JPH058241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、粉末冶金用鉄粉の表面に銅を容易
に被覆することができる粉末冶金用の銅被覆鉄粉
の製造方法に関するものである。 〔従来の技術〕 粉末冶金用の鉄−銅燒結合金用材料として従来
より使用されている形態には合金粉、又は混合粉
があげられる。 合金粉を燒結合金材料として使用する場合はア
トマイズ法等により、鉄−銅合金粉を製造するた
めに、粒子の均一性については優れているが、粒
子の硬度が高いために成型性が悪いという欠点を
有している。 また、混合粉を使用する場合には、均一な混合
が技術的に難しく、粒子の大きさ並びに形状等に
影響されて、粉末粒子が粗い程偏折を生じ易く、
且つ燒結寸法のバラツキが増大する欠点がある。 これらの欠点を排除するために、種々の銅被覆
鉄粉の製造方法が提案されている。 例えば、粉末冶金用鉄粉と金属銅、酸化銅又は
還元性銅化合物の微粉を混合した後に還元性雰囲
気中で加熱処理して、鉄粉表面上に金属銅微粒子
を被覆する方法等があげられるが、均一な混合が
必要であること、並びに加熱処理により被覆粒子
の一部に合金化が進み、粒子の硬度が高くなるた
めに、圧縮性や成形性等に悪い影響を及ぼす。 また、銅原料としての金属銅、酸化銅や還元性
銅化合物の粒子と、鉄粉粒子との粒子径の選択と
配合バランスの選定が難しく、その選定が不適で
あると鉄粒子と銅粒子との付着性が著しく低下す
る虞れがある。 また、湿式法として銅塩類水溶液中に鉄粉を浸
漬してイオン化傾向の差で金属鉄と銅イオンを置
換することにより、鉄粉表面上を金属銅で被覆す
る方法もあり、かゝる銅塩類の水溶液として硫酸
銅、塩化第二銅の使用を挙げることができる。 しかし、硫酸銅の使用は硫酸銅溶液中では２価
の銅イオンと金属鉄との化学的な置換反応である
ため、多量の金属鉄が水溶液中へ第一鉄イオンと
して溶出する。それ故、鉄粉表面上に被覆した金
属銅と当量の鉄粉を損失することになり、その鉄
の溶出量だけ、製品のコスト高になる。また、鉄
粉の形状を金属鉄の溶出により変化させることで
燒結体の強度を著しく低下させる欠点もある。 さらに、塩化第二銅溶液を使用した場合には、
硫酸銅溶液を使用した場合と同様な問題点ももち
ろん考えられるが、鉄粉末表面上に均一な金属銅
微粒子が被覆されるのではなく、不均一で且つ付
着性の悪いデンドライト状にのびた銅が被覆され
るため、従来の方法と比較して、製造された銅被
覆鉄粉は流動性も悪く、また成形性、燒結体の機
械的特性等を向上させることができない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 合金粉、混合粉及び銅被覆鉄粉等の従来技術に
はそれぞれ一長一短があるが、特に銅被覆鉄粉に
関し、前記の硫酸銅や塩化第二銅溶液を使用した
場合よりも金属鉄の溶出が少なく、且つ付着性の
良い金属銅微粒子を鉄粉表面に均一に被覆するこ
とができれば、粉末冶金材料としての有用性を高
めることができる。この発明はかゝる問題に取り
組んで研究の結果完成されたものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、アトマイズ粉、還元粉等の粉末冶
金用鉄粉を使用し、塩化第一鉄溶液又は／及び塩
化ナトリウム溶液に塩化第一銅を溶解せしめた反
応液の中に粉末冶金用鉄粉を浸漬し、塩化第一銅
を原料として化学的な置換方法によつて金属銅微
粒子を鉄粉表面に均一に被覆するものである。 より具体的には、塩化第一銅を、塩化第一鉄溶
液又は／及び塩化ナトリウム溶液に溶解せしめて
なる反応液に、粉末冶金用鉄粉を浸漬して該粉末
冶金用鉄粉の表面を金属銅により被覆することを
特徴とする銅被覆鉄粉の製造方法である。 この発明において、銅原料となる塩化第一銅は
水に対する溶解度が低く、難溶性であるため、塩
化第一銅のみを水に分解しただけでは反応液とし
て使用できない。 そこで、塩化第一銅が塩化第一鉄溶液、塩化ナ
トリウム溶液等の塩素イオンを多量に含んでいる
溶液中で錯塩を作つて溶解する性質を利用し、こ
れを反応液として、前述の塩化第二銅の単独溶液
