JPH1046283A - Composite powder for high strength sintered steel, and its production - Google Patents

Composite powder for high strength sintered steel, and its production

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JPH1046283A
JPH1046283A JP9124051A JP12405197A JPH1046283A JP H1046283 A JPH1046283 A JP H1046283A JP 9124051 A JP9124051 A JP 9124051A JP 12405197 A JP12405197 A JP 12405197A JP H1046283 A JPH1046283 A JP H1046283A
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JP
Japan
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powder
particle size
iron powder
strength
sintered steel
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JP9124051A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiro Tsuchida
武広 土田
Hiroshi Kakou
浩 家口
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve tensile strength and fatigue strength by specifying a composition and also specifying the degree of adhesion of Ni to iron powder. SOLUTION: This composite powder is composed of Ni powder, graphite powder, solid binder, and iron powder. As to the Ni powder, an Ni powder of <=5μm average grain size is incorporated by 0.2-8wt.% and diffused into the iron powder to improve the mechanical properties of a sintered compact. The graphite powder is useful for the improvement of strength and incorporated by 0.2-1.0wt.%. The solid binder is added by 0.05-0.5wt.% in order to obtain sufficient adhesion ratio, though its kind is not particularly limited as long as it can make the Ni powder adhere to the surface of the iron powder. As to the iron powder, an iron powder in which grains of 45-150μm grain size comprise >=50% is used in order to increase the strength of a sintered steel. It is necessary that, in the iron powder with the above composition, the degree of Ni adhesion to the iron powder, computed by equation, is regulated to >=90%. Because of the above-mentioned high degree of adhesion, excellent mechanical caracteristics can be provided and also the dispersion of the mechanical caracteristics caused by the segregation of Ni can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度を要求され
る各種焼結部品の原料粉末及び該粉末を効率よく製造す
ることのできる方法に関するものである。本発明の高強
度焼結鋼用複合粉末は、Ni粉末を添加した焼結鋼にお
ける引張強度や疲労強度を著しく向上させることができ
る点で非常に有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a raw material powder for various sintered parts requiring high strength and a method for efficiently producing the powder. The composite powder for high-strength sintered steel of the present invention is very useful in that the tensile strength and fatigue strength of sintered steel to which Ni powder is added can be significantly improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、焼結鋼の機械的特性を改善す
る為に、鋼中にNiが添加されているが、単純に、鉄粉
中にNi粉末を添加して混合しただけではNiが偏析
し、機械的特性が大きくばらついてしまうことが知られ
ている。そこで、Niの添加方法として様々な提案がな
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, Ni has been added to steel in order to improve the mechanical properties of sintered steel. However, simply adding Ni powder to iron powder and mixing the same results in Ni. Is known to segregate, resulting in large variations in mechanical properties. Therefore, various proposals have been made as a method of adding Ni.

【0003】第一の方法として、予めNiを鉄粉中に固
溶させる所謂プレアロイ型鉄粉を用いる方法がある。こ
の方法は、焼結体にした場合、Ni濃度が均一になると
いう点で優れているが、固溶硬化によって粉末の圧縮性
が低下してしまう為、成形体の密度が低くなり、機械的
特性も低下する;焼入れ性が良好な為、焼入れ後は均一
なマルテンサイト組織になることが多く、引張強度に優
れる反面、靭性面では、残留γ相とマルテンサイト組織
の不均一組織を有する他の方法に比べると劣る、といっ
た問題がある。
As a first method, there is a method using a so-called prealloyed iron powder in which Ni is dissolved in iron powder in advance. This method is excellent in that, when it is made into a sintered body, the Ni concentration is uniform, but the compressibility of the powder is reduced due to solid solution hardening, so that the density of the molded body is reduced and mechanical Deterioration of properties; good quenchability, often resulting in uniform martensite structure after quenching, excellent tensile strength, but with toughness, non-uniform structure of residual γ phase and martensite structure There is a problem that it is inferior to the above method.

【0004】第二の方法として、Ni、Cu、Moの単
体元素、或いはこれらの内2種以上の元素を予め合金し
た合金微粉を拡散付着させる方法が提案されている(特
開平2−145703号公報)。この方法は、上記第一
のプレアロイ型鉄粉を用いる方法に比べれば圧縮性に優
れるものの、依然としてNiの合金化による圧縮性の低
下は避けられず、拡散付着処理により製造コストが上昇
するという問題もある。
As a second method, there has been proposed a method of diffusing and adhering a single element of Ni, Cu and Mo, or an alloy fine powder obtained by pre-alloying two or more of these elements (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-145703). Gazette). Although this method is superior in compressibility as compared with the method using the first pre-alloyed iron powder, the reduction in compressibility due to alloying of Ni is still unavoidable, and the production cost is increased due to the diffusion adhesion treatment. There is also.

【0005】そこで、この様なNi添加による圧縮性の
低下を防止することを目的として、特公平7−4568
3号公報には、粒子の大きさが45μm以下のNi、C
u及びMoの合金元素粉末を、潤滑剤とバインダーとの
共溶融物によって付着させる方法が提案されている。
[0005] To prevent such a decrease in compressibility due to the addition of Ni, Japanese Patent Publication No. 7-4568.
No. 3 discloses Ni, C having a particle size of 45 μm or less.
A method has been proposed in which alloy element powders of u and Mo are attached by a co-melt of a lubricant and a binder.

【0006】しかしながら、上記の方法には以下の様な
問題がある。同公報によれば、45μm以下のNi粉末
(より好ましくは15μm以下)の割合を60%以上に
すれば、鉄粉粒子へのNi粉末の付着度が向上する旨記
載されている。しかしながら本発明者らの検討結果によ
れば、この様な微細なNi粉末(従って凝集し易い)を
使用する場合、潤滑剤とバインダーを混合・加熱し、得
られる共溶融物によってNi等の合金元素粉末を鉄粉粉
末に付着処理させるといった本公報の方法を採用したの
では、Niの凝集をうまく解砕して均一に混合すること
は困難であり、機械的特性が大きくばらつくことが分か
った。更に、この方法によれば、焼入れした後に残留γ
相が粗大化してしまい、機械的強度に悪影響を及ぼすこ
とも分かった。
However, the above method has the following problems. According to the publication, it is described that when the proportion of Ni powder of 45 μm or less (more preferably, 15 μm or less) is 60% or more, the degree of adhesion of the Ni powder to iron powder particles is improved. However, according to the study results of the present inventors, when using such fine Ni powder (and thus easily agglomerated), a lubricant and a binder are mixed and heated, and an alloy such as Ni is mixed with the obtained co-melt. It has been found that it is difficult to uniformly disintegrate and agglomerate Ni by using the method of this publication in which the elemental powder is adhered to the iron powder, and the mechanical properties vary greatly. . Furthermore, according to this method, after quenching, the residual γ
It was also found that the phase was coarsened, which adversely affected the mechanical strength.

【0007】この様に、焼結鋼の機械的強度を高めるこ
とを目的として、微細なNi粉末の使用が有効であるこ
とは示唆されているものの、これまでに開示された方法
は、いずれもNiの添加効果を有効に発揮させるものと
は言えず、逆に機械的強度のばらつきを招くという問題
があった。
Although it has been suggested that the use of fine Ni powder is effective for the purpose of increasing the mechanical strength of sintered steel, any of the methods disclosed so far has been proposed. It cannot be said that the effect of adding Ni is effectively exhibited, and conversely, there is a problem that variation in mechanical strength is caused.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、その目的は、優れた引張強
度や疲労強度などの機械的特性が得られると共に、該特
性のばらつきが少ない高強度焼結鋼用複合粉末を提供す
ると共に、この様な粉末を効率よく製造することのでき
る方法も合わせて提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain excellent mechanical properties such as tensile strength and fatigue strength, and to reduce variations in the properties. An object of the present invention is to provide a composite powder for high-strength sintered steel with a small amount, and also provide a method capable of efficiently producing such a powder.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係わる第1の高強度焼結鋼用複合粉末
とは、 平均粒径5μm以下のNi粉末:0.2〜8%, グラファイト粉末 :0.2〜1.0%, 固体結合剤 :0.05〜0.5%, 残部:粒径45〜150μmの範囲に50%以上が含ま
れる鉄粉を満足すると共に、下式(1)に示す鉄粉に対
するNiの付着度が90%以上に調整されたものである
ところに要旨を有するものである。
Means for Solving the Problems The first composite powder for high-strength sintered steel according to the present invention which can solve the above-mentioned problems is a Ni powder having an average particle size of 5 μm or less: 0.2 to 8%. , Graphite powder: 0.2 to 1.0%, solid binder: 0.05 to 0.5%, balance: iron powder containing 50% or more in the range of particle size of 45 to 150 μm. The gist lies in that the degree of adhesion of Ni to the iron powder shown in the formula (1) is adjusted to 90% or more.

