JPS61183440A - 鉄系焼結材料の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低融点母合金粉末を添加した鉄系焼結材料の製
造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に焼結合金の高強度化は、高密度化、合金化などの
手法により検討されておシ、高密度化を目的とした原料
鉄粉の改善、２段プレス−２段焼結（２ｐｒｅｓｓ　−
２５ｉｎｔｅｒ　）などの製造プロセスの改善、あるい
はＣｕｓ　Ｎ　＊　ｅ　Ｃｒｅ　Ｍｏ　等の強化元素の
添加混合による強化および熱処理による強化等が検討さ
れている。特に、Ｃｕ、ＮＬ　Ｍｏ。

Ｃｒ等の強化元素を添加する方法については、従来から
の単体金属の混合法に代シ、あらかじめ強化元素を他の
金属と合金化したプレアロイ（予合金）粉末が登場し、
その優れた焼入性を活かし、熱処理を併用して焼結合金
の高強度化をはかつているものもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、原料鉄粉を改善する方法ではさほどの強度向
上は期待できず、また２段プレス−２段焼結する方法で
は製造コストの大巾な上昇が避けられない。Ｃｒ　ｅ　
Ｎ　１　ｒ　Ｍ　Ｏ等をプレアロイ化した低合金粉を使
用する方法では圧縮性が悪く、またＣｒ、Ｍｎ等を含む
粉末では焼結時の酸化が問題となることから、焼結雰囲
気の精密管理が必要となる等、諸々の問題点を有してお
シ、更に得られる焼結合金の強度面でも十分とはいえな
い。このように従来の方法では種々の問題点を有するこ
とから、複雑な工程を必要とせず、容易かつ安価に高強
度鉄系焼結材料を製造し得る方法が要望されていた。

本発明は、上記従来の要望に応えるためのものであシ、
従来の原料や工程に大巾な変更を加えず、熱処理も行な
わずに高密度で強度の向上した鉄系焼結材料の製造方法
を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の鉄系焼結材料の製造方法は鉄粉または鉄基粉末
に対し、重量比でＣｒ　２〜１５％、ＭＯ２〜１５％、
Ｃ２〜７チ、不可避不純物１．０チ以下、残部がＦｅか
らなる低融点の母合金粉末１〜１０チと黒鉛粉末１．５
チ以下とを配合し、前記母合金粉末が液相または液相と
固相の共存のいずれかの相を呈する温度域にて焼結する
ことを特徴とするものである。

〔作　用〕 本発明において基材として使用する鉄粉または鉄基粉末
としては、粉末冶金用の鉄粉または焼結合金製造の際に
添加される元素を含む上記鉄粉が使用できる。添加元素
としては耐摩耗性、耐焼付性などを目的として鉄系焼結
合金に加えられるものが使用でき、例えばＣｕ＋　ＮＬ
　Ｍｏなどがあげられる。

本発明において使用する母合金粉末は、焼結時に液相を
呈して焼結の促進に効果的に作用し、焼結体組織におけ
る結晶粒の粗大化が防止される。また母合金中のＣｒ、
ＭＯが急速に拡散して焼結体の焼入性を高めることがで
きる。

母合金の組成は焼結炉の通常の温度条件即ち１１００〜
１２００℃で液相（または液相＋固相）状態になるよう
に選定し、素地材料に対しＣｒ：２〜１５％、Ｍｏ：２
〜１５％、Ｃ二　２〜７チとした。

これら元素の含有量が２％以下では効果がなく、またそ
れぞれの上限値を越えると液相化の温度が低くなシすぎ
る。

次に本発明の低融点母合金粉の添加量を限定した理由に
ついて説明すると、添加量が１チ未満のときは強度の向
上を望めず、又、１０％を超えたときは添加量に比較し
てそれほど強度が上昇せず、かえって圧縮性が低下する
ので１．０〜１０係の添加量とした。

上記のような鉄系粉末と母合金粉末とからなる混合粉末
は、常法に従いステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を加えた
のち混粉し、圧粉成形して焼結する。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によシ説明するが、本発明はこれら
の例に限定されるものではない。

実施例１ 市販純鉄粉（還元粉ニー８０メツシユ）に対しＦｅ−４
％Ｃｒ−６％　Ｍｏ−４４Ｃ母合金粉末（−２００メツ
シユ）１チ、市販の黒鉛粉末０．４％及びステアリン酸
亜鉛（ＺｎＳｔ）粉末［１８％をＶ型混合機により混合
したのち、混合粉末をＪＳＰＭ標準２−６４による金属
焼結体の引張試験片成形用金型に充填し、成形体密度が
６．８ｆ／ｌｙＡとなるように圧粉成形した。

