KR102102584B1 - Mixed powder for iron powder metallurgy and manufacturing method therefor, and sintered body produced therefrom and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 철기 분말과, 무수 III형의 황산 칼슘, 무수 II형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 CaS 원료 분말을 포함하는 것으로서, 상기 CaS 원료 분말은 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention includes at least one selected from the group consisting of iron powder, calcium anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium dihydrate, calcium sulfide, and calcium hemihydrate. It contains the CaS raw material powder, and the CaS raw material powder is coated with either or both of a lubricant or a binder.
Description
본 발명은 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법, 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복한 황화 칼슘 분말 또는 반수 황산 칼슘 분말을 포함하는 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법, 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mixed powder for iron powder metallurgy, a method for manufacturing the same, and a sintered body produced using the same, and a method for manufacturing the same, more specifically, a calcium sulfide powder coated by either or both of a lubricant or a binder Or it relates to a mixed powder for iron-based powder metallurgy containing half-calcium sulfate powder and a method for manufacturing the same, and a sintered body produced using the same and a method for manufacturing the same.
분말 야금은 다양한 기계 부품의 공업적 생산 방법으로서 널리 이용되고 있다. 철기 분말 야금의 순서는, 우선, 철기 분말과, 구리(Cu) 분말, 니켈(Ni) 분말 등의 합금용 분말과, 흑연 분말과, 윤활제를 혼합하는 것에 의해 혼합 분말을 준비한다. 다음으로, 이 혼합 분말을 금형에 충전해서 프레스 성형하고, 소결하는 것에 의해 소결체를 제작한다. 마지막으로, 이 소결체에 대해서 드릴 가공이나 선삭 가공 등의 절삭 가공을 실시하는 것에 의해 원하는 형상의 기계 부품으로 조정한다.Powder metallurgy is widely used as an industrial production method for various mechanical parts. The order of the iron-based powder metallurgy, first, the mixed powder is prepared by mixing an iron-based powder, an alloy powder such as a copper (Cu) powder, a nickel (Ni) powder, a graphite powder, and a lubricant. Next, the mixed powder is filled into a mold, press-molded, and sintered to produce a sintered body. Lastly, the sintered body is adjusted to a machine part having a desired shape by cutting such as drilling or turning.
분말 야금의 이상은, 소결체에 절삭 가공을 실시함이 없이, 소결체를 기계 부품으로서 사용할 수 있도록 가공하는 것이다. 그러나, 상기 소결에 의해 원료 분말의 불균일한 수축이 생기는 경우도 있다. 근래에는 기계 부품에 요구되는 치수 정밀도가 높고, 부품 형상이 복잡화되어 있다. 이 때문에, 소결체에 절삭 가공을 실시하는 것은 필수가 되고 있다. 이와 같은 기술적 배경으로부터, 소결체를 원활히 가공할 수 있도록, 소결체에 피삭성을 부여하고 있다.The ideal of powder metallurgy is to process the sintered body so that it can be used as a mechanical part without cutting the sintered body. However, in some cases, uneven shrinkage of the raw material powder may occur due to the sintering. In recent years, the dimensional accuracy required for mechanical parts is high, and the part shape is complicated. For this reason, it is becoming essential to cut the sintered body. From this technical background, machinability is provided to the sintered body so that the sintered body can be processed smoothly.
상기 피삭성을 부여하는 수단으로서, 황화 망가니즈(MnS) 분말을 혼합 분말에 첨가하는 수법이 있다. 황화 망가니즈 분말의 첨가는 드릴 천공 등의 비교적 저속의 절삭 가공에는 유효하다. 그러나, 황화 망가니즈 분말의 첨가는 근래의 고속 절삭 가공에서는 반드시 유효하지는 않다는 것, 소결체에 오염이 발생한다는 것, 기계적 강도가 저하된다는 것 등의 과제가 있다.As a means for imparting machinability, there is a technique of adding manganese sulfide (MnS) powder to the mixed powder. The addition of manganese sulfide powder is effective for relatively low-speed cutting such as drill drilling. However, the addition of manganese sulfide powder has problems such as not being effective in recent high-speed cutting, contamination of the sintered body, and deterioration of mechanical strength.
특허문헌 1(일본 특허공고 소52-16684호 공보)에는, 상기 황화 망가니즈의 첨가 이외의 피삭성을 부여하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1은, 철 분말의 소요량의 탄소와 구리를 함유하게 한 철계 원료 분말에 대해, 0.1∼1.0%의 황화 칼슘(CaS)과, 0.1∼2%의 탄소(C)와, 0.5∼5.0%의 구리(Cu)를 함유하는 소결강을 개시하고 있다.Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 52-16684 publication) discloses a method of imparting machinability other than the addition of manganese sulfide. Patent Document 1, the iron-based raw material powder containing the required amount of carbon and copper in the iron powder, 0.1 to 1.0% calcium sulfide (CaS), 0.1 to 2% carbon (C), 0.5 to 5.0% Disclosed is a sintered steel containing copper (Cu).
특허문헌 1에 개시된 황화 칼슘을 철계 원료 분말에 함유시키는 것에 의해, 기계 부품의 강도가 대폭으로 저하된다는 것, 혼합 분말이 경시(經時) 변화하여 품질이 안정되지 않는다는 것 등의 과제가 있다. 또한, 특허문헌 1에 개시된 소결강을 절삭 공구에 의해 가공하면, 칩(chip; 절삭 부스러기)이 미세하게 분단되기 어려웠다. 이로부터, 특허문헌 1에 개시된 소결강은 현재의 칩 처리성의 요구를 만족시킬만큼 우수하다고는 말하기 어렵다.By including the calcium sulfide disclosed in Patent Document 1 in the iron-based raw material powder, there are problems such as that the strength of mechanical parts is significantly reduced, and the mixed powder changes over time and the quality is not stable. In addition, when the sintered steel disclosed in Patent Document 1 was processed with a cutting tool, it was difficult for chips to be finely divided. From this, it is difficult to say that the sintered steel disclosed in Patent Document 1 is excellent enough to satisfy the demands of the present chip processability.
본 발명은 상기의 과제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 안정된 품질 및 성능의 소결체를 제작할 수 있는 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제공하는 것이다.The present invention has been made in light of the above problems, and its object is to provide a mixed powder for iron powder metallurgy capable of producing a sintered body having stable quality and performance.
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 철기 분말과, 무수 III형의 황산 칼슘, 무수 II형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 CaS 원료 분말을 포함하는 것으로서, 상기 CaS 원료 분말은 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention includes at least one selected from the group consisting of iron powder, calcium anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium dihydrate, calcium sulfide, and calcium hemihydrate. It contains the CaS raw material powder, and the CaS raw material powder is coated with either or both of a lubricant or a binder.
본 발명은, 상기 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 제작된 소결체이다.The present invention is a sintered body produced by sintering the mixed powder for iron powder metallurgy.
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말의 제조 방법은, 무수 III형의 황산 칼슘, 무수 II형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 CaS 원료 분말을 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복하는 스텝과, 피복된 CaS 원료 분말과 철기 분말을 혼합하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for producing a mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention includes at least one selected from the group consisting of calcium sulfate anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium disulfate, calcium sulfide and calcium hemihydrate. It characterized in that it comprises the step of coating the CaS raw material powder with either or both of a lubricant or a binder, and a step of mixing the coated CaS raw material powder with an iron powder.
본 발명의 소결체의 제조 방법은, 상기 제조 방법에 의해 제작된 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 소결체를 얻는 스텝을 포함하고, 소결체는 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하의 중량비의 CaS를 포함한다.The method for producing a sintered body of the present invention includes a step of obtaining a sintered body by sintering a mixed powder for iron powder metallurgy produced by the above production method, wherein the sintered body has a weight ratio of CaS of 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less. Includes.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는, 특허문헌 1에 개시된 소결체가 왜 시간의 경과와 함께 품질 및 성능이 저하되는지를 조사했다. 그리고, 본 발명자는, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘(이하, 이들 2성분을 「CaS 성분」이라고 기재함)을 포함하는 것에 의해, 소결체의 품질 및 성능이 저하되는 것을 밝혀냈다. 즉, 본 발명자는 CaS 성분이 대기 중의 수분을 흡수함으로써 황산 칼슘 이수화물(CaSO4·2H2O)로 변화하거나, CaS 성분이 경화 반응에 의해 응집하여 63μm 이상의 조립(粗粒)을 형성하거나 한다는 것을 발견했다. 이에 의해 CaS 성분이 혼합 분말 또는 소결체 중에서 불균일하게 분산되어 소결체의 피삭성을 저하시키거나, CaS 성분에 흡착한 수분이 소결 중에 팽창해서 수증기가 되어 소결체의 강도를 저하시키거나 한다는 것이 분명해졌다.In order to achieve the above object, the present inventors investigated why the sintered body disclosed in Patent Document 1 deteriorates in quality and performance over time. Then, the present inventors have found that the quality and performance of the sintered body are deteriorated by including calcium sulfide and calcium hemisulphate (hereinafter, these two components are referred to as "CaS components"). That is, the present inventors say that the CaS component changes to calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 · 2H 2 O) by absorbing moisture in the atmosphere, or the CaS component aggregates by a curing reaction to form granules of 63 μm or more. Found something. As a result, it became clear that the CaS component was dispersed non-uniformly in the mixed powder or sintered body to decrease the machinability of the sintered body, or the moisture adsorbed on the CaS component expands during sintering to become water vapor to lower the strength of the sintered body.
