JPH09157706A - 鉄系焼結材料の改質方法 - Google Patents
鉄系焼結材料の改質方法Info
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- JPH09157706A JPH09157706A JP32069895A JP32069895A JPH09157706A JP H09157706 A JPH09157706 A JP H09157706A JP 32069895 A JP32069895 A JP 32069895A JP 32069895 A JP32069895 A JP 32069895A JP H09157706 A JPH09157706 A JP H09157706A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的性質と加工性に共に優れた焼結材料を
安価に製造することができる鉄系焼結材料の改質方法を
提供する。 【解決手段】 硼素を含む水溶液またはアルコール溶液
（以下、表面改質剤という）を用い、成形工程１で成形
された炭素を含む成形体、仮焼結体または焼結体の表面
の一部或いは全面に表面改質工程２で表面改質剤を浸透
させたのち、焼結工程３で通常の非酸化性ガス雰囲気で
焼結を行い、浸透した部分の結合炭素量が少ない金属組
織の焼結材料を得る。
安価に製造することができる鉄系焼結材料の改質方法を
提供する。 【解決手段】 硼素を含む水溶液またはアルコール溶液
（以下、表面改質剤という）を用い、成形工程１で成形
された炭素を含む成形体、仮焼結体または焼結体の表面
の一部或いは全面に表面改質工程２で表面改質剤を浸透
させたのち、焼結工程３で通常の非酸化性ガス雰囲気で
焼結を行い、浸透した部分の結合炭素量が少ない金属組
織の焼結材料を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素を含む鉄系焼結
材料の改質方法に関し、詳しくは、炭素を含む鉄系材料
の成形体、仮焼結体または焼結体の表面の一部或いは表
面の全てに硼素を含む溶液（以下、表面改質剤と呼ぶ）
を浸透させ、焼結または再焼結することによって、浸透
した部分のみの硬さを低下させることにより、それ以外
の部分の材料特性を変化させることなく、加工性および
再圧縮性に優れた焼結材料を安価に製造できる鉄系焼結
材料の改質方法に関する。
材料の改質方法に関し、詳しくは、炭素を含む鉄系材料
の成形体、仮焼結体または焼結体の表面の一部或いは表
面の全てに硼素を含む溶液（以下、表面改質剤と呼ぶ）
を浸透させ、焼結または再焼結することによって、浸透
した部分のみの硬さを低下させることにより、それ以外
の部分の材料特性を変化させることなく、加工性および
再圧縮性に優れた焼結材料を安価に製造できる鉄系焼結
材料の改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金法によって製造された鉄系焼結
材料の特徴の一つとして、例えば機械部品や自動車部品
として使用する場合、機械加工を著しく軽減できるとい
う利点がある。しかしながら、この種鉄系焼結材料は、
多少とも機械加工をしなければならない場合には被削性
が悪いという欠点がある。
材料の特徴の一つとして、例えば機械部品や自動車部品
として使用する場合、機械加工を著しく軽減できるとい
う利点がある。しかしながら、この種鉄系焼結材料は、
多少とも機械加工をしなければならない場合には被削性
が悪いという欠点がある。
【０００３】そこで、従来では、鉄系焼結材料の被削性
を向上させるために、硫黄を含有する鉄粉を使用した
り、硫化物を原料粉に混合添加したり、或いは硫化水素
ガス雰囲気で加熱し硫化処理する等の方法が行われてい
た。
を向上させるために、硫黄を含有する鉄粉を使用した
り、硫化物を原料粉に混合添加したり、或いは硫化水素
ガス雰囲気で加熱し硫化処理する等の方法が行われてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近時被削性
改善の要求はますます強くなっており、被削性向上への
要求は強い。しかしながら、上記のごとき従来の方法で
は、このような近時の要求には応えられず、特に強度が
不足して衝撃値を低下させたり、材料を腐食させる等の
不具合があった。
改善の要求はますます強くなっており、被削性向上への
要求は強い。しかしながら、上記のごとき従来の方法で
は、このような近時の要求には応えられず、特に強度が
不足して衝撃値を低下させたり、材料を腐食させる等の
不具合があった。
【０００５】一方、このような不具合を回避するため
に、パラフィンや樹脂などを気孔に充填するなどの方法
もあるが、このような方法ではその後の使用に際してパ
ラフィンや樹脂を抜き取る必要があるとともに樹脂によ
ってバイトの寿命が短くなるという不具合があった。
に、パラフィンや樹脂などを気孔に充填するなどの方法
もあるが、このような方法ではその後の使用に際してパ
ラフィンや樹脂を抜き取る必要があるとともに樹脂によ
ってバイトの寿命が短くなるという不具合があった。
【０００６】この発明は、上記のごとき従来の不具合に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機械
的強度の低下を招いたり材料を腐食させることなく被削
