JP7400218B2 - 合金粉末組成物 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、オーステナイト系ステンレス鋼からなる主粉末に、Fe-B粉末を配合した高密度焼結体用混合粉末が開示されている。
同文献には、
(a)オーステナイト中におけるFeの拡散係数は、フェライト中におけるそれに比べて小さいため、オーステナイト系ステンレス鋼は焼結反応が進みにくい点、及び、
(b)オーステナイト系ステンレス鋼からなる主粉末に、これと共晶反応を生じる従粉末(例えば、Fe-B粉末)を添加すると、主粉末の隙間に液相が形成され、局所的に液相焼結が生じて焼結体の焼結密度が高まる点、
が記載されている。
同文献には、
(a)鉄基金属粉末に流動剤として粒状二酸化珪素を配合すると、粉末組成物の流動性が増大する点、
(b)鉄基金属粉末に潤滑剤を添加すると、ダイス空洞から成形部品を取り出すのに必要な射出力を減少させることができる点、及び、
(c)流動剤は成形工程中の内部潤滑剤としても機能する点
が記載されている。
一方、フェライト系ステンレス鋼は、焼結性が高いため、生産性の高い一般的な製造条件下においても、比較的容易に高焼結密度が得られる。しかしながら、フェライト系ステンレス鋼は耐熱性に劣るため、フェライト系ステンレス鋼からなる焼結部品は低温部の排気系部品などに使用されるに留まっている。
(1)前記合金粉末組成物は、
オーステナイト系ステンレス鋼からなり、50%径(D50)が20μm以上30μm以下である合金粉末と、
Al2O3、MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、及びTiO2からなる群から選ばれるいずれか1以上の金属酸化物からなり、50%径(D50)が5nm以上35nm以下であり、表面が疎水性である流動性改善粒子と、
潤滑剤と
を含む。
(2)前記流動性改善粒子の含有量は、0.005mass%以上0.200mass%以下であり、
前記潤滑剤の含有量は、0.5mass%以上1.5mass%以下である。
また、流動性改善粒子の添加に加えて、又はこれに代えて合金粉末の表面をSC処理した場合も、同様の効果が得られる。
[1. 合金粉末組成物]
本発明に係る合金粉末組成物は、以下の構成を備えている。
(1)前記合金粉末組成物は、
オーステナイト系ステンレス鋼からなり、50%径(D50)が20μm以上30μm以下である合金粉末と、
Al2O3、MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、及びTiO2からなる群から選ばれるいずれか1以上の金属酸化物からなり、50%径(D50)が5nm以上35nm以下であり、表面が疎水性である流動性改善粒子と、
潤滑剤と
を含む。
(2)前記流動性改善粒子の含有量は、0.005mass%以上0.200mass%以下であり、
前記潤滑剤の含有量は、0.5mass%以上1.5mass%以下である。
[1.1.1. 組成]
合金粉末は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる。本発明において、オーステナイト系ステンレス鋼の組成は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な組成を選択することができる。
(a)18Cr-8Ni-低C鋼(SUS304L)、
(b)18Cr-12Ni-2.5Mo-低C鋼(SUS316L)、
(c)25Cr-20Ni鋼(SUS310S)、
(d)21Cr-24.5Ni-4.5Mo-1.5Cu-低C鋼(SUS890L)、
などがある。
「50%径(D50)」とは、粒度の積算値が50%となる時の粒子径(メディアン径)をいう。
「10%径(D10)」とは、粒度の積算値が10%となる時の粒子径をいう。
「90%径(D90)」とは、粒度の積算値が90%となる時の粒子径をいう。
一方、D50が大きくなるほど、流動性が向上する。しかし、D50が大きくなりすぎると、焼結性が低下し、オーステナイト系ステンレス鋼からなる高密度(相対密度91%以上)の焼結部品を得ることができない。従って、D50は、30μm以下である必要がある。D50は、好ましくは、28μm以下である。
(a)10%径(D10)が7μm以上13μm以下であり、かつ、
(b)90%径(D90)が40μm以上65μm以下であるもの
が好ましい。
「流動性改善粒子」とは、金属酸化物からなるナノメートルサイズの粒子をいう。20~30μmの合金粉末に所定量の金属酸化物ナノ粒子を添加すると、合金粉末の流動性が向上する。これは、流動性改善粒子が合金粉末間の摩擦抵抗を低減するためと考えられる。
本発明において、流動性改善粒子は、Al2O3、MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、又は、TiO2からなる。これらの金属酸化物は、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼からなる合金粉末の流動性を改善する効果が大きいので、流動性改善粒子の材料として好適である。流動性改善粒子は、これらのいずれか1種の金属酸化物からなるものでも良く、あるいは、2種以上の金属酸化物の混合物であっても良い。
