JPWO2020066927A1 - 粉末冶金用混合粉および粉末冶金用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

容易に入手可能な化合物を潤滑剤として含み、汚れの原因となる金属石鹸を含む必要がなく、抜出し性および圧縮性に優れ、さらにカーボンブラックを含む場合にも抜出し性および圧縮性を低下させることなく優れた流動性を発揮することができる、粉末冶金用混合粉を提供する。（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、前記（ｂ）潤滑剤が、二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルであり、前記Ｒが炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である、粉末冶金用混合粉。

Description

本発明は、粉末冶金用混合粉に関し、特に、汚れの原因となる金属石鹸を用いる必要がなく、抜出し性および圧縮性に優れる粉末冶金用混合粉に関する。また、本発明は、カーボンブラックをさらに添加した場合には優れた流動性と抜出し性および圧縮性とを両立させることができる粉末冶金用混合粉に関する。また、本発明は、粉末冶金用潤滑剤に関する。

粉末冶金技術は、複雑な形状の部品を、製品形状に極めて近い形状に成形でき、しかも高い寸法精度で製造できる手法である。また、粉末冶金技術によれば切削コストを大幅に低減することができる。そのため、粉末冶金製品は各種の機械や部品として、多方面に利用されている。

粉末冶金では、主原料となる鉄基粉末に、必要に応じて銅粉、黒鉛粉、リン化鉄粉などの合金用粉末や、ＭｎＳ等の切削性改善用粉末、および潤滑剤を混合した、混合粉（以下、粉末冶金用混合粉」または単に「混合粉」という）が用いられる。

このような粉末冶金用混合粉を成形して製品を製造する上で、該粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤が果たす役割は極めて大きい。以下、潤滑剤の作用について説明する。

まず、潤滑剤は、混合粉を金型（die）で成形（compaction）する際の潤滑作用を有している。前記潤滑作用は、さらに次の２つに大別される。一つは、混合粉に含まれる粒子間の摩擦を低減する作用である。成形時、潤滑剤が粒子間に入りこんで摩擦を小さくすることにより、粒子の再配列が促される。もう一つは、成形に用いられる金型と粒子との間の摩擦を低減する作用である。金型表面に存在する潤滑剤が該金型と粒子との間に入り込むことで、金型−粒子間の摩擦が低減される。上記２つの作用により、成形時に混合粉を高い密度まで圧縮することが可能となる。

さらに、潤滑剤は、混合粉を金型で圧縮成形することによって形成された圧粉体（green compact）を金型から取り出す（抜出す）際にも潤滑作用を発揮する。一般的に、圧粉体の金型からの抜出しは、パンチによって押し出すことによって行われるが、圧粉体と金型表面との摩擦により大きな摩擦抵抗が生じる。この際にも、混合粉に含まれる潤滑剤のうち、金型表面に存在するものによって摩擦力が低減される。

このように、粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤は、成形時に非常に大きな役割を果たす。しかし、潤滑剤が必要となるのは成形と、金型からの抜出しの間のみであり、抜出した後は不要である。さらに、潤滑剤には、圧粉体の焼結時に消失して、最終的な焼結体には残留しないことが求められる。

また、一般に潤滑剤は鉄基粉末に比べて付着力が強いため、混合粉の流動性を悪化させる。さらに潤滑剤は、比重が鉄基粉末に比べ小さいため、多量に添加すると圧粉体の密度が低下するという問題がある。

さらに、粉末冶金用混合粉において用いられる潤滑剤には、結合剤（binder）として機能することが求められる場合がある。ここで、結合剤とは、主成分である鉄基粉末の表面に、添加成分である合金用粉末などを付着させるための成分を指す。一般的な粉末冶金用混合粉は、鉄基粉末に、合金用粉末、切削性改善用粉末、および潤滑剤などの添加成分を混合しただけであるが、このような状態の混合粉では、混合粉の内部で各成分が偏析する場合がある。特に、合金用粉として一般的に用いられる黒鉛粉は、他の成分に比べて比重が小さいため、混合粉を流動させたり、振動させたりすることで容易に偏析する。このような偏析を防止するために、鉄基粉末の表面に結合剤を介して添加成分を付着させることが提案されている。このように鉄基粉末の表面に結合剤を介して添加成分を付着させた粉末冶金用混合粉は、偏析防止処理粉とも呼ばれる。偏析防止処理粉では、添加成分が鉄基粉末に付着しているため、上述したような添加成分の偏析を防止できる。

