JPH07224348A - 高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法 - Google Patents
高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法Info
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- JPH07224348A JPH07224348A JP6017464A JP1746494A JPH07224348A JP H07224348 A JPH07224348 A JP H07224348A JP 6017464 A JP6017464 A JP 6017464A JP 1746494 A JP1746494 A JP 1746494A JP H07224348 A JPH07224348 A JP H07224348A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】金属粉末射出成形法による高密度オーステナイ
ト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】平均粒径３０μｍ以下の、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦
１％のアトマイズＦｅ−Ｃｒ合金粉末；金属Ｎｉ粉末、
Ｆｅ−Ｃｒ粉末及び酸化Ｎｉ粉末の群から選択された１
種以上の粉末；金属Ｍｏ粉末，Ｆｅ−Ｍｏ粉末、ＭｏＯ
3 粉末及びＭｏ 2 Ｃ粉末の群から選択された１種以上の
粉末；鉄系粉末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末の群から選
択された１種以上の粉末の混合物をバインダーと混合し
て射出成形し、成形体を脱バインダー処理し、Ｃ／Ｏモ
ル比を０．５〜１．０として、０．１torr以下で焼結
後、非酸化性雰囲気中で焼結して得られる焼結体の密度
比９５％以上、炭素量０．１５％以下、酸素量０．５％
以下の高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及び
その製造方法。
ト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】平均粒径３０μｍ以下の、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦
１％のアトマイズＦｅ−Ｃｒ合金粉末；金属Ｎｉ粉末、
Ｆｅ−Ｃｒ粉末及び酸化Ｎｉ粉末の群から選択された１
種以上の粉末；金属Ｍｏ粉末，Ｆｅ−Ｍｏ粉末、ＭｏＯ
3 粉末及びＭｏ 2 Ｃ粉末の群から選択された１種以上の
粉末；鉄系粉末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末の群から選
択された１種以上の粉末の混合物をバインダーと混合し
て射出成形し、成形体を脱バインダー処理し、Ｃ／Ｏモ
ル比を０．５〜１．０として、０．１torr以下で焼結
後、非酸化性雰囲気中で焼結して得られる焼結体の密度
比９５％以上、炭素量０．１５％以下、酸素量０．５％
以下の高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及び
その製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末射出成形法に
よるオーステナイト系ステンレス鋼焼結体およびその製
造方法に関する。
よるオーステナイト系ステンレス鋼焼結体およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼は耐食
性、耐酸化性に優れており、広く工業分野で用いられて
いる。焼結体は、溶製材に比ベて材料の歩留りがよく、
機械加工費等が安いといった点で優れており、特に射出
成形法等で微粉末を原料とすると高密度の焼結体が得ら
れるため、溶製材に近い耐食性が得られる点で注目され
ている。
性、耐酸化性に優れており、広く工業分野で用いられて
いる。焼結体は、溶製材に比ベて材料の歩留りがよく、
機械加工費等が安いといった点で優れており、特に射出
成形法等で微粉末を原料とすると高密度の焼結体が得ら
れるため、溶製材に近い耐食性が得られる点で注目され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常、オーステナイト
系ステンレス鋼焼結体を製造する場合、プレアロイ粉末
を原料粉末として用い、焼結体を得ている。しかしなが
らプレアロイ粉末を用いた場合、焼結体の組成はその粉
末の組成によって規定されるため、合金設計の自由度が
限定されてしまうという問題があった。プレアロイ粉末
を用いた場合においても、これに他の金属粉末を混合す
ることにより、原料粉末の組成を変えることも可能であ
るが、均一に合金化しないといった問題点が残る。
系ステンレス鋼焼結体を製造する場合、プレアロイ粉末
を原料粉末として用い、焼結体を得ている。しかしなが
らプレアロイ粉末を用いた場合、焼結体の組成はその粉
末の組成によって規定されるため、合金設計の自由度が