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】更に、上記課題を解決することのできた本
発明の第2の高強度焼結鋼用複合粉末とは、 平均粒径5μm以下のNi粉末 :0.2〜8%, ラファイト粉末 :0.2〜1.0%, 固体結合剤 :0.05〜0.5%, Cu:0.5〜4%及び/又はMo:0.2〜5%, 残部:粒径45〜150μmの範囲に50%以上が含ま
れる鉄粉を満足すると共に、上式(1)に示す鉄粉に対
するNiの付着度が90%以上に調整されたものである
ところに要旨を有するものである。
Further, the second composite powder for a high-strength sintered steel of the present invention which can solve the above-mentioned problems is as follows: Ni powder having an average particle size of 5 μm or less: 0.2 to 8%, graphite powder: 0 0.2 to 1.0%, solid binder: 0.05 to 0.5%, Cu: 0.5 to 4% and / or Mo: 0.2 to 5%, balance: particle size in the range of 45 to 150 μm And the gist is that the iron powder containing 50% or more is satisfied and the degree of adhesion of Ni to the iron powder shown in the above formula (1) is adjusted to 90% or more.

【0012】尚、より優れた機械的特性を得る為に、上
記第1及び第2の高強度焼結鋼用複合粉末において、鉄
粉が、下式(2)に示すロージンラムラーの粒度分布式
において分布指数nが1.5〜5.0を満足すると共
に、該式(2)においてR=50における粒径のメディ
アン径dp50が50.0〜90μmを満足するものは本
発明の好ましい態様である。 log{log (100/R)}=log β’+nlog (dp)・・・(2) 式中、Rは或る粒径よりも大きい(ふるい上)粒子が全
体に対して占める割合(%)、nは分布指数、dpは粒
径(μm) β’=β/In10(但しβは粒度特性係数)を夫々意味
する。
In order to obtain more excellent mechanical properties, in the first and second composite powders for high-strength sintered steel, the iron powder has a particle size distribution of Rosin Ramler represented by the following formula (2). with distribution index n satisfy the 1.5 to 5.0 in the equation, that median diameter dp 50 particle size in the R = 50 satisfies the 50.0~90μm in formula (2) is preferably of the present invention It is an aspect. log {log (100 / R)} = log β '+ nlog (dp) (2) In the formula, R is a ratio (%) of particles larger than a certain particle size (on a sieve) to the whole. , N is the distribution index, and dp is the particle size (μm) β ′ = β / In10 (where β is the particle size characteristic coefficient).

【0013】上記第1の複合粉末を製造するに当たって
は、平均粒径5μm以下のNi粉末;グラファイト粉
末;(第2の複合粉末を製造するに当たってはCu粉及
び/又はMo粉);残部:粒径45〜150μmの範囲
に50%以上が含まれる鉄粉からなる混合粉末に、固体
結合剤の1〜16%溶剤溶液を加えて混合した後、溶剤
を蒸発させるところに要旨を有するものである。ここ
で、上記方法に用いられる鉄粉が、上式(2)に示すロ
ージンラムラーの粒度分布式において分布指数nが1.
5〜5.0を満足すると共に、該式(2)においてR=
50における粒径のメディアン径dp50が50.0〜9
0μmを満足するものは、より優れた機械的特性が得ら
れるので非常に有用である。
In producing the first composite powder, Ni powder having an average particle diameter of 5 μm or less; graphite powder; (Cu powder and / or Mo powder in producing the second composite powder); After adding a 1 to 16% solvent solution of a solid binder to a mixed powder composed of iron powder containing 50% or more in a diameter of 45 to 150 µm and mixing, the solvent is evaporated. . Here, the iron powder used in the above method has a distribution index n of 1. in the particle size distribution formula of Rosin Ramler shown in the above equation (2).
5 to 5.0, and in the formula (2), R =
The median diameter dp50 of the particle size at 50 is 50.0-9.
Those satisfying 0 μm are very useful because more excellent mechanical properties can be obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者らは、Ni添加焼結鋼に
おけるNi粉末のサイズと機械的特性との関係について
鋭意研究を重ねた結果、固体結合剤を湿式混合法により
添加することにより、非常に微細なNi粉末であっても
鉄粉に対する付着度を著しく高めることができると共
に、良好な機械的特性が得られることを見出し、本発明
を完成したのである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have conducted intensive studies on the relationship between the size and mechanical properties of Ni powder in a Ni-added sintered steel. As a result, by adding a solid binder by a wet mixing method. The present inventors have found that even with a very fine Ni powder, the degree of adhesion to iron powder can be significantly increased and good mechanical properties can be obtained, and the present invention has been completed.

【0015】まず、本発明の第1の高強度焼結鋼用複合
粉末(単に焼結用粉末と略記する場合がある)は、 平均粒径5μm以下のNi粉末:0.2〜8%, グラファイト粉末 :0.2〜1.0%, 固体結合剤 :0.05〜0.5%, 残部:粒径45〜150μmの範囲に50%以上が含ま
れる鉄粉を満足することが必要である。以下、各成分毎
に詳しく説明する。
First, the first composite powder for high-strength sintered steel of the present invention (which may be simply abbreviated as sintering powder) is a Ni powder having an average particle size of 5 μm or less: 0.2 to 8%, Graphite powder: 0.2 to 1.0%, solid binder: 0.05 to 0.5%, balance: It is necessary to satisfy iron powder containing 50% or more in the range of particle size of 45 to 150 μm. is there. Hereinafter, each component will be described in detail.

【0016】平均粒径5μm以下のNi粉末:0.2
〜8% 前述した様に、鉄粉中にNi粉末を添加して圧粉・焼結
すると、Niは鉄粉中に拡散していき、焼結体の機械的
特性向上に寄与することが知られている。この様なNi
添加による効果は、0.2%未満では不十分である。好
ましくは1.0%以上、より好ましくは1.5%以上で
ある。逆に8%を超えると焼結体中に残留γ相が必要以
上に増える為、機械的特性が低下する。好ましくは4%
以下であり、より好ましくは3%以下である。
Ni powder having an average particle size of 5 μm or less: 0.2
In 8% as described above, when the addition of Ni powder compacting and sintering in the iron powder, Ni is gradually diffused into the iron powder, which contributes to improving mechanical properties of the sintered body knowledge Have been. Ni like this
The effect of adding less than 0.2% is insufficient. It is preferably at least 1.0%, more preferably at least 1.5%. Conversely, if the content exceeds 8%, the residual γ phase in the sintered body increases more than necessary, and the mechanical properties deteriorate. Preferably 4%
Or less, more preferably 3% or less.

【0017】一方、Niの鉄粉中への拡散速度はあまり
速くない為、通常の焼結条件では、Ni濃度を完全に均
一にすることは困難であり、焼結体中にNiに富む相が
形成されてしまう。この様に鉄粉に対してNiが局所的
に或る割合以上になると、焼入れ等の熱処理を施した場
合、残留γ相が形成される。特開平2−254137号
公報によれば、この残留γ相は、歪みが加わった時にマ
ルテンサイト組織に変態するので焼結体の高強度化には
有効である旨報告されているが、本発明者らが検討した
ところ、残留γ相のサイズが大き過ぎると、それ自体の
強度が低い為に、焼結体全体としての強度が低下するこ
とが分かった。従って、優れた機械的強度を得る為に
は、できるだけ微細な残留γ相を均一に分散させること
が必要であり、その為には、Ni粉末の平均粒径を5μ
m以下にしなければならない。好ましくは3μm以下で
あり、更に高強度を得たい場合は1μm以下にすること
が推奨される。更に、後記する如く、Ni粉末の粒径を
微細にすればする程、固体結合剤による鉄粉への付着度
を顕著に高めることができる為、この様な観点からも、
できるだけ微細な粒径のものを用いることが好ましい。
On the other hand, since the diffusion rate of Ni into the iron powder is not very high, it is difficult to make the Ni concentration completely uniform under ordinary sintering conditions, and the Ni-rich phase is contained in the sintered body. Is formed. When Ni locally exceeds a certain ratio with respect to the iron powder, a residual γ phase is formed when heat treatment such as quenching is performed. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-254137, it is reported that this residual γ phase is effective for increasing the strength of a sintered body because it transforms into a martensite structure when strain is applied. The present inventors have studied and found that if the size of the residual γ phase is too large, the strength of the sintered body as a whole decreases because the strength of the sintered body itself is low. Accordingly, in order to obtain excellent mechanical strength, it is necessary to uniformly disperse the finer residual γ phase as much as possible.
m or less. It is preferably 3 μm or less, and if it is desired to obtain higher strength, it is recommended to be 1 μm or less. Furthermore, as described later, the smaller the particle size of the Ni powder, the more significantly the degree of adhesion of the solid binder to the iron powder can be significantly increased.
It is preferable to use one having the smallest possible particle size.

