JPH05117703A - 粉末冶金用鉄基粉末組成物およびその製造方法ならびに鉄系焼結材料の製造方法 - Google Patents
粉末冶金用鉄基粉末組成物およびその製造方法ならびに鉄系焼結材料の製造方法Info
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- JPH05117703A JPH05117703A JP3330544A JP33054491A JPH05117703A JP H05117703 A JPH05117703 A JP H05117703A JP 3330544 A JP3330544 A JP 3330544A JP 33054491 A JP33054491 A JP 33054491A JP H05117703 A JPH05117703 A JP H05117703A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高密度、高強度、靭性、耐摩耗性および優れた
寸法精度を必要とする鉄系焼結部品を粉末冶金法によっ
て製造するための鉄基粉末組成物およびその製造方法な
らびにこれを用いて焼結材料を製造する方法の提供。 【構成】Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金
粉末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ
合金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表
面に結合剤により付着させてなる粉末冶金用鉄基粉末組
成物。Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉
末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合
金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面
に結合剤の加熱溶融により付着させて鉄基粉末組成物を
得る。得られた鉄基粉末組成物を用いて成形、焼結する
鉄系焼結材料の製造方法。
寸法精度を必要とする鉄系焼結部品を粉末冶金法によっ
て製造するための鉄基粉末組成物およびその製造方法な
らびにこれを用いて焼結材料を製造する方法の提供。 【構成】Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金
粉末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ
合金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表
面に結合剤により付着させてなる粉末冶金用鉄基粉末組
成物。Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉
末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合
金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面
に結合剤の加熱溶融により付着させて鉄基粉末組成物を
得る。得られた鉄基粉末組成物を用いて成形、焼結する
鉄系焼結材料の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度、高強度、靭
性、耐摩耗性および優れた寸法精度を必要とする鉄系焼
結部品を粉末冶金法によって製造する際の原料の鉄基粉
末組成物およびその製造方法ならびに鉄系焼結材料の製
造方法に関する。この鉄基粉末組成物およびこれを用い
て製造された鉄系焼結材料は、自動車や産業機械、ＯＡ
機器などの歯車、スプロケット、シンクロハブなどの焼
結材料に広範囲に用いられる。
性、耐摩耗性および優れた寸法精度を必要とする鉄系焼
結部品を粉末冶金法によって製造する際の原料の鉄基粉
末組成物およびその製造方法ならびに鉄系焼結材料の製
造方法に関する。この鉄基粉末組成物およびこれを用い
て製造された鉄系焼結材料は、自動車や産業機械、ＯＡ
機器などの歯車、スプロケット、シンクロハブなどの焼
結材料に広範囲に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄系焼結材料は自動車部品などに
多く利用されている。しかし、最近、これらの部品に対
し、高強度、耐摩耗性が要求されるようになってきた。
高強度化に対しては、特開昭６１−２３１１０２号公報
で示されているように高合金化、あるいは特開昭５７−
１６４９０１号公報に示されているように合金の最適化
がなされている。これらの技術は高強度化に極めて有効
であり、強度部材への適用が可能である。
多く利用されている。しかし、最近、これらの部品に対
し、高強度、耐摩耗性が要求されるようになってきた。
高強度化に対しては、特開昭６１−２３１１０２号公報
で示されているように高合金化、あるいは特開昭５７−
１６４９０１号公報に示されているように合金の最適化
がなされている。これらの技術は高強度化に極めて有効
であり、強度部材への適用が可能である。
【０００３】高強度の鉄系焼結材料を得るための添加合
金元素としては、Ｃのほか、ＣｕやＮｉ、Ｍｏが一般的
である。Ｃは通常原料粉末に黒鉛粉を混合することによ
って含有させる。Ｃは焼結中に十分速くＦｅ中に拡散す
るので、このような混合法でも十分に均一な合金化がで
きる。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏなど他の合金元素の添加方法と
しては、鉄系粉末に合金元素を粉末の状態で単純に混合
する場合と合金元素を鋼粉中に含有させるプレアロイ鋼
粉を用いる場合とがある。
金元素としては、Ｃのほか、ＣｕやＮｉ、Ｍｏが一般的
である。Ｃは通常原料粉末に黒鉛粉を混合することによ
って含有させる。Ｃは焼結中に十分速くＦｅ中に拡散す
るので、このような混合法でも十分に均一な合金化がで
きる。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏなど他の合金元素の添加方法と
しては、鉄系粉末に合金元素を粉末の状態で単純に混合
する場合と合金元素を鋼粉中に含有させるプレアロイ鋼
