JPS5828321B2 - 粉末冶金用原料粉末の均質混合法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粉末冶金用原料粉末、特に粉末相互間に比
較的大きな比重差や粒度差のある複数種の原料粉末を均
質に混合する方法に関するものである。

従来、一般に機械部品や軸受などを粉末冶金法によって
製造するに際しては、材質に応じて複数種の原料粉末を
配合し、この配合粉末をマイニュートミキサー、ダブル
コーンミキサー、あるいはＶ型ミキサーなどによって乾
式混合した混合粉末が使用されている。

上記混合粉末は、混合時点では均質に混合された状態に
なっているが、これを所定の場所に移動するために容器
詰めにしたり、運搬したり、さらには圧粉体を成形した
りする場合に、これに加わる振動などによって゛前記混
合粉末中の特定の原料粉末が局部的に偏析する現象が生
ずるのを避けることはできない。

しかもこの偏析現象は、粉末相互間に比重差や粒度差な
どがある場合には特に著しいものであった。

このような偏析現象の発生した混合粉末を粉末冶金製品
の製造に使用すると、個々の製品間に組成的バラツキを
生じ、寸法および強度のバラツキが大きくなって不良品
発生の原因となり、さらにこの偏析現象が著しい場合に
は製品に巣あきゃパンク現象を起すこともある。

上記のような混合粉末の偏析現象を防止するために、混
合粉末の移し替え、運搬、および成形に際しては、落下
差や振動などを与えないように容器やホッパー、さらに
成形装置などに種々の工夫がなされているが、これらの
工夫によっても完全に混合粉末の偏析現象を防止するこ
とは困難であった。

さらに、原料粉末自体に対しても、 （ａ） ボールミルまたはライカイ機による湿式強力
混合、 （ｂ） 合金粉末の適用 などの偏析現象防止対策もとられているが、上記（ａ）
方法は、多量の原料粉末を混合するには不適であり、し
かも粉末に粉砕現象が起って粉末自体を微粉化するばか
りでなく、加工硬化も起って流動性、圧縮性、および成
形性を悪化させ、このため高速の自動成形プレスを用い
て量産する焼結機械部品および焼結軸受用の混合粉末と
しては不適当なものであった。

また上記（ｂ）方法において、混合粉末全体を合金粉末
で構成したのではコスト高となるのを避けることはでき
ず、このようなことから多くの場合所定組成のうちの一
部を合金化した合金粉末に、さらに１種または２種以上
の粉末を添加混合して所定組成とした混合粉末を使用す
ることが行なわれているが、この場合も２種以上の原料
粉末の混合操作が不可欠の要件となるため、同様に偏析
現象の発生を避けることはできない。

本発明者等は、上述のような観点から、複数種の原料粉
末の混合時点では勿論のこと、その後の前記混合粉末の
取扱い時や、成形時にも粉末相互間に偏析発生がない、
均質に混合された粉末冶金用混合粉末を得るべく研究を
行った結果、まず相対量の最も多い原料粉末に、混合粉
末全体に対する割合で０．０１〜０．０４重量係の水化
ポリブデン誘導体を添加して前記原料粉末表面に均一に
コーティングし、ついで前記水化ポリブデン誘導体によ
ってコーティングされた原料粉末に残りの原料粉末を配
合して混合すると、前記水化ポ申本すブデン誘導体のも
つ結合作用によって、前記混合粉末に取扱い上および成
形上、落下差や振動などが加わっても偏析発生がなく、
しかも前記水化ポリブデン誘導体は約２００〜４００℃
の温度でハイドロゲンカーボンとなって炭化せずに全て
気化して飛散する性質があることから、焼結体の組成お
よび材質に影響を全く及ぼさないという知見を得たので
ある。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであり
、上記水化ポリブデン誘導体の代表的なものとしては水
添ポリイソブチレンがある。

上記水添ポリイソブチレンは、石油ナフサ溜升のＢ−Ｂ
ガスより分離したインブチレン：化学構を重合してポリ
イソブチレン：化学構造式、とし、 ついで水素添加して末端の２重結合を無くした水添加ポ
リイソブチレン：化学構造式、とし、この水添ポリイソ
ブチレンの低分子量のものおよび高分子量のものを分離
除去し、重合度４〜１０とすることによって製造され、
この結果得られた水添ポリイソブチレンは平均分子量約
３５０をもつものである。

