JPS62235458A

JPS62235458A - ステンレス鋼粉末成形体およびそれを製造する方法

Info

Publication number: JPS62235458A
Application number: JP62037713A
Authority: JP
Inventors: ジョン　エッチ．レインシャーゲン
Original assignee: Pfizer Inc
Current assignee: Pfizer Inc
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1987-10-15
Also published as: BR8700821A; AU6910587A; CA1288620C; JPH0581655B2; KR910001326B1; AU573116B2; EP0237210A2; KR870008044A; EP0237210A3; US4662939A

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、ステンレス鋼粉末成形体の耐食性を、成形す
る前に前記粉末を金属添加物と結合することによって改
善する方法および組成物に関する。

米国特許第３．４２５．８１３号及び第３，５２０．６
８０号は、ステンレス鋼粉末成形体の耐食性を、成形す
る館にニッケルまたは銅を含有する錫合金または錫から
成る非常に少量の金属添加物をステンレス鋼粉末に被覆
または混合することによって改善することに関するもの
である。改善された耐食性は、被覆された粉末を成形（
ｃｏｍｐａｃｔｉｎｕ）　Ｌ／て１０９３℃〜１２６０
℃で焼結する場合に得られる。

耐食性の一層の改善は、下記に述べる様に、多量の銅ま
たはニッケルの少くとも１つを使用する本発明の方法お
よび組成物によって得られる。

本発明は、重量で２〜３０％の錫と９８〜７０％の銅お
よびニッケルから成るグループから選択された少くとも
１つの金属とから本質的に成る約８〜１６重け％の添加
物を成形の前にステンレス鋼粉末と結合することによっ
てステンレス鋼粉末成形体の耐食性を改善する方法を提
供する。

本発明は、重量で２〜３０％の錫と９８〜７０％の銅お
よびニッケルから選択された少くとも１つの金属とから
木質的に成る約８〜１６重量％の添加物をステンレス鋼
粉末と結合させ、該結合された粉末を高圧で成形し、該
成形された圧粉体を焼結温度に加熱することにより、向
上された耐食性のステンレス鋼成形体を製造する方法を
含んでいる。

更に、本発明は、重量で２〜３０％の錫と９８〜７０％
の銅およびニッケルから選択された少くとも１つの金属
とから本質的に成る約８〜１６重量％の添加物およびス
テンレス鋼粉末を包含する方法と、川沿で２〜３０％の
錫と９８〜７０％の銅およびニッケルから選択された少
くとも１つの金属とから本質的に成る約８〜１６重量％
の添加物およびステンレス鋼粉末の圧縮成形され焼結さ
れた成形体組成物から成る製品とを含んでいる。

本発明の上記各実施例において、添加物は重量で約４〜
１３％の錫、約５〜２０％のニッケルおよび残部の銅、
または好ましくは、約４〜８％の錫、約６〜１５％のニ
ッケルおよび残部の銅、特に約８％の錫、約１５％のニ
ッケルおよび約７７％の銅、または約４．５％の錫、約
７．５％のニッケルおよび約８８％の銅から成っている
。

添加物は、粒子の形態でステンレス鋼粉末粉末と都合よ
く混合される。添加物の粒度は、５００メツシュ（２５
ミクロン）または一層細かいのが好ましい。

本発明は、約３０重量％まで、特に約１０〜２０重間％
の濃度の硫酸に対する耐食性を改善するのに特に効果的
である。

ステンレス鋼粉末は、様々な通常の方法で添加物と結合
され得る。ステンレス鋼粉末は、添加物と都合よく混合
される。この代りに、ステンレス鋼粉末は、米国特許第
３．４２５．８１３号及び第３，５２０．６８０号に記
載されている様に添加物で被覆されてもよい。

混合は、一般に最も簡単な方法である。混合することは
、ステンレス鋼粉末成形体を作るための焼結工程中にス
テンレス鋼粉末粒子が相互に密接に接触して強力なステ
ンレス鋼対ステンレス鋼接合を形成する個所において最
初に焼結し合うと云う利点を有している。ステンレス鋼
粉末粒子を添加物で被覆する場合には、該被覆は一般に
この密接なステンレス鋼対ステンレス鋼接触を抑制し、
従ってあまり強くない接合を生じる。

