JP6655994B2 - 粉末冶金用混合粉末 - Google Patents

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Description

本発明は、鉄基粉末、副原料、及び潤滑剤を含む粉末冶金用混合粉末であって、上記潤滑剤は有機金属成分を含む液体潤滑剤である粉末冶金用混合粉末に関する。
従来から、鉄基粉末を用いて焼結体を製造する粉末冶金法が知られている。一般に粉末冶金法は、鉄基粉末及び副原料等を混合する混合工程と、この混合により得られる粉末冶金用混合粉末を金型圧縮する圧縮工程と、この圧縮により得られる圧粉成形体（以下、成形体という）を上記鉄基粉末の融点以下の温度で焼結して焼結体を作製する焼結工程とを有する。
また、上記混合工程では、一般に固体潤滑剤又は液体潤滑剤を添加することが知られている。このうち、固体潤滑剤としては、エチレンビスステアリン酸アミドやステアリン酸亜鉛などが知られており、固体潤滑剤は、上記圧縮工程により成形された成形体を金型から抜き出す際に、金型壁面と成形体との摩擦抵抗を低減させて、低い抜き出し力で成形体を金型から抜き出すために添加される。
一方、液体潤滑剤は、さらなる粉体物性の向上を図るために添加される。例えば、特許文献１ではオレイン酸、スピンドル油、タービン油などの有機系液体潤滑剤を固体潤滑剤と併用している。また、特許文献２や特許文献３では、粉体特性を向上させるために、多価不飽和脂肪酸及びポリオールなどのエステルを含む乾性油（液体潤滑剤）並びに乾燥剤を添加したり、特定範囲の粘度を有する乾性油を添加したりしている。
特開２００７−２３４０号公報 特表２００８−５３３２９８号公報 特表２００８−５０３６５３号公報
近年、自動車の軽量化に伴って、焼結部品（特に鉄系焼結部品）の薄型化・軽量化が進んでいる。しかし、薄型化・軽量化を行うと焼結部品の強度が低下してしまう。よって、焼結部品の強度が低下しないようにするには、より高密度の成形体が求められる。また、成形体は、金型からの抜き出し性に優れることも求められている。一方で、原料の粉末冶金用混合粉末には、成形体の成形工程において、発塵性を低くすることも求められている。しかし、特許文献１〜３に記載の液体潤滑剤を用いても、発塵性が低い粉末冶金用混合粉末であって、該混合粉末から成形された成形体が高密度を有し、かつ、該成形体を金型から容易に抜き出すことが可能な粉末冶金用混合粉末は得られないことがわかった。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発塵性が低い粉末冶金用混合粉末であって、該混合粉末から成形された成形体が高密度を有し、かつ、該成形体を金型から容易に抜き出すことが可能な粉末冶金用混合粉末を提供することにある。
本発明者らは、粉末冶金法の混合工程に用いられる潤滑剤を、有機金属成分を含有する液体潤滑剤とすることによって、成形体の密度が高くなることを見出した。
すなわち、本発明の粉末冶金用混合粉末は、鉄基粉末、副原料、及び潤滑剤を含み、上記潤滑剤は有機金属成分を含む液体潤滑剤であることを特徴とする。
上記潤滑剤は、金属サリシレート、金属スルホネート、金属フェネート、金属チオカルバメート、及び金属チオホスホネートの少なくとも一種を含むことが好ましい。
上記潤滑剤は、上記有機金属成分として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、モリブデン、及び亜鉛の少なくとも一種を含むことが好ましい。
上記鉄基粉末１００質量部に対して、上記潤滑剤が０．０１質量部以上、１質量部以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用混合粉末では、有機金属成分を含有する液体潤滑剤を含むため、その混合粉末から成形された成形体は高密度となり、金型から容易に抜き出すことができる。また、成形体の成形工程において、発塵性を低くすることができる。
図１は、実施例において用いた黒鉛飛散率測定用器具の断面図である。
本発明の粉末冶金用混合粉末（以下、単に混合粉末ということがある）は、鉄基粉末、副原料、及び潤滑剤を含み、上記潤滑剤は有機金属成分を含む液体潤滑剤である。また、本発明の粉末冶金用混合粉末は、鉄基粉末、副原料、及び潤滑剤からなり、上記潤滑剤は有機金属成分を含む液体潤滑剤であることが好ましい。