このような偏析防止処理粉に用いられる結合剤としては、潤滑剤としても機能する化合物がしばしば採用される。これは、結合剤にも潤滑性能をもたせることで、混合粉に添加する結合剤と潤滑剤の総量を減らすことができるからである。

このような粉末冶金用混合粉は、一般に、３００〜１０００ＭＰａの圧力でプレス成形して、所定の部品形状を有する圧粉体とした後、１０００℃以上の高温で焼結することによって最終的な製品（機械部品など）とされる。その際、混合粉に含まれる潤滑剤および結合剤の総量は、一般的には、鉄基粉末１００質量部に対し０．１〜２質量部程度である。圧粉体の密度である圧粉密度（green density）を高くするためには潤滑剤および結合剤の添加量は少ないほうがよい。したがって、潤滑剤には、少量の添加で潤滑性に優れることが求められる。

このような潤滑剤としては、従来、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸が広く用いられてきた。しかし、金属石鹸は、圧粉体を焼結する工程において、炉、ワーク、焼結体などの表面の汚染の原因となる。そのため、金属石鹸に代わる様々な潤滑剤が提案されている。

例えば、特許文献１では、ジアミドワックスを潤滑剤として用いることが提案されている。特許文献１で提案されている技術では、前記ジアミドワックスは結合剤を兼ねている。また、特許文献２では、ポリヒドロキシカルボン酸アミドを潤滑剤として用いることが提案されている。

また、潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉の流動性を改善するために、前記粉末冶金用混合粉に、さらに流動性改善用の粉末を添加する技術が提案されている。

例えば、特許文献３では、ジアミドワックスなどの潤滑剤を含む混合粉に、シリカなどの流動性改善剤を添加することによって流動性を改善することが提案されている。また、特許文献４では、ジアミドワックスなどの潤滑剤を含む混合粉に、カーボンブラックを添加することによって流動性および見掛密度を改善することが提案されている。

特表平０６−５０６７２６号公報 国際公開第２００５／０６８５８８号 特表２００３−５０８６３５号公報 特開２０１０−２８０９９０号公報

しかし、特許文献２で提案されているポリヒドロキシカルボン酸アミドは、ポリヒドロキシカルボン酸またはその等価体（equivalent）と脂肪族アミンとを原料とするアミド化反応により合成する必要があり、入手が容易ではないという問題があった。

また、特許文献１などで潤滑剤として用いられているジアミドワックスは、抜出し性が十分ではないという問題があった。

さらに、従来の潤滑剤には、特許文献３、４で提案されているように流動性を改善するためにシリカやカーボンブラックなどの粒子を添加した場合に、混合粉の圧縮性が低下するという問題があった。圧縮性が低下すると、成形時のスプリングバックが大きくなり、その結果、抜出し性が低下する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、容易に入手可能な化合物を潤滑剤として含み、汚れの原因となる金属石鹸を含む必要がなく、抜出し性と圧縮性に優れ、さらにカーボンブラックを含む場合にも抜出し性と圧縮性を低下させることなく優れた流動性を発揮することができる、粉末冶金用混合粉を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、市販品として容易に入手できる、二糖類と脂肪酸とのエステルを潤滑剤として用いた場合に、上記課題を解決できることを見出した。本発明は前記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。

１．（ａ）鉄基粉末および
（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
前記（ｂ）潤滑剤が、二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルであり、前記Ｒが炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である、粉末冶金用混合粉。

２．前記Ｒが炭素数１１〜２１のアルキル基または炭素数１１〜２１のアルケニル基である、上記１に記載の粉末冶金用混合粉。

３．前記潤滑剤の融点が４０℃以上である、上記１または２に記載の粉末冶金用混合粉。

４．（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有する、上記１〜３のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。

５．前記（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方が、（ｅ）結合剤によって前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している、上記４に記載の粉末冶金用混合粉。

６．前記（ｅ）結合剤が前記の二糖類と脂肪酸とのエステルである、上記５に記載の粉末冶金用混合粉。

７．（ｆ）カーボンブラックを、前記（ａ）鉄基粉末１００質量部に対し０．０１〜０．３質量部、さらに含有する、上記５または６に記載の粉末冶金用混合粉。

８．二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルであり、前記Ｒが炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である、粉末冶金用潤滑剤。