これらの中でも、前記流動性改善粒子は、ZrO2、SiO2、及び/又は、TiO2が好ましい。これは、これらを含む合金粉末組成物から製造される焼結部品は、塩水噴霧に対する耐食性に優れるためである。
さらに、流動性改善粒子の表面は、疎水性である必要がある。流動性改善粒子は表面積が大きいために、吸湿しやすい。流動性改善粒子が吸湿すると、粒子同士の接触抵抗が大きくなり、合金粉末組成物の流動性が低下する。
これに対し、流動性改善粒子の表面が疎水性であると、流動性改善粒子の吸湿を防ぐことができるので、プレス成形時における合金粉末組成物の流動性が向上する。
流動性改善粒子の表面を疎水性にする方法としては、例えば、流動性改善粒子の表面をシランカップリング剤で処理する方法がある。シランカップリング剤処理の詳細については、後述する。
流動性改善粒子のD50が小さくなりすぎると、流動性改善効果が得られない。従って、流動性改善粒子のD50は、5nm以上である必要がある。D50は、好ましくは、6nm以上である。
一方、流動性改善粒子のD50が大きくなりすぎると、高密度の焼結体を得ることができない。従って、流動性改善粒子のD50は、35nm以下である必要がある。D50は、好ましくは、20nm以下である。
「流動性改善粒子の含有量」とは、合金粉末組成物の全質量(Wtotal)に対する、流動性改善粒子の質量(Wp)の割合(=Wp×100/Wtotal)をいう。
流動性改善粒子の含有量が少なすぎると、合金粉末の流動性が低下する。高い流動性を得るためには、流動性改善粒子の含有量は、0.005mass%以上である必要がある。流動性改善粒子の含有量は、好ましくは、0.01mass%以上である。
一方、流動性改善粒子の含有量が過剰になると、合金粉末の焼結性が低下する。従って、流動性改善粒子の含有量は、0.200mass%以下である必要がある。流動性改善粒子の含有量は、好ましくは、0.100mass%以下である。
[1.3.1. 組成]
合金粉末には、流動性改善粒子に加えて、更に潤滑剤が添加される。潤滑剤は、プレス成形時に金型からの成形体の射出を容易化するために添加される。
潤滑剤の組成は、潤滑作用がある化合物である限りにおいて、特に限定されない。潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、エチレンビスステアリン酸アミド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウムなどがある。
「潤滑剤の含有量」とは、合金粉末組成物の全質量(Wtotal)に対する、潤滑剤の質量(WL)の割合(=WL×100/Wtotal)をいう。
潤滑剤の含有量が少なすぎると、合金粉末の焼結性が低下する。従って、潤滑剤の含有量は、0.5mass%以上である必要がある。潤滑剤の含有量は、好ましくは、0.7mass%以上、さらに好ましくは、0.8mass%以上である。
一方、潤滑剤の含有量が過剰になると、合金粉末の流動性が低下する。従って、潤滑剤の含有量は、1.5mass%以下である必要がある。潤滑剤の含有量は、好ましくは、1.3mass%以下、さらに好ましくは、1.2mass%以下である。
[1.4.1. 概要]
「シランカップリング剤(SC)処理」とは、合金粉末の表面をシランカップリング剤からなる被膜で被覆する処理をいう。シランカップリング剤の種類は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適なものを選択することができる。
シランカップリング剤としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルエトキシシランなどがある。
SC処理は、流動性改善粒子の添加に代えて行っても良く、あるいは、流動性改善粒子の添加に加えて行っても良い。SC処理と流動性改善粒子の添加を同時に行うと、合金粉末の疎水機能が向上し、流動性がさらに向上するという利点がある。
「被膜の含有量」とは、合金粉末組成物の全質量(Wtotal)に対する、SC処理により導入された被膜の質量(WSC)の割合(=WSC×100/Wtotal)をいう。
被膜の含有量が少なすぎると、合金粉末の流動性が低下する。従って、被膜の含有量は、0.005mass%以上である必要がある。被膜の含有量は、好ましくは、0.01mass%以上である。
一方、被膜の含有量が過剰になると、合金粉末の焼結性が低下する。従って、被膜の含有量は、0.300mass%以下である必要がある。被膜の含有量は、好ましくは、0.100mass%以下である。
本発明に係る合金粉末組成物は、
(a)合金粉末に対して必要に応じてSC処理を施し、これに潤滑剤を添加して混合し、
(b)合金粉末-潤滑剤混合物に対してさらに流動性改善粒子を添加して混合する、
ことにより製造することができる。
原料配合物の混合方法も、特に限定されない。原料配合物を混合するための混合機としては、例えば、ダブルコーン式混合機、Vコーン式混合機などがある。
さらに、SC処理は、具体的には、シランカップリング剤を含む溶液を合金粉末に散布し、乾燥させることにより行うのが好ましい。
図1に、50%径(D50)が約60μmであるオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304L)粉末及びフェライト系ステンレス鋼(SUS434L)粉末を用いて焼結部品を作製した時の、成形圧力と圧粉密度及び焼結密度との関係を示す。焼結温度は、1200℃とした。成形圧力が同一である場合、圧粉密度は、粉末組成によらず、ほぼ同一である。しかし、焼結密度は、粉末組成に大きく依存しており、オーステナイト系ステンレス鋼の焼結密度は、フェライト系ステンレス鋼に比べて低い。
