JPH0629441B2 - 焼結添加用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ合金粉末および焼結法 - Google Patents
焼結添加用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ合金粉末および焼結法Info
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- JPH0629441B2 JPH0629441B2 JP63041884A JP4188488A JPH0629441B2 JP H0629441 B2 JPH0629441 B2 JP H0629441B2 JP 63041884 A JP63041884 A JP 63041884A JP 4188488 A JP4188488 A JP 4188488A JP H0629441 B2 JPH0629441 B2 JP H0629441B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 鉄系焼結製品は自動車、家電機器、事務器の分野におい
て歯車、ナット、カム、リンク等として使用されてい
る。本発明は上記鉄系焼結製品を製造する際に添加用と
して使用される合金粉末、特に高い焼結密度、強度が要
求される鉄系焼結製品を与える焼結添加用合金粉末なら
びに焼結方法に関するものである。
て歯車、ナット、カム、リンク等として使用されてい
る。本発明は上記鉄系焼結製品を製造する際に添加用と
して使用される合金粉末、特に高い焼結密度、強度が要
求される鉄系焼結製品を与える焼結添加用合金粉末なら
びに焼結方法に関するものである。
従来の技術 焼結機械部品の大半を占める鉄系焼結製品を製造するに
は鉄粉に各種の合金元素粉末と潤滑剤を添加し、これを
混合した後圧縮成形し焼結工程に付す。このようにして
製造される製品の相対密度は70〜80％で強度も溶製材に
くらべるとかなり低い。
は鉄粉に各種の合金元素粉末と潤滑剤を添加し、これを
混合した後圧縮成形し焼結工程に付す。このようにして
製造される製品の相対密度は70〜80％で強度も溶製材に
くらべるとかなり低い。
密度と強度を上げるために焼結したものをサイジングな
いしコイニング処理して再度焼結する方法があるが、こ
の方法でも相対密度は85〜93％程度である。相対密度を
100％近くにする方法として液相焼結法が利用されるこ
とができる。鉄粉に銅粉末を添加して銅の融点以上で焼
結する方法であるが、添加する銅粉末が10〜25重量％と
非常に多く、焼結体も脆化する。また活性化焼結法とし
て少量のNi、Ｐ、Ｂを添加する方法も報告されている
が、焼結体の密度や機械的性質は不明である。
いしコイニング処理して再度焼結する方法があるが、こ
の方法でも相対密度は85〜93％程度である。相対密度を
100％近くにする方法として液相焼結法が利用されるこ
とができる。鉄粉に銅粉末を添加して銅の融点以上で焼
結する方法であるが、添加する銅粉末が10〜25重量％と
非常に多く、焼結体も脆化する。また活性化焼結法とし
て少量のNi、Ｐ、Ｂを添加する方法も報告されている
が、焼結体の密度や機械的性質は不明である。
近年、金属粉末の射出成形法が開発され、その焼結品の
相対密度は95〜98％と報告されているが、このような高
密度は原料の金属粉末の粒度が10μｍ以下でかつ活性に
富んだ特殊な粉末を用いたときのみに達成されている。
更に密度を高める方法として、熱間静水圧成形法があ
る。しかしこの方法は複雑で高価な装置を用いることお
よび最終製品の形状が限定され、しかも最終製品を直接
製造することができず、高価な超合金やTi合金、超硬合
金などに応用されているだけで鉄系の粉末には利用され
ていない。
相対密度は95〜98％と報告されているが、このような高
密度は原料の金属粉末の粒度が10μｍ以下でかつ活性に
富んだ特殊な粉末を用いたときのみに達成されている。
更に密度を高める方法として、熱間静水圧成形法があ
る。しかしこの方法は複雑で高価な装置を用いることお
よび最終製品の形状が限定され、しかも最終製品を直接
製造することができず、高価な超合金やTi合金、超硬合
金などに応用されているだけで鉄系の粉末には利用され
ていない。
このように従来法にはそれぞれ一長一短があり満足しう
る特性の焼結品を得ることが難しかった。
る特性の焼結品を得ることが難しかった。
発明が解決しようとする課題 こうした事情に着目し、高価で複雑な工程をへることな
く、高密度で強度が高くかつ寸法安定性のすぐれた焼結
体を得るための種々の検討を重ねた。
く、高密度で強度が高くかつ寸法安定性のすぐれた焼結
体を得るための種々の検討を重ねた。
焼結法のなかで液相を利用した活性化焼結方法は、少量
の添加物によって成形圧力、成形方法によらず焼結体の
密度を向上させるのに有効である。そこでマトリックス
の鉄系母粉末に溶解度が大きく、かつぬれ性が良く、し
かも少量でその目的を達するものを種々検討した結果、
Fe系母粉末の焼結に際して有効な添加用合金粉末と新た
な焼結添加用合金粉末を加える焼結法を見出し本発明を
