JPS61195952A - 鉄系焼結合金の製造方法 - 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］ この発明は、焼結と同時に溶浸させる形式の鉄系焼結合
金の製造方法の改良に関する。

［従来の技術］ たとえば「総説粉末冶金学」　（松山茅治他著、日刊工
業新聞社昭和４７年４月発行、第２６８頁以下）に開示
されているように、鉄系焼結合金にＣｏもしくはＣｕ合
金を溶浸させる方法が周知であり、該溶浸により高密度
化および封孔化を図り、それによって強度および耐蝕性
が改善された鉄系焼結合金が広く実用化されている。

上述のような鉄系焼結合金の焼結に際し同時に溶浸させ
る方法として一般に用いられているのは、合金元素が３
％叙下の低合金焼結鋼に、１１００℃から１１５０℃の
温度で、変成ガス雰囲気下にて焼結と同時に溶浸材を溶
浸させるものである。

使用される溶浸材としては、５重量％以下の合金、元素
含むＣｕ合金であり、融点は１１００’Ｃ以下のもので
ある。

［発明が解゛決しようとする問題点ゴ 上述したような従来の方法は、焼結が１１５０℃以下の
温度で行なわれるような低合金焼結鋼に対しては有効な
ものであった。しかしながら、２重量％以上の合金添加
元素を含み、焼結温度が１２００℃以上の温度となる高
強度焼結鋼や、１０Ｉ１１％以上の合金元素を含み、焼
結温度が１１５０℃以上となる高合金焼結材に対しては
、有効な方法ではなかった。

すなわち、これらの高強度焼結鋼や高合金焼結材におい
ては、焼結と同時に溶浸することにより、逆に母体とな
る焼結合金自身が有すべき強度を得ることができず、む
しろ溶浸により強度が向上しないばかりか、逆に強度が
低下してしまうという問題があった。これは、溶浸材の
融液が粉末粒子間の間隙を埋めることに起因するもので
ある。すなわち、この種の焼結合金は、１１５０℃以上
の比較的高い温度で十分に焼結することにより期待され
る性能を奏するものであるが、焼結と同時に溶浸すると
、母体である鉄系合金粉末もしくは鉄粉と添加合金粉末
同士の緻密な焼結結合が生じる前に、溶浸材の融液が粉
末粒子間の間隙を埋めてしまう。したがって、母体とな
る粉末同士の結合が、溶浸しない場合に比べて弱くなり
、その結果溶浸により強度が向上しないばかりか、むし
ろ強度が低下するという問題が生じていた。

もつとも、上述の問題を解消する方法として、予め母体
となる鉄系合金粉末もしくは鉄粉と添加合金粉末とを焼
結し、しかる侵再度加熱して溶浸材を溶浸させる方法を
実施することも可能である。

しかしながら、このような焼結−再加熱−溶浸を経る方
法では、工程数が増加し、したがって鉄系焼結合金の製
造コストがかなり高くつくことになるという問題がある
。

それゆえに、この発明の目的は、焼結温度が１１５０℃
頂上の高合金焼結材や高強度焼結鋼においても、焼結合
金本来の性能を損なうことなく、さらにＣｕｌ’ｌｆｆ
浸による強度および耐蝕性の向上が図られた高密度の鉄
系焼結合金を安価にかつ効率良く得ることが可能な製造
方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明は
、上述の問題を解消すべく鋭意検討の結果なされたもの
であり、その要旨とするところは、鉄系焼結金属を焼結
と同時に溶浸させる方法において、溶浸材として融点が
１１２０℃以上１３００℃以下のものを用いることを特
徴とする鉄系焼結合金の製造方法である。

この発明では、溶浸材の融点を上記温度範囲内とするこ
とにより、１１５０℃以上の高い温度で焼結される高合
金焼結材や高強度焼結鋼の製造過程における、溶浸材融
液の粒子間の間隙への充填の防止が図られている。すな
わち、上記湿度範囲内の溶浸材を用いることにより、母
体となる鉄系焼結金属の焼結が十分に行なわれ、しかる
後溶浸が行なわれ得る。