また、流動性改善粒子の添加に加えて、又はこれに代えて合金粉末の表面をSC処理した場合も、同様の効果が得られる。
[1. 試料の作製]
合金粉末には、SUS304L、SUS316L、SUS310S、又はSUS890Lを用いた。合金粉末は、水噴霧法により作製した。合金粉末の50%径(D50)及び粒度分布は、分級法により制御した。さらに、合金粉末の一部については、予めシランカップリング剤で処理した。シランカップリング剤には、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを用いた。
さらに、潤滑剤には、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、又はエチレンビスステアリン酸アミドを用いた。
得られた合金粉末組成物をφ11mmの金型に充填し、油圧プレス機を用いて、圧力:686MPaでプレス成形した。プレス成形は、70℃以下で行った。
さらに、成形体の熱処理を行い、焼結体を得た。焼結温度は、1170℃とした。また、焼結雰囲気は、真空中とした。
[2.1. 粉末特性]
[2.1.1. 合金粉末の粒度分布]
合金粉末の粒度分布を、レーザー回折法(マイクロトラック、MT-3300)で測定した。得られた粒度分布から、D50(平均値、累積50%)、D10(累積10%)、D90(累積90%)を算出した。
金属粉の流動度測定方法(JIS Z 2502)に準拠して、合金粉末の流動度を評価した。但し、合金粉末に潤滑剤を添加すると流動性が低下し、金属粉の流動度測定方法(JIS Z 2502)で使用される孔径2.63mmの漏斗では流動しない。そのため、金属粉の見掛け密度測定方法(JIS Z 2504)で使用される孔径5mmの漏斗を使用した。50gの合金粉末組成物を漏斗に入れ、合金粉末組成物が完全に流れ落ちるまでの時間を計測した。
[2.2.1. 焼結体の相対密度]
焼結体の密度を測定し、相対密度を算出した。真密度には、SUS304L:7.93g/cm3、SUS316L:7.98g/cm3、SUS310S:7.98g/cm3、及び、SUS890L:8.05g/cm3を用いた。
JIS Z 2245に準拠して、ロックウェル硬さ(HRB)試験を行った。
[2.2.3. 耐食性]
JIS Z 2371に準拠して、中性塩水噴霧試験を行った。耐食性の優劣は、腐食が確認された時間(24、48、72、96、120時間で錆の発生を確認)を記載し、120時間を超えても腐食しなかったものを「120<」とした。
[3.1. 表1(実施例1~9、参考例10、実施例11~20、比較例1~9)]
表1に、合金粉末組成物又は焼結体の特性と、合金粉末の粒径、流動性改善粒子の平均粒径及び含有量、並びに、潤滑剤の種類及び含有量との関係を示す。また、図2に、実施例1及び比較例1で得られた焼結体の塩水噴霧試験結果を示す。表1及び図2より、以下のことが分かる。
(1)合金粉末のD50が63.2μmである場合、合金粉末組成物の流動性は高いが、焼結体の焼結密度、硬さ、及び耐食性が低下した(比較例1)。合金粉末のD50を33.4μmにすると、硬さ及び耐食性は改善されたが、焼結密度は91%に満たなかった(比較例2)。
(2)合金粉末のD50が20μm未満である場合、焼結体の焼結密度、硬さ、及び耐食性は高いが、合金粉末組成物の流動性が低下した(比較例3)。
(3)合金粉末のD50が20~30μmである場合、合金粉末組成物の流動性が高く、かつ、焼結体の焼結密度、硬さ、及び耐食性も高くなった(実施例1~5)。
(4)焼結体の焼結密度が高くなるほど、耐食性が高くなった(図2)。
(1)流動性改善粒子(SiO2)の含有量を0.050~0.200mass%とすると、合金粉末組成物の流動性が高くなり、焼結密度も高くなった(実施例6~9、参考例10)。
(2)流動性改善粒子の含有量が過剰になると、焼結密度が低下した(比較例4)。
(1)潤滑剤の含有量が少ないと、焼結体の焼結密度が低下した(比較例5)。一方、潤滑剤の含有量が過剰になると、焼結密度が低下することに加えて、合金粉末組成物の流動性も低下した(比較例6)。
(2)潤滑剤の含有量が適切であると、焼結体の焼結密度が高く、かつ、合金粉末組成物の流動性も高くなった(実施例11、12)。
(3)潤滑剤の種類を変えても、ほぼ同様の効果が認められた(実施例13~14)。
(1)流動性改善粒子のD50が小さくなるほど、焼結体の焼結密度が高くなった(実施例15~20)。
(2)流動性改善粒子のD50が35nmを超えると、焼結体の焼結密度が低下した(比較例7~8)。
(3)流動性改善粒子にSC処理を施さなかった場合、流動性が低下した(比較例9)。
表2に、合金粉末組成物又は焼結体の特性と、流動性改善粒子の組成との関係を示す。表2より、以下のことが分かる。
(2)流動性改善粒子として、2種類の材料を用いた場合であっても、ほぼ同様の効果が認められた(実施例27~28)。
(3)ZrO2及びTiO2を含む焼結体は、他の流動性改善粒子を含む焼結体に比べて耐食性が高い(実施例23、実施例26)。
表3に、合金粉末組成物又は焼結体の特性と、合金粉末の組成との関係を示す。表3より、以下のことが分かる。