【0018】グラファイト粉末:0.2〜1.0% グラファイト粉末は、強度を高めるのに有用であり、そ
の為には0.2%以上添加することが必要である。好ま
しくは0.4%以上であり、より好ましくは0.5%以
上である。但し、1.0%を超えると、過剰なCが析出
してしまい、充分な強度が得られなくなる。好ましくは
0.8%以下であり、より好ましくは0.7%以下であ
る。
Graphite powder: 0.2-1.0% Graphite powder is useful for increasing the strength, and for that purpose, it is necessary to add 0.2% or more. It is preferably at least 0.4%, more preferably at least 0.5%. However, if it exceeds 1.0%, excessive C is precipitated, and sufficient strength cannot be obtained. Preferably it is 0.8% or less, more preferably 0.7% or less.

【0019】固体結合剤:0.05〜0.5% 固体結合剤は、鉄粉中にNi粉末を充分付着させること
ができるだけの量を添加することが必要であり、0.0
5%未満では付着率が不十分である。好ましくは0.0
8%以上であり、より好ましくは0.12%以上であ
る。一方、0.5%を超えると粉末の流れ性が悪くな
り、かえって機械的特性のばらつきが大きくなる。好ま
しくは0.4%以下であり、より好ましくは0.3%以
下である。
Solid binder: 0.05 to 0.5% The solid binder needs to be added in an amount sufficient to allow the Ni powder to sufficiently adhere to the iron powder.
If it is less than 5%, the adhesion rate is insufficient. Preferably 0.0
8% or more, more preferably 0.12% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.5%, the flowability of the powder becomes poor, and the dispersion of the mechanical properties becomes rather large. Preferably it is 0.4% or less, more preferably 0.3% or less.

【0020】尚、本発明に使用される固体結合剤は特に
限定されず、Ni粉末を鉄粉表面に付着し得るものであ
れば良く、例えばスチレンとブタジエン及び/又はイソ
プレンをモノマー成分とする共重合体;エチレンとプロ
ピレンをモノマー成分とする共重合体;脂肪酸エステル
類等が挙げられる。
The solid binder used in the present invention is not particularly limited as long as it can adhere Ni powder to the surface of iron powder. For example, a solid binder containing styrene, butadiene and / or isoprene as a monomer component can be used. Polymers; copolymers containing ethylene and propylene as monomer components; and fatty acid esters.

【0021】残部:粒径45〜150μmの範囲に50
%以上が含まれる鉄粉 本発明に用いられる鉄粉は、純度99%以上の純鉄粉で
あっても良いし、或いは、焼結体の更なる強度向上を目
的として、純度99%未満の鉄粉であってNi、Mo、
Cr、Mn等の合金元素を添加したものや、不純物とし
てその他の元素を含むものであっても良い。
The balance: 50 in the range of 45 to 150 μm in particle size.
% Or more iron powder The iron powder used in the present invention may be a pure iron powder having a purity of 99% or more, or a powder having a purity of less than 99% for the purpose of further improving the strength of the sintered body. Iron powder, Ni, Mo,
It may be a material to which an alloy element such as Cr or Mn is added, or a material containing another element as an impurity.

【0022】焼結鋼の強度を高くする為には、45〜1
50μmの範囲に50%以上が含まれる様な鉄粉を使用
することが必要である。45μm未満のもの、特に25
μm以下のものが多く含まれると、付着されるべきNi
粉末の大きさに拮抗して充分な付着度が得られなくなる
ばかりか、圧縮性が低下して成形体の密度が低くなり、
強度も低下する等の問題がある。一方、150μmを超
える部分が多く含まれると、焼結したときに結晶粒の粗
大化を招き、強度が低下する。好ましくは45〜150
μmの範囲に70%以上が含まれる鉄粉を使用すること
が好ましい。本発明の第2の焼結鋼用粉末は、更に機械
的特性の向上を目指して、上記〜の粉末に加えて下
記を添加し、残部を上記鉄粉とするものである。
In order to increase the strength of the sintered steel, 45 to 1
It is necessary to use iron powder such that 50% or more is contained in the range of 50 μm. Less than 45 μm, especially 25
If a large amount of particles of less than μm
Not only is it impossible to obtain a sufficient degree of adhesion by antagonizing the size of the powder, but also the compressibility is reduced and the density of the molded body is reduced,
There are problems such as a decrease in strength. On the other hand, when a large portion exceeding 150 μm is contained, the crystal grains are coarsened when sintered, and the strength is reduced. Preferably 45 to 150
It is preferable to use iron powder containing 70% or more in the range of μm. The second powder for sintered steel of the present invention is intended to further improve the mechanical properties by adding the following in addition to the above powders and making the remainder iron powder.

【0023】Cu:0.5〜4%及び/又はMo:
0.2〜5% Cu及びはMoは、焼結体の物性を改善する為に添加さ
れる。このうちCuは焼結時に液相を生じて焼結を促
し、強度を改善する元素である。0.5%未満では十分
な効果が得られない。より好ましくは0.8%以上であ
る。一方、4%を超えて添加しても向上効果が飽和し、
経済的に無駄である。より好ましくは2.5%以下であ
る。使用時には、電解銅粉やアトマイズ銅粉を用いるこ
とが推奨される。
Cu: 0.5-4% and / or Mo:
0.2 to 5% Cu and Mo are added to improve the physical properties of the sintered body. Among them, Cu is an element which generates a liquid phase during sintering to promote sintering and improve strength. If it is less than 0.5%, a sufficient effect cannot be obtained. It is more preferably at least 0.8%. On the other hand, even if added over 4%, the improvement effect is saturated,
It is economically useless. It is more preferably at most 2.5%. At the time of use, it is recommended to use electrolytic copper powder or atomized copper powder.

【0024】Moは鉄粉中への固溶強化及び焼入れ性を
高め、機械的性質の向上に寄与する元素である。0.2
%未満ではその効果を有効に発揮することができない。
より好ましくは0.5%以上である。一方、5%を超え
て添加しても効果が飽和してしまう。より好ましくは
3.0%以下である。使用時には、プレアロイ法により
予めMoを合金化させた鉄粉を用いても良いし、或いは
Mo粉末やFe−Mo合金粉末を用いても良い。
Mo is an element that enhances solid solution strengthening and hardenability in iron powder and contributes to improvement of mechanical properties. 0.2
%, The effect cannot be exhibited effectively.
More preferably, it is 0.5% or more. On the other hand, even if it exceeds 5%, the effect is saturated. It is more preferably at most 3.0%. At the time of use, iron powder obtained by alloying Mo in advance by a pre-alloy method may be used, or Mo powder or Fe-Mo alloy powder may be used.

【0025】尚、より優れた強度を有する焼結鋼を得る
為には、上記鉄粉が、更に、上式(2)に示すロージン
ラムラーの粒度分布式における分布指数nが1.5〜
5.0を満足すると共に、該式(2)においてR=50
における粒径のメディアン径dp50が50.0〜90μ
mを満足するものであることが推奨される。以下、この
様な要件を定めた理由について、ロージンラムラー分布
式を用いて説明する。
In order to obtain a sintered steel having more excellent strength, the iron powder is further required to have a distribution index n of 1.5 to 1.5 in the particle size distribution formula of Rosin-Rammler shown in the above formula (2).
5.0 and R = 50 in the formula (2).
Median diameter dp 50 of 50.0 to 90 μm
It is recommended that m be satisfied. Hereinafter, the reason for setting such requirements will be described using a Rosin-Rammler distribution equation.

【0026】ロージンラムラー分布式は、粉粒体の粒度
分布を表すのに通常用いられる分布式であり、下式
(3)で表される。 R=100exp {−β(dp)n } ・・・ (3) 式中、R,β,nおよびdpは前と同じ意味である。こ
の式を、以下の様にして変形すると上式(2)が得られ
る。まず、上式(3)の常用対数をとると以下の様にな
る。
The Rosin-Rammler distribution formula is a distribution formula usually used to express the particle size distribution of the powdery granules, and is represented by the following formula (3). R = 100 exp {−β (dp) n } (3) In the formula, R, β, n and dp have the same meaning as before. By transforming this equation as follows, the above equation (2) is obtained. First, the common logarithm of the above equation (3) is as follows.