を反応液として用いた場合に生ずる鉄粉表面への
不均一且つ付着性の悪いデンドライト状にのびた
金属銅の被覆の生成を抑制せんとすることを主目
的としたものである。 かゝる抑制効果に関し、塩化第一鉄、または塩
化ナトリウムの濃度が低くなるほど、また反応温
度が高くなるほどデンドライト状の銅付着物の割
合が増す傾向を示す。 したがつて、例えば、反応液として錯塩を形成
する塩化第一銅の入つた塩化第一鉄溶液を使用す
るとき、反応液中の塩化第一鉄の濃度を10％（重
量％；以下同じ）以上、特に15％以上とし、ま
た、塩化ナトリウム溶液を使用した場合の反応液
中の塩化ナトリウム濃度を８％以上、特に10％以
上とすることが好ましく、その反応温度は60℃以
下、特に50℃以下で実施することが望ましい。 反応液中の塩化第一鉄濃度及び塩化ナトリウム
濃度が前記の濃度以下の希薄状態で使用され、ま
たは反応温度が高温に過ぎるときは、鉄粒子表面
へのデンドライト状の金属銅の付着が増す傾向に
あり、これに伴つて銅被覆鉄粉の見掛密度や流動
性も低下する傾向を生じる。 また、塩化第一銅の濃度としては、該塩化第一
銅が溶液中で錯塩を形成して溶解するための適当
な濃度が選ばれ、これは銅被覆鉄粉の目標となる
銅付着量より算出されるが、一方、反応液中に浸
漬した鉄粉を十分な撹拌下において液と接触させ
て銅被覆を形成するための濃度として考慮され、
これらより塩化第一鉄溶液、塩化ナトリウム溶液
のいずれか、またはその両者を含む溶液に対して
塩化第一銅0.5〜10％の範囲が好適と言える。 上記の様にして得た反応液を撹拌しながらその
中に鉄粉を投入するか、または鉄粉中に反応液を
加えて数十分程度の撹拌を行うことにより、イオ
ン化傾向による化学的な置換反応を行わしめるこ
とができ、かくして置換反応を終了した液中より
金属銅が被覆された鉄粉を分離し、残存する塩素
イオンがなくなるまでよく水洗いし、分離、乾燥
することにより目的とする銅被覆鉄粉を得ること
ができる。 この発明に使用する鉄粉としては、アトマイズ
法、還元法、その他によつて得た粉末状の金属鉄
が使用される。 それらの鉄粉の粒径には特に制限はなく、従来
の粉末冶金用鉄粉として使用されている粒径のも
のが用いられる。 ここで、鉄粉表面に被覆する金属銅の量である
が、製品となる銅被覆鉄粉に対し、0.5〜40％の
範囲で金属銅を被覆することが望ましい。前記の
被覆量が0.5％未満の場合には、燒結体としての
製品の機械的な強度の向上が期待できず、また40
％を越えると銅の置換反応で鉄表面に生ずる銅被
覆が厚くなり、これに伴い鉄の溶出が減少し、銅
の析出反応が起こりにくくなる傾向が生じ好まし
くない。 さらに、この発明においては、粉末冶金用鉄粉
を反応液中に浸漬して、該粉末冶金用鉄粉の表面
に金属銅の被膜を形成するに際に該銅被覆鉄粉を
反応液より濾過して得られた塩化第一鉄溶液を含
む濾液を、前記塩化第一鉄溶液の一部もしくは全
部として使用することができ、かゝる塩化第一鉄
の循環使用により濾液中の塩化第一鉄を再度有効
に利用することもできるので、安価に銅被覆鉄粉
を製造することができる。 なお、この場合塩化第一鉄含有濾液の循環使用
により、循環系内に塩化第一鉄の蓄積が生じるの
で、濾液の一部を系外に抜取つつ実施することが
望ましい。 〔作用〕 この発明方法は、塩化第一銅を塩化第一鉄溶液
又は／及び塩化ナトリウム溶液に溶解せしめてな
る反応液によつて鉄粉表面に金属銅を被覆させる
ものであるが、本来難溶性の塩化第一銅が、塩化
第一鉄溶液又は／及び塩化ナトリウム溶液中で錯
塩を形成して溶解性を持ち、イオン化傾向の差に
よつて鉄粉表面に金属銅として均一な被覆を形成
することができるものである。 〔実施例〕 以下、実施例および比較例を掲げてこの発明を
詳細に説明する。 実施例１、２及び比較例１ 濃度34％の塩化第一鉄溶液中10中にそれぞれ
塩化第一銅を680g（実施例１）、330g（実施例２）
を加え、第１表中の反応液を調整し、該反応液中
に従来のアトマイズ鉄粉（＋100メツシユ1.9％、
−325メツシユ40.3％）1.95Kgを投入し、鉄粉表
面上に銅微粒子を付着させることにより銅被覆鉄
粉2.1Kg（実施例１）、2.0Kg（実施例２）を得た。 比較例１として、アトマイズ鉄粉に市販の還元
