JPS642161B2 - - Google Patents
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- JPS642161B2 JPS642161B2 JP57171200A JP17120082A JPS642161B2 JP S642161 B2 JPS642161 B2 JP S642161B2 JP 57171200 A JP57171200 A JP 57171200A JP 17120082 A JP17120082 A JP 17120082A JP S642161 B2 JPS642161 B2 JP S642161B2
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
本発明は成形性の良い中密度粉末冶金用鋼粉並
びにその製造方法に関するものである。 粉末冶金用の水アトマイズ鋼粉は見掛密度が高
い圧縮性が良好である為、高密度焼結部品の原料
粉として広く利用されている。しかし圧粉密度が
比較的低い中・低密度焼結鋼の領域（6.0〜6.8
ｇ／cm3程度）では、鉄粉粒子相互のからみ合いが
弱く、成形抜出時の割れやハンドリング中の欠損
等が起こり易い。即ち成形性が劣るという難点が
あり、中・低密度焼結部品の原料粉としてはほと
んど利用されていなかつた。 しかし鉄粉粒子相互のからみ合いを増大させよ
うとすれば、鉄粉の真球性が低下し圧縮性を犠牲
にせざるを得ないという問題がある。従つて圧縮
性を高レベルに維持しながら成形性を向上すると
いうことが必要と考えられ、各方面で種々研究さ
れている。例えば本出願人は先に特公昭56−
45966号を開示し、鉄粉粒子の不規則性を向上さ
せれば成形性が改善されることを示唆した。又同
公報においては、不規則性を向上する為の手段と
して、水ジエツト吐出流速を高める、水ジエ
ツト交角を大きくする、アトマイズノズル径を
小さくする、解粒回数を少なくする、等の手段
も示唆した。又これらとは別に微粒粉ほど不規則
性は低くなり、それによつて成形性も悪くなると
いうことが1974年に発表されており、還元温度や
時間、或は解粒条件が成形性の良し悪しと密接に
関係するということも知られている。 しかし本発明者等は溶鋼成分或は粒度構成とい
う面での解析を進め、こらの要因が成形性に対し
てどの様に影響するかということを検討し、従来
全く知られていなかつた面からアプローチした結
果として一定の成果を挙げることに成功し、本発
明を完成するに至つた。 即ち本発明は、圧縮性に悪影響を与えることな
く成形性を向上することを目的とし、この様は条
件を満足する粉末冶金用鋼粉を主として粒度構成
の面から検討し、全く新規な粒度構成からなり且
つ種々の特性によつて特定される様な中密度粉末
冶金用鋼粉を提供し、又その様な鋼粉を効果的に
製造することのできる方法を提供しようとするも
のである。 即ち上記目的を満足するに至つた本発明の粉末
冶金用鋼粉とは、金属鉄が99％以上、炭素が0.01
％以下である水アトマイズ鋼粉であつて、−60メ
ツシユが99％以上、−60／＋80メツシユが３〜10
％、−350メツシユが27％以下の粒度分布を有し、
更に見掛密度が2.4〜2.8ｇ／cm3、粒子の不規則度
が1.4以上、圧粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉体強
度が0.35Kg／mm2以上であることを要旨とする成形
性の優れた中密度粉末冶金用鋼粉である。 ただし上記において (イ) 粒子の不規則度 ＝実測した比表面積／球と仮定したときの比表面積 (ロ) 圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、鋼
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加
した鋼粉について求めた値。 を夫々意味する。一方上述の鋼粉を製造する為に
特に提供される本発明の製造方法とは、Ｃ：0.1
〜0.25％、Mn：0.15〜0.35％、残部が本質的に
Feからなる溶鋼を水アトマイズして生鋼粉とな
し、次いで還元焼なまし及び解粒して粉末冶金用
鋼粉を製造するに当り、 （） 水アトマイズ条件を下記の様にすること 溶鋼／水の重量比：（１／６）〜（１／20） 水ジエツト交角：40〜50度 吐出水圧：110Kg／cm2以上 水吐出口から水ジエツト交点間距離： 100〜220mm アトマイズノズル径： 5〜12mm （） 水アトマイズ生鋼粉を還元焼なましして
金属鉄99％以上、炭素0.01％以下とした後、還
元焼なましによつて粗粉に焼結された鋼粉を１
次解粒、次いで２次解粒し、得られた解粒鋼粉
を60メツシユのふるいを用いてふるい分けする
に当り、ふるい上分は、２次解粒に戻さず単に
ふるい工程へ戻して処理する軽解粒処理を行な
うことで示される（）、（）のいずれか一方
又は両方の条件を採用して製造を行なう点に要
旨を有するものである。 本発明の鋼粉は原則としてFeを主体とするも