上記温度範囲内の融点を有する溶浸材としては、Ｃｕ合
金からなる溶浸材が用いられ得る。このＣＵ合金溶浸材
としては、Ｃｕ合金の融点を高めるためにＮｉまたはＣ
ｏを添加されたものが用いられる。

Ｎｉを添加主成分とする場合には、溶浸材として、！！
！量比で１０〜′４５％Ｎ＋および０．５〜４％のＣｏ
を含有し、残部がＣＬＩおよび不可避不純物からなるも
のが用いられる。Ｎｉ添加量が１０重量％未満であると
溶浸材の融点が１１２０’Ｃを越えず、逆に４５重量％
を越えると融点が１３００℃を越え溶浸性が低下するか
らである。また、Ｃｏを上記割合で添加するのは、溶浸
材の濡れ性を改善するためである。この場合にも０．５
１１％未満では濡れ性改苦効果が十分得られず、また４
１１ｊ１％を越えると濡れ住改善効果が飽和するからで
ある。

他方、Ｃｏを添加主成分とする場合には、溶浸材として
、重量比で６〜１５％のＣｏを含有し、残部がＣｕおよ
び不可避不純物よりなるものが用いられる。Ｃｏが６重
量％未満であれば融点が１１２０℃を越えず、他方１５
重１％を越えると融点が１３００℃を越え、溶浸性が低
下するからである。

なお、好ましくは、ＮｉあるいはＣｏのいずれを添加主
成分とする場合であっても、溶浸材の強度を向上させる
ために、ＦｅおよびＭｎの少なくとも一方が０．５〜５
重量％添加される。０．５〜５重量％としたのは、０．
５重置％未満では強度改善効果が少なく、５重量％を越
えた場合には強度改善効果が飽和するからである。

なお、Ｃｏを添加主成分とするＣｕ合金溶浸材にあって
は、ＦｅおよびＭｎに加えて、あるいはこれらに代えて
Ｎｉを上記割合で添加してもよく、それによって同様に
溶浸材の強度向上が果たされ得る。

母体金属となる鉄系焼結金属の成形体密度については、
該成形体密度が６．　Ｏａ　／ａｍ’未満であると、母
体合金自身の十分な強度を得ることができない。他方、
該成形体密度が７．２０　／（！ｌ”を越えた場合には
、空孔量が減少し、したがって溶浸性が低下するという
問題が起きる。よって、該成形体密度は６．０〜７．２
ｏ／ａｍ”であることが好ましい。

ところで、鉄系焼結金属として、高強度焼結鋼あるいは
高合金焼結材を用いる場合には、１１５０℃以上の高い
温度で焼結することが望ましい。

しかしながら、溶浸材の融点が１１５０℃未満であると
焼結が十分道まないうらに溶浸材融液が、粒子間の間隙
を埋めるという問題が生じる。したがって、本願発明で
は、融点１１５０℃以上の溶浸材が用いられている。

他方、溶浸を行なう場合には、溶浸性を考慮すれば、溶
浸材の融点よりも少なくとも３０℃〜５０℃高い温度で
溶浸を行なうことが望ましい。したがって、溶浸温度は
１１８０℃以上であることが好ましい。

なお、溶浸材の融点の上限を１３００℃としたのは、該
温度より高いと溶浸材が溶は出す前に母体の鉄系合金の
緻密化が進み、Ｗｊ浸材融液の含浸が阻害されやすくな
るからである。

［実施例の説明］ 以下、この発明の実施例につき説明する。

１ｉに 重量比で、３％Ｎ＋　、１％Ｃｕ　、０．４％１ｙｌｏ
。

０．５％ｄを含み、残部がｌ”ｅとなるように粉末を配
合し、φ４０×φ２７のリング状金型にて成形体密度７
　、０ｇ　／ａｖｂ＃の成形体を作成した。この成形体
の上に、第１表に示す各組成のＣｕ合金を載胃し、Ｎ２
ガス雰囲気下において、１３００℃×３０分の条件で焼
結および溶浸を行なった。