限定されてしまうという問題があった。プレアロイ粉末
を用いた場合においても、これに他の金属粉末を混合す
ることにより、原料粉末の組成を変えることも可能であ
るが、均一に合金化しないといった問題点が残る。
【０００４】一方、オーステナイト系ステンレス鋼組成
に含まれるＦｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケ
ル）およびＭｏ（モリブデン）といった元素を含む粉末
を出発原料とすれば、合金設計の自由度が大きくなると
いう利点がある。このような試みは、「材料とプロセ
ス、Ｖｏｌ．５（１９９２年）１８０８頁」においてな
されており、Ｆｅ粉、Ｎｉ‐５８Ｃｒ粉、Ｍｏ粉の組み
合わせ、あるいはＦｅ粉、Ｎｉ粉、Ｃｒ粉、Ｍｏ粉の組
み合わせでＳＵＳ３１６ステンレス鋼組成の焼結体をプ
レス成形法および射出成形法により作製したことが報告
されている。しかし、いずれにおいても均一に合金化し
た高密度の焼結体は得られておらず、密度比で９２．９
％未満（７．４２g/cm3 ）である。また、ＳＵＳ３１６
ステンレス鋼粉のプレアロイ粉を用いても、密度比は９
５．２％（７．６１g/cm3 ）程度である。ここで密度比
とは、得られた焼結体の密度を真密度（ＳＵＳ３１６ス
テンレス鋼では７．９９g/cm3 ）で割った値のことであ
る。
に含まれるＦｅ（鉄）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケ
ル）およびＭｏ（モリブデン）といった元素を含む粉末
を出発原料とすれば、合金設計の自由度が大きくなると
いう利点がある。このような試みは、「材料とプロセ
ス、Ｖｏｌ．５（１９９２年）１８０８頁」においてな
されており、Ｆｅ粉、Ｎｉ‐５８Ｃｒ粉、Ｍｏ粉の組み
合わせ、あるいはＦｅ粉、Ｎｉ粉、Ｃｒ粉、Ｍｏ粉の組
み合わせでＳＵＳ３１６ステンレス鋼組成の焼結体をプ
レス成形法および射出成形法により作製したことが報告
されている。しかし、いずれにおいても均一に合金化し
た高密度の焼結体は得られておらず、密度比で９２．９
％未満（７．４２g/cm3 ）である。また、ＳＵＳ３１６
ステンレス鋼粉のプレアロイ粉を用いても、密度比は９
５．２％（７．６１g/cm3 ）程度である。ここで密度比
とは、得られた焼結体の密度を真密度（ＳＵＳ３１６ス
テンレス鋼では７．９９g/cm3 ）で割った値のことであ
る。
【０００５】本発明は以上の実状を鑑みて為されたもの
であり、混粉法により均一に合金化した密度比９５％以
上の高密度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体及び
その製造方法に関するものである。
であり、混粉法により均一に合金化した密度比９５％以
上の高密度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体及び
その製造方法に関するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本研究者らは、混粉法に
よるオーステナイト系ステンレス鋼焼結体の高密度化に
ついて研究を重ねた結果、混粉法により均一に合金化し
た高密度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体を得る
ためには、Ｃｒ源が重要な役割を果していることを突き
とめた。そして、このような高密度のオーステナイト系
ステンレス鋼焼結体を得るためには、Ｃｒ源にアトマイ
ズフェロクロム合金粉末を用いることが不可欠であるこ
とを明らかにした。
よるオーステナイト系ステンレス鋼焼結体の高密度化に
ついて研究を重ねた結果、混粉法により均一に合金化し
た高密度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体を得る
ためには、Ｃｒ源が重要な役割を果していることを突き
とめた。そして、このような高密度のオーステナイト系
ステンレス鋼焼結体を得るためには、Ｃｒ源にアトマイ
ズフェロクロム合金粉末を用いることが不可欠であるこ
とを明らかにした。
【０００７】すなわち、第一の発明は、いずれの粉末も
平均粒径が３０μｍ以下であって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦
１％のアトマイズフェロクロム合金粉末と；金属ニッケ
ル粉末、フェロニッケル粉末及び酸化ニッケル粉末を含
む群から選択された１種以上と；金属モリブデン粉末、
フェロモリブデン粉末、三酸化モリブデン粉末及び炭化
モリブデン粉末を含む群から選択された１種以上と；鉄
系粉末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末を含む群から選択さ
れた１種以上との混合物をバインダーと混合して射出成
形し、成形体に脱バインダー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比
を０．５〜１．０として、０．１torr以下の減圧下での
焼結後、非酸化性雰囲気中で焼結することを特徴とする
