JPS5983705A - 焼結結合用合金粉末シ−ト - Google Patents

焼結結合用合金粉末シ−ト

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JPS5983705A
JPS5983705A JP19312782A JP19312782A JPS5983705A JP S5983705 A JPS5983705 A JP S5983705A JP 19312782 A JP19312782 A JP 19312782A JP 19312782 A JP19312782 A JP 19312782A JP S5983705 A JPS5983705 A JP S5983705A
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JP
Japan
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alloy powder
sheet
powder sheet
sintering
liquid phase
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JP19312782A
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Tsuyoshi Morishita
強 森下
Shigezo Osaki
茂三 大崎
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】
本発明は、合金粉末と合成樹脂粘着剤との混練物をシー
ト状に形成し、母材上で加熱焼結するための焼結結合用
合金粉末シートに関する。 従来より、この種の合金粉末シートは公知であり、例え
ば、特開昭51−83834号公報には自溶性合金粉末
を用いた合金粉末シートを金属母材上に貼り付けたうえ
て加熱融着して耐摩耗性合金層を形成することが記載さ
れている。 かかる合金粉末シートは、母材の所望の個所に比較的容
易に耐摩耗性合金層を形成することができる利点を有す
る。 ところで、上記のように、自溶性合金粉末と粘着性を有
する合成樹脂との混線物よりなる合金粉末シートを母材
上に接着し、液相を生じる溶融温度にまで加熱して母材
に溶融結合するものでは、合成樹脂の消失に加えて、合
金粉末の溶融に伴なう収縮かあるため、加熱後の体積収
縮が大きくなる問題がある。 この問題は、合金粉末シートの接着に際してその面積が
限定されないような広面に使用する場合には、シートの
収縮量を予じめ見込んで大きめのシートを用意すれば解
決されるが、逆に接着するシートの面積が限定されるも
のでは、必要な部位の全面に焼結合金層を形成すること
かできないといった不具合があった。 一方、例えば、特開昭52−65111号公報には、合
金粉末シートを加圧状態で予じめ焼結して、所定形状の
焼結体を形成し、しかる後、母材の所望の部位に取付け
るようにしたものが開示されている。かかる方法では、
前述の問題、即ち焼結時の収縮は、収縮量を予じめ見込
んだ成形が行なえるため問題とはならない。 しかしながら、かかる方法は、工数が多くなるうえ、予
備焼結体と母材との間の結合力を大きなものとすること
ができず、せん断力が作用するような部位には適用でき
ない本質的な欠陥がある。 本発明は、したがって、合金粉末シートを母材上で加熱
焼結して結合するに際して、合金粉末シートの収縮を可
及的に抑制することができ、よって接着面積が局部的に
限定される場合にも、当該局部のほぼ全面に必要な焼結
合金層を形成することができる焼結結合用粉末合金シー
トを提供することを目的としている。 このため、本発明においては、焼結温度域て液相を生成
する合金粉末を含有する第1の合金粉末シートと、焼結
温度域て液相を生成しない合金粉末を含有する第2の合
金粉末シートとの積層シートとして合金粉末シートを形
成することを基本的な特徴としている。 第1゛の合金粉末シートは、焼結温度域て液相を生ずる
のて一母材との結合および第2の合金粉末シートとの結
合を促進することができ、第2の合金粉末シートは焼結
温度域で液相を生成しないので、焼結時に体積収縮をさ
ほど生じない剛体層として機能する。 この場合、第1の合金粉末シートが第2の合金粉末シー
トの片面側にのみ存在するとすると、焼結過程で生じた
液相が砂面する際に、第2の合金粉末シートの片面に圧
縮力を及ぼして、シート全体を湾曲させ、母材との間に
はく離を生じ、はく離を生じないまでも母材との間に必
要な結合強度を得ることができない。 このため、本発明においては、前記積層シートを第2の
合金粉末シートを第1の合金粉末シート間にサンドウィ
ッチした少なくとも3層の積層構造とし、第2の合金粉
