JPS586761B2 - シヨウケツザイリヨウノ セイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼結材料の製造法に関する。

更に詳しくは、金属粉末を圧縮成形および焼結して得ら
れた焼結体の表面を潤滑剤で処理して再圧縮加工するこ
とからなる焼結材料の製造法に関する。

金属粉末を圧縮成形および焼結して得られた焼結体は、
所要の寸法を得るために行われるサイジングおよび表面
の形状を明確にするために行われるコイニングという押
型内での最終圧縮加工工程に付される。

この主として物理的性質を改善する目的で行われる焼結
体の面圧縮加工では、焼結体の表面を潤滑剤でコーティ
ング処理することが従来から行われている。

潤滑剤としては、一般に油類が使用されているが、油類
を使用すると得られる焼結材料の防錆効果があるという
長所がある反面、焼結体内へ浸透した油類が押型内に流
出せずに、焼結体内部に封じ込められたままの状態で再
圧縮加工を受け、その結果体積変化ができずに外部から
加えられたプレス圧力を受け止めてしまうオイルクッシ
ョン作用などがみられ、そのために焼結体の高密度化で
は必要以上のプレス圧力を要する欠点が認められる。

この他にも、芯金として焼結金属部品を使用し、その内
・外周部にゴムまたは樹脂の成形部品を接着した製品の
場合には、焼結体内部に存在する油類がゴムまたは樹脂
の成形時に加熱され、その結果焼結体外に流出し、ゴム
や樹脂の成形部分との良好な接着を阻害する原因をなす
ので、このような油類を嫌う焼結体の場合には、特に脱
油工程を設けて油類を除去しなければならないという難
点がある。

油類の代りに、通常用いられている固体潤滑剤を用いる
と、従来の方法では個々の焼結体に手作業などによって
その表面に潤滑剤をまぶす程度であり、こうした方法で
は非能率的であるばかりではなく、固体の潤滑剤を均一
にまぶすことが難かしいという欠点がある。

本発明は、従来技術にみられるこうした欠点を克服する
ことを目的とするものであり、本発明のこの目的は、再
圧縮加工工程における潤滑剤として固体状の高級脂肪酸
またはその金属塩あるいは酸アミドと金属粉末との混合
物よりなる潤滑組成物を用いることにより達成されるこ
とが見出された。

従って、本発明は、焼結材料の製造法に係り、この焼結
材料の製造は、金属粉末を圧縮成形および焼結して得ら
れた焼結体の表面を、（ａ）固体状の高級脂肪酸または
その金属塩あるいは酸アミド、（ｂ）金属粉末および（
ｃ）スチールピンの混合物よりなる潤滑組成物で処理し
た後再圧縮加工することにより行われる。

焼結金属粉末としては、銅粉、錫粉、青銅粉、鉄粉、鉛
粉なと通常用いられているものが用いられ、これの圧縮
成形および還元性雰囲気下での焼結も従来法にならって
行われる。

潤滑組成物の成分である潤滑剤は、油類（液体状）を使
用しないことを本発明では目的の一つとしており、従っ
て固体状のものでなければならないが、同時にゴムや樹
脂の成形条件下で融解することも必要であるので、比較
的低融点（約１５０℃以下）で潤滑能力があり、かつ常
温で固体状、好ましくは粉末状になり得る高級脂肪酸ま
たはその金属塩あるいは酸アミドが用いられる。

かかる高級脂肪酸類およびその融点を列挙すると、ステ
アリン酸（７０℃）、ステアリン酸アルミニウム（１０
５℃）、ステアリン酸カルシウム（１５０℃）、ステア
リン酸鉛（１０９℃）、ステアリン酸亜鉛（１２０℃）
、エルシルアミド（８４℃、ライオンアーマー社製品ア
ーモスリップＥ）およびオレイルアミド（７４℃、ライ
オンアーマー社製品アーモスリップＣＰ）などが挙げら
れ、就中ステアリン酸亜鉛が好ましい。

本発明に係る焼結材料がゴムや樹脂などの成形部品のイ
ンサート金具として用いられる場合以外の場合には、黒
鉛、二硫化モリブデン、一酸化鉛などの他の固体潤滑剤
を高級脂肪酸類と併用することもできる。

潤滑媒体としての金属粉末には、銅粉、青銅粉、黄銅粉
、鉄粉、ステンレス粉、クロム粉、マンガン粉、タング
ステン粉およびニッケル粉などの比較的比重の大きいも
のが用いられ、その粉末状態が不規則であるとコーティ
ング時に焼結体に付着するおそれがあるのでできるだけ
球形で、しかも約６０〜１２０メッシュ程度の粒度を有
するものが好ましい。