粉を用いる場合とがある。
【０００４】ＣｕやＮｉ、Ｍｏは、Ｃほど拡散が速くな
いので、プレアロイ粉末として原料粉末にはじめから均
一に合金化した方が焼結体の合金元素を均一に分布させ
る上では有利である。しかし、プレアロイ化すると原料
粉末（プレアロイ鋼粉）の圧縮性が低下し、高密度の焼
結材料が得られにくいという難点がある。一方、鉄系粉
末に合金元素を粉末の状態で混合する単純混合法は、粉
末冶金用鉄基粉末である純鉄粉または合金鋼粉に必要に
応じて金属粉、黒鉛粉、りん化鉄粉、切削性改善用粉末
を加えて、さらに、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を混
合機を用いて混合して製造するのが一般的である。しか
し、この混合方法は以下のような欠点を有する。
いので、プレアロイ粉末として原料粉末にはじめから均
一に合金化した方が焼結体の合金元素を均一に分布させ
る上では有利である。しかし、プレアロイ化すると原料
粉末（プレアロイ鋼粉）の圧縮性が低下し、高密度の焼
結材料が得られにくいという難点がある。一方、鉄系粉
末に合金元素を粉末の状態で混合する単純混合法は、粉
末冶金用鉄基粉末である純鉄粉または合金鋼粉に必要に
応じて金属粉、黒鉛粉、りん化鉄粉、切削性改善用粉末
を加えて、さらに、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を混
合機を用いて混合して製造するのが一般的である。しか
し、この混合方法は以下のような欠点を有する。
【０００５】先ず、単純混合法の大きな欠点は原材料混
合物が偏析を生ずることである。偏析について述べる
と、粉末混合物は大きさ、形状および密度の異なる粉末
を含んでいるため、単純混合法による混合後の輸送、ホ
ッパーへの装入、払出、または成形処理などの際に、容
易に偏析を生じる。例えば、鉄基粉末と黒鉛粉との混合
物は、トラック輸送中の振動によって、輸送容器内にお
いて偏析が起こり、黒鉛粉が浮かび上がることはよく知
られている。また、ホッパーにより排出する際、排出の
初期、中期、終期でそれぞれ黒鉛粉の濃度が異なること
も知られている。これらの偏析は製品組成のバラツキを
起こし、寸法変化および強度のバラツキが大きくなって
不良品の原因となる。また、黒鉛粉などはいずれも微粉
末であるため、混合物の比表面積を増大させ、その結
果、流動性が低下する。このような粉末混合物の流動性
の低下は、成形用金型への充填速度を低下させるため、
圧粉体の生産速度を低下させてしまうという欠点もあ
る。
合物が偏析を生ずることである。偏析について述べる
と、粉末混合物は大きさ、形状および密度の異なる粉末
を含んでいるため、単純混合法による混合後の輸送、ホ
ッパーへの装入、払出、または成形処理などの際に、容
易に偏析を生じる。例えば、鉄基粉末と黒鉛粉との混合
物は、トラック輸送中の振動によって、輸送容器内にお
いて偏析が起こり、黒鉛粉が浮かび上がることはよく知
られている。また、ホッパーにより排出する際、排出の
初期、中期、終期でそれぞれ黒鉛粉の濃度が異なること
も知られている。これらの偏析は製品組成のバラツキを
起こし、寸法変化および強度のバラツキが大きくなって
不良品の原因となる。また、黒鉛粉などはいずれも微粉
末であるため、混合物の比表面積を増大させ、その結
果、流動性が低下する。このような粉末混合物の流動性
の低下は、成形用金型への充填速度を低下させるため、
圧粉体の生産速度を低下させてしまうという欠点もあ
る。
【０００６】そこで、ＣｕやＮｉ、Ｍｏの微粉末をＦｅ
基粉末粒子に部分的に拡散付着させた部分合金化鋼粉が
好んで用いられる。部分合金化鋼粉は、圧縮性で優れて
おり、しかも焼結体の合金元素分布がある程度均一にな
る。しかし、鋼粉製造時に拡散処理の工程を含むので、
単純混合法よりも経済的に極めて不利である。
基粉末粒子に部分的に拡散付着させた部分合金化鋼粉が
好んで用いられる。部分合金化鋼粉は、圧縮性で優れて
おり、しかも焼結体の合金元素分布がある程度均一にな
る。しかし、鋼粉製造時に拡散処理の工程を含むので、
単純混合法よりも経済的に極めて不利である。
【０００７】しかし、この部分合金化粉末を用いた焼結
体は合金元素分布が完全に均一ではなく、最近、本発明
者らはこのような不完全な均一性がかえって焼結体の強
度を高めることができることを見出している。すなわ
ち、特にＮｉ、Ｍｏの濃度分布が適度に不均一であると
焼結体中にＮｉ、Ｍｏリッチのオーステナイト相が存在
し、焼結体が変形する際にこの相が微細なマルテンサイ
トに変態（歪誘起マルテンサイト変態）し、高強度を実
現する。
体は合金元素分布が完全に均一ではなく、最近、本発明
者らはこのような不完全な均一性がかえって焼結体の強
度を高めることができることを見出している。すなわ
ち、特にＮｉ、Ｍｏの濃度分布が適度に不均一であると
焼結体中にＮｉ、Ｍｏリッチのオーステナイト相が存在
し、焼結体が変形する際にこの相が微細なマルテンサイ
トに変態（歪誘起マルテンサイト変態）し、高強度を実
現する。
【０００８】本発明者らは、特開平０２−９７６０２号
公報において、このような高強度の焼結材料を得るため
のＮｉあるいはＭｏ含有部分合金化鋼粉を開示してい
る。しかし、この欠点は上記のように部分合金化粉末が
コスト上不利になるところにあった。また、焼結体中の
Ｎｉ、Ｍｏ分布を強度が高くなるように調節するため、
部分合金化鋼粉のＮｉ、Ｍｏの拡散付着状態を制御する
必要があるので、Ｎｉ、Ｍｏ原料や拡散条件の選択に制
約が大きく、強度のばらつきの原因になることもあっ
た。
公報において、このような高強度の焼結材料を得るため
のＮｉあるいはＭｏ含有部分合金化鋼粉を開示してい
る。しかし、この欠点は上記のように部分合金化粉末が
コスト上不利になるところにあった。また、焼結体中の
Ｎｉ、Ｍｏ分布を強度が高くなるように調節するため、
部分合金化鋼粉のＮｉ、Ｍｏの拡散付着状態を制御する
必要があるので、Ｎｉ、Ｍｏ原料や拡散条件の選択に制
約が大きく、強度のばらつきの原因になることもあっ
た。
【０００９】一方、焼結材料には強度のほかに耐摩耗性
が要求される部品がある。しかし、この耐摩耗性を向上
させるためには、Ｃｒ、Ｗなどの元素を多量に添加する
必要があり、コスト的に不利である。
が要求される部品がある。しかし、この耐摩耗性を向上