末シートの両面に作用する第1の合金粉末シートの圧縮
力を相拮抗させて、シートのそりを防止し、常にシート
と母材とが強い結合力で全面的に結合しうるようにして
いる。 かかる合金粉末シートのそりを有効に防止するためには
、以下に詳述するように、第2の合金粉末シートの両側
にある各第1の合金粉末シートの各々の厚みと、第2の
合金粉末シートの厚みとの間に所定の比率を与えること
が必要となる。 実際には、第2の合金粉末シートの両側に位置する第1
の合金粉末シートの各々の厚みをtl、t2とし、第2
の合金粉末シートの厚みを
【3としたときに、tl: 
t3: L2の比を(0,7〜1.3):1:(0,7
〜1.3)の範囲で設定することが好ましい。 第1のシートに使用する合金粉末としては、焼結温度域
1060〜1100°ciこおいて、好ましくは10〜
50容量%程度のかなりの液相を生ずる合金粉末、好ま
しくは共晶合金粉末、特にその中でも3元共晶合金粉末
を用いることができる。 以下に、好ましい3元共晶合金粉末の好ましい化学成分
および粒度分布を示す。 第1表 上記化学成分中、モリブデンMOは、鉄Fe、炭素Cと
結合して融点を下げ、液相の共晶温度を1070”Cと
することができる。 燐Pは、鉄Fe、炭素Cと結合して燐共晶を形成して融
点を下け、液相の共晶温度を950℃とすることができ
る。 また、炭素Cは、鉄Fe、モリブデンMQ、燐Pと結合
して低融点を形成し、密度の上昇および鉄系母材との結
合性を強めることができる。 また、粒度どtでは、150メツシュ以上とすることが
、シートの密度の向上および気孔率の低下を図るうえて
有利である。 一方、第2の合金粉末シートに使用する合金粉末として
は、焼結温度域1030〜1】50°Cで液相が生じな
い合金粉末、例えば、クロムCr11.0〜13.0重
量%、残部Fe c7) SUS 410の粉末を有利
に使用することができる。合金粉末の粒度は、上記と同
様、150メツシュ以上とすることが好ましい。 次に、合金粉末と合成樹脂との混合の割合は、゛合金粉
末を97〜85重量%、合成樹脂を3〜15重量%の範
囲で選択することができる。これは、第1、第2の合金
粉末シートの両方に共通で、合成樹脂分が3重量%より
少ないと、合金粉末粒子を相互に結合してバインダとし
ての機能が不足してシートの可撓性を維持することがで
きない。また、合成樹脂分は15重量%より多くは必要
でなく、これ以上ではガス欠陥か多く発生するうえ、シ
ートの体積収縮率を増大させるのみである。勿論、第1
と第2の合金粉末シートの合金粉末と合成樹脂との混合
割合は同じにする必要はなく、第1の合金粉末シートに
よってサンドイッチされる第2の合金粉末シートの合成
樹脂分を声1の合金粉末シートのそれに比して少量とし
、シートとしての剛性を高めるようにしてもよい。 また、合金粉末のバインダとして働く合成樹脂としては
、シートとして成形したときに、常lB下てシートに可
撓性を与えることかできるものであればよいが、焼結温
度まで加熱する過程で、ガスを余り発生せず、焼結温度
近傍までシートと母材との間の接着性を維持しつるよう
な合成樹脂、例えばアクリル樹脂を有利に用いることが
できる。 さらに、第1、第2の合金粉末シートの厚みは、01〜
3、Ommの範囲で選択することかできる。 0、1 ram未満の厚みである場合には、焼結後の合
金層の厚みが0.15 am未満となることか予想され
、必要な仕上加工代を確保することができない。また、
各シートの厚みを3.0 mmより厚くすると、焼結層
の全体厚みは4. s mm Jl、上となって実用上
不経済である。 本発明者等は、第2の合金粉末シートを第1の合金粉末
シートでサンドイッチした3層構造の合金粉末シートを
種々作製して、各層の厚みか母材との焼結結合性に与え
る影響について実験を行なった。 この実験に際して、第1の合金粉末シートは−63,6
重量%、P 2.4重量%、MO10,5重量%、Sj
Mn  1.0重量%未満、残部Feの3元共晶合金粉
末 93重量%と、合成樹脂分として7重量%のアクリ
ル樹脂とを、溶剤アセトンとともに混練して製作し、実
験では、第2の合金粉末シートの両側の第1の合金粉末
シートの厚み【0.【2は等しいものを使用した。 また、第2の合金粉末シートは、95重量%の5US4
10粉末と、合成樹脂分として5重量%のアクリル樹脂
とを用いて製作した。 添付の図面にこの実験結果を示す。 グラフ中、ハツチングで囲った範囲では、収縮量か少な
く、シートの変形か見られず、母材との接合が良好であ
った。 上記の好ましい範囲を、各層1の合金粉末シートの厚み
【1,12 と第2の合金粉末シートの厚み[3との比
で計算すると−tl: t3: t2= (0,7〜1
.3):1:(0,7〜13)という比率範囲となる。 これ以外の領域では、第1と第2の合金粉末シートのは
