JPH0471961B2 - - Google Patents
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- JPH0471961B2 JPH0471961B2 JP62166459A JP16645987A JPH0471961B2 JP H0471961 B2 JPH0471961 B2 JP H0471961B2 JP 62166459 A JP62166459 A JP 62166459A JP 16645987 A JP16645987 A JP 16645987A JP H0471961 B2 JPH0471961 B2 JP H0471961B2
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- iron powder
- sintering
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- powder
- sintered
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複数個の圧粉体を組み合わせて焼結
により１箇の焼結部品を作るいわゆる圧粉体接合
法の改良に関するものである。
により１箇の焼結部品を作るいわゆる圧粉体接合
法の改良に関するものである。
従来の接合方法は、一般に圧粉体の焼結による
寸法変化即ち圧粉体の寸法とその焼結体の常温に
おける寸法との差を利用し、インナー，アウター
それぞれの寸法変化率を膨張の場合は正，収縮の
場合は負と表示するとき、これら両部材の材質を
例えばインナー：Fe−７〜15Cu（膨張），アウタ
ー：Fe−0.5〜4Ni（収縮）の如く、インナーの寸
法変化率＞アウターの寸法変化率となるような選
択組み合わせが行なわれている。
寸法変化即ち圧粉体の寸法とその焼結体の常温に
おける寸法との差を利用し、インナー，アウター
それぞれの寸法変化率を膨張の場合は正，収縮の
場合は負と表示するとき、これら両部材の材質を
例えばインナー：Fe−７〜15Cu（膨張），アウタ
ー：Fe−0.5〜4Ni（収縮）の如く、インナーの寸
法変化率＞アウターの寸法変化率となるような選
択組み合わせが行なわれている。
しかし、この方法による接合は言わば焼き嵌め
現象による機械的な接合が主体で、内外両部材間
の金属拡散による一体化は行なわれないか不十分
な場合が多く、従つて接合の信頼性にやや問題が
あつた。
現象による機械的な接合が主体で、内外両部材間
の金属拡散による一体化は行なわれないか不十分
な場合が多く、従つて接合の信頼性にやや問題が
あつた。
発明者は先に、焼結過程の前半と後半とで寸法
変化の傾向が逆転する現象を見出し、その応用と
して、インナー中には必須の拡散促進成分として
炭素を含有させ、且つその量をアウターより重量
比で0.2％以上多くすることにより、インナーと
アウターの拡散接合を一層促進させて高い接合強
度を得ることができる複合焼結部品の製造方法を
出願（特願昭57−77154号）したが、その内容は、
特開昭58−193304号公報に開示されている。
変化の傾向が逆転する現象を見出し、その応用と
して、インナー中には必須の拡散促進成分として
炭素を含有させ、且つその量をアウターより重量
比で0.2％以上多くすることにより、インナーと
アウターの拡散接合を一層促進させて高い接合強
度を得ることができる複合焼結部品の製造方法を
出願（特願昭57−77154号）したが、その内容は、
特開昭58−193304号公報に開示されている。
本発明は上記の先発明をさらに改良したもので
両者は密接な関係にあるので、本発明を説明する
前に、先発明の要点と「逆転現象」について以下
簡単に述べておく。
両者は密接な関係にあるので、本発明を説明する
前に、先発明の要点と「逆転現象」について以下
簡単に述べておく。
各種鉄系焼結金属の焼結過程を熱膨張計を用い
て検討したところ、その添加成分の種類および含
有量によつては、常温に戻つた焼結体を測定して
の寸法変化（「焼結による寸法変化」と呼ぶ）と
焼結時の高温域（その添加成分の拡散温度域）に
おける寸法変化（「焼結中の寸法変化」と呼ぶ）
が逆転する組み合わせの有ることが見出された。
て検討したところ、その添加成分の種類および含
有量によつては、常温に戻つた焼結体を測定して
の寸法変化（「焼結による寸法変化」と呼ぶ）と
焼結時の高温域（その添加成分の拡散温度域）に
おける寸法変化（「焼結中の寸法変化」と呼ぶ）
が逆転する組み合わせの有ることが見出された。
第１図はその一例として、鉄粉に銅粉1.5％，
黒鉛粉0.7％，潤滑剤のステアリン酸亜鉛0.5％を
配合した混合粉（この組成の圧粉体の，焼結によ
る寸法変化率は＋0.23％。）と、他の成分は同じ
で黒鉛粉のみ１％に増加した混合粉（焼結による
寸法変化率は＋0.10％。）それぞれを圧粉密度6.7
ｇ／cm2に揃えて成形した２種の圧粉体を別箇に熱
膨張計にかけ、10℃／mmの昇温速度で1130℃で昇
温させ20分間保持したのち、同じ速度で降温させ
る間の寸法変化を圧粉体基準で表わしたものであ
り、両者の熱膨張曲線は焼結後の冷却に移るあた
りで交差し、常温に戻つた状態における膨張量，
即ち焼結による寸法変化は前述のように黒鉛の少
ない圧粉体の方が大きいが、昇温開始より焼結温
度に達する間においては、逆に黒鉛の多い圧粉体
