JPS61231102A - 高強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを含を鉄を主成分とする粉末 - 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、粉末冶金製造技術における正常値以上に成形
圧力又は焼結温度を増加することを必要とせずに、物理
的特性に対する高い要求値を具えた焼結部品を製造する
ための、ニッケル及びモリブデンを含んでいる鉄を主成
分とする粉末に係る。

〔従来の技術〕

該粉末冶金製造技術の特徴は部品を多数引続いて良好な
寸法精度で製造することである。この長い製造工程は、
随意に、合金をつくる材料を粉末にして追加した金属粉
末を、真後の成形作業を容易とするための潤滑剤と混合
することからスタートする。この作業中、この粉末は通
常６ｔ／ａｎ！を越えない圧力で成形してブランクにさ
れるがこのブランクの形状は完成部品の形状に近いか又
は完全に一致する。該ブランクは通常１１５０℃を越え
ない温度で加熱されその温度に維持され、この温度で焼
結されて、引張強さ、靭性、密度等の最終的特性を与え
られる。かようにして製造された材料は溶融冶金技術に
より製造された材料とは、本質的にその多孔性により相
違し、この多孔性こそ比較的低い密度を与えかつ強度に
悪影響を与え得るものである。合金をつくる材料の追加
をしないで鉄粉の焼結部品の強度を増大するためには成
形圧力及び／又は焼結温度における本質的な増加が必要
であるが、これは高価でありかつ達成困難である。

何故ならば現用のプレス及びプレス加工工具は、６ｔ／
ｃｄ以上の高い負荷用ではないからである。同様に、焼
結炉に対する最大作業温度もほとんどが１１５０℃に制
限されている。

焼結鋼の強さを増加するため種々異る、合金をつくる添
加物を使用することも既知である。

現在、２つの型の合金をつくる添加物を加えた粉末、即
ち粉末混合物及び所謂粉砕された予め合金となった粉末
が主として使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

粉末混合物は鉄粉の中に、合金をつくり得る物質を、元
素の形か又は焼結工程申分解し得る化合物の形のいずれ
かで含んでいる粉末を混合することにより調製する。該
粉砕された鋼粉末は、所望の合金をつくる元素を含んで
いる融成鋼を粉末に崩壊してつくる。粉末混合物の欠陥
の一つは、偏析が存在する危険である。何故ならば、異
なる粒度のごとき異なる特性をもった粉末が、機械的に
結合されることなく相互に混合されるからである。

この偏析はその粉末混合物からつくられた成形体の変動
している組成となり、その結果その焼結中の変動する寸
法変化となる。粉末混合物のもう１つの欠陥は、特に該
合金をつくる材料が非常に小さい粒度であるとき、ダス
トをつくる傾向のあることであり、これは顕著な汚染の
問題を惹起し得る。

一方、粉砕された粉末については偏析の問題は全くない
。何故ならば各粉末粒子は合金の所望の組成をもってい
るからである。またダストを形成する危険も非常に大き
くはない。何故ならば、小さい粒度の元素は何も含まれ
ていないからである。

しかし合金の粉砕された粉末にはもう１つの大きい欠陥
がある。即ちこれらの鉄と合金をつくる物質との合金の
粉末は硬化されて圧縮性が低く、成形が困難であるとい
うことである。

高い引張強さの前提条件である高い密度をもった部品を
得たいときには高い圧縮性が本質的に必要である。一方
粉末混合物の圧縮性は実際上、含有される鉄粉のそれと
同じである。これは、可撓性とともに粉末混合物の特性
である合金の組成に関し、粉末混合物を最も普通に使用
される合金を・つくる粉末の型とした。

今日、偏析及びダスト形成の危険は、部分的拡散合金法
により又は合金をつくる元素を鉄の粒子に付着せしめる
結合剤を使用することによって、殆んど完全に回避でき
、グラファイトもまた圧縮性を害することなく適宜結合
される（スウェーデン特願第８３０４８３２−２号（米
国特許出願第７３２０４５号）。

スウェーデン特許願第８００１７６４−３号（英国特許
第２０７１１５９号）及びスウェーデン特許第３３４２
４４号）。

合金をつくる元素の選定は粉末冶金分野において周知の
考え方に基づいている。−例として、寸法変化を最少と
するためには、銅を添加した低い含有量のニッケル及び
モリブデンである。