性を向上させることのできる鉄系焼結材料の改質方法を
提供することにある。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機械
的強度の低下を招いたり材料を腐食させることなく被削
性を向上させることのできる鉄系焼結材料の改質方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、硼素を含む水
溶液またはアルコール溶液（以下、表面改質剤という）
を用い、炭素を含む成形体、仮焼結体または焼結体の表
面の一部或いは全面に表面改質剤を浸透させたのち、通
常の非酸化性ガス雰囲気で焼結を行い、浸透した部分の
結合炭素量が少ない金属組織の焼結材料を得るようにし
たものである。
溶液またはアルコール溶液（以下、表面改質剤という）
を用い、炭素を含む成形体、仮焼結体または焼結体の表
面の一部或いは全面に表面改質剤を浸透させたのち、通
常の非酸化性ガス雰囲気で焼結を行い、浸透した部分の
結合炭素量が少ない金属組織の焼結材料を得るようにし
たものである。
【０００８】本発明の表面改質方法は、鉄系焼結材料の
被削性を著しく改善できる上に、加工の必要な部分のみ
の改質であるため、材料本体の機械的性質を変化せしめ
ることがなく、表面改質層の厚さおよび硬さが表面改質
剤の濃度、浸透時間および方法の調整により容易に制御
できる。また、表面改質剤が液状の安価なものであるた
め、取り扱いやすい。なお、成形体、焼結体を問わず、
所要な被削性が容易に付与できる。
被削性を著しく改善できる上に、加工の必要な部分のみ
の改質であるため、材料本体の機械的性質を変化せしめ
ることがなく、表面改質層の厚さおよび硬さが表面改質
剤の濃度、浸透時間および方法の調整により容易に制御
できる。また、表面改質剤が液状の安価なものであるた
め、取り扱いやすい。なお、成形体、焼結体を問わず、
所要な被削性が容易に付与できる。
【０００９】本発明においては、まず鉄系材料の成形
体、仮焼結体または焼結体のいずれかの表面の一部或い
は表面の全てに、表面改質剤を浸透させる。次に、鉄へ
の浸炭が行われる温度とガス雰囲気中で加熱する。浸透
された表面改質剤中の硼素が炭素より優先的に鉄中に拡
散することにより、炭素の鉄中への拡散を阻止または抑
制する。その結果、表面改質剤を浸透した表面の金属組
織は、フェライト組織を多く含む組織となり、硬さが著
しく低下するため、被削性が顕著に改善される。
体、仮焼結体または焼結体のいずれかの表面の一部或い
は表面の全てに、表面改質剤を浸透させる。次に、鉄へ
の浸炭が行われる温度とガス雰囲気中で加熱する。浸透
された表面改質剤中の硼素が炭素より優先的に鉄中に拡
散することにより、炭素の鉄中への拡散を阻止または抑
制する。その結果、表面改質剤を浸透した表面の金属組
織は、フェライト組織を多く含む組織となり、硬さが著
しく低下するため、被削性が顕著に改善される。
【００１０】表面改質剤の主成分である硼素化合物は、
硼素のほか、硼素の酸化物、ハロゲン化物および水素化
物、或いは硼酸および硼酸化物、フッ化硼素系の化合物
などのいずれかがよいが、特に硼素の酸化物が効果的で
ある。表面改質剤の溶液濃度、浸透時間および方法の変
化により、所要の表面改質層の厚さおよび硬さを得るこ
とができる。溶媒としては、水或いはアルコールまたは
その混合溶液が用いられる。仮焼結体に対する表面改質
剤の浸透は、成形体の場合より容易である。成形体に適
用する場合、成形体に脂肪酸の潤滑剤が含まれているの
で、成形体を有機溶剤で脱脂したのち表面改質剤を塗布
または含浸することが望ましい。炭素がすでに鉄中に拡
散した焼結体の場合、表面改質剤中の硼素が鉄中に固溶
した炭素と置換または結合することにより、フェライト
組織を形成させる。
硼素のほか、硼素の酸化物、ハロゲン化物および水素化
物、或いは硼酸および硼酸化物、フッ化硼素系の化合物
などのいずれかがよいが、特に硼素の酸化物が効果的で
ある。表面改質剤の溶液濃度、浸透時間および方法の変
化により、所要の表面改質層の厚さおよび硬さを得るこ
とができる。溶媒としては、水或いはアルコールまたは
その混合溶液が用いられる。仮焼結体に対する表面改質
剤の浸透は、成形体の場合より容易である。成形体に適
用する場合、成形体に脂肪酸の潤滑剤が含まれているの
で、成形体を有機溶剤で脱脂したのち表面改質剤を塗布
または含浸することが望ましい。炭素がすでに鉄中に拡
散した焼結体の場合、表面改質剤中の硼素が鉄中に固溶
した炭素と置換または結合することにより、フェライト
組織を形成させる。
【００１１】この発明は、焼結部品の表面に切削加工を
施したり、サイジングを施す必要がある自動車エンジン
のベアリングキャップ、シンクロナイザーハブ、汎用エ
ンジン用の各種のギヤ、ＯＡ機器部品、工作機械部品な
どに適用することにより、加工性および工具寿命を向上
させることができる。
施したり、サイジングを施す必要がある自動車エンジン
のベアリングキャップ、シンクロナイザーハブ、汎用エ
ンジン用の各種のギヤ、ＯＡ機器部品、工作機械部品な
どに適用することにより、加工性および工具寿命を向上
させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいてさらに具体的に説明する。