＜鉄基粉末＞
上記鉄基粉末とは鉄を主成分とする原料粉末であって、混合粉末の主原料である。鉄基粉末は、純鉄粉、鉄合金粉のいずれであってもよい。鉄合金粉とは、純鉄粉に、焼結体の特性の改善を目的として、銅、ニッケル、クロム、モリブデン、硫黄等の元素を積極的に添加したものを指す。なお、鉄合金粉は、鉄基粉末の表面に銅、ニッケル、クロム、モリブデンなどの合金粉が拡散付着した部分合金粉であってもよく、合金成分を含有する溶融鉄または溶鋼から得られるプレアロイ粉であってもよい。鉄基粉末は、通常、溶融した鉄または鋼をアトマイズ処理することによって製造される。また、鉄基粉末は、鉄鉱石やミルスケールを還元して製造する還元鉄粉であってもよい。
鉄基粉末の平均粒径は、限定されず、粉末冶金用主原料粉末として使用されているサイズのものでよいが、例えば、平均粒径４０μｍ以上１２０μｍ以下である。金属粉末の平均粒径は、日本粉末冶金工業会規格ＪＰＭＡ Ｐ ０２−１９９２に記載の「金属粉のふるい分析試験方法」に準じて粒度分布を測定したときの累積篩下量５０％の粒径を算出したものである。
＜副原料＞
上記副原料は、所望の物性に応じて適宜選択することができ、本発明の作用を阻害しない限度で、最終製品に求められる諸特性に応じて任意に定めることができる。
副原料としては、例えば、後記する銅、ニッケル、クロム、モリブデンなどの金属粉末や、リン、硫黄、黒鉛や硫化マンガン、タルク、フッ化カルシウムなどの無機粉末などが挙げられる。これらは単独、或いは２種以上を含有してもよい。副原料は、無機粉末を含むことが好ましく、黒鉛粉末を含むことがより好ましい。また、副原料は、金属粉末及び無機粉末を合わせて用いてもよく、金属粉末及び黒鉛粉末を含むことが好ましく、銅粉末及び黒鉛粉末を含むことがより好ましい。
このような副原料は、主原料である鉄基粉末１００質量部に対して合計で１０質量部以下であることが好ましく、より好ましくは５質量部以下であり、さらに好ましくは３質量部以下である。１０質量部を超えると、粉末冶金用混合粉末から成形された成形体の密度（以下、成形体密度という）が低下し、その結果、焼結体の強度が低下するなどの悪影響が生じるおそれがある。一方、下限は特に限定されず、例えば、１質量部以上であってもよい。
例えば、副原料は好ましくは下記の範囲で含有することができる。なお、下記の範囲は全て鉄基粉末１００質量部に対する含有量である。
銅：０．１質量部以上、１０質量部以下、より好ましくは１質量部以上、４質量部以下
黒鉛：０．１質量部以上、３質量部以下、より好ましくは０．２質量部以上、１質量部以下
ニッケル：０．１質量部以上、１０質量部以下、より好ましくは０．５質量部以上、４質量部以下
クロム：０．１質量部以上、８質量部以下、より好ましくは０．２質量部以上、５質量部以下
モリブデン：０．１質量部以上、５質量部以下、より好ましくは０．２質量部以上、３質量部以下
リン：０．０１質量部以上、３質量部以下、より好ましくは０．０５質量部以上、１質量部以下
硫黄：０．０１質量部以上、２質量部以下、より好ましくは０．０３質量部以上、１質量部以下
硫化マンガン：０．０５質量部以上、３質量部以下、より好ましくは０．１質量部以上、１質量部以下
タルク：０．０５質量部以上、３質量部以下、より好ましくは０．１質量部以上、１質量部以下
フッ化カルシウム：０．０５質量部以上、３質量部以下、より好ましくは０．１質量部以上、１質量部以下
＜液体潤滑剤＞
本発明では、潤滑剤として、有機金属成分を含む液体潤滑剤を用いることが重要である。有機金属成分を含有する液体潤滑剤を用いた場合、混合粉末における各粉体の界面に有機金属成分が存在するため、隣接する粉体間の潤滑性を高めることができる。よって、成形体の内部における空隙も少なくなり、成形体密度が高くなる。成形体が高密度になるほど、すなわち成形体の内部における空隙が少なくなるほど、この成形体から得られる焼結体の強度は高くなる。一方、有機金属成分が含有されていない液体潤滑剤を用いると、隣接する粉体間の潤滑性が不十分であるため、成形体密度を十分に高くすることができない。
また、副原料として用いられる粉末は主原料である鉄基粉末に比べて比重が小さく、かつ粒径が小さいことが多いため、上記混合工程や上記圧縮工程といった成形体の成形工程において発塵するおそれがある。しかし、有機金属成分が含有された液体潤滑剤を用いることによって、隣接する粉体間の潤滑性を高めることができるため、上記混合工程や上記圧縮工程における発塵性が低下する、すなわち、副原料の鉄基粉末への付着力が高まる。