高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体の製造方法
である。
平均粒径が３０μｍ以下であって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦
１％のアトマイズフェロクロム合金粉末と；金属ニッケ
ル粉末、フェロニッケル粉末及び酸化ニッケル粉末を含
む群から選択された１種以上と；金属モリブデン粉末、
フェロモリブデン粉末、三酸化モリブデン粉末及び炭化
モリブデン粉末を含む群から選択された１種以上と；鉄
系粉末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末を含む群から選択さ
れた１種以上との混合物をバインダーと混合して射出成
形し、成形体に脱バインダー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比
を０．５〜１．０として、０．１torr以下の減圧下での
焼結後、非酸化性雰囲気中で焼結することを特徴とする
高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体の製造方法
である。
【０００８】また、第二の発明は、いずれの粉末も平均
粒径が３０μｍ以下であって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦１％
のアトマイズフェロクロム合金粉末と；金属ニッケル粉
末、フェロニッケル粉末及び酸化ニッケル粉末を含む群
から選択された１種以上と；金属モリブデン粉末、フェ
ロモリブデン粉末、三酸化モリブデン粉末及び炭化モリ
ブデン粉末を含む群から選択された１種以上と；鉄系粉
末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末を含む群から選択された
１種以上との混合物をバインダーと混合して射出成形
し、成形体に脱バインダー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比を
０．５〜１．０として、０．１torr以下の減圧下での焼
結後、非酸化性雰囲気中で焼結して得られる、焼結体密
度比が９５％以上、焼結体中の炭素量が０．１５％以
下、酸素量が０．５％以下であることを特徴とする高密
度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体である。
粒径が３０μｍ以下であって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦１％
のアトマイズフェロクロム合金粉末と；金属ニッケル粉
末、フェロニッケル粉末及び酸化ニッケル粉末を含む群
から選択された１種以上と；金属モリブデン粉末、フェ
ロモリブデン粉末、三酸化モリブデン粉末及び炭化モリ
ブデン粉末を含む群から選択された１種以上と；鉄系粉
末、窒化鉄粉末及び酸化鉄粉末を含む群から選択された
１種以上との混合物をバインダーと混合して射出成形
し、成形体に脱バインダー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比を
０．５〜１．０として、０．１torr以下の減圧下での焼
結後、非酸化性雰囲気中で焼結して得られる、焼結体密
度比が９５％以上、焼結体中の炭素量が０．１５％以
下、酸素量が０．５％以下であることを特徴とする高密
度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体である。
【０００９】
【作用】ここで、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ源となる各粉
末の平均粒径は、３０μｍ以下でなければならない。さ
らに好ましい平均粒径範囲は０．１μｍから２０μｍで
ある。平均粒径をこの範囲としたのは、平均粒径が３０
μｍを越えると焼結性が悪くなり、高密度の焼結体を得
ることができないためである。また、平均粒径が０．１
μｍ未満であると、工業的な製造が困難となり、粉末コ
ストが高くなるからである。
末の平均粒径は、３０μｍ以下でなければならない。さ
らに好ましい平均粒径範囲は０．１μｍから２０μｍで
ある。平均粒径をこの範囲としたのは、平均粒径が３０
μｍを越えると焼結性が悪くなり、高密度の焼結体を得
ることができないためである。また、平均粒径が０．１
μｍ未満であると、工業的な製造が困難となり、粉末コ
ストが高くなるからである。
【００１０】Ｃｒ源には、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦１％のア
トマイズフェロクロム粉末を用いる。電解クロム粉末な
どのクロム系粉末では粉末表面の酸化物が焼結を妨げ、
焼結密度が上がらないためである。また、Ｃｒ含有量を
１７ｗｔ％以上としたのは、Ｃｒ含有量が１７ｗｔ％未
満では他の粉末と混合して得られる焼結体のＣｒ含有量
が低くなり、目標の組成が得られないためである。ま
た、Ｃｒ含有量は５０ｗｔ％以下であることが好まし
い。特に好ましいＣｒ含有量の範囲は、２０〜３０ｗｔ
％である。一方、Ｃ含有量を１％以下としたのは、Ｃ含
有量が１％を越えると粉末中での鉄あるいはクロムの炭