例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００１３】＜実施例１＞表１に示す材料Ｎｏ．１の配
合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合したのち、
混合粉を密度６．６g/cm3 に圧粉成形し、内径３２×外
径１２．５×高さ１０mmの成形体を作製した。また、仮
焼結体は６９０℃、焼結体は温度１１３０℃でそれぞれ
還元性ガス雰囲気で焼結したものである。
合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合したのち、
混合粉を密度６．６g/cm3 に圧粉成形し、内径３２×外
径１２．５×高さ１０mmの成形体を作製した。また、仮
焼結体は６９０℃、焼結体は温度１１３０℃でそれぞれ
還元性ガス雰囲気で焼結したものである。
【００１４】
【表１】
【００１５】表面改質剤としては、表２に示す（Ａ）〜
（Ｇ）の７種類の硼素化合物の溶液を用いた。これらの
表面改質剤をそれぞれ上記の成形体、仮焼結体および焼
結体の表面に脱脂綿で３回塗布し、浸透させた。次に、
これらの表面改質剤で処理したものを１１３０℃の還元
性ガス雰囲気で加熱した。
（Ｇ）の７種類の硼素化合物の溶液を用いた。これらの
表面改質剤をそれぞれ上記の成形体、仮焼結体および焼
結体の表面に脱脂綿で３回塗布し、浸透させた。次に、
これらの表面改質剤で処理したものを１１３０℃の還元
性ガス雰囲気で加熱した。
【００１６】
【表２】
【００１７】表３に各表面改質剤で処理した焼結体の表
層部の硬さおよび改質層の深さを示す。また、図１に表
面改質剤（Ａ）で処理した材料の表層部から内部への硬
さの変化を示す。
層部の硬さおよび改質層の深さを示す。また、図１に表
面改質剤（Ａ）で処理した材料の表層部から内部への硬
さの変化を示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３および図１から分かるように、いずれ
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織がフェ
ライト化の組織となったため、表層部の硬さが内部に比
べて著しく低下された。７種類の表面改質剤の中、Ｃの
拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面改質剤（Ａ）
で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布したものであ
った。また、成形体および焼結体に比べて、表面改質剤
の仮焼結体への浸透が容易であるため、材料の硬さが小
さいうえ、得られた改質層の厚さも最も大きい。また、
図２に示す被削性試験結果から、表面改質剤の浸透を行
った材料は、優れる被削性を有することが確認された。
なお、本実施例で得られた結合炭素量の少ない層は最大
１．８mm程度の厚さがある。
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織がフェ
ライト化の組織となったため、表層部の硬さが内部に比
べて著しく低下された。７種類の表面改質剤の中、Ｃの
拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面改質剤（Ａ）
で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布したものであ
った。また、成形体および焼結体に比べて、表面改質剤
の仮焼結体への浸透が容易であるため、材料の硬さが小
さいうえ、得られた改質層の厚さも最も大きい。また、
図２に示す被削性試験結果から、表面改質剤の浸透を行
った材料は、優れる被削性を有することが確認された。
なお、本実施例で得られた結合炭素量の少ない層は最大
１．８mm程度の厚さがある。
【００２０】＜実施例２＞表２に示す表面改質剤（Ａ）
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
Ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および油浸と同様な方法で真空含浸
を行った各試料を作成した。
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
Ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および油浸と同様な方法で真空含浸
を行った各試料を作成した。
【００２１】次に、これらの表面改質剤で処理したもの
を実施例１と同様な焼結条件で加熱した。表４に表面改
質剤の溶質濃度および浸透方法による材料の硬さおよび
改質層（ＭＨＶ２００以下）の厚さの変化を示す。
を実施例１と同様な焼結条件で加熱した。表４に表面改
質剤の溶質濃度および浸透方法による材料の硬さおよび
改質層（ＭＨＶ２００以下）の厚さの変化を示す。
【００２２】
【表４】
【００２３】表４から分かるように、いずれの浸透方法
においても、材料の硬さは表面改質剤の溶質濃度の増加
と共に低下している。つまり、改質層中のフェライト組
織の量は表面改質剤中の溶質濃度に依存し、溶質濃度が
高いほど、フェライト組織は多くなる。また、大気中浸
漬および真空含浸のいずれの場合においても、実施例１
での脱脂綿の塗布方法より厚いフェライト組織の改質層
