JPH07310101A - 焼結含油軸受用還元鉄粉およびその製造方法 - Google Patents

焼結含油軸受用還元鉄粉およびその製造方法

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JPH07310101A
JPH07310101A JP6122018A JP12201894A JPH07310101A JP H07310101 A JPH07310101 A JP H07310101A JP 6122018 A JP6122018 A JP 6122018A JP 12201894 A JP12201894 A JP 12201894A JP H07310101 A JPH07310101 A JP H07310101A
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JP
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iron powder
reduced iron
powder
density
molding
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JP6122018A
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Toshiyuki Sakai
利幸 坂井
Toshio Nemoto
俊夫 根本
Tetsuya Igarashi
哲也 五十嵐
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POWDER TEC KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄系焼結含油軸受の原料として好適な、特に
ラトラ値により評価される圧粉体のエッジにおける破壊
に対する強さに優れ、さらにはまた成形体強度の弱い噴
霧鉄粉に配合して成形体強度を改善し、焼結機械部品用
としても使用可能な還元鉄粉およびその製造方法を提供
する。 【構成】 見掛密度が1.8〜2.3g/cm3、成形
体密度約6.0g/cm3におけるラトラ値が0.6%
以下であることを特徴とする焼結含油軸受用還元鉄粉お
よびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焼結含油軸受用還元鉄粉
およびその製造方法に関し、詳しくは低密度成形体(高
含油率)におけるラトラ値(尖端安定性)の優れた焼結
含油軸受用還元鉄粉およびその製造方法、並びに該還元
鉄粉を成形体強度の弱い噴霧鉄粉に配合してその成形体
強度を改善した粉末冶金用鉄粉に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄粉等を加圧成形後、焼結し、その多孔
性を利用して18〜30容積%の油を含浸せしめ、自己
給油の状態で使用する焼結含油軸受には大別して鉄系軸
受と銅系軸受とがある。
【0003】一般に鉄系軸受は銅系軸受に比べ硬度が高
く、軸に対してのなじみや耐食性が劣るといわれている
が、原料粉が安いこと、機械的強さが優れてていること
から比較的高荷重に絶えること、熱膨張係数が軸そのも
ののそれに近似していること等の利点から近年鉄系焼結
含油軸受の需要が急増している。
【0004】鉄系含油焼結軸受用の鉄系原料としては還
元鉄粉が主流となっており、高密度の噴霧鉄粉は焼結含
油軸受用原料としては通常使用されないのが普通であ
る。その理由は、一般の焼結機械部品にあってはできる
だけ高密度の圧粉体を成形する必要があるため、原料粉
としても密度が高く、かつ成形圧力も4〜5tf/cm
2の加圧力を採用するが、焼結含油軸受のごとく焼結体
内に内蔵される空孔を利用する場合には高密度原料、高
成形圧は不向きである。
【0005】このような事情から焼結含油軸受の製造に
は2.5〜3.5tf/cm2の低加圧力で成形する必
要があるが、このような低圧成形では市販の噴霧粉末を
使用すると成形体強度が弱すぎて実用に供することがで
きない。このため通常見掛け密度2.4〜2.7g/c
3の還元鉄粉を使用するのが一般的であるが、それで
もなおかかる低加圧での成形品においては強度は弱く、
特に圧粉体のエッジにおける破壊に対する強さが欠ける
ので、生産性を向上させるため成形スピードを早めるこ
とができないのが現状である。
【0006】これに反し、焼結機械部品には噴霧鉄粉が
しばしば利用されているが、噴霧鉄粉の欠点として成形
体強度、特にラトラ値が悪いことが知られている。この
ように粉末冶金用鉄粉、特に焼結含油軸受用鉄粉として
は、所望の特性を満足し得る好適なものは得られていな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題を解消し、鉄系焼結含油軸受の原料として好
適な、特にラトラ値により評価される圧粉体のエッジに
おける破壊に対する強さに優れ、さらにはまた成形体強
度の弱い噴霧鉄粉に配合して成形体強度を改善し、焼結
機械部品用としても使用可能な還元鉄粉およびその製造
方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記に示す還元鉄粉によって達成される。
【0009】すなわち、本発明の焼結含油軸受用還元鉄
粉は、見掛密度が1.8〜2.3g/cm3、成形体密
度約6.0g/cm3におけるラトラ値が0.6%以下
であることを特徴とする。
【0010】本発明の還元鉄粉の見掛け密度は1.8〜
2.3g/cm3、好ましくは2.0〜2.2g/cm3
が良好であり、見掛け密度が1.8g/cm3未満では
嵩張りすぎてダイの充填深さを大きくする必要等が生ず
る。一方、見掛け密度が2.3g/cm3を超えるとラ
トラ値が悪化してくる。
【0011】また、この還元鉄粉は、成形体密度約6.