化物の割合が高くなって焼結を遅らせ、焼結密度が上が
らなくなるためである。したがってＣ含有量の高いフェ
ロクロム粉砕粉は適さない。好ましいＣ含有量は、０．
１ｗｔ％以下である。
トマイズフェロクロム粉末を用いる。電解クロム粉末な
どのクロム系粉末では粉末表面の酸化物が焼結を妨げ、
焼結密度が上がらないためである。また、Ｃｒ含有量を
１７ｗｔ％以上としたのは、Ｃｒ含有量が１７ｗｔ％未
満では他の粉末と混合して得られる焼結体のＣｒ含有量
が低くなり、目標の組成が得られないためである。ま
た、Ｃｒ含有量は５０ｗｔ％以下であることが好まし
い。特に好ましいＣｒ含有量の範囲は、２０〜３０ｗｔ
％である。一方、Ｃ含有量を１％以下としたのは、Ｃ含
有量が１％を越えると粉末中での鉄あるいはクロムの炭
化物の割合が高くなって焼結を遅らせ、焼結密度が上が
らなくなるためである。したがってＣ含有量の高いフェ
ロクロム粉砕粉は適さない。好ましいＣ含有量は、０．
１ｗｔ％以下である。
【００１１】Ｆｅ源には、アトマイズ鉄粉、カルボニル
鉄粉、還元鉄粉、電解鉄粉、粉砕鉄粉などの鉄系粉末；
窒化鉄粉；およびＦｅＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の
酸化鉄粉末を用いることができ、また、これらを２種以
上組み合わせて用いてもよい。特に好ましいものは、カ
ルボニル鉄粉、アトマイズ鉄粉、窒化鉄粉等である。
鉄粉、還元鉄粉、電解鉄粉、粉砕鉄粉などの鉄系粉末；
窒化鉄粉；およびＦｅＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 等の
酸化鉄粉末を用いることができ、また、これらを２種以
上組み合わせて用いてもよい。特に好ましいものは、カ
ルボニル鉄粉、アトマイズ鉄粉、窒化鉄粉等である。
【００１２】Ｎｉ源には、カルボニルニッケル粉、還元
ニッケル粉、電解ニツケル粉及び粉砕ニッケル粉などの
金属ニッケル粉末；アトマイズフェロニツケル粉、フェ
ロニツケル粉砕粉などのフェロニッケル系粉末；および
ＮｉＯ（酸化ニッケル）等の酸化ニッケル粉末を用いる
ことができ、またこれらを２種以上組み合わせて用いて
もよい。カルボニルニッケル粉、フェロニッケル系粉末
等の使用が特に好ましい。
ニッケル粉、電解ニツケル粉及び粉砕ニッケル粉などの
金属ニッケル粉末；アトマイズフェロニツケル粉、フェ
ロニツケル粉砕粉などのフェロニッケル系粉末；および
ＮｉＯ（酸化ニッケル）等の酸化ニッケル粉末を用いる
ことができ、またこれらを２種以上組み合わせて用いて
もよい。カルボニルニッケル粉、フェロニッケル系粉末
等の使用が特に好ましい。
【００１３】Ｍｏ源には、還元モリブデン粉などの金属
モリブテン粉末；アトマイズフェロモリブデン粉、フェ
ロモリブデン粉砕粉などのフェロモリブテン粉末；三酸
化モリブデン粉末、炭化モリブデン粉末を用いることが
でき、またこれらを２種以上組み合わせて用いてもよ
い。還元モリブデン粉、フェロモリブテン粉末等が特に
好ましい。好ましいＭｏの添加量は、ステンレス鋼の組
成によって決定される。
モリブテン粉末；アトマイズフェロモリブデン粉、フェ
ロモリブデン粉砕粉などのフェロモリブテン粉末；三酸
化モリブデン粉末、炭化モリブデン粉末を用いることが
でき、またこれらを２種以上組み合わせて用いてもよ
い。還元モリブデン粉、フェロモリブテン粉末等が特に
好ましい。好ましいＭｏの添加量は、ステンレス鋼の組
成によって決定される。
【００１４】さらに、脱脂体のＣ／Ｏモル比を調整する
ために、黒鉛粉末を添加してもよい。また、Ｆｅ2 Ｏ3
等の酸化物粉末を添加してもよい。黒鉛粉末は１０％以
下添加してもよい。黒鉛粉末の添加量をこの範囲内とし
たのは、この添加量が１０％を超えると焼結時のＣＯ反
応によって大量のガスが発生し、焼結を阻害するため高
密度の焼結体が得られなくなるためである。特に好まし
い添加量は、３％以下である。
ために、黒鉛粉末を添加してもよい。また、Ｆｅ2 Ｏ3
等の酸化物粉末を添加してもよい。黒鉛粉末は１０％以
下添加してもよい。黒鉛粉末の添加量をこの範囲内とし
たのは、この添加量が１０％を超えると焼結時のＣＯ反
応によって大量のガスが発生し、焼結を阻害するため高
密度の焼結体が得られなくなるためである。特に好まし
い添加量は、３％以下である。
【００１５】目標の組成になるように上記の各粉末の配
合比を決めた後、混合を行う。ここで添加する有機バイ
ンダーは、金属粉末射出成形法に用いられているポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート等
の熱可塑性樹脂、パラフィンワックス、カルナバワック
ス、モンタンワックス等のワックス、ジブチルフタレー
ト、ジオクチルフタレート、ジエチルフタレート等の可
塑剤からなるものを使用することができる。混練は加圧
ニーダー、ヘンシェルミキサーなどを使用して行うこと
ができ、これらを２種以上組み合わせて混練してもよ
い。射出成形は、インラインスクリュー式射出成形機等
の一般的な熱可塑性プラスチック用射出成形機を用いて
行うことができる。
合比を決めた後、混合を行う。ここで添加する有機バイ