のであり、本発明においてはFe：99％以上と定
めたが、残部は一般にＣ及び不可避不純物であ
る。このうちＣについては次に述べる様な理由か
ら、0.01％以下と定めた。即ち鋼粉を粉末冶金的
に加圧成形し、更に焼結するに当つては、焼結製
品中のＣ量を目標％（夫々の用途や適用分野に応
じた最適Ｃ％）に適中させる必要があり、焼結雰
囲気中に黒鉛を共存させて積極的な浸炭を行なつ
ている。従つて原料鋼粉中Ｃ％は可及的に一定で
あることが望まれ、その為にはＣ％を少なくする
ことが有利である。即ち原料鋼粉中のＣ％を、測
定精度を考慮した上で可及的に少なくすることが
望ましく、本発明では0.01％を上限と定めた。 該鋼粉の粒度構成については、前述の如く、 − 60メツシユ：99％以上 − 60／＋80メツシユ： 3〜10％ − 350メツシユ：27％以下 と定めたが、この理由は下記の通りである。即ち
60メツシユふるいを通過するものは99％以上であ
るべきであり、60メツシユを通過しない粗粒が１
％以上混入していると、圧縮成形品の均質性が損
なわれ、且つ強度上の欠陥原因を内包するので好
ましくない。次に60メツシユふるい下であつても
80メツシユふるい上のものは少なくとも３％は存
在しなければならず、３％未満しか存在しないと
きは圧縮時の圧粉体強度（抗折力）が不十分とな
り、成形性を改善したいという所期の目的は達成
されない。しかし10％を越えて混在しているとき
は、均質性が低下すると共に強度上の欠陥原因を
内包し且つ成形性が却つて悪くなるので本発明か
ら排除される。他方350メツシユふるい下となる
極微粒品は、真球状に近くなり不規則性が少なく
なるので、従来技術の説明において述べた如く、
粒子間のからみが少なくなつて成形性が低下する
ので本発明の目的にそぐわず、種々検討した結果
27％以下に抑制すべきであるとの結論を得た。 次に見掛密度は、本発明の主旨が中密度粉末の
改善にあるところから明白である様に、従来の高
密度粉末（2.9ｇ／cm3以上）より低密度側のもの、
即ち2.4〜2.8ｇ／cm3の見掛密度を有するものが本
発明の対象となる。つまり2.8ｇ／cm3を越えるも
のは、本発明の対象外であり、逆に2.4ｇ／cm3未
満のものは、本発明の条件を満足する範囲では成
形体の強さが不足するので、やはり本発明の範囲
外として除外した。 次に粒子の不規則度は前記計算式によつて与え
られるものであり、この値は例えば特公昭56−
45966に開示されたものと同じ概念を有するもの
である。この不規則度は1.4以上でなければなら
ず、これによつて鋼粉相互のからみ合い力が実質
的に高まり、圧粉体の強度が向上する。 最後に圧粉体強度（抗折力）は、圧粉密度が
6.0ｇ／cm3の時に0.35Kg／mm2以上であることが必
要であり、この値に及ばないものは成形性が悪
く、本発明の所期の目的が達成されない。尚ここ
に言う圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、銅
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加し
た鋼粉について求めた値である。 以上で本発明の中密度粉末冶金用鋼粉を説明し
たが、該鋼粉は種々の方法によつて製造すること
ができる。しかしもつとも有利な方法について説
明すれば下記の通りである。 まず第１点は原料となるべき溶鋼粗成の問題で
あるが、水アトマイズ鋼粉の原料となる溶鋼中に
は脱酸剤が存在しなければならず、通常はＣと
Mnは該作用が期待される。即ち一般に脱酸剤と
考えられているSiは、アトマイズ時の酸化によつ
て難還元性のSiO2皮膜となり焼結性を劣化させ
るという欠点があり、又同じくAlはアトマイズ
時に水アトマイズノズル部まわりに堆積してこれ
を閉塞させるという欠点があり、いずれも使用で
きない。従つてＣとMnに頼らねばならないが、
これらの含有量が余り過大であると溶鋼の粘性が
低下し、水ジエツト噴化力の相対的な増加による
生成粉の微小化が進み過ぎ、−325メツシユのもの
が過剰になると共に、粒内のＣは還元を行なつて
も除去され難く、上述の目標上限（0.01％）以下
に抑えることができない。そして還元時の脱炭量
は、還元すべき鋼粉の酸素量や還元雰囲気、更に
還元温度や時間によつて変るが、還元後のＣを
0.01％以下にする為には、溶鋼中のＣ量を0.25％
以下としなければならない。尚下限については粘
性が過大になるのを防止する為、0.1％以上とす
べきである。Mnも同様の意味から下限を0.15％
とするが、上限については酸化物が難還元性であ
ることを考慮し、焼結性の劣化を防ぐ意味から
0.35％と定めた。尚溶鋼温度については成分ほど
に重大な制限要素はないが、高温であるほど低粘
性になつて作業性が良くなる。しかし工業的には
1630℃が限界である。尚下限については、後述の
如く５〜12mmφの小径ノズルを利用することとの
関係において、溶鋼の流出性を確保する為1580℃
以上とすることが望まれる。 本発明の製造工程は、上記溶鋼を水アトマイズ