させるためには、Ｃｒ、Ｗなどの元素を多量に添加する
必要があり、コスト的に不利である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような部分合金化粉末のコスト高、混粉法の不均一層生
成に伴う寸法変化および強度のバラツキという問題点を
解決し、焼結体において容易に歪誘起マルテンサイト変
態による強化、耐摩耗性および優れた寸法精度を実現す
る鉄基粉末組成物およびその製造方法ならびに鉄基粉末
組成物を用いた焼結体の製造方法を提供するところにあ
る。
ような部分合金化粉末のコスト高、混粉法の不均一層生
成に伴う寸法変化および強度のバラツキという問題点を
解決し、焼結体において容易に歪誘起マルテンサイト変
態による強化、耐摩耗性および優れた寸法精度を実現す
る鉄基粉末組成物およびその製造方法ならびに鉄基粉末
組成物を用いた焼結体の製造方法を提供するところにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉
末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合
金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面
に結合剤により付着させてなることを特徴とする粉末冶
金用鉄基粉末組成物が提供される。
れば、Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉
末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合
金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面
に結合剤により付着させてなることを特徴とする粉末冶
金用鉄基粉末組成物が提供される。
【００１２】本発明の第２の態様によれば、Ｎｉを５〜
７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉末およびＭｏを２
０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合金粉末から選ばれ
た少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面に結合剤の加熱溶
融により付着させることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉
末組成物の製造方法が提供される。
７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉末およびＭｏを２
０〜７０重量％含有するＦｅ−Ｍｏ合金粉末から選ばれ
た少なくとも１種を鉄系粉末粒子表面に結合剤の加熱溶
融により付着させることを特徴とする粉末冶金用鉄基粉
末組成物の製造方法が提供される。
【００１３】本発明の第３の態様によれば、上記の鉄基
粉末組成物を用いて所定の形状に成形し、得られた成形
体を焼結することを特徴とする鉄系焼結材料の製造方法
が提供される。
粉末組成物を用いて所定の形状に成形し、得られた成形
体を焼結することを特徴とする鉄系焼結材料の製造方法
が提供される。
【００１４】なお、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−Ｍ
ｏ合金粉末を付着させる鉄系粉末としては、純鉄粉のほ
か、Ｃｒ系合金鋼粉、Ｃｒ−Ｍｎ系合金など任意のもの
を目的に応じて使い分ける。Ｃｒ系あるいはＣｒ−Ｍｎ
系合金鋼粉は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量％、Ｍｎを
０．１〜０．８％含有するものが好ましい。
ｏ合金粉末を付着させる鉄系粉末としては、純鉄粉のほ
か、Ｃｒ系合金鋼粉、Ｃｒ−Ｍｎ系合金など任意のもの
を目的に応じて使い分ける。Ｃｒ系あるいはＣｒ−Ｍｎ
系合金鋼粉は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量％、Ｍｎを
０．１〜０．８％含有するものが好ましい。
【００１５】結合剤の加熱溶融は８０〜１５０℃で行な
うのが好ましい。
うのが好ましい。
【００１６】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
者らは、通常の純Ｎｉおよび／またはＭｏ粉の混合にか
えてＦｅ−Ｎｉ合金粉末および／またはＦｅ−Ｍｏ合金
粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着させた鉄基
粉末組成物を用いることにより、高い焼結体密度と強度
と優れた寸法精度ならびに耐摩耗性が得られることを見
出した。本発明で対象とする焼結体の組成は、Ｎｉを１
〜１０％（重量％、以下同様）および／またはＭｏを
０．５〜１０％含有するもので、通常そのほかにＣを
０．２〜１．０％含有する。また、これ以外のＣｕ、
Ｐ、Ｗなどの合金元素が含まれる場合も、本発明法の作
用効果は基本的に同様である。なお、焼結体中のＮｉ、
Ｍｏ量は、それぞれ１〜１０％、０．５〜１０％とする
のが好ましいが、下限値未満であると強度、耐摩耗性向
上効果がなく、上限値を超えると過剰オーステナイトの
生成により特性は低下するためである。
者らは、通常の純Ｎｉおよび／またはＭｏ粉の混合にか
えてＦｅ−Ｎｉ合金粉末および／またはＦｅ−Ｍｏ合金
粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着させた鉄基
粉末組成物を用いることにより、高い焼結体密度と強度
と優れた寸法精度ならびに耐摩耗性が得られることを見
出した。本発明で対象とする焼結体の組成は、Ｎｉを１
〜１０％（重量％、以下同様）および／またはＭｏを
０．５〜１０％含有するもので、通常そのほかにＣを
０．２〜１．０％含有する。また、これ以外のＣｕ、
Ｐ、Ｗなどの合金元素が含まれる場合も、本発明法の作
用効果は基本的に同様である。なお、焼結体中のＮｉ、
Ｍｏ量は、それぞれ１〜１０％、０．５〜１０％とする
のが好ましいが、下限値未満であると強度、耐摩耗性向
上効果がなく、上限値を超えると過剰オーステナイトの
生成により特性は低下するためである。
