JPH07505678A - 焼結されたままの圧印加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 焼結されたままの圧印加工方法 発明の分野 本発明は焼結物品を最終形状に圧印加工（ｃｏｉｎｉｎｇ）する方法に関するも のであり、特に、０．３％〜２．０％のマンガン、０．２〜０．８５％の炭素、 残部か鉄及び不可避の不純物である組成を有する粉末金属の焼結物品の精密圧印 加工方法に関するものであり、この場合、焼結物品が圧印加工物品のトレランス 変動を狭くするように最終形状に圧印加工される。

発明の背景 粉末金属技術は当業者に公知であり、一般に、金属粉末の形成を含み、これらか 圧縮され、次いで焼結製品を製造するように高温に暴露される。

通常の焼結は約１，１５０℃までの最高温度で起こる。従来、上限温度は焼結装 置の利用可能性によりこの温度に制限されていた。それ故、焼結が１．１５０° Ｃまでの通常の温度で行われた場合、銅及びニッケルが合金添加剤として従来使 用されていた。何となれば、それらの酸化物が、Ｃ０１ＣＯ！及の、を含む比較 的高い露点の発生雰囲気中でこれらの温度で容易に還元されるからである。合金 材料としての銅及びニッケルの使用は高価である。更に、銅は、合金材料として 炭素と組み合わせて使用され、高温で焼結される場合に、寸法不安定性を生じ、 それ故、高温焼結方法におけるその使用は所望の製品の寸法特性を調節し難い方 法をもたらす。

粉末金属技術に使用される金属粉末の製造業者は予備合金（ｐｒｅａｌ　ｔｏｙ ｅｄ）鉄粉末を製造しており、これらの粉末は一般に特に高密度０７．　Ｏｇ／ ｃｃ）で複雑な形状に圧縮（ｃｏｍｐａｃｔ）　Ｌ難い。特別な製造上の事前の 対策が、例えば、油噴霧により酸素含量を最小にするように採られることを条件 として、マンガン及びクロムが予備合金粉末に混入し得る。これにもかかわらず 、これらの粉末は依然として混合粉末に較べて不十分な圧縮性を有する。

粉末金属物品の強度を増大するための通常の手段は、予備合金粉末、部分予備合 金粉末または混合粉末中に８％までのニッケル、４％の銅及び１．５％のモリブ デンを使用する。更に、二重プレス二重焼結が、部分密度を増大する手段として 高性能部品に使用し得る。通常の元素は高価であり、かつ錬鋼製品に相当する機 械的性質を生じるのに比較的有効ではなく、これらの錬鋼製品は更に有効な強化 合金元素マンガン及びクロムを普通使用する。

更に、米国特許第２．４０２．１２０号明細書に開示されているような通常の技 術は、ミル・スケールの如き材料を極めて微細なサイジング処理した粉末に微粉 砕し、その後、そのミル・スケール粉末を、それを溶融しないで鉄粉末に還元す ることを教示している。

更に、米国特許第２．２８９．５６９号は一般に粉末冶金に関するものであり、 更に特別には、低融点合金粉末及び焼結物品の成形中の低融点合金粉末の使用に 関する。

更に別の方法が米国特許第２．０２７．７６３号明細書に開示されており、この 特許は焼結硬質金属の製造方法に関するものであり、硬質金属の製造の際の方法 と関連した工程から実質的になる。特に、米国特許第２．０２７．７６３号は、 可融金属と、高応力下で硬質金属を結合するのに通例の接着剤の噴霧を高圧下で 生じる易可融性補助金属との乾燥した微細な粉末混合物の噴霧を生成し、そして 金属粉末の噴霧及び接着液の噴霧が鋳型への途中で、または鋳型中で出会い、そ れにより、鋳型が金属粉末の緻密なぬれた塊で充満されるようになるように噴霧 を誘導し、最後にこうして焼結により形成された硬質金属粒子を完成することを 含む焼結硬質金属の製造方法に関する。