が得られ、特に１５g／１００mlの表面改質剤で真空含
浸を行った場合、材料の表層部から３．８mmのところま
でＭＨＶ２００以下のフェライト組織となった。
においても、材料の硬さは表面改質剤の溶質濃度の増加
と共に低下している。つまり、改質層中のフェライト組
織の量は表面改質剤中の溶質濃度に依存し、溶質濃度が
高いほど、フェライト組織は多くなる。また、大気中浸
漬および真空含浸のいずれの場合においても、実施例１
での脱脂綿の塗布方法より厚いフェライト組織の改質層
が得られ、特に１５g／１００mlの表面改質剤で真空含
浸を行った場合、材料の表層部から３．８mmのところま
でＭＨＶ２００以下のフェライト組織となった。
【００２４】＜実施例３＞表１に示す材料Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．６の配合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合
したのち、各混合粉をそれぞれ密度６．６，６．８，
７．０，７．２g ／cm3 の圧粉体に成形し、成形体の表
面に実施例１と同様な方法で表面改質剤（Ａ）の溶液を
浸透させた。次に、これらの表面改質剤で処理したもの
を実施例１と同様な焼結条件で加熱した。
ｏ．６の配合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合
したのち、各混合粉をそれぞれ密度６．６，６．８，
７．０，７．２g ／cm3 の圧粉体に成形し、成形体の表
面に実施例１と同様な方法で表面改質剤（Ａ）の溶液を
浸透させた。次に、これらの表面改質剤で処理したもの
を実施例１と同様な焼結条件で加熱した。
【００２５】表５に材料の種類および成形密度の変化に
よる表面改質層の厚さに及ぼす影響を示す。いずれの材
料においても、実施例１の結果と同じように、表面改質
剤を浸透した表層部はフェライトの組織が多くなるもの
が得られた。また、いずれの材料においても、成形密度
の増加に伴い、表面改質剤の表面への浸透性が低下する
ため、同様な浸透方法で得られたフェライト組織の改質
層の厚さが小さくなっている。
よる表面改質層の厚さに及ぼす影響を示す。いずれの材
料においても、実施例１の結果と同じように、表面改質
剤を浸透した表層部はフェライトの組織が多くなるもの
が得られた。また、いずれの材料においても、成形密度
の増加に伴い、表面改質剤の表面への浸透性が低下する
ため、同様な浸透方法で得られたフェライト組織の改質
層の厚さが小さくなっている。
【００２６】
【表５】
【００２７】＜実施例４＞表１に示す材料Ｎｏ．４の配
合比で、図３に示すような工程、すなわち、成形工程
１、表面改質工程２、焼結工程３、サイジングおよび加
工工程４、浸炭熱処理工程５に従って、まず原料粉を内
径３０×外径２０×高さ１０mmの成形体を作製した。そ
の成形体の外周面に実施例１と同じ方法で表面改質剤
（Ａ）を浸透させたものと比較として浸透させないもの
をそれぞれ１０個作製し、温度１２５０℃、還元性ガス
雰囲気で焼結を行った。そして、この焼結体を金型中で
圧力５００ＭＰａで再圧縮した。このときの外径の寸法
バラツキのデータを表６に示す。さらにこれらの材料を
カーボンポテンシャル値０．８％の雰囲気中で８５０℃
で６０分間加熱した後、６０℃の油に焼入れし大気中で
１８０℃で焼戻した。この時の外径の寸法バラツキ、圧
環強度の結果を表７に示す。表面改質剤の浸透により、
焼結部品の表層部が軟らかくなるため、サイジングによ
る寸法矯正がしやすくなり、また表層部の組織の緻密化
にも効果が得られる。最終工程の浸炭処理によって、表
層部に必要な機械的強度を付与することができる。
合比で、図３に示すような工程、すなわち、成形工程
１、表面改質工程２、焼結工程３、サイジングおよび加
工工程４、浸炭熱処理工程５に従って、まず原料粉を内
径３０×外径２０×高さ１０mmの成形体を作製した。そ
の成形体の外周面に実施例１と同じ方法で表面改質剤
（Ａ）を浸透させたものと比較として浸透させないもの
をそれぞれ１０個作製し、温度１２５０℃、還元性ガス
雰囲気で焼結を行った。そして、この焼結体を金型中で
圧力５００ＭＰａで再圧縮した。このときの外径の寸法
バラツキのデータを表６に示す。さらにこれらの材料を
カーボンポテンシャル値０．８％の雰囲気中で８５０℃
で６０分間加熱した後、６０℃の油に焼入れし大気中で
１８０℃で焼戻した。この時の外径の寸法バラツキ、圧
環強度の結果を表７に示す。表面改質剤の浸透により、
焼結部品の表層部が軟らかくなるため、サイジングによ
る寸法矯正がしやすくなり、また表層部の組織の緻密化
にも効果が得られる。最終工程の浸炭処理によって、表
層部に必要な機械的強度を付与することができる。
【００２８】
【表６】
【００２９】
【表７】
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鉄系
焼結材料の改質方法は、炭素を含む鉄系材料の成形体お
よび焼結体の表面の一部或いは全面に表面改質剤を浸透
させて、焼結することによって、浸透した部分のみの硬
さを低下させて機械的性質と加工性に共に優れた焼結材
料を安価に製造することができる。
焼結材料の改質方法は、炭素を含む鉄系材料の成形体お
よび焼結体の表面の一部或いは全面に表面改質剤を浸透