さらに、本発明で用いられる潤滑剤を含む混合粉末から成形された成形体は、金型を用いて成形されるが、粉体と金型の金属壁面との潤滑性も高く、成形体と金型壁面との摩擦抵抗が低下するため、成形体を金型から容易に抜き出すことができる。
本発明において、「有機金属成分を含む」とは、炭素原子及び金属原子を含むことを意味する。液体潤滑剤に含まれる有機金属成分としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び遷移金属の少なくとも一種を含有することが好ましく、アルカリ金属、アルカリ土類金属、モリブデン、及び亜鉛の少なくとも一種を含有することがより好ましく、アルカリ土類金属、モリブデン、及び亜鉛の少なくとも一種を含有することがさらに好ましく、カルシウム、バリウム、モリブデン、及び亜鉛の少なくとも一種を含有することが最も好ましい。
また、液体潤滑剤は、金属サリシレート含有の液体潤滑剤及び硫黄原子含有の液体潤滑剤の少なくとも一方を含有することが好ましく、金属サリシレート、金属スルホネート、金属フェネート、金属チオカルバメート、及び金属チオホスホネートの少なくとも一種を含有することがより好ましい。特に好ましくは、液体潤滑剤が、カルシウムサリシレート、カルシウムスルホネート、及びチオカルバミン酸モリブデンの少なくとも一種を含有することである。カルシウムサリシレート及びカルシウムスルホネートは、粉体に吸着しやすく、また、チオカルバミン酸モリブデンを用いると、粉体表面付近にＭｏＳ２の潤滑膜を形成するため、このような液体潤滑剤を用いると、隣接する粉体間の潤滑性がより高まりやすく、粉体が再配列されやすい。そのため、カルシウムサリシレート、カルシウムスルホネート、チオカルバミン酸モリブデンを用いることによって、成形体の内部における空隙もより少なくなり、成形体密度をより高くすることができる。
上述のとおり、本発明では、潤滑剤として、有機金属成分を含む液体潤滑剤を用いることが重要であるが、有機金属成分を含む液体潤滑剤の他に、固体潤滑剤や有機金属成分を含まない液体潤滑剤を添加してもよい。
（金属サリシレート）
金属サリシレートは、アルカリ土類金属サリシレートを含むことが好ましく、カルシウムサリシレート及びバリウムサリシレートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属サリシレートは、例えば、アルキルサリチル酸のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属サリシレートは、１種の金属サリシレートのみでもよく、２種以上の金属サリシレートを組み合わせて用いてもよい。
アルカリ土類金属サリシレートは、アルカリ土類金属の含有量が１〜３０質量％であることが好ましく、３〜２５質量％であることがより好ましく、５〜２０質量％であることがさらに好ましく、１０〜１５質量％であることが特に好ましい。
アルカリ土類金属サリシレートは市販品を用いてもよく、例えば、Ｉｎｆｉｎｅｕｍ社製Ｍ７１２５（カルシウムサリシレート、カルシウム含有量１２．５質量％）などが挙げられる。
（金属スルホネート）
金属スルホネートは、アルカリ土類金属スルホネートを含むことが好ましく、カルシウムスルホネート及びバリウムスルホネートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属スルホネートは、例えば、アルキルベンゼン又はアルキルナフタレンをスルホン化することにより得られるアルキルベンゼンスルホン酸又はアルキルナフタレンスルホン酸のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属スルホネートは、１種の金属スルホネートのみでもよく、２種以上の金属スルホネートを組み合わせて用いてもよい。
アルカリ土類金属スルホネートは、アルカリ土類金属の含有量が１〜３０質量％であることが好ましく、３〜２５質量％であることがより好ましく、５〜２０質量％であることがさらに好ましい。