米国特許第４．７０７．３３２号は、焼結助剤として利用できると同時に、仕上 げ構造製品の延性を増大する特別な添加剤により焼結できる金属間相からの構造 部品の製造方法を教示している。

更に、米国特許第４．４６４．２０６号は予備合金粉末用の可鍛粉末金属方法に 関する。

特に、米国特許第４．４６４．２０６号は、実質的に非圧縮性予備合金金属粉末 の粒子を平坦にするようにその粉末を粉砕する工程、金属粉末の粉砕粒子を高温 で加熱して粒子が加熱中に接着し、塊を形成する工程、金属粉末の塊を粉砕する 工程、金属粉末の粉砕された塊を圧縮する工程、金属粉末を焼結する工程そして 金属粉末を可鍛製品に熱間加工する工程を含む方法を教示している。

最後に、圧印加工は当業者に公知の方法である。しがしながら、粉末金属ブラン クの精密圧印加工の広範囲にわたる方法が欠けている。例えば、米国特許第２、 ７５７．４４６号は、物品を理論密度の９５％の最低密度まで熱間鍛造加工しく この場合、物品の形状の全変化が移動の一方向で起こり、しがも物品中の粒子の 最小の内部流が少なくとも５％である）、最後に鍛造加工物品を仕上げることを 含む金属粉末からの物品の鍛造加工方法を教示している。

上記の従来技術に記載された方法は、焼結製品の所望の機械的性質を得るのには 比較的原価効率の良くない方法を提供する。

本発明の目的は、改良された動的強度特性を有する焼結物品を製造するための改 良された圧印加工方法及びその製造を制御すると同時に圧印加工物品のトレラン ス変動を狭くするのに正確な方法を提供することである。

本発明の局面は、炭素、フェロマンガン及び滑剤を圧縮性元素鉄粉末とブレンド し、前記ブレンド混合物を圧縮して物品を成形し、前記物品を還元性雰囲気中で 高温焼結し、次いで前記焼結物品を最終形状に圧印加工することを特徴とする粉 末金属の焼結物品の圧印加工方法を提供することである。

本発明の別の局面は、元素鉄粉末を選択し、焼結物品の所望の性質を決定し、０ ．３％〜２．０％のマンガン、０．２〜０．８５％の炭素、残部が鉄及び不可避 の不純物である組成を有する物品を製造するように炭素の量、及びフェロマンガ ンの量を選択し、前記フェロマンガンを約８〜１２ミクロンの平均粒径に粉砕し 、前記フェロマンガンの実質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有し、前記炭 素、及びフェロマンガンを前記元素鉄粉末とブレンドする間に滑剤を導入し、前 記混合物をプレスして前記物品を成形し、前記物品を１，２５０℃〜１．３５０ ’Ｃの温度で９０％のブレンド窒素と１０％の水素の還元性雰囲気中で高温焼結 して粉末金属の前記焼結物品を製造し、次いで前記焼結物品を最終形状に圧印加 工して圧印加工物品のトレランス変動を狭くし、カリニ次的操作を省くことを特 徴とする粉末金属の焼結物品の圧印加工方法を提供することである。

本発明の別の局面は、０．３％〜２．０％のマンガン、０．２〜０．８５％の炭 素、残部が鉄及び不可避の不純物である組成を有し、狭い寸法トレランス変動を 有する圧縮され、焼結された塊を有する焼結されたまま圧印加工された物品を提 供することである。