本発明の粉末冶金用混合粉は、汚れの原因となる金属石鹸を含むことなく、極めて優れた抜出し性および圧縮性を発揮することができる。さらに、流動性向上のためにカーボンブラックのような硬質微粒子を添加した場合であっても、抜出し性および圧縮性を低下させることなく、かつ優れた流動性を発揮することができる。また、本発明において潤滑剤として用いられる、二糖類と脂肪酸とのエステルは、市販品として容易に入手できるため、製造面およびコスト面においても有利である。

以下、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態の例を示すものであって、本発明はこれに限定されない。

本発明の一実施形態における粉末冶金用混合粉は、下記（ａ）および（ｂ）を必須成分として含有する。また、本発明の他の実施形態における粉末冶金用混合粉は、上記（ａ）および（ｂ）に加え、さらに任意に下記（ｃ）〜（ｆ）から選択される１または２以上を含有することができる。以下、これらの各成分について説明する。
（ａ）鉄基粉末
（ｂ）潤滑剤
（ｃ）合金用粉末
（ｄ）切削性改善剤
（ｅ）結合剤
（ｆ）カーボンブラック

（ａ）鉄基粉末
上記鉄基粉末としては、特に限定されることなく任意の鉄基粉末を用いることができる。前記鉄基粉末としては、鉄粉および合金鋼粉の少なくとも一方を用いることが好ましい。ここで「鉄基粉末」とは、Ｆｅを５０質量％以上含む金属粉末を指す。また、「鉄粉」とは、Ｆｅおよび不可避不純物からなる粉末を指し、本技術分野においては一般的に「純鉄粉」と称される。

前記合金鋼粉としては、１または２以上の合金元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、Ｆｅ含有量が５０質量％以上である合金粉末を用いることが好ましい。前記合金元素としては、例えば、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、およびＳｉからなる群より選択される１または２以上を用いることができる。前記合金鋼粉としては、例えば、合金元素を溶製時に予め合金化した予合金鋼粉（完全合金化鋼粉）、鉄粉に合金元素を部分拡散させて合金化した部分拡散合金鋼粉、および予合金化鋼粉にさらに合金元素を部分拡散させたハイブリッド合金鋼粉からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。前記予合金鋼粉は、言い換えると、略均一な合金元素の分布を有する合金鋼粉である。また、前記部分拡散合金鋼粉は、言い換えると、コアとしての鉄粉と、前記鉄粉の表面に拡散接合した（diffusion-bonded）合金元素の粒子とからなる粉末である。前記ハイブリッド鋼粉は、言い換えると、コアとしての予合金鋼粉と、前記予合金鋼粉の表面に拡散接合した合金元素の粒子とからなる粉末である。

前記鉄基粉末としては、酸化鉄を還元して製造される還元鉄基粉末や、アトマイズ法によって製造されるアトマイズ鉄基粉末など、任意のものを用いることができる。また、前記鉄基粉末の平均粒径は特に限定されないが、３０μｍ以上とすることが好ましい。前記平均粒径が３０μｍ以上であれば、粉体流動性がさらに向上する。また、前記平均粒径は、１２０μｍ以下とすることが好ましい。前記平均粒径が１２０μｍ以下であれば、圧粉密度がさらに向上し、圧粉体の強度が一層向上する。

粉末冶金用混合粉の全質量に対する鉄基粉末の質量の割合は、特に限定されないが、８５質量％以上とすることが好ましく、９０質量％以上とすることがより好ましい。

（ｂ）潤滑剤
［二糖類と脂肪酸とのエステル］
本発明では、上記潤滑剤として、二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルを用いることが重要である。ここで、前記Ｒは、炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である。言い換えると、前記脂肪酸は、炭素数１２以上の飽和脂肪酸または炭素数１２以上のモノ不飽和脂肪酸である。

上記エステルを潤滑剤として用いることにより、金属石鹸を含有せずとも優れた抜出し性および圧縮性を実現することができる。また、後述するようにカーボンブラックと併用した場合には、カーボンブラックによる抜出し性の低下を抑制することができる。さらに、上記エステルは市販品として容易に入手できるという点でも有利である。なお、前記エステルは、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記アルキル基およびアルケニル基の炭素数が１１未満であると潤滑性能が不十分となる。そのため、前記炭素数は１１以上とする。一方、前記炭素数の上限は特に限定されないが、入手の容易さの観点からは、３０以下とすることが好ましく、２２以下とすることがより好ましい。