完成した。
の添加物によって成形圧力、成形方法によらず焼結体の
密度を向上させるのに有効である。そこでマトリックス
の鉄系母粉末に溶解度が大きく、かつぬれ性が良く、し
かも少量でその目的を達するものを種々検討した結果、
Fe系母粉末の焼結に際して有効な添加用合金粉末と新た
な焼結添加用合金粉末を加える焼結法を見出し本発明を
完成した。
課題を解決するための手段 本発明に係る焼結添加用合金粉末は鉄粉、低合金鋼粉、
高合金鋼粉、ステンレス鋼粉などの鉄系粉末と配合して
焼結製品を製造するための添加用粉末であってFe1〜50
重量％、Ｂ 3〜20重量％、残部がNiおよび不可避不純物
からなり、平均粒径が30μｍ以下のFe−Ni−Ｂ合金粉末
であり、焼結法は前記Fe−Ni−Ｂ合金粉末を鉄系の母粉
末に0.5 重量％〜８重量％添加して混合し、成形後、そ
の加熱温度が1050℃〜1300℃でその時間が10〜 120分間
加熱することを特徴とする焼結方法である。
高合金鋼粉、ステンレス鋼粉などの鉄系粉末と配合して
焼結製品を製造するための添加用粉末であってFe1〜50
重量％、Ｂ 3〜20重量％、残部がNiおよび不可避不純物
からなり、平均粒径が30μｍ以下のFe−Ni−Ｂ合金粉末
であり、焼結法は前記Fe−Ni−Ｂ合金粉末を鉄系の母粉
末に0.5 重量％〜８重量％添加して混合し、成形後、そ
の加熱温度が1050℃〜1300℃でその時間が10〜 120分間
加熱することを特徴とする焼結方法である。
作用 本発明に係るFe−Ni−Ｂ合金粉末はその融点が 990℃〜
1280℃範囲にある。本発明のFe−Ni−Ｂ合金は真空溶解
炉にて純Ni板、ホウ化ニッケルフェロボロンの塊、電解
鉄などを原料にして溶解した後鋳造して鋳片を製造す
る。その鋳片をジョークラッシャー等の粗粉砕機で粗粉
砕し、その後、ボールミル、遊星ミル等で微粉砕して30
μｍ以下の粉末を製造する。本発明のFe−Ni−Ｂ合金粉
末を添加される原料の粉末を母粉末といい、鉄系粉末と
は鉄の含有量が50％をこえる純鉄、炭素鋼、数％のCr、
Mo、Co、Ｖなどを含む低・高合金鋼、18％Cr−８％Niの
ステンレス鋼、高速度鋼などの粉末である。
1280℃範囲にある。本発明のFe−Ni−Ｂ合金は真空溶解
炉にて純Ni板、ホウ化ニッケルフェロボロンの塊、電解
鉄などを原料にして溶解した後鋳造して鋳片を製造す
る。その鋳片をジョークラッシャー等の粗粉砕機で粗粉
砕し、その後、ボールミル、遊星ミル等で微粉砕して30
μｍ以下の粉末を製造する。本発明のFe−Ni−Ｂ合金粉
末を添加される原料の粉末を母粉末といい、鉄系粉末と
は鉄の含有量が50％をこえる純鉄、炭素鋼、数％のCr、
Mo、Co、Ｖなどを含む低・高合金鋼、18％Cr−８％Niの
ステンレス鋼、高速度鋼などの粉末である。
成形法としてはプレス成形や射出成形でよく、又混合し
た粉末をを型に充填する方法でもよく、成形後、加熱し
て焼結する。
た粉末をを型に充填する方法でもよく、成形後、加熱し
て焼結する。
本発明合金粉末は焼結工程の加熱時に溶融して液相とな
り、母粉末間のすき間に毛管現象によって浸透して合金
の密度を上げるばかりでなく、母粉末と反応して液相量
を増加させ焼結を促進する。
り、母粉末間のすき間に毛管現象によって浸透して合金
の密度を上げるばかりでなく、母粉末と反応して液相量
を増加させ焼結を促進する。
本発明のFe−Ni−Ｂ合金粉末においてFeの含有量を１〜
50重量％、好ましくは５〜30重量％に設定する必要があ
る。Feが１重量％未満では焼結時に発生した液相が母粉
末の粒子間に浸透した後に大きな空孔が残って焼結体の
密度の上昇に限界があらわれるが、Feが１重量％以上含
まれると大きな空孔は残らなくなり密度は 100％に近づ
く。
50重量％、好ましくは５〜30重量％に設定する必要があ
る。Feが１重量％未満では焼結時に発生した液相が母粉
末の粒子間に浸透した後に大きな空孔が残って焼結体の
密度の上昇に限界があらわれるが、Feが１重量％以上含
まれると大きな空孔は残らなくなり密度は 100％に近づ
く。
一方Fe含有量が50％をこえると合金粉末の融点が1300℃
をこえるようになり液相の発生が困難になる。そのため
Fe量を１〜50重量％に限定した。Ｂ量を３〜20重量％に
限定したのは３％未満および20％超では融点が1300℃以
上になるためであり、好ましい範囲は４〜15％である。
をこえるようになり液相の発生が困難になる。そのため
Fe量を１〜50重量％に限定した。Ｂ量を３〜20重量％に
限定したのは３％未満および20％超では融点が1300℃以
上になるためであり、好ましい範囲は４〜15％である。
また本発明において上記のごとくFe−Ni−Ｂ合金組成を
設定するとともに合金粉末の粒度を30μｍ以下とする必
要がある。粒度が30μｍをこえると母粉末との混合が不
均一となり、焼結状態が不均質となって焼結体の密度お
よび強度が低下するとともに寸法変化のばらつきが大き
くなる。
設定するとともに合金粉末の粒度を30μｍ以下とする必
要がある。粒度が30μｍをこえると母粉末との混合が不
均一となり、焼結状態が不均質となって焼結体の密度お