【００１７】本発明の要点は、Ｎｉおよび／またはＭｏ
源としてＮｉを５〜７０％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉末
および／またはＭｏ源としてＭｏを２０〜７０％含有す
るＦｅ−Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤によ
り付着させた鉄基粉末組成物を使用するところにあり、
それによって高密度、高強度で、寸法精度、耐摩耗性に
優れたＮｉおよび／またはＭｏ含有鉄系焼結材料を製造
することができる。高強度とするための要件は、焼結体
中に適度のＮｉあるいはＭｏリッチ・オーステナイト相
を作り出すところにある。オーステナイト相の量が多す
ぎたりオーステナイト相中のＮｉ、Ｍｏ濃度が高すぎた
りすると、焼結体の変形によってもマルテンサイトに変
態しないままに残るオーステナイト相が過多になり強度
が低下するので、適度なＮｉ、Ｍｏリッチ・オーステナ
イト相が焼結体中に作られるように、原料に添加するＮ
ｉ、Ｍｏ源粉末を選ぶところが本発明法の重要部分であ
る。
源としてＮｉを５〜７０％含有するＦｅ−Ｎｉ合金粉末
および／またはＭｏ源としてＭｏを２０〜７０％含有す
るＦｅ−Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤によ
り付着させた鉄基粉末組成物を使用するところにあり、
それによって高密度、高強度で、寸法精度、耐摩耗性に
優れたＮｉおよび／またはＭｏ含有鉄系焼結材料を製造
することができる。高強度とするための要件は、焼結体
中に適度のＮｉあるいはＭｏリッチ・オーステナイト相
を作り出すところにある。オーステナイト相の量が多す
ぎたりオーステナイト相中のＮｉ、Ｍｏ濃度が高すぎた
りすると、焼結体の変形によってもマルテンサイトに変
態しないままに残るオーステナイト相が過多になり強度
が低下するので、適度なＮｉ、Ｍｏリッチ・オーステナ
イト相が焼結体中に作られるように、原料に添加するＮ
ｉ、Ｍｏ源粉末を選ぶところが本発明法の重要部分であ
る。
【００１８】また、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−Ｍ
ｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着させ
ることにより、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−Ｍｏ合
金粉末と黒鉛粉末とが焼結体中で均一に分散するため偏
析が抑えられ、また、製品の組成のバラツキが小さくな
る。その結果、焼結体の寸法精度は向上する。特に、こ
の効果は５〜７０％のＮｉ含有Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末およ
び／または２０〜７０％のＭｏ含有Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末
を用いたときに著しい。
ｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着させ
ることにより、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−Ｍｏ合
金粉末と黒鉛粉末とが焼結体中で均一に分散するため偏
析が抑えられ、また、製品の組成のバラツキが小さくな
る。その結果、焼結体の寸法精度は向上する。特に、こ
の効果は５〜７０％のＮｉ含有Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末およ
び／または２０〜７０％のＭｏ含有Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末
を用いたときに著しい。
【００１９】Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末中のＮｉ含有量は最低
限５％を要する。これが５％未満であると、焼結体中の
Ｎｉ含有量を１％にするためにＦｅ−Ｎｉ合金粉末を原
料粉末の中に２０％を超えて添加しなければならず、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金粉末は通常の鉄粉よりも硬さが高いので、
原料粉末の圧縮性が悪くなり、焼結体の密度が低下し、
結果として強度が低下してしまう。
限５％を要する。これが５％未満であると、焼結体中の
Ｎｉ含有量を１％にするためにＦｅ−Ｎｉ合金粉末を原
料粉末の中に２０％を超えて添加しなければならず、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金粉末は通常の鉄粉よりも硬さが高いので、
原料粉末の圧縮性が悪くなり、焼結体の密度が低下し、
結果として強度が低下してしまう。
【００２０】一方、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末中のＮｉ含有量
の上限は７０％とする。これが７０％を超えると焼結体
に生成するＮｉリッチ・オーステナイト相中のＮｉ濃度
が高くなりすぎ、焼結体の変形によってもマルテンサイ
トに変態しない過多のオーステナイト相が残るので、通
常のＮｉ粉末を混合する方法に比べて強度、耐摩耗性を
高める優位性が無くなる。
の上限は７０％とする。これが７０％を超えると焼結体
に生成するＮｉリッチ・オーステナイト相中のＮｉ濃度
が高くなりすぎ、焼結体の変形によってもマルテンサイ
トに変態しない過多のオーステナイト相が残るので、通
常のＮｉ粉末を混合する方法に比べて強度、耐摩耗性を
高める優位性が無くなる。
【００２１】Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末中に含まれるＭｏ量を
２０〜７０％としたのは、２０％に満たないと、微粉で
あるＦｅ−Ｍｏ粉の添加量が多くなり圧縮性が低下し、
一方、７０％を超えるとＦｅ−Ｍｏ合金粉末自体の硬さ
が高くなるので圧縮性が低下するためである。
２０〜７０％としたのは、２０％に満たないと、微粉で
あるＦｅ−Ｍｏ粉の添加量が多くなり圧縮性が低下し、
一方、７０％を超えるとＦｅ−Ｍｏ合金粉末自体の硬さ
が高くなるので圧縮性が低下するためである。