また、上記二糖類としては、特に限定されず任意のものを使用できるが、入手の容易さの観点からは、ショ糖（スクロース）を用いることが好ましい。言い換えると、前記潤滑剤としては、ショ糖脂肪酸エステルを用いることが好ましい。

上記エステルとしては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
・ショ糖ラウリン酸エステル
・ショ糖ミリスチン酸エステル
・ショ糖パルチミン酸エステル
・ショ糖ステアリン酸エステル
・ショ糖オレイン酸エステル
・ショ糖ベヘニン酸エステル
・ショ糖エルカ酸エステル

上記エステルは、２０℃で固体であることが好ましい。潤滑剤が、２０℃という常温付近で固体であれば、潤滑剤の配合量を増加しても混合粉の流動性が損なわれることがないため、好ましい。前記エステルは、２５℃で固体であることがより好ましく、３０℃で固体であることがさらに好ましい。

また、上記エステルの融点は４０℃以上であることが好ましい。これは、常温付近の温度で潤滑剤粉末を鉄基粉末に混合する場合であっても、摩擦熱によって混合機内が４０℃近くになる可能性があるためである。したがって、融点が４０℃以上である上記エステルを潤滑剤として使用することにより、混合の際に凝集塊が生じることを防ぐことができる。

粉末冶金用混合粉における上記エステルの量は特に限定されないが、前記エステルの添加効果を高めるという観点からは、鉄基粉末１００質量部に対して、０．１質量部以上とすることが好ましい。また、圧粉密度をさらに向上させるという観点からは、前記エステルの量は鉄基粉末１００質量部に対して、１．０質量部以下とすることが好ましい。

［その他の潤滑剤］
本発明の粉末冶金用混合粉は、潤滑剤として上記エステルのみを含有することもできるが、さらにその他の潤滑剤を含むことができる。前記その他の潤滑剤としては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。前記その他の潤滑剤としては、例えば、アミド化合物、高分子化合物、および金属石けんから選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。前記アミド化合物としては、例えば、前記アミド化合物としては、例えば、前記アミド化合物としては、例えば、脂肪酸モノアミド、脂肪酸ビスアミド、アミドオリゴマーなどを用いることができる。前記高分子化合物としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリオール、糖類などを用いることができる。前記金属石けんとしては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどを用いることができる。

ただし、上記エステルの優れた特性を十分に発揮させるという観点からは、前記その他の潤滑剤の割合は低いことが望ましい。具体的には、粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤の合計質量に対する上記エステルの質量の割合を５０質量％以上とすることが好ましく、６５質量％以上とすることがより好ましく、８０質量％以上とすることがさらに好ましい。なお、粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤の合計質量に対する上記エステルの質量の割合の上限は特に限定されないが、１００質量％であってよい。

本発明の一実施形態においては、上記粉末冶金用混合粉が、（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有することができる。

（ｃ）合金用粉末
合金用粉末を含有する混合粉を焼結すると、該合金用粉末に含まれる合金元素が鉄に固溶して合金化する。そのため、合金用粉末を用いることにより、最終的に得られる焼結体の強度を向上させることができる。前記合金用粉末は、言い換えると、合金元素からなる粉末である。

上記合金用粉末としては、特に限定されることなく、合金成分となり得る粉末であれば任意のものを用いることができる。前記合金用粉末としては、例えば、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ、 Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、およびＳｉからなる群より選択される１または２以上の粉末を用いることができる。Ｃを合金成分として用いる場合、前記合金用粉末として黒鉛粉を用いることが好ましい。

（ｄ）切削性改善剤
切削性改善剤を添加することにより、最終的に得られる焼結体の切削性（加工性）を向上させることができる。前記切削性改善剤としては、例えば、ＭｎＳ、ＣａＦ_２、およびタルクからなる群より選択される１または２以上を用いることができる。