かかる球形の金属粉末は、例えば溶融金属を水中に滴下
することにより製造することができる。

そして、これらの金属粉末は、焼結金属粉末と同一また
は異なっていてもよい。

高級脂肪酸類は、焼結体のサイジング・コイニング時の
潤滑効果および最終的に得られる焼結材料の防錆効果を
もたらし、金属粉末は高級脂肪酸類を焼結体表面に均一
にコーティングさせる媒体の働きをなす。

潤滑組成物にはまた、スチールピンを添加して、潤滑剤
が焼結体表面に完全にコーティングされる、いわゆるピ
ンプレーテイング作用を付与することができる。

一般に鉄系焼結金属部品の防錆のために部品表面に厚さ
数μの亜鉛被膜を施すことがよく行われているがこの場
合に金属部品、金属亜鉛粉末、界面活性剤および金属片
またはガラス片などを回転バレル研磨機などで混合処理
すると、金属部品表面に亜鉛被膜が形成される。

このときの金属片やガラス片の働きは、金属表面の粗さ
を大きくし、それによって表面の活性化を促進し、亜鉛
粉末を付着し易くする作用、即ちピンプレーティング作
用をなすが、本発明で用いられる潤滑組成物においても
、スチールピンなどの金属片を添加することによってこ
れと同様の効果が期待できる。

スチールピンとしては、両端部が鋭角に削られている断
面円形または多角形の棒状体（鉛筆の両端部を削ったよ
うな形状のもの）、一端部が鋭角に削られ、他端部に平
らな頭部を有する棒状体（釘のような形状のもの）ある
いは鋭角体（三角形のくさび状のもの）などの形状を有
し、長さが約５〜２５ｍｍ、外径が約０．５〜２．０ｍ
ｍ程度のものが用いられる。

本発明に係る焼結材料の製造において用いられる各成分
間の相対的な割合は、最初のコーティングにおいては潤
滑媒体としての金属粉末が全体の重量に対し約５０〜９
０％程度、好ましくは約７０％程度占めるような割合で
用いられ、これより少ないと潤滑剤のコーティングむら
が生じ、更にスチールピンが多すぎるとやはり潤滑剤の
コーティングむらを生じ、また反対に少なすぎるとコー
ティングの所要時間が長くなるので、実際には用いられ
るスチールピンは全体の重量に対し約５％程度であるこ
とが好ましい。

更に、実験的に得られた潤滑剤の最適コーテング量が０
．５容量％であることからみて、潤滑剤としてステアリ
ン酸亜鉛を使用した場合の標準潤滑組成配合百分率（重
量％）は、次のようになる： 焼結体 ２０．７％ 金属粉末 ７３．９％ スチールピン ４．９％ 潤滑剤 ０．５％ このような配合に従って第一回目のコーティングが行わ
れた場合、第二回目以降のコーティングでは焼結体と潤
滑剤の必要量とを新たに添加するだけで足りる。

焼結体への潤滑組成物の適用は、種々の方法を用いて行
うことができる。

例えば、高級脂肪酸類を四塩化炭素などの有機溶媒に溶
解させ、その溶液を焼結体の表面あるいは再圧縮加工時
の押型内に噴霧する方法などをとることもできるが、一
般にはＶ型混合機、ダブルコーン型混合機、ミキサー機
などの混合機、回転バレル研磨機、特に好ましい振動バ
レル研磨機などのバレル機を用いて潤滑組成物各成分を
混合し、混合調製された組成物中に焼結体を投入し、約
１０分間程度攪拌処理することにより行われる。

このような処理により、固体潤滑剤としての高級脂肪酸
類が焼結体表面に均一に、かつ能率的にコーティングさ
れる。

このようにして潤滑組成物で表面処理された焼結体は、
サイジング・コイニングのために従来法にならって再圧
縮加工されるが、用いられた高級脂肪酸類の潤滑効果は
油類のそれよりもすぐれており、また油類とは異なりオ
イルクッション作用もないので、焼結体の高密度化に要
するプレス圧力を大巾に低下させることができる。

更に、油類を潤滑剤に用いたときと比較してすぐれてい
る点を列挙すれば、固体潤滑剤の高級脂肪酸類が焼結体
の表面のみにコーティングされるためその使用量が少く
て済み、このことは最終的に得られる焼結材料中に残存
する潤滑剤量を減少させることにもなり、このことは焼
結材料がインサート金具として用いられる場合にその残
存潤滑剤量が１．５％をこえると、ゴムや樹脂などとの
接着性が悪くなるという弊害を除去することになり、し
かもサイジング・コイニング後にも焼結材料表面に薄い
被膜を形成して残存するこの僅かな固体潤滑剤がすぐれ
た防錆効果を発揮するなどの点を挙げることができる。