본 발명자는, 상기 지견에 기초하여, 수분을 흡수하기 어려운 CaS 성분의 구성에 대하여 더 예의 검토하는 것에 의해 이하에 나타내는 본 발명을 완성했다.Based on the above knowledge, the present inventor has completed the present invention shown below by further studying the structure of the CaS component that is difficult to absorb moisture.
본 발명에 의하면, 안정된 품질 및 성능의 소결체를 제작할 수 있는 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixed powder for iron powder metallurgy which can manufacture a sintered compact of stable quality and performance can be provided.
이하, 본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the mixed powder for iron-based powder metallurgy of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail.
<철기 분말 야금용 혼합 분말><Mixed powder for iron powder metallurgy>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 철기 분말과, 무수 III형의 황산 칼슘, 무수 II형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 CaS 원료 분말을 혼합하여 이루어지는 혼합 분말이다. 이 CaS 원료 분말은 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 혼합 분말에 3원계 산화물, 2원계 산화물, 합금용 분말, 흑연 분말, 윤활제, 바인더 등의 각종 첨가제가 적절히 첨가되어도 된다. 이들 이외에, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 제조 과정에서 당해 혼합 분말에 미량의 불가피 불순물이 포함되어도 된다. 본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 금형 등에 충전하여 성형한 다음 소결하는 것에 의해 소결체를 얻을 수 있다. 이와 같이 해서 제작된 소결체는, 절삭 가공을 실시하는 것에 의해 각종 기계 부품에 사용할 수 있다. 이 소결체의 용도 및 제조 방법은 후술한다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention includes at least one selected from the group consisting of iron powder, calcium anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium dihydrate, calcium sulfide, and calcium hemihydrate. It is a mixed powder formed by mixing CaS raw material powder. This CaS raw material powder is characterized by being coated with either or both of a lubricant or a binder. Various additives such as ternary oxide, binary oxide, alloy powder, graphite powder, lubricant, and binder may be appropriately added to the mixed powder. In addition to these, a trace amount of unavoidable impurities may be contained in the mixed powder in the manufacturing process of the mixed powder for iron powder metallurgy. The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention can be obtained by filling a mold or the like, molding it, and then sintering it. The sintered body thus produced can be used for various mechanical parts by cutting. The use and manufacturing method of this sintered compact are mentioned later.
<철기 분말><Iron powder>
철기 분말은 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 주요 구성 성분이고, 철기 분말 야금용 혼합 분말 전체에 대해 60중량% 이상의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 한편, 여기에서의 철기 분말의 중량%는 철기 분말 야금용 혼합 분말 중의 윤활제 이외의 총중량에서 차지하는 비율을 의미한다. 이하에 각 성분의 중량%를 규정하는 경우, 그 규정은 모두 윤활제를 제외한 철기 분말 야금용 혼합 분말의 총중량에서 차지하는 중량 비율을 의미하는 것으로 한다.Iron-based powder is a main component constituting the mixed powder for iron-based powder metallurgy, and is preferably included in a weight ratio of 60% by weight or more with respect to the entire mixed powder for iron-based powder metallurgy. On the other hand, the weight percentage of the iron-based powder herein refers to a proportion of the total weight of the iron powder other than the lubricant in the powder mixture for metallurgy. When the weight percent of each component is defined below, all of the regulations shall refer to the weight ratio of the total weight of the mixed powder for iron powder metallurgy excluding lubricant.
상기 철기 분말로서는, 아토마이즈 철 분말, 환원 철 분말 등의 순(純) 철 분말, 부분 확산 합금화 강 분말, 완전 합금화 강 분말, 또는 완전 합금화 강 분말에 합금 성분을 부분 확산시킨 하이브리드 강 분말 등을 이용할 수 있다. 철기 분말의 체적 평균 입자경은 50μm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70μm 이상이다. 철기 분말의 체적 평균 입자경이 50μm 이상이면, 취급성이 우수하다. 또한, 철기 분말의 체적 평균 입자경은 200μm 이하인 것이 바람직하고, 100μm 이하가 보다 바람직하다. 철기 분말의 체적 평균 입자경이 200μm 이하이면, 정밀 형상을 성형하기 쉽고, 또한 충분한 강도가 얻어진다.Examples of the iron-based powder include pure iron powders such as atomized iron powders and reduced iron powders, partially diffusion alloyed steel powders, fully alloyed steel powders, or hybrid steel powders in which alloy components are partially diffused into fully alloyed steel powders. Can be used. The volume average particle diameter of the iron-based powder is preferably 50 μm or more, and more preferably 70 μm or more. When the volume average particle diameter of the iron-based powder is 50 µm or more, the handleability is excellent. Moreover, the volume average particle diameter of the iron-based powder is preferably 200 μm or less, and more preferably 100 μm or less. When the volume average particle diameter of the iron-based powder is 200 μm or less, it is easy to form a precise shape, and sufficient strength is obtained.
<CaS 원료 분말><CaS raw material powder>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 무수 III형의 황산 칼슘, 무수 II형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 CaS 원료 분말을 포함하고, 당해 CaS 원료 분말이 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 윤활제 및/또는 바인더로 피복된 CaS 원료 분말을 이용하는 것에 의해, CaS 원료 분말의 흡수성(吸水性)을 억제할 수 있고, 이로써 소결체의 각종 성능을 안정적으로 높일 수 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention is a CaS raw material powder containing at least one selected from the group consisting of calcium sulfate anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium dihydrate, calcium sulfide and calcium hemihydrate. It is characterized by including, and the CaS raw material powder is coated with either or both of a lubricant or a binder. By using the CaS raw material powder coated with a lubricant and / or a binder in this way, the water absorbency of the CaS raw material powder can be suppressed, whereby various performances of the sintered body can be stably increased.
종래에는, 소결하여 CaS가 되는 원료로서, 황화 칼슘(CaS), 이수 석고(CaSO4·2H2O), 무수 III형의 황산 칼슘(III형 CaSO4), 반수 석고(CaSO4·1/2H2O) 등을 첨가하고 있었다. 그러나, 상기 각 성분은 시간의 경과와 함께 수분을 흡수하여, 소결체의 피삭성을 저하시키는 경우가 있었다. 또한, 소결하여 CaS가 되는 원료에 흡수된 수분이, 소결 중에 팽창하여 수증기가 되어 소결체의 밀도를 저하시키거나, 고온의 수증기가 소결체 내의 철기 분말을 산화하는 것에 의해 소결체의 강도를 저하시키거나 하는 경우가 있었다. 이에 비해, 본 발명에서는 전술과 같이 윤활제 또는 바인더로 피복한 CaS 원료 분말을 첨가하고 있으므로, 철기 분말 야금용 혼합 분말에 포함된 상태로 일정 기간 보관하더라도 CaS 원료 분말이 수분을 흡수하기 어렵다. 이러한 효과에 의해, 설계대로의 소결체의 여러 특성(소결체 밀도, 압환 강도, 피삭성 등)이 안정화된다. 게다가, 상기의 피복한 CaS 원료 분말은 소결 후에 CaS로 변화하여 소결체의 피삭성을 높일 수 있다.Conventionally, as a raw material to be sintered to become CaS, calcium sulfide (CaS), gypsum (CaSO 4 · 2H 2 O), anhydrous type III calcium sulfate (Type III CaSO 4 ), half-water gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H) 2 O) and the like were added. However, each of the above components absorbs moisture with the passage of time, and the machinability of the sintered body may be reduced. In addition, the moisture absorbed by the raw material which becomes sintered and becomes CaS expands during sintering to become water vapor to decrease the density of the sintered body, or hot water vapor decreases the strength of the sintered body by oxidizing iron powder in the sintered body. There were cases. In contrast, in the present invention, since the CaS raw material powder coated with a lubricant or a binder is added as described above, it is difficult for the CaS raw material powder to absorb moisture even if it is stored for a period of time in a state contained in a mixed powder for iron powder metallurgy. By these effects, various characteristics (sintered body density, crushing strength, machinability, etc.) of the sintered body as designed are stabilized. In addition, the coated CaS raw material powder can be changed to CaS after sintering to increase the machinability of the sintered body.
CaS 원료 분말은 황화 칼슘 또는 반수 황산 칼슘의 어느 일방 또는 양방을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하고, 이수 황산 칼슘(CaSO4·2H2O), 무수 II형의 황산 칼슘(II형 CaSO4), 무수 III형의 황산 칼슘(III형 CaSO4) 등을 포함하고 있어도 된다.The CaS raw material powder preferably contains either or both of calcium sulfide or calcium hemisulfate as a main component, calcium dihydrate (CaSO 4 · 2H 2 O), anhydrous type II calcium sulfate (Type II CaSO 4 ), anhydrous Calcium sulfate (Type III CaSO 4 ) of type III may be included.