上記（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の添加量は特に限定されず、任意の量とすることができる。（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の合計量は、鉄基粉末１００質量部に対して１０質量部以下とすることが好ましく、７質量部以下とすることがより好ましく、５質量部以下とすることがさらに好ましい。（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の合計量を上記範囲内とすることにより、焼結体の密度をさらに高め、焼結体の強度を一層向上させることができる。一方、（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤は必ずしも含有される必要はないため、上記鉄基粉末１００質量部に対する合計量の下限は０質量部とすることができる。ただし、（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤が含有される場合、前記合計量は０．１質量部以上とすることが好ましく、０．５質量部以上とすることがより好ましく、１質量部以上とすることがさらに好ましい。（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の合計量を上記範囲内とすることにより、それら成分の添加効果をより高めることができる。

（ｅ）結合剤
合金用粉末および切削性改善剤の少なくとも一方を用いる場合、偏析を防止するために、さらに結合剤を添加することが好ましい。前記合金用粉末および切削性改善剤の一方または両方を、結合剤によって前記鉄基粉末の表面に付着させることにより、偏析を防止し、焼結体の特性をさらに向上させることができる。すなわち、上記粉末冶金用混合粉を、偏析防止処理粉とすることができる。言い換えると、本発明の一実施形態における粉末冶金用混合粉は、（ａ）鉄基粉末と、（ｂ）潤滑剤と、（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方と、（ｅ）結合剤とを含有し、前記合金用粉末および切削性改善剤の一方または両方が前記結合剤を介して前記鉄基粉末の表面に付着した粉末である。

前記結合剤としては、前記合金用粉末および切削性改善剤の一方または両方を前記鉄基粉末の表面に付着させることができるものであれば任意のものを用いることができる。しかし、前記結合剤として、潤滑性を有するものを用いれば、混合粉全体に占める結合剤と潤滑剤の総量を減らすことができる。したがって、潤滑剤としての機能を有するものを結合剤として用いることが好ましい。その場合、結合剤が潤滑剤を兼ねていると見なすことができる。言い換えると、本発明の一実施形態における粉末冶金用混合粉は、（ａ）鉄基粉末と、（ｂ）潤滑剤と、（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方とを含有し、前記合金用粉末および切削性改善剤の一方または両方が前記潤滑剤を介して前記鉄基粉末の表面に付着した粉末である。

このように、潤滑剤を兼ねることができる結合剤としては、上述した潤滑剤と同様、脂肪酸モノアミド、脂肪酸ビスアミド、アミドオリゴマーなどのアミド化合物、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリオール、糖類などの高分子化合物等を用いることができる。また、結合剤として上記二糖類とＲ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルを用いることも好ましい。その場合、該エステルが（ｅ）結合剤と（ｂ）潤滑剤を兼ねることができる。

（ｆ）カーボンブラック
本発明の一実施形態においては、流動性をさらに向上させるために、流動性改善剤としてカーボンブラックを混合粉に添加することもできる。カーボンブラックを用いる場合、該カーボンブラックの添加量は、鉄基粉末１００質量部に対して０．０１〜０．３質量部とする。カーボンブラックの添加量が０．０１質量部未満では十分な流動性改善効果を得ることができない。一方、カーボンブラックの添加量が０．３質量部を超えると圧縮性および抜出し性が低下する。カーボンブラックの添加量は０．０５質量部以上とすることが好ましい。また、カーボンブラックの添加量は、０．２質量部以下とすることが好ましく、０．１質量部以下とすることがより好ましい。

［製造方法］
本発明の混合粉末は、特に限定されず、任意の方法で製造することができるが、一実施形態においては、上記各成分を、混合機を用いて混合することにより粉末冶金用混合粉末とすることができる。各成分の添加と混合は、１回で行うこともできるが、２回以上に分けて行うこともできる。

また、結合剤を使用する場合には、例えば、混合の際に結合剤の融点以上に加熱しつつ撹拌し、混合しながら徐々に冷却すればよい。これにより、鉄基粉末の表面に溶融した結合剤が被覆され、さらに、該結合剤を介して合金用粉末やその他の成分が鉄基粉末に固着される。

混合手段としては、特に制限はなく、各種公知の混合機など任意のものを使用できるが、加熱が容易であるという観点からは、高速底部撹拌式混合機、傾斜回転パン型混合機、回転クワ型混合機、および円錐遊星スクリュー形混合機からなる群より選択される１または２以上を用いることが好ましい。