焼結材料をゴムや樹脂などの成形部品のインサート金具
として用いる場合にも、例えばステアリン酸亜鉛が用い
られた場合それの融点は１２０℃であるので、ゴムや樹
脂の成形温度で融解するものの焼結材料内部に毛細管現
象で浸透してしまい、そのために焼結材料と成形材料と
の間の接着不良を起すことはないので、焼結材料に何ら
の処理も行うことなく、インサート金具としてそのまま
使用することができる。

本発明で得られる焼結材料は、こうした多くの特徴を生
かした無含油焼結材料として、あらゆる分野の部品とし
て使用できるが、特にゴムや樹脂などの成形部品のイン
サート金具として有効に使用することができる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 鉄粉９７．５％（重量、以下同じ）、ニッケル粉１．０
％、銅粉１．０％および炭素粉０．５％よりなる金属粉
末混合物を３．５トン／ｃｍ２の加圧下で粉末成形した
。

この粉末成形体を１１４０℃で５０分間還元性雰囲気中
で焼結して１個当りの重量約１２．８ｇの焼結体となし
、得られた焼結体についてそれぞれ次のような潤滑処理
を施した。

（１）本発明による潤滑方法 第１回目は、振動バレル研磨機内に球状青銅粉（６０〜
１２０メッシュ）１５０ｋｇ、スチールピン（長さが２
０ｍｍ、外径１８ｍｍの釘状体）１０ｋｇおよびステア
リン酸亜鉛８５０ｇを入れ、予め１０分間混合処理をす
る。

次に、焼結体を約２５００個（３２ｋｇ）バレル機内に
入れ、１０分間混合処理することによりコーティングを
完了させる。

コーティングされた焼結体と余分の潤滑組成物とは、ふ
るい分級により自動的に分離され、焼結体のみが取り出
される。

第２回目からは、このバレル機内に焼結体約２５００個
とステアリン酸亜鉛３２ｇとを投入し、１０分間処理す
ることがくり返される。

（２）油潤滑方法 予め約５０℃に加熱してある油浴中に焼結体を２〜３分
間浸漬して処理する。

これにより、焼結体に付着吸収される油の量は１０〜１
５（容量）％となる。

このようにそれぞれ焼結体表面を潤滑処理したものにつ
いて、得られる焼結材料の製品密度が７． ０ｇ／ｍｌ
となるのに要するサイジング・コイニング時のプレス圧
力の測定を圧力ゲージを有するメカニカルプレスを用い
て行ない、それを比較した。

本発明の潤滑方法が適用された焼結体の場合の所要プレ
ス圧力は５．８トン／ｃｍ２であるのに対し、油潤滑方
法が適用された焼結体の場合のそれは６．９トン／ｃｍ
２であり、本発明方法によればその所要プンス圧力は約
１６％軽減されることになる。

また、得られた焼結材料に付着する残存潤滑剤（ステア
リン酸亜鉛または油）量を測定すると、本発明に係る焼
結材料では０．５容量％、また油潤滑方法に係る焼結材
料では１．１容量％の値がそれぞれ得られた。

この残存潤滑剤量Ｐｏは、次式から得られたものである
。

Ａ：再圧縮加工したままの焼結材料の重量Ｂ：焼結材料
を５００℃で１時間還元性雰囲気中中で加熱し、ステア
リン酸亜鉛または油を完全に除去した後の重量 Ｃ：（本発明）その後、これを加熱溶融したパラフィン
中に投入し、１０分間放置した後取出し、室温迄冷却し
たときの重量 （油潤滑）その後、これに真空（−７６０ｍｍＨｇ）含
浸処理で油を含浸させたときの重量これらの処理によっ
て試料の孔を完全にふさぐことができる。

Ｄ：パラフィン処理または真空含浸処理したものの水中
での重量 Ｓ：ステアリン酸亜鉛（０．９）または用いられた油の
比重 更に、得られた焼結材料を大気中に放置して、錆の発生
状態を観察した。

本発明の焼結材料ではサイジングしたままのもので発錆
日数が２７日であるのに対し、油潤滑方法の焼結材料で
はサイジングしたままのもので１３日、サイジング後９
０℃のトリクロルエチレンで３時間脱油したもので７日
、そしてサイジング後還元性雰囲気中で５００℃で１時
間加熱して脱油したもので８日という結果がそれぞれ得
られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属粉末を圧縮成形および焼結して得られた焼結体
   の表面を、（ａ）固体状の高級脂肪酸またはその金属塩
   あるいは酸アミド、（ｂ）金属粉末および（ｃ）スチー
   ルピンの混合物よりなる潤滑組成物で処理した後、再圧
   縮加工することを特徴とする焼結材料の製造法。