させて、焼結することによって、浸透した部分のみの硬
さを低下させて機械的性質と加工性に共に優れた焼結材
料を安価に製造することができる。
【００３１】また、鉄系焼結合金の被削性の改善だけで
はなく、炭素を含む鉄系材料の表面にこの表面改質剤を
浸透し、或いはこれらの材料にこの表面改質剤を添加し
て、焼結することによって、各種の機械要素を安価に製
造できるという効果があり、焼結材料の用途を拡大する
ことができる。
はなく、炭素を含む鉄系材料の表面にこの表面改質剤を
浸透し、或いはこれらの材料にこの表面改質剤を添加し
て、焼結することによって、各種の機械要素を安価に製
造できるという効果があり、焼結材料の用途を拡大する
ことができる。
【図１】実施例１における表面改質剤（Ａ）で処理した
材料の表層部から内部への硬さの変化を示すグラフ。
材料の表層部から内部への硬さの変化を示すグラフ。
【図２】実施例１における表面改質剤（Ａ）で処理した
材料と処理しない材料の被削性試験結果を示すグラフ。
材料と処理しない材料の被削性試験結果を示すグラフ。
【図３】実施例４における表面改質による寸法矯正の向
上のための各工程を示すブロック図。
上のための各工程を示すブロック図。
１ 成形工程 ２ 表面改質工程 ３ 焼結工程 ４ サイジングおよび加工工程 ５ 浸炭熱処理工程
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金法によって製造された鉄系焼結
材料の特徴の一つとして、例えば機械部品や自動車部品
として使用する場合、機械加工を著しく軽減できるとい
う利点がある。しかしながら、この種の鉄系焼結材料
は、多少とも機械加工をしなければならない場合には被
削性が悪いという欠点がある。
材料の特徴の一つとして、例えば機械部品や自動車部品
として使用する場合、機械加工を著しく軽減できるとい
う利点がある。しかしながら、この種の鉄系焼結材料
は、多少とも機械加工をしなければならない場合には被
削性が悪いという欠点がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】本発明の表面改質方法は、鉄系焼結材料の
被削性を著しく改善できる上に、加工の必要な部分のみ
の改質であるため、材料自体の機械的性質を変化せしめ
ることがなく、表面改質層の厚さおよび硬さが表面改質
剤の濃度、浸透時間および方法の調整により容易に制御
できる。また、表面改質剤が液状の安価なものであるた
め、取り扱いやすい。なお、成形体、焼結体を問わず、
所要な被削性が容易に付与できる。
被削性を著しく改善できる上に、加工の必要な部分のみ
の改質であるため、材料自体の機械的性質を変化せしめ
ることがなく、表面改質層の厚さおよび硬さが表面改質
剤の濃度、浸透時間および方法の調整により容易に制御
できる。また、表面改質剤が液状の安価なものであるた
め、取り扱いやすい。なお、成形体、焼結体を問わず、
所要な被削性が容易に付与できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】本発明においては、まず鉄系材料の成形
体、仮焼結体または焼結体のいずれかの表面の一部或い
は表面の全てに、表面改質剤を浸透させる。次に、鉄へ
の浸炭が行われる温度と通常の非酸化性ガス雰囲気中で
加熱する。浸透された表面改質剤中の硼素が炭素より優
先的に鉄中に拡散することにより、炭素の鉄中への拡散
を阻止または抑制する。その結果、表面改質剤を浸透し
た表面の金属組織は、フェライト組織を多く含む組織と
なり、硬さが著しく低下するため、被削性が顕著に改善
される。
体、仮焼結体または焼結体のいずれかの表面の一部或い
は表面の全てに、表面改質剤を浸透させる。次に、鉄へ
の浸炭が行われる温度と通常の非酸化性ガス雰囲気中で
加熱する。浸透された表面改質剤中の硼素が炭素より優
先的に鉄中に拡散することにより、炭素の鉄中への拡散
を阻止または抑制する。その結果、表面改質剤を浸透し
た表面の金属組織は、フェライト組織を多く含む組織と
なり、硬さが著しく低下するため、被削性が顕著に改善
される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】＜実施例１＞表１に示す材料Ｎｏ．１の配
合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合したのち、
混合粉を密度６．６g/cm3 に圧粉成形し、長さ３２×幅
１２．５×高さ１０mmの成形体を作製した。また、仮焼
結体は６９０℃、焼結体は温度１１３０℃でそれぞれ還
元性ガス雰囲気で焼結したものである。なお、表１中の
配合量の単位は重量％である。
合比で各原料をＶ型ミキサーで３０分間混合したのち、
混合粉を密度６．６g/cm3 に圧粉成形し、長さ３２×幅
１２．５×高さ１０mmの成形体を作製した。また、仮焼
結体は６９０℃、焼結体は温度１１３０℃でそれぞれ還
元性ガス雰囲気で焼結したものである。なお、表１中の
配合量の単位は重量％である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【表１】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】表３および図１から分かるように、いずれ