0g/cm3におけるラトラ値が0.6%以下であるこ
とがことが必要である。ここでいうラトラ値とは、日本
粉末冶金工業会規格(JPMA) P 11−1192
に規定されており、圧粉体先端の摩耗強さを示し、円柱
状の圧粉体を回転するかごの中で繰り返し落下させ、そ
の質量減少率で表した圧粉体のエッジ強さをいう。ま
た、このラトラ値の測定に際しての潤滑方法は、使用粉
末中に潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)を混合して行ない、
潤滑剤は使用粉末に対して0.75重量%で行なった。
この成形体密度約6.0g/cm3におけるラトラ値が
0.6%を超えた場合には、圧粉体のエッジ強さに劣
る。
【0012】このような還元鉄粉は、次のようにして製
造される。すなわち、本発明の焼結含油軸受用還元鉄粉
の製造方法は、トンネルキルンで製造されるケーキ状還
元鉄を見掛密度1.9〜2.3g/cm3となるよう粉
砕後、600〜800℃の低温焼鈍することを特徴とす
る。
【0013】従来、一般に使用される焼結含油軸受用鉄
粉は、ケーキ状還元鉄を見掛け密度2.4〜2.7g/
cm3となるよう高度な加工を加え、さらに900〜9
50℃の高温度における焼鈍を経て製造されている。こ
れに対し、本発明では、上述のように軟解砕、低温度焼
鈍によって粉末粒子相互のからまり合いを改善し、よっ
て成形体強度、特にラトラ値を極めて良好とするもので
ある。
【0014】通常、トンネルキルンで還元された第1次
還元鉄粉は各種粉砕機により数回にわたって粉砕が行な
われ、さらに必要に応じて篩別後の篩上を同一粉砕機に
返送して再度粉砕を繰返す等の強加工による粉砕と篩別
によって所定の粒度、所定の見掛け密度になるよう粉砕
の度合いを調整する。焼結含油軸受用鉄粉としては粒度
150μm以下、見掛け密度2.4〜2.6g/cm3
となるよう製造される。
【0015】本発明においては、ケーキ状還元鉄を粒度
約30mmまで粉砕し、これを粒度6mm以下に粉砕し
た後、この中から粒度150μm以下となったものを篩
別採取することが好ましい。このように比較的軟解砕さ
れた鉄粉は見掛け密度が低く、形状の複雑性も失われな
い。
【0016】見掛け密度は軽いほど最終製品、すなわち
焼結含油軸受用原料鉄粉としての性能は良好であるが、
プレス成形する関係から粉末充填深さに自ら制約がある
こと、あまりに見掛け密度が軽いと嵩張って取扱いに不
便であること、さらにはまた焼結含油軸受として許され
る成形体密度を得るためには4tf/cm3以上の加圧
力が必要となる等の不便さがある。一方、見掛け密度が
2.4g/cm3を超えるまで強加圧を施すとラトラ値
が次第に悪くなるので、本発明では軟解砕によって得ら
れる粒度150μm以下、見掛け密度1.9〜2.3g
/cm3の鉄粉とすることが好適である。
【0017】通常、粉末治金用鉄粉はトンネルキルン還
元後、さらに900〜950℃の温度で焼鈍して見掛け
密度2.4〜2.7g/cm3に調整されるのが普通で
ある。しかし、このように高い焼鈍温度では熱処理中に
鉄粉中に内蔵される原子空孔を媒体として質量移動が起
こり、特に原子空孔濃度の高い粉末表面における原子の
移動により、エネルギーの低い球形に近付こうとして粉
末形状に変化が起こり複雑形状化が損なわれる傾向が強
い。
【0018】従って、前述のように焼結含油軸受のごと
く低圧成形、低密度で使用されるような部品の原料鉄粉
としては軟化焼鈍が行なわれる程度の600〜800
℃、好ましくは700〜750℃の低温度での熱処理が
良好な結果を与え、このような低温焼鈍では粉末の表面
複雑性が損われることはない。なお、600℃未満の焼
鈍では脱炭が不十分である上、粉末粒子が軟化されない
ため所要密度の成形体を得るには大きな成形圧力が必要