【００２２】このように、Ｎｉを５〜７０％含有するＦ
ｅ−Ｎｉ合金粉末をＮｉ源としておよび／またはＭｏを
２０〜７０％含有するＦｅ−Ｍｏ合金粉末をＭｏ源とし
て用いたときには、焼結体中に適度のＮｉおよび／また
はＭｏリッチ・オーステナイト相が分散するので、通常
のＮｉおよび／またはＭｏ粉末の混合によるよりも高強
度が得られる。しかも、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ
−Ｍｏ合金粉末のＮｉおよび／またはＭｏ量や粒度によ
って、焼結体中にＮｉリッチ・オーステナイト相の量や
その中のＮｉおよび／またはＭｏ濃度などを容易に制御
できるので、たとえば、鉄粉とＮｉおよび／またはＭｏ
微粉を拡散合金化処理しておよび／またはＭｏ含有の部
分合金化鉄粉を作り、これを原料として用いる場合に比
べ焼結体の強化をより正確に制御することができる。
ｅ−Ｎｉ合金粉末をＮｉ源としておよび／またはＭｏを
２０〜７０％含有するＦｅ−Ｍｏ合金粉末をＭｏ源とし
て用いたときには、焼結体中に適度のＮｉおよび／また
はＭｏリッチ・オーステナイト相が分散するので、通常
のＮｉおよび／またはＭｏ粉末の混合によるよりも高強
度が得られる。しかも、Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ
−Ｍｏ合金粉末のＮｉおよび／またはＭｏ量や粒度によ
って、焼結体中にＮｉリッチ・オーステナイト相の量や
その中のＮｉおよび／またはＭｏ濃度などを容易に制御
できるので、たとえば、鉄粉とＮｉおよび／またはＭｏ
微粉を拡散合金化処理しておよび／またはＭｏ含有の部
分合金化鉄粉を作り、これを原料として用いる場合に比
べ焼結体の強化をより正確に制御することができる。
【００２３】上述したＦｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−
Ｍｏ合金粉末を付着させる鉄系粉末としては、純鉄粉の
ほか、Ｃｒ系合金粉、Ｃｒ−Ｍｎ系合金粉などを用途に
応じて用いることができる。特に、Ｃｒ系合金粉として
は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量％含有する予合金鋼粉
を用いるのがよい。これは、焼結体中のＣｒ量が０．０
８％未満であると厳しい強度の要求には不適当であり、
Ｃｒ量が５．０％を超えると靭性が低下するためであ
る。
Ｍｏ合金粉末を付着させる鉄系粉末としては、純鉄粉の
ほか、Ｃｒ系合金粉、Ｃｒ−Ｍｎ系合金粉などを用途に
応じて用いることができる。特に、Ｃｒ系合金粉として
は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量％含有する予合金鋼粉
を用いるのがよい。これは、焼結体中のＣｒ量が０．０
８％未満であると厳しい強度の要求には不適当であり、
Ｃｒ量が５．０％を超えると靭性が低下するためであ
る。
【００２４】また結合剤としては、実施例で示した他
に、ステアリン酸錫などの金属石鹸、カプリン酸、オレ
イン酸などの脂肪酸、ステアリン酸アミド、オレイン酸
アミドなどの脂肪酸アミド、低分子量のポリエチレン等
が利用できる。
に、ステアリン酸錫などの金属石鹸、カプリン酸、オレ
イン酸などの脂肪酸、ステアリン酸アミド、オレイン酸
アミドなどの脂肪酸アミド、低分子量のポリエチレン等
が利用できる。
【００２５】次に、上述したＦｅ−Ｎｉおよび／または
Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末に付着させた鉄基粉末組
成物を製造する方法について説明する。これには上記合
金粉末の少なくとも１種、鉄系粉末、Ｃ源などに結合剤
を加えて混合し、鉄系粉末に結合剤を介して合金粉末を
付着させることにより上記鉄基粉末組成物を得る。この
とき、合金粉末の鉄系粉末への付着を良好ならしめるた
めに、結合剤を加熱溶融する程度に加熱するのがよい。
用いる結合剤は上述したものを用いるのが好ましい。こ
のとき、加熱温度は８０〜１５０℃が好適である。この
温度未満であると共溶融物が生成せず、また１５０℃を
超えると、共溶融物が一部溶解するためである。このあ
と、得られた組成物を粉砕し、篩分けして粒度の調整を
行なう。
Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末に付着させた鉄基粉末組
成物を製造する方法について説明する。これには上記合
金粉末の少なくとも１種、鉄系粉末、Ｃ源などに結合剤
を加えて混合し、鉄系粉末に結合剤を介して合金粉末を
付着させることにより上記鉄基粉末組成物を得る。この
とき、合金粉末の鉄系粉末への付着を良好ならしめるた
めに、結合剤を加熱溶融する程度に加熱するのがよい。
用いる結合剤は上述したものを用いるのが好ましい。こ
のとき、加熱温度は８０〜１５０℃が好適である。この
温度未満であると共溶融物が生成せず、また１５０℃を
超えると、共溶融物が一部溶解するためである。このあ
と、得られた組成物を粉砕し、篩分けして粒度の調整を
行なう。
【００２６】上記のようにして得られた鉄基粉末組成物
を用いて鉄系焼結材料を製造する。それには、鉄系粉末
組成物を、適当な方法にて所望の形状に成形し、焼結、
必要に応じて熱処理する。これらの成形、焼結、熱処理
は一般に用いられている方法によって行なうことができ
る。成形は一般にはプレス機を用いて３〜７t/cm2 の圧
力で行なわれる。焼結は一般には、Ａｘガス、Ｎ2 ガス
などの雰囲気中、１１００〜１３００℃の条件にて行な
われる。焼結後の熱処理は、浸炭焼入れ・焼きもどしな
どが、強度・靭性増加のために行なわれる。
を用いて鉄系焼結材料を製造する。それには、鉄系粉末
組成物を、適当な方法にて所望の形状に成形し、焼結、
必要に応じて熱処理する。これらの成形、焼結、熱処理
は一般に用いられている方法によって行なうことができ
る。成形は一般にはプレス機を用いて３〜７t/cm2 の圧
力で行なわれる。焼結は一般には、Ａｘガス、Ｎ2 ガス
などの雰囲気中、１１００〜１３００℃の条件にて行な
われる。焼結後の熱処理は、浸炭焼入れ・焼きもどしな
どが、強度・靭性増加のために行なわれる。
【００２７】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 （実施例Ａ）平均粒径７５μｍの粉末冶金用アトマイズ