得られた粉末成形体を分解アンモニア雰囲気（以下Ａｘ
ガスと呼ぶ）中で、１１２０℃×６０分の条件にて焼結
したのち、２０℃／分の速度で冷却して引張試験片を作
成した。

実施例２ 実施例１と同一素地材料を用い、母合金粉末を５．５％
添加した以外は実施例１と同様にして引張試験片を作成
した。

実施例３ 実施例１と同一素地材料を用い、母合金粉末を９俤添加
した以外は実施例１と同様にして引　　　“張試験片を
作成した。

実施例４ 実施例１と同一素地材料を用い、母合金粉末５．５チと
銅粉２チを添加した以外は実施例１と同様にして引張試
験片を作成した。

実施例５ 市販のＦｅ−１％　Ｃｒ−１８％　Ｍｎ−α３ｔ４Ｍｏ
からなる低合金鉄粉（ＡＩ８Ｉ４１００相轟、−８０メ
ツシユ）の素地材料に対し、Ｆｅ−４％　Ｃｒ−６％Ｍ
Ｏ−４９ＡＣからなる低融点母合金粉（−２００メツシ
ユ）５．５％、黒鉛粉α５５％及びＺｎ５ｔα８チを混
合したのち、この粉末を実施例１と同様にして成形し、
Ａｘ　ガス中り１５０℃×６０分の条件で焼結した。

比較例１ 実施例１と同一素地材料を用い、黒鉛粉ａ４チとＺｎ５
ｔ１８％を混合した後、実施例１と同様にして成形・焼
結し引張試験片を作成した。

比較例２ 実施例１と同一素地材料を用い、銅粉２チ、黒鉛粉α４
チ、Ｚｎ５ｔα８チを混合した後、実施例１と同様にし
て引張試験片を作成した。

比較例３ 実施例５と同一の市販低合金鉄粉を素地材料として黒鉛
粉α５５チとＺｎ５ｔａ８％とを混合した後、実施例１
と同様にして成形し、この成形体をＡｘガス中１１５０
℃×６０分の条件で焼結し、引張試験片を作成した。

上記の各実施例および比較例によって作成した引張試験
片の密度を測定した後、引張試験を実施した。引張試験
はオートグラフ試験機により常温にて引張速度２１１！
１１／分の条件で行なった。

その結果を次の表と図に示す。

実施例１〜３は比較例１の素材に本発明の低融点母合金
粉を２〜９％それぞれ添加したものであシ、引張強度は
いずれも比較例１より大巾に向上している。又低融点母
合金粉の添加量が増加するに伴ない引張強度が高くなっ
て行くことが判る。

実施例４は比較例２の素材に５．５チの低融点母合金粉
を添加したものであシ、引張強度は比較例よシ約１７０
ＭＰａと大巾に向上しており、低融点母合金粉の添加が
引張強度向上の効果を示していることがわかる。

実施例５は比較例３の低合金鉄粉の素材に低融点母合金
粉を加えたものであり、純鉄粉や鉄基粉に低融点母合金
粉を添加したときと同様に、引張強度を大巾に向上して
いる。また引張強度の向上量を純鉄粉に添加した場合と
比較すると、低合金鉄粉に添加した場合の方が大きい。

これは低合金鉄粉７５ｆ　１２００℃以上の高温焼結で
焼結が進み最大の引張強度を示す特性を有しており、１
１５０℃の焼結温度では焼結が進まず、従って引張強度
も不十分となるのに対し、本発明により低融点母合金粉
を加えると、焼結が促進され、１１５０℃でも焼結可能
となって、素材の性質が発揮されたためである。

〔発明の効果〕 上記の如く本来高温での焼結を必要とする組成の粉末ま
たは通常の鉄粉の焼結が通常の操業温度よシ低い温度で
可能となるため省エネルギー効果をあらはし、製造コス
トの大巾な低減となる。また炉の使用温度を下げること
によシ炉の寿命が延びて設備費が低下する。

本発明方法により従来よシも高密度、高強度の焼結体の
得られることは先述した通シであるが、これらの焼結体
を熱処理した後にもその特性が維持あるいはさらに向上
されることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

図は、各実施例及び比較例で得られた焼結合金の引張強
度を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄粉または鉄基粉末に対し、重量比でＣｒ２〜１５％、
   Ｍｏ２〜１５％、Ｃ２〜７％、不可避不純物を１．０％
   以下、残部がＦｅからなる低融点の母合金粉末１〜１０
   ％と黒鉛粉末１．５％以下とを配合し、前記母合金粉末
   が液相または液相と固相の共存のいずれかの相を呈する
   温度域にて焼結することを特徴とする鉄系焼結材料の製
   造方法。