スウェーデン特許出願第７７０３３８２−７号（英国特
許第１５１０４５５号）から、燐の添加による高引張力
、焼結鉄−モリブデン−ニッケル合金の製造は既知であ
る。しかしながらこのスウェーデン特許出願によれば、
６０ＯＮ／ｃｄの極限引張強さを達成するためには、焼
結は高い温度（１２５０℃）で行われなければならない
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、成形圧力及び／又は焼結温度を粉末冶
金製造技術における通常値以上に増加することなく、成
形及び焼結した後、高い焼結密度をも・つとともにかな
り改善された物理特性をもった製品を与える粉末混合物
をつ（ることにある。

〔発明の効果〕

実施した実験において、鉄粉に：重量で７と１２％の間
の量のニッケル、重量で０．４と　１．５％の間の量の
モリブデン、及び重量で０．３と０．７％の間の量のグ
ラファイトの形の炭素を添加した。すべてのテストバン
チは５ｔｏｎ／ｄで成形しかつ１１５０℃で焼結し、そ
の後、周知の技術により焼きもどしを行った。驚くべき
ことに、粉末冶金においては通常使用されると思われな
い、多くの又は普通でない、合金をつくる元素を使用す
ることにより粉末製造を複雑としなければならないとい
うことなく、予期しない高い引張強さ、場合によっては
９０ＯＮ／鶴２をかなり超える値が、同時に７．３ｇｒ
／ａｉｌを超える密度とともに得られた。

本発明に係る粉末混合物は、例えば以下のように調製さ
れる： 元素の形の合金をつくる物質とグラファイトとを鉄粉と
混合する。

ニッケル及びモリブデンは同様に部分的に拡散合金とさ
れるか又は結合剤により鉄粒子に付着される。

もう一つの例においては、一つの合金をつくる物質を鉄
粒子に部分的に拡散合金とし、他の物質を結合剤により
付着する。好ましくは、ニッケル金属は結合剤により鉄
粉に結合されるが、この鉄粉粒子は前工程においてモリ
ブデンと部分的に拡散合金化しておく。

合金をつくる物質の一つはまた鉄の粒子の表面上に被覆
することができる。

グラファイトを結合剤で付着することはいっでも有利で
ある。

鉄粉の粒度は３５０μｍ以下、好ましくは１７５μｍそ
して最も好ましくは１５０μｍである０合金をつくる物
質の粒度は７５μｍ以下、好ましくは４４μ−以下とす
べきである。

〔実施例〕

以下本発明を単に例としてあげる次の実施例について一
層詳細に説明する。

九−Ｌ ６つの粉末Ａ−Ｆを６ｔｏｎ／−で成形し、かつ容積で
９５％の窒素ガスと容積で５％の水素ガスより成る人気
中において１時間、１１５０℃で焼結した。

焼結した後、この焼結体を１５０℃で１時間焼もどしを
行った。極限引張強さ、破壊時の伸び、硬度及び密度の
ごとき物理特性を調べた。

粉末Ａ：　　９４．５％　重量による　Ｐｅ（粉砕され
た）４．０％　　　ｓ　　　　Ｎｉ １．０％　　　ｓ　　　　Ｍ。

０．５％　　　〃　　　Ｃ ＋０，４％　　　〃　　　潤滑剤 粉末Ｂ：　　９２．５％　重量による　Ｆｅ（粉砕され
た）６．０％　　　〃Ｎｉ １．０％　　　〃Ｍ。

０．５％　　　〃　　　Ｃ ＋０．４％　　　〃　　　潤滑剤 粉末Ｃ：　　８８．５％　　　　　　　Ｐａ（粉砕され
た）１０．０％　　　’　　　　Ｎｆ １．０％　　　〃Ｍ。

０．５％　　　〃　　　Ｃ 十０．４％　　　〃　　　潤滑剤 粉末Ｄ：　　８３．５％　　　　　　　Ｆｅ（粉砕され
た）１５．０％　　　／／　　　　Ｎｉ １．０％　　　〃　　　門。

０．５％　　　〃　　　Ｃ ＋０．４％　　　〃　　　潤滑剤 粉末Ｅ：　　９３．５％　　ｔｔ　　　　　Ｆｅ（微粉
砕された）１．５％　　／／　　　　　ＣＢ ４．０％　　　／／　　　　　　　　Ｎｉ０．５％　　
　”　　　　　　　　Ｍ。

０．５％　　　〃　　　　　　　Ｃ ＋０．４％　　〃　　　　潤滑剤 粉末Ｆ　：　”）　９７．２５％　ｔｔ　　　　　Ｆｅ
（微粉砕された）１．５％　　”　　　　　Ｃｒ ０．５％　　”　　　　　Ｃｕ ０．７５％　〃　　　　Ｃ ＋０．４％　　〃　　　　潤滑剤 ＊）Ｃｕが存在するために、Ｆは１２５０℃で焼結する
。