で好ましくない。また、800℃を超えると上記のよう
に粉末の表面複雑性が損なわれる。この焼鈍雰囲気とし
てはアンモニアガス雰囲気等が挙げられる。
【0019】このようにして本発明の焼結含油軸受用還
元鉄粉が得られる。また、本発明の還元鉄粉は焼結含油
軸受用として好適で単独にて十分使用可能であるほか、
成形体強度の弱い噴霧鉄粉への添加により成形体強度を
改善するため、機械部品用噴霧鉄粉あるいは噴霧合金粉
の補助原料として用いても効果が極めて大きい。
【0020】
【実施例】以下、本発明をさらに実施例等に基づいて詳
細に説明する。
【0021】実施例1 トンネルキルンで還元されたシリンダー状ケーキをロー
ルクラッシャ3基により順次漬物石くらいの大きさ、こ
ぶし大の大きさ、さらに最後に30mmくらいの大きさ
に粉砕した。30mm大の還元鉄ケーキはさらに衝撃粉
砕機により−6mmに解砕し、150μmの開き目の篩
で篩別して篩下を採取した。篩下の鉄粉の化学成分、粒
度分布ならびに見掛け密度は表1の通りである。
【0022】
【表1】
【0023】この粗還元鉄粉1tonをベルト式電気炉
でアンモニア分解ガス雰囲気を用い、700℃で1時間
焼鈍した。焼鈍後、ロールクラッシャで解砕し、200
μmの開き目の篩で篩別し篩下を試料とした。試料の粉
体特性は表2の通りである。
【0024】
【表2】
【0025】このようにして得られた鉄粉5kgに、潤
滑剤としてステアリン酸亜鉛0.75重量%を加えてよ
く混合し、通常の粉末治金的手法を用いて圧粉体密度が
約5.7g/cm3、6.0g/cm3および6.2g/
cm3と焼結含油軸受として一般に採用されている範囲
の成形体を作り、日本粉末治金工業会規格(JPMAP
11−1992)による「金属圧粉体のラトラ値測定
方法」に従ってラトラ値を測定した。その結果を図1に
示す。
【0026】比較例1 表3に示すような粉体特性を有する市販の粉末治金焼結
含油軸受用鉄粉を実施例1と同様の方法によって成形体
密度が約5.7g/cm3、6.0g/cm3および6.
2g/cm3となるよう成形し、JPMA P11−1
992に従ってラトラ値を測定した。結果を図1に示
す。
【0027】図1の結果から、比較例1の鉄粉は実施例
1に用いた鉄粉に比べ、ラトラ値は2〜3倍も悪く成形
体強度が低いことが分かる。
【0028】
【表3】
【0029】実施例2 実施例1における焼鈍前の見掛け密度2.0g/cm3
の1次還元鉄粉を原料とし、焼鈍温度を750℃とした
以外は、実施例1と全く同様の方法で製造し、表4に示
す通りの特性を有する鉄粉を得た。
【0030】この鉄粉5kgに、粉末治金用黒鉛(商品
名:ACP、日本黒鉛工業(株)製)を0.5重量%添
加し、さらに潤滑剤としてステアリン酸亜鉛0.75重
量%を加えてよく混合し、圧粉体密度約5.7g/cm
3、6.0g/cm3および6.2g/g/cm3の成形
体を作り、ラトラ値を評価した。結果を図1に示す。
【0031】
【表4】
【0032】比較例2 表5に示すような粉体特性を有する市販の粉末治金用還
元鉄粉5kgに、実施例2と同様に黒鉛(商品名:AC
P)0.5重量%および潤滑剤としてのステアリン酸亜
鉛0.75重量%を加えてよく混合し、圧粉体密度が約
5.7g/cm3、6.0g/cm3および6.2g/c
3となるよう成形体を作りラトラ値を測定した。結果
を図1に示す。
【0033】図1の結果から、比較例2で用いた鉄粉は
実施例2に用いた鉄粉に比べ、ラトラ値が大きく成形体
強度が弱い。
【0034】
【表5】
【0035】実施例3 実施例1で使用した表2の鉄粉5kgに、三井金属鉱業
(株)製電解鉄粉(商品名:MD−1)2重量%とステ
アリン酸亜鉛0.75重量%を加えてよく混合し、圧粉
体密度約5.7g/cm3、6.0g/cm3および6.