また、この発明においては、上記水化ポリブデン誘導体
は、混合粉末全重量に対する割合で０．０１〜０．０４
重重量型添加されるが、これは、０．０１重量多未満で
は所望の添加効果を確保することができず、混合粉末に
偏析現象が現われ、一方０．０４重重量型越えて含有さ
せると混合粉末の流動性が劣化するようになって圧粉体
の成形作業が困難になることから、その添加含有量を０
．０１〜０．０４重重量上定めた。

ついで、この発明の混合法を実施例により説明する。

実施例 １ 平均粒度７０μｍのアトマイズ鉄粉：４．７ｋｇに、そ
れぞれ０．５６ ＣＣ（混合粉末全体に対する割合で０
．０１多に相当）、１．１１ｃｃ（同０．０２優に相当
）、および２．２２ｃｃ（同０．０４％に相当）の水化
ポリブデン誘導体（比重０．９）を添加して容量５ｋｇ
のダブルコーンミキサーで５分間攪拌し、前記鉄粉の表
面に水化ポリブデン誘導体を均一にコーティングした。

ついで上記のそれぞれのコーチ不ング鉄粉に、平均ね径
４０μｍの電解銅粉末：０．１５ｋｇ、同１０μｍの天
然黒鉛粉末：０．１ｋｇ、および同３０μｍのステアリ
ン酸亜鉛粉末：０．０５ｋｇを配合し、同一ミキサー中
で５分間乾式混合して、この発明にかかる粉末冶金用混
合粉末２３種類（以下本発明混合粉末という）を製造し
た。

また、比較の目的で、水化ポリブデン誘導体を添加配合
せず、上記実施例１におけると同一の原料粉末を同一の
割合で配合した配合粉末を同一のミキサーで１０分間攪
拌混合する従来混合法によって従来混合粉末を製造した
。

ついで、上記本発明混合粉末および従来混合粉末に関し
て分離偏析現象を観察した。

なお、上記分離偏析現象の観察は、ＪＩＳ−Ｚ２５０２
として規定されている金属粉末の流動度測定に用いられ
ている流動計漏斗を使用し、この漏斗を床面より８０ｃ
ｒＩＬの高さにセットし、一方前記漏斗の直下の床面に
は内径２８ｍｍ１、容積ｉｏ。

ＣＣのガラス製メスシリンダーを置き、前記各混合粉末
を前記漏斗より前記メスシリンダー内に落下させ、前記
メスシリンダー内に落下させた前記各混合粉末の堆積態
様を目視観察することによって行った。

この結果、上記従来混合粉末においては、天然中黒鉛粉
末が横縞状に分布し、著しい分離偏析現象が見られた。

これに対して上記本発明混合粉末においては、いずれの
水化ポリブデン誘導体の添加配合量の場合にも分離偏析
現象は見られず、全体に渡って均質な混合状態を示して
いた。

なお、さらに、比較の目的で、この発明の混合法によら
ずに、上記原料粉末と水化ポリブデン誘導体とを同時配
合して混合したが、この場合にも均質な混合粉末を得る
ことができず、混合粉末中に粒径０．５〜３間程度の凝
集粒が形成され、偏析現象の発生が著しいものであった
。

つぎに、上記本発明混合粉末および従来混合粉末に関し
、ＪＩＳ、−Ｚ２５０４にもとづいて見掛密度を、ＪＩ
Ｓ、Ｚ２５０２にもとづいて流動度を測定すると共に、
さらにそれぞれ３，５、および７ム／−の圧力を適用し
て圧粉体を成形し、前記圧粉体の密度を測定した。

この測定結果を第１表に示した。

第１表に示される結果から明らかなように、混合粉末の
見掛密度および流動度、並びに各圧粉体密度に関して、
両者にほとんど差が見られず、このことは、この発明の
混合法によって従来混合粉末のもつ特性とほぼ同じ特性
をもった混合粉末が得られることを意味する。

しかし上記従来混合粉末においては分離偏析現象の発生
を避けることができないので、前記圧粉体より製造した
焼結体には材質不均一やボアおよび巣などが形成される
のは勿論である。

実施例 ２ 平均粒径７０μｍをもち、アトマイズ鉄粉に比して粉末
形状が複雑で、分離偏析現象の生じにくい還元鉄粉：４
８１．５ｋｇに、水化ポリブデン誘導体（比重０．９
） ： １１ Ｉｃｃ（混合粉末全体に対する割合で０
．０２％に相当）を添加し、ダブルコーンミキサーにて
５分間攪拌して前記鉄粉の表面に水化ポリブデン誘導体
を均一にコーティングした後、同４０１１ｍの電解銅粉
末＝１０−１同１０μｍの天然黒鉛粉末：３．５ｋｙ、
および同３０１Ｉｍのステアリン酸亜鉛粉末：５ｋｇを
配合し、さらに５分間の攪拌を続行してこの発明にかか
る混合粉末を製造した。