この潤滑剤はステアリン酸亜鉛である。粉末Ｃは本発明
にかかるものである。粉末Ａ、　Ｂ。

Ｄ、Ｅ、Ｆは対照例である。

ここで、Ｒｍは極限引張強さをあられす。

Ａは破壊時の伸び、ＨＶはヴイッカース硬度、そしてＳ
Ｄは焼結密度をあられす。

この例から本発明に係る粉末Ｃは高い硬度及び密度とと
もに非常に高い引張強さを与えるようである。また粉末
Ｃの破壊における伸びＡが６％を超えるということは大
変驚くべきことである。

粉末ＥとＦとは上記周知技術による通常の密度を示す参
照例として用いた。

刺−」工 次の組成をもった３つの粉末Ｇ、Ｈ及び工を調製した。

これらの中、粉末Ｇ及びＨは対照例であり、粉末Ｉは本
発明に係るものである。

粉末Ｇ：　　　２．０％　　　　　　Ｎｉ０．５％　　
　　　　　　　Ｍ。

０．５％　　　　　　　　　　Ｃ 残部　　　Ｆｅ 粉末Ｈ：　　　２．０％　　　　　　Ｎｉ０．５％　　
　Ｍｏ ０，５％　　　Ｃ 残部　　　Ｆｅ 粉末ｒ：　　　８．０％　　　　　　Ｎｉ０．５％　　
　Ｍ。

０．５％　　　Ｃ 残部　　　Ｆｅ ０．５％の潤滑剤を添加した後、これらの粉末を引張試
験を行うために工具の中で６ｔｏｎ／ａｄの成形圧力で
成形して試験体とした。この試験体は次に、９５％の窒
素ガスと５％の水素ガスより成る大気中で６０分間、１
１５０℃で焼結した。

粉末Ｇからつくった試験体は焼結後直ちに、即ち予冷す
ることなく鍛造加工を行ったが、粉末Ｈ及びＩからつく
った試験体は、通常の焼結慣習に従って冷却した。

これら３つの異なる材料の引張強さ及び密度の測定結果
は次のとおりであった： 上の表は、非常に高い抵抗力をもった焼結鋼は通常の粉
末冶金技術によりつくることができることを示す。この
例は本発明に係る合金は通常の粉末鍛造材料と同等以上
の高い強さを与えることを示す。これは、焼結合金の中
には同様に比較的多くの量の孔が存在するにも拘らずそ
うである。かくして、本発明に係る合金は、通常の粉末
冶金技術により製造された微小鋼（ｍｉｃｒｏｓｔｅｅ
ｌ）を、従来不可能であった用途に使用することを可能
とするものである。

匠−１ ８％Ｎ１％　１％Ｍｏ、０．５％Ｃ及び残部がＦｅの組
成の粉末Ｊを調製した。上記粉末Ｉと同様に試験体を・
つくり焼結した。測定した結果、引張強さは１１５ＯＮ
／ｍ２、破壊の際の伸びは４％、ヴイッカース硬度は３
４５、そして焼結密度は７．３２であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎｉ７〜１２重量％、Ｍｏ０．４〜１．５重量％、
   及びＣ０．３〜０．７重量％を含むことを特徴とする高
   強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを含む鉄を主成分とする
   粉末。 ２、該粉末が、Ｎｉ７．５〜１０．５重量％を含む特許
   請求の範囲第１項記載の高強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭ
   ｏを含む鉄を主成分とする粉末。 ３、該粉末がＭｏ０．５〜１．０重量％を含む特許請求
   の範囲第１項記載の高強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを
   含む鉄を主成分とする粉末。 ４、該粉末がＣ０．４〜０．６重量％を含む特許請求の
   範囲第１項記載の高強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを含
   む鉄を主成分とする粉末。 ５、該含有される鉄の粒子が３５０μｍ以下、好ましく
   は１７５μｍ以下の粒度をもつ特許請求の範囲第１項記
   載の高強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを含む鉄を主成分
   とする粉末。 ６、該合金をつくる粒子が７５μｍ以下、好ましくは４
   ４μｍ以下の粒度をもつ特許請求の範囲第１項記載の高
   強度焼結体製造用Ｎｉ及びＭｏを含む鉄を主成分とする
   粉末。 ７、該炭素及びニッケル金属が結合剤により、予めモリ
   ブデンと部分的に拡散合金化されている鉄粒子に付着さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の高強度焼結体製造
   用Ｎｉ及びＭｏを含む鉄を主成分とする粉末。 ８、該粉末が１．５重量％までの潤滑剤と混合されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の高強度焼結体製造用Ｎｉ
   及びＭｏを含む鉄を主成分とする粉末。