（実施例１）
以下の手順で粉末冶金用混合粉を調製し、得られた粉末冶金用混合粉の特性と、該粉末冶金用混合粉を用いて作製した圧粉体の特性を評価した。

まず、（ａ）鉄基粉末に対して、（ｂ）合金用粉末および（ｃ）潤滑剤を添加し、前記潤滑剤の融点以上の温度で加熱混合した後、融点以下に冷却した。（ａ）鉄基粉末としては、アトマイズ法によって製造された鉄粉（純鉄粉）（ＪＦＥスチール株式会社製 ＪＩＰ３０１Ａ）を用いた。前記鉄粉のメジアン径Ｄ５０は８０μｍであった。

（ｂ）潤滑剤および（ｃ）合金用粉末として用いた成分と、各成分の配合量を表１に示す。なお、潤滑剤については、脂肪酸に含まれるＲ（アルキル基またはアルケニル基）の炭素数と、該潤滑剤の融点を表１に併記した。

ここで、表１および後述する表２〜４に示した潤滑剤の記号は、それぞれ次の潤滑剤を表す。
（ｂ１）ショ糖ラウリン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＬ−５９５）
（ｂ２）ショ糖ミリスチン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＭ−１６９５）
（ｂ３）ショ糖パルミチン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＰ−１７０）
（ｂ４）ショ糖ステアリン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＳ−１７０）
（ｂ５）ショ糖ステアリン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＳ−３７０）
（ｂ６）ショ糖ステアリン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＳ−１１７０）
（ｂ７）ショ糖オレイン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＯ−１５７０）
（ｂ８）ショ糖ベヘン酸エステル（三菱ケミカルフーズ製、リョートー（登録商標）シュガーエステルＢ−３７０）
（ｂ９）Ｎ，Ｎ’−エチレンビスアクリルアミド（大日化学工業製）
（ｂ１０）ステアリン酸亜鉛（ＡＤＥＫＡケミカルサプライ製、ＺＮＳ−７３０）

なお、上記潤滑剤のうち、ｂ４〜ｂ６はいずれもショ糖ステアリン酸エステルであるが、エステル化度が異なる。また、ｂ４〜ｂ６とｂ７は、いずれもＲの炭素数が１７であるが、ｂ４〜ｂ６は飽和脂肪酸であるステアリン酸のエステルであり、一方ｂ７はモノ不飽和脂肪酸であるオレイン酸のエステルである。

（ｃ）合金用粉末として用いた銅粉のメジアン径Ｄ５０は４．２μｍであった。また、本実施例では潤滑剤が結合剤を兼ねる。すなわち、合金用粉末は、結合剤を兼ねる潤滑剤を介して、鉄基粉末の表面に付着している。

次いで、得られた粉末冶金用混合粉のそれぞれについて、見掛密度および粉体流動性を以下の手順で評価した。測定結果を表１に併記する。

（見掛密度）
見掛密度は、直径２．５ｍｍのロートを使用し、JIS Z 2504に規定された方法に従って評価した。

（限界流出径）
粉体流動性は、限界流出径に基づいて評価した。まず、内径６７ｍｍ、高さ３３ｍｍの円筒状であって、径を変えることのできる排出孔を底部に備えた容器を用意した。前記容器に、排出孔を閉じた状態で、該容器から少し溢れる程度の量の混合粉を充填した。その状態で５分間保持した後、容器上に盛り上がった粉末を容器上部に沿ってヘラで摺り切った。次いで、排出孔を徐々に開いていき、混合粉末が排出できた最小径を測定し、前記最小径を限界流出径とした。限界流出径が小さいほど流動性に優れている。

（圧粉密度・抜出力）
さらに、前記粉末冶金用混合粉を用いて圧粉体を作製し、得られた圧粉体の密度（圧粉密度）と抜出力を評価した。前記評価では、JIS Z 2508、JPMA P 10に従い、圧力６８６ＭＰａでの成形により、直径１１．３ｍｍ×１０ｍｍのタブレット型の圧粉体を作製した。圧粉密度は、得られた成形体の寸法と重量から算出した。また、抜出力は、前記圧粉体を金型から抜出す際の抜出し荷重から求めた。測定結果を表１に併記する。

表１に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、比較例に比べて圧粉密度が高く、圧縮性に優れていた。また、抜出し力が低く、抜出し性に優れていた。

（実施例２）
さらに、（ｆ）カーボンブラックを含む粉末冶金用混合粉を調製し、実施例１と同様の評価を行った。使用した成分の種類と配合量を表２に示す。使用したカーボンブラックのメジアン径Ｄ５０は２５ｎｍであった。