図面の説明 本発明のこれらの特徴及び目的並びにその他の特徴及び目的が、下記の図面に関 して説明される。

図１は、従来技術の鉄合金の混合物の図面である。

図２は、本明細書に記載された本発明の元素鉄、及びフェロアロイの混合物の図 面である。

図３は、本発明の粒径の分布を示すグラフである。

図４は、フェロアロイの粒径を生じるのに使用されたジェットミルの略図である 。

図５は、応力歪グラフである。

図６は、本発明により製造されたクラッチ支持板の如き圧印加工部品を示す。

図７は、寸法安定性グラフである。

図８は、圧印加工部品の狭いトレランス変動を図示する。

図１は、粉末金属技術においてフェロアロイの粒子からなる従来技術に使用され た粉末金属の混合物の略図である。

特に、粉末金属が焼結プロセス中に１１５０℃までの通常の温度に暴露される場 合に、特に、銅及びニッケルカ冶金材料として使用し得る。

更に、その他の合金材料、例えば、マンガン、クロム、及びモリブデン（これら は鉄と合金にされた）が母合金により添加し得たが、このような元素は従来技術 では一緒に結合された。例えば、普通の母合金は、２２％のマンガン、２２％の クロム及び２２％のモリブデンからなり、残りは鉄及び炭素からなる。結合形態 の元素の使用は、特別な用途につき最終焼結製品の機械的性質を適応させること を困難にした。また、母合金のコストが非常に高く、不経済である。

鉄と、−緒に結合されたマンガン、クロム、モリブデン又はバナジウムとの組み 合わせからなるフェロアロイを使用するのではな（、互いに分離したフェロマン ガン、又はフェロクロムもしくはフェロモリブデン或いはフェロバナジウムから なるフェロアロイを使用することにより、仕上げ製品の所望の性質の更に正確な 制御が、従来技術により達成されたよりも更に融通性を有するだけでな（、原価 効率の更に良い方法を生じるように達成し得る。

図２は、鉄粒子（Ｆｅはフェロアロイ２の混合物を有する）からなる本明細書に 記載される本発明の略図である。

フェロアロイ２は下記の群から選択し得る。

名称　記号　合金元素のおよその％ フェロマンガン　Ｆｅ１Ｊｎ　７８％ フェロクロム　ＦｅＣｒ　６５％ フェロモリブデン　ＦｅＭｏ　７１％ フエ口バナノウム　ＦｅＶａ　７５％ フェロシリコン　ＦｅＳｉ　７５％ フェロホウ素　ＦｅＢ　１７．５％ 市場で入手し得るフェロアロイはまた炭素を含み得るだけでなく、当業者に公知 である不可避の不純物を含み得る。

特に製品が焼結後に熱処理にかけられる場合、クロム、モリブデン及びバナジウ ムが添加されて仕上げ製品の強度を増大する。更に、特に、焼結段階後に製品を 熱処理しない場合、マンガンか添加されて仕上げ製品の強度を増大する。この理 由は、マンガンが強力なフェライト強化剤にッケルよりも４倍まで有効）である からである。

特に良好な結果が、フェロアロイの実質的に全ての粒子が図３に示されるように ２５ミクロン未満である場合に、８〜１２ミクロンのり、。又は平均粒径及び２ ５ミクロンまでのＤｌｌ＋。を有するようにフェロアロイを粉砕することにより 本明細書に記載された方法で得られる。成る用途につき、更に微細な分布が望ま しいことがある。例えば、４〜８ミクロンのり、。及び１５ミクロンのＤｌ。。

が望ましいことがある。

従来技術に使用された方法の多（は、図３の点線により示されるように１５ミク ロンのり、。を従来使用していた。フェロアロイを本明細書に記載された不活性 雰囲気中で微細な粒径に微細に粉砕することにより、改良された焼結された細孔 の形態を有して機械的性質の良好なバランスを得ることができることがわかった 。

換言すると、その気孔率は更に小さく、カリ更に丸くされており、しがも塊中に 更に均一に分布されており、これが仕上げ製品の強度特性を増強する。特に、従 来得られたよりも極めて靭性である粉末金属製品が製造される。

フェロアロイ粉末は、平均粒径が８〜１２ミクロンである限り、種々の手段によ り粉砕し得る。例えば、フェロアロイ粉末は、粉砕粒子の酸化を防止し、カリ粉 砕を制御して所望の粒径分布を得るように事前の対策が採られることを条件とし て、ボールミル、またはアトリック−中で粉砕し得る。