ンダーは、金属粉末射出成形法に用いられているポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート等
の熱可塑性樹脂、パラフィンワックス、カルナバワック
ス、モンタンワックス等のワックス、ジブチルフタレー
ト、ジオクチルフタレート、ジエチルフタレート等の可
塑剤からなるものを使用することができる。混練は加圧
ニーダー、ヘンシェルミキサーなどを使用して行うこと
ができ、これらを２種以上組み合わせて混練してもよ
い。射出成形は、インラインスクリュー式射出成形機等
の一般的な熱可塑性プラスチック用射出成形機を用いて
行うことができる。
【００１６】成形体の脱バインダー処理（脱脂処理）
は、酸化を防ぐために、非酸化性雰囲気中あるいは減圧
中で熱分解法により行うことが望ましい。非酸化性雰囲
気としては、不活性ガスを用いることが好ましい。窒素
ガス、アルゴンガス等が特に好ましい。減圧時の圧力
は、０．１torr以下であることが好ましく、１×１０-2
〜１×１０-4torrの以下であることが特に好ましい。減
圧時の圧力をこの範囲としたのは、０．１torr超である
と粉末の酸化が起こり、また、酸化防止は、１×１０-4
torr以上、１×１０-2torr以下で十分であり、１×１０
-4torr未満の圧力にしても、脱脂時間の延長やコストの
上昇を招くだけだからである。
は、酸化を防ぐために、非酸化性雰囲気中あるいは減圧
中で熱分解法により行うことが望ましい。非酸化性雰囲
気としては、不活性ガスを用いることが好ましい。窒素
ガス、アルゴンガス等が特に好ましい。減圧時の圧力
は、０．１torr以下であることが好ましく、１×１０-2
〜１×１０-4torrの以下であることが特に好ましい。減
圧時の圧力をこの範囲としたのは、０．１torr超である
と粉末の酸化が起こり、また、酸化防止は、１×１０-4
torr以上、１×１０-2torr以下で十分であり、１×１０
-4torr未満の圧力にしても、脱脂時間の延長やコストの
上昇を招くだけだからである。
【００１７】脱脂処理は、４５０℃〜７００℃の範囲ま
で、５〜４０時間で昇温することにより行う。５００℃
まで、２０時間で昇温することが特に好ましい。また、
前述のワックス及び可塑剤が蒸発するような温度域で、
成形体に、ふくれ、割れ等の欠陥が発生しないように保
持することもできる。この脱脂処理により、焼結体中の
バインダーが熱分解され、除去される。
で、５〜４０時間で昇温することにより行う。５００℃
まで、２０時間で昇温することが特に好ましい。また、
前述のワックス及び可塑剤が蒸発するような温度域で、
成形体に、ふくれ、割れ等の欠陥が発生しないように保
持することもできる。この脱脂処理により、焼結体中の
バインダーが熱分解され、除去される。
【００１８】脱脂後の成形体のＣ／Ｏモル比は、０．５
〜１．０の範囲内とする。Ｃ／Ｏモル比がこの範囲を外
れると、次の焼結時のＣＯ反応によってＣ量、Ｏ量が共
に低減せず、焼結体中のＣ量あるいはＯ量が高くなって
しまうためである。脱脂後の成形体のＣ／Ｏモル比は、
０．８〜１．０であることが特に好ましい。
〜１．０の範囲内とする。Ｃ／Ｏモル比がこの範囲を外
れると、次の焼結時のＣＯ反応によってＣ量、Ｏ量が共
に低減せず、焼結体中のＣ量あるいはＯ量が高くなって
しまうためである。脱脂後の成形体のＣ／Ｏモル比は、
０．８〜１．０であることが特に好ましい。
【００１９】焼結は、０．１torr以下で、好ましくは１
×１０-2〜１×１０-4torrの減圧下で焼結した後、非酸
化性雰囲気中で焼結する。通常、減圧下での焼結温度は
１，０００〜１，２００℃、保持時問は０．５〜４時間
であり、非酸化性雰囲気中での焼結温度は１，２５０〜
１，３７５℃、保持時間は０．５〜４時間である。減圧
下における焼結温度をこの範囲としたのは、１，０００
℃未満ではＣＯ反応が十分進行せず、焼結体のＣ量、Ｏ
量が高くなり、１，２００℃を越えるとＣｒが飛散して
焼結体表面にＣｒ欠乏層が形成され、耐食性が低下する
ためである。
×１０-2〜１×１０-4torrの減圧下で焼結した後、非酸
化性雰囲気中で焼結する。通常、減圧下での焼結温度は
１，０００〜１，２００℃、保持時問は０．５〜４時間
であり、非酸化性雰囲気中での焼結温度は１，２５０〜
１，３７５℃、保持時間は０．５〜４時間である。減圧
下における焼結温度をこの範囲としたのは、１，０００
℃未満ではＣＯ反応が十分進行せず、焼結体のＣ量、Ｏ
量が高くなり、１，２００℃を越えるとＣｒが飛散して
焼結体表面にＣｒ欠乏層が形成され、耐食性が低下する
ためである。
【００２０】減圧下における焼結温度は、１，１００〜
１，１５０℃が特に好ましい。保持時間は、１〜２時間
であることが特に好ましい。保持時間をこの範囲とした
のは、０．５時間未満では焼結が不十分で空孔が閉じな
いために、続いて行う非酸化性雰囲気中での焼結時に焼
結体中にガスが閉じ込められて密度が上がらず、また、
空孔が閉じるには、１時間以上２時間以下保持すれば十
分であり、４時間を越えて保持しても焼結時間延長やコ
ストの上昇を招くだけだからである。また、非酸化性雰
囲気中での焼結温度をこの範囲としたのは、１，２５０