여기에서, 「CaS 원료 분말이 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있다」란, CaS 원료 분말의 표면 전면이 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있는 태양과 부분적으로 피복되어 있는 태양을 포함한다. 상기 윤활제 또는 바인더의 두께는 무수 III형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘이 외부의 대기와 접촉하지 않는 두께이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 두께는 CaS 원료 분말의 표면에서 균일한 것이 바람직하지만, 부분적으로 두꺼운 부분이나 얇은 부분이 있어도 된다.Here, the term " CaS raw material powder is coated with either or both of the lubricant or binder " means that the entire surface of the CaS raw material powder is partially covered with the sun coated with either or both of the lubricant or binder. That includes the sun. The thickness of the lubricant or binder is not particularly limited as long as the anhydrous type III calcium sulfate, calcium dihydrate, calcium sulfide, and hemihydrate calcium sulfate do not contact the outside atmosphere. The thickness is preferably uniform on the surface of the CaS raw material powder, but may be partially thick or thin.
상기 윤활제의 첨가량은 적절히 설정할 수 있고, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.1중량% 이상 1.5중량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 바인더의 첨가량은 적절히 설정할 수 있고, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.02중량% 이상 0.5중량% 이하인 것이 바람직하다. 윤활제 및 바인더를 과잉으로 첨가하면, 프레스 성형 시의 압축성이 저하되어 밀도가 저하된다. 반대로 윤활제 및 바인더의 첨가가 과소이면, 상기 CaS 원료 분말이 외부의 대기와 접촉하기 쉬워지거나, 또는 프레스 성형 시에 금형으로부터 이형하기 어려워지므로, 금형을 손상시킬 가능성이 있다.The amount of the lubricant to be added can be appropriately set, and it is preferable that it is 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less with respect to the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy. Moreover, the addition amount of a binder can be set suitably, and it is preferable that it is 0.02 weight% or more and 0.5 weight% or less with respect to the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy. When the lubricant and the binder are added in excess, the compressibility during press molding decreases and the density decreases. Conversely, if the addition of the lubricant and the binder is too small, the CaS raw material powder is liable to come into contact with the outside atmosphere, or it is difficult to release from the mold at the time of press molding, thus possibly damaging the mold.
상기 윤활제에 의한 피복은 혼합 용기 중에서 윤활제와 함께 CaS 원료 분말을 혼합하여 가열하는 것에 의해 행한다. 또는, 미리 피복한 CaS 원료 분말을 준비해도 되고, 핫멜트법을 이용하여 CaS 원료 분말의 표면에 윤활제를 피복해도 된다. 핫멜트법의 순서는, 우선, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 윤활제 이외의 각 분말과 함께 윤활제를 혼합 용기에 충전한다. 이 각 분말을 가열하면서 혼합한 후에 실온까지 냉각한다. 이에 의해, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 각 분말이 각각 윤활제에 의해 피복된다.The coating with the lubricant is performed by mixing and heating the CaS raw material powder together with the lubricant in a mixing vessel. Alternatively, a CaS raw material powder coated in advance may be prepared, or a lubricant may be coated on the surface of the CaS raw material powder using a hot melt method. In the order of the hot-melt method, first, the lubricant is filled in the mixing container together with each powder other than the lubricant constituting the mixed powder for iron powder metallurgy. Each powder is mixed while heating, and then cooled to room temperature. Thereby, each powder constituting the mixed powder for iron powder metallurgy is coated with a lubricant, respectively.
또 다른 피복 방법으로서, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 각 분말 중 윤활제를 제외한 전체 분말을 혼합 용기에 충전한다. 다음으로, 당해 혼합 용기에 바인더를 용매에 용해시킨 바인더 용액을 첨가하여 혼합한다. 그 후에, 바인더 용액에 포함되는 용매를 휘발시킨다. 마지막으로 윤활제를 첨가하는 것에 의해 CaS 원료 분말을 윤활제 및/또는 바인더에 의해 피복해도 된다. 이 경우, 각 분말이 각각 윤활제 및/또는 바인더로 피복되게 된다. 이 공정의 상세는 후술한다.As another coating method, the entire powder excluding the lubricant from each powder constituting the mixed powder for iron powder metallurgy is filled in a mixing container. Next, a binder solution in which a binder is dissolved in a solvent is added to the mixing container and mixed. Then, the solvent contained in the binder solution is volatilized. Finally, the CaS raw material powder may be coated with a lubricant and / or a binder by adding a lubricant. In this case, each powder is coated with a lubricant and / or a binder, respectively. Details of this process will be described later.
CaS 원료 분말은 소결 후의 CaS의 중량비가 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하가 되도록 철기 분말 야금용 혼합 분말에 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 소결 후의 CaS의 중량비가 0.02중량% 이상이 되도록 CaS 원료 분말을 포함하는 것이고, 더 바람직하게는 소결 후의 CaS의 중량비가 0.03중량% 이상이 되도록 CaS 원료 분말을 포함하는 것이다. 이와 같은 중량비로 CaS를 포함하는 소결체는 피삭성이 특히 우수하다. 한편, CaS 원료 분말은 소결 후의 CaS의 중량비가 0.09중량% 이하가 되도록 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.08중량% 이하가 되도록 포함된다. 이와 같은 중량비로 CaS를 포함하는 것에 의해, 소결체의 강도를 높일 수 있다.The CaS raw material powder is preferably included in the mixed powder for iron powder metallurgy so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less. More preferably, the CaS raw material powder is included so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.02% by weight or more, and more preferably, the CaS raw material powder is contained so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.03% by weight or more. The sintered body containing CaS in such a weight ratio is particularly excellent in machinability. On the other hand, the CaS raw material powder is preferably included so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.09% by weight or less, and more preferably 0.08% by weight or less. The strength of the sintered compact can be increased by including CaS in such a weight ratio.
여기에서, 「소결 후의 CaS의 중량비」란, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 얻어진 소결체에서 차지하는 CaS의 중량비를 의미한다. 이 소결 후의 소결체에 포함되는 CaS의 중량비는 소결 전에 함유되는 CaS 원료 분말의 중량비에 의해 조정할 수 있다.Here, "the weight ratio of CaS after sintering" means the weight ratio of CaS in the sintered body obtained by sintering the mixed powder for iron powder metallurgy. The weight ratio of CaS contained in the sintered body after sintering can be adjusted by the weight ratio of CaS raw material powder contained before sintering.
소결체에 포함되는 CaS의 중량비는, 소결체를 드릴 등으로 가공하는 것에 의해 시료편을 채취하고, 당해 시료편에 포함되는 Ca의 중량을 정량 분석하여 얻어진 Ca의 중량을, CaS의 중량으로 환산하는 것에 의해 산출한다. 이러한 환산은 Ca의 원자량(40.078)으로 나누고 CaS의 분자량(72.143)을 적산하는 것에 의해 행한다. Ca는 소결 시에 반응하여 소실되는 경우가 거의 없기 때문에, Ca의 중량은 소결 전후에 변화하지 않고, Ca와 S는 1:1로 결합하고 있다.The weight ratio of CaS contained in the sintered body is obtained by collecting a sample piece by processing a sintered body with a drill or the like, and converting the weight of Ca obtained by quantitatively analyzing the weight of Ca contained in the sample piece into the weight of CaS. Is calculated by This conversion is performed by dividing the atomic weight of Ca (40.078) and integrating the molecular weight of CaS (72.143). Since Ca rarely reacts and disappears during sintering, the weight of Ca does not change before and after sintering, and Ca and S are bound 1: 1.
CaS 원료 분말의 체적 평균 입자경은 0.1μm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5μm 이상이며, 더 바람직하게는 1μm 이상이다. 또한 CaS 원료 분말의 체적 평균 입자경은 60μm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30μm 이하이며, 더 바람직하게는 20μm 이하이다. 이와 같은 체적 평균 입자경의 CaS 원료 분말은 시판 중인 CaS 원료 분말을 공지의 분쇄기로 분쇄하여 분급하는 것에 의해 얻을 수 있다. 또한, 무수 II형의 황산 칼슘으로 이루어지는 CaS 원료 분말은, 예를 들면 반수 석고를 350℃ 이상 900℃ 이하로 가열하여 1시간 이상 10시간 이하 유지한 것을 분쇄하여 분급하는 것에 의해 얻을 수 있다. CaS 원료 분말의 체적 평균 입자경이 작을수록, CaS 원료 분말의 첨가량을 소량으로 하더라도 소결체의 피삭성을 향상시킬 수 있다. 상기 체적 평균 입자경은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(닛키소제 마이크로트랙 「MODEL9320-X100」)를 이용하여 얻어진 입도 분포에 있어서의 적산값 50%의 입도 D50의 값이다.The volume average particle diameter of the CaS raw material powder is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and still more preferably 1 μm or more. In addition, the volume average particle diameter of the CaS raw material powder is preferably 60 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 20 μm or less. The CaS raw material powder having such a volume average particle diameter can be obtained by pulverizing and classifying commercially available CaS raw material powder by a known grinder. The CaS raw material powder composed of anhydrous type II calcium sulfate can be obtained by, for example, pulverizing and classifying a half gypsum heated at 350 ° C or higher and 900 ° C or lower for 1 hour to 10 hours. The smaller the volume average particle size of the CaS raw material powder, the more the amount of CaS raw material powder added, the more the machinability of the sintered body can be improved. The volume average particle diameter is the integrated value of the particle size D 50 value of 50% in a laser diffraction type particle size distribution measuring device, the particle size obtained using the (nitki scavenger Microtrac "MODEL9320-X100") distribution.