本明細書に記載された粒径を調節する上で特に良好な結果が、図４に示されたジ ェットミルを使用することにより得られる。特に、不活性ガス、例えば、シクロ ヘキサン、窒素又はアルゴンがノズル４を通して粉砕室に導入され、これがフェ ロアロイ６の粒子を流動化し、上向きに高エネルギーをこれらの粒子に付与し、 フェロアロイ粒子を互いに対して分解させる。フェロアロイ粒子が互いに対して 粉砕しサイズを減少するにつれて、それらはガス流によりその室から上に高くも ちあげられ、分級ホイール１０　（これは特別なＲＰＭで固定される）までもち あげられる。フェロアロイの粒子は分級ホイール１０に入り、そこで、大きすぎ るフェロアロイ粒子が更なる粉砕のために室８に戻され、その間、充分に小さい 粒子、即ち、２５ミクロン未満の粒径を有するフェロアロイの粒子がホイールＩ Ｏを通過し、回収帯域１２で回収される。フェロアロイ材料の粉砕は、フェロア ロイ材料の酸化を防止するために上記の不活性ガス雰囲気中で行われる。従って 、図４に示された粉砕ミルは完全密閉系である。使用されるジェットミルは、粉 砕される粒子のサイズを正確に調節し、かつ図３に示されるように狭く集中され ている粉砕粒子の分布を生じる。分級ホイール速度は、８〜１０ミクロンのり、 。を得るようにセットされる。その速度は、粉砕される異なるフェロアロイに応 じて変化するであろう。

製造される粉末金属製品の機械的性質は、（ａ）元素鉄粉末を選択し、 （ｂｌ焼結物品の所望の性質を決定し、かつ（ｉ）炭素の量、及び （ｉｉ）フェロマンガン、フェロクロム、フェロモリブデン、及び７エロバナジ ウムの群から一種以上のフェロアロイ を選択し、これらの量を選択し、 （Ｃ）一種以上のフェロアロイを約８〜１２ミクロンの平均粒径に別々に粉砕し 、（その粉砕は本明細書に記載されたようなジェットミル中で行い得る）（ｄ） 炭素及び一種以上のフェロアロイを元素鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導入し 、 （ｅ）その混合物をプレスして物品を成形し、そして（ｆ）物品を、例えば、９ ０％の窒素及び１０％の水素の還元性雰囲気中で１．２５０℃〜１、３５０℃の 温度で高温焼結にかけることにより正確に制御し得る。

滑剤は、粉末の結合を補助するだけでなく、プレス後の製品の取り出しを補助す るように、当業者に公知の方法で添加される。物品は、例えば、２５〜５０トン ／平方インチの適当な圧力を使用することにより混合物を所定の形状にプレスす ることにより成形される。

本明細書に開示された本発明は、ｌ、　２５０℃〜ｌ、　３５０℃の高温焼結及 び、例えば、９０／１０％の比の窒素及び水素の還元性雰囲気又は真空を使用す る。更に、高い焼結温度と組み合わせた還元性雰囲気は、表面酸化物を還元又は 排除して、粒子に良好な結合を形成させ、かつ圧縮物品に適当な強度を発生させ る。還元し難いマンガン及びクロムの酸化物を減少するのに必要な低い露点を生 じるために、高温が使用される。１１５０℃で焼結する通常の実施は、クロム、 マンガン、バナジウム及びケイ素の酸化物を減少するのに充分に低い露点及び充 分に高い温度の適正な組み合わせを有する焼結レジンを生じない。

切削加工、等の如き二次的操作が焼結段階後に導入し得る。更に、熱処理段階が 焼結段階後に導入し得る。

利点が、本明細書に記載された発明を使用することにより実現された。例えば、 マンガン、クロム及びモリブデンフェロアロイは鉄を強化するのに使用され、こ れらは組み合わせて、または単独で、従来技術で従来使用された銅及びニッケル 合金よりも高価ではない。更に、マンガンは、１％のマンガンが４％のニッケル にほぼ等しいことからニッケルよりも鉄を強化するのに４倍有効であることが明 らかであり、それ故、コスト上の利点が実現された。

