JPH0448001A - 高見掛密度を有する球状化鉄系粉末の製造方法 - Google Patents

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をもちいた無加圧充填−焼結法でお
もに用いられる高見掛密度を有する鉄系粉末の製造方法
に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、水アトマイズ法で得られる鉄系粉末の球状化によ
る高見掛密度化は、特開昭６４−２１００１号公報に示
されるようにアトマイズ条件の変更と焼鈍物の機械的粉
砕条件の選定により実施されている。

アトマイズ法による球状化は注湯流への水の収束角や水
圧力、水流量を制御することで可能だが、その可変領域
は見掛密度で２．む／Ｃ−〜３．２ｇ／ｃ−程度であり
、アトマイズ技術の改良の難易度に比較し得られる効果
は小さい。

一方、焼鈍物の機械的粉砕法は、アトマイズ鉄粉の凹凸
を取り除き球状化する方法で、機械的粉砕機の回転速度
やハンマー長さおよびハンマー形状等を適正化すること
により、アトマイズ条件の改良による球状化に比較して
見掛密度の制御範囲が２．８ｇ／ｃ−〜３．５ｇ／ｃ艷
とやや広く効果的なものかえられる。

と（に機械的粉砕機として特開昭６４−２１００１号公
報に示されるような１転衝撃粉砕機（たとえば商品名パ
ルベライザー）が効果的であることが示されている。

球状化粉末の用途として高密度焼結体用の原料お）末や
無加圧充填−焼結法による大型焼結体の製造用の原料粉
末が挙げられる。特に、本願出願人は、無加圧充填−焼
結法による大型焼結体の製造に際し、充填密度の高密度
化のために球状化粉末の使用が効果的であることを特願
平１−１５０３８２号に示した。高見掛密度鉄粉を用い
ることにより無加圧での充填密度が向上し、焼結部品の
機械的特性・割れ発生等が１１御できる。この時の見掛
密度は高ければ高いほど良く、現状の粉末冶金法で使用
される見掛密度３．０ｇ／ｃ−を迩かに上回る４、３ｇ
／ｃｊ以上が望まれる。

このような要求にたいし、機械的粉砕機により４．３ｇ
／ｃ４以上の見掛密度を得ようとするには、焼鈍粉の粉
砕機処理では衝撃回転粉砕機の処理回数の増加、ハンマ
回転の速度増加が必要となり、コストアップ要因となる
。また処理回数増加、回転速度増加によっても見掛密度
の向上には限界があり、この限界は粉砕機特有の球状化
能力に依存している。

従って、この球状化能力を向上させるためには新しい球
状化処理装置の考案が考えられるが、多量に安く効果的
に得るためには現在量も汎用されている回転衝撃粉砕機
を未だ越えるものがない。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、従来の方法より効率的でかつ経済的な、高見
掛密度を有する球状化鉄系粉末の製造方法を提案するこ
とを目的とするものである。

また本発明の他の目的は、容易に４．３ｇ／ｃｊ以上の
見掛密度を有する球状化鉄系粉末を得ることのできる製
造方法を提案することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、水アトマイズ法で急冷凝固した鉄系わ）末に
剪断力を主とする衝撃力を加え多面体形状を形成する一
次球状化処理を施し、次いで該一次球状化処理を施した
粉末に焼鈍処理を施し、次いで該焼鈍処理を施した粉末
に塑性変形を主とする衝撃力を加えその多面体形状の角
を取り除く二次球状化処理を施すことを特徴とする高見
ｎ）密度を有する球状化鉄系粉末の製造方法であり、望
ましくは一次球状化処理を施した粉末を焼鈍処理する前
に篩分けし、所定粒度以上の粉末を焼鈍するものである
。

〈作用〉 本発明者らは、従来から使用されている回転衝撃粉砕機
を利用した球状化処理装置粉の粉末形状を詳細に観察し
た結果、硬くて高１’ｌ断力による解砕が容易なアトマ
イズ急冷凝固粉と軟らかく塑性変形し５い還元焼鈍粉の
解砕を組合せた解砕工程をとることにより、粉末形状を
より球状化できることに着目し、本発明を構成するに到
った。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、最初に水アトマイズした急冷凝固粉を、例えば回
転衝撃粉砕機にかけて剪断力を主とする衝撃力を加え多
面体形状にし見掛密度を向上させる。対象となる鉄系粉
末は鉄を基本成分に各種合金元素の添加されたものであ
れば良く、通常の粉末冶金で用いられる純鉄Ｉ５１・低
合金鋼粉・高合金銅粉はすべて含まれる。要は急冷凝固
されることによって元素の固溶効果やマルテンサイト変
態およびガラス化等による硬化および脆性破壊現象を生
じ、その後の焼鈍処理により軟化する鉄基粉末であれば
どのような粉末でも可能である。