して生鋼粉とした後還元焼なましを行ない、更に
解粒することからなるものであるが、本発明にお
いては、水アトマイズ条件及び解粒条件の一方又
は両方が次の様に制限される。 まず水アトマイズ条件について述べる。 水アトマイズ噴化力にもつとも強い影響を与え
るのは、溶鋼／水の重量比と交点動圧である。前
者については一般に小さい程良いと考えられる
が、設備面や操業時間等の要因から総合的に判断
すれば（１／６）〜（１／20）とすべきであり、
水に対して溶鋼が少な過ぎると操業時間が長くな
つて生産性が低下し、他方溶鋼を過剰にすると噴
化力を確保する為に他の要因に負担がかかり、設
備コストが高騰する。尚更に好ましい範囲は、
（１／７）〜（１／10）である。 次に水ジエツト交角は40〜50度が採用される。
即ち40度より小さいと、粉末冶金用鋼粉としての
必要な特性が得られず、逆に50度を越すと水ジエ
ツトの上向き分力が増加し、アトマイズ操業自体
が不可能となる。尚吐出水圧としては、水アトマ
イズ機能が十分に発揮される為の下限、即ち110
Kg／cm2以上とすることが必要である。又水吐出口
から水ジエツト交点間の距離については、噴化力
確保の意味から200mm以下とすることが望まれる
が、溶鋼の流れ及び噴化を滑らかに行なわせる為
には、100mm以上としなければならない。最後に
アトマイズノズル径は、溶鋼／水の重量比並びに
溶鋼の流出状況の関係から５〜12mmφとすること
が必要であり、５mmφ未満では溶鋼のスムースな
流れが得られず、逆に12mmφを越えると、溶鋼流
入量が多過ぎて大量の噴出水量を確保しなければ
ならず、設備上の問題がある。 次に還元及び解粒条件について説明する。 水アトマイズ生鋼粉のうち特に微粉のもの、例
えば44μｍ以下のものは真球形に近く不規則性が
低い。従つてこの様な微小生鋼粉が集合粉中に単
体として存在するときは、前に述べた様に成形性
を著しく阻害する。従つて還元の実施に当つては
上記微小生鋼粉を粗粉表面へ積極的に焼結させる
と共に、解粒工程でこれを分離させない様にする
ということが極めて重要な対策となる。これらの
うち焼結条件については、それほど限定的ではな
いが、本発明においては960〜1000℃、20〜60分
の均熱処理が推奨される。即ち960℃未満或は20
分未満では、なまし効果が不足すると共に、還元
により活性化した粗粒相互の焼結化時間が不足す
るという傾向があり、他方1000℃以上或は60分以
上では、熱の浪費という不経済の他、焼結が進み
過ぎて強解粒を行なう必要が生じ、強解粒によつ
て粒表面を平滑化させるという危険がある。 一方解粒条件は極めて重要なポイントであり、
上記還元工程により粗粉に焼結された微小粒を解
粒させないことが必要である。しかるに従来の解
粒工程を見ると、１次粉砕及び２次粉砕を終えた
焼結粉が傾斜した振動ふるいの上部に投入され、
ふるい上を斜め下方へ降下する過程でふるい分け
が行なわれるが、ふるい上に乗つたまま下方まで
降下した粗粒品は再び２次粉砕工程に戻してお
り、念の入つた強い解粒が行なわれている。しか
し本発明においてはこの様な手法は好ましくない
ものであり、可及的に軽解粒であることが望まれ
る。そこで１次粉砕や２次粉砕の条件を緩和した
り、ふるい上に残つたもののみを対象とする３次
粉砕等を検討したがいずれも好ましいものではな
いことが分かつた。そこで更に検討を進めたとこ
ろ、ふるい上に残つたものを再三再四ふるいの上
方へ戻して再びふるいをかけていけば、ふるいの
上で振動を受ける間に軽解粒が行なわれ、微粉粒
を粗粒に焼結させたままでふるい下へ落下させる
ことが可能であり、歩留りに悪影響を与えること
なく本発明の目的に適つた水アトマイズ鋼粉を得
ることが可能になつた。第１図及び第２図は−
60／＋80メツシユの粉粒体を示す走査型電子顕微
鏡写真であるが、第１図は従来の様に強解粒をし
たもの、第２図は本発明に従つて軽解粒したもの
を夫々示す。これらを比較すれば明白である様
に、第１図のものでは粒表面が平滑につているの
に対し、第２図のものでは不規則性が相当高くな
つており、圧粉強度の向上に大きく寄与する。尚
本発明の目的をもつとも確実に達成する為には、
水アトマイズ条件及び解粒条件の両方を前述の条
件に従わせる必要がある。 本発明は上記の如く構成されているので、圧粉
体の圧縮性を阻害することなく成形性の向上に資
しており、良好な抗折力やラトラー値を与える水
アトマイズ鋼粉が製造されることとなつた。 次に本発明の実施例を説明する。 10トン電気炉で溶製した溶鋼を水アトマイズ法
により粉末化した。溶鋼成分及びアトマイズ条件
は第１表に示す通りであり、得られた生鋼粉（焼
鈍前）の不規則度を各粒度毎に示したのが第２表
である。
びにその製造方法に関するものである。 粉末冶金用の水アトマイズ鋼粉は見掛密度が高
い圧縮性が良好である為、高密度焼結部品の原料
粉として広く利用されている。しかし圧粉密度が
比較的低い中・低密度焼結鋼の領域（6.0〜6.8
ｇ／cm3程度）では、鉄粉粒子相互のからみ合いが