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織はフェ
ライト化が多く見られる組織となったため、表層部の硬
さが内部に比べて著しく低下された。７種類の表面改質
剤の中、Ｃの拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面
改質剤（Ａ）で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布
したものであった。また、成形体および焼結体に比べ
て、表面改質剤の仮焼結体への浸透が容易であるため、
材料の硬さが低いうえ、得られた改質層の厚さも最も大
きい。また、図２に示す被削性試験結果から、表面改質
剤の浸透を行った材料は、被削性に優れることが確認さ
れた。なお、本実施例で得られたフェライト組織の層は
最大１．８mm程度の厚さがある。
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織はフェ
ライト化が多く見られる組織となったため、表層部の硬
さが内部に比べて著しく低下された。７種類の表面改質
剤の中、Ｃの拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面
改質剤（Ａ）で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布
したものであった。また、成形体および焼結体に比べ
て、表面改質剤の仮焼結体への浸透が容易であるため、
材料の硬さが低いうえ、得られた改質層の厚さも最も大
きい。また、図２に示す被削性試験結果から、表面改質
剤の浸透を行った材料は、被削性に優れることが確認さ
れた。なお、本実施例で得られたフェライト組織の層は
最大１．８mm程度の厚さがある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】＜実施例２＞表２に示す表面改質剤（Ａ）
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および真空中で含浸を行った各試料
を作成した。
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および真空中で含浸を行った各試料
を作成した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】表４から分かるように、いずれの浸透方法
においても、材料の硬さは表面改質剤の溶質濃度の増加
と共に低下している。つまり、改質層中のフェライト組
織の量は表面改質剤中の溶質濃度に依存し、溶質濃度が
高いほど、フェライト組織は多くなる。また、大気中浸
漬および真空含浸のいずれの場合においても、実施例１
での脱脂綿の塗布方法より厚いフェライト組織の改質層
が得られ、特に１５g／１００mlの表面改質剤で真空含
浸を行った場合、材料の表層部から３．８mmのところま
でＭＨＶ２００以下のフェライトが多く見られる組織と
なった。
においても、材料の硬さは表面改質剤の溶質濃度の増加
と共に低下している。つまり、改質層中のフェライト組
織の量は表面改質剤中の溶質濃度に依存し、溶質濃度が
高いほど、フェライト組織は多くなる。また、大気中浸
漬および真空含浸のいずれの場合においても、実施例１
での脱脂綿の塗布方法より厚いフェライト組織の改質層
が得られ、特に１５g／１００mlの表面改質剤で真空含
浸を行った場合、材料の表層部から３．８mmのところま
でＭＨＶ２００以下のフェライトが多く見られる組織と
なった。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】表５に材料の種類および成形密度の変化に
よる表面改質層（ＭＨＶ２００以下）の厚さに及ぼす影
響を示す。いずれの材料においても、実施例１の結果と
同じように、表面改質剤を浸透した表層部はフェライト
の組織が多くなるものが得られた。また、いずれの材料
においても、成形密度の増加に伴い、表面改質剤の表面
への浸透性が低下するため、同様な浸透方法で得られた
フェライト組織の改質層の厚さが小さくなっている。
よる表面改質層（ＭＨＶ２００以下）の厚さに及ぼす影
響を示す。いずれの材料においても、実施例１の結果と
同じように、表面改質剤を浸透した表層部はフェライト
の組織が多くなるものが得られた。また、いずれの材料
においても、成形密度の増加に伴い、表面改質剤の表面
への浸透性が低下するため、同様な浸透方法で得られた
フェライト組織の改質層の厚さが小さくなっている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】
【表５】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】＜実施例４＞表１に示す材料Ｎｏ．４の配
合比で、図３に示すような工程、すなわち、成形工程
１、表面改質工程２、焼結工程３、サイジングおよび加
工工程４、浸炭熱処理工程５に従って、まず原料粉を内
径２０×外径３０×高さ１０mmの成形体を作製した。そ
の成形体の外周面に実施例１と同じ方法で表面改質剤
（Ａ）を浸透させたものと比較として浸透させないもの
をそれぞれ１０個作製し、温度１２５０℃、還元性ガス
雰囲気で焼結を行った。そして、この焼結体を金型中で