カルシウムスルホネートは市販品を用いてもよく、例えば、ランクセス社製ＡＤＤＩＴＩＮ（登録商標）ＲＣ４２４２（カルシウム含有量：１６質量％）、ＭＯＲＥＳＣＯ社製モレスコアンバー（登録商標）ＳＣ４５（カルシウム含有量：２．７質量％）などを挙げることができる。また、バリウムスルホネートは市販品を用いてもよく、例えば、ランクセス社製ＡＤＤＩＴＩＮ（登録商標）ＲＣ４１０３（バリウム含有量：８質量％）、ＭＯＲＥＳＣＯ社製モレスコアンバー（登録商標）ＳＢ５０Ｎ（バリウム含有量：６．８質量％）などを挙げることができる。
（金属フェネート）
金属フェネートは、アルカリ土類金属フェネートであることが好ましく、カルシウムフェネート及びバリウムフェネートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属フェネートは、例えば、アルキルフェノール又はアルキルフェノールサルファイドのアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属フェネートは、１種の金属フェネートのみでもよく、２種以上の金属フェネートを組み合わせて用いてもよい。
アルカリ土類金属フェネートは、アルカリ土類金属の含有量が１〜３０質量％であることが好ましく、３〜２５質量％であることがより好ましく、５〜２０質量％であることがさらに好ましい。
金属フェネートは市販品を用いてもよく、例えば、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ社製Ｌｕｂｒｉｚｏｌ６４９９（カルシウム含有量：９．２質量％、硫黄含有量：３．２５質量％）、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ６５００（カルシウム含有量：７．２質量％、硫黄含有量：２．６質量％）などを挙げることができる。
（金属チオカルバメート）
金属チオカルバメートは、以下の式（１）で表されるものが好ましい。
[Ｒ1Ｒ2Ｎ−ＣＳ−Ｓ−]aＭa （１）
式（１）において、Ｒ1及びＲ2は同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜２２のアルキル基、アルケニル基、又は炭素数６〜２２のアリール基を表す。但し、Ｒ1及びＲ2が同時に水素原子であることはない。Ｍaはモリブデン、亜鉛、アンチモン、銅、ニッケル、銀、コバルト、鉛、テルル、又はナトリウムを示す。ａはＭaの価数を表す。
金属チオカルバメート（金属チオカルバミン酸塩）は、例えば、チオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）、チオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴＣ）、チオカルバミン酸アンチモン（ＳｂＤＴＣ）、チオカルバミン酸銅（ＣｕＤＴＣ）、チオカルバミン酸ニッケル（ＮｉＤＴＣ）、チオカルバミン酸銀（ＡｇＤＴＣ）、チオカルバミン酸コバルト（ＣｏＤＴＣ）、チオカルバミン酸鉛（ＰｂＤＴＣ）、チオカルバミン酸テルル（ＴｅＤＴＣ）、ジチオカルバミン酸ナトリウム（ＮａＤＴＣ）などが挙げられるが、好ましくは、チオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）、チオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴＣ）、チオカルバミン酸銅（ＣｕＤＴＣ）であり、チオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）がより好ましい。金属チオカルバメートは、１種の金属チオカルバメートのみでもよく、２種以上の金属チオカルバメートを組み合わせて用いてもよい。
ＭｏＤＴＣは市販品を用いてもよく、例えば、ＡＤＥＫＡ社製サクラルーブ（登録商標）２００（モリブデン含有量：４．１質量％、硫黄含有量：４．６質量％）、サクラルーブ（登録商標）１６５（モリブデン含有量：４．５質量％、硫黄含有量：５．０質量％）、サクラルーブ（登録商標）５２５（モリブデン含有量：１０質量％、硫黄含有量：１１質量％）などが挙げられる。
ＭｏＤＴＣは、モリブデン含有量が１〜２０質量％であることが好ましく、３〜１５質量％であることがより好ましく、７〜１２質量％であることがさらに好ましい。また、ＭｏＤＴＣは、硫黄含有量が１〜２０質量％であることが好ましく、３〜１５質量％であることがより好ましく、７〜１２質量％であることがさらに好ましい。
（金属チオホスホネート）