弱く、成形抜出時の割れやハンドリング中の欠損
等が起こり易い。即ち成形性が劣るという難点が
あり、中・低密度焼結部品の原料粉としてはほと
んど利用されていなかつた。 しかし鉄粉粒子相互のからみ合いを増大させよ
うとすれば、鉄粉の真球性が低下し圧縮性を犠牲
にせざるを得ないという問題がある。従つて圧縮
性を高レベルに維持しながら成形性を向上すると
いうことが必要と考えられ、各方面で種々研究さ
れている。例えば本出願人は先に特公昭56−
45966号を開示し、鉄粉粒子の不規則性を向上さ
せれば成形性が改善されることを示唆した。又同
公報においては、不規則性を向上する為の手段と
して、水ジエツト吐出流速を高める、水ジエ
ツト交角を大きくする、アトマイズノズル径を
小さくする、解粒回数を少なくする、等の手段
も示唆した。又これらとは別に微粒粉ほど不規則
性は低くなり、それによつて成形性も悪くなると
いうことが1974年に発表されており、還元温度や
時間、或は解粒条件が成形性の良し悪しと密接に
関係するということも知られている。 しかし本発明者等は溶鋼成分或は粒度構成とい
う面での解析を進め、こらの要因が成形性に対し
てどの様に影響するかということを検討し、従来
全く知られていなかつた面からアプローチした結
果として一定の成果を挙げることに成功し、本発
明を完成するに至つた。 即ち本発明は、圧縮性に悪影響を与えることな
く成形性を向上することを目的とし、この様は条
件を満足する粉末冶金用鋼粉を主として粒度構成
の面から検討し、全く新規な粒度構成からなり且
つ種々の特性によつて特定される様な中密度粉末
冶金用鋼粉を提供し、又その様な鋼粉を効果的に
製造することのできる方法を提供しようとするも
のである。 即ち上記目的を満足するに至つた本発明の粉末
冶金用鋼粉とは、金属鉄が99％以上、炭素が0.01
％以下である水アトマイズ鋼粉であつて、−60メ
ツシユが99％以上、−60／＋80メツシユが３〜10
％、−350メツシユが27％以下の粒度分布を有し、
更に見掛密度が2.4〜2.8ｇ／cm3、粒子の不規則度
が1.4以上、圧粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉体強
度が0.35Kg／mm2以上であることを要旨とする成形
性の優れた中密度粉末冶金用鋼粉である。 ただし上記において (イ) 粒子の不規則度 ＝実測した比表面積／球と仮定したときの比表面積 (ロ) 圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、鋼
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加
した鋼粉について求めた値。 を夫々意味する。一方上述の鋼粉を製造する為に
特に提供される本発明の製造方法とは、Ｃ：0.1
〜0.25％、Mn：0.15〜0.35％、残部が本質的に
Feからなる溶鋼を水アトマイズして生鋼粉とな
し、次いで還元焼なまし及び解粒して粉末冶金用
鋼粉を製造するに当り、 （） 水アトマイズ条件を下記の様にすること 溶鋼／水の重量比：（１／６）〜（１／20） 水ジエツト交角：40〜50度 吐出水圧：110Kg／cm2以上 水吐出口から水ジエツト交点間距離： 100〜220mm アトマイズノズル径： 5〜12mm （） 水アトマイズ生鋼粉を還元焼なましして
金属鉄99％以上、炭素0.01％以下とした後、還
元焼なましによつて粗粉に焼結された鋼粉を１
次解粒、次いで２次解粒し、得られた解粒鋼粉
を60メツシユのふるいを用いてふるい分けする
に当り、ふるい上分は、２次解粒に戻さず単に
ふるい工程へ戻して処理する軽解粒処理を行な
うことで示される（）、（）のいずれか一方
又は両方の条件を採用して製造を行なう点に要
旨を有するものである。 本発明の鋼粉は原則としてFeを主体とするも
のであり、本発明においてはFe：99％以上と定
めたが、残部は一般にＣ及び不可避不純物であ
る。このうちＣについては次に述べる様な理由か
ら、0.01％以下と定めた。即ち鋼粉を粉末冶金的
に加圧成形し、更に焼結するに当つては、焼結製
品中のＣ量を目標％（夫々の用途や適用分野に応
じた最適Ｃ％）に適中させる必要があり、焼結雰
囲気中に黒鉛を共存させて積極的な浸炭を行なつ
ている。従つて原料鋼粉中Ｃ％は可及的に一定で
あることが望まれ、その為にはＣ％を少なくする
ことが有利である。即ち原料鋼粉中のＣ％を、測
定精度を考慮した上で可及的に少なくすることが
望ましく、本発明では0.01％を上限と定めた。 該鋼粉の粒度構成については、前述の如く、 − 60メツシユ：99％以上 − 60／＋80メツシユ： 3〜10％ − 350メツシユ：27％以下 と定めたが、この理由は下記の通りである。即ち
60メツシユふるいを通過するものは99％以上であ
るべきであり、60メツシユを通過しない粗粒が１
％以上混入していると、圧縮成形品の均質性が損
なわれ、且つ強度上の欠陥原因を内包するので好
ましくない。次に60メツシユふるい下であつても