圧力５００ＭＰａで再圧縮した。このときの外径の寸法
バラツキのデータを表６に示す。さらにこれらの材料を
カーボンポテンシャル値０．８％の雰囲気中で８５０℃
で６０分間加熱した後、６０℃の油に焼入れし大気中で
１８０℃で焼戻した。この時の外径の寸法バラツキ、圧
環強度の結果を表７に示す。表面改質剤の浸透により、
焼結部品の表層部が軟らかくなるため、サイジングによ
る寸法矯正がしやすくなり、また表層部の組織の緻密化
にも効果が得られる。最終工程の浸炭処理によって、表
層部に必要な機械的強度を付与することができる。
合比で、図３に示すような工程、すなわち、成形工程
１、表面改質工程２、焼結工程３、サイジングおよび加
工工程４、浸炭熱処理工程５に従って、まず原料粉を内
径２０×外径３０×高さ１０mmの成形体を作製した。そ
の成形体の外周面に実施例１と同じ方法で表面改質剤
（Ａ）を浸透させたものと比較として浸透させないもの
をそれぞれ１０個作製し、温度１２５０℃、還元性ガス
雰囲気で焼結を行った。そして、この焼結体を金型中で
圧力５００ＭＰａで再圧縮した。このときの外径の寸法
バラツキのデータを表６に示す。さらにこれらの材料を
カーボンポテンシャル値０．８％の雰囲気中で８５０℃
で６０分間加熱した後、６０℃の油に焼入れし大気中で
１８０℃で焼戻した。この時の外径の寸法バラツキ、圧
環強度の結果を表７に示す。表面改質剤の浸透により、
焼結部品の表層部が軟らかくなるため、サイジングによ
る寸法矯正がしやすくなり、また表層部の組織の緻密化
にも効果が得られる。最終工程の浸炭処理によって、表
層部に必要な機械的強度を付与することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】
【表６】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【表７】
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】表３および図１から分かるように、いずれ
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織はフェ
ライトが多く見られる組織となったため、表層部の硬さ
が内部に比べて著しく低下された。７種類の表面改質剤
の中、Ｃの拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面改
質剤（Ａ）で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布し
たものであった。また、成形体および焼結体に比べて、
表面改質剤の仮焼結体への浸透が容易であるため、材料
の硬さが低いうえ、得られた改質層の厚さも最も大き
い。また、図２に示す被削性試験結果から、表面改質剤
の浸透を行った材料は、被削性に優れることが確認され
た。なお、本実施例で得られたフェライト組織の層は最
大１．８mm程度の厚さがある。
の表面改質剤を用いても、材料表層部の金属組織はフェ
ライトが多く見られる組織となったため、表層部の硬さ
が内部に比べて著しく低下された。７種類の表面改質剤
の中、Ｃの拡散を抑制するのに最も効果的なのは表面改
質剤（Ａ）で、つまり酸化硼素アルコール溶液を塗布し
たものであった。また、成形体および焼結体に比べて、
表面改質剤の仮焼結体への浸透が容易であるため、材料
の硬さが低いうえ、得られた改質層の厚さも最も大き
い。また、図２に示す被削性試験結果から、表面改質剤
の浸透を行った材料は、被削性に優れることが確認され
た。なお、本実施例で得られたフェライト組織の層は最
大１．８mm程度の厚さがある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】＜実施例２＞表２に示す表面改質剤（Ａ）
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および真空中で含浸を行った各試料
を作製した。
を用いて、１００mlのエタノールに酸化硼素を５，１
０，１５g 溶解した溶液を調製し、表１に示す材料Ｎ
ｏ．１の配合比で実施例１と同様な方法で作製した成形
体の表面に、脱脂綿で３回塗布したもの、大気中で１５
分間浸漬したもの、および真空中で含浸を行った各試料
を作製した。
Claims (2)
- 【請求項１】 硼素を含む溶液を粉末冶金法により製作
された炭素を含む鉄系材料の成形体、仮焼結体または焼
結体の表面に塗布或いは気孔に含浸させたのち、焼結ま
たは再焼結することを特徴とする鉄系焼結材料の改質方
法。 - 【請求項２】 上記硼素を含む溶液が、硼酸、硼酸化
物、硼素の酸化物、硼素のハロゲン化物、硼素の硫化
物、硼素の水素化物、フッ化硼素系の化合物のいずれか
を含む水溶液またはアルコール溶液であることを特徴と
する請求項１に記載の鉄系焼結材料の改質方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32069895A JP3325173B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 鉄系焼結材料の改質方法 |