また、比較の目的で、水化ポリブデン誘導体を添加配合
せず、上記実施例２におけると同一の原料粉末を同一の
割合で配合した配合粉末を同一のミキサーで１０分間攪
拌混合する従来混合法によって従来混合粉末を製造した
。

このようにして得られた上記本発明混合粉末および従来
混合粉末より、それぞれ密度６．４ｇ／ｆｆｌ、寸法：
内径１２．６１ｍ１×外短径２２．０ｍ筑Ｘ外長径３５
．６ｍｍＸ長さ２０間をもった、第１図に斜視図で示さ
れるトロコイドポンプインナー形状の圧粉体を成形し、
ついで前記圧粉体を、還元性雰囲気中、温度１１００℃
に３０分間保持して焼結することによって、本発明焼結
体および従来焼結体をそれぞれ５０個づつ製造した。

ついで、上記本発明焼結体および従来焼結体１を第２図
に正面図で、第３図に側面図で示されるように配置し、
これを先端形状：０．４ｍｍＲ，α角：４２°をもった
破壊治具２により破壊し、破壊時の荷重Ｐを測定した。

この結果得られた前記両焼結体５０個の平均破壊荷重お
よびその標準偏差を第２表に示した。

第２表に示されるように、両焼結体の平均破壊荷重には
ほとんど差が見られないが、標準偏差には著しい差が見
られ、本発明焼結体は従来焼結体に比して安定した品質
をもつことが明らかである。

実施例 ３ 粒度６０ｍｅｓｈ以下にして、平均粒径７０μｍをもっ
たアトマイズ鉄粉：４．９５−に、水化ポリブデン誘導
体（比重０．９ ） ： １．１１ｅｅを添加し、ダブ
ルコーンミキサーで５分間攪拌して前記鉄粉の表面に水
化ポリブデン誘導体を均一にコーティングした後、粒度
３２５ｍｅｓｈ以下にして、平均粒径１０μｍをもった
微細な天然黒鉛粉末： ０．０５−を配合し、さらに１
０分間攪拌を続行して、前記鉄粉の表面に前記水化ポリ
ブデン誘導体を介して前記天然黒鉛粉末を均一に付着さ
せた。

ついで、この結果得られた天然黒鉛粉末によってコーテ
ィングされたアトマイズ鉄粉より、密度６．４ｇ／ｆｆ
ｌをもった圧粉体を成形し、前記圧粉体を、還元性雰囲
気中、温度１１００℃に３０分間保持して焼結したとこ
ろ、引張り強さ２９ｋｇ／ｍ４をもった焼結体が得られ
た。

なお、比較の目的で、水化ポリブデン誘導体を添加配合
せず、上記アトマイズ鉄粉と上記天然黒鉛粉末とを従来
混合法によって単に混合して得られた混合粉末より、上
記実施例３におけると同一の条件で製造した焼結体は、
引張り強さ２２ｋｉｉを示すにすぎなかった。

上述のように、この発明の混合法によれば、原料粉末相
互間に比較的大きな比重差や粒度差がある複数種の原料
粉末をきわめて均質に混合することができると共に、混
合後に、これに外力が加わっても分離偏析現象の発生は
皆無なので、その取扱いに際して分離偏析現象防止のた
めの手段を施す必要がなく、しかもこの混合粉末の均質
状態は圧粉体成形時まで確保されるので、きわめて均質
にして欠陥のない焼結体の製造が可能となるなどの工業
上すぐれた効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は破壊強度の測定に供される焼結体の斜視図、第
２図および第３図は破壊強度の測定態様を示す正面図お
よび側面図である。 図面において、１・・・・・・焼結体、２・・・・・・
破壊治具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数種の原料粉末を混合するに際して、まず、相対
   量の最も多い原料粉末に、混合粉末全体に対する割合で
   ０．０１〜０．０４重重量の水化ポリブデン誘導体を添
   加して前記原料粉末表面に均一にコーティングし、 ついで、残りの原料粉末をこれに添加配合して乾式混合
   することを特徴とする粉末冶金用原料粉末の均質混合法
   。