金属チオホスホネートは、以下の式（２）で挙げられるものが好ましい。
[（Ｒ3Ｏ）（Ｒ4Ｏ）−ＰＳ−Ｓ]bＭb （２）
式（２）において、Ｒ3及びＲ4は同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数１〜２２のアルキル基、又はアルケニル基を表す。但し、Ｒ3及びＲ4が同時に水素原子であることはない。Ｍbは、亜鉛、モリブデン、又はアンチモンを示す。ｂはＭbの価数を表す。）
また、金属チオホスホネート（金属チオリン酸塩）は、例えば、ジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）、ジチオリン酸アンチモン（ＳｂＤＴＰ）などが挙げられるが、好ましくはジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）であり、ジアルキルジチオリン酸亜鉛がより好ましい。金属チオホスホネートは、１種の金属チオホスホネートのみでもよく、２種以上の金属チオホスホネートを組み合わせて用いてもよい。
ＺｎＤＴＰは市販品を用いてもよく、例えば、ＡＤＥＫＡ社製アデカキクルーブ（登録商標）Ｚ−１１２（亜鉛含有量：７質量％、硫黄含有量：１４質量％）などが挙げられる。
ＺｎＤＴＰは、亜鉛含有量が１〜２０質量％であることが好ましく、３〜１５質量％であることがより好ましく、５〜１０質量％であることがさらに好ましい。また、ＺｎＤＴＰは、硫黄含有量が１〜２５質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましく、１０〜１５質量％であることがさらに好ましい。
なお、上記の金属サリシレート、金属スルホネート、金属フェネート、金属チオカルバメート、及び金属チオホスホネートの製造方法は、特に制限はなく、公知の製造方法等を用いることができる。
液体潤滑剤は、鉄基粉末１００質量部に対して、０．０１質量部以上、１質量部以下であることが好ましく、より好ましくは０．１質量部以上、０．８質量部以下、さらに好ましくは０．３質量部以上、０．７質量部以下である。０．０１質量部未満では、十分な流動性が得られないおそれがあり、１質量部を超えると、潤滑剤が多すぎるため、高密度な成形体が得られないおそれがある。
＜粉末冶金用混合粉末、成形体、及び焼結体の作製方法＞
次に、上記の成分を用いて粉末冶金用混合粉末、成形体、及び焼結体を作製する方法を説明する。
本発明の粉末冶金用混合粉末の作製方法は、主原料である鉄基粉末に副原料及び上記所定の潤滑剤を加えて混合することによって得られる。混合方法は特に限定されず、公知の各種混合方法を採用できる。例えば、ミキサー、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などの混合装置を用いて、撹拌・混合することが好ましい。
混合条件は特に限定されず、装置や生産規模などの諸条件に応じて従来採用されている条件でよい。混合条件は、例えば、羽根付き混合機を用いる場合、羽根の回転速度を約２ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ以下の範囲内の周速度に制御し、約０．５分以上２０分以下の撹拌をすることが好ましい。また、Ｖ型混合機や二重円錐形混合機を用いる場合、おおむね、２ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下で１分以上６０分以下混合することが好ましい。
混合温度は、特に限定されないが、例えば、４０℃以上６０℃以下である。加熱設備の簡便性から６０℃以下としておくことが好ましい。このような条件で混合することで、各種原料粉末が均一に混合された粉末冶金用混合粉末を得ることができる。
次に、上記の混合粉末を用い、粉末圧縮成形機を用いた通常の加圧成形方法によって成形体を得る。具体的な成形条件は、混合粉末を構成する成分の種類や添加量、成形体の形状、おおむね、２５℃以上１５０℃以下の成形温度、成形圧力などによっても相違するため特に限定されない。例えば、本発明の粉末冶金用混合粉末を金型に充填した後、４９０ＭＰａ以上６８６ＭＰａ以下の圧力をかけることによって、成形体を成形できる。
最後に、上記の成形体を用い、通常の焼結方法によって焼結体を得る。具体的な焼結条件は、成形体を構成する成分の種類や添加量、最終製品の種類などによっても相違するが、例えば、Ｎ2、Ｎ2−Ｈ2、炭化水素などの雰囲気下、１０００℃以上１３００℃以下の温度で５分以上６０分以下の焼結を行うことが好ましい。