添加物は、銅およびニッケルの少くとも１つと錫との合
金であるのが好ましいが、これら金属は例えば一度に１
つずつ或いは物理的に混合して個個に添加されてもよい
。合金添加物は、その溶融点が合金化されていない錫の
溶融点よりも著しく高いと云う利点を有している。合金
添加物が使用されれば、焼結中に該添加物が液化する前
にかなりの程度のステンレス鋼対ステンレス鋼焼結が発
生し、焼結製品の強度は増大し歪みは最小になる。

合金添加物は、ステンレス鋼粉末と該添加物とを結合す
る際に均一な分布を達成するために粒子の形態をしてい
るのが好ましい。一般に、一層微細な粒子は、一層均一
な分布が生じるので望ましい。

微細な合金粒子を得る１つの好適な方法は、水噴霧化法
によるものであるが、その他の通常の方法が使用されて
もよい。

新規な粉末−添加物混合物は、成形の際に有用である。

成形体は、圧力および／または熱を加えることにより金
属粉末を密着した集合体に変換する種々な公知の技術に
よって作られる。そのような技術は、粉末圧延、金属粉
末噴射成形、圧縮成形、均衡圧プレスおよび焼結を含む
。

一般に、成形型を保護するためおよび成形体の取出しを
容易にするために方法に少量の潤滑剤を添加することが
望ましい。通常、０．２５〜１％の潤滑剤が添加される。代表的な潤滑剤
は、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛およびア
クラワックス（Ａｃｒａｗａｘ　）　Ｃまたはその他の
ワックスである。

好適な方法によると、粉末−添加物混合物は通常のわ）
未冶金法によって成形されて焼結される。

粉末−添加物混合物は、所望の形状の型内で高圧で成形
され、通常、室温で２．５４ｃｍ　（１″）平方当り約
５〜５０トンの圧力である。

成形の後、製品は型から取出され、潤滑剤を除去するた
めに加熱される。加熱工程は、一般に約１５分から約１
時間にわたって約４２７〜５３８℃においてである。次
に、製品は約１５分から約１時間にわたって約１０９３
〜１２６０℃において焼結される。

最終焼結成形体の耐食性が潤滑剤の除去および焼結工程
によって影響を受けることは、一般に周知である。特に
粉末冶金によるステンレス鋼成形体の細孔の大きな表面
積を考慮すると、成形体と残苗潤滑剤または焼結雰囲気
との間で反応が生じＩＪる。

潤滑剤の除去が不適当であったり或いは焼結雰囲気が炭
素で汚染されていたりすると、成形体の炭素含有ｍが増
大し、焼結後の冷却中に鋭敏化とそれに関連する耐食性
の損失が生じいる。鋭敏化は、焼結後の急冷によって最
小にされ得る。

ステンレス鋼成形体の耐食性は、一般に焼結雰囲気の酸
素含有量の増加に伴って減少する。耐食性のこの減少は
、酸化クロームの生成とそれに関連する周囲マトリック
スのクローム涸渇とによるものである。その機構が何で
あろうと、炉の露点の制御は■要である。露点は、還元
性雰囲気中での焼結中に成形体の酸素が減少される様な
ものでなければならない。焼結温度で適当な露点を有す
る雰囲気は冷却中の低い温度では酸化性になるので、焼
結後の急冷が好ましい。

窒素含有雰囲気中での焼結は、成形体の窒素含有量を増
大し、焼結後の冷却中に窒化クロームの析出とクローム
涸渇とを生じる。クローム涸渇は、一般に耐食性の減少
を生じる。この問題は、純水素または真空の如ぎ窒素非
含有雰囲気中での焼結によって回避し得るが、経済的な
理由で大抵の工業的焼結は解離アンモニア中で行われる
。窒素含を有性囲気中での焼結は、金属成形体中へ窒木の固溶度が
一般に使用されている焼結温度範囲内で温度の上界に伴
って減少するので、高い焼結温度で行われるのが好まし
い。焼結後の急冷は、窒素の吸収および窒化クロームの
析出を最小にするために好ましい。

焼結中に、製品は収縮して高密度化する。例えば理論密
度の少くとも約８０％の密度を有する窩密度材利は、成
形中の圧力の増大、一層高い温度または一層長い期間の
焼結等によって得られる。