| GB9625354A GB2307917B (en) | 1995-12-08 | 1996-12-05 | Manufacturing process of sintered iron alloy improved in machinability,mixed powder for manufacturing modification of iron alloy and iron alloy product |
| DE19655210A DE19655210C2 (de) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | Verfahren zur Modifizierung einer Eisenlegierung und eines Eisenlegierungsproduktes |
| DE1996150769 DE19650769C2 (de) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | Herstellungsverfahren von einer Sintereisenlegierung, die bezüglich der Verarbeitbarkeit verbessert ist, und ein Pulvergemisch für die Herstellung |
| US08/760,884 US5819154A (en) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | Manufacturing process of sintered iron alloy improved in machinability, mixed powder for manufacturing, modification of iron alloy and iron alloy product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32069895A JP3325173B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 鉄系焼結材料の改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157706A true JPH09157706A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3325173B2 JP3325173B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18124351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32069895A Expired - Fee Related JP3325173B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 鉄系焼結材料の改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3325173B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19954603C2 (de) * | 1998-11-17 | 2003-03-27 | Hitachi Powdered Metals | Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit und Verfahren zur Herstellung derselben |
| CN100463746C (zh) * | 2005-03-16 | 2009-02-25 | 日立粉末冶金株式会社 | 铁系烧结构件及其制造方法、和烧结机械部件 |
| JP2013253302A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Denso Corp | 焼結拡散接合部品の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP32069895A patent/JP3325173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19954603C2 (de) * | 1998-11-17 | 2003-03-27 | Hitachi Powdered Metals | Sinterlegierung auf Fe-Basis mit guter Bearbeitbarkeit und Verfahren zur Herstellung derselben |
| CN100463746C (zh) * | 2005-03-16 | 2009-02-25 | 日立粉末冶金株式会社 | 铁系烧结构件及其制造方法、和烧结机械部件 |
| JP2013253302A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Denso Corp | 焼結拡散接合部品の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3325173B2 (ja) | 2002-09-17 |
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