＜成形体密度＞
鉄基粉末１００質量部に対し、銅粉末２．０質量部、黒鉛粉末０．８質量部、及び潤滑剤０．５部を配合した混合粉末を原料とし、成形体を成形した場合の理論密度（成形体内に空隙が全くないと想定したときの成形体密度）は約７．８１ｇ／ｃｍ3である。従来の手法を用いた場合には、成形体密度は７．３５ｇ／ｃｍ3程度が上限であったが、潤滑剤を有機金属成分を含む液体潤滑剤とすることによって、成形体密度を７．４０ｇ／ｃｍ3以上とすることができる。その理由としては、本発明で用いられる液体潤滑剤は、従来用いられてきた潤滑剤と比べると、粉体間に広がりやすく鉄基粉末の表面を十分に覆うため、粉末の圧縮工程において粉体間の摩擦を効果的に低減させているものと推定される。好ましくは、成形体密度は７．４５ｇ／ｃｍ3以上である。なお、成形体の具体的な成形方法については後述する。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。また、実施例で用いた評価方法は、以下の通りである。
（１）黒鉛付着性（黒鉛の鉄基粉末への付着力）
工場ドライエアガス流通前後における混合粉末の黒鉛量から黒鉛飛散率を測定し、黒鉛の付着性を評価した。図１に示すように、編目１０μｍのメンブランフィルタ１を取付けた内径１６ｍｍ、高さ１０６ｍｍの漏斗状のガラス管２に混合粉末２５ｇを入れた。そして、ガラス管２の下方から室温のＮ2ガスを０．８Ｌ／分の速度で２０分間流し、下記式より黒鉛飛散率（％）を求めた。下記式における混合粉末の黒鉛量（％）とは、混合粉末中の黒鉛の質量％を意味する。黒鉛飛散率が低いほど、黒鉛付着性が高い（発塵性が低い）ことを意味する。なお、混合粉末の黒鉛量は、混合粉末の炭素分を炭素・硫黄同時分析装置であるＬＥＣＯ社製ＣＳ−２００を用いて定量分析することにより求めた。
黒鉛飛散率（％）＝［１−（Ｎ２ガス流通後の混合粉末の黒鉛量（％）／Ｎ２ガス流通前の混合粉末の黒鉛量（％））］×１００
測定した黒鉛飛散率を用いて、下記基準で黒鉛付着性を評価した。
Ａ：黒鉛飛散率が５％未満
Ｂ：黒鉛飛散率が５％以上１０％未満
Ｃ：黒鉛飛散率が１０％以上
（２）成形体密度（ｇ／ｃｍ3）
混合粉末を原料とし、圧力１０ｔ／ｃｍ2、常温（２５℃）で、直径２５ｍｍφ、長さ１５ｍｍである円柱状の成形体を金型を用いて作製し、ＪＳＰＭ標準１−６４（金属粉の圧縮性試験法）に準じて、成形体密度を測定した。測定した成形体密度を下記基準で評価した。
Ａ：成形体密度が７．４５ｇ／ｃｍ3以上
Ｂ：成形体密度が７．４０ｇ／ｃｍ3以上７．４５ｇ／ｃｍ3未満
Ｃ：成形体密度が７．４０ｇ／ｃｍ3未満
（３）抜き出し圧力（ＭＰａ）
上記（２）における成形体密度の測定の際に得られた成形体を金型から抜き出すのに必要な荷重を、金型と成形体との接触面積で除することによって抜き出し圧力を求めた。測定した抜き出し圧力を下記基準で評価した。
Ａ：抜き出し圧力が３５ＭＰａ未満
Ｂ：抜き出し圧力が３５ＭＰａ以上
（実施例１）
粒径４０μｍ以上１２０μｍ以下の純鉄粉末（神戸製鋼所社製「アトメル３００Ｍ」）を用意し、この純鉄粉末１００質量部に対し、銅粉末２．０質量部及び黒鉛粉末０．８質量部をＶ型混合機を用いて混合して、混合物を得た。次に、上記混合物に液体潤滑剤としてカルシウムサリシレート（Ｉｎｆｉｎｅｕｍ社製Ｍ７１２５、カルシウム含有量１２．５質量％）を添加し、Ｖ型混合機を用いて混合して粉末冶金用混合粉末を得た。その際、純鉄粉１００質量部に対し、液体潤滑剤が０．５０質量部となるようにした。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（実施例２）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、カルシウムスルホネート（ランクセス社製ＡＤＤＩＴＩＮ（登録商標）ＲＣ４２４２、カルシウム含有量１６質量％）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（実施例３）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、バリウムスルホネート（ランクセス社製ＡＤＤＩＴＩＮ（登録商標）ＲＣ４