【0027】 log R=log 100+log [exp {−β(dp)n }] log (R/100)=log [exp {−β(dp)n }] ここで、 log [exp {−β(dp)n }]=In[exp {−β(d
p)n }]/In10 であるから、 log (R/100)=In[exp {−β(dp)n }]/In10 =−β(dp)n /In10 となる。従って、 log (100/R)=β(dp)n /In10 ここで、β’=β/In10とすると、 log (100/R)=β’(dp)n 更に常用対数をとると、 log {log (100/R)}=log {β’(dp)n } =log β’+nlog (dp)・・・(2) となり、上式(2)が得られるのである。
Log R = log 100 + log [exp {−β (dp) n }] log (R / 100) = log [exp {−β (dp) n }] where log [exp {−β (dp) n }] = In [exp {−β (d
p) n }] / In10, so that log (R / 100) = In [exp {-β (dp) n }] / In10 = -β (dp) n / In10. Therefore, log (100 / R) = β (dp) n / In10 Here, if β ′ = β / In10, then log (100 / R) = β ′ (dp) n, and taking the common logarithm, log { log (100 / R)} = log {β ′ (dp) n } = log β ′ + nlog (dp) (2), and the above equation (2) is obtained.

【0028】この様にして得られた式(2)につき、横
軸にlog (dp)を、縦軸にlog β’(=β/In10)
をとると、図1に示す直線性の累積粒度分布式が得られ
る。該式の傾き(勾配)が分布指数nであり、nの値が
小さいと粒度分布は広くなり、nの値が大きいと粒度分
布は狭くなる。また、該式のy切片(即ちdp=1μ
m)からβを算出することができるが、R=50のとき
の粒径、即ちメディアン径dp50(中央累積値,50%
粒径)は、β=In2/(dp50n により算出すること
ができる。
For the equation (2) thus obtained, log (dp) is plotted on the horizontal axis and log β ′ (= β / In10) on the vertical axis.
, A linear cumulative particle size distribution equation shown in FIG. 1 is obtained. The slope (gradient) of the equation is the distribution index n, and the particle size distribution becomes wider when the value of n is small, and the particle size distribution becomes narrow when the value of n is large. Also, the y-intercept of the equation (that is, dp = 1μ)
β can be calculated from m), but the particle diameter when R = 50, that is, the median diameter dp 50 (central cumulative value, 50%
Particle size) can be calculated by β = In2 / (dp 50 ) n .

【0029】まず、本発明ではメディアン径dp50を5
0.0〜90μmにすることが好ましい。dp50が小さ
過ぎる鉄粉には、微細なNi粉末やグラファイトはあま
り付着せず、鉄粉の見掛け密度や成形体密度も大きくな
り難いからである。好ましくは50.0μm以上であ
り、より好ましいのは60μm以上である。一方、dp
50が大き過ぎる鉄粉では、添加したNi粉末が該鉄粉の
中心部まで拡散しない為、強度向上効果が充分得られな
い。好ましくは90μm以下であり、より好ましいのは
80μm以下である。
First, in the present invention, the median diameter dp505
The thickness is preferably set to 0.0 to 90 μm. dp50Is small
Fine iron powder and graphite are not sufficient for excessive iron powder.
Does not adhere, and the apparent density and compact density of iron powder increase.
Because it is difficult. Preferably at least 50.0 μm
More preferably, it is 60 μm or more. On the other hand, dp
50Is too large, the added Ni powder is
Does not diffuse to the center, so sufficient strength improvement cannot be obtained
No. It is preferably 90 μm or less, and more preferably
It is 80 μm or less.

【0030】一方、メディアン径dp50が同じであって
も、分布指数nが小さいと粒度のばらつきが大きくな
り、粗大な鉄粉が多く混在することになる。この様な観
点から、本発明では上記分布指数nを1.5〜5.0に
することが好ましい。n値が1.5より小さい粗大な鉄
粉に対しては、添加したNi粉末が、該鉄粉の中心部ま
で拡散しない為、強度向上効果が充分得られない。より
好ましくは2.0以上である。一方、n値が大きいこと
は粒度分布が狭い、即ち粒径がそろっていることを意味
するが、n値が5.0を超えると、鉄粉の見掛け密度や
成形体密度が共に小さくなってしまう。より好ましいの
は3.0以下である。
On the other hand, even if the median diameter dp 50 is the same, if the distribution index n is small, the variation in particle size becomes large, and a large amount of coarse iron powder is mixed. From such a viewpoint, in the present invention, the distribution index n is preferably set to 1.5 to 5.0. For a coarse iron powder having an n value smaller than 1.5, the added Ni powder does not diffuse to the center of the iron powder, so that the effect of improving the strength cannot be sufficiently obtained. More preferably, it is 2.0 or more. On the other hand, a large value of n means that the particle size distribution is narrow, that is, the particle size is uniform. However, if the value of n exceeds 5.0, both the apparent density and the compact density of the iron powder decrease. I will. More preferably, it is 3.0 or less.

【0031】本発明の焼結鋼用粉末は、基本的に上記第
1及び第2の成分組成を有するものであるが、更に、残
部:鉄粉において、潤滑剤を0.2〜1.0%の範囲で
加えることも可能である。潤滑剤は、プレス成形を容易
にすると共に、金型成形する際、型かじり等の発生を有
効に防止することができるという点で非常に有用であ
り、焼結鋼用粉末製造時に、原料粉末の一部として予め
添加しておくことにより、この様な効果を有効に発揮さ
せることができる。勿論、焼結鋼用粉末製造時には添加
せずに、プレス成形や金型成形の際に使用することもで
きる。上記潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステア
リン酸カルシウム、ワックス系潤滑剤等といった通常使
用される潤滑剤が挙げられる。
The powder for sintered steel of the present invention basically has the above-mentioned first and second component compositions. It is also possible to add in the range of%. Lubricants are very useful in that they facilitate press molding and can effectively prevent the occurrence of mold galling and the like during die molding. By adding in advance as a part of the above, such an effect can be effectively exerted. Of course, it can be used in press molding and die molding without being added during the production of powder for sintered steel. Examples of the lubricant include commonly used lubricants such as zinc stearate, calcium stearate, and wax-based lubricant.

【0032】更に、本発明の焼結鋼用粉末は、下式
(1)で算出される鉄粉中へのNiの付着度が90%以
上であることが必要である。この様な高度の付着度を有
するものは、優れた機械的特性を有すると共に、Niの
偏析に起因する機械的特性のばらつきを著しく抑制する
ことができる。更に95%以上にしたものは、強度のば
らつきを格段に抑えることができる。
Further, in the sintered steel powder of the present invention, the degree of adhesion of Ni to iron powder calculated by the following equation (1) needs to be 90% or more. Those having such a high degree of adhesion have excellent mechanical properties and can significantly suppress variations in mechanical properties due to segregation of Ni. Further, in the case of 95% or more, the variation in strength can be remarkably suppressed.

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】上式(1)は、添加したNi粉末中、何%
のNiが鉄粉中に付着したかを算出する為に、100メ
ッシュおよび200メッシュの篩いを使用して評価する
ものである。即ち、この評価法によれば、100メッシ
ュの篩いは通過するが200メッシュの篩いは通過しな
い領域には、Ni粉末が付着した鉄粉が90%以上(好
ましくは95%以上)存在するのに対し、鉄粉に付着し
ていないフリーのNi粉末は平均粒径5μm以下と非常
に微細である為、200メッシュの篩いを通過し、一
方、Ni粉末同士が凝集して粗大な粉末を形成したもの
は100メッシュの篩いを通過しないという様に篩い分
けられるのである。次に、上記原料粉末を用いて、上式
(1)に示すNiの付着度が90%以上である高強度焼
結鋼用複合粉末を製造する方法について説明する。
The above formula (1) indicates that what percentage of the added Ni powder is
Is evaluated using a 100-mesh and a 200-mesh sieve in order to calculate whether or not Ni has adhered to the iron powder. That is, according to this evaluation method, 90% or more (preferably 95% or more) of iron powder to which Ni powder is attached exists in a region where a 100-mesh sieve passes but a 200-mesh sieve does not pass. On the other hand, the free Ni powder not adhering to the iron powder is very fine with an average particle diameter of 5 μm or less, so that it passed through a 200-mesh sieve, while the Ni powders aggregated to form a coarse powder. The objects are sieved such that they do not pass through a 100 mesh screen. Next, a method for producing a composite powder for high-strength sintered steel having the Ni adhesion shown by the above formula (1) of 90% or more using the above raw material powder will be described.

