JPH0474802A

JPH0474802A - 粉末冶金原料用銅系粉末組成物

Info

Publication number: JPH0474802A
Application number: JP2185866A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kitamura; 満北村; Hideyuki Mori; 英之森
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd; Nikko Kyodo Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-10
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2916940B2

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】〈産業上の利用分野ンこの発明は、偏析や発塵を生じにくく、しかも成形時に
おける流動性に優れた粉末冶金原料用の銅系粉末組成物
に関するものである。

〈従来技術とその課題〉金属の粉末を原料とし、これを押し型に充填して圧縮成
形した圧粉体を更に加熱・焼結することにより、機械加
工の工程を省いて一挙に製品の形に仕上げてしまう粉末
冶金は、溶製が困難な材質や多孔質部品の製造、或いは
複雑な形状等の故に仕上げが難しい部品等の製造に好適
な技術であり、その適用分野は益々拡大される傾向を見
せている。

ところで、現在使用されている各種粉末冶金用原料粉の
中にあって、“銅粉”は含油軸受は等の製造のために欠
かせない原料となっていることから、その需要量は鉄粉
に次いで大きなものとなっている。そして、このような
含油軸受は等の製造分野にあっては、しばしば銅粉又は
銅を主体とした粉末（例えば青銅等の銅合金粉末等）に
対して更に１種又は２種以上の他の合金元素粉末が添加
・混合され、圧縮成形の後に焼結されて製品となる場合
が多い。

ところが、銅粉又は銅を主体とした粉末は、−般に他の
合金元素粉末との間に密度１粒径１粒子形状等の差を生
じがちであり、そのためミキサにてこれらを完全に混合
したとしても、その後の詰め替え作業や輸送、成形等の
際に偏析や発塵と言った分離現象を生しやすいとして問
題になっていた。

もっとも、従来から、このような分離現象を防止すべく
、上記混合組成物に白灯油やスピンドル油等を機械的に
混入して粉を油で湿らせておく平文てが講じられては来
た。しかし、この方法では粉末同士の結合力が弱いため
に十分な効果が得られず、成形前に再混合の工程が必要
となったり、油添加が粉末の流動性を悪化させて成形に
至るまでのハンドリング性を損ないがちであると言う問
題を有していた。

このようなことから、本発明が目的としたのは、粉末冶
金用の銅系粉末組成物に対して、詰め替え輸送、成形時
等における偏析や発塵の分離現象を生じることがなく、
しかも成形の際に型の隅々まで円滑に充満する優れた流
動性を付与せしめ得る手段を確立することであった。

〈課題を解決するための手段〉本発明者等は、上記目的を達成すべく、数多くの実験を
繰り返しなから鋭意研究を重ねた結果、次のような知見
を得ることができた。即ち、（ａ）　　通常、銅合金の
粉末冶金製品は“電解法により得られた樹枝状銅粉”又
は“この樹枝状銅粉を６０重量％以上含んだ銅主体粉末
（例えば銅の他に錫、亜鉛、鉛等が混入されたもの）゛
と、これに少なくとも１種類の合金元素粉末を配合して
混合したものを原料とするが、この混合原料に特にメタ
クリルポリマー又はコポリマーから成るメタクリル樹脂
を配合した場合には、混合原料の詰め替え、輸送、成形
時の偏析や発塵が効果的に抑制される上、成形時におけ
る粉末原料の流動性も大きく改善されて製品の見掛は密
度が顕著に高くなる。

（ｂ）シかも、粉末冶金用の原料粉末混合物、中でも特
に銅系粉末組成物においては、僅かな量の添加物を添加
する場合でも余程の適合性がない限りは圧粉体特性の劣
化をもたらす傾向にあるが、前記メタクリル樹脂の添加
では圧粉体特性の劣化は殆んど見られない。

