KR20180008733A - 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 - Google Patents
철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180008733A KR20180008733A KR1020177036354A KR20177036354A KR20180008733A KR 20180008733 A KR20180008733 A KR 20180008733A KR 1020177036354 A KR1020177036354 A KR 1020177036354A KR 20177036354 A KR20177036354 A KR 20177036354A KR 20180008733 A KR20180008733 A KR 20180008733A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oxide
- powder
- iron powder
- cutting
- weight
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 84
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 title claims description 42
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 12
- 229910014458 Ca-Si Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 71
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 54
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 3
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- OIWOHHBRDFKZNC-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC1CCCCC1 OIWOHHBRDFKZNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- GMSCBRSQMRDRCD-UHFFFAOYSA-N dodecyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)C(C)=C GMSCBRSQMRDRCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- HGPXWXLYXNVULB-UHFFFAOYSA-M lithium stearate Chemical compound [Li+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HGPXWXLYXNVULB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(N)=O LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCAMXZBMXVIIQN-UHFFFAOYSA-N octan-3-yl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCCC(CC)OC(=O)C(C)=C KCAMXZBMXVIIQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- B22F1/0003—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
- C22C33/0228—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy comprising other non-metallic compounds or more than 5% of graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
- B22F2302/25—Oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
- C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
- C22C1/053—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor with in situ formation of hard compounds
- C22C1/055—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor with in situ formation of hard compounds using carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, Ca-Al-Si계 산화물 및 Ca-Mg-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 3원계 산화물과, Ca-Al계 산화물 및 Ca-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 2원계 산화물을 포함하고, 상기 3원계 산화물 및 상기 2원계 산화물을 합계 중량으로 0.025중량% 이상 0.3중량% 이하 포함한다.
Description
본 발명은 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 2원계 산화물과 3원계 산화물을 특정한 중량비로 포함하는 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체에 관한 것이다.
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.
분말 야금의 이상은, 소결체에 절삭 가공을 실시함이 없이, 소결체를 기계 부품으로서 사용할 수 있도록 가공하는 것이다. 그러나, 상기 소결에 의해 원료 분말에 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 배경으로부터, 소결체를 원활히 가공할 수 있도록, 소결체에 피삭성을 부여하고 있다.
상기 피삭성을 부여하는 수단으로서, 황화 망가니즈(MnS) 분말을 혼합 분말에 첨가하는 수법이 있다. MnS 분말의 첨가는 드릴 천공 등의 비교적 저속의 절삭 가공에는 유효하다. 그러나, 황화 망가니즈 분말의 첨가는 근래의 고속 절삭 가공에는 반드시 유효하지는 않다는 것, 소결체에 오염이 발생한다는 것, 기계적 강도가 저하된다는 것 등의 과제가 있다.
이 때문에, 상기 황화 망가니즈를 첨가하는 것 이외의 수법으로서, 예를 들면 특허문헌 1∼4에 개시되는 첨가제가 제안되어 있다.
특허문헌 1(일본 특허공고 소52-16684호 공보)에는, 철 분말의 소요량의 탄소와 구리를 함유하게 한 철계 원료 분말에 대해, 0.1∼1.0%의 황화 칼슘과, 0.1∼2%의 탄소(C)와, 0.5∼5.0%의 구리(Cu)를 함유하는 소결강이 개시되어 있다.
특허문헌 2(일본 특허공표 2008-502807호 공보)에는, 알루민산 칼슘을 포함하는 분말을 포함하는 야금 분말 조성물이 개시되어 있다. 상기 알루민산 칼슘을 포함하는 분말은, 51∼57중량%의 알루미나와, 31∼37중량%의 산화 칼슘과, 6.0중량% 미만의 SiO2와, 2.5중량% 미만의 Fe2O3과, 3.0중량% 미만의 TiO2와, 2.0중량% 미만의 MgO와, 0.2중량% 미만의 K2O와, 0.2중량% 미만의 황을 포함한다.
특허문헌 3(일본 특허공개 2010-236061호 공보)에는, 철기 분말 100질량부에 대해서, 0.01∼1.0질량부의 비율로 SiO2-CaO-MgO계의 산화물 분말을 포함하는 철기 혼합 분말이 개시되어 있다.
특허문헌 4(일본 특허공개 평09-279204호 공보)에는, 철 분말을 주체로 하고, 평균 입경 50μm 이하의 CaO-Al2O3-SiO2계 복합 산화물의 분말을 0.02∼0.3중량% 함유하는 분말 야금용 철계 혼합 분말이 개시되어 있다.
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 만족시키는 레벨이라고 말할만큼 우수하다고는 말하기 어렵다.
특허문헌 2에 기재된 기술은, 알루민산 모노칼슘의 이론비인 CaO:Al2O3=35.5:64.5에 대해, Al2O3이 부족한 한편 CaO를 과잉으로 포함한다. 이 과잉량의 CaO가 다른 산화물 또는 황과 반응하거나 또는 단독으로 존재하는 것에 의해, 소결체의 특성이 안정되기 어렵다.