【0035】本発明では、Ni粉末を鉄粉へ付着させる
に当たり、まず、固体結合剤を溶剤に溶解しておく必要
がある。この様に、本発明では固体結合剤を予め溶剤で
溶解し所定濃度に調整してから、原料粉末中に加えると
いう湿式混合法を採用している点に最大の特徴を有する
ものである。
In the present invention, when attaching the Ni powder to the iron powder, it is necessary to first dissolve the solid binder in the solvent. As described above, the most significant feature of the present invention is that a wet mixing method is used in which the solid binder is dissolved in a solvent in advance, adjusted to a predetermined concentration, and then added to the raw material powder.

【0036】即ち、本発明では、平均粒径5μm以下と
いう極めて微細なNi粉末を用いている。前述した様
に、Niのサイズが微細になると混合粉末の搬送中にN
i粉末が偏析し、得られる焼結部品の機械的強度のばら
つきが大きくなってしまう。そこで、この様な問題を回
避してNi添加による機械的強度向上作用を有効に発揮
させる為に、溶剤で希釈した所定濃度の固体結合剤を使
用し、それにより、Ni粉末(同時にグラファイト粉末
も)を効率よく鉄粉表面に付着し得たのである。
That is, in the present invention, an extremely fine Ni powder having an average particle size of 5 μm or less is used. As described above, when the size of Ni becomes fine, N
The i-powder segregates, resulting in a large variation in mechanical strength of the resulting sintered part. Therefore, in order to avoid such a problem and effectively exert the effect of increasing mechanical strength by adding Ni, a solid binder having a predetermined concentration diluted with a solvent is used. ) Could be efficiently attached to the iron powder surface.

【0037】本発明に用いられる溶剤としては、ヘキサ
ン,アセトン,トルエン,アルコール類等の如く200
℃以下で揮発する有機溶剤であれば特に規定されない。
また、溶剤の添加量は固体結合剤を十分溶解し、且つ粉
末全体に浸透する量であることが必要であるが、多すぎ
ても蒸発させるのに時間がかかって製造効率が悪くな
る。従って、溶剤に対する固体結合剤の濃度を1〜16
%(好ましくは5〜12%)にしなければならない。
As the solvent used in the present invention, 200 solvents such as hexane, acetone, toluene and alcohols are used.
There is no particular limitation as long as it is an organic solvent that volatilizes at a temperature of not more than ° C.
Further, the amount of the solvent to be added must be sufficient to dissolve the solid binder and to penetrate into the whole powder, but if it is too much, it takes time to evaporate and the production efficiency is deteriorated. Therefore, the concentration of the solid binder with respect to the solvent is 1-16.
% (Preferably 5-12%).

【0038】次に、上記第1の焼結鋼用粉末を製造する
場合にはNi粉末,グラファイト粉末および鉄粉を、ま
た上記第2の焼結鋼用粉末を製造する場合にはNi粉
末,グラファイト粉末,Cu粉及び/又はMo粉,並び
に鉄粉を用意し、上記固体結合剤と共に、湿式状態で混
合し得る混合機の中に入れ湿式下で混合した後、50〜
140℃で加熱する等して溶剤を蒸発させる。
Next, Ni powder, graphite powder, and iron powder are used for producing the first sintered steel powder, and Ni powder, graphite powder and iron powder are used for producing the second sintered steel powder. Prepare graphite powder, Cu powder and / or Mo powder, and iron powder, put them together with the solid binder in a mixer that can be mixed in a wet state, and mix under a wet state.
The solvent is evaporated, for example, by heating at 140 ° C.

【0039】湿式混合機としては、要するに上記濃度の
固体結合剤と原料粉末を湿式下で混合し得るものであれ
ば特に限定されないが、例えば容器固定型の羽根付きミ
キサーの他、同じく容器固定型のスクリュータイプミキ
サーやリボンタイプミキサーなどが挙げられる。攪拌翼
がなく、湿式での混合ができない容器回転型のミキサー
等は、本発明に使用される混合機としては不適当であ
る。
The wet mixer is not particularly limited as long as the solid binder and the raw material powder having the above-mentioned concentrations can be mixed in a wet manner. For example, in addition to a container-fixed mixer with blades, a container-fixed mixer is also used. Screw-type mixer and ribbon-type mixer. A rotary mixer, which does not have a stirring blade and cannot be mixed in a wet system, is not suitable as a mixer used in the present invention.

【0040】この様に湿式混合機を使用するのは以下の
理由による。一般に、Ni粉末の平均粒径が5μm以下
になると凝集が激しくなる。その場合、通常のV型混合
機やダブルコーン型混合機といった容器回転型の混合機
による乾式混合では十分に均一な混合状態が得られな
い。これは、容器回転型の混合機では、粉末に加わる剪
断力が不十分である為にNi粉末の凝集を解砕すること
ができないこと、及び微細なNi粉末は容器内に存在す
るガス中に飛散し易く均一に混合できないこと等が主な
原因である。これに対して、本発明では、上記原料粉末
を容器固定型の羽根付きミキサーに入れて湿式下で混合
しているので、一層大きな剪断が加わってNi粉末の凝
集を解砕し得ると共に、ガス中への飛散も防止できるの
で、微細なNi粉末であっても均一に混合することが可
能になるのである。
The wet mixer is used for the following reasons. In general, when the average particle size of the Ni powder is 5 μm or less, agglomeration becomes severe. In this case, a sufficiently uniform mixing state cannot be obtained by dry mixing using a usual container-type mixer such as a V-type mixer or a double cone mixer. This is because, in a container rotating type mixer, the aggregating of Ni powder cannot be broken because the shearing force applied to the powder is insufficient, and the fine Ni powder is contained in the gas present in the container. The main cause is that they are easily dispersed and cannot be mixed uniformly. On the other hand, in the present invention, the raw material powder is placed in a mixer with a fixed-type blade and mixed under a wet method, so that a larger shearing force can be applied to disintegrate the agglomeration of the Ni powder and to reduce the gas. Since scattering into the inside can also be prevented, even a fine Ni powder can be uniformly mixed.

【0041】この様にして得られた混合粉末を、通常の
方法で成形・焼結熱処理することにより優れた機械的強
度を有し、且つそのばらつきが少ない焼結用粉末を得る
ことができる。具体的には、成形圧力は、4t/cm2
〜8t/cm2 とすることが好ましく、焼結温度は10
00〜1300℃とすることが推奨され、熱処理につい
ては、真空中からの焼入れ焼戻しや浸炭処理等を行うこ
とができる。
By subjecting the mixed powder thus obtained to molding and sintering heat treatment in a usual manner, a powder for sintering having excellent mechanical strength and little variation thereof can be obtained. Specifically, the molding pressure is 4 t / cm 2
T8 t / cm 2, and the sintering temperature is 10
It is recommended that the temperature be 00 to 1300 ° C., and as the heat treatment, quenching and tempering from a vacuum or carburizing treatment can be performed.

【0042】ここで、本発明の特徴を一層明確にする為
に、前記特公平7−45683号公報と対比させながら
説明する。まず、前記公報では、バインダーと潤滑剤の
共溶融物(かなり粘性の高いもの)を用い、該共溶融物
を鉄粉等の粉末に混合した後加熱しているのに対し、本
発明では、予め溶剤に溶かした固体結合剤を用い、他の
粉末と加熱せずに混合した後、次いで、使用した溶剤を
蒸発除去させる為に加熱している。即ち、本発明では、
(1) 潤滑剤は必須原料ではなく、(2) 使用した全粉末が
浸透する程度に溶剤を加え、湿式条件下で混合している
(従って、濃度がかなり薄い)点で、前記公報とは明瞭
に区別されるものである。
Here, in order to further clarify the features of the present invention, a description will be given in comparison with Japanese Patent Publication No. 7-45683. First, in the above publication, a co-melt of a binder and a lubricant (a material having a considerably high viscosity) is used, and the co-melt is mixed with a powder such as iron powder and then heated. After using a solid binder previously dissolved in a solvent and mixing with other powders without heating, the mixture is heated to evaporate and remove the used solvent. That is, in the present invention,
(1) The lubricant is not an essential raw material, and (2) the solvent is added to such an extent that all the powder used penetrates, and the mixture is mixed under wet conditions (therefore, the concentration is considerably low). They are clearly distinguished.