混合粉の調製においては、まず（ａ）鉄基粉末に対して、（ｂ）潤滑剤および（ｃ）合金用粉末を添加し、前記潤滑剤の融点以上の温度で加熱混合した後、融点以下に冷却した。その後、冷却後の粉末に、（ｆ）カーボンブラックを添加混合して粉末冶金用混合粉とした。その他の条件は実施例１と同様とした。評価結果を表２に示す。

表２に示した結果から分かるように、比較例の混合粉では、カーボンブラックを添加したことにより圧縮性が低下し圧粉密度が下がっているが、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は良好な圧縮性を保っていた。また、比較例の混合粉では、カーボンブラックを添加したことにより抜出性が下がって抜出力が上がっているが、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は良好な抜出し性を保っていた。このように、本発明の粉末冶金用混合粉では、カーボンブラックを用いた場合には、優れた流動性と抜出し性および圧縮性とを両立させることができる。

（実施例３）
上記実施例１、２では、潤滑剤の融点以上で加熱混合して粉末冶金用混合粉を製造した。したがって、実施例１、２では、潤滑剤が結合剤を兼ねている。しかし、本発明は結合剤を用いない場合、すなわち、潤滑剤を加熱することなく単に混合した場合にも有効である。

そこで、結合剤を使用しない場合の粉末冶金用混合粉の特性を評価するために、（ａ）鉄基粉末に対して、（ｂ）潤滑剤、（ｃ）合金用粉末、および（ｆ）カーボンブラックを添加し、Ｖ型ブレンダ―を用いて室温下で１５分間混合し、粉末冶金用混合粉を得た。使用した成分の種類と配合量および評価結果を表３に示す。

表３に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、比較例に比べて圧粉密度が高く、圧縮性に優れていた。また、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、比較例に比べて抜出し力が低く、抜出し性にも優れていた。さらに、比較例の混合粉ではカーボンブラックの添加により抜出し性および圧縮性が低下したが、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は良好な抜出し性および圧縮性を保っていた。

（実施例４）
上記実施例１、２、３では、すべてにおいて銅粉と黒鉛粉が使用されているが、本発明は銅粉と黒鉛粉を用いない場合にも有効である。

そこで、銅粉と黒鉛を用いない場合の粉末冶金用混合粉の特性を評価するために、（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤からなる粉末冶金用混合粉と、（ａ）鉄基粉末、（ｂ）潤滑剤、および（ｆ）カーボンブラックからなる粉末冶金用混合粉とを作成した。作成方法は実施例１、２と同様とした。使用した成分の種類と配合量および評価結果を表４に示す。

表４に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、比較例に比べて圧粉密度が高く、圧縮性に優れていた。また、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、比較例に比べて抜出し力が低く、抜出し性にも優れていた。なお、上記実施例では鉄基粉末として鉄粉を使用した場合の実験結果を示したが、鉄基粉末として合金鋼粉を使用した場合でも同様に、本発明の条件を満たす粉末冶金用混合粉は、優れた圧縮性および抜出し性を備えていた。

Claims (8)

1. （ａ）鉄基粉末および
   （ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
   前記（ｂ）潤滑剤が、二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルであり、前記Ｒが炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である、粉末冶金用混合粉。
2. 前記Ｒが炭素数１１〜２１のアルキル基または炭素数１１〜２１のアルケニル基である、請求項１に記載の粉末冶金用混合粉。
3. 前記潤滑剤の融点が４０℃以上である、請求項１または２に記載の粉末冶金用混合粉。
4. （ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
5. 前記（ｃ）合金用粉末および（ｄ）切削性改善剤の一方または両方が、（ｅ）結合剤によって前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している、請求項４に記載の粉末冶金用混合粉。
6. 前記（ｅ）結合剤が前記の二糖類と脂肪酸とのエステルである、請求項５に記載の粉末冶金用混合粉。
7. （ｆ）カーボンブラックを、前記（ａ）鉄基粉末１００質量部に対し０．０１〜０．３質量部、さらに含有する、請求項５または６に記載の粉末冶金用混合粉。
8. 二糖類と、Ｒ−ＣＯＯＨで表される脂肪酸とのエステルであり、前記Ｒが炭素数１１以上のアルキル基または炭素数１１以上のアルケニル基である、粉末冶金用潤滑剤。