通常、１ワられる最大密度は、理論密度の約８６％の密
度である。上において、理論密度の１００％の材料は、
Ｂ、０９／ａｔｒ３の密度を有すると想定される。低密
度材料は、低い成形圧力、低い焼結温度等で得られる。

そのような低密度材料は、多孔性フィルタに使用可能で
ある。

使用可能なステンレス鋼粉末は、鋼種３０４Ｌおよび３
１６［の如きオーステナイト系クローム・ニッケル・鉄
のＡｌ５Ｉ３００シリーズステンレス鋼並びにマルテン
サイト系Ａｌ５Ｉ４００シリーズクローム鋼を含ｌυで
いる。該粉末は、通常米国標Ｑ篩寸法で１００メツシュ
よりも細かい粒子を少くとも９０重量％有し、一般に３
２５メツシュよりも細かい粒子を１０〜６０重隋％有し
ている。

製造される焼結成形体は、向上された耐食性が所望され
るブツシュ、カム、ファスナー、ギヤ、ナツト、多孔性
フィルタおよび端子の如き多くの用途に利用し得る。

下記の実施例は、本発明を例示するために与えられる。

実施例１水噴霧化法によって得られた８％錫、１５％ニッケルお
よび７７％銅の合金粉末添加物が、同じく水噴霧化法に
よって得られた３１６［および３０４１−ステンレス鋼
粉末および１重量％のステアリン酸リチウムの潤滑剤と
混合された。該添加物は、表Ｉ　Ｊ３よび表■に示す様
に、−５００（２５ミクロン）米国標Ｑｖ６メツシュ寸
法の粒度分布を使用して全組成のＯ〜２０単２０巾吊された。

上記混合物は、金属粉末産業連盟（ＭＰＩＦ）の横破断
強さくＴＲ８）試験試料の形状に成形された。１９られ
る試料は、６．６５±０．０５！７／ｃ１１３の圧粉体
密度に成形された。

潤滑剤は、通常の粉末冶金の慣用手段に従って、シュミ
レートされる解離アンモニア（ＤＡ）中で５１０℃にて
３０分にわたって実験室マツフル炉内で圧粉体を加熱す
ることによって除去された。

潤滑剤の除去後、実験室マツフル炉内のシュミレートさ
れるＤＡ中において、３１６Ｌ試料は１１２１℃で６０
分にわたって焼結され、３０４Ｌ試料は１１２１℃また
は１２０５℃で４０分にわたって焼結され、次に該炉の
水冷領域へ移送されて室温まで冷部された。

焼結された試料の密度は、標準ＭＰＩＦ手順によって測
定された。

該試料は、室温においてイオン除去水中に５％塩化ナト
リウムを含有する溶液に部分的に（試料の長さの約半分
）浸漬することによって耐食性が試験された。単一の試
料が、ステンレス鋼、添加物レベルおよび焼結温度の各
組合わせについて試験された。

耐食性は、試験試料が腐食の最初の可視徴候（錆）を示
すのに要した時間を計測することによって測定された。

表１は、３１６［ステンレス鋼の試験結果を示す。添加
物なしの試料および４％添加物を有する試料は、非常に
急速に腐食を示した。８％添加物を有する試料は、著し
く改善された耐食性を有していた。

表■は、３０４Ｌステンレス鋼の試験結果を示す。添加
物なしの試料は、非常に急速に腐食を示した。４％添加
物を有する試料は、僅かに改善された耐食性を有してい
た。８％またはそれ以上の添加物レベルでは、優れた耐
良性が得られた。

表１および表■の双方において、１６％またはそれ以上
の添加物レベルは、低減する耐食性を示した。

表　　１１１２１℃で６０分間焼結した３１６Ｌステンレス鋼添加物量　　密　　度　　最初の腐蝕を示すまで（％）
　　　（ｇ／α３）　の時間（時間）０　　　　６、７
１　　　　　　　　１４　　　　６、４６　　　　　　
　　１８　　　　６、４６　　　　　　９９２１２　　
　　６、５０　　　　　　９９２１６　　　　６、５３
　　　　　　７００２・０　　　　６．５７　　　　　
　７００釆】Ｕ１２水噴霧化法によって得られた８％錫、１５％ニッケルお
よび７７％銅の合金粉末添加物が、同じく水噴霧化法に
よって１すられた３１６Ｌおよび３０４［ステンレス鋼
粉末および１重量％のステアリン酸リチウムの潤滑剤と
混合された。該添加物は、−５００（２５ミクロン）米
国標準篩メツシュ寸法の粒度分布を使用して全組成の０
重量％および１０ｆｆｉｆｉｔ％のレベルで使用された
。