<윤활제><Lubricant>
CaS 원료 분말을 피복하는 윤활제는 무수 III형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘의 흡습성을 억제하기 위해서 첨가된다. 당해 윤활제는 금형 내에서 철기 분말 야금용 혼합 분말을 압축해서 얻은 성형체를 금형으로부터 취출하기 쉽게 하는 기능도 갖는다. 즉, 철기 분말 야금용 혼합 분말에 윤활제를 첨가하면, 금형으로부터 성형체를 취출할 때의 빼기압을 저감하여, 성형체의 균열이나 금형의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 핫멜트법을 이용하는 경우, 윤활제가 철기 분말의 표면에 합금용 분말 및 흑연 분말을 부착시키는 기능을 발휘하므로, 철기 혼합 분말의 편석을 방지할 수도 있다. 한편, CaS 원료 분말을 피복하는 윤활제와는 별도로, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작하는 과정에서 윤활제를 첨가해도 되고, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 금형에 충전할 때에 금형의 표면에 윤활제를 도포해도 된다.A lubricant coating the CaS raw material powder is added to suppress the hygroscopicity of anhydrous type III calcium sulfate, calcium dihydrate, calcium sulfide, and hemihydrate calcium sulfate. The lubricant also has a function of easily extracting a molded product obtained by compressing a mixed powder for iron powder metallurgy in a mold from the mold. That is, when a lubricant is added to the mixed powder for iron powder metallurgy, it is possible to reduce the subtraction pressure when the molded body is taken out from the mold and prevent cracking of the molded body or damage to the mold. In addition, when the hot-melt method is used, since the lubricant exerts a function of adhering the alloy powder and graphite powder to the surface of the iron-based powder, segregation of the iron-based mixed powder can also be prevented. On the other hand, apart from the lubricant coating the CaS raw material powder, a lubricant may be added in the process of preparing a mixed powder for iron powder metallurgy, or a lubricant may be applied to the surface of the mold when filling the mold with the mixed powder for iron powder metallurgy. do.
윤활제는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 더 바람직하게는 0.2중량% 이상 포함되는 것이다. 윤활제의 함유량이 0.01중량% 이상인 것에 의해, CaS 원료 분말이 외부의 대기와 접촉하는 것을 억제하여, 소결체의 성능이 안정되는 효과를 얻기 쉽다. 또한 윤활제는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 1.5중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.2중량% 이하, 더 바람직하게는 1.0중량% 이하 포함되는 것이다. 윤활제의 함유량이 1.5중량% 이하인 것에 의해, 고밀도인 소결체를 얻기 쉽고, 강도가 높은 소결체를 얻을 수 있다.The lubricant is preferably contained in an amount of 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and more preferably 0.2% by weight or more based on the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy. When the content of the lubricant is 0.01% by weight or more, the CaS raw material powder is suppressed from contacting the outside atmosphere, and it is easy to obtain an effect that the performance of the sintered body is stable. Moreover, it is preferable that it is contained 1.5 weight% or less with respect to the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy, More preferably, it is 1.2 weight% or less, More preferably, it is contained 1.0 weight% or less. When the content of the lubricant is 1.5% by weight or less, a high-density sintered body is easily obtained, and a high-sintered sintered body can be obtained.
상기 윤활제는 왁스계 윤활제를 이용하는 것이 바람직하고, 철기 분말 표면에 합금용 분말, 흑연 분말 등을 부착시키는 성능이 양호하고, 또한 철기 혼합 분말의 편석을 경감하기 쉽다는 관점에서, 아마이드계 윤활제를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 아마이드계 윤활제로서는, 스테아르산 모노아마이드, 지방산 아마이드, 아마이드 왁스 등을 들 수 있다. 아마이드계 윤활제 이외의 윤활제로서, 탄화수소계 왁스 및 스테아르산 아연 및 가교 (메트)아크릴산 알킬 에스터 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다.The lubricant is preferably a wax-based lubricant, and an amide-based lubricant is used from the viewpoint of good adhesion to an alloy powder, graphite powder, or the like on the surface of the iron-based powder, and ease of segregation of the iron-based mixed powder. It is more preferable. Examples of the amide lubricant include stearic acid monoamide, fatty acid amide, and amide wax. As the lubricant other than the amide-based lubricant, one or more selected from the group consisting of a hydrocarbon-based wax, zinc stearate, and a crosslinked (meth) acrylic acid alkyl ester resin can be used.
<바인더><Binder>
CaS 원료 분말을 피복하는 바인더는 무수 III형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘의 흡습성을 억제하고, 또한 철기 혼합 분말의 편석을 방지하기 위해서 첨가된다. 바인더는 철기 분말 표면에 합금용 분말을 부착시키는 기능도 갖는다. 한편, CaS 원료 분말을 피복하는 바인더와는 별도로, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작하는 과정에서 바인더를 첨가해도 된다.The binder coating the CaS raw material powder is added to suppress the hygroscopicity of the anhydrous type III calcium sulfate, calcium disulfate, calcium sulfide and hemihydrate calcium sulfate, and also to prevent segregation of the iron mixed powder. The binder also has a function of adhering the alloy powder to the iron-based powder surface. On the other hand, a binder may be added in the process of producing a mixed powder for iron-based powder metallurgy separately from the binder coating the CaS raw material powder.
CaS 원료 분말을 바인더로 피복하는 순서는, 우선, 톨루엔 등의 유기 용매에 바인더를 용해시키는 것에 의해 바인더를 함유한 유기 용매를 준비한다. 다음으로, 당해 유기 용액을 CaS 원료 분말과 혼합한다. 마지막으로, 유기 용매를 휘발시키는 것에 의해, CaS 원료 분말에 바인더를 피복시킨다.In order to coat the CaS raw material powder with a binder, first, an organic solvent containing a binder is prepared by dissolving the binder in an organic solvent such as toluene. Next, the organic solution is mixed with CaS raw material powder. Finally, the binder is coated on the CaS raw material powder by volatilizing the organic solvent.
바인더는 스타이렌·뷰타다이엔 고무, 아이소프렌 고무, 뷰텐계 중합체 및 메타크릴산계 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 뷰텐계 중합체로서는, 뷰텐만으로 이루어지는 1-뷰텐 단독중합체, 또는 뷰텐과 알켄의 공중합체를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 알켄은 저급 알켄이 바람직하고, 바람직하게는 에틸렌 또는 프로필렌이다. 메타크릴산계 중합체는 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 뷰틸, 메타크릴산 사이클로헥실, 메타크릴산 에틸헥실, 메타크릴산 라우릴, 아크릴산 메틸 및 아크릴산 에틸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다.It is more preferable to use one or more binders selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butene-based polymers and methacrylic acid-based polymers. As the butene-based polymer, it is preferable to use a 1-butene homopolymer composed of butene alone or a copolymer of butene and alkene. The alkene is preferably a lower alkene, preferably ethylene or propylene. The methacrylic acid-based polymer is selected from the group consisting of methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, methyl acrylate and ethyl acrylate. More than one species can be used.
바인더는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05중량% 이상 포함되는 것이다. 바인더를 0.01중량% 이상 포함하는 것에 의해, 무수 III형의 황산 칼슘, 이수 황산 칼슘, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘의 흡습성을 억제할 수 있다. 또한 바인더는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.5중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4중량% 이하, 더 바람직하게는 0.3중량% 이하 포함되는 것이다. 바인더의 함유량을 0.5중량% 이하로 하는 것에 의해, 프레스 성형 시에 고밀도의 성형체를 얻기 쉬워진다.The binder is preferably contained in an amount of 0.01% by weight or more, and more preferably 0.05% by weight or more, based on the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy. By containing 0.01% by weight or more of the binder, the hygroscopicity of anhydrous type III calcium sulfate, calcium dihydrate, calcium sulfide, and hemihydrate calcium sulfate can be suppressed. Moreover, it is preferable that it is 0.5 weight% or less with respect to the weight of the mixed powder for iron powder metallurgy, More preferably, it is contained 0.4 weight% or less, More preferably, it is 0.3 weight% or less. By setting the content of the binder to 0.5% by weight or less, it is easy to obtain a high-density molded body during press molding.