℃未満では高密度が得られず、一方、１，３７５℃を越
えても密度は上昇するが、エネルギーコストが高くな
り、経済的に不利になるからである。非酸化性雰囲気中
での焼結温度は、１，３００〜１，３７５℃が特に好ま
しい。保持時間は、１〜３時間であることが特に好まし
い。保持時間をこの範囲としたのは、０．５時間未満で
は焼結が不十分なため高密度の焼結体が得られず、また
４時間を越えて焼結しても特に焼結体の密度の向上はな
く、焼結時間の延長やコストの上昇を招くだけだからで
ある。以上のようにして、高密度オーステナイト系ステ
ンレス鋼焼結体を得る。
１，１５０℃が特に好ましい。保持時間は、１〜２時間
であることが特に好ましい。保持時間をこの範囲とした
のは、０．５時間未満では焼結が不十分で空孔が閉じな
いために、続いて行う非酸化性雰囲気中での焼結時に焼
結体中にガスが閉じ込められて密度が上がらず、また、
空孔が閉じるには、１時間以上２時間以下保持すれば十
分であり、４時間を越えて保持しても焼結時間延長やコ
ストの上昇を招くだけだからである。また、非酸化性雰
囲気中での焼結温度をこの範囲としたのは、１，２５０
℃未満では高密度が得られず、一方、１，３７５℃を越
えても密度は上昇するが、エネルギーコストが高くな
り、経済的に不利になるからである。非酸化性雰囲気中
での焼結温度は、１，３００〜１，３７５℃が特に好ま
しい。保持時間は、１〜３時間であることが特に好まし
い。保持時間をこの範囲としたのは、０．５時間未満で
は焼結が不十分なため高密度の焼結体が得られず、また
４時間を越えて焼結しても特に焼結体の密度の向上はな
く、焼結時間の延長やコストの上昇を招くだけだからで
ある。以上のようにして、高密度オーステナイト系ステ
ンレス鋼焼結体を得る。
【００２１】
（実施例１）表１−１及び表１−２に示したように粉末
を組み合わせ、ＳＵＳ３１６ステンレス鋼組成となるよ
うに配合し、Ｖ型混合機によって３０分間混合した。用
いた粉末は、表２に示すように比較例１を除いていずれ
も平均粒径３０μｍ以下のものである。
を組み合わせ、ＳＵＳ３１６ステンレス鋼組成となるよ
うに配合し、Ｖ型混合機によって３０分間混合した。用
いた粉末は、表２に示すように比較例１を除いていずれ
も平均粒径３０μｍ以下のものである。
【００２２】これらを、熱可塑性樹脂、ワックス、可塑
剤からなる有機バインダーと共に加圧ニーダーにより混
練し、金属粉末射出成形用コンパウンドを作製した。成
形にはインラインスクリュー式の射出成形機を用い、５
０×１０×５mmの試験片を成形した。成形体は、窒素ガ
ス中で５００℃まで４８時間で昇温することにより脱脂
を行った。次に１×１０-3torrの減圧下で１，１５０℃
で１時間焼結した後、アルゴンガス雰囲気下で１，３５
０℃で１時間保持することにより焼結を行った。こうし
て得られた焼結体の密度、焼結体中のＣ量、Ｏ量および
脱脂後のＣ／Ｏモル比を表１−１及び表１−２に示す。
剤からなる有機バインダーと共に加圧ニーダーにより混
練し、金属粉末射出成形用コンパウンドを作製した。成
形にはインラインスクリュー式の射出成形機を用い、５
０×１０×５mmの試験片を成形した。成形体は、窒素ガ
ス中で５００℃まで４８時間で昇温することにより脱脂
を行った。次に１×１０-3torrの減圧下で１，１５０℃
で１時間焼結した後、アルゴンガス雰囲気下で１，３５
０℃で１時間保持することにより焼結を行った。こうし
て得られた焼結体の密度、焼結体中のＣ量、Ｏ量および
脱脂後のＣ／Ｏモル比を表１−１及び表１−２に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】 表 ２ ─────────────────────────────────── 原料粉末 平均粒径（μｍ） ─────────────────────────────────── カルボニルＦｅ粉 １２μｍ 水アトマイズ鉄粉 ２４μｍ 還元鉄粉 ２０μｍ 電解鉄粉 ８μｍ 粉砕鉄粉 １６μｍ 窒化鉄粉 １０μｍ Fe2O3 粉 １１μｍ Fe-30Cr アトマイズ粉 １６μｍ，**３５μｍ 電解クロム粉 １２μｍ カルボニルＮｉ粉 １１μｍ 還元Ｎｉ粉 １８μｍ 電解Ｎｉ粉 ７μｍ 粉砕Ｎｉ粉 １３μｍ Fe-36Ni アトマイズ粉 １１μｍ Fe-50Ni 粉砕粉 １３μｍ ＮｉＯ粉 １２μｍ Ｍｏ粉 １４μｍ Fe-50Mo アトマイズ粉 １３μｍ Fe-60Mo 粉 １５μｍ MoO3粉 １４μｍ Mo2C １２μｍ ───────────────────────────────────
【００２６】表１−１及び表１−２に示すように、平均
粒径が３０μｍを越える粉末を用いた比較例１の鋼で
は、焼結体の密度が上がらなかった。また、電解クロム
粉を含む混合粉を用いた比較例２の鋼では、やはり焼結
体密度が上がらなかった。さらに、比較例４の鋼のよう
にＦｅ−Ｃｒ粉を用いた場合でも、Ｃ含量が１％を越え
る比較例３の鋼では、焼結体密度が上がらなかった。こ
れに対し、Ｃ含有量が１％未満のＦｅ−Ｃｒ粉を用いた
混合粉で製造した本発明例１〜２１のオーステナイト鋼
では、いずれも９５％以上の高い密度比が得られてお
り、焼結体中のＣ量、Ｏ量ともに低い値になっていた。