象、冷凝固粉は硬いため高剪断力による表面凹凸部の脆
性破壊が発生しやすく破壊面は脆性破壊に特有の平坦な
面を有し、その結果として多面体形状が形成され球状化
が進む、そのために高剪断力を有する粉砕機、例えば回
転衝撃粉砕機にかけることが望ましい０回転衝撃粉砕機
としては、現在もっとも汎用的にもちいられているパル
ベライザーが望ましい、パルベライザーは構造の簡単な
汎用機種で特別な付帯設備も不必要なため、新しい構造
の粉砕機を考案し作製するのに比較し設備費も安くコス
トも安くできる。

また処理回数は数回実施する方が望ましい、これは、一
次球状化処理を限界見掛密度まで到達さ・１、後工程で
ある二次球状化処理の処理量を軽減することによる工程
短縮とコストダウンを可能にするためである。

次に、−火球形化処理した粉末を焼鈍処理する。

焼鈍は急冷凝固した高硬度粉末を軟化さ・〔ることを目
的とする。焼鈍は還元処理と同時におこなっても問題な
く、その温度、冷却速度・昇温速度、焼鈍雰囲気も、粉
末が軟化する範囲内であれば制限されることはない、真
空中での処理も可能である。

焼鈍処理を行う前に篩いを実施し、所定粒度に分級した
あと焼鈍を行うことも可能である０分級・焼鈍後、後で
のべる二次球状化処理を行っても粒度分布にそれほど変
化なく製品として使用できるため、焼鈍コストの削減の
ために篩いを実施することが望ましい。

次に、焼鈍処理した粉末を再度粉砕機にかける。

この場合、粉砕機の条件、機種が重要となる。即ち、一
次球状化時と異なる粉砕条件の高速回転衝撃粉砕機また
は高速回転衝撃粉砕機以外の機械的粉砕機を用いること
が必要である。この二次粉砕は、一次粉砕後の多面体形
状をもつ焼鈍により軟化した粉末を、処理条件やｍ械を
変更することにより粉砕治具との衝突による粉末の塑性
変形を生しさせ多面体の角を除去することを目的として
いる。二次球状化用の機械としては、高速回転粉砕機の
条件を変更すること以外にその他の機械的粉砕機であっ
てもよく、要は剪断効果を低減し焼錬扮の球状化を促進
する粉砕機の条件をえることのできるものであれば限定
されない。

一次球状化時の粉砕条件はむ］砕する粒度により異なる
が、要は多量に多面体粉を得る条件で粉砕することが必
要である。その際、回転ハンマーを第１図に示すような
ナイフェツジにすると効果的で、容易に多面体化した球
状化粉末を得ることができる０回転速度は粒度により異
なるが、１００＃ｍ以上の球状化には８０ｍ／ｓ以上が
効果的である。

二次球状化の時は回転ハンマーをシャープエツジをもた
ない第２図にしめすようなアール形状にしたもので処理
すると、ハンマーとの衝突により粉末の塑性変形が生し
易く多面体の角がとれ球状化を促進する。また、シャー
プエツジを持つものでも回転速度を低減して剪断力によ
る凹凸削減効果を少なくし、ハンマーとの衝突により粉
末の塑性変形を生じさせ多面体形状の角を除去すること
が可能となる。さらに効果をあげるには回転速度を適度
に低減しアール形状をもつハンマーを用いることも可能
である。

その他の機械的粉砕機としてはボールミル、振動ミルが
あげられる。これら機械の粉砕条件を粉末同士およびボ
ール治具との衝突により粉末の塑性変形を生じさせ多面
体形状の角を除去することが可能な条件で使用できる。

特に有効なコントロールすべき条件は粉末の挿入量であ
る。即ち、通常はわ）砕目的のために、ボールの見掛体
積の１０％程度しか挿入しないものをボールの見掛体積
と同程度の体積となるよう粉末を挿入することにより、
わ）末の塑性変形を適度にコントロールすることができ
る。