(2)流動性改善粒子を全く添加しなかった場合、合金粉末の組成によらず、合金粉末組成物の流動性が低下した。また、これによって、焼結体の焼結密度、硬さ、及び耐食性も低下した(比較例10~12)。
表4に、合金粉末組成物又は焼結体の特性と、SC処理との関係を示す。表4より、以下のことが分かる。
(2)SC処理による被膜の含有量が少なすぎると、合金粉末組成物の流動性が低下した(比較例13)。一方、SC処理による被膜の含有量が過剰になると、焼結体の焼結密度が低下した(比較例14)。
(3)流動性改善粒子(SiO2)の添加とSC処理の双方を行った場合も、ほぼ同様の効果が得られた(実施例41)。
[1. 試料の作製]
焼結温度を変えた以外は実施例3と同様にして、SUS304L粉末(D50=25.1μm、高密度粉)を用いて焼結体を作製した(実施例42)。また、焼結温度を変えた以外は比較例1と同様にして、SUS304L粉末(D50=63.2μm、一般焼結粉)を用いて焼結体を作製した(比較例15)。
[2.1. 焼結体の相対密度]
実施例3と同様にして、焼結体の相対密度を測定した。
[2.2. 硬さ]
実施例3と同様にして、ロックウェル硬さ(HRB)試験を行った。
図3に、SUS304L焼結体の焼結密度に及ぼす焼結温度の影響を示す。図4に、SUS304L焼結体の焼結密度と硬さとの関係を示す。図3及び図4より、以下のことが分かる。
(1)焼結温度が高くなるほど、焼結密度は向上した。特に、D50が約25μmである合金粉末を用いた場合、焼結温度を1170℃以上にすると、焼結体の相対密度は91%を超えた。しかし、D50が約60μmである合金粉末を用いた場合、焼結温度を1250℃にしても相対密度は90%に満たなかった。
(2)焼結密度が高くなるほど、硬さが向上した。
Claims (5)
- 以下の構成を備えた合金粉末組成物。
(1)前記合金粉末組成物は、
オーステナイト系ステンレス鋼からなり、50%径(D50)が20μm以上30μm以下である合金粉末と、
Al2O3、MgO、ZrO2、Y2O3、CaO、SiO2、及びTiO2からなる群から選ばれるいずれか1以上の金属酸化物からなり、50%径(D50)が5nm以上35nm以下であり、表面が疎水性である流動性改善粒子と、
潤滑剤と
を含む。
(2)前記流動性改善粒子の含有量は、0.01mass%以上0.100mass%以下であり、
前記潤滑剤の含有量は、0.5mass%以上1.5mass%以下である。 - 前記流動性改善粒子は、ZrO2、SiO2、及びTiO2からなる群から選ばれるいずれか1以上の金属酸化物からなる請求項1に記載の合金粉末組成物。
- 前記合金粉末は、
10%径(D10)が7μm以上13μm以下であり、かつ、
90%径(D90)が40μm以上65μm以下である
請求項1又は2に記載の合金粉末組成物。 - 前記流動性改善粒子に加えて、又はこれに代えて、前記合金粉末の表面を被覆するシランカップリング剤からなる被膜を備えている請求項1から3までのいずれか1項に記載の合金粉末組成物。
- 前記被膜の含有量は、0.005mass%以上0.300mass%以下である請求項4に記載の合金粉末組成物。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001089801A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Daido Steel Co Ltd | 高密度焼結体用混合粉末及びこれを用いた焼結体 |
JP2002515542A (ja) | 1998-05-15 | 2002-05-28 | ホガナス アクチボラゲット | 流動剤含有冶金用鉄基組成物及びその使用方法 |
JP2003166003A (ja) | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Seiko Epson Corp | 焼結用ステンレス鋼粉末、焼結ステンレス鋼製造用造粒粉末および焼結ステンレス鋼 |
JP2004124119A (ja) | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Seiko Epson Corp | 焼結用原料粉末、焼結用造粒粉末、及びそれを用いた焼結体、並びに焼結体の製造方法 |
JP2004332016A (ja) | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Seiko Epson Corp | 金属造粒粉末体及びその製造方法、並びに金属粉末体 |
JP2007332423A (ja) | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Jfe Steel Kk | 粉末冶金用鉄基粉末 |
JP2009203543A (ja) | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | 銅系金属粉末 |
JP2015014043A (ja) | 2013-04-19 | 2015-01-22 | 株式会社アドマテックス | シリカ被覆金属粒子およびその製造方法 |
JP2017179388A (ja) | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 大同特殊鋼株式会社 | 焼結用粉末および焼結体 |