の方が膨張率が大きいことを示している。これが
逆転現象である。
黒鉛粉0.7％，潤滑剤のステアリン酸亜鉛0.5％を
配合した混合粉（この組成の圧粉体の，焼結によ
る寸法変化率は＋0.23％。）と、他の成分は同じ
で黒鉛粉のみ１％に増加した混合粉（焼結による
寸法変化率は＋0.10％。）それぞれを圧粉密度6.7
ｇ／cm2に揃えて成形した２種の圧粉体を別箇に熱
膨張計にかけ、10℃／mmの昇温速度で1130℃で昇
温させ20分間保持したのち、同じ速度で降温させ
る間の寸法変化を圧粉体基準で表わしたものであ
り、両者の熱膨張曲線は焼結後の冷却に移るあた
りで交差し、常温に戻つた状態における膨張量，
即ち焼結による寸法変化は前述のように黒鉛の少
ない圧粉体の方が大きいが、昇温開始より焼結温
度に達する間においては、逆に黒鉛の多い圧粉体
の方が膨張率が大きいことを示している。これが
逆転現象である。
従つて従来の常識通り黒鉛の多い（焼結による
寸法変化率がより小さい）方をアウターに用いる
と、昇温開始より焼結温度に達する過程ではアウ
ターの膨張量がインナーよりも大きく、両者が分
離する傾向下に焼結が行なわれるために内外両部
材の合金化による接合強度が得られないのに対し
て、黒鉛の多い方をインナーに用いた場合は焼結
中における膨張量はインナーの方が大きいので、
内外両部材が密着した状態で焼結が進行し、その
結果両部材の合金化に基づく高い接合強度を得る
ことができる。そして、この効果は炭素の場合は
0.2％以上の濃度差によつて得られるというのが
先発明の大要である。
寸法変化率がより小さい）方をアウターに用いる
と、昇温開始より焼結温度に達する過程ではアウ
ターの膨張量がインナーよりも大きく、両者が分
離する傾向下に焼結が行なわれるために内外両部
材の合金化による接合強度が得られないのに対し
て、黒鉛の多い方をインナーに用いた場合は焼結
中における膨張量はインナーの方が大きいので、
内外両部材が密着した状態で焼結が進行し、その
結果両部材の合金化に基づく高い接合強度を得る
ことができる。そして、この効果は炭素の場合は
0.2％以上の濃度差によつて得られるというのが
先発明の大要である。
本発明は、上記先発明を踏襲しつつ接合強度の
一層の向上を図つたもので、組み合わせる圧粉体
の原料鉄粉の種類と接合強度の関係に関する実験
結果から、アウターを形成する鉄粉の５〜10％
（重量比で）をカーボニル鉄粉とした場合に接合
強度が特に高くなることを見出し、これを骨子と
する本発明に到達したものである。
一層の向上を図つたもので、組み合わせる圧粉体
の原料鉄粉の種類と接合強度の関係に関する実験
結果から、アウターを形成する鉄粉の５〜10％
（重量比で）をカーボニル鉄粉とした場合に接合
強度が特に高くなることを見出し、これを骨子と
する本発明に到達したものである。
以下本発明を一実施例に基づいて説明する。
実施例
噴霧鉄粉（アトマイズ鉄粉）とカーボニル鉄粉
との配合割合を種々に変えたインナーとアウター
を成形して組み合わせ、アウターにインナーを圧
入して焼結後、得られた複合焼結体の接合強度を
測定した。試料の諸元および接合強度の測定法な
どは次の通りである。
との配合割合を種々に変えたインナーとアウター
を成形して組み合わせ、アウターにインナーを圧
入して焼結後、得られた複合焼結体の接合強度を
測定した。試料の諸元および接合強度の測定法な
どは次の通りである。
試料形状：インナー…10φ×30φ×10mm
アウター…30φ×40φ×５mm
使用鉄粉：カーボニル鉄粉…平均粒径5μ
噴霧鉄粉…神戸製鋼アトメル300M
試料組成（粉末の配合割合）：
インナー…Fe−1.5％Cu−1.0％Ｃ
アウター…Fe−1.5％Cu−0.7％Ｃ
圧粉密度：インナー，アウターとも6.7ｇ／cm3
嵌め合い寸法差：−15μ（締まり嵌め）
焼結条件：
ブタン変成ガス中，1130℃で30分間
接合強度測定法：
複合焼結体のアウター部を、治具を介して試
験機に固定し、インナーに軸方向の負荷を作
用させ、破壊する時の最大荷重を接合強度と
した。
験機に固定し、インナーに軸方向の負荷を作
用させ、破壊する時の最大荷重を接合強度と
した。
第２図のグラフは以上の実験結果を示したもの
で、アウター中のカーボニル鉄粉が５％までは、
接合強度は配合割合が増すにつれて急激に高くな
り、配合割合５〜10％の間ではほぼ一様の値を示
しているが、それ以上になると、インナー中にカ
ーボニル鉄粉を無添加のもの（白丸の曲線）は殆
ど変わらないが、添加してあるもの（三角および
黒丸の曲線）は接合強度が低下する傾向を示して
いる。従つてカーボニル鉄粉の添加量は、接合強
度が高いレベルで安定する５〜10％の範囲に限定
される。
で、アウター中のカーボニル鉄粉が５％までは、
接合強度は配合割合が増すにつれて急激に高くな
り、配合割合５〜10％の間ではほぼ一様の値を示
しているが、それ以上になると、インナー中にカ
ーボニル鉄粉を無添加のもの（白丸の曲線）は殆
ど変わらないが、添加してあるもの（三角および
黒丸の曲線）は接合強度が低下する傾向を示して
いる。従つてカーボニル鉄粉の添加量は、接合強
度が高いレベルで安定する５〜10％の範囲に限定
される。
なお、インナー中へのカーボニル鉄粉の添加量
が増すにつれて、接合強度のレベルが全体に低く
なつている。従つてインナー中へはカーボニル鉄
粉を添加しないほうが賢明である。
が増すにつれて、接合強度のレベルが全体に低く