80メツシユふるい上のものは少なくとも３％は存
在しなければならず、３％未満しか存在しないと
きは圧縮時の圧粉体強度（抗折力）が不十分とな
り、成形性を改善したいという所期の目的は達成
されない。しかし10％を越えて混在しているとき
は、均質性が低下すると共に強度上の欠陥原因を
内包し且つ成形性が却つて悪くなるので本発明か
ら排除される。他方350メツシユふるい下となる
極微粒品は、真球状に近くなり不規則性が少なく
なるので、従来技術の説明において述べた如く、
粒子間のからみが少なくなつて成形性が低下する
ので本発明の目的にそぐわず、種々検討した結果
27％以下に抑制すべきであるとの結論を得た。 次に見掛密度は、本発明の主旨が中密度粉末の
改善にあるところから明白である様に、従来の高
密度粉末（2.9ｇ／cm3以上）より低密度側のもの、
即ち2.4〜2.8ｇ／cm3の見掛密度を有するものが本
発明の対象となる。つまり2.8ｇ／cm3を越えるも
のは、本発明の対象外であり、逆に2.4ｇ／cm3未
満のものは、本発明の条件を満足する範囲では成
形体の強さが不足するので、やはり本発明の範囲
外として除外した。 次に粒子の不規則度は前記計算式によつて与え
られるものであり、この値は例えば特公昭56−
45966に開示されたものと同じ概念を有するもの
である。この不規則度は1.4以上でなければなら
ず、これによつて鋼粉相互のからみ合い力が実質
的に高まり、圧粉体の強度が向上する。 最後に圧粉体強度（抗折力）は、圧粉密度が
6.0ｇ／cm3の時に0.35Kg／mm2以上であることが必
要であり、この値に及ばないものは成形性が悪
く、本発明の所期の目的が達成されない。尚ここ
に言う圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、銅
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加し
た鋼粉について求めた値である。 以上で本発明の中密度粉末冶金用鋼粉を説明し
たが、該鋼粉は種々の方法によつて製造すること
ができる。しかしもつとも有利な方法について説
明すれば下記の通りである。 まず第１点は原料となるべき溶鋼粗成の問題で
あるが、水アトマイズ鋼粉の原料となる溶鋼中に
は脱酸剤が存在しなければならず、通常はＣと
Mnは該作用が期待される。即ち一般に脱酸剤と
考えられているSiは、アトマイズ時の酸化によつ
て難還元性のSiO2皮膜となり焼結性を劣化させ
るという欠点があり、又同じくAlはアトマイズ
時に水アトマイズノズル部まわりに堆積してこれ
を閉塞させるという欠点があり、いずれも使用で
きない。従つてＣとMnに頼らねばならないが、
これらの含有量が余り過大であると溶鋼の粘性が
低下し、水ジエツト噴化力の相対的な増加による
生成粉の微小化が進み過ぎ、−325メツシユのもの
が過剰になると共に、粒内のＣは還元を行なつて
も除去され難く、上述の目標上限（0.01％）以下
に抑えることができない。そして還元時の脱炭量
は、還元すべき鋼粉の酸素量や還元雰囲気、更に
還元温度や時間によつて変るが、還元後のＣを
0.01％以下にする為には、溶鋼中のＣ量を0.25％
以下としなければならない。尚下限については粘
性が過大になるのを防止する為、0.1％以上とす
べきである。Mnも同様の意味から下限を0.15％
とするが、上限については酸化物が難還元性であ
ることを考慮し、焼結性の劣化を防ぐ意味から
0.35％と定めた。尚溶鋼温度については成分ほど
に重大な制限要素はないが、高温であるほど低粘
性になつて作業性が良くなる。しかし工業的には
1630℃が限界である。尚下限については、後述の
如く５〜12mmφの小径ノズルを利用することとの
関係において、溶鋼の流出性を確保する為1580℃
以上とすることが望まれる。 本発明の製造工程は、上記溶鋼を水アトマイズ
して生鋼粉とした後還元焼なましを行ない、更に
解粒することからなるものであるが、本発明にお
いては、水アトマイズ条件及び解粒条件の一方又
は両方が次の様に制限される。 まず水アトマイズ条件について述べる。 水アトマイズ噴化力にもつとも強い影響を与え
るのは、溶鋼／水の重量比と交点動圧である。前
者については一般に小さい程良いと考えられる
が、設備面や操業時間等の要因から総合的に判断
すれば（１／６）〜（１／20）とすべきであり、
水に対して溶鋼が少な過ぎると操業時間が長くな
つて生産性が低下し、他方溶鋼を過剰にすると噴
化力を確保する為に他の要因に負担がかかり、設
備コストが高騰する。尚更に好ましい範囲は、
（１／７）〜（１／10）である。 次に水ジエツト交角は40〜50度が採用される。
即ち40度より小さいと、粉末冶金用鋼粉としての
必要な特性が得られず、逆に50度を越すと水ジエ
ツトの上向き分力が増加し、アトマイズ操業自体
が不可能となる。尚吐出水圧としては、水アトマ
イズ機能が十分に発揮される為の下限、即ち110
Kg／cm2以上とすることが必要である。又水吐出口
から水ジエツト交点間の距離については、噴化力
