JPH0475295B2 - - Google Patents
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- JPH0475295B2 JPH0475295B2 JP59243571A JP24357184A JPH0475295B2 JP H0475295 B2 JPH0475295 B2 JP H0475295B2 JP 59243571 A JP59243571 A JP 59243571A JP 24357184 A JP24357184 A JP 24357184A JP H0475295 B2 JPH0475295 B2 JP H0475295B2
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- metal powder
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Classifications
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
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-
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
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-
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- B22F1/14—Treatment of metallic powder
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は金属粉末から加工品（wrought
product）を製造する方法、特に、実質的に緻密
化できない予備合金化した（prealloyed）金属粉
末から加工品を製造する方法に関する。 従来の技術と本発明が解決しようとする問題点 粉末治金の原理は金属および合金の加工造形品
の製造に利用されて来た。緻密化できる金属はプ
レスされ、焼結され、そして熱間加工された。満
足すべき製品が得られた。 実質的に緻密化できない金属粉末；即ち、室温
において35000psiの圧力で実質的に圧縮されない
粉末は、他方、プレス、焼結そして熱間加工され
た場合にも満足すべき製品を生じなかつた。不充
分な延性の製品を生じた。 本発明によつて実質的に緻密化できない予備合
金粉末から延性が改良された加工品を製造する方
法が提供される。粉末は単にプレスされ、焼結さ
れそして熱間加工されるだけでなく、また微粉砕
され、加熱されそして破砕される。 金属粉末を微粉砕し、加熱しそして破砕する方
法は米国特許第4343650号中に開示される。しか
し特許第4343650の方法は本発明のものとは異な
る。特許第4343650号は加工品を製造する方法に
は導かれず、そして、その上、特に軟質金属軸受
粉末を微粉砕した予備合金化粉末と配合する段階
を必要とする。生成物の化学的性質は従つて予備
合金化した粉末の化学的性質と実質に異なる。そ
のような方法は本発明と別のものである。 その他の引用文献は金属粉末が加熱される方法
を開示する。これらの参考文献には米国特許第
2329698；3436802；および3744993各号を含む。
それらは何れも本発明の方法を開示していない。
なおその他の参考文献は、金属粉末から加工品を
製造する方法を開示する。これらの参考文献には
米国特許第2746741；3052976；3122434；
3270409；3775101；3810757；3834004；
3975193；4045857；4069044および4110131各号を
含む。前に参照した参考文献のように、それらは
何れも本発明の方法を開示していない。 問題点を解決するための手段 従つて、実質的に緻密化できない予備合金化し
た金属粉末から改良された延性を有する加工品を
製造する方法を提供することが本発明の目的であ
る。 本発明の方法は次の諸工程を含む：実質的に緻
密化できない予備合金化した金属粉末を、それら
の粒子を平らにするように微粉砕し；金属粉末の