析出銅粉（−100メツシユ）を20％添加混合して
得た混合粉の物性及び比較例２として各実施例と
同じアトマイズ２Kgを濃度35％の塩化第二銅溶液
10中に投入して鉄粉表面上に銅微粒子を付着さ
せて得た混合粉を第１表に併記する。 なお、第１表において、各物性値はつぎの測定
方法に拠つた。 (1) 見掛密度（ｇ／cm²）；JIS Ｚ 2504（金属粉の
見掛密度試験方法）に準拠し真鍮製漏斗（開角
60゜、オリフイス｛φ＝2.54mm、Ｌ＝3.2mm｝を
使用し、粉末を円筒容器（容量25±0.05c.c.）に
流し込み重量測定 (2) 流動度（sec／50g）；JIS Ｚ 2502（金属粉の
流動度試験方法）に準拠し同上漏斗で粉末量
50gの流出時間を測定。 (3) 粒度分布−350（％）；粉末量100g、自動篩機
で篩別、篩はTyler型で、350メツシユ篩下の
％を求めた。

【表】 参考例１、２及び比較参考例１、２ 実施例１、２で得た銅被覆鉄粉、及び比較例１
の混合粉と比較例２の銅被覆鉄粉にアトマイズ鉄
粉を所定量添加し、また黒鉛粉末0.5％、ステア
リン酸亜鉛0.75％を添加し、各配合比として、Fe
−1.5・Ｃ−0.5・Ｃ−0.75・Znstとしたものを用
いて、成形圧力7.9t/cm²で直径18m/mのタブレツ
ト各３個作製し、圧粉密度（ｇ／cm²）ラトラー値
（％）、燒結体寸法変化率（％）を測定した。 これを第２表に示す。 なお、第２表において、各物性値はつぎの測定
方法に拠つた。 (1) 圧粉密度（ｇ／cm²）JSPM標準１−64（金属
粉の圧縮性試験法）により、一定の条件下で金
属粉を押型中で圧縮し、加圧終了後圧粉体を押
型から抜き出して、次式により算出した圧粉体
の密度である。 Ｐ＝Ｗ／0.785×D²×Ｈ Ｐ；圧粉密度（ｇ／cm²） Ｄ；圧粉体の直径（cm） Ｗ；圧粉体の重量（ｇ） Ｈ；圧粉体の高さ（cm） (2) テトラー値；JSPM 標準４−64（金属圧粉
体のラトラー試験法）により加圧成形した金属
圧粉体の耐摩耗性及び先端安定性を測定する。 装置としてはフルイ目1190μをもつ青銅製網
を張つた円筒型の籠と、この籠を駆動回転する
ための電動機並びに試験回転を表示する試験回
転表示装置よりなる。 試験方法としては同一圧力で成形した試験片
を５個まとめて0.01／ｇのケタまで計つたの
ち、籠の中に入れ、87±10rpmの速さで1000回
転後取り出し５個まとめて0.01／ｇのケタまで
計る。金属粉体のラトラー試験の結果は次式に
よつて算出される。 Ｓ＝Ａ−Ｂ／Ａ×100（％） Ｓ；重量減少率（％） Ｂ；試験片の試験前の重量（ｇ） (3) 燒結体寸法変化率（％）；燒結の際の収縮あ
るいは膨張による寸法の変化を燒結前の寸法に
対する百分率で表したものである。

【表】

〔発明の効果〕

この発明は、塩化第一鉄溶液又は／及び食塩溶
液中に塩化第一銅を溶解せしめた液を使用して鉄
粉表面に銅被覆を施すことにより、鉄粉の溶出が
少なくしかも銅の付着性に優れた銅被覆鉄粉を容
易かつ廉価に得ることができ、かゝる発明により
得た製品を使用することにより圧縮性、成形性及
び機械的性質等の各種の特性に優れた機械部品を
得ることができる。 また、この発明においては、粉末冶金用鉄粉の
表面を金属銅で被覆する際に得られる塩化第一鉄
含有濾液を前記塩化第一鉄溶液として再度使用す
ることにより塩化第一鉄の有効利用を図ることが
でき、より一層安価な銅被覆鉄粉を収得し得るも
のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩化第一銅を、塩化第一鉄溶液又は／及び塩
   化ナトリウム溶液に溶解せしめてなる反応液に、
   粉末冶金用鉄粉を浸漬し、該粉末冶金用鉄粉の表
   面を金属銅により被覆することを特徴とする銅被
   覆鉄粉の製造方法。 ２ 前記粉末冶金用鉄粉の表面を金属銅により被
   覆する際に得られた塩化第一鉄含有濾液を、前記
   塩化第一鉄溶液の一部もしくは全部として使用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   銅被覆鉄粉の製造方法。