確保の意味から200mm以下とすることが望まれる
が、溶鋼の流れ及び噴化を滑らかに行なわせる為
には、100mm以上としなければならない。最後に
アトマイズノズル径は、溶鋼／水の重量比並びに
溶鋼の流出状況の関係から５〜12mmφとすること
が必要であり、５mmφ未満では溶鋼のスムースな
流れが得られず、逆に12mmφを越えると、溶鋼流
入量が多過ぎて大量の噴出水量を確保しなければ
ならず、設備上の問題がある。 次に還元及び解粒条件について説明する。 水アトマイズ生鋼粉のうち特に微粉のもの、例
えば44μｍ以下のものは真球形に近く不規則性が
低い。従つてこの様な微小生鋼粉が集合粉中に単
体として存在するときは、前に述べた様に成形性
を著しく阻害する。従つて還元の実施に当つては
上記微小生鋼粉を粗粉表面へ積極的に焼結させる
と共に、解粒工程でこれを分離させない様にする
ということが極めて重要な対策となる。これらの
うち焼結条件については、それほど限定的ではな
いが、本発明においては960〜1000℃、20〜60分
の均熱処理が推奨される。即ち960℃未満或は20
分未満では、なまし効果が不足すると共に、還元
により活性化した粗粒相互の焼結化時間が不足す
るという傾向があり、他方1000℃以上或は60分以
上では、熱の浪費という不経済の他、焼結が進み
過ぎて強解粒を行なう必要が生じ、強解粒によつ
て粒表面を平滑化させるという危険がある。 一方解粒条件は極めて重要なポイントであり、
上記還元工程により粗粉に焼結された微小粒を解
粒させないことが必要である。しかるに従来の解
粒工程を見ると、１次粉砕及び２次粉砕を終えた
焼結粉が傾斜した振動ふるいの上部に投入され、
ふるい上を斜め下方へ降下する過程でふるい分け
が行なわれるが、ふるい上に乗つたまま下方まで
降下した粗粒品は再び２次粉砕工程に戻してお
り、念の入つた強い解粒が行なわれている。しか
し本発明においてはこの様な手法は好ましくない
ものであり、可及的に軽解粒であることが望まれ
る。そこで１次粉砕や２次粉砕の条件を緩和した
り、ふるい上に残つたもののみを対象とする３次
粉砕等を検討したがいずれも好ましいものではな
いことが分かつた。そこで更に検討を進めたとこ
ろ、ふるい上に残つたものを再三再四ふるいの上
方へ戻して再びふるいをかけていけば、ふるいの
上で振動を受ける間に軽解粒が行なわれ、微粉粒
を粗粒に焼結させたままでふるい下へ落下させる
ことが可能であり、歩留りに悪影響を与えること
なく本発明の目的に適つた水アトマイズ鋼粉を得
ることが可能になつた。第１図及び第２図は−
60／＋80メツシユの粉粒体を示す走査型電子顕微
鏡写真であるが、第１図は従来の様に強解粒をし
たもの、第２図は本発明に従つて軽解粒したもの
を夫々示す。これらを比較すれば明白である様
に、第１図のものでは粒表面が平滑につているの
に対し、第２図のものでは不規則性が相当高くな
つており、圧粉強度の向上に大きく寄与する。尚
本発明の目的をもつとも確実に達成する為には、
水アトマイズ条件及び解粒条件の両方を前述の条
件に従わせる必要がある。 本発明は上記の如く構成されているので、圧粉
体の圧縮性を阻害することなく成形性の向上に資
しており、良好な抗折力やラトラー値を与える水
アトマイズ鋼粉が製造されることとなつた。 次に本発明の実施例を説明する。 10トン電気炉で溶製した溶鋼を水アトマイズ法
により粉末化した。溶鋼成分及びアトマイズ条件
は第１表に示す通りであり、得られた生鋼粉（焼
鈍前）の不規則度を各粒度毎に示したのが第２表
である。
【表】
【表】
第１、２表から次の様な結論を導くことができ
る。即ち第２表は不規則度に対する溶鋼成分およ
びアトマイズ条件の影響を示すものであり、 (1) Ａ−１とＡ−２を比較すると、Ｃ量が多く溶
鋼としての粘性が高いＡ−２はＡ−１よりも不
規則度が高くなつており、 (2) Ｂ−１とＢ−２を比較すると、水ジエツト交
角が高く粉化力（水アトマイズにおける噴霧
力）の高いＢ−１はＢ−２よりも不規則度が高
く、 (3) Ａ−１からＡ−３のＡグループと、Ｃ−１，
Ｃ−２のＣグループを比較すると、吐出水圧の
大きいＡグループはＣグループよりも不規則度
が高い。 尚Ａグループ内で相互に比較すると、溶鋼温度
と溶鋼／水（重量比）は不規則度に余り重大な影
響を与えていない。 次にこの生鋼粉を、第３表に示す条件で還元、
解粒及びふるい分けした後ブレンドしなおした。
得られた製品鋼粉の物性は第４，５表に示す通り
である。
る。即ち第２表は不規則度に対する溶鋼成分およ
びアトマイズ条件の影響を示すものであり、 (1) Ａ−１とＡ−２を比較すると、Ｃ量が多く溶
鋼としての粘性が高いＡ−２はＡ−１よりも不
規則度が高くなつており、 (2) Ｂ−１とＢ−２を比較すると、水ジエツト交
角が高く粉化力（水アトマイズにおける噴霧
力）の高いＢ−１はＢ−２よりも不規則度が高
く、 (3) Ａ−１からＡ−３のＡグループと、Ｃ−１，
Ｃ−２のＣグループを比較すると、吐出水圧の
大きいＡグループはＣグループよりも不規則度