微粉砕した粒子を高温度で加熱すると、加熱中に
粒子は密着しそして塊をつくり；金属粉末の塊を
破砕し；破砕した金属粉末の塊を緻密化し；金属
粉末を焼結し；そして金属粉末を加工品に熱間加
工する。加工された製品は、炭素と若干の残渣を
除けば予備合金化粉末と実質的に同じ化学的性質
を有する。炭素の形で；例えば黒鉛を製品の化学
組成を調節するために加えることができる。予備
合金化粉末は一般にコバルートベース、ニツケル
ベースおよび鉄ベース合金から成る群から選ばれ
る。粉末は有機結合剤によつて結合されない。 作 用 予備合金化粉末はその圧縮性を増加させるため
に微粉砕する。微粉砕はこの技術に熟練した人々
に公知の何れの方法によつても達成することがで
きる。ボールミルが今日では好ましい。微粉砕粒
子は一般に10ミクロンより少ない平均寸法を有
し、これはほとんどの場合５ミクロン以下であろ
う。 微粉砕した粉末は圧縮性の増加をさらに達成す
るために加熱される。粉末が加熱される温度は処
理される粉末の型および処理時間によつて決まる
ので正確に説明することはできない。しかし温度
は粒子が密着し塊の形成を引き起こすために充分
高くなければならない。もしも加熱が充分高温度
においてでなくおよび／または粒子が結合するた
めに充分長い時間でなければ圧縮性に充分な増加
は得られない。他方、高すぎる温度は破砕（崩
壊）が困難な程度にまで塊を固める。本発明の範
囲内の合金は一般に1800〓（982℃）以上の温度
に加熱され、そしてよりしばしば1925〓（1052
℃）以上には熱せられない。加熱は一般に真空ま
たは還元雰囲気、例えば水素中で行なわれる。破
砕はこの技術に習熟した人々に公知の何れかの方
法によつて達成することができる。 破砕された粉末はこの技術に習熟した人々に公
知の何れかの方法に従つて緻密化し、焼結しそし
熱間加工をすることができる。冷間均衡
（isostatic）加圧が粉末の緻密化には好ましい手
段である。焼結は緻密化した粉末に対して理論的
密度の少なくとも85％の密度そして好ましくは理
論的密度の少なくとも90％を与えるのに充分に温
度および時間で実施される。焼結温度は処理され
る粉末の型および処理の時間によつて決まるので
正確に述べることはできない。本発明の範囲内の
合金は一般に2000〓（1093℃）以上の温度におい
て焼結される。焼結は一般に真空または還元雰囲
気、例えば水素中で行なわれる。熱加工の形の例
は鍛造、押出し、圧延および圧伸成形
（swoging）である。熱加工製品は理論密度の100
％に近い密度を有するであろう。 実施例 以下の実施例は本発明のいくつかの特徴を例証
するものである。 例 予備合金化金属粉末を50時間ボールミルで砕い
てその粒子を偏平にした（平均粒子寸法は3.7ミ
クロンであつた）。粉末の化学組成は重量％で次
のようであつた： Cr−29.2 Fe−2.4 Mo−0.54 Mn−0.36 Ｗ−4.85 Ｃ−1.12 Ni−2.35 Ｏ−0.05 Si−1.09 Ｎ−0.11 Ｓ−0.012 Ｂ−0.004 Ｐ−＜0.004 Co−残り 磨砕した粉末は2000〓（1093℃）で真空中で２
時間アニールした。アニール中に粉末の粒子は結
合しそして塊をつくつた。塊はジヨークラツシヤ
ーおよび微粉砕機を使つて破砕した。破砕した粉
末は35000psiの圧力で冷間平衡的プレスしそして
真空中で2325〓（1274℃）において４時間焼結し
た。加圧しそして焼結したときの密度はそれぞれ
理論密度の55％と98％であつた。焼結した製品は
直径２ 1/2インチであつた。これを2250〓（1232
℃）において１インチ直径までに押出しそして
2250〓（1232℃）において１インチから9/16イン
チにまで熱間圧延した。 熱間圧延した材料を0.2％降伏強さ（Y.S.）、引
張り強さ（T.S.）、％延びおよび％面積減少につ
いて試験した。その結果は下の第表中に通常の
加工（鋳造と加工）によつて製造した同様の化学
成分の材料に対する比較データと共に示す。
product）を製造する方法、特に、実質的に緻密
化できない予備合金化した（prealloyed）金属粉
末から加工品を製造する方法に関する。 従来の技術と本発明が解決しようとする問題点 粉末治金の原理は金属および合金の加工造形品