く離や、全体の合金粉末シートの母材に対するそり上り
や盛り上り等のために一良好な母材との接合性を得るこ
とかできない。 換言すれば、単に第2の合金粉末シートの両側の第1の
合金粉末シートの厚みをほぼ等しくすれは、原理上は第
2の合金粉末シートの表裏に作用しうる液相凝固時の圧
縮力は等しい筈であるから第2の合金粉末シートの変形
は生じないと考えられるか、実際には、第1、第2の合
金粉末シートの厚みの比率か、シート全体の母材に対す
る接合性に大きな影響を与える。 即ち、第1の合金粉末シートの厚みか、第2の合金粉末
シートの厚みに比して薄すきると(【、/13又は(2
/13〈07)、第1の合金粉末シートの液相分が不足
して、第2の合金粉末シートに生じた合成樹脂の消失に
よる空孔に、1分な液相を供給できず、第1の合金粉末
シートと第2の合金粉末シートとの結合が有効に行なわ
れず、液相の凝固にともなって一第1の合金粉末シート
は、第2の合金粉末シートに対してそりを生じ、母材と
の間の接合性も悪化する。 一方、逆に第2の合金粉末シートの厚さt3が、第1の
合金粉末シートの厚さ【□、t2に比して薄すきる場合
(【□/L3又はt2/【3〉1.3)には、全体とし
て液相分が過剰となり、合金化および母材との接合は行
なわれるが、もとのシート形状を保持てきす、また焼結
層は半溶融状態で凝固した状態になり、粗大な組織とな
る。 また、上記の好ましい範囲内に厚みの比率を設定した合
金粉末シートの収縮率は5〜6%の範囲となり、従来、
市場に供されている合金粉末シート(成分P1.7wt
%、MO7,4WE%、C2,5wt%、Cr5,5w
t%、残Fe)の収縮率19%に比して大幅に小さくす
ることができた。 なお、上記の例では、合金粉末シートを3層構造とした
が、本発明の技術的思想の範囲内で、5層や7層の層構
造とすることもてきる。 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、母材
との接合性が良好でしかも収縮の少ない合金粉末シート
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は、第1の合金粉末シートの厚みt□、t2と第2
の合金粉末シートの厚み【3との比率を種々変化させた
ときの実験結果を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)合金粉末を粘着性を有する合成樹脂で結合してな
    る合金粉末シートを母材の任意部位に接着した後加熱し
    て母材に焼結結合せしめるようにした合金粉末シートに
    おいて、 焼結温度域で液相を生成する合金粉末を含有させた第1
    のシートと、焼結温度域で液相を生成しない第2のシー
    トとの積層シートとして合金粉末シートラ構成し、該積
    層シートは第2のシートの両側に夫々第1のシートを積
    層した少なくとも3層の層構造を有し、かつ、各第1の
    シートと第2のシートの各々の厚みは、焼結時に合金粉
    末シートが母材に対しそりを生じない所定の比率に設定
    されたことを特徴とする焼結結合用粉末シート。 (2、特許請求の範囲第1項記載の焼結結合用合金粉末
    シートにおいて、 第2のシートの両側の第1のソートの厚みを夫々t1.
    L2とし、第2のシートの厚みを【34としたときに、
    これら厚みの比t□: t3: t2が、(0,7〜1
    .3):1:(0,7〜1.3)の範囲で設定されたこ
    とを特徴とする焼結結合用合金粉末シート。
JP19312782A 1982-11-01 1982-11-01 焼結結合用合金粉末シ−ト Granted JPS5983705A (ja)

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JPH0360881B2 JPH0360881B2 (ja) 1991-09-18

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60181203A (ja) * 1984-02-24 1985-09-14 Mazda Motor Corp 金属基体表面に焼結層を形成する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60181203A (ja) * 1984-02-24 1985-09-14 Mazda Motor Corp 金属基体表面に焼結層を形成する方法
JPH0249361B2 (ja) * 1984-02-24 1990-10-30 Matsuda Kk

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