更に、モリブデン、クロム、マンガン及びバナジウムを含む焼結鋼は、鉄−銅− 炭素鋼（即ち、通常の粉末金属ＣＰ／Ｍ）鋼）よりも本明細書に記載された高温 で焼結中に寸法安定性である。それ故、方法制御が通常のＰ／Ｍ合金によるより も容易であり、かつ原価効率が良い。

更に、仕上げ製品の微小構造が改良される。何となれば、それらは（ａ）良く丸 くされた細孔、 （ｂ）均一な構造、 （Ｃ）極めて小さい粒径を有する構造、及び（ｄ）通常の粉末金属鋼よりも組成 の点で錬鋼及び鋳鋼に似ている製品を示すからである。

本明細書に記載された方法は、特別な用途につき所望される材料を調節又は適応 することを可能にする。

（１）焼結焼き入れグレード （２）ガス急冷グレード （３）焼結されたままの（ａｓ　５ｉｎｔｅｒｅｄ）グレード（４）高強度グレ ード （５）高延性グレード 下記のチャートは上記の５種のグレードの例を示すだけでなく、本明細書に概説 された操作により使用し得る組成の範囲を示す。

合金型　組成　典型的な機械的性質 焼結されたまま　Ｍｎ：０．３〜２．５％　９０２５のちの　Ｃｕ：０．２〜０ ．８５％ 焼結焼き入れ　Ｍｎ：１．０〜２．０％　１２０１５Ｃ：０．５〜０．８５％ Ｍｏ：０〜１．０％ ガス急冷　Ｍｎ　：０．５〜２．０％　１５０　１５Ｍｏｎ０．５〜１．５％ ＣＯ〜０．８％ Ｃｒ：　０〜１．０％ 高強度　Ｍｎ　：０．５〜２．０％　２００８Ｃｒ：０．５〜２．０％ Ｍｏ　Ｏ〜１．０％ Ｃ：０．１〜０．６％ 高延性　Ｃｒ：０．５〜２．０％　８０１５ＭＯ００〜１．０％ Ｃ：（１，１〜０．６％ 特に良好な結果が１．５％のＭｎ及び０．８％のＣを含む焼結されたままのグレ ードで得られた；　ＵＴＳ　９０ｋｓｉ及び衝撃強さ２０フイート・ボンド。合 金のその他の組み合わせが、高靭性及び耐磨耗性の如き性質の特別に適応された バランスを有する物品を製造するのに可能である。

更に良好な結果が、 （ａ）ｌ、　ｓ９イのＭｎ、０．５％のＭＯｌ及び０．８５％のＣを含む焼結焼 き入れグレード；（ｂＸ　ｉ）１．５％の順、０．５％のＭＯｌ及び０．５％の Ｃ（ｉｉ）０．５％のＣｒ、　１．０％のＭｎ、及び０．５％のＣを含むガス急 冷グレード （ｃ）（ｉ）１．０％の動、０．５％のＣ１０，５％のＣ「、０．５％のＭ。

（ｉｉ　）１．５％のＣｒ、０．６％のＣ１１，０％の励を含む高強度グレード で得られた。

圧延可能なグレード 更に、本明細書に記載された方法は、下記の組成を有する圧延可能なグレードと して同定される第六のグレードを製造するのに使用し得る。

圧延可能なグレード　Ｃｒ　：０．５〜２．０％　８０１５Ｍｏ：Ｏ〜１．０％ Ｃ：Ｏ，１〜０．６％ Ｍｎ：０〜０．６％ 圧印加工 上記の焼結されたままのグレードの製造方法は、焼結されたままの部品の精密圧 印加工を生じるように、圧印加工操作と組み合わせて使用される場合に特に有益 であり、これが研削、切断、等の如き二次的操作を実質的に省（ことがわかった 。

別の実施態様において、上記のガス急冷グレードの製造方法はまたガス急冷粒子 の精密圧印加工を生じるように、前記圧印加工操作と組み合わせて使用される場 合に特に有益であり、これが研削、切断、等の如き二次的操作を実質的に省く。

特に、比較的小さい断面を有する本明細書に記載されたガス急冷組成物を有する 物品はモリブデンを必要としないが、更に重質の部品はモリブデンを必要とする ことがわかった。