【0043】まず、(1) についてであるが、前記公報で
は、バインダーと潤滑剤の共溶融物によりNi粉末を付
着させているのに対し、本発明では、基本的に潤滑剤は
不要であり、必要に応じて、潤滑剤による上記作用を有
効に発揮させたい場合に添加すれば良い点で相違する。
本発明者らが検討したところ、前記公報によれば、潤滑
剤とバインダーの共溶融物を使用している為、本来の潤
滑剤による効果を有効に発揮させることができないこと
が分かった。
First, regarding (1), in the above-mentioned publication, Ni powder is adhered by a co-melt of a binder and a lubricant, whereas in the present invention, a lubricant is basically unnecessary. The difference is that, if necessary, it can be added when it is desired to effectively exert the above-mentioned action of the lubricant.
The present inventors have studied and found that according to the above-mentioned publication, since the co-melt of the lubricant and the binder is used, the original effect of the lubricant cannot be effectively exhibited.

【0044】次に、(2) については、前記公報では、溶
融したバインダーと潤滑剤が液体として存在するのみで
あるから、本発明の如く湿式混合による均一効果は得ら
れず、特に、凝集し易い5μm以下の微細なNi粉末を
用いる場合には不適当である。これに対して本発明で
は、固体結合剤の濃度は1〜16%とかなり薄く、使用
した全ての原料粉末を浸透させるのに充分な溶剤を添加
しているので、凝集し易い微細なNi粉末を使用した場
合であっても、湿式混合による均一効果を有効に発揮さ
せることができ、その結果、Ni粉末の鉄粉への付着度
を90%以上と著しく高くすることができるのである。
Next, as for (2), in the above-mentioned publication, since the molten binder and the lubricant are only present as liquids, the uniform effect by wet mixing as in the present invention cannot be obtained. It is unsuitable when a fine Ni powder of 5 μm or less is used. On the other hand, in the present invention, the concentration of the solid binder is as extremely low as 1 to 16%, and a sufficient amount of solvent is added to penetrate all the used raw material powders, so that fine Ni powder which is easy to aggregate is added. Is used, the uniform effect of wet mixing can be effectively exhibited, and as a result, the degree of adhesion of the Ni powder to the iron powder can be significantly increased to 90% or more.

【0045】以下実施例に基づいて本発明を詳述する。
ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術範囲に包含される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
However, the following examples do not limit the present invention,
All modifications and alterations without departing from the spirit of the preceding and following descriptions are included in the technical scope of the present invention.

【0046】[0046]

【実施例】【Example】

実施例1 表1〜5に示す組成比からなる鉄粉、Ni粉末及びグラ
ファイト粉末,更に必要に応じてCu粉末及び/又はM
o粉末を、羽付き高速ミキサー中に加えて10分間乾式
混合(V型ミキサーの場合は30分間混合)した後、ト
ルエンに溶解した固体結合剤(10%トルエン溶液)を
原料粉末に対して所望の添加量となる様に加え湿式下で
混合してから、加熱により溶剤を蒸発させ、必要に応じ
て潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)を添加することにより本
発明例および比較例の混合粉末を得た。尚、表中、No.
1〜33は潤滑剤を添加した例であり、No.2*〜13
*は、潤滑剤を添加しない例である。ここで例えばNo.
2*は、潤滑剤を添加しないこと以外はNo.2と全く同
じ組成および方法からなるものであり、他の*を付した
ものも同様である。
Example 1 Iron powder, Ni powder and graphite powder having composition ratios shown in Tables 1 to 5, and further, if necessary, Cu powder and / or M powder
o The powder is added to a high-speed mixer with wings, dry-mixed for 10 minutes (mixed for 30 minutes in the case of a V-type mixer), and then a solid binder (10% toluene solution) dissolved in toluene is added to the raw material powder. , And mixed under a wet method, and then the solvent is evaporated by heating, and if necessary, a lubricant (zinc stearate) is added to obtain mixed powders of the present invention and comparative examples. Was. In the table, No.
Nos. 1 to 33 are examples in which a lubricant was added.
* Is an example in which no lubricant is added. Here, for example, No.
No. 2 * has exactly the same composition and method as No. 2 except that no lubricant is added, and the same applies to those marked with other *.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】[0051]

【表5】 [Table 5]

【0052】この様にして得られた各粉末について以下
の特性を評価した。 [鉄粉に対するNiの付着度]上式に準じて測定した。 [引張強度]上記混合粉末を用い、6t/cm2 の圧力
下でJPMA(日本粉末冶金工業会)のM04−199
2に準拠して引張試験片を成形した後、[N2 +10%
2]雰囲気下、1120℃で焼結した。但し、潤滑剤
を添加していない粉末の場合には、金型にステアリン酸
亜鉛を適量塗布して成形した。更に、真空中、850℃
に加熱してから60℃の油中に焼入れした後、200℃
×30分の焼戻しを施してから引張試験を行い、引張強
度を測定した。尚、引張試験は各試験片について5回ず
つ測定し、[最大値−最小値]を引張強度のバラツキ範
囲とした。
The following characteristics were evaluated for each of the powders thus obtained. [Adhesion of Ni to Iron Powder] Measured according to the above equation. [Tensile strength] M04-199 of JPMA (Japan Powder Metallurgy Association) using the above mixed powder under a pressure of 6 t / cm 2.
After forming a tensile test piece in accordance with No. 2 , [N 2 + 10%
[H 2 ] sintering was performed at 1120 ° C. in an atmosphere. However, in the case of a powder to which no lubricant was added, an appropriate amount of zinc stearate was applied to a mold and molded. 850 ° C in vacuum
After quenching in oil at 60 ° C, heating to 200 ° C
After performing tempering for × 30 minutes, a tensile test was performed to measure the tensile strength. The tensile test was performed five times for each test piece, and [maximum value-minimum value] was defined as a range of variation in tensile strength.

【0053】[疲労強度]上記混合粉末を用い、6t/
cm2 の圧力下で12.5mm×12.5mm×100
mmに成形した後、[N2 +10%H2 ]雰囲気下、1
120℃で焼結してから、更にJIS Z2274の1
号試験片に準じて機械加工した。但し、潤滑剤を添加し
ていない粉末の場合には、金型にステアリン酸亜鉛を適
量塗布して成形した。この様にして得られた回転曲げ疲
労試験片を真空中、850℃に加熱してから60℃の油
中に焼入れした後、200℃×30分の焼戻しを施し、
小野式回転曲げの疲労強度を測定した。これらの結果を
表6〜8に示す。
[Fatigue strength] Using the above mixed powder, 6t /
12.5mm × 12.5mm × 100 under pressure of cm 2
mm and then in an atmosphere of [N 2 + 10% H 2 ]
After sintering at 120 ° C, JIS Z2274-1
Machined according to No. test specimen. However, in the case of a powder to which no lubricant was added, an appropriate amount of zinc stearate was applied to a mold and molded. The rotary bending fatigue test piece thus obtained was heated to 850 ° C. in a vacuum, then quenched in oil at 60 ° C., and then tempered at 200 ° C. for 30 minutes.
The fatigue strength of the Ono-type rotating bending was measured. Tables 6 to 8 show these results.

【0054】[0054]

【表6】 [Table 6]

【0055】[0055]

【表7】 [Table 7]

【0056】[0056]

【表8】 [Table 8]

【0057】No.1〜18および2*〜13*は、いず
れも本発明の要件を満足する実施例であり、引張強度お
よび疲労強度に優れると共に、引張強度のバラツキも少
ないことが分かる。なかでも、Niの粒径を3μm以下
に制御したものはNiの付着度が95%以上になり、更
に1μm以下に制御したものはNi付着度が99%以上
となり、引張強度ばらつきも一段と少なくなっている。
また、No.5〜6はベース鉄粉としてプレアロイ型の低
合金粉を用いた例であるが、本発明の要件を満足する
為、純鉄粉の場合と同様、優れた機械的特性を有してい
る。No.14〜18は、特性改善粉末であるCuやMo
を適正量添加した実施例であり、更に優れた機械的特性
を得ることができる。
Nos. 1 to 18 and 2 * to 13 * are examples satisfying the requirements of the present invention. It can be seen that the tensile strength and fatigue strength are excellent and the variation in tensile strength is small. Among them, those in which the particle size of Ni is controlled to 3 μm or less have a Ni adhesion of 95% or more, and those in which the particle size is controlled to 1 μm or less have a Ni adhesion of 99% or more, and the variation in tensile strength is further reduced. ing.
Nos. 5 to 6 are examples in which a prealloyed low alloy powder is used as the base iron powder. However, in order to satisfy the requirements of the present invention, the alloy has excellent mechanical properties as in the case of the pure iron powder. doing. Nos. 14 to 18 are characteristic improvement powders such as Cu and Mo.
Is an example in which an appropriate amount of is added, and further excellent mechanical properties can be obtained.

