JPH0293002A

JPH0293002A - 鋳鉄組織を有する焼結材料の製造法

Info

Publication number: JPH0293002A
Application number: JP24566888A
Authority: JP
Inventors: Yoshikiyo Tanaka; 義清田中; Masato Miyake; 正人三宅
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1990-04-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は粉末冶金法によって、鋳鉄ｍ織を有する焼結材
料の製造する方法に関する。

（従来の技術）従来より普通鋳鉄は耐摩耗性、被削性、振動吸収等に優
れた特性を有しており価格の安いことと相まって機械部
品として多方面に幅広く利用されている。この特性は、
鋳鉄が主としてフェライト相およびパーライト相の素地
中に均一に分散する遊Ｈ黒鉛によるものである。例えば
鋳鉄製の摺動材にあっては遊離黒鉛が団体潤滑材として
作用し、さらに遊離黒鉛の残留孔が油留りとして保油に
役立つものである。また、切削加工時には遊離黒鉛がチ
ップブレーカ−となって被削性を向上させるという役割
を果している。機械部品用材料としては、このように優
れた性質を持つ鋳鉄ではあるが、鋳物容量の小さい小物
を制作する場合は、鋳込後の冷却速度が速いために白銑
化して上記特性が得られなかった。また、鋳鉄部品の製
造は鋳鉄法に頬らざるを得ないことがら、粉末冶金法と
比較して量産性に劣っていた。

そこで、これまでにも鋳鉄の有する性質を備え、粉末冶
金の量産性を兼ね備えた焼結材料の製造法に関する研究
が種々試みられている。（例えば特公昭６２−３７７０
９号公報参照）（発明が解決しようとする課題）しかし、従来の粉末冶金への適用に対して（１）鋳鉄系
焼結材料の製造に際し、原料粉末として多量の黒鉛粉末
を配合すると、焼結時には素地にセメンタイトが析出し
て硬化し、機械的性質かれ劣化する。

（２）Ｓｉのような黒鉛化安定元素を添加してセメンタ
イトの析出を防止することはできるが、−Ｓ的にＳｉを
Ｆｅ中に拡散固溶させるため１２００°Ｃ以上の高温加
熱を必要とし、この高温では雰囲気コントロールが難か
しいばかりでなく、製造コストも高くなるという問題が
あった。本発明は、従来より低い焼結温度でＦｅ中に黒
鉛およびＳｉを同時に拡散固溶させ鋳鉄組織とする焼結
材料の製造法を提供しかかる問題点を解消することを目
的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明の焼結材料の製造方
法においては、ＳｉもしくはＦｅ−Ｓｉ粉末をＳｉ量で
１〜２％、黒鉛粉末を１〜２％、残部が鉄粉からなる配
合組織（以上重量％）を有する原料粉末にアルカリ金属
の炭酸塩または炭酸水素塩もしくは酸化塩のように分解
あるいは空気中のＣｏ２と反応して炭酸塩となるものの
少なくとも１種類を細かく添加して均一に混合し、通常
の粉末成形条件にて圧粉体に成形した後、この圧粉体を
不活性雰囲気中で焼結することにより遊離黒鉛、フェラ
イト相およびパーライト相からなる鋳鉄組織を存する焼
結材料を製造するものである。

また、アルカリ金属の炭酸塩の添加量は０．２〜１．０
Ｘとし、さらに焼結時の温度範囲は９５０〜１１００°
Ｃとして製造するものである。

（作　　用）上記製造方法においては、焼結時にＳｉ成分が鉄粉表面
のアルカリ金属の炭酸塩と反応し、Ｓｉが酸化されるこ
となくＦｅ中に拡散固溶してＦｅのα相を安定化し、か
つ焼結を促進することにより、焼結材料の機械的性質が
向上する。

この反応は８５０°Ｃ以上から進行し、１０００°Ｃを
越すと十分に５１成分の拡散した組織が得られる。

また、Ｃ成分も鉄粉表面のアルカリ金属の炭酸塩と反応
し、Ｃ成分のＦｅ中への拡散は、固体拡散によるよりも
ガスを媒体とした表面からの拡散により進行する。

かくて、焼結材料素地中に所定量の遊＃黒鉛が存在する
鋳鉄組織が得られる。

なお、本発明の製造法において使用する鉄粉は、一般の
粉末冶金用の鉄粉原料でよい。アルカリ金属の炭酸塩の
粉末は細かく粉砕して直接鉄粉と混合するか、あるいは
水などの溶媒に希釈し、これを鉄粉と混合して約１００
°Ｃで乾燥させ鉄粉表面に前記炭酸塩をコーディングす
る。アルカリ金属の炭酸塩を鉄粉中に均一に分散させる
には、後者の方法が望ましい。また、マスク−アロイン
グ法のように、少量の鉄粉と所定量のアルカリ金属の炭
酸塩をボールミル内で強制的に混合し、均一に混ざった
ものをさらに残りの鉄粉に混合する方法もよい、Ｓｔも
しく　嬬Ｆ　ｅ　−５ｉは硬質の物質で成形性が悪く、
同時に添加する黒鉛によって十分な型潤滑特性が得られ
ない場合には、触媒として添加するアルカリ金属の炭酸
塩の代わりに、ステアリン酸塩のような潤滑特性を有す
る材料を用いてもさしつかえない。圧粉体の成形圧力は
、通常の４〜６Ｌ／ＣＩＩ！程度で十分であり、また、
不活性雰囲気としては窒素もしくはアルゴン雰囲気で十
分である。