なつている。従つてインナー中へはカーボニル鉄
粉を添加しないほうが賢明である。
以上の実験は拡散促進元素として炭素を用いて
行なつたが、炭素の代りにリンまたは銅を用いて
も同様の効果を得ることが可能である。その場合
焼結中における鉄の熱膨張を大きくする元素はイ
ンナーに、熱膨張を小さくする元素はアウターに
より多く添加すればよい。なお炭素および銅は前
者に、リンは後者に属する。
行なつたが、炭素の代りにリンまたは銅を用いて
も同様の効果を得ることが可能である。その場合
焼結中における鉄の熱膨張を大きくする元素はイ
ンナーに、熱膨張を小さくする元素はアウターに
より多く添加すればよい。なお炭素および銅は前
者に、リンは後者に属する。
以上の結果から明らかな如く、アウターを形成
する全鉄粉量の５〜10％にカーボニル鉄粉を用い
ることによつて、接合強度のより高い複合焼結機
械部品を得ることができる。
する全鉄粉量の５〜10％にカーボニル鉄粉を用い
ることによつて、接合強度のより高い複合焼結機
械部品を得ることができる。
第１図は炭素配合量の異る圧粉体の熱膨張曲線
を対比したグラフ、第２図はアウター中の噴霧鉄
粉とカーボニル鉄粉との配合割合がアウターとイ
ンナーの接合強度に及ぼす影響を示すグラフであ
る。
を対比したグラフ、第２図はアウター中の噴霧鉄
粉とカーボニル鉄粉との配合割合がアウターとイ
ンナーの接合強度に及ぼす影響を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- １ 鉄系金属粉末を圧縮して軸部を有する圧粉体
（以下インナーと呼ぶ。）と孔部を有する圧粉体
（以下アウターと呼ぶ。）を成形し、両者を嵌め合
わせた状態で焼結することにより複雑な形状の焼
結機械部品を製造するにあたり、拡散促進元素を
インナー，アウターの少なくとも一方に添加する
とともに、アウターを形成する鉄粉の重量比で５
〜10％をカーボニル鉄粉とすることを特徴とする
複合焼結機械部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16645987A JPS6411913A (en) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Production of complex sintered machine parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16645987A JPS6411913A (en) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Production of complex sintered machine parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6411913A JPS6411913A (en) | 1989-01-17 |
| JPH0471961B2 true JPH0471961B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=15831794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16645987A Granted JPS6411913A (en) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Production of complex sintered machine parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6411913A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030056165A (ko) * | 2001-12-27 | 2003-07-04 | 윤정구 | 단차를 갖는 물품의 분말야금방법 |
| JP4721449B2 (ja) | 2006-11-10 | 2011-07-13 | 日立粉末冶金株式会社 | 複合焼結機械部品の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192505A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-24 | Mazda Motor Corp | エンジンの副燃焼室の製造法 |
-
1987
- 1987-07-03 JP JP16645987A patent/JPS6411913A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192505A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-24 | Mazda Motor Corp | エンジンの副燃焼室の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6411913A (en) | 1989-01-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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