【0058】これに対してNo.19,20は、Ni粉末
の粒径が大きい比較例であり、適正なNiサイズを有す
る本発明例(例えばNo.1,2)に比べて上記機械的特
性が劣っており、引張強度のばらつきも大きい。No.2
1〜22は、Ni添加量が少ない/多い比較例であり、
本発明例(例えばNo.7〜8)に比べて引張強度や疲労
強度が低い。
On the other hand, Nos. 19 and 20 are comparative examples in which the particle size of the Ni powder is large, and the mechanical properties are larger than those of the present invention (for example, Nos. 1 and 2) having an appropriate Ni size. And the variation in tensile strength is large. No.2
1 to 22 are comparative examples in which the amount of added Ni is small / large,
The tensile strength and the fatigue strength are lower than those of the examples of the present invention (for example, Nos. 7 to 8).

【0059】No.23〜24はグラファイト添加量が少
ない/多い比較例であり、本発明例(例えばNo.9〜1
1)に比べて機械的特性が劣っている。No.25〜27
は、固体結合剤を添加しない/少ない/多い比較例であ
り、本発明例(例えばNo.12〜13)に比べて機械的
特性のばらつきが大きくなっている。
Nos. 23 to 24 are comparative examples in which the amount of added graphite is small / large, and are examples of the present invention (for example, Nos. 9 to 1).
The mechanical properties are inferior to 1). No. 25-27
Is a comparative example in which a solid binder is not added / a small amount / a large amount, and the variation in mechanical properties is larger than that of the present invention examples (for example, Nos. 12 to 13).

【0060】No.32は、固体結合剤を使用せずにV型
ミキサーで乾式混合した比較例であるが、微細なNi粉
末を鉄粉中に均一に付着させることができず、引張強度
のばらつきが大きくなっている。No.33は、特公平7
−45683号公報に記載の共溶融法を使用した従来例
であるが、混合能が不十分な為、引張強度のばらつきが
大きくなっている。
No. 32 is a comparative example in which dry mixing was performed with a V-type mixer without using a solid binder, but fine Ni powder could not be uniformly adhered to iron powder, and tensile strength was low. The variation is large. No.33 is Tokuhei 7
Although this is a conventional example using the co-melting method described in Japanese Patent No. 45683, the variation in tensile strength is large due to insufficient mixing ability.

【0061】No.28〜31は、特性改善粉末の添加量
が本発明で規定する好ましい範囲を外れる参考例であ
り、これら粉末の添加による機械的特性向上作用を有効
に発揮できないことが分かる。
Nos. 28 to 31 are reference examples in which the added amount of the property improving powder is out of the preferable range specified in the present invention, and it can be seen that the addition of these powders cannot effectively exert the effect of improving the mechanical properties.

【0062】実施例2 本実施例では、Ni付着度や引張強度などの特性に及ぼ
す鉄粉の粒度分布の影響を調べた。まず、鉄粉を分級
し、表9に示す粒度分布となる様にV型ミキサーで30
分間配合した。尚、図2は、表9の鉄粉のうち、分布指
数n(傾き)は概ね同じである(約2.0〜2.5)が
メディアン径dp50の異なる(最小48.1μm〜最大
96.8μm)鉄粉の粒度分布をグラフ化した図であ
り、図3は、表9の鉄粉のうち、メディアン径dp50
概ね同じである(約70〜74μm)が分布指数n(傾
き)の異なる(最小1.41〜最大5.24μm)鉄粉
の粒度分布をグラフ化した図である。尚、これらの図の
プロット法につき、図2の実施例No.2(図中、「−△
−」で表される式)を例に挙げて説明する。
Example 2 In this example, the effect of the particle size distribution of the iron powder on the characteristics such as the Ni adhesion and the tensile strength was examined. First, the iron powder was classified, and the iron powder was classified using a V-type mixer to a particle size distribution shown in Table 9.
Blend for minutes. Incidentally, FIG. 2, of the iron powder in Table 9, distribution index n (slope) is approximately the same (about 2.0 to 2.5) is different median diameter dp 50 (Min 48.1μm~ up to 96 .8Myuemu) is a diagram showing a graph of the particle size distribution of iron powder, Fig. 3, of the iron powder in Table 9, the median diameter dp 50 is approximately the same (about 70~74Myuemu) is distribution index n (slope) It is the figure which graphed the particle size distribution of iron powder with different (1.41-5.24 micrometer of maximum). The plot method of these figures is based on Example No. 2 of FIG. 2 (“− △
-) Will be described as an example.

【0063】例えば図中(イ)は、dp=45μm[即
ち、log(dp)=1.65]のときの[log{l
og(100/R)}]をプロットしたものである。d
p=45μmのとき、R(或る粒径よりも大きい粒子が
全体に対して占める割合)は、表9より、 100−23=77 となる。即ち、粒径が45μmよりも大きい粒子の割合
は77%であることを意味する。Rは77のとき、lo
g{log(100/R)}=−0.94となり、これ
をプロットしたのが図2中の(イ)である。
For example, (a) in the figure shows [log {l when dp = 45 μm [that is, log (dp) = 1.65].
og (100 / R)}]. d
When p = 45 μm, R (the ratio of particles larger than a certain particle size to the whole) is 100−23 = 77 from Table 9. That is, it means that the ratio of particles having a particle size larger than 45 μm is 77%. When R is 77, lo
g {log (100 / R)} = − 0.94, and this is plotted in FIG.

【0064】一方、図中(ロ)は、dp=150μm
[即ち、log(dp)=2.18]のときの[log
{log(100/R)}]をプロットしたものであ
る。dp=150μmのとき、Rは、表9より、 100−(23+15+18+25+16)=3 となる。即ち、粒径が150μmよりも大きい粒子の割
合は3%であることを意味する。Rは150のとき、l
og{log(100/R)}=0.18となり、これ
をプロットしたのが図2中の(ロ)である。
On the other hand, (b) in the drawing indicates that dp = 150 μm
[Ie, log (dp) = 2.18]
{Log (100 / R)}]. When dp = 150 μm, R is 100− (23 + 15 + 18 + 25 + 16) = 3 from Table 9. That is, the ratio of particles having a particle size larger than 150 μm is 3%. When R is 150, l
og {log (100 / R)} = 0.18, and this is plotted as (b) in FIG.

【0065】次に、この様にして得られた各鉄粉と、N
i粉末及びグラファイト粉末を、表10に示す配合比率
で羽付き高速ミキサー中に加えて10分間乾式混合した
後、トルエンに溶解した固体結合剤(10%トルエン溶
液)を原料粉末に対して所望の添加量となる様に加え湿
式下で混合してから、加熱により溶剤を蒸発させ、更に
潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)を添加することにより本発
明例および比較例の混合粉末を得た。
Next, each of the iron powders thus obtained was mixed with N
i powder and graphite powder were added in a mixing ratio shown in Table 10 in a high-speed mixer with wings and dry-mixed for 10 minutes, and then a solid binder (10% toluene solution) dissolved in toluene was added to a desired amount of the raw material powder. The mixture was added in the amount to be added and mixed under a wet method, then the solvent was evaporated by heating, and a lubricant (zinc stearate) was further added to obtain mixed powders of the present invention and comparative examples.

【0066】この様にして得られた各粉末について、鉄
粉に対するNiの付着度を測定すると共に、実施例1と
同様にして成形、焼結、機械加工、熱処理することによ
り引張試験および疲労試験を行い、引張強度、引張強度
バラツキ範囲、および疲労強度を測定した。尚、これら
の特性評価は、実施例1と同様にして行った。得られた
結果を表11に示す。
For each of the powders thus obtained, the degree of adhesion of Ni to the iron powder was measured, and molding, sintering, machining, and heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a tensile test and a fatigue test. , And the tensile strength, the range of variation in the tensile strength, and the fatigue strength were measured. The evaluation of these characteristics was performed in the same manner as in Example 1. Table 11 shows the obtained results.