の製造に利用されて来た。緻密化できる金属はプ
レスされ、焼結され、そして熱間加工された。満
足すべき製品が得られた。 実質的に緻密化できない金属粉末；即ち、室温
において35000psiの圧力で実質的に圧縮されない
粉末は、他方、プレス、焼結そして熱間加工され
た場合にも満足すべき製品を生じなかつた。不充
分な延性の製品を生じた。 本発明によつて実質的に緻密化できない予備合
金粉末から延性が改良された加工品を製造する方
法が提供される。粉末は単にプレスされ、焼結さ
れそして熱間加工されるだけでなく、また微粉砕
され、加熱されそして破砕される。 金属粉末を微粉砕し、加熱しそして破砕する方
法は米国特許第4343650号中に開示される。しか
し特許第4343650の方法は本発明のものとは異な
る。特許第4343650号は加工品を製造する方法に
は導かれず、そして、その上、特に軟質金属軸受
粉末を微粉砕した予備合金化粉末と配合する段階
を必要とする。生成物の化学的性質は従つて予備
合金化した粉末の化学的性質と実質に異なる。そ
のような方法は本発明と別のものである。 その他の引用文献は金属粉末が加熱される方法
を開示する。これらの参考文献には米国特許第
2329698；3436802；および3744993各号を含む。
それらは何れも本発明の方法を開示していない。
なおその他の参考文献は、金属粉末から加工品を
製造する方法を開示する。これらの参考文献には
米国特許第2746741；3052976；3122434；
3270409；3775101；3810757；3834004；
3975193；4045857；4069044および4110131各号を
含む。前に参照した参考文献のように、それらは
何れも本発明の方法を開示していない。 問題点を解決するための手段 従つて、実質的に緻密化できない予備合金化し
た金属粉末から改良された延性を有する加工品を
製造する方法を提供することが本発明の目的であ
る。 本発明の方法は次の諸工程を含む：実質的に緻
密化できない予備合金化した金属粉末を、それら
の粒子を平らにするように微粉砕し；金属粉末の
微粉砕した粒子を高温度で加熱すると、加熱中に
粒子は密着しそして塊をつくり；金属粉末の塊を
破砕し；破砕した金属粉末の塊を緻密化し；金属
粉末を焼結し；そして金属粉末を加工品に熱間加
工する。加工された製品は、炭素と若干の残渣を
除けば予備合金化粉末と実質的に同じ化学的性質
を有する。炭素の形で；例えば黒鉛を製品の化学
組成を調節するために加えることができる。予備
合金化粉末は一般にコバルートベース、ニツケル
ベースおよび鉄ベース合金から成る群から選ばれ
る。粉末は有機結合剤によつて結合されない。 作 用 予備合金化粉末はその圧縮性を増加させるため
に微粉砕する。微粉砕はこの技術に熟練した人々
に公知の何れの方法によつても達成することがで
きる。ボールミルが今日では好ましい。微粉砕粒
子は一般に10ミクロンより少ない平均寸法を有
し、これはほとんどの場合５ミクロン以下であろ
う。 微粉砕した粉末は圧縮性の増加をさらに達成す
るために加熱される。粉末が加熱される温度は処
理される粉末の型および処理時間によつて決まる
ので正確に説明することはできない。しかし温度
は粒子が密着し塊の形成を引き起こすために充分
高くなければならない。もしも加熱が充分高温度
においてでなくおよび／または粒子が結合するた
めに充分長い時間でなければ圧縮性に充分な増加
は得られない。他方、高すぎる温度は破砕（崩
壊）が困難な程度にまで塊を固める。本発明の範
囲内の合金は一般に1800〓（982℃）以上の温度
に加熱され、そしてよりしばしば1925〓（1052
℃）以上には熱せられない。加熱は一般に真空ま
たは還元雰囲気、例えば水素中で行なわれる。破
砕はこの技術に習熟した人々に公知の何れかの方
法によつて達成することができる。 破砕された粉末はこの技術に習熟した人々に公
知の何れかの方法に従つて緻密化し、焼結しそし
熱間加工をすることができる。冷間均衡
（isostatic）加圧が粉末の緻密化には好ましい手
段である。焼結は緻密化した粉末に対して理論的
密度の少なくとも85％の密度そして好ましくは理
論的密度の少なくとも90％を与えるのに充分に温