（Ｃ）その上、メタクリル樹脂は７００〜８００℃の低
い焼結温度でも完全に熱分解してしまうため、原料粉末
混合物へのメタクリル樹脂添加は焼結後の製品特性に対
しても何ら悪影響を及ぼすことがない。

本発明は、上記知見事項等を基に完成されたものであり
、「粉末冶金原料用の銅系粉末組成物を、　“銅又は銅を
主体とする粉末”をベースとした複数の粉末原料の混合
物に更にメタクリル樹脂を添加・含有せしめた構成とす
ることにより、輸送時等における優れた耐偏析性、耐発
塵性と成形時における優れた流動性とを兼備せしめた点
」に大きな特徴を有している。

ここで、銅又は銅を主体とする粉末としては、電解法に
より得られた樹枝状銅粉や、この樹枝状銅粉を用いて製
造された銅主体の（Ｃｕを６０％程度以上含んだ）合金
粉末等を例示することができる。

また、これら以外の粉末原料としては合金元素粉末があ
り、その例として、錫、亜鉛、鉛、二硫化モリブデン、
黒鉛、窒化ホウ素、５ｎ−Ｐｂ合金粉等を挙げることが
できる。なお、”銅粉又は銅を主体とする粉末”と混合
する合金元素粉末の割合は全粉末混合物重量の５重量％
までが一般的であり、２０重量％を超えることは殆んど
ない。

粉末混合物の特性改善のために添加されるメタクリル樹
脂とはメタクリルポリマー又はメタクリルコポリマーと
して知られるものであり、具体的にはポリメチルメタク
リレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタ
クリレート、ポリメチルエチルメタクリレート及びポリ
メチルブチルメタクリレートからなる群から選ばれるも
のを例示することができる。

なお、メタクリル樹脂の添加量は全粉末混合物重量に対
し０．０５〜５．０重量％の範囲が適当である。

なぜなら、メタクリル樹脂の添加量が０．０５重量％未
満では粉末混合物の流動性改善効果が十分でなく、一方
、５．０重量％を超えて添加すると粉末混合物の焼結体
特性に悪影響を及ぼす傾向が見られるからであるが、好
ましくは０．１０〜０．５０重量％に調整するのが良い
。

く作用〉上記メタクリル樹脂添加剤は、“銅又は銅を主体とする
粉末”をベースとした複数の粉末原料の混合物に添加・
混合されると、原料粉末同士の付着結合力を適度に高め
、容器への詰め替え、輸送。

成形作業等の際に生じがちな偏析や発塵と言った分離現
象を効果的に抑制するので、成形前の再混合作業を心配
する必要がない。

しかも、“銅又は銅を主体とする粉末”をベスとした複
数の粉末原料の混合物にメタクリル樹脂を添加・混合す
ると、大きな加圧力がかかる粉末成形時には該銅系粉末
組成物の流動性を改善するように作用するので見掛は密
度を顕著に高くするが、その圧粉体特性を大きく悪化さ
せるようなことがない。その上、このメタクリル樹脂添
加剤は７００〜８００℃の低い焼結温度でも完全に熱分
解してしまうので、焼結体特性に悪影響を及ぼすことも
ない。

なお、本発明に係る「銅系粉末組成物」の調整には、ま
ず“銅粉又は銅を主体とする粉末”と合金元素粉末とを
公知の技術によって乾式混合し、続いてメタクリル樹脂
を添加した後、粉末が均一に湿潤するまで更に混合する
手法を採用するのが良い。ここで、粉末の混合は、Ｖ型
混合機、二重円錐型混合機、リボン型混合機、垂直スク
リ斗型混合機等の何れによっても差し支えない。

また、メタクリル樹脂の添加は、粉末混合物中への樹脂
成分の分散性を良くさせるために有機溶剤で希釈してか
ら実施するのが好ましいが、特にこの方法に限定される
ものではない。