<3원계 산화물><Ternary oxide>
3원계 산화물은 소결체를 절삭 가공에 장시간 이용했을 때의 피삭성을 향상시키기 위해서 첨가되어도 된다. 상기 3원계 산화물은 CaS 원료 분말의 첨가와 맞물려 소결체의 피삭성을 현저히 높일 수 있다. 여기에서, 3원계 산화물이란 3종의 원소의 복합 산화물을 의미하고, 구체적으로는 Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 3종의 원소의 복합 산화물인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Ca-Al-Si계 산화물, Ca-Mg-Si계 산화물 등이다. Ca-Al-Si계 산화물로서는, 2CaO·Al2O3·SiO2 등을 들 수 있다. Ca-Mg-Si계 산화물로서는, 2CaO·MgO·2SiO2 등을 들 수 있다. 그 중에서도 2CaO·Al2O3·SiO2를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 2CaO·Al2O3·SiO2는 절삭 공구 중 또는 절삭 공구에 실시된 코팅에 포함되는 TiO2와 반응하여, 절삭 공구의 표면에 보호 피막을 형성하므로, 절삭 공구의 내마모성을 현저히 향상시킬 수 있다.The ternary oxide may be added to improve the machinability when the sintered body is used for a long time in cutting. The ternary oxide can significantly increase the machinability of the sintered body by interlocking with the addition of CaS raw material powder. Here, the ternary oxide refers to a complex oxide of three elements, specifically, three elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe and Zn. It is preferably a composite oxide of, more preferably Ca-Al-Si-based oxide, Ca-Mg-Si-based oxide and the like. Examples of Ca-Al-Si oxides include 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 and the like. Examples of Ca-Mg-Si oxides include 2CaO · MgO · 2SiO 2 and the like. Among them, it is preferable to add a 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2. The 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 reacts with TiO 2 contained in the coating applied to the cutting tool or in the cutting tool, thereby forming a protective film on the surface of the cutting tool, thereby significantly improving the wear resistance of the cutting tool. have.
3원계 산화물의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 구형 또는 그것이 찌그러진 형상인 것, 즉 전체에 둥그스름함이 있는 형상이 바람직하다.The shape of the ternary oxide is not particularly limited, but a spherical shape or a crushed shape, that is, a shape having a roundness as a whole is preferable.
3원계 산화물의 체적 평균 입자경의 하한은 0.1μm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5μm 이상, 더 바람직하게는 1μm 이상이다. 체적 평균 입자경이 작을수록 소량의 첨가로 소결체의 피삭성을 향상시킬 수 있는 경향이 있다. 또한, 3원계 산화물의 체적 평균 입자경의 상한은 15μm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10μm 이하, 더 바람직하게는 9μm 이하이다. 체적 평균 입자경이 지나치게 크면, 소결체의 피삭성을 향상시키기 어려워진다. 3원계 산화물의 체적 평균 입자경은 상기 CaS 원료 분말과 마찬가지의 측정 방법으로 측정된 값이다.The lower limit of the volume average particle diameter of the ternary oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. The smaller the volume average particle diameter, the more it tends to improve the machinability of the sintered compact by adding a small amount. In addition, the upper limit of the volume average particle diameter of the ternary oxide is preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 9 μm or less. When the volume average particle diameter is too large, it is difficult to improve the machinability of the sintered body. The volume average particle diameter of the ternary oxide is a value measured by a measuring method similar to the CaS raw material powder.
3원계 산화물의 함유량의 하한은 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03중량% 이상, 더 바람직하게는 0.05중량% 이상이다. 또한, 3원계 산화물의 함유량의 상한은 0.25중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2중량% 이하, 더 바람직하게는 0.15중량% 이하이다. 이와 같은 중량 비율로 포함하는 것에 의해, 비용을 억제하면서 장기간의 절삭 가공에서도 피삭성이 우수한 소결체를 얻을 수 있다. 3원계 산화물을 CaS 원료 분말과 조합하여 이용하는 것에 의해, 3원계 산화물의 첨가량이 소량이어도 장기간의 절삭 가공에 있어서의 피삭성을 향상시킬 수 있다.The lower limit of the content of the ternary oxide is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.03% by weight or more, and even more preferably 0.05% by weight or more. The upper limit of the content of the ternary oxide is preferably 0.25% by weight or less, more preferably 0.2% by weight or less, and even more preferably 0.15% by weight or less. By including in such a weight ratio, a sintered body excellent in machinability can be obtained even in long-term cutting while suppressing cost. By using the ternary oxide in combination with the CaS raw material powder, even if the amount of the ternary oxide added is small, the machinability in long-term cutting can be improved.
3원계 산화물과 소결 후의 CaS의 중량비는 1:9∼9:1의 비율로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3:7∼9:1, 더 바람직하게는 4:6∼7:3이다. 이와 같은 중량비로 양 성분을 포함하는 것에 의해, 소결체의 피삭성을 현저히 향상시킬 수 있다.The weight ratio of the ternary oxide and the CaS after sintering is preferably included in a ratio of 1: 9 to 9: 1, more preferably 3: 7 to 9: 1, and more preferably 4: 6 to 7: 3. . By including both components in such a weight ratio, the machinability of a sintered compact can be remarkably improved.
<2원계 산화물><Binary oxide>
2원계 산화물은 소결체를 절삭 가공에 이용했을 때의 절삭 초기의 피삭성을 향상시키기 위해서 첨가되어도 된다. 여기에서, 2원계 산화물이란 2종의 원소의 복합 산화물을 의미하고, 구체적으로는 Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종의 원소의 복합 산화물인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Ca-Al계 산화물, Ca-Si계 산화물 등이다. Ca-Al계 산화물로서는, CaO·Al2O3, 12CaO·7Al2O3 등을 들 수 있다. Ca-Si계 산화물로서는, 2CaO·SiO2 등을 들 수 있다.The binary oxide may be added to improve the machinability at the beginning of cutting when the sintered body is used for cutting. Here, the binary oxide means a complex oxide of two elements, and specifically, two elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe and Zn. It is preferably a composite oxide of, and more preferably Ca-Al-based oxide, Ca-Si-based oxide and the like. Examples of Ca-Al oxides include CaO · Al 2 O 3 , 12CaO · 7Al 2 O 3 and the like. Examples of Ca-Si-based oxides include 2CaO · SiO 2 and the like.
2원계 산화물의 형상, 체적 평균 입자경 및 그의 측정 방법, 및 중량 비율은 상기 3원계 산화물의 그것들과 마찬가지인 것이 바람직하다.It is preferable that the shape of the binary oxide, the volume average particle diameter, the measuring method thereof, and the weight ratio are the same as those of the above-mentioned binary oxide.
<2원계 산화물 및 3원계 산화물><Binary oxide and ternary oxide>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 양방를 합계 중량으로 0.02중량% 이상 0.3중량% 이하 포함하는 것이 바람직하다. 상기 산화물의 합계 중량은 0.05중량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상이다. 비용의 관점에서는, 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 중량 비율은 적을수록 바람직하다. 또한, 상기 산화물의 합계 중량은 0.25중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2중량% 이하이다. 산화물의 합계 중량이 0.25중량% 이하인 것에 의해, 소결체의 압환 강도를 충분히 확보할 수 있다.It is preferable that the mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention contains both the binary oxide and the ternary oxide in a total weight of 0.02% by weight or more and 0.3% by weight or less. The total weight of the oxide is preferably 0.05% by weight or more, and more preferably 0.1% by weight or more. From the viewpoint of cost, the smaller the weight ratio of the binary-based oxide and the ternary-based oxide is, the more preferable. Moreover, it is preferable that the total weight of the said oxide is 0.25 weight% or less, More preferably, it is 0.2 weight% or less. When the total weight of the oxide is 0.25% by weight or less, the crushing strength of the sintered body can be sufficiently secured.
2원계 산화물과 소결 후의 CaS의 중량비는 1:9∼9:1의 비율로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3:6∼9:1, 더 바람직하게는 4:6∼7:3이다. 이와 같은 중량비로 양 성분을 포함하는 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성이 우수한 소결체를 제작할 수 있다.The weight ratio of the binary oxide and the CaS after sintering is preferably included in a ratio of 1: 9 to 9: 1, more preferably 3: 6 to 9: 1, more preferably 4: 6 to 7: 3. . By including both components in such a weight ratio, a sintered body excellent in machinability at the beginning of cutting can be produced.
<합금용 분말><Powder for alloy>
합금용 분말은 철기 분말끼리의 결합을 촉진하고, 또한 소결 후의 소결체의 강도를 높이기 위해서 첨가된다. 이와 같은 합금용 분말은 철기 분말 야금용 혼합 분말 전체에 대해서 0.1중량% 이상 10중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다. 0.1중량% 이상인 것에 의해 소결체의 강도를 높일 수 있고, 또한 10중량% 이하인 것에 의해 소결체의 소결 시의 치수 정밀도를 확보할 수 있다.The alloy powder is added to promote the bonding between the iron-based powders and to increase the strength of the sintered body after sintering. It is preferable that the powder for the alloy is contained in an amount of 0.1% by weight or more and 10% by weight or less with respect to the total mixture powder for iron powder metallurgy. The strength of the sintered body can be increased by being 0.1% by weight or more, and the dimensional accuracy during sintering of the sintered body can be ensured by being 10% by weight or less.
상기 합금용 분말로서는, 구리(Cu) 분말, 니켈(Ni) 분말, Mo 분말, Cr 분말, V 분말, Si 분말, Mn 분말 등의 비철금속 분말, 아산화구리 분말 등을 들 수 있고, 이들을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Examples of the powder for alloys include copper (Cu) powder, nickel (Ni) powder, Mo powder, Cr powder, V powder, Si powder, Mn powder, and other non-ferrous metal powders, copper oxide powder, and the like. It may be used as, or may be used in combination of two or more.