度および時間で実施される。焼結温度は処理され
る粉末の型および処理の時間によつて決まるので
正確に述べることはできない。本発明の範囲内の
合金は一般に2000〓（1093℃）以上の温度におい
て焼結される。焼結は一般に真空または還元雰囲
気、例えば水素中で行なわれる。熱加工の形の例
は鍛造、押出し、圧延および圧伸成形
（swoging）である。熱加工製品は理論密度の100
％に近い密度を有するであろう。 実施例 以下の実施例は本発明のいくつかの特徴を例証
するものである。 例 予備合金化金属粉末を50時間ボールミルで砕い
てその粒子を偏平にした（平均粒子寸法は3.7ミ
クロンであつた）。粉末の化学組成は重量％で次
のようであつた： Cr−29.2 Fe−2.4 Mo−0.54 Mn−0.36 Ｗ−4.85 Ｃ−1.12 Ni−2.35 Ｏ−0.05 Si−1.09 Ｎ−0.11 Ｓ−0.012 Ｂ−0.004 Ｐ−＜0.004 Co−残り 磨砕した粉末は2000〓（1093℃）で真空中で２
時間アニールした。アニール中に粉末の粒子は結
合しそして塊をつくつた。塊はジヨークラツシヤ
ーおよび微粉砕機を使つて破砕した。破砕した粉
末は35000psiの圧力で冷間平衡的プレスしそして
真空中で2325〓（1274℃）において４時間焼結し
た。加圧しそして焼結したときの密度はそれぞれ
理論密度の55％と98％であつた。焼結した製品は
直径２ 1/2インチであつた。これを2250〓（1232
℃）において１インチ直径までに押出しそして
2250〓（1232℃）において１インチから9/16イン
チにまで熱間圧延した。 熱間圧延した材料を0.2％降伏強さ（Y.S.）、引
張り強さ（T.S.）、％延びおよび％面積減少につ
いて試験した。その結果は下の第表中に通常の
加工（鋳造と加工）によつて製造した同様の化学
成分の材料に対する比較データと共に示す。
【表】
第表中に説明したデータは本発明の加工によ
つて得られる延性における改良を明らかに示す。
得られた降伏強さおよび引張り強さは満足以上の
ものであつた。 例 予備合金化金属粉末は50時間ボールミルで砕い
てその粒子を平らにするボールミルにかけた（平
均粒子寸法は4.5ミクロンであつた）。粉末の化学
組成は重量％で次のようであつた： Cr−27.8 Fe−1.57 Mo−5.83 Mn−0.46 Ｗ−＜0.01 Ｃ−0.22 Ni−2.0 Ｏ−0.03 Si−0.7 Ｎ−0.14 Ｓ−0.011 Ｂ−＜0.007 Ｐ−＜0.005 Co−残り 磨砕した粉末は2050〓（1121℃）において１時
間水素中でアニールした。粉末の粒子はアニール
中に結合した塊をつくつた。塊はジヨークラツシ
ヤーおよび微粉砕機を使つて破砕した。破砕した
粉末は35000psiの圧力で均衡加圧しそして真空中
で2380〓（1304℃）において４時間焼結した。加
圧しそして焼結したときの密度はそれぞれ理論密
度の55％と92％であつた。焼結した生成物は直径
が２ 1/2インチであつた。これを2100〓（1149
℃）において5/8インチの直径に押出しそして
2100〓（1149℃）において5/8インチから3/8イン
チに熱間圧延した。 発明の効果 熱間圧延した材料を0.2％降伏強さ、引張り強
さ、％延びおよび面積の％減少について試験し
た。その結果は第表中に通常の粉末治金加工に
よつて生じた同様の化学成分の材料に対する比較
データと共に示す。普通に製造した材料は缶詰め
にし、押出しそして熱間圧延した。これは微粉砕
せずまたはアニールもしなかつた。
つて得られる延性における改良を明らかに示す。
得られた降伏強さおよび引張り強さは満足以上の
ものであつた。 例 予備合金化金属粉末は50時間ボールミルで砕い
てその粒子を平らにするボールミルにかけた（平
均粒子寸法は4.5ミクロンであつた）。粉末の化学
組成は重量％で次のようであつた： Cr−27.8 Fe−1.57 Mo−5.83 Mn−0.46 Ｗ−＜0.01 Ｃ−0.22 Ni−2.0 Ｏ−0.03 Si−0.7 Ｎ−0.14 Ｓ−0.011 Ｂ−＜0.007 Ｐ−＜0.005 Co−残り 磨砕した粉末は2050〓（1121℃）において１時
間水素中でアニールした。粉末の粒子はアニール
中に結合した塊をつくつた。塊はジヨークラツシ