よび強度が低下するとともに寸法変化のばらつきが大き
くなる。
本発明においては上記の如くFe−Ni−Ｂ合金組成の設定
おおび粒度の設定とともに、母粉末への添加量と焼結条
件を設定する必要がある。母粉末への添加量は 0.5〜８
重量％で、0.5 重量％未満では液相量が少なく焼結はほ
とんど促進されない。また添加量が８重量％超ではその
焼結促進効果は飽和してしまうことおよび焼結体の強度
は高くなるが靭性が劣化するためである。焼結温度を10
50℃〜1300℃に限定した理由は、1050℃未満では液相の
発生量が少なく効果がないためであり、1300℃超では焼
結体の組織が粗大化して特性が劣化することによる。
おおび粒度の設定とともに、母粉末への添加量と焼結条
件を設定する必要がある。母粉末への添加量は 0.5〜８
重量％で、0.5 重量％未満では液相量が少なく焼結はほ
とんど促進されない。また添加量が８重量％超ではその
焼結促進効果は飽和してしまうことおよび焼結体の強度
は高くなるが靭性が劣化するためである。焼結温度を10
50℃〜1300℃に限定した理由は、1050℃未満では液相の
発生量が少なく効果がないためであり、1300℃超では焼
結体の組織が粗大化して特性が劣化することによる。
実施例 つぎに、この発明を実施例により具体的に説明する。
原料母粉末としてアトマイズ鉄粉、低高合金鋼粉、ステ
ンレス鋼粉末を用い、これにインゴットを粉砕して作成
したFe−Ni−Ｂ合金粉末を、第１表に示す添加量で加え
てボールミルにて１時間混合した後、３ton/cm2 の圧力
で引張試験片を作成した。またFe−Ni−Ｂ合金粉末を添
加混合した粉末に有機バインダーを加えて射出成形を行
ない、引張試験片を作成した。これらの試験片を第１表
に示す焼結条件で焼結し、焼結体の密度、強度、伸びを
測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
ンレス鋼粉末を用い、これにインゴットを粉砕して作成
したFe−Ni−Ｂ合金粉末を、第１表に示す添加量で加え
てボールミルにて１時間混合した後、３ton/cm2 の圧力
で引張試験片を作成した。またFe−Ni−Ｂ合金粉末を添
加混合した粉末に有機バインダーを加えて射出成形を行
ない、引張試験片を作成した。これらの試験片を第１表
に示す焼結条件で焼結し、焼結体の密度、強度、伸びを
測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
また、比較の目的でFe−Ni−Ｂ合金粉末を添加しない材
料および添加量が多すぎる場合、Fe−Ni−Ｂ合金粉の組
成の影響を調べた比較例も第１表に示した。
料および添加量が多すぎる場合、Fe−Ni−Ｂ合金粉の組
成の影響を調べた比較例も第１表に示した。
発明の効果 第１表に示される結果から、本発明法によって製造され
る焼結製品はいずれも従来の材料に比べて、密度、強
度、伸びともにすぐれた特性を示すことが明らかであ
る。
る焼結製品はいずれも従来の材料に比べて、密度、強
度、伸びともにすぐれた特性を示すことが明らかであ
る。
本発明の最大の効果は少量の合金粉末の添加によって、
従来の焼結方法よりもより経済的かつ迅速にすぐれた特
性の焼結品を得ることができることである。
従来の焼結方法よりもより経済的かつ迅速にすぐれた特
性の焼結品を得ることができることである。
従来の方法によれば鉄粉を５〜10t/cm2 の成形圧で成形
し、1300℃で焼結しても密度は90％程度であり、成形方
向による収縮率の差が大きく現われる。本発明によれば
１〜３t/cm2 のような低い成形圧でも、さらに成形圧を
かけなくても相対密度を98％以上に上げることができ金
型の摩耗を最小限にすることができる。
し、1300℃で焼結しても密度は90％程度であり、成形方
向による収縮率の差が大きく現われる。本発明によれば
１〜３t/cm2 のような低い成形圧でも、さらに成形圧を
かけなくても相対密度を98％以上に上げることができ金
型の摩耗を最小限にすることができる。
本発明の液相を利用した焼結法はまた焼結時の焼結体の
収縮も等方的であり寸法精度の向上に極めて有効であ
る。さらに粒径の大きい粉末、例えば平均粒50μｍ程度
の鉄粉で、通常焼結後の相対密度が70％程度しかならな
い場合でも、本発明のFe−Ni−Ｂ合金粉末をわずか１〜
２％程度添加するだけで相対密度98％以上の焼結体を得
ることができる。
収縮も等方的であり寸法精度の向上に極めて有効であ
る。さらに粒径の大きい粉末、例えば平均粒50μｍ程度
の鉄粉で、通常焼結後の相対密度が70％程度しかならな
い場合でも、本発明のFe−Ni−Ｂ合金粉末をわずか１〜
２％程度添加するだけで相対密度98％以上の焼結体を得
ることができる。
従来射出成形法では10μｍ以下の特殊な粉末しか密度が
上がらないためにその利用は制限されていたが、本発明
によれば通常の粉末が利用できるためこの分野の大きな
発展が期待できる。
上がらないためにその利用は制限されていたが、本発明
によれば通常の粉末が利用できるためこの分野の大きな
発展が期待できる。
上述のように本発明は経済的にも、焼結品の特性上から
も画期的なものである。