以上のような工程をへた粉末は、見掛密度が４゜３ｇ／
ｃｊ以上の粉末となる。製品粒度としては通常粉末冶金
で用いられる程度の−１００４粉や無加圧充填に使用す
る＋１００　＃から１閤範囲の粉末粒度に調整すること
が望ましい。

〈実施例〉 水アトマイズにより急冷凝固した純鉄粉の生粉＋４８＃
を用い、高速回転衝撃粉砕機としてパルベライザーによ
り一次球状化処理を実施した。この時のハンマー形状は
第１図に示すシャープエツジの刃先をもったもので回転
速度は９０ｍ／ｓであった。この時、予備実験により２
回処理で限界見掛密度に到達したため、−火球状化は２
回処理にて終了した。　＋４８＃を再度篩い分けたのち
、９００　℃でＩ　ｈｒｉ点２５°Ｃの＾Ｘガス中にて
一次球形化処理粉を焼鈍還元処理した。篩い分は時の＋
４８＃歩留りは８０％であった。焼鈍還元後、第１，２
図にそれぞれ示すシャープエツジハンマーおよびアール
エツジハンマーの回転速度を５０．　Ｔｏ、　９０ｍ／
ｓと変化させバルベライザーで二次球状化を実施した。

比較例として一次球状化と同じ条件で実施したもの（比
較例ａ）＝一次球状化なしで同じ条件で焼鈍還元した粉
末を球状化したもの（比較例ｂ−ｔ）も実施した。

第１表に一次球状化時の見掛密度と二次球状化時の見掛
密度（ＡＤ）を粉砕条件とともにまとめて示す、実施例
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅより一次球状化した粉末を粉砕条件
の異なる二次球状化処理をおこなうことによりさらに球
状化することが出来ることがわかる。この時、見掛密度
４．３８／Ｃ艷以上の非常に高い粉末が得られる。二次
球状化を一次球状化と同じ条件で実施したものは見掛密
度に変化がない（比較例ａ）、これは、粉末の形状が一
次球状化時と同様の多面体形状のままであるためと考え
られる。また一次球状化なしに二次球状化を実施したも
のはシャープエツジではハンマー速度を変化さセても見
掛密度は４．３ｇ／ｃｌｉまで達しない（比較例ｂ−ｅ
）、アールエシジでは、低ハンマー速度において４．３
ｇ／ｃｄ以上に達するが、全体の処理量が本発明材の約
２倍を要してしまう（比較例ｆ−１）、すなわち処理時
間が約２倍かかることになる。

以上の結果より、急冷凝固粉を一次球状化し、その後焼
鈍し一次球状化と異なる粉砕条件で二次球状化すること
により４．３ｚ／ｃ−の見掛密度を持つ球状化粉末が、
容易に低コストで製造できることがわかる。

なお前記実施例では、球状化装置としてパルベライザー
の場合について説明したが、本発明はこれに限るもので
はなく、機械的粉砕機であるボールミルや振動ミルでも
よい。

〈発明の効果〉 本発明により、粉末冶金法の無加圧充填−焼結法で有利
に用いられる高見掛密度を有する鉄系粉末を従来のわ）
砕機を利用し効果的に低コストで製造できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はナイフェツジをもつハンマー形状の側面図、第
２図はアールエツジをもつハンマー形状の側面図である
。 ！・・・バルベライザーライナー ２・・・パルベライザーハンマー（シャープエツジ）、
３・・・パルベライザーハンマー（アールエツジ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水アトマイズ法で急冷凝固した鉄系粉末に剪断力を
   主とする衝撃力を加え多面体形状を形成する一次球状化
   処理を施し、次いで該一次球状化処理を施した粉末に焼
   鈍処理を施し、次いで該焼鈍処理を施した粉末に塑性変
   形を主とする衝撃力を加えその多面体形状の角を取り除
   く二次球状化処理を施すことを特徴とする高見掛密度を
   有する球状化鉄系粉末の製造方法。 ２、一次球状化処理を施した粉末を焼鈍処理する前に篩
   分けし、所定粒度以上の粉末を焼鈍することを特徴とす
   る請求項１記載の高見掛密度を有する球状化鉄系粉末の
   製造方法。