JPS61253342A - 焼結ステンレス鋼の製造方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、耐硫酸性に優れ、かつ非削加工。

省切削加工を可能とする焼結ステンレス鋼の製造方法に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

１８Ｃｒ　−８Ｎｉ鋼に代表されるオーステナイト系ス
テンレス鋼は、他の鋼種に比べて耐食性、耐酸性および
耐熱性が相対的に優れているため、硝酸。

硫酸、アンモニア、合成、尿素、化学繊維、製紙。

食品１石油、染色などの各種化学工業に広く利用される
ばかりでなく、建築、家庭厨房用、タービン電気関係、
航空機ジェ、トエンジン、自動車。

庫輌、船舶あるいは原子炉関係などの方面でも用いられ
ている。

しかし、オーステナイト系ステンレス鋼においてもその
用途によってはより一層耐酸性の大きいことが要求され
、この場合は〜ｌｏ、　Ｃｕ、　Ｓｉを添加するが、ま
たはＣｒ、　Ｎｉ含有量を増加させることでその改善を
図っている。特に、１８Ｃｒ−ｇＮｉ鋼の耐硫酸性の向
上に関してはＣｕ添加がより効果的である。

耐硫酸性はＣｕの添加量に応じて向上するが、Ｃｕ量が
多くなると熱間鍛造あるいは圧延時の割れ発生原因にな
るので、その添加量は通常１〜２．５％の範囲に限定さ
れてイル。まり、　１８ｃｒ−８Ｎｉ　＠　ＶｃＣｒを
加〜２５％、Ｎｉを加〜□□□％と大量に含有させ、さ
らにＭＯを１〜５％添加したオーステナイト系ステンレ
ス鋼も優れた耐硫酸性を示すが、高価になるという問題
がある。

一方、オーステナイト系ステンレス鋼は鉄系。

銅系の金属材料に比べて材質が粘く難削材であるので、
切削加工に時間がかかり、刃物の寿命が短くなるという
欠点を有する。

このため、コスト低減、工程の簡素化などの観点から、
非切削加工または省切削加工方法である粉末冶金法によ
ってオーステナイト系ステンレス鋼部品を製造すること
が望まれている。さらに、粉末冶金法は数種の原料粉末
を任意に混合、成形。

焼結するという工程からなるので、溶解加工品では困難
な合金組成も容易に実現できるという利点をもっている
。しかしながら、通常の粉末冶金製品には空孔が存在す
る。一般的に、ｔｌ（５品９部材の耐食性はこの空孔の
存在によって著しく劣化してくるので、空孔はできる限
り少ないことが好ましい。この空孔量を低下させる方策
としては、一度焼結したものを再加圧、再焼結さらＫは
熱間鍛造などの塑性加工を施すことが試みられているが
、これでは工程が複雑忙なり、力）つ経済性に難点を生
ずる。

従来でも、耐硫酸性の向上と省切削加工の観点から、粉
末冶金法によるオーステナイト系ステンレス鋼部品の製
造が検討されてきているが、その方法と問題点を整理す
ると次のようになる。

（１１Ｆｅ、　Ｃｒ、　ＮｉおよびＣｕの単体粉末を所
定の割合に秤量して、混合後成形して焼結する。焼結後
、必要に応じて再加圧、再焼結もしくは鍛造などの塑性
加工を施す。

（２）所定の組成を有するオーステナイト系ステンレス
鋼合金粉末をアトマイズ法などで製作し、これＶＣＣｕ
粉末を添加混合後、成形、焼結する。さらく必要に応じ
て再加工を行う。

（１）の方法では、Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｒの完全な合金
化が困―であり、かつ空孔が存在するため同組底の溶解
加工品より硫酸溶液中での減電が大きい。焼結後圧加工
を施こせば、空孔が減少し耐硫酸性はやや向上してくる
が、粉末冶金法の目的とする経済性が低下してしまう。

（２）の方法は、合金粉末とＣｕ添加の効果によって耐
硫酸性は溶解加工品とほぼ同等になりてくるが、Ｃｕの
分散が不均一であるため、試料の違いによって腐食減量
のばらつきが大きいという間趙がある。

〔発明の目的〕

この発明は、非切削加工、省切削加工方法である粉末冶
金法の特徴を活かし、かつ耐硫酸性に優れた焼結ステン
レス鋼の製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、オーステナイト系ステンレス鋼合金粉末（
Ｎｉ６〜２２％、　Ｃｒ１６〜２６％０Ｍ０Ｏ〜３％。

ＣｕＯ〜２．５％、Ｓｉ□−１５％、ＭｎＱ〜２％）に
物理的。

化学的、電気的な方法で重量比１〜２０％のＣｕ被覆を
行い、該粉末を成形、ｖ８結することを要旨とする。

本発明で、オーステナイト系ステンレス鋼合金粉末ＫＣ
ｕを被覆することに着目したのは、この方法によりオー
ステナイト系ステンレス鋼合金粉末とＣｕの均一な分散
、およびオーステナイト系ステンレス鋼合金粉末とＣｕ
の迅速な合金化が可能になると考えられたためである。