なお、第１表に示すＣｕ合金溶浸材のうち、Ａ。

ＢおよびＣがこの発明の実施例の溶浸材に相当し、Ｄお
よびＥは比較例の溶浸材を示す。

１１Ｗｉ後、得られた焼結合金試料の密度および圧環強
度を測定した。その結果を第２表に示す。なお、第２表
においてＦは、同一組成の焼結体において溶浸を行なっ
ていない例を示す。

Ｉｆ！１表および第２表の結果から、実施例Ａ、Ｂおよ
びＣでは、強度が比較例りおよびＥに比べて大幅に改善
されていることがわかる。

（以下余白） ｙ、ｔｔｉ 重量比で、１３％Ｃｒを含有するＦｅ合金粉末を、φ４
０Ｘφ２７のリング状に圧縮し、密度６゜６ｇ／Ｃ−５
となるように成形した。この成形体上に、第３表に示す
各組成のＣｏ合金を載置し、Ｈ２ガス中において、１１
５０℃の温度で３０分保持した債、１２００℃まで昇温
し、さらに１２００℃で２０分保持することにより、焼
結・溶浸を行なった。

なお、第３表に示すＣｕ合金溶浸材のうちＧおよびＨが
実施例であり、■およびＪは比較例の溶浸材を示す。

溶浸した後得られた各試料の圧環強度および密度を測定
した。その結果を第４表に示す。なお、第４表において
Ｋは、溶浸を行なわなかった同一組成の焼結体について
のｌｉ！東を示す。

第４表から、実施例にあたるＧＩＢよびＨのＱｕ溶浸材
を用いた場合には、圧環強度が大幅に改善されることが
わかる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、鉄系焼結金μを焼結
と同時に溶浸させる鉄系焼結合金の製造方法において一
点が１１２０℃以上、１３００℃以下の溶浸材を用いる
ものであるため、焼ｉａｉ度１１５０℃以上の高合金焼
結材や高強度焼結鋼においても、焼結合金本来の性能を
損なうことなく、さらに溶浸による強度および耐蝕性の
向上が図られた高密度焼結合金を安価にかつ効率良く得
ることが可能となる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄系焼結金属を焼結と同時に溶浸させる鉄系焼結
   合金の製造方法において、 融点が１１２０℃以上、１３００℃以下の溶浸材を用い
   ることを特徴とする、鉄系焼結合金の製造方法。
2. （２）前記溶浸材として、重量比で６〜１５％のＣｏを
   含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物よりなるものを
   用いる、特許請求の範囲第１項記載の鉄系焼結合金の製
   造方法。
3. （３）前記溶浸材として、重量比で６〜１５％のＣｏを
   含有し、さらにＦｅ、ＭｎおよびＮｉからなる群から選
   択される１種または２種以上を０．５〜５％含有し、残
   部がＣｕおよび不可避不純物よりなるものを用いる、特
   許請求の範囲第１項記載の鉄系焼結合金の製造方法。
4. （４）前記溶浸材として、重量比で１０〜４５％のＮｉ
   、０．５〜４％のＣｏを含有し、残部がＣｕおよび不可
   避不純物よりなるものを用いる、特許請求の範囲第１項
   記載の鉄系焼結合金の製造方法。
5. （５）前記溶浸材として、重量比で１０〜４５％のＮｉ
   、０．５〜４％のＣｏを含有し、さらにＦｅまたはＭｎ
   の少なくとも一方を０．５〜５％含有し、残部がＣｕお
   よび不可避不純物よりなるものを用いる、特許請求の範
   囲第１項記載の鉄系焼結合金の製造方法。
6. （６）母体となる鉄系焼結金属として、成形体密度が６
   ．０〜７．２ｇ／ｃｍ＾３の範囲内にあるものを用いる
   、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
   の鉄系焼結合金の製造方法。
7. （７）溶浸を前記溶浸材の融点よりも３０℃以上高い温
   度で行なうことを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
   いし第６項のいずれかに記載の鉄系焼結合金の製造方法
   。