真空雰囲気では、Ｃ成分の拡散がガスを媒介としている
ため、不適切である。

また、アルカリ金属の炭酸塩もしくは酸化塩、炭酸水素
塩のいずれか一つの添加量としてはＯ０２〜１．０χが
よく、焼結時の温度範囲は９５０〜１１００°Ｃが適切
である。

次に、本発明の製造法の条件を前述の通りに限定した理
由を説明する。

（ａ）ＳｔもしくはＦｅ−３ｔ粉末の配合量Ｓｉもしく
はＦｅ−３＋粉末は焼結材料中へＳｉを含有させて強度
の向上と被削性の改良を図るために配合されるがその配
合量がＳｉ量で１％未満では所望の強度が得られず、２
％を越えて配合すると焼結材料に強度低下が現われるこ
とから、その配合量を１〜２％と定めた。

（ｂ）黒鉛粉末の配合量黒鉛粉未配合量が１％未満では焼結材料中に所定量のｉ
１２離黒鉛が存在する鋳鉄組織を得ることができず、そ
の結果被削性が低下したものとなる。一方、２％以上配
合すると強度および靭性に劣化傾向が現われるようにな
ることから、その配合量を１〜２％と限定した。

（ｃ）アルカリ金属の炭酸塩の配合量その配合量が０．２χ未満ではＳｔおよびＣの拡散に十
分な量でなく１．０％以上配合すると強度の劣化傾向が
現われることから、その配合量を０．２〜１．０χと限
定した。

（ｄ）焼結温度焼結温度が９５０°Ｃ未満では得られた焼結材料に十分
な強度が期待できず、一方１１００°Ｃ以上にしても強
度の向上が図れないことから、その温度範囲を９５０〜
１１００°Ｃと定めた。

（実施例）本発明の製造法を実施例により比較例と対比しながら説
明する。

原料粉末として、Ｓｉ粉末、黒鉛粉末およびアトマイズ
鉄粉（粒度−１００ｍｅｓｈ）を用意し、これに炭酸ナ
トリウム粉末（ＮａｚＣＪ）を０．１．０．５，１゜０
．１．５　ｗｔχとなるように、第１表に示す配合組成
で配合、混合し、７　ｔ　／　ｃｔＡの圧力で圧粉体に
成形した後、不活性雰囲気中で温度９００．１０００．
１１００”Ｃにて焼結し、各試料の引張強度を測定した
。

第１表表中、試料番号１〜３は本発明の実施例である。

４〜９は比較例であり、製造条件のうち、いずれかの条
件が本発明の範囲からはずれたものである０本実施例の
結果から、本発明の製造法により製造された焼結材料は
、低い焼結温度（９００〜１２００°Ｃ）にもかかわら
ず、従来鋳鉄の引張強度（２５ｋｇｆ／ｍｍ”程度）と
同等以上の強度が得られたことが明らかである。

一方、比較例から明らかなるように、製造条件が本発明
の範囲から外れると引張強度はより劣ったものになる。

（発明の効果）以上説明したように本発明の製造法によれば、従来より
も低い焼結温度で、品質のよい鋳鉄組織を有する焼結材
料を安いコストで製造することができる。

従って、鋳鉄のもつ特性が要求される小物で複雑な形状
の機械部品の量産が可能となり、産業上有用な効果を奏
する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉもしくはＦｅ−Ｓｉ粉末：Ｓｉ量で１〜２％
、黒鉛粉末：黒鉛量で１〜２％、鉄粉：残り、からなる
配合組成（以上重量％）を有する原料粉末にアルカリ金
属の炭酸塩もしくは分解、反応して炭酸塩となる酸化塩
、炭酸水素塩の少なくとも１種類を添加して均一に混合
し、通常の粉末成形条件にて圧粉体に成形した後、この
圧粉体を不活性雰囲気中で焼結することを特徴とする鋳
鉄組織を有する焼結材料の製造法。
（２）アルカリ金属の炭酸塩もしくは酸化塩、炭酸水素
塩の少なくとも１種類の添加量が０．２〜１．０％であ
ることを特徴とする請求項１記載の鋳鉄組織を有する焼
結材料の製造法。
（３）焼結時の温度範囲が９５０〜１１００℃であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の鋳鉄組織を有す
る焼結材料の製造法。