が高い。 尚Ａグループ内で相互に比較すると、溶鋼温度
と溶鋼／水（重量比）は不規則度に余り重大な影
響を与えていない。 次にこの生鋼粉を、第３表に示す条件で還元、
解粒及びふるい分けした後ブレンドしなおした。
得られた製品鋼粉の物性は第４，５表に示す通り
である。
【表】
尚還元時の均熱時間は、（Ａ−１）〜（Ａ−３）
は40分、残りは30分とした。又解粒条件のうち
は、本発明の条件に従つたもの、は従来方法
（ふるい上分を２次粉砕機に戻して再粉砕を行な
う方法に従つたものを夫々意味する。
は40分、残りは30分とした。又解粒条件のうち
は、本発明の条件に従つたもの、は従来方法
（ふるい上分を２次粉砕機に戻して再粉砕を行な
う方法に従つたものを夫々意味する。
【表】
【表】
【表】
上記の実験結果をまとめると次の様に整理する
ことができる。 (1) Ａ−１，Ａ−３，Ｂ−１は本発明の鋼粉条件
および製造法条件を満足するものであつて、圧
粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉強度（抗折力）
が0.35Kg／cm2以上の値を示している。 (2) Ａ−２は第３表に示す如く本発明の解粒条件
を満足せず、従つて第５表に示す如く鋼粉強度
において本発明条件を満足していない。 (3) Ｂ−２は第３表に示す如く本発明の解粒条件
を満足せず、従つて第４，５表に示す如く粒度
分布および圧粉体強度において本発明条件を満
足していない。 (4) Ｃ−１は第１表に示す如く本発明の吐出水圧
条件を満足せず、従つて第５表に示す如く圧粉
体強度において本発明条件を満足していない。 (5) Ｃ−２は第１、３表に示す如く本発明の吐出
水圧条件および解粒条件を満足せず、従つて第
４，５表に示す如く粒度分布、見掛密度および
圧粉体強度において本発明条件を満足しない。 (6) Ａ−２，Ｂ−２，Ｃ−１，Ｃ−２の各比較例
は抗折力が弱く、特に成形圧力が4T／cm2とい
う高い値のときは抗折力が1.00Kg／mm2未満であ
り、鋼粉成形製品として劣つたものしか製造で
きない。
ことができる。 (1) Ａ−１，Ａ−３，Ｂ−１は本発明の鋼粉条件
および製造法条件を満足するものであつて、圧
粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉強度（抗折力）
が0.35Kg／cm2以上の値を示している。 (2) Ａ−２は第３表に示す如く本発明の解粒条件
を満足せず、従つて第５表に示す如く鋼粉強度
において本発明条件を満足していない。 (3) Ｂ−２は第３表に示す如く本発明の解粒条件
を満足せず、従つて第４，５表に示す如く粒度
分布および圧粉体強度において本発明条件を満
足していない。 (4) Ｃ−１は第１表に示す如く本発明の吐出水圧
条件を満足せず、従つて第５表に示す如く圧粉
体強度において本発明条件を満足していない。 (5) Ｃ−２は第１、３表に示す如く本発明の吐出
水圧条件および解粒条件を満足せず、従つて第
４，５表に示す如く粒度分布、見掛密度および
圧粉体強度において本発明条件を満足しない。 (6) Ａ−２，Ｂ−２，Ｃ−１，Ｃ−２の各比較例
は抗折力が弱く、特に成形圧力が4T／cm2とい
う高い値のときは抗折力が1.00Kg／mm2未満であ
り、鋼粉成形製品として劣つたものしか製造で
きない。
第１，２図は鋼粉の表面を示す走査型電子顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属鉄が99％以上、炭素が0.01％以下である
水アトマイズ鋼粉であつて、−60メツシユが99％
以上、−60／＋80メツシユが３〜10％、−350メツ
シユが27％以下の粒度分布を有し、更に見掛密度
が2.4〜2.8ｇ／cm3、粒子の不規則度が1.4以上、圧
粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉体強度が0.35Kg／
mm2以上であることを特徴とする成形性の優れた中
密度粉末冶金用鋼粉。 ただし、 (イ) 粒子の不規則度 ＝実測した比表面積／球と仮定したときの比表面積 (ロ) 圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、鋼
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加
した鋼粉について求めた値。 ２ Ｃ：0.1〜0.25％、Mn：0.15〜0.35％、残部
が本質的にFeからなる溶鋼を水アトマイズして
生鋼粉となし、次いで還元焼なまし及び解粒して
粉末冶金用鋼粉を製造するに当たり、 （） 水アトマイズ条件を下記の様にすること 溶鋼／水の重量比：（１／６）〜（１／20） 水ジエツト交角：40〜50度 吐出水圧：110Kg／cm2以上 水吐出口から水ジエツト交点間距離： 100〜200mm アトマイズノズル径： 5〜12mm （） 水アトマイズ生鋼粉を還元焼なましして
金属鉄9.9％以上、炭素0.01％以下とした後、
還元焼なましによつて粗粉に焼結された鋼粉を