ところで、メタクリル樹脂の添加量を節減するためには
、まず“銅粉又は銅を主体とする粉体”の一部（全粉末
混合物重量に対して２〜１０重量％程度が適当）と合金
元素粉末とにメタクリル樹脂添加混合した後に、残りの
“銅粉又は銅を主体とする粉末”を加えて乾式混合する
方法も効果的である。

次に、本発明を、実施例により比較例と対比しながら更
に具体的に説明する。

〈実施例〉叉施炭−よ青銅粉：　９６．４重量％。

＝２００メツシュの鉛粉：２．４重量％。

−３２５メツシユの亜鉛粉：０．９重量％を垂直スクリ
ュー型混合機に装入し、これらを混合しなから“メタク
リル酸メチルポリマー　（ＰＭＭＡ）：０．２５重量％
を有機溶剤に溶かしたもの”を約１０分間かけて添加し
た後、更に２０分間混合した。

続いて、均一に湿った状態のままの混合物をミキサ内で
減圧乾燥してから、８０メツシユの篩を通過させた。

そして、これにステアリン酸亜鉛二０．３重量％を混合
し、見掛は密度、流動度、圧粉体特性及び焼結体特性の
評価を行った。

なお、見掛は密度の測定は、上記混合粉１００ｋｇをド
ラム缶に詰め、トラックにより約２００ｋｍ輸送した後
に、ドラム缶の上部及び下部からそれぞれ採取して行っ
た。

一方、比較例として、上記と同様の粉末組成ではあるが
ＰＭＭＡＯ代わりにスピンドル油：　０．０１重量％を
添加した混合物と、ＰＭＭＡもスピンドル油も添加しな
かった混合物とを、前記と同様な方法で調整し、これら
についても見掛は密度、流動度、圧粉体特性及び焼結体
特性の評価を実施した。

なお、上記各特性の評価は、下記の見掛は密度。

流動度、ラトラ値、圧環強さ、外径寸法変化率を測定し
て行った。

見徘ザ■度：ＪＩＳＺ２５０４に従って決定される単位
体積当りの質量。

抜勲皮：　ＪＩＳ　Ｚ　２５０２に従って決定される一
定量の粉末が規定のオリフィスから流出するのに要する時間”。

−１」ｊト値：粉体粉末冶金協会（Ｊ　Ｓ　Ｐ　Ｍ）標
準４−６９で規定されている圧粉体のエツジ強さ。

圧豊孜吏：ＪＩＳＺ２５０７で規定される円筒状焼結体
又は圧粉体の強度。

外径ゴ広変化圭：円筒形焼結含油焼結軸受けの焼結前後
における外径寸法の変化率。

上記評価結果を第１表に併せて示す。

第１表に示される結果からは、次のことを確認すること
ができる。

ｉ）！ｒｌ系粉末組成物は、メタクリル樹脂（この場合
はＰＭＭＡ）を添加することにより偏析を非常に少なく
することができ、しかも無添加の時より流動性が向上す
る（流動度：　１８．２ｓｅｃ１５０　ｇ　）、また、
メタクリル樹脂（この場合はＰＭＭＡ）の添加ζこよっ
ても外径寸法変化率、圧環強さ、ラトラ値は実用上問題
のない範囲に収まっている。

ｉｉ）これに対し、スピンドル油の添加では偏析第　　
１表添加物の種別ＰＭＭＡ・スピンド軸無添加防止効果は十分とは言えない。しかも、スピンドル油の
添加量を増して偏析を小さくしようとすれば、流動度が
一段と悪化して実用上大きな問題となる。

ス１１引−１青銅粉：　９６．３重量％。

２００メソシユの鉛粉：０．９重量％。

３２５メソシユの亜鉛粉：０．９重量％。

＝３２５メソシュの黒鉛粉：１．４重量％をビーカーに
入れ、混合しながら“メタクリル酸メチルポリマー（Ｐ
　Ｍ　Ｍ　Ａ）　：　０．２５重量％を有機溶剤に溶か
したもの”を約１０分間かけて添加した後、更に１０分
間混合した。