９５％以上の密度比が得られた上記本発明例の焼結体を
王水でエッチングし、光学顕微鏡で組織を観察した結
果、均一なオーステナイト組織となっていることが確認
された。
粒径が３０μｍを越える粉末を用いた比較例１の鋼で
は、焼結体の密度が上がらなかった。また、電解クロム
粉を含む混合粉を用いた比較例２の鋼では、やはり焼結
体密度が上がらなかった。さらに、比較例４の鋼のよう
にＦｅ−Ｃｒ粉を用いた場合でも、Ｃ含量が１％を越え
る比較例３の鋼では、焼結体密度が上がらなかった。こ
れに対し、Ｃ含有量が１％未満のＦｅ−Ｃｒ粉を用いた
混合粉で製造した本発明例１〜２１のオーステナイト鋼
では、いずれも９５％以上の高い密度比が得られてお
り、焼結体中のＣ量、Ｏ量ともに低い値になっていた。
９５％以上の密度比が得られた上記本発明例の焼結体を
王水でエッチングし、光学顕微鏡で組織を観察した結
果、均一なオーステナイト組織となっていることが確認
された。
【００２７】（実施例２）カルボニルＦｅ粉、Ｆｅ−３
０Ｃｒアトマイズ粉（Ｃ：０．０２wt％）カルボニルＮ
ｉ粉およびＭｏＯ3 粉を用いて、ＳＵＳ３１６ステンレ
ス鋼組成となるように配合し、本発明例２２〜２５、比
較例６〜１１とし、Ｖ型混合機によって３０分間混合し
た。混合粉には脱脂後のＣ／Ｏモル比を調整するために
黒鉛粉末あるいはＦｅ2 Ｏ3 粉を添加した。用いた粉末
は比較例１の鋼に使用したＦｅ−３０Ｃｒアトマイズ粉
を除き、いずれも平均粒径３０μｍ以下のものである。
これらの混合粉を実施例１と同様にして脱脂まで行い、
表３−１及び表３−２に示した減圧下で１，１５０℃で
１時間保持した後、アルゴンガス雰囲気で１，３５０℃
で１時間保持することにより焼結を行った。結果を表３
−１及び表３−２に示す。
０Ｃｒアトマイズ粉（Ｃ：０．０２wt％）カルボニルＮ
ｉ粉およびＭｏＯ3 粉を用いて、ＳＵＳ３１６ステンレ
ス鋼組成となるように配合し、本発明例２２〜２５、比
較例６〜１１とし、Ｖ型混合機によって３０分間混合し
た。混合粉には脱脂後のＣ／Ｏモル比を調整するために
黒鉛粉末あるいはＦｅ2 Ｏ3 粉を添加した。用いた粉末
は比較例１の鋼に使用したＦｅ−３０Ｃｒアトマイズ粉
を除き、いずれも平均粒径３０μｍ以下のものである。
これらの混合粉を実施例１と同様にして脱脂まで行い、
表３−１及び表３−２に示した減圧下で１，１５０℃で
１時間保持した後、アルゴンガス雰囲気で１，３５０℃
で１時間保持することにより焼結を行った。結果を表３
−１及び表３−２に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】脱脂後のＣ／Ｏモル比、焼結時の真空度、
焼結体の密度および焼結体中のＣ量及びＯ量を表３−１
及び表３−２に示した。脱脂体のＣ／Ｏ比が０．５〜
１．０の本発明例２２〜２５のオーステナイト鋼では、
焼結体中のＣ量及びＯ量は、それぞれ０．１５ｗｔ％、
０．５ｗｔ％以下に抑えられており、密度比も９５％以
上が得られた。比較例６及び７の鋼のように、脱脂体の
Ｃ／Ｏモル比が０．５より小さくなると焼結体中のＯ量
が高くなり、密度は低くなった。また、比較例８及び９
の鋼のように、脱脂体のＣ／Ｏモル比が１．０より大き
くなると焼結体中のＣ量が高くなり、密度は低くなっ
た。
焼結体の密度および焼結体中のＣ量及びＯ量を表３−１
及び表３−２に示した。脱脂体のＣ／Ｏ比が０．５〜
１．０の本発明例２２〜２５のオーステナイト鋼では、
焼結体中のＣ量及びＯ量は、それぞれ０．１５ｗｔ％、
０．５ｗｔ％以下に抑えられており、密度比も９５％以
上が得られた。比較例６及び７の鋼のように、脱脂体の
Ｃ／Ｏモル比が０．５より小さくなると焼結体中のＯ量
が高くなり、密度は低くなった。また、比較例８及び９
の鋼のように、脱脂体のＣ／Ｏモル比が１．０より大き
くなると焼結体中のＣ量が高くなり、密度は低くなっ
た。
【００３１】焼結時の真空度が０．１torr以下の本発明
例２２〜２５のオーステナイト鋼では、密度比９５％以
上の焼結体が得られているが、０．１torrを越えた比較
例１０及び１１の焼結体中のＣ量、Ｏ量が高くなり、密
度は低くなった。９５％以上の密度比が得られた上記本
発明例の焼結体を王水でエッチングし、光学顕微鏡で組
織を観察した結果、均一なオーステナイト組織となって
いることが碓認された。
例２２〜２５のオーステナイト鋼では、密度比９５％以
上の焼結体が得られているが、０．１torrを越えた比較
例１０及び１１の焼結体中のＣ量、Ｏ量が高くなり、密
度は低くなった。９５％以上の密度比が得られた上記本
発明例の焼結体を王水でエッチングし、光学顕微鏡で組
織を観察した結果、均一なオーステナイト組織となって
いることが碓認された。
【００３２】（実施例３）カルボニルＦｅ粉、Ｆｅ−３
０Ｃｒアトマイズ粉（Ｃ：０．０２wt％）、カルボニル
Ｎｉ粉およびＭｏ粉を用いて、表４に示す組成に配合し
て本発明例２６〜２９とし、以下実施例１と同様にして
焼結を行った。焼結体の密度、Ｃ量、Ｏ量を表４に示
す。
０Ｃｒアトマイズ粉（Ｃ：０．０２wt％）、カルボニル
Ｎｉ粉およびＭｏ粉を用いて、表４に示す組成に配合し
て本発明例２６〜２９とし、以下実施例１と同様にして