鉄粉に、Ｃ源となる粉末冶金用黒鉛粉と、表１に示す種
々のＦｅ−Ｎｉ粉末を混合した。Ｆｅ−Ｎｉ粉末の平均
粒径は５２μｍであった。また、表１に示す種々のＦｅ
−Ｍｏ粉末を用いた。Ｆｅ−Ｍｏ粉末の平均粒径は１１
μｍであった。
明する。 （実施例Ａ）平均粒径７５μｍの粉末冶金用アトマイズ
鉄粉に、Ｃ源となる粉末冶金用黒鉛粉と、表１に示す種
々のＦｅ−Ｎｉ粉末を混合した。Ｆｅ−Ｎｉ粉末の平均
粒径は５２μｍであった。また、表１に示す種々のＦｅ
−Ｍｏ粉末を用いた。Ｆｅ−Ｍｏ粉末の平均粒径は１１
μｍであった。
【００２８】組成物の製法は、下記の条件で実施した。 （１）通常のアトマイズ純鉄粉にステアリン酸を加えて
一次混合する。 （２）ついで、Ｆｅ−Ｎｉ粉および／またはＦｅ−Ｍｏ
粉と黒鉛とに加えてステアリン酸亜鉛を添加し、二次混
合する。 （３）上記（２）の二次混合工程中または二次混合後に
１２０℃まで昇温して、ステアリン酸とステアリン酸亜
鉛の共溶融物を生成させる。 （４）ついで、三次混合しながら室温まで冷却し、前記
共溶融物の結合力によりアトマイズ鉄粉の粒子表面にＦ
ｅ−Ｎｉ粉および／またはＦｅ−Ｍｏ粉と黒鉛とを付着
させる。 （５）さらに、冷却時にステアリン酸亜鉛の残量を加
え、四次混合を行う。
一次混合する。 （２）ついで、Ｆｅ−Ｎｉ粉および／またはＦｅ−Ｍｏ
粉と黒鉛とに加えてステアリン酸亜鉛を添加し、二次混
合する。 （３）上記（２）の二次混合工程中または二次混合後に
１２０℃まで昇温して、ステアリン酸とステアリン酸亜
鉛の共溶融物を生成させる。 （４）ついで、三次混合しながら室温まで冷却し、前記
共溶融物の結合力によりアトマイズ鉄粉の粒子表面にＦ
ｅ−Ｎｉ粉および／またはＦｅ−Ｍｏ粉と黒鉛とを付着
させる。 （５）さらに、冷却時にステアリン酸亜鉛の残量を加
え、四次混合を行う。
【００２９】このような付着処理後、解砕、篩分け操作
を施して、粉末組成物を得た。鉄粉とＮｉおよび／また
はＭｏ源粉末は表１に示す配合で混合した。いずれの場
合も、Ｃ源として黒鉛を０．２％、潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛を０．８％添加した。その後、各粉末組成物
を成形圧力７t/cm2 で長さ１３０ｍｍ、幅１３ｍｍ、高
さ１３ｍｍの直方体に成形した。成形体をＨ2 中で６０
０℃で３０分間の脱ろう後、そのままＨ2 中で昇温して
１１８０℃で６０分間の保持をして焼結した。その後、
カーボンポテンシャル０．９％の条件下９２０℃で６０
分加熱し、６０℃の油中に焼入れ、１８０℃で１２０分
の焼戻しを施した。
を施して、粉末組成物を得た。鉄粉とＮｉおよび／また
はＭｏ源粉末は表１に示す配合で混合した。いずれの場
合も、Ｃ源として黒鉛を０．２％、潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛を０．８％添加した。その後、各粉末組成物
を成形圧力７t/cm2 で長さ１３０ｍｍ、幅１３ｍｍ、高
さ１３ｍｍの直方体に成形した。成形体をＨ2 中で６０
０℃で３０分間の脱ろう後、そのままＨ2 中で昇温して
１１８０℃で６０分間の保持をして焼結した。その後、
カーボンポテンシャル０．９％の条件下９２０℃で６０
分加熱し、６０℃の油中に焼入れ、１８０℃で１２０分
の焼戻しを施した。
【００３０】このように熱処理した焼結体の寸法と密度
を測定し、焼結体から直径５ｍｍの引張試験片を削り出
して引張試験に供し、引張強さ（破断強さ）を求めた。
また、大越式試験により大気中オイルを１滴／秒の条件
で、摩耗距離２００００ｍのときの耐摩耗量を求めた。
得られた結果を表１に示す。本発明範囲において優れた
特性を示すことが明白である。
を測定し、焼結体から直径５ｍｍの引張試験片を削り出
して引張試験に供し、引張強さ（破断強さ）を求めた。
また、大越式試験により大気中オイルを１滴／秒の条件
で、摩耗距離２００００ｍのときの耐摩耗量を求めた。
得られた結果を表１に示す。本発明範囲において優れた
特性を示すことが明白である。
【００３１】
【表１】
【００３２】（実施例Ｂ）次に、平均粒径８１μｍの粉
末冶金用Ｃｒ系合金鋼粉（Ｃｒを１％含有した合金鋼
粉）にＣ源となる粉末冶金用黒鉛粉とＮｉ源粉末とＭｏ
源粉末の１種または２種を表２に示すように混合した。
ＮｉおよびＭｏ源としては実施例Ａと同様のＮｉ源およ
びＭｏ源粉末を用いた。混合は、単純混合と加熱混合法
で行った。加熱混合法はＣｒ系合金鋼粉と、Ｎｉ源粉末
および／またはＭｏ源粉末と、黒鉛とに加えて、結合剤
としてステアリン酸モノアミドとエチレンビスステアリ
ン酸アミドを各々０．２重量％ずつを加え、１２０℃で
２０分間加熱混合した。このような結合剤による付着処
理後、解砕、篩分け操作を施して、粉末組成物を得た。
単純混合は各成分を結合剤を入れることなく混合したも
のである。
末冶金用Ｃｒ系合金鋼粉（Ｃｒを１％含有した合金鋼
粉）にＣ源となる粉末冶金用黒鉛粉とＮｉ源粉末とＭｏ
源粉末の１種または２種を表２に示すように混合した。
ＮｉおよびＭｏ源としては実施例Ａと同様のＮｉ源およ
びＭｏ源粉末を用いた。混合は、単純混合と加熱混合法
で行った。加熱混合法はＣｒ系合金鋼粉と、Ｎｉ源粉末
および／またはＭｏ源粉末と、黒鉛とに加えて、結合剤
としてステアリン酸モノアミドとエチレンビスステアリ
ン酸アミドを各々０．２重量％ずつを加え、１２０℃で
２０分間加熱混合した。このような結合剤による付着処
理後、解砕、篩分け操作を施して、粉末組成物を得た。
単純混合は各成分を結合剤を入れることなく混合したも
のである。
【００３３】その後、単純混合粉と各粉末組成物より実
施例Ａと同様に試験片を作製し、熱処理した焼結体の寸
法歪のばらつきの標準偏差と引張強さを求めた。得られ
た結果を表２に示す。Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−
Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着さ
せることにより、優れた寸法精度および高強度と耐摩耗
性を示すことがわかる。
施例Ａと同様に試験片を作製し、熱処理した焼結体の寸
法歪のばらつきの標準偏差と引張強さを求めた。得られ
た結果を表２に示す。Ｆｅ−Ｎｉおよび／またはＦｅ−