１次解粒、次いで２次解粒し、得られた解粒鋼
粉を60メツシユのふるいを用いてふるい分けす
るに当り、ふるい上分は、２次解粒に戻さず単
にふるい工程へ戻して処理する軽解粒処理を行
なうこと で示される（）、（）の両方の条件を採用する
ことにより、金属鉄が99％以上、炭素が0.01％以
下である水アトマイズ鋼粉であつて、−60メツシ
ユが99％以上、−60／＋80メツシユが３〜10％、−
350メツシユが27％以下の粒度分布を有し、更に
見掛密度が2.4〜2.8ｇ／cm3、粒子の不規則度が1.4
以上、圧粉密度6.0ｇ／cm3における圧粉体強度が
0.35Kg／mm2以上である成形性の優れた中密度粉末
冶金溶鋼粉を製造する方法。 ただし、 (イ) 粒子の不規則度 ＝実測した比表面積／球と仮定したときの比表面積 (ロ) 圧粉体強度は、グラフアイト（0.9％）、鋼
（２％）及びステアリン酸亜鉛（0.8％）を添加
した鋼粉について求めた値。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171200A JPS5959810A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 粉末冶金用鋼粉及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171200A JPS5959810A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 粉末冶金用鋼粉及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959810A JPS5959810A (ja) | 1984-04-05 |
| JPS642161B2 true JPS642161B2 (ja) | 1989-01-13 |
Family
ID=15918869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171200A Granted JPS5959810A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 粉末冶金用鋼粉及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5959810A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398339U (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-25 | ||
| JP2608178B2 (ja) * | 1990-11-07 | 1997-05-07 | 川崎製鉄株式会社 | 粉末冶金用鉄粉 |
| JP2002020801A (ja) | 2000-07-07 | 2002-01-23 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用鉄基混合粉 |
| US6464751B2 (en) | 2000-10-06 | 2002-10-15 | Kawasaki Steel Corporation | Iron-based powders for powder metallurgy |
| JP7057156B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2022-04-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用鉄粉 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2806716C3 (de) * | 1978-02-14 | 1985-08-29 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zum Herstellen von Eisenpulver |
| JPS5645966A (en) * | 1979-09-20 | 1981-04-25 | Kansai Paint Co Ltd | Oxidation-curing type aqueous composition for coat |
| JPS5855202B2 (ja) * | 1979-12-28 | 1983-12-08 | 川崎製鉄株式会社 | 成形性に優れた粉末冶金用鋼粉およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171200A patent/JPS5959810A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5959810A (ja) | 1984-04-05 |
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