通常、粉末冶金で使用される合金粉末の粒径は３０〜２
００μｍ程度でほぼ球状であるため、電気または化学メ
ッキさらには蒸着、スバ、りなどの物理的方法により任
意の厚さのＣｕ被覆を行うことが可能である。また、Ｃ
ｕ　被覆合金粉末を用いることにより、秤量、混合工程
が省略できるという利点も生ずる。

本発明において、オーステナイト系ステンレス鋼合金粉
末に対するＣｕ被讃を重量比で１〜２０％としたのは次
の通りである。

オーステナイト系ステンレス鋼の耐硫酸性向上には、０
．５％程度のＣｕ添仄でも効果を発揮する。

しかしながら合金粉末に重量比で１％以下のＣｕ被覆を
行う際には、その被覆厚さは非常に薄くなり（例えば直
径１００μｍの粒子では約０．５μｍ以下の厚さになる
）１合金粉末全体に均一な被覆を行うことが困難である
ため１％以上とした。上限を加％とじたのは、これ以上
の被覆を行うこともできるが、２０％以上になるとＣｕ
　ＩＪ　、チの組織が出現し、硫酸に対する溶出が多く
なるためである。なお、Ｃｕが２０％以上含まれている
ものは、高温の硫酸溶液中での腐食減量が著しく大とな
る現象が認められ、この点からも２０％以上のＣｕ添加
は不可であることが確認できた。

〔発明の実施例〕

以下実施例に基づいて本発明の実施例について説明する
。

（実施例１） この実施例では、オーステナイト系ステンレス鋼の１ｌ
ｉｉ（硫酸性に及ぼすＣｕ被覆量の影響を調べた。

オーステナイト系ステンレス鋼合金粉末としては■福田
金属箔粉製のＳＵＳ　３０４　Ｌを用いた。供試粉末の
性状は第１表の通りである。

供試粉末に対し、無電解メッキ法で重量比が１゜５．１
０．１５，２０．２５．３０％のＣｕ被穂を行い、これ
を原料粉末とした。成形圧力は７〜旨とし、焼結は１２
００℃で２時間水素雰囲気中で行い、形状が２０ｘ２０
　ｘ　５　ｓｍの焼結体を得た。比較として、Ｃｕ被覆
なしの５ＵＳ３０４Ｌ焼結体も前記と同条件で製作した
。

耐硫酸性は各焼結体を５％硫酸沸騰溶液に６時間浸漬し
、浸漬前後の重量費化から腐食減量を求めて評価した。

第１図に腐食減量とＣｕ被覆量の関係を示す。

５ＵＳ３０４Ｌ焼結体のみの腐食減量はかなり大きいが
、１％のＣｕ被ａＫよってそれは格段に少なくなってい
る。そして、Ｃｕ被覆が１〜２０％の範囲では１００ｆ
／ｆｆ１１．ｈ前後の腐食減量であるが、２０％以上に
なる腐食減量は増加傾向となり、本発明の限定した１〜
２０％が有効であることを裏付けている。

（実施例２） この実施例では、本発明品と従来方法品および溶製材と
の比較を行った。５％硫酸沸騰溶液の浸漬試験に供した
試料の種類とその履歴は以下の通り。

（１）本発明品：実施例１の条件で製作したｌＯ％Ｃｕ
被覆品およびこれを７ｔ、４♂の圧力で再加圧後、水素
中で１２００℃ｘｌｈの再焼結を行ったもの。

（２）従来品：実施例１で使用した３０４Ｌ合金粉末に
平均粒極北μｍの電解銅粉を添加混合後、実施例１と同
条件で得た焼結晶。

（３）溶製材：Ｃｒ１８．３％、　Ｎｉ　９．３％を含
有する８０８３０４溶解加工材を溶体化処理したもの（
形状＝２０×２０ｘ２龍） 各試料の腐食減量は第２表の通りである。

第２表 この結果より、本発明品は従来品、溶製材より　。

腐食減量は少なく、耐硫酸性に優れていることが明らか
である。なお、焼結後に再加圧および再焼結を施して空
孔の存在を少なくした本発明品の耐硫酸性は、溶製材の
中で最も優れているとされる’；ｆａｃｔ−２８Ｎｉ　
−３Ｍｏ　−３Ｃｕおよび２５Ｃｒ−２ＯＮｉ−２，５
Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼のそれと同程度であ
ることも確認された。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明はオーステナイト系ステンレ
ス鋼合益粉末に重量比で１〜２０％のＣｕ被覆を行い、
これを底形、焼結することにより、合金粉末とＣｕの均
一な分散および合金粉末とＣｕの迅速な合金化が可能と
なって、従来方法品より格段に優れかつ溶製材を上回る
耐４ＪＴｃ＃Ｒ性をもつ焼結ステンレス鋼を提供するこ
とができる。また、本発明は成形、焼結の工程のみで耐
硫酸性に優れた部材を製造できるので、非削加工、省切
削加工が可能となり、コスト低減にも効果を発揮するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は５ＵＳ３０４Ｌ合金粉末へのＣｕ　＠積置と腐
食減量の関係を示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）オーステナイト系ステンレス鋼合金粉末に重量比で
   １〜２０％のＣｕ被覆を行い、該粉末を成形、焼結する
   ことを特徴とする焼結ステンレス鋼の製造方法。