<철기 분말 야금용 혼합 분말의 제조 방법><Method for manufacturing mixed powder for iron powder metallurgy>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 예를 들면 이하의 (1)∼(3)의 제조 방법에 의해 제작할 수 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention can be produced, for example, by the following production methods (1) to (3).
(1) CaS 원료 분말의 표면을 윤활제에 의해 피복한다. 다음으로, 당해 피복한 CaS 원료 분말과 철기 분말과 그 밖의 성분의 분말을 기계 교반식 혼합기로 혼합하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작한다.(1) The surface of the CaS raw material powder is coated with a lubricant. Next, the mixed powder for iron powder metallurgy is produced by mixing the coated CaS raw material powder, iron powder and powders of other components with a mechanical stirring mixer.
(2) CaS 원료 분말의 표면을 윤활제에 의해 미리 피복하지 않고, 밀폐 용기 내에서 전체 성분의 분말을 가열하면서 혼합한다. 다음으로, 핫멜트법을 이용하여 전체 성분의 분말의 표면을 윤활제로 피복하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작한다.(2) The surface of the CaS raw material powder is not coated with a lubricant in advance, but is mixed while heating the powder of all components in a sealed container. Next, a mixed powder for iron powder metallurgy is produced by coating the surface of the powder of all components with a lubricant using a hot melt method.
(3) 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 각 분말 중 윤활제를 제외한 전체 분말을 밀폐 용기에 첨가한다. 그리고, 당해 밀폐 용기에 바인더를 용해시킨 유기 용액을 첨가하여 혼합한 후에, 상기 유기 용매를 휘발시킨다. 마지막으로, 밀폐 용기 내에 윤활제를 첨가하고 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 각 분말을 혼합한다. 이와 같이 해서 윤활제를 제외한 전체 분말의 표면을 윤활제 및/또는 바인더로 피복하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작한다. 상기 CaS 원료 분말의 체적 평균 입자경은 0.1μm 이상 60μm 이하인 것이 바람직하다.(3) Iron powder The whole powder excluding lubricant among the powders constituting the mixed powder for metallurgy is added to the sealed container. Then, after adding and mixing the organic solution in which the binder is dissolved in the sealed container, the organic solvent is volatilized. Finally, a lubricant is added into the sealed container and each powder constituting the mixed powder for iron powder metallurgy is mixed. In this way, the surface of the entire powder except the lubricant is coated with a lubricant and / or a binder to produce a mixed powder for iron powder metallurgy. It is preferable that the volume average particle diameter of the CaS raw material powder is 0.1 μm or more and 60 μm or less.
핫멜트법에 있어서의 가열 온도는 윤활제의 융점에 따라 최적 온도가 상이하지만, 예를 들면 50℃ 이상 150℃ 이하인 것이 바람직하다. 가열 온도가 50℃ 이상이면, 윤활제의 유동성을 높이기 쉽다. 가열 온도가 150℃ 이하이면, 혼합 분말 제작의 공정에 있어서, 철기 분말의 산화를 억제할 수 있고, 게다가 가열에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.Although the optimum temperature differs depending on the melting point of the lubricant, the heating temperature in the hot melt method is preferably 50 ° C or higher and 150 ° C or lower, for example. When the heating temperature is 50 ° C or higher, it is easy to increase the fluidity of the lubricant. When the heating temperature is 150 ° C or lower, in the process of manufacturing the mixed powder, oxidation of the iron-based powder can be suppressed, and further, the cost required for heating can be reduced.
핫멜트법에 있어서의 가열 시간은 10분 이상 5시간 이하인 것이 바람직하다. 가열 온도가 높을수록 가열 시간을 짧게 할 수 있다. 가열 시간이 짧은 경우는, CaS 원료 분말의 표면 전체를 윤활제 및/또는 바인더로 피복하기 어려워질 가능성이 있다.The heating time in the hot melt method is preferably 10 minutes or more and 5 hours or less. The higher the heating temperature, the shorter the heating time. When the heating time is short, there is a possibility that it is difficult to coat the entire surface of the CaS raw material powder with a lubricant and / or a binder.
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 예를 들면 기계 교반식 혼합기를 이용하여, 철기 분말과, 상기에서 제작한 CaS 원료 분말을 혼합하는 것에 의해 제작할 수 있다. 이들 분말에 더하여, 3원계 산화물, 합금용 분말, 흑연 분말, 2원계 산화물, 바인더, 윤활제 등의 각종 첨가제를 적절히 첨가해도 된다. 상기 기계 교반식 혼합기로서는, 예를 들면, 하이스피드 믹서, 나우타 믹서, V형 혼합기, 더블콘 블렌더 등을 들 수 있다. 혼합 온도는 특별히 한정되지 않지만, 혼합 공정에서 철기 분말의 산화를 억제하는 관점에서 150℃ 이하가 바람직하다.The mixed powder for iron powder metallurgy of the present invention can be produced, for example, by mixing the iron powder and the CaS raw material powder prepared above using a mechanical stirring mixer. In addition to these powders, various additives such as ternary oxides, alloy powders, graphite powders, binary oxides, binders, and lubricants may be added as appropriate. Examples of the mechanical stirring mixer include a high-speed mixer, a nauta mixer, a V-type mixer, and a double cone blender. Although the mixing temperature is not particularly limited, 150 ° C. or less is preferable from the viewpoint of suppressing oxidation of the iron-based powder in the mixing step.
<소결체의 제조 방법><Method of manufacturing sintered body>
상기에서 제작한 철기 분말 야금용 혼합 분말을 금형에 충전한 후, 300MPa 이상 1200MPa 이하의 압력을 거는 것에 의해 압분 성형체를 제조한다. 이때의 성형 온도는 25℃ 이상 150℃ 이하인 것이 바람직하다.After the mixed powder for iron powder metallurgy prepared above is filled into a mold, a green compact is produced by applying a pressure of 300 MPa or more and 1200 MPa or less. The molding temperature at this time is preferably 25 ° C or more and 150 ° C or less.
상기에서 제작한 압분 성형체를 통상의 소결 방법에 의해 소결하는 것에 의해 소결체를 얻을 수 있다. 소결 조건은 비산화성 분위기 또는 환원성 분위기이면 된다. 상기 압분 성형체는 질소 분위기, 질소 및 수소의 혼합 분위기, 탄화수소 등의 분위기하, 1000℃ 이상 1300℃ 이하의 온도에서 5분 이상 60분 이하의 소결을 행하는 것이 바람직하다.The sintered body can be obtained by sintering the green compact formed as above by a conventional sintering method. The sintering condition may be a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere. The green compact is preferably sintered for 5 minutes or more and 60 minutes or less at a temperature of 1000 ° C or more and 1300 ° C or less under a nitrogen atmosphere, a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen, or an atmosphere such as hydrocarbon.
<소결체><Sintered body>
상기와 같이 해서 제작한 소결체는 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하의 CaS를 포함하는 것이 바람직하다. 소결체 중의 CaS의 상한은 0.09중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.08중량% 이하이다. 또한 소결체 중의 CaS의 하한은 0.02중량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03중량% 이상이다. 당해 소결체는, 필요에 따라서 절삭 공구 등의 여러 가지의 공구류로 가공하는 것에 의해, 자동차, 농기구, 전동 공구, 가전 제품의 기계 부품으로서 사용할 수 있다. 상기 소결체를 가공하는 절삭 공구로서는, 예를 들어 드릴, 엔드 밀, 프라이스 가공용 절삭 공구, 선삭 가공용 절삭 공구, 리머, 탭 등을 들 수 있다.It is preferable that the sintered body produced as described above contains 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less of CaS. The upper limit of CaS in the sintered body is preferably 0.09% by weight or less, and more preferably 0.08% by weight or less. Moreover, it is preferable that the lower limit of CaS in a sintered compact is 0.02 weight% or more, More preferably, it is 0.03 weight% or more. The sintered body can be used as a machine part for automobiles, farm equipment, power tools, and household appliances by processing with various tools such as cutting tools as necessary. Examples of cutting tools for processing the sintered body include drills, end mills, cutting tools for price processing, cutting tools for turning, reamers, tabs, and the like.
상기 실시형태의 철기 분말 야금용 혼합 분말에 의하면, 황화 칼슘 및 반수 황산 칼슘의 표면을 윤활제 또는 바인더로 피복하고 있으므로, 이들 성분의 흡습성을 억제할 수 있어, 소결체의 각종 성능을 안정적으로 높일 수 있다.According to the mixed powder for iron-based powder metallurgy of the above embodiment, since the surfaces of calcium sulfide and calcium hemisulfate are coated with a lubricant or a binder, hygroscopicity of these components can be suppressed, and various performances of the sintered body can be stably increased. .