特に、図６中で３０として示されるクラッチ支持板又はジオローター（図示され ていない）の如き部品は焼結製品を圧印加工することにより狭いトレランス変動 内で一貫して正確に製造し得ることがわかった。

特に、粉末金属の焼結物品の精密圧印加工方法は、１、元素鉄粉末を選択する工 程、 ２、焼結物品の所望の性質を決定し、そして０．３％〜２．５％のマンガン、０ ．２％〜０．８５％の炭素、残部が鉄及び不可避の不純物である組成を有する物 品を製造するように （ａ）炭素の量、及び （ｂ）フェロマンガンの量、 を選択する工程、 ３、フェロアロイを約８〜１２ミクロンの平均粒径に粉砕する工程（フェロアロ イの実質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有する）、４、炭素及びフェロア ロイを元素鉄粉末とブレンドしなから滑剤を導入する工程、５、その混合物をプ レスして物品を成形する工程、６、物品を、例えば、９０％のブレンド窒素と１ ０％の水素の還元性雰囲気中で１．２５０℃〜１．３５０℃の温度で高温焼結に かけて粉末金属の焼結物品を製造する工程、そして ７、次いで圧印加工物品のトレランス変動を狭くし、かつ二次的操作を実質的に 省くように焼結物品を最終形状に圧印加工する工程、からなる。

本発明の別の実施態様は、 １、元素鉄粉末を選択し、 ２、ガス急冷グレードの物品の所望の性質を決定し、そして０．５〜２．０％の マンガン、０．５％〜１．５％のモリブデン、０〜１．０％のクロム、及びＯ〜 ０．８％の炭素を有する塊を生じる焼結ブランクを製造するように、（ａ）炭素 の量、及び （ｂ）フェロマンガン、フェロモリブデン及びフェロクロムの群からのフェロア ロイの危、 を選択し、 ３、フェロアロイを約８〜１２ミクロンの平均粒径に粉砕しくフェロアロイの実 質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有する）、４、炭素及びフェロアロイを 元素鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導入し、５、その混合物をプレスして物品 を成形し、６、物品を、例えば、９０％のブレンド窒素と１０％の水素の還元性 雰囲気中で１．２５０℃〜１．３５０℃の温度で高温焼結にかけて粉末金属の焼 結物品を製造し、モして７、次いで圧印加工物品のトレランス変動を狭くし、カ リニ次的操作を実質的に省くように焼結物品を最終形状に圧印加工することに関 する。

特に、図５は、ｐｅＣｕＣの従来技術の組成を有する焼結物品の圧印加工の応力 歪図を示すだけでなく、０．３％〜２．５％のマンガン、０．２％〜０．８５％ のＣ１残部が鉄及び不可避の不純物である組成を有する本明細書に記載された方 法により製造された物品の応力歪関係を示す下のグラフを示す。本明細書に記載 された組成物の応力歪図は、焼結ブランクが圧印加工の際にその最終形状に移動 することを可能にする塑性領域３２を示す。焼結されたままのサイズ変化の変動 は通常の四材料の場合よりも小さく、圧印加工後に、この変動が更に減少される 。

更に特別に、図７は、１４０．００〜１３９．７０の許容トレランスレベルを有 する二つの寸法を示すだけでなく、１．５１．２０〜１．５＋、　ＤＯの許容ト レランスを有する第二の部品を示す。図７中のグラフの上部は、ＦｅＣｕＣの従 来技術の組成物（０，１％〜３％のＣｕ及び０，５％〜０．８％の炭素）からつ くられた圧印加工物品が１３９．８２０〜１３９、９４０の寸法変動（これはほ ぼ前記レベルの間でピークに達する）を有することを示す。Ｆｅ、０．３〜２． ５％のＭｎ及び０．２〜０．８５％のＣの組成物で製造された部品のトレランス 変動は更に許容し得る。何となれば、トレランス変動が１３９．８４０〜１３９ ．８８０の範囲であり、１３９．８６０でピークに達するからであり、またトレ ランス変動が許容トレランス範囲の中間にあるからである。換言すれば、図８に 示されるようなＣＰＫが許容トレランス範囲ａ及びｂの中間にある場合、このよ うなトレランス変動が特に望ましい。何となれば、その変化がトレランスのほぼ １／３を占める中間でピークに達するからである。