2g/cm3の成形体をつくりラトラ値を測定し、表8
の結果を得た。
【0036】比較例3 比較例1で使用した市販鉄粉を用いたことを除いては実
施例3に示した同様の方法でラトラ値を測定し、表8の
結果を得た。
【0037】実施例4 実施例1における焼鈍温度を600℃とした以外は、実
施例1と全く同様の方法で製造し、表6に示すような特
性を有する鉄粉を得た。
【0038】この鉄粉5kgに電解鉄粉(商品名:MD
−1)2重量%とステアリン酸亜鉛0.75重量%を加
えてよく混合し、圧粉体密度約5.7g/cm3、6.
0g/cm3および6.2g/cm3の成形体をつくりラ
トラ値を測定し、表8の結果を得た。
【0039】
【表6】
【0040】実施例5 実施例1における表1の鉄粉を500℃、600℃、7
00℃および800℃の各温度で60分間焼鈍して得ら
れた鉄粉にステアリン酸亜鉛0.75重量%を加えてよ
く混合し、成形体密度約6.0g/cm3を得るための
成形圧力とラトラ値の関係を評価し、表7の結果を得
た。
【0041】
【表7】
【0042】この結果から600℃未満の焼鈍では残留
カーボンが多いこと、またラトラ値は良好であるが、所
定の密度の圧粉体を得るのに成形圧力を大きくする必要
のあることが判明し、最適焼鈍温度は600〜800
℃、好ましくは700〜750℃であることが判る。
【0043】実施例6 実施例1で使用した表2の鉄粉5kgに、電解鉄粉(商
品名:MD−1)2重量%、黒鉛(商品名:ACP)
0.5重量%およびステアリン酸亜鉛0.75重量%を
加えてよく混合し、圧粉体密度が約5.7g/cm3
6.0g/cm3および6.2g/cm3となるよう成形
体を作りラトラ値を測定し、表8の結果を得た。
【0044】比較例4 比較例1で使用した市販鉄粉を用いたことを除いては実
施例6に示したのと同様の方法でラトラ値を測定し、表
8の結果を得た。
【0045】
【表8】
【0046】実施例7 実施例1で使用した表2の鉄粉2.5kgと市販の噴霧
鉄粉2.5kgにステアリン酸亜鉛0.75重量%を添
加混合後、見掛け密度約6.8g/cm3となるよう成
形し、ラトラ値を測定した結果、0.1%であった。
【0047】比較例5 実施例7で使用した市販の噴霧鉄粉5kgにステアリン
酸亜鉛0.75重量%を添加混合後し、見掛け密度約
6.8g/cm3となるよう成形してラトラ値を測定し
た結果、1.02%であった。
【0048】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、トンネ
ルキルンで1次還元されたスポンジ鉄ケーキを見掛け密
度が1.9〜2.3g/cm3となるよう軟解砕し、さ
らに焼鈍温度として600〜800℃、好ましくは70
0〜750℃で焼鈍し、見掛け密度1.8〜2.2g/
cm3になるよう調整された還元鉄粉は粉末治金におけ
る焼結含油軸受用鉄粉として成形体強度、特にラトラ値
の優れた特徴を有するほか、成形体強度の弱い噴霧鉄粉
に添加することにより機械部品用原料としても十分使用
に耐える強度を与えるため、成形スピードの増進による
生産性の向上、しいてはコストダウンと粉末治金産業へ
与える効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1〜2および比較例1〜2における圧
粉体密度(g/cm3)とラトラ値(%)の関係を示す
グラフ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 見掛密度が1.8〜2.3g/cm3
    成形体密度約6.0g/cm3におけるラトラ値が0.
    6%以下であることを特徴とする焼結含油軸受用還元鉄
    粉。
  2. 【請求項2】 トンネルキルンで製造されるケーキ状還
    元鉄を見掛密度1.9〜2.3g/cm3となるよう粉
    砕後、600〜800℃で焼鈍することを特徴とする焼
    結含油軸受用還元鉄粉の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の還元鉄粉と噴霧鉄粉と
    を含む粉末治金用鉄粉。
JP6122018A 1994-05-12 1994-05-12 焼結含油軸受用還元鉄粉およびその製造方法 Pending JPH07310101A (ja)

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