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말은, Ca-Al-Si계 산화물 및 Ca-Mg-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 3원계 산화물을 추가로 포함하므로, 장시간 절삭에 있어서의 피삭성을 향상시킬 수 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy further includes one or more ternary oxides selected from the group consisting of Ca-Al-Si-based oxides and Ca-Mg-Si-based oxides, so that machinability in long-time cutting is avoided. Can be improved.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말은, CaS 원료 분말을, 소결한 후의 CaS의 중량비가 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하가 되도록 포함하므로, 소결 후의 소결체의 피삭성이 우수하다.The mixed powder for iron powder metallurgy includes the CaS raw powder so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less, and thus, the machinability of the sintered body after sintering is excellent.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 3원계 산화물과 소결한 후의 CaS의 중량비가 3:7∼9:1이 되도록 3원계 산화물 및 CaS 원료 분말을 포함하므로, 장기간 절삭에 있어서의 피삭성을 향상시킬 수 있다.The mixed powder for iron powder metallurgy includes ternary oxide and CaS raw material powder so that the weight ratio of ternary oxide and CaS after sintering is 3: 7 to 9: 1, thereby improving machinability in long-term cutting. You can.
상기 CaS 원료 분말은, 체적 평균 입자경이 0.1μm 이상 60μm 이하이므로, 소결체의 피삭성을 높일 수 있다.Since the CaS raw material powder has a volume average particle diameter of 0.1 μm or more and 60 μm or less, the machinability of the sintered body can be improved.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말을 이용하여 제작한 소결체는, 안정되고 피삭성 등의 여러 특성이 우수하다. 또한 상기 제조 방법에 의해 제작된 철기 분말 야금용 혼합 분말은, CaS 원료 분말이 수분을 흡수하기 어렵기 때문에, 안정된 성능을 나타낸다.The sintered body produced by using the mixed powder for iron powder metallurgy is stable and has excellent properties such as machinability. Further, the mixed powder for iron powder metallurgy produced by the above production method exhibits stable performance because the CaS raw material powder is difficult to absorb moisture.
실시예Example
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.
(실시예 1)(Example 1)
우선, 시판 중인 황화 칼슘 분말을 체에 의해 분급하여 -63/+45μm(체적 평균 입자경 54μm)로 했다. 분급한 황화 칼슘 분말을, 소결 후의 CaS의 중량이 0.5중량%가 되는 분량으로 밀폐 용기에 넣었다. 이 밀폐 용기에 0.75중량%의 아마이드계 윤활제(제품명: 아크라왁스 C(LONZA사제))를 첨가했다. 그리고, 100℃로 가열하면서 10분간 혼합하는 것에 의해, 황화 칼슘 분말의 표면을 아마이드계 윤활제로 피복했다.First, commercially available calcium sulfide powder was sorted by a sieve to obtain -63 / + 45 μm (volume average particle size 54 μm). The classified calcium sulfide powder was placed in a sealed container in an amount such that the weight of CaS after sintering was 0.5% by weight. To this sealed container, 0.75% by weight of an amide-based lubricant (product name: Accrawax C (manufactured by LONZA)) was added. Then, the surface of the calcium sulfide powder was coated with an amide lubricant by mixing for 10 minutes while heating at 100 ° C.
다음으로, 순 철 분말(제품명: 300M(주식회사 고베제강소제))에 대해서, 2중량%의 구리 분말(제품명: CuATW-250(후쿠다금속박분공업 주식회사제))과, 0.8중량%의 흑연 분말(제품명: CPB(닛폰흑연공업 주식회사제))과, 상기에서 제작한 윤활제로 피복한 황화 칼슘 분말을 혼합하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다. 한편, 상기 흑연 분말은 소결 후의 탄소량이 0.75중량%가 되는 분량을 첨가했다. 상기에서 피복한 황화 칼슘 분말은 소결 후의 CaS의 중량이 0.5중량%가 되는 분량을 첨가했다.Next, 2% by weight of copper powder (product name: CuATW-250 (manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd.)) and 0.8% by weight of graphite powder with respect to pure iron powder (product name: 300M (Kobe Steel Co., Ltd.)) Product name: CPB (manufactured by Nippon Graphite Industrial Co., Ltd.) and calcium sulfide powder coated with the lubricant prepared above were mixed to prepare a mixed powder for iron powder metallurgy. On the other hand, the graphite powder was added in an amount of 0.75% by weight of carbon after sintering. The calcium sulfide powder coated in the above was added in an amount such that the weight of CaS after sintering became 0.5% by weight.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 1에서는, 황화 칼슘 분말과 아마이드계 윤활제(제품명: 아크라왁스 C(LONZA사제))를 밀폐 용기에 넣고 100℃로 가열했지만, 실시예 2에서는, 실시예 1에서 이용한 전체 성분의 분말을 밀폐 용기에 넣고, 핫멜트법을 이용하여 100℃로 가열하고 30분간 혼합하는 것에 의해 전체 성분의 분말의 표면에 아마이드계 윤활제를 피복했다. 그 후, 실온까지 냉각하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다.In Example 1, the calcium sulfide powder and the amide-based lubricant (product name: Accrawax C (manufactured by LONZA)) were placed in a sealed container and heated to 100 ° C., but in Example 2, the powder of all components used in Example 1 was sealed. The mixture was placed in a container, heated to 100 ° C using a hot melt method, and mixed for 30 minutes to coat an amide-based lubricant on the surface of the powder of all components. Thereafter, a mixed powder for iron powder metallurgy was produced by cooling to room temperature.
(실시예 3)(Example 3)
실시예 3에서는, 실시예 2에서 이용한 아마이드계 윤활제를, 스타이렌·뷰타다이엔 고무를 포함하는 톨루엔 용액으로 대체한 것이 상이한 것 외에는 실시예 2와 동일한 각 분말을 혼합했다. 상기 톨루엔 용액은 톨루엔 휘발 후의 스타이렌·뷰타다이엔 고무의 중량이 0.1중량%가 되도록 첨가했다. 그 후에, 톨루엔을 100℃에서 휘발시키는 것에 의해, 스타이렌·뷰타다이엔 고무를 CaS 원료 입자의 표면에 피복했다. 그 후, 실시예 1에서 이용한 아마이드계 윤활제를, 실시예 1에서 이용한 분량과 동량 첨가하여 혼합하는 것에 의해, 실시예 3의 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다.In Example 3, the same powders as in Example 2 were mixed except that the amide-based lubricant used in Example 2 was replaced with a toluene solution containing styrene-butadiene rubber. The toluene solution was added so that the weight of the styrene-butadiene rubber after volatilization of toluene was 0.1% by weight. Then, styrene-butadiene rubber was coated on the surface of the CaS raw material particles by volatilizing toluene at 100 ° C. Thereafter, the amide-based lubricant used in Example 1 was added and mixed with the same amount used in Example 1 to mix, thereby producing a mixed powder for iron powder metallurgy of Example 3.
(비교예 1∼3)(Comparative Examples 1 to 3)
비교예 1은, CaS 원료 분말을 첨가하지 않았던 것이 상이한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다. 비교예 2 및 3은, 표 1의 「CaS 성분」의 란에 나타내는 CaS 원료 분말을 이용했지만, 윤활제 및 바인더로 피복하지 않았던 것이 상이한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다.Comparative Example 1 produced a mixed powder for iron powder metallurgy in the same manner as in Example 1, except that the CaS raw material powder was not added. Comparative Examples 2 and 3 used the CaS raw material powder shown in the column of "CaS component" in Table 1, but produced a mixed powder for iron powder metallurgy in the same manner as in Example 1 except that it was different from that coated with a lubricant and a binder. did.
상기 각 실시예 및 각 비교예의 철기 분말 야금용 혼합 분말을 이용하여 2종의 소결체를 제작했다. 하나는 제작 직후의 철기 분말 야금용 혼합 분말을 이용하여 제작한 소결체(이하 「직후 소결체」라고 기재함)이고, 다른 하나는 제작으로부터 10일 경과 후의 철기 분말 야금용 혼합 분말을 이용하여 제작한 소결체(이하 「10일 후 소결체」라고 기재함)이다.Two types of sintered bodies were produced using the mixed powders for iron powder metallurgy of each of the examples and comparative examples. One is a sintered body produced using a mixed powder for iron powder metallurgy immediately after production (hereinafter referred to as a "sintered body immediately afterwards"), and the other is a sintered body produced using a mixed powder for iron powder metallurgy 10 days after production. (Hereinafter referred to as "sintered body after 10 days").
직후 소결체의 제조 순서는, 우선 제작 직후의 철기 분말 야금용 혼합 분말을 금형에 충전하고, 외경 64mm, 내경 24mm, 두께 20mm의 링 형상으로, 성형 밀도가 7.00g/cm3가 되도록 시험편을 성형했다. 다음으로, 이 링 형상의 시험편을 10체적%의 H2-N2 분위기하에서 1130℃에서 30분간 소결하는 것에 의해 소결체를 제작했다. 한편, 10일 후 소결체는, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작하고 나서 10일간 대기하에 방치한 것을 금형에 충전한 것이 상이한 것 외에는 직후 소결체와 마찬가지로 해서 제작했다.Immediately after, the order of production of the sintered compact was first filled with a mixture powder for iron powder metallurgy immediately after production into a mold, and a test piece was formed in a ring shape having an outer diameter of 64 mm, an inner diameter of 24 mm, and a thickness of 20 mm, so that the molding density was 7.00 g / cm 3 . . Next, the sintered body was produced by sintering the ring-shaped test piece at 1130 ° C for 30 minutes in an atmosphere of 10 vol% H 2 -N 2 . On the other hand, after 10 days, the sintered body was produced in the same manner as the sintered body immediately after the mixed powder for iron powder metallurgy was prepared and then left in the atmosphere for 10 days in a mold.