続いて、均一に湿った状態のままの混合物を減圧乾燥し
てから、６０メソシユの篩を通過させた。

そして、これにステアリン酸亜鉛：０．５重量％を混合
した組成物＝５０ｇを試験試料とした。

一方、比較例として、粉末組成が上記と同様ではあるが
ＰＭＭＡを添加しなかった混合組成物：５０ｇの試料を
も準備した。

そして、これら各試料について、ビーカー中で振動数：
　３０００ＶＰＭ。

振幅：２ｆｌ。

振動付与時間：５分間なる条件の偏析試験を実施した後、ビーカー中の試料を
上部と下部に２分割して黒鉛含有率を調査し、その値か
ら偏析係数（Ｃ３Ｉ、Ｇ求めた。

なお、偏析係数（Ｃｓ　）の算出は式％式％によって算出した（なお、完全混合でＣ５＝Ｏとなる）
。

この結果を、第２表に示すと共に、グラフ化して第１図
としても表示した。

第２表及び第１図に示される結果からも、比較例では偏
析係数がｒ−１３，０％」であるのに対して、メタクリ
ル樹脂（ここではＰＭＭＡ）を添加した本発明に係る銅
系粉末組成物ではｒ−３，３％」と極く小さく、本発明
組成物は非常に偏析を生じにくいことが分かる。

青銅粉７９７．７５重量％。

３２５メソシユの亜鉛粉：　０．９５重量％。

３２５メツシユの黒鉛粉：０．８重量％をナウタミキサ
に装入し、これらを混合しながら“メタクリル酸メチル
ポリマー（ＰＭＭＡ）：０゜２５重量％を有機溶剤に溶
かしたもの”を約１０分間かけて添加した後、更に２０
分間混合した。

続いて、均一に湿った状態のままの混合物をミキサ内で
減圧乾燥してから、６０メソシユの篩を通過させた。

そして、これにステアリン酸亜鉛＝０．５重量％を混合
し、流動度、圧粉体特性及び焼結体特性の評価を行った
。

一方、比較例として、上記と同様の粉末組成ではあるが
ＰＭＭＡを添加しなかった混合物を前記と同様な方法で
調整し、これらについても流動塵。

圧粉体特性及び焼結体特性の評価を実施した。

なお、上記各特性の評価方法は、実施例１の場合と同様
であった。

率を測定して行った。

これらの結果を第３表に示す。

第３表に示される結果からも、メタクリル樹脂（ここで
はＰＭＭＡ）を添加した本発明に係る銅系粉末組成物は
粉末冶金原料としての十分な特性を有しており、特に流
動性が著しく向上していること（流動塵：　１９．５ｓ
ｅｃ１５０　ｇ　）が分かる。

く効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、輸送時等にお
ける偏析や発塵が少なく、しかも成形時における型内流
動性の改善された銅系粉末組成物を提供することができ
、その結果、粉末冶金での第　　３表粉末成形時において（イ）成形前に再混合の必要がない。

（０）成形しやすくて使いやすい。

（ハ）成形時のロスが少ない。

等の利点を享受し得るなど、産業上有用な効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例にて調整した本発明銅系粉末組成物と
比較銅系粉末組成物との偏析係数を比較したグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅又は銅を主体とする粉末をベースとした複数の
粉末原料の混合物であって、かつメタクリル樹脂を含有
して成ることを特徴とする、粉末冶金原料用銅系粉末組
成物。
（２）メタクリル樹脂の含有割合が全粉末混合物の０．
０５〜５．０重量％である、請求項１に記載の粉末冶金
原料用銅系粉末組成物。
（３）メタクリル樹脂がポリメチルメタクリレート、ポ
リエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート
、ポリブチルメタクリレート及びこれらのコポリマーか
ら選ばれたものである、請求項１又は２に記載の粉末冶
金原料用銅系粉末組成物。