焼結を行った。焼結体の密度、Ｃ量、Ｏ量を表４に示
す。
【００３３】
【００３４】表４に示す本発明例２６〜２９のオーステ
ナイト鋼では、いずれの組成においても焼結体のＣ量、
Ｏ量はそれぞれ０．１５wt％、０．５wt％以下に抑えら
れており、密度比も９５％以上が得られた。
ナイト鋼では、いずれの組成においても焼結体のＣ量、
Ｏ量はそれぞれ０．１５wt％、０．５wt％以下に抑えら
れており、密度比も９５％以上が得られた。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、混粉法により金属粉末射出成
形法を行って均一に合金化した密度比９５％以上の高密
度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体を得ることが
できた。これによって、混粉法による材料自由度の向上
に寄与することが可能となった。
形法を行って均一に合金化した密度比９５％以上の高密
度のオーステナイト系ステンレス鋼焼結体を得ることが
できた。これによって、混粉法による材料自由度の向上
に寄与することが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｆ 3/10
Claims (2)
- 【請求項１】粉末はいずれも平均粒径が３０μｍ以下で
あって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦１％のアトマイズフェロク
ロム合金粉末と；金属ニッケル粉末、フェロニッケル粉
末及び酸化ニッケル粉末を含む群から選択された１種以
上と；金属モリブデン粉末，フェロモリブデン粉末、三
酸化モリブデン粉末及び炭化モリブデン粉末を含む群か
ら選択された１種以上と；鉄系粉末、窒化鉄粉末及び酸
化鉄粉末を含む群から選択された１種以上との混合物を
バインダーと混合して射出成形し、成形体に脱バインダ
ー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比を０．５〜１．０として、
０．１torr以下の減圧下での焼結後、非酸化性雰囲気中
で焼結することを特徴とする高密度オーステナイト系ス
テンレス鋼焼結体の製造方法。 - 【請求項２】粉末はいずれも平均粒径が３０μｍ以下で
あって、Ｃｒ≧１７％、Ｃ≦１％のアトマイズフェロク
ロム合金粉末と；金属ニッケル粉末、フェロニッケル粉
末及び酸化ニッケル粉末を含む群から選択された１種以
上と；金属モリブデン粉末、フェロモリブデン粉末、三
酸化モリブデン粉末及び炭化モリブデン粉末を含む群か
ら選択された１種以上と；鉄系粉末、窒化鉄粉末及び酸
化鉄粉末を含む群から選択された１種以上との混合物を
バインダーと混合して射出成形し、成形体に脱バインダ
ー処理を施し、Ｃ／Ｏモル比を０．５〜１．０として、
０．１torr以下の減圧下での焼結後、非酸化性雰囲気中
で焼結して得られる、焼結体密度比が９５％以上、焼結
体中の炭素量が０．１５％以下、酸素量が０．５％以下
であることを特徴とする高密度オーステナイト系ステン
レス鋼焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017464A JPH07224348A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6017464A JPH07224348A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224348A true JPH07224348A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=11944749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6017464A Withdrawn JPH07224348A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 高密度オーステナイト系ステンレス鋼焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224348A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013145198A1 (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社Ｋ・Ｓ・Ａ | 生体インプラントの製造方法及び生体インプラント |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP6017464A patent/JPH07224348A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013145198A1 (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社Ｋ・Ｓ・Ａ | 生体インプラントの製造方法及び生体インプラント |
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