１０３、バリウム含有量：８質量％）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（実施例４）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＡＤＥＫＡ社製アデカサクラルーブ（登録商標）５２５、モリブデン含有量：１０質量％、硫黄含有量：１１質量％）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（実施例５）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＡＤＥＫＡ社製アデカキクルーブ（登録商標）Ｚ−１１２、亜鉛含有量：７質量％、硫黄含有量：１４質量％）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（比較例１）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、潤滑油剤用ポリオールエステル（油化産業社製ユニスター（登録商標）ＨＰ−２８１Ｒ）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（比較例２）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、潤滑油剤用エステル（油化産業社製ユニスター（登録商標）Ｍ−１８２Ａ）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（比較例３）
液体潤滑剤としてカルシウムサリシレートに代えて、コンプレックスエステル（油化産業社製ユニスター（登録商標）ＴＯＥ−５００）を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（比較例４）
液体潤滑剤に代えて、固体潤滑剤であるエチレンビスステアリン酸アミドを添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
（比較例５）
液体潤滑剤に代えて、固体潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を添加した以外は、実施例１と同様にして粉末冶金用混合粉末を得た。この混合粉末を用いて、上記の評価方法にて各種評価を行った。その結果を以下の表１にまとめた。
表１より、以下のように考察することができる。
有機金属成分を含有する液体潤滑剤を用いた実施例１〜５の混合粉末から成形された成形体は高密度となり、金型から容易に抜き出すことができた。また、成形体の成形工程において、黒鉛付着性が高かった。一方、有機金属成分を含有しない液体潤滑剤を用いた比較例１〜３では、成形体密度が十分に高くならなかった。また、固体潤滑剤を用いた比較例４〜５では、成形体密度が十分に高くならなかった上に、成形体の成形工程における黒鉛付着性も劣っていた。
本発明の粉末冶金用混合粉末では、潤滑剤として、有機金属成分を含有する液体潤滑剤を用いることによって、その粉末から成形された成形体は高密度となり、金型から容易に抜き出すことができる。また、成形体の成形工程において、発塵性が低くなる。したがって、本発明の粉末冶金用混合粉末から成形された焼結体は、薄型化・軽量化しても十分な強度を有するため、複雑な薄肉形状の部品として用いることができる。
１ ニューミリポアフィルター
２ 漏斗状ガラス管
Ｐ 試料粉末

Claims (3)

  1. 鉄基粉末、副原料、及び潤滑剤を含む粉末冶金用混合粉末であって、上記潤滑剤は有機金属成分を含む液体潤滑剤として、金属サリシレート、金属スルホネート、金属フェネート、金属チオカルバメート、及び金属チオホスホネートの少なくとも一種を含むことを特徴とする粉末冶金用混合粉末。
  2. 上記潤滑剤は、上記有機金属成分として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、モリブデン、及び亜鉛の少なくとも一種を含む請求項１に記載の粉末冶金用混合粉末。
  3. 上記鉄基粉末１００質量部に対して、上記潤滑剤が０．０１質量部以上、１質量部以下である請求項１又は２に記載の粉末冶金用混合粉末。
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