Ｍｏ合金粉末を鉄系粉末粒子表面に結合剤により付着さ
せることにより、優れた寸法精度および高強度と耐摩耗
性を示すことがわかる。
【００３４】
【表２】
【００３５】（実施例Ｃ）次に、平均粒径８１μｍのＣ
ｒを０．０５％、４．５％、５．５％含む粉末冶金用Ｃ
ｒ系合金鋼粉にＣ源となる粉末冶金用黒鉛粉０．２％と
Ｍｏ源粉末を実施例Ａと同様に加熱混合した。その後、
実施例Ａと同様に試験片を作成し、熱処理したときの引
張強さ、ノッチなしシャルピー衝撃値を求めた。得られ
た結果を表３に示す。本発明範囲において優れた強度、
靭性が得られる。
ｒを０．０５％、４．５％、５．５％含む粉末冶金用Ｃ
ｒ系合金鋼粉にＣ源となる粉末冶金用黒鉛粉０．２％と
Ｍｏ源粉末を実施例Ａと同様に加熱混合した。その後、
実施例Ａと同様に試験片を作成し、熱処理したときの引
張強さ、ノッチなしシャルピー衝撃値を求めた。得られ
た結果を表３に示す。本発明範囲において優れた強度、
靭性が得られる。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【発明の効果】本発明により、高強度、靭性で寸法精
度、耐摩耗性に優れる粉末冶金用鉄基粉末組成物が得ら
れ、これを用いて鉄系焼結材料を容易に製造することが
できる。
度、耐摩耗性に優れる粉末冶金用鉄基粉末組成物が得ら
れ、これを用いて鉄系焼結材料を容易に製造することが
できる。
Claims (9)
- 【請求項１】Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ
合金粉末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−
Ｍｏ合金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒
子表面に結合剤により付着させてなることを特徴とする
粉末冶金用鉄基粉末組成物。 - 【請求項２】鉄系粉末は純鉄粉または合金鋼粉である請
求項１に記載の粉末冶金用鉄基粉末組成物。 - 【請求項３】合金鋼粉は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量
％含有する予合金鉄系粉末である請求項２に記載の粉末
冶金用鉄基粉末組成物。 - 【請求項４】Ｎｉを５〜７０重量％含有するＦｅ−Ｎｉ
合金粉末およびＭｏを２０〜７０重量％含有するＦｅ−
Ｍｏ合金粉末から選ばれた少なくとも１種を鉄系粉末粒
子表面に結合剤の加熱溶融により付着させることを特徴
とする粉末冶金用鉄基粉末組成物の製造方法。 - 【請求項５】前記結合剤の加熱溶融は８０〜１５０℃で
行なう請求項４に記載の粉末冶金用鉄基粉末組成物の製
造方法。 - 【請求項６】鉄系粉末は純鉄粉または合金鋼粉である請
求項４または５に記載の粉末冶金用鉄基粉末組成物の製
造方法。 - 【請求項７】合金鋼粉は、Ｃｒを０．０８〜５．０重量
％含有する予合金鉄系粉末である請求項６に記載の粉末
冶金用鉄基粉末組成物の製造方法。 - 【請求項８】請求項１〜３のいずれかに記載の鉄基粉末
組成物を用いて所定の形状に成形し、得られた成形体を
焼結することを特徴とする鉄系焼結材料の製造方法。 - 【請求項９】鉄基粉末組成物は請求項４〜６のいずれか
に記載の方法により製造されたものである請求項８に記
載の鉄系焼結材料の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-225443 | 1991-09-05 | ||
| JP22544391 | 1991-09-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117703A true JPH05117703A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=16829444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3330544A Withdrawn JPH05117703A (ja) | 1991-09-05 | 1991-12-13 | 粉末冶金用鉄基粉末組成物およびその製造方法ならびに鉄系焼結材料の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5308702A (ja) |
| JP (1) | JPH05117703A (ja) |
| DE (1) | DE4202799C1 (ja) |
| GB (1) | GB2259310B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005042812A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Nissan Motor Co Ltd | サイレントチェーン用焼結スプロケットおよびその製造方法 |
| CN103014492A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-03 | 北京科技大学 | 一种Mo2FeB2基热喷涂合金粉末的制备方法 |
| CN105081309A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 北京科技大学 | 一种含钼铁基粉末冶金材料的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5279640A (en) * | 1992-09-22 | 1994-01-18 | Kawasaki Steel Corporation | Method of making iron-based powder mixture |
| US5729822A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-17 | Stackpole Limited | Gears |
| SE9904367D0 (sv) * | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Hoeganaes Ab | Lubricant combination and process for the preparation thereof |