【0067】[0067]

【表9】 [Table 9]

【0068】[0068]

【表10】 [Table 10]

【0069】[0069]

【表11】 [Table 11]

【0070】表11の結果から以下の様に考察すること
ができる。No.1〜5は、いずれも鉄粉の粒度分布が本
発明の好ましい要件を満足する本例であり、Ni付着率
が良好で、引張強度および疲労強度に優れると共に引張
強度のバラツキも少ないことが分かる。
The following can be considered from the results in Table 11. Nos. 1 to 5 are all examples in which the particle size distribution of the iron powder satisfies the preferable requirements of the present invention, and has a good Ni adhesion rate, excellent tensile strength and fatigue strength, and little variation in tensile strength. I understand.

【0071】これに対してNo.6,7は、メディアン径
が大きい/小さい例、No.8,9は、分布指数が大きい
/小さい例であるが、いずれも上記本発明例に比べて引
張強度や疲労強度が低い。このうちNo.8は、分布指数
が大きくて鉄粉の粒度分布が狭すぎる為、成形時に充分
大きい密度が得られず、またNo.9は、逆に分布指数が
小さくて粗大な粒径の鉄粉を多く含む為にNi粉末の添
加効果が充分得られず、その結果、いずれの場合もNi
付着度が小さくなっている。
On the other hand, Nos. 6 and 7 are examples in which the median diameter is large / small, and Nos. 8 and 9 are examples in which the distribution index is large / small. Low strength and fatigue strength. Among them, No. 8 has a large distribution index and the particle size distribution of the iron powder is too narrow, so that a sufficiently large density cannot be obtained at the time of molding. No. 9 has a small distribution index and conversely a coarse particle size. Because of the large amount of iron powder, the effect of adding Ni powder was not sufficiently obtained.
The degree of adhesion is small.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明は上記の様に構成されており、引
張強度および疲労強度に優れると共に、引張強度のバラ
ツキが少ない焼結鋼用粉末を効率よく得ることができ
た。
Industrial Applicability The present invention is constituted as described above, and it is possible to efficiently obtain a powder for sintered steel which is excellent in tensile strength and fatigue strength and has little variation in tensile strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】式(2)で示されるロージンラムラー分布式を
グラフ化した図である。
FIG. 1 is a graph showing a Rosin-Rammler distribution equation represented by equation (2).

【図2】実施例2に用いた鉄粉のうち、分布指数は概ね
同じであるがメディアン径の異なる鉄粉の粒度分布をグ
ラフ化した図である。
FIG. 2 is a graph showing a particle size distribution of iron powders having substantially the same distribution index but different median diameters among iron powders used in Example 2.

【図3】実施例2に用いた鉄粉のうち、メディアン径は
概ね同じであるが分布指数の異なる鉄粉の粒度分布をグ
ラフ化した図である。
FIG. 3 is a graph showing the particle size distribution of iron powder having the same median diameter but different distribution index among the iron powders used in Example 2.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均粒径5μm以下のNi粉末:0.2〜8%(重量%,以下同じ), グラファイト粉末 :0.2〜1.0%, 固体結合剤 :0.05〜0.5%, 残部:粒径45〜150μmの範囲に50%以上が含ま
れる鉄粉を満足すると共に、 下式(1)に示す鉄粉に対するNiの付着度が90%以
上に調整されたものであることを特徴とする高強度焼結
鋼用複合粉末。 【数1】
1. Ni powder having an average particle size of 5 μm or less: 0.2 to 8% (% by weight, the same applies hereinafter); graphite powder: 0.2 to 1.0%; solid binder: 0.05 to 0.1%. 5%, balance: iron powder containing 50% or more in the range of particle diameter of 45 to 150 μm is satisfied, and the degree of adhesion of Ni to the iron powder represented by the following formula (1) is adjusted to 90% or more. A composite powder for high-strength sintered steel, characterized in that: (Equation 1)
【請求項2】 前記鉄粉が、 下式(2)に示すロージンラムラーの粒度分布式におい
て分布指数nが1.5〜5.0を満足すると共に、該式
(2)においてR=50における粒径のメディアン径d
50が50.0〜90μmを満足するものである請求項
1に記載の高強度焼結鋼用複合粉末。 log{log (100/R)}=log β’+nlog (dp)・・・(2) 式中、Rは或る粒径よりも大きい粒子が全体に対して占
める割合(%)、 nは分布指数、 dpは粒径(μm) β’=β/In10(但しβは粒度特性係数)を夫々意味
する。
2. The iron powder according to claim 1, wherein a distribution index n satisfies 1.5 to 5.0 in a particle size distribution formula of Rosin-Rammler shown in the following formula (2), and R = 50 in the formula (2). Median diameter d
high-strength sintered steel composite powder according to claim 1 p 50 is achieved, thereby satisfying the 50.0~90Myuemu. log {log (100 / R)} = log β '+ nlog (dp) (2) where R is the ratio (%) of particles larger than a certain particle size to the whole, and n is distribution The index, dp, mean the particle size (μm) β ′ = β / In10 (where β is the particle size characteristic coefficient).
【請求項3】 更に、 Cu:0.5〜4%及び/又はMo:0.2〜5%, を含有するものである請求項1または2に記載の高強度
焼結鋼用複合粉末。
3. The composite powder for a high-strength sintered steel according to claim 1, further comprising: Cu: 0.5 to 4% and / or Mo: 0.2 to 5%.
【請求項4】 平均粒径5μm以下のNi粉末;グラフ
ァイト粉末;残部:粒径45〜150μmの範囲に50
%以上が含まれる鉄粉からなる混合粉末に、固体結合剤
の1〜16%溶剤溶液を加えて混合した後、溶剤を蒸発
させることにより、請求項1に記載の高強度焼結鋼用複
合粉末を製造することを特徴とする高強度焼結鋼用複合
粉末の製造方法。
4. Ni powder having an average particle size of 5 μm or less; graphite powder; balance: 50 particles in the range of 45 to 150 μm.
The composite for high-strength sintered steel according to claim 1, wherein a 1 to 16% solvent solution of a solid binder is added to and mixed with a mixed powder composed of iron powder containing at least 1% by weight, and then the solvent is evaporated. A method for producing a composite powder for high-strength sintered steel, which comprises producing a powder.
【請求項5】 平均粒径5μm以下のNi粉末;グラフ
ァイト粉末;残部:粒径45〜150μmの範囲に50
%以上が含まれる鉄粉であって、更に下式(2)に示す
ロージンラムラーの粒度分布式において分布指数nが
1.5〜5.0を満足すると共に、該式(2)において
R=50における粒径のメディアン径dp50が50.0
〜90μmを満足する鉄粉からなる混合粉末に、 固体結合剤の1〜16%溶剤溶液を加えて混合した後、
溶剤を蒸発させることにより、請求項2に記載の高強度
焼結鋼用複合粉末を製造することを特徴とする高強度焼
結鋼用複合粉末の製造方法。 log{log (100/R)}=log β’+nlog (dp)・・・(2) 式中、Rは或る粒径よりも大きい粒子が全体に対して占
める割合(%)、 nは分布指数、 dpは粒径(μm) β’=β/In10(但しβは粒度特性係数)を夫々意味
する。
5. Ni powder having an average particle size of 5 μm or less; graphite powder; balance: 50 to 50 to 150 μm.
% Or more, wherein the distribution index n satisfies 1.5 to 5.0 in the particle size distribution formula of Rosin-Rammler shown in the following formula (2), and R in the formula (2) = Median diameter dp 50 at 50 = 50.0
To a mixed powder of iron powder satisfying 90 μm, a 1-16% solvent solution of a solid binder is added and mixed.
A method for producing a composite powder for high-strength sintered steel, comprising producing the composite powder for high-strength sintered steel according to claim 2 by evaporating the solvent. log {log (100 / R)} = log β '+ nlog (dp) (2) where R is the ratio (%) of particles larger than a certain particle size to the whole, and n is distribution The index, dp, mean the particle size (μm) β ′ = β / In10 (where β is the particle size characteristic coefficient).
【請求項6】 請求項4または5に記載の製造方法にお
いて、Cu及び/又はMoを含有する混合粉末を用いて
請求項3に記載の高強度焼結鋼用複合粉末を製造するこ
とを特徴とする高強度焼結鋼用複合粉末の製造方法。
6. The manufacturing method according to claim 4, wherein the composite powder for high-strength sintered steel according to claim 3 is manufactured by using a mixed powder containing Cu and / or Mo. Method for producing composite powder for high-strength sintered steel.
JP9124051A 1996-05-17 1997-05-14 Composite powder for high strength sintered steel, and its production Withdrawn JPH1046283A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006320816A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Kobe Steel Ltd Treatment material of organohalogen compound

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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