ヤーおよび微粉砕機を使つて破砕した。破砕した
粉末は35000psiの圧力で均衡加圧しそして真空中
で2380〓（1304℃）において４時間焼結した。加
圧しそして焼結したときの密度はそれぞれ理論密
度の55％と92％であつた。焼結した生成物は直径
が２ 1/2インチであつた。これを2100〓（1149
℃）において5/8インチの直径に押出しそして
2100〓（1149℃）において5/8インチから3/8イン
チに熱間圧延した。 発明の効果 熱間圧延した材料を0.2％降伏強さ、引張り強
さ、％延びおよび面積の％減少について試験し
た。その結果は第表中に通常の粉末治金加工に
よつて生じた同様の化学成分の材料に対する比較
データと共に示す。普通に製造した材料は缶詰め
にし、押出しそして熱間圧延した。これは微粉砕
せずまたはアニールもしなかつた。
【表】
の
本発明の 80−85 150−151 28−34 23−28
もの
第表中に説明されるデータは本発明の加工に
よつて得られる延性における改良を明らかに示
す。得られた降伏強さおよび引張り強さは満足以
上のものであつた。 ここに開示された本発明の新規の原理はそれの
特殊な実施例との関連においてこのものの種々の
その他の修正と適用を示唆するであろうことはこ
の技術に習熟した人々には明らかであろう。従つ
て、添付される特許請求の範囲の解釈においてこ
こに記載された本発明の特殊な実施例に限定され
るべきないことを希望する。
本発明の 80−85 150−151 28−34 23−28
もの
第表中に説明されるデータは本発明の加工に
よつて得られる延性における改良を明らかに示
す。得られた降伏強さおよび引張り強さは満足以
上のものであつた。 ここに開示された本発明の新規の原理はそれの
特殊な実施例との関連においてこのものの種々の
その他の修正と適用を示唆するであろうことはこ
の技術に習熟した人々には明らかであろう。従つ
て、添付される特許請求の範囲の解釈においてこ
こに記載された本発明の特殊な実施例に限定され
るべきないことを希望する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末を緻密化し、金属粉末を焼結し、そ
して該焼結した粉末を熱間加工する工程を含む金
属粉末から加工品を製造する方法において、実質
的に緻密化できない予備合金化金属粉末を、その
粒子を平らにするように微粉砕し、；この金属粉
末の微粉砕した粒子を昇温下加熱し（この粒子は
加熱中に結合して塊を形成する）；この金属粉末
の塊を粉砕し；この破砕した金属粉末の塊を緻密
化し；該金属粉末を焼結し；そしてこの焼結した
粉末を加工品に熱間加工する（該加工品は、炭素
及びある程度の残渣を除けば予備合金化粉末の化
学的性質と実質的に同一の化学的性質を有する）
諸工程を含むことを特徴とする改良方法。 ２ 上記予備合金化金属粉末がコバルトベース、
ニツケルベースおよび鉄ベースの合金から成る群
からのものである特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 ３ 上記予備合金化金属粉末がコバルトベース合
金である特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 上記微粉砕した金属粉末の粒子が10ミクロン
よりも小さい平均寸法を有する特許請求の範囲第
１項に記載の方法。 ５ 上記微粉砕した金属粉末の粒子が５ミクロン
よりも小さい平均寸法を有する特許請求の範囲第
４項に記載の方法。 ６ 上記微粉砕した金属粉末の粒子が少なくとも
982℃の温度において熱せられる特許請求の範囲
第１項に記載の方法。 ７ 上記微粉砕段階がボール ミルがけ工程を含
む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 上記緻密化工程が冷間平衡的プレス工程を含
む特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 上記微粉砕した金属粉末の粒子が少なくとも
1052℃の温度において熱せられる特許請求の範囲
第１項に記載の方法。
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