WO2017217913A1 (en) | 2016-06-16 | 2017-12-21 | Uddeholms Ab | Steel suitable for plastic moulding tools |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07103441B2 (ja) * | 1993-02-12 | 1995-11-08 | 工業技術院長 | 微粒子分散型炭素鋼の微細組織化促進法 |
US5782954A (en) * | 1995-06-07 | 1998-07-21 | Hoeganaes Corporation | Iron-based metallurgical compositions containing flow agents and methods for using same |
KR101152042B1 (ko) * | 2009-12-25 | 2012-06-08 | 가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼 | 압분 자심 및 그의 제조 방법 |
TWI542707B (zh) * | 2010-12-30 | 2016-07-21 | 好根那公司 | 用於粉末射出成型之以鐵為主之粉末 |
TWI454583B (zh) * | 2012-10-30 | 2014-10-01 | Nat Univ Tsing Hua | 含鋅肥粒鐵不銹鋼及其製造方法 |
JP6437309B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2018-12-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用混合粉末及び焼結体の製造方法 |
EP3333275B1 (en) * | 2016-12-07 | 2020-11-11 | Höganäs AB (publ) | Stainless steel powder for producing sintered duplex stainless steel |
JP6848521B2 (ja) * | 2017-02-24 | 2021-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 金属粉末射出成形用コンパウンド、焼結体の製造方法および焼結体 |
-
2019
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002515542A (ja) | 1998-05-15 | 2002-05-28 | ホガナス アクチボラゲット | 流動剤含有冶金用鉄基組成物及びその使用方法 |
JP2001089801A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Daido Steel Co Ltd | 高密度焼結体用混合粉末及びこれを用いた焼結体 |
JP2003166003A (ja) | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Seiko Epson Corp | 焼結用ステンレス鋼粉末、焼結ステンレス鋼製造用造粒粉末および焼結ステンレス鋼 |
JP2004124119A (ja) | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Seiko Epson Corp | 焼結用原料粉末、焼結用造粒粉末、及びそれを用いた焼結体、並びに焼結体の製造方法 |
JP2004332016A (ja) | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Seiko Epson Corp | 金属造粒粉末体及びその製造方法、並びに金属粉末体 |
JP2007332423A (ja) | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Jfe Steel Kk | 粉末冶金用鉄基粉末 |
JP2009203543A (ja) | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | 銅系金属粉末 |
JP2015014043A (ja) | 2013-04-19 | 2015-01-22 | 株式会社アドマテックス | シリカ被覆金属粒子およびその製造方法 |
JP2017179388A (ja) | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 大同特殊鋼株式会社 | 焼結用粉末および焼結体 |
WO2017217913A1 (en) | 2016-06-16 | 2017-12-21 | Uddeholms Ab | Steel suitable for plastic moulding tools |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020037735A (ja) | 2020-03-12 |
TWI727414B (zh) | 2021-05-11 |
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