内径24mm、厚み20mmのリング形状で、成形密度が7.00g/cm3となるように試験片を成形した。このリング形状の試験片を10体積%のH2-N2雰囲気下で1130℃×30分間焼結することにより焼結体を作製した。
このようにして作製した焼結体を用いて、サーメットチップ(ISO型番:SNGN120408 ノンブレーカ)を使用して、周速160m/min、切込み0.5mm/pass、送り0.1mm/rev、乾式の条件で旋削を行うことにより、切削工具の工具摩耗量を測定した。工具摩耗量は、切削開始から330m切削した時点での切削工具の摩耗量(μm)と、1150m切削した時点での切削工具の摩耗量(μm)とを、工具顕微鏡を用いて測定した。摩耗量の評価結果を表1の「工具摩耗量」の各欄に示している。なお、摩耗量の値が小さいほど焼結体の被削性が優れることを示している。
Figure 0006480264
表1において、焼結体密度は、日本粉末冶金工業会規格(JPMA M 01)に準じて測定した値を採用し、圧環強度は、JIS Z 2507―2000に準じて測定した値を採用した。圧環強度が高いほど、焼結体が破壊されにくく、強度が高いことを示している。
表1に示すように、実施例1〜6は2元系酸化物と3元系酸化物とを組み合わせて含む焼結体である。比較例1は2元系酸化物及び3元系酸化物のいずれも含まない焼結体である。比較例3及び4は3元系酸化物のみを含む焼結体である。比較例2、5及び6は、2元系酸化物のみを含む焼結体である。なお、比較例2は特許文献1に開示の成分(CaO・Al23)を用いている。比較例3は特許文献3に開示の成分(2CaO・MgO・2SiO2)を用いている。比較例4は特許文献4に開示の成分(2CaO・Al23・SiO2)を用いている。
実施例1〜6の焼結体は、比較例1〜6のそれに比して、330m切削時(初期摩耗)と1150mの切削時(長時間摩耗)のいずれにおいても工具摩耗量を顕著に低減できることが明らかとなった。この理由はおそらく、2元系酸化物が切削初期の被削性を向上するとともに3元系酸化物が長時間切削の被削性を向上し、これらの効果が相俟って切削初期及び長期間切削のいずれにおいても焼結体の被削性が高められたことによるものと考えられる。
比較例1と比較例2、5及び6とを対比すると、2元系酸化物の添加が切削工具の初期摩耗を抑制する効果があることがわかる。また比較例1と比較例3及び4とを対比すると、3元系酸化物の添加が長時間の切削における切削工具の摩耗を抑制する効果があることがわかる。
表1に示す各実施例及び各比較例の結果から、2元系酸化物と3元系酸化物とをその合計重量で0.1重量%含むことにより、切削初期及び長時間切削のいずれにおいても被削性しやすい焼結体が得られることが明らかとなり、本発明の効果が示された。
(実施例7〜18)
2元系酸化物及び3元系酸化物の合計重量を0.1重量%に固定し、それらの重量比率及び組成を表2の「2元系酸化物」及び「3元系酸化物」の欄に示す組成及び重量%に変更したことが異なる他は実施例1と同様にして鉄基粉末冶金用混合粉及び焼結体を作製した。このようにして作製した焼結体に対して、実施例1と同様の方法で工具摩耗量を評価した。これらの結果を以下の表2に示す。
Figure 0006480264
表2に示す結果から、3元系酸化物と2元系酸化物とを重量比率で9:1〜1:9で含むことにより、切削初期における被削性と長時間切削における被削性とを両立できることが明らかとなった。特に、上記重量比が9:1〜3:7であることにより、切削初期における被削性と長時間切削における被削性とを高度に両立できることが明らかとなった。
(実施例19〜21及び比較例7〜9)
2元系酸化物及び3元系酸化物の重量を、表3の「2元系酸化物」及び「3元系酸化物」の欄に示す組成及び重量%に変更したことが異なる他は実施例1と同様にして鉄基粉末冶金用混合粉及び焼結体を作製した。このようにして作製した焼結体に対して、実施例1と同様の方法で摩耗量を評価した。これらの結果を以下の表3に示す。
Figure 0006480264
表3に示す結果から、2元系酸化物と3元系酸化物の合計含有量が0.025重量%以上0.3重量%以下であることにより、切削初期における被削性と長時間切削における被削性とを両立できることが明らかとなり、本発明の効果が示された。一方、2元系酸化物と3元系酸化物の合計重量%が0.025重量%未満であると(比較例7、8)、被削性の向上効果を十分に得られず、また2元系酸化物と3元系酸化物の合計重量が0.3重量%を超えると(比較例9)、圧環強度が800MPa未満となり、焼結体の強度不足になることが明らかとなった。

Claims (6)

  1. Ca-Al-Si系酸化物及びCa-Mg-Si系酸化物からなる群より選択される1種以上の3元系酸化物と、Ca-Al系酸化物及びCa-Si系酸化物からなる群より選択される1種以上の2元系酸化物とを含み、
    前記3元系酸化物及び前記2元系酸化物を、それぞれ0.01質量%以上含有し、合計質量で0.025質量%以上0.3質量%以下含む、鉄基粉末冶金用混合粉。
  2. 前記3元系酸化物及び前記2元系酸化物の質量比が9:1〜1:9の割合で含まれる請求項1に記載の鉄基粉末冶金用混合粉。
  3. 前記3元系酸化物及び前記2元系酸化物を合計質量で0.05質量%以上0.2質量%以下含む、請求項1又は2に記載の鉄基粉末冶金用混合粉。
  4. 前記2元系酸化物は、CaO・Al23、2CaO・SiO2及び12CaO・7Al23からなる群より選択される1種以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の鉄基粉末冶金用混合粉。
  5. 前記3元系酸化物は、2CaO・MgO・2SiO2及び2CaO・Al23・SiO2からなる群より選択される1種以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の鉄基粉末冶金用混合粉。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の鉄基粉末冶金用混合粉を用いて、300MPa以上1200MPa以下の圧力で25℃以上150℃以下の成形温度で圧粉成形体とした後、当該圧粉成形体を、非酸化性雰囲気又は還元性雰囲気下、1000℃以上1300℃以下の温度で5分以上60分以下の焼結を行うことによって作製された焼結体。
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