更に特別に、Ｆｅ、０．３〜２．５％の顕及び０．２〜０．８５％のＣの組成を 有する焼結されたまま圧印加工された物品のＣＰＫは１０００以上の望ましいＣ ＰＫを有することがわかった。ＣＰＫがこの位置からシフトする場合、それはそ れ程望ましくない。換言すれば、Ｆｅ、０．３〜２．５％のＭｎ及び０．２〜０ ，８５％のＣの組成に関する図７に示されたＣＰＫは、Ｆｅ、０．１％〜３％の Ｍｎ及び０．５％〜０．８％のＣの組成で示されたＣＰＫよりも望ましい（トレ ランス変動は依然として許容し得るが、それは許容トレランスレベルの中間範囲 にはなしり。

上記の焼結されたままのグレード方法に従って焼結されたままの物品により焼結 物品を製造した後、５のＣＰＫを期待し得ることがわかった。しかしながら、焼 結されたままの物品によりつくられた部品の圧印加工後に、ｌ、３３以上のＣＰ Ｋを得ることが期待でき、これは非常に望ましい。何となれば、焼結され、圧印 加工された粉末金属部品は寸法サイズにおいて更に一様であり、こうして研削、 等の如き二次的操作を実質的に省くからである。

ＣＰは“プロセス能力指数”に関するものであり、ＣＰ＝全トレランス プロセス変動 と定義される。

ＣＰが高い程、プロセスにおいて変動が少ない。換言すれば、ＣＰは許容トレラ ンスに対するプロセスにより生じた寸法の広がりの締めつけ（ｔｉｇｈｔｎｅｓ ｓ）を測定する。広がりが大きい程、ＣＰは低い。

ＣＰＫは、プロセスの変動及びプロセス平均と仕様限界（即ち、上限及び下限） の組み合わされた目安である。

ＣＰＫが高い程、プロセスは仕様につき更に能力がある。換言すれば、ＣＰＫは 広がりの締めつけを測定するだけでなく、許容トレランス内の広がりの位置を測 定する。高ＣＰＫは、許容トレランスの中間に位置された狭いトレランス広がり を有する部品を言い換えるものである。ＣＰＫは、ツーリング又はプロセスを変 えることにより変化し得る。

クラッヂ支持板、ンオローター、等の如き焼結粉末金属部品は、通常、研削を必 要とし、これはそのコストを増大し、また連続的に製造された部品のトレランス 変動を増大する。本明細書に記載された方法を使用することにより、焼結された まま圧印加工された粉末金属部品のトレランスを締めつけることができ、それに より、例えば、トレランスレベルの締めつけのために更に効率の良いポンプの設 計を容易にすることができる。

本明細書に記載された本発明により製造された焼結されたままの粉末金属部品は 、圧印加工が上記の塑性領域３２中で行われる際に焼結材料が最終寸法サイズに 流動することを可能にする。

好ましい実施態様並びに操作及び使用が図面に関して詳しく説明されたが、請求 の範囲に記載された本発明の精神から逸脱しないで、好ましい実施態様の変化が 当業者によりなし得ることが理解されるべきである。