上記混合物は、ＭＰＩＦのＴＲ８試験試料の形状に成形
された。得られる試料は、６．６５±０．０５ｇ／α３
の圧粉体密度に成形された。

潤滑剤は、空気中で５１０℃ｐｊＯ分にわたって圧粉体
を加熱することによって除去された。

ｒ１１？ｌ″ｌ剤の除去後、試料は、実験室マツクル炉
内のシュミレートされるＤＡ中において１１２１℃で４
０分にわたって焼結され、次に該炉の水冷領域に移送さ
れ室温まで冷却されてから秤量された該試料は、室温で
１０％および２０％の硫酸溶液中に全体を浸漬して耐食
性が試験された。６個ｖＬの試料が、ステンレス鋼、添加物レベルおよび滝酸濃度
の各組合わせについて試験された。総ての試料が同時に
試験され、各組合わせからの単一の試料が表■および表
■に示す様に設定された時間間隔後に取出されて評価さ
れた。該試料は、取出しの際に調査された後、洗滌され
完全に乾燥されてから秤量された。

耐食性は、試料によって示される重量変化と、試験後の
試料の外観とによって定められた。

３１６［の結果は表■に示され、３０４Ｌの結果は表■
に示されている。添加物なしの試料は、大きな重量喪失
によって示される様に苛酷な侵食を受け、一方、添加物
を有する試料は、僅かな重量変化を示しその優れた耐食
性を例証している。

添加物を有する試料の視覚調査は、試料が殆んど変色し
ていないことを示し、一方、添加物なしの試料は著しく
浸食されて腐食された外観を有していた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステンレス鋼粉末成形体の耐食性を改善する方法
において、重量で２〜３０％の錫と９８〜７０％の銅お
よびニッケルの少くとも１つとから本質的に成る約８〜
１６重量％の添加物を成形の前に前記粉末と結合するこ
とを特徴とする方法。
（２）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前
記添加物が、重量で約８％の錫と、約１５％のニッケル
と、約７７％の銅とから成ることを特徴とする方法。
（３）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前
記添加物が、重量で約４．５％の錫と、約７．５％のニ
ッケルと、約８８％の銅とから成ることを特徴とする方
法。
（４）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前
記添加物が、前記ステンレス鋼粉末と粒子の形態で混合
されることを特徴とする方法。
（５）特許請求の範囲第４項に記載の方法において、前
記添加物粒子が、約５００メッシュまたはそれより細か
い粒度を有することを特徴とする方法。
（６）向上された耐食性のステンレス鋼成形体を製造す
る方法において、重量で約２〜３０％の錫と約９８〜７
０％の銅およびニッケルの少くとも１つとから成る約８
〜１６重量％の添加物をステンレス鋼粉末と結合させ、
該結合された粉末を高圧で成形し、該圧粉体を焼結温度
に加熱することを特徴する方法。
（７）特許請求の範囲第６項に記載の方法において、前
記添加物が、前記ステレンス鋼粉末と粒子の形態で混合
されることを特徴とする方法。
（８）重量で約２〜３０％の錫と約９８〜７０％の銅お
よびニッケルの少くとも１つとから成る約８〜１６重量
％の添加物と、ステンレス鋼粉末とを包含することを特
徴とする成形用組成物。
（９）重量で約２〜３０％錫と約９８〜７０％の銅およ
びニッケルの少くとも１つとから成る約８〜１６重量％
の添加物と、ステンレス鋼粉末との圧縮成形され焼結さ
れた組成物から成り、約３０重量％までの硫酸に対して
改善された耐食性を有する製品。
（１０）特許請求の範囲第９項に記載の製品において、
前記添加物が、重量で約４〜８％の錫と、約６〜１５％
のニッケルと、残部の銅とから成ることを特徴とする製
品。