<평가><Evaluation>
표 1에 있어서, 성형체 밀도, 소결체 밀도, 압환 강도 및 공구 마모량의 평가 결과를 「직후 소결체/10일 후 소결체」로 해서 기재했다. 이러한 표기는, 슬래시를 사이에 두고 좌측의 값이 직후 소결체의 평가 결과이고, 슬래시를 사이에 두고 우측의 값이 10일 후 소결체의 평가 결과이다.In Table 1, the evaluation results of the molded body density, the sintered body density, the crushing strength, and the amount of tool wear were described as "sintered body immediately after sintered body after 10 days". Such a notation is an evaluation result of the sintered body immediately after the value on the left side with a slash in between, and an evaluation result of the sintered body 10 days after the value on the right side with a slash in between.
각 실시예 및 각 비교예의 직후 소결체 및 10일 후 소결체의 성형체 밀도 및 소결체 밀도는 일본분말야금공업회 규격(JPMA M 01)에 준하여 측정한 값을 채용했다. 또한, 압환 강도는 JIS Z 2507-2000에 준하여 측정한 값을 채용했다. 압환 강도가 높을수록, 소결체가 파괴되기 어려워, 강도가 높은 것을 나타내고 있다.Immediately after each example and each comparative example, the molded body density and the sintered body density of the sintered body and the sintered body after 10 days were adopted in accordance with the Japan Powder Metallurgy Industry Standard (JPMA M 01). In addition, the value measured according to JIS Z 2507-2000 was adopted as the crushing strength. It shows that the sintered body is hard to break, so that the crushing strength is high, and the strength is high.
각 실시예 및 각 비교예에서 제작한 소결체를 이용하여, 서멧 팁(ISO 제품번호: SNGN120408 논브레이커)을 사용해서, 주속(周速) 160m/min, 절입 0.5mm/pass, 이송 0.1mm/rev, 건식의 조건에서 1150m 선삭했을 때의, 절삭 공구의 공구 마모량(μm)을 공구 현미경에 의해 측정했다. 그 결과를 표 1의 「공구 마모량」의 란에 나타내고 있다. 한편, 공구 마모량의 값이 작을수록 소결체의 피삭성이 우수한 것을 나타내고 있다.Using the sintered body prepared in each example and each comparative example, using a cermet tip (ISO part number: SNGN120408 non-breaker), circumferential speed 160 m / min, infeed 0.5 mm / pass, feed 0.1 mm / rev , The tool wear amount (μm) of the cutting tool when turning 1150 m under dry conditions was measured by a tool microscope. The results are shown in the column of "Tool wear amount" in Table 1. On the other hand, the smaller the value of the tool wear amount, the better the machinability of the sintered body.
표 1에 나타내는 각 실시예 및 각 비교예의 결과로부터, 각 실시예와 같이 윤활제 또는 바인더로 CaS 원료 분말을 피복하는 것에 의해, 직후 소결체 및 10일 후 소결체의 각종 특성(소결체 밀도, 압환 강도 및 공구 마모량)이 거의 동등하게 되는 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예 2 및 3은, CaS 성분으로서 CaS 단체 또는 반수 석고를 포함하는 것이지만, 표면에 아무런 피복 처리를 실시하고 있지 않기 때문에, 10일 후 소결체의 각종 특성이 직후 소결체의 그것에 비해서 현저하게 열화되어 있었다.From the results of each of the Examples and Comparative Examples shown in Table 1, by coating the CaS raw material powder with a lubricant or a binder as in each Example, various characteristics (sintered density, crushing strength and tools of the sintered body immediately after and 10 days later) It was found that the amount of wear) became almost equal. On the other hand, although Comparative Examples 2 and 3 contain CaS simple substance or half gypsum as a CaS component, since no coating treatment is performed on the surface, various characteristics of the sintered body after 10 days are significantly deteriorated compared to that of the sintered body immediately after. It was.
비교예 2 및 3에 있어서 10일 후 소결체의 품질 및 성능이 열화된 원인은, 철기 분말 야금용 혼합 분말을 10일간 방치하고 있는 동안에, 철기 분말 야금용 혼합 분말 중의 CaS 또는 반수 석고가 수분을 흡수한 것에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 비교예 2 및 3에서는, 10일의 대기하의 보관 중에 철기 분말 야금용 혼합 분말 중의 CaS 단체 또는 반수 석고가 수분을 흡수한 것에 의해, 소결체의 밀도가 저하되거나, 압환 강도가 저하되거나 한 것이라고 생각된다. 한편, 비교예 1은, CaS 성분을 포함하지 않는 것이기 때문에, 직후 소결체도 10일 후 소결체도 공구 마모량이 현저하게 높아, 소결체의 피삭성이 현저히 낮다.In Comparative Examples 2 and 3, the reason why the quality and performance of the sintered body deteriorated after 10 days was that CaS or hemihydrate gypsum in the mixed powder for iron powder metallurgy absorbed moisture while the mixed powder for iron powder metallurgy was left for 10 days. I think it is due to one thing. That is, in Comparative Examples 2 and 3, the density of the sintered body was lowered or the crushing strength was lowered by CaS simple substance or hemihydrate gypsum in the mixed powder for iron powder metallurgy absorbing moisture during storage under the atmosphere for 10 days. I think. On the other hand, since Comparative Example 1 does not contain a CaS component, the sintered body immediately after 10 days, the sintered body also has a significantly high tool wear amount, and the machinability of the sintered body is remarkably low.
표 1에 나타내는 결과로부터, CaS 원료 분말을 윤활제 또는 바인더로 피복하는 것에 의해, 직후 소결체 및 10일 후 소결체의 각종 특성(소결체 밀도, 압환 강도 및 공구 마모량)이 거의 동등하게 되어, 소결체의 품질 및 성능이 안정되어 있는 것이 분명해져, 본 발명의 효과가 나타났다.From the results shown in Table 1, by coating the CaS raw material powder with a lubricant or a binder, various properties (sintered body density, crushing strength and tool wear amount) of the sintered body immediately after 10 days and the sintered body became almost equal, and the quality of the sintered body and It became clear that the performance was stable, and the effect of the present invention was exhibited.
Claims (8)
상기 CaS 원료 분말을, 소결한 후의 CaS의 중량비가 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하가 되도록 포함하고,
상기 CaS 원료 분말은 윤활제 또는 바인더의 어느 일방 또는 양방에 의해 피복되어 있는, 철기 분말 야금용 혼합 분말.For iron powder metallurgy including iron powder and CaS raw material powder containing at least one selected from the group consisting of calcium sulfate anhydride type III, calcium sulfate anhydride type II, calcium dihydrate, calcium sulfide and calcium hemihydrate As a mixed powder,
The CaS raw material powder is included so that the weight ratio of CaS after sintering is 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less,
The CaS raw material powder is a mixed powder for iron powder metallurgy, which is coated by either or both of a lubricant or a binder.
Ca-Al-Si계 산화물 및 Ca-Mg-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 3원계 산화물을 추가로 포함하는, 철기 분말 야금용 혼합 분말.According to claim 1,
A mixed powder for iron powder metallurgy, further comprising one or more ternary oxides selected from the group consisting of Ca-Al-Si oxides and Ca-Mg-Si oxides.
상기 3원계 산화물과 소결한 후의 CaS의 중량비가 3:7∼9:1이 되도록 상기 3원계 산화물 및 상기 CaS 원료 분말을 포함하는, 철기 분말 야금용 혼합 분말.According to claim 2,
A mixed powder for iron powder metallurgy, comprising the ternary oxide and the CaS raw material powder so that the weight ratio of the ternary oxide and the sintered CaS is 3: 7 to 9: 1.
상기 CaS 원료 분말은 체적 평균 입자경이 0.1μm 이상 60μm 이하인, 철기 분말 야금용 혼합 분말.According to claim 1,
The CaS raw material powder has a volume average particle diameter of 0.1 μm or more and 60 μm or less, a mixed powder for iron powder metallurgy.
상기 피복된 CaS 원료 분말과 철기 분말을 혼합하는 스텝을 포함하는 제조 방법에 의해 제작된 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 소결체를 얻는 스텝을 포함하고,
상기 소결체는 0.01중량% 이상 0.1중량% 이하의 중량비의 CaS를 포함하는, 소결체의 제조 방법.CaS raw material powder containing at least one member selected from the group consisting of calcium sulfate anhydrous type III, calcium sulfate anhydrous II, calcium dihydrate, calcium sulfide, and calcium hemisulphate by either or both of a lubricant or a binder. The covering step,
The step of obtaining a sintered body by sintering the mixed powder for iron powder metallurgy produced by a manufacturing method comprising the step of mixing the coated CaS raw material powder and iron powder,
The sintered body comprises a CaS in a weight ratio of 0.01% by weight or more and 0.1% by weight or less.
Applications Claiming Priority (3)
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