Ｆｉｇｕｒｅ　２゜ 原料供給 Ｆｉｇｕｒｅ　４ Ｆｉｇｕｒｅ　５ Ｒｇｕｒｅ　６ Ｆｉｇｕｒｅ　７ １二 １）町　論　本　親　牢

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素、フェロマンガン及び滑剤を圧縮性元素鉄粉末とブレンドし、前記ブレ ンド混合物を圧縮して物品を成形し、前記物品を還元性雰囲気中で高温焼結し、 次いで前記焼結物品を最終形状に圧印加工することを特徴とする粉末金属の焼結 物品の圧印加工方法。
2. ２．前記フェロアロイが約８〜１２ミクロンの平均粒径を有し、かつ前記フェロ マンガンの実質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有する請求の範囲第１項に 記載の方法。
3. ３．前記物品が０．３％〜２．５％のマンガン、０．２％〜０．８５％の炭素の 組成を有し、残部が鉄及び不可避の不純物である請求の範囲第１項に記載の方法 。
4. ４．前記焼結が真空下で行われる請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．前記還元性雰囲気がブレンドされた窒素−水素雰囲気、または解離アンモニ アを含む請求の範囲第３項に記載の方法。
6. ６．前記物品が０．３％〜２．０％のマンガン、０．２％〜０．８５％の炭素の 組成を有し、残部か鉄及び不可避の不純物である請求の範囲第５項に記載の方法 。
7. ７．前記高温焼結が１，２５０℃〜１，３５０℃の温度で行われる請求の範囲第 ６項に記載の方法。
8. ８．前記フェロアロイが不活性ガスの雰囲気中で粉砕される請求の範囲第７項に 記載の方法。
9. ９．（ａ）元素鉄粉末を選択し、 （ｂ）焼結物品の所望の性質を決定し、かつ０．３％〜２．０％のマンガン、０ ．２％〜０．８５％の炭素、残部が鉄及び不可避の不純物である組成を有する物 品を製造するように （ｉ）炭素の量、及び （ｉｉ）フェロマンガンの量、 を選択し、 （ｃ）前記フェロマンガンを約８〜１２ミクロンの平均粒径に別々に粉砕し、前 記フェロマンガンの実質的に全部が２５ミクロン未満の粒径を有し、（ｄ）前記 炭素及びフェロマンガンを前記元素鉄粉末とブレンドしながら滑剤を導入し、 （ｅ）前記混合物をブレスして前記物品を成形し、（ｆ）前記物品を９０％のブ レンド窒素及び１０％の水素の還元性雰囲気中で１，２５０℃〜１，３５０℃の 温度で高温焼結にかけて粉末金属の前記焼結物品を製造し、（ｇ）次いで圧印加 工物品のトレランス変動を狭くし、かつ二次的操作を実質的に省くように前記焼 結物品を最終形状に圧印加工する、ことを特徴とする粉末金属の焼結物品の精密 圧印加工方法。
10. １０．前記フェロマンガンが粉砕され、その結果、平均粒径が約８〜１２ミクロ ンであり、かつ前記フェロマンガンの実質的に全部の粒径が２５ミクロン未満で ある請求の範囲第９項に記載の方法。
11. １１．前記トレランス変動が１．３３以上のＣＰＫを有する請求の範囲第１０項 に記載の方法。
12. １２．前記焼結物品が、圧印加工の際にその最終形状に移動する焼結ブランクを 与える請求の範囲第１１項に記載の方法。
13. １３．焼結されたまま圧印加工された物品において、０．３％〜２．０％のマン ガン、０．２％〜０．８５％の炭素、残部が鉄及び不可避の不純物である組成を 有し、１．３３以上のＣＰＫの狭いトレランス変動を有する圧縮され、焼結され た塊を有することを特徴とする焼結されたまま圧印加工された物品。
14. １４．前記物品がクラッチ支持板である請求の範囲第１３項に記載の物品。
15. １５．前記物品がジオローターである請求の範囲第１３項に記載の物品。
16. １６．炭素、フェロマンガン、フェロモリブデン、フェロクロム及び滑剤を圧縮 性元素鉄粉末とブレンドし、前記ブレンド混合物を圧縮して物品を成形し、前記 物品を還元性雰囲気中で高温焼結し、次いでガス急冷物品を最終形状に圧印加工 することを特徴とする粉末金属のガス急冷物品の圧印加工方法。
17. １７．前記物品が０．５％〜２．０％のマンガン、０．５％〜１．５％のモリブ デン、０〜１．０％のクロム及び０〜０．８％の炭素の組成を有する請求の範囲 第１項に記載の方法。