も画期的なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/08
Claims (2)
- 【請求項１】鉄系粉末と配合して焼結製品を製造するた
めの添加用粉末であって、Fe1〜50重量％、Ｂ 3〜20重
量％、残部がNiおよび不可避不純物からなり、平均粒径
が30μｍ以下であることを特徴とする焼結添加用Fe−Ni
−Ｂ合金粉末。 - 【請求項２】Fe1〜50重量％、Ｂ３〜20重量％、残部がN
iおよび不可避不純物からなり、平均粒径が30μｍ以下
であるFe−Ni−Ｂ合金粉末を、鉄系の母粉末に重量で0.
5 〜８％添加して混合し、成形後、1050℃〜1300℃の温
度範囲で10分〜 120分加熱することを特徴とする焼結方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041884A JPH0629441B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 焼結添加用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ合金粉末および焼結法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041884A JPH0629441B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 焼結添加用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ合金粉末および焼結法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219102A JPH01219102A (ja) | 1989-09-01 |
| JPH0629441B2 true JPH0629441B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=12620704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041884A Expired - Lifetime JPH0629441B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 焼結添加用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ合金粉末および焼結法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629441B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108679136A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 宁波市奇强精密冲件有限公司 | 减震器弹簧盘 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03134102A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-07 | Nippon Steel Corp | 焼結添加用粉末および焼結方法 |
| US6332905B1 (en) * | 1998-03-26 | 2001-12-25 | Japan As Represented By Director General Of National Research Institute For Metals | High-strength metal solidified material and acid steel and manufacturing methods thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191345A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Toyota Motor Corp | 鉄系焼結材料の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63041884A patent/JPH0629441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108679136A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 宁波市奇强精密冲件有限公司 | 减震器弹簧盘 |
| CN108679136B (zh) * | 2018-05-18 | 2020-01-31 | 宁波市奇强精密冲件有限公司 | 减震器弹簧盘 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01219102A (ja) | 1989-09-01 |
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