| US7585459B2 (en) * | 2002-10-22 | 2009-09-08 | Höganäs Ab | Method of preparing iron-based components |
| WO2005102564A1 (ja) * | 2004-04-22 | 2005-11-03 | Jfe Steel Corporation | 粉末冶金用混合粉体 |
| JP4368245B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2009-11-18 | 株式会社リケン | 硬質粒子分散型鉄基焼結合金 |
| US7691172B2 (en) * | 2004-08-30 | 2010-04-06 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Metallic powder for powder metallurgy whose main component is iron and iron-based sintered body |
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| DE102005027054A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-28 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Werkstück mit unterschiedlicher Beschaffenheit |
| DE102005027050B4 (de) * | 2005-06-10 | 2021-12-30 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Kraftfahrzeugbauteil mit Verzahnung |
| DE102005027049A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Belastbare Verzahnung |
| DE102005027144A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Oberflächenverdichtung einer Verzahnung |
| DE102005027048A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Gesintertes Verzahnungselement mit lokal-selektiver Oberflächenverdichtung |
| DE102005027137A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Verzahnung aus Sintermaterial |
| DE102005027142A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Vorformgeometrie einer Verzahnung |
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| JP5462325B2 (ja) * | 2012-07-06 | 2014-04-02 | 株式会社リケン | 鉄基焼結合金製バルブシート |
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| KR101519751B1 (ko) * | 2013-12-13 | 2015-05-12 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 싱크로나이저 허브와 그 제조방법 |
| US10682704B2 (en) * | 2017-01-24 | 2020-06-16 | General Electric Company | Material extraction tool |
| WO2018155608A1 (ja) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 磁性材料とその製造法 |
| CN112620627A (zh) * | 2020-12-20 | 2021-04-09 | 湖南富栊新材料股份有限公司 | 表面纳米化改性的金属粉末及其应用 |
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| US4578114A (en) * | 1984-04-05 | 1986-03-25 | Metco Inc. | Aluminum and yttrium oxide coated thermal spray powder |
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1991
- 1991-12-13 JP JP3330544A patent/JPH05117703A/ja not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-01-29 US US07/827,343 patent/US5308702A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-31 GB GB9202070A patent/GB2259310B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-31 DE DE4202799A patent/DE4202799C1/de not_active Expired - Fee Related
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| GB2259310B (en) | 1995-06-07 |
| US5308702A (en) | 1994-05-03 |
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