특허문헌 3 및 4에 기재된 기술은, 절삭 시에 가공면에 노출된 세라믹스 분말이 공구 표면에 부착되어 공구 보호막을 형성한다. 이 공구 보호막이 공구의 재질 열화를 방지하여, 절삭성을 개선한다. 그러나, 특허문헌 3 및 4에 개시된 철계 혼합 분말에 의해 제작된 소결체는, 절삭 개시 직후(절삭 초기)의 피삭성의 더한층의 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 현 상황에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 절삭 개시 초기에 있어서도 장기간의 절삭에 있어서도 피삭성이 우수한 소결체를 제작할 수 있는 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제공하는 것이다.
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, Ca-Al-Si계 산화물 및 Ca-Mg-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 3원계 산화물과, Ca-Al계 산화물 및 Ca-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 2원계 산화물을 포함하고, 상기 3원계 산화물 및 상기 2원계 산화물을 합계 중량으로 0.025중량% 이상 0.3중량% 이하 포함한다.
본 발명은, 상기 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 제작된 소결체이기도 하다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해, 소결체에 포함되는 산화물(2CaO·Al2O3·SiO2 분말)과, 절삭 공구 또는 절삭 공구의 코팅에 포함되는 산화 타이타늄(TiO2) 분말의 반응의 메커니즘을 확인했다. 구체적으로는, 무가압하의 대기 중에서, 2CaO·Al2O3·SiO2 분말과, TiO2 분말의 혼합 분말을 가열하고, 그 반응 생성물을 X선 회절에 의해 분석했다.
그 결과, 상기 혼합 분말을 700℃에서 5분간 가열한 경우에는, TiO2와 2CaO·Al2O3·SiO2는 반응하지 않지만, 상기 혼합 분말을 700℃에서 1시간 가열한 경우에는, 2CaO·Al2O3·SiO2가 CaO·Al2O3·2SiO2, 2CaO·SiO2 등의 다양한 산화물로 분해되고, 더욱이 CaO·TiO2도 생성된다는 것이 분명해졌다.
상기 분석 결과에 기초하여, 본 발명자는, 절삭 개시 직후에 절삭 공구의 인선(刃先) 온도가 낮은 상태에서는, 3원계 산화물과 공구 중의 TiO2의 반응이 충분히 일어나지 않아, 보호 피막을 형성하기 어렵다고 가정했다. 또한, 본 발명자는, 절삭 개시로부터 일정 기간이 경과하여 절삭 공구의 인선 온도가 높아진 상태에서는, 3원계 산화물 중의 Ca가 공구 표면의 TiO2와 반응하여 공구 표면에 보호 피막을 형성하는 한편, 여러 가지의 2원계 산화물을 형성하는 것을 확인했다. 본 발명자는, 2원계 산화물 중의 Ca가 절삭 공구의 표면의 TiO2와 반응하여 소실됨과 더불어 경질의 Al2O3, SiO2가 생성되는 것에 의해 공구 마모를 야기함으로써, 장기간의 절삭에서는 3원계 산화물이 2원계 산화물보다도 공구 마모의 억제 효과를 발휘한다고 가정했다.
본 발명자는 상기 가정에 기초하여, 2원계 산화물에 의해 절삭 초기의 피삭성을 높이고, 경질의 Al2O3, SiO2가 생기기 어려운 3원계 산화물에 의해 장시간의 절삭에 있어서의 피삭성을 높이는 것을 발견하여, 이하에 나타내는 본 발명을 완성했다.
본 발명에 의하면, 절삭 개시 초기에 있어서도 장기간 절삭에 있어서도 피삭성이 우수한 소결체를 제작할 수 있는 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
<철기 분말 야금용 혼합 분말>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 철기 분말과, 3원계 산화물과, 2원계 산화물을 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 혼합 분말에 합금용 분말, 흑연 분말, 윤활제, 바인더, 피삭 촉진제 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.
<철기 분말>
철기 분말은 철기 분말 야금용 혼합 분말을 구성하는 주요 구성 성분이고, 철기 분말 야금용 혼합 분말 전체에 대해 60중량% 이상의 중량 비율로 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.
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.
<2원계 산화물 및 3원계 산화물>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 양방을 합계 중량으로 0.025중량% 이상 0.3중량% 이하 포함한다. 2원계 산화물은 소결체를 절삭 가공에 이용했을 때의 절삭 초기의 피삭성을 향상시킬 수 있다. 3원계 산화물은 장시간 절삭했을 때의 피삭성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 중량 비율로 양 산화물을 함유하는 것에 의해, 절삭 초기에 있어서도 장기간 절삭에 있어서도 피삭성이 우수한 소결체를 제작할 수 있다.
상기 산화물의 합계 중량은 0.03중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.04중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.05중량% 이상인 것이 더 바람직하며, 특히 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.
여기에서, 2원계 산화물이란 2종의 원소의 복합 산화물을 의미하고, 3원계 산화물이란 3종의 원소의 복합 산화물을 의미한다. 2원계 산화물은 Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종의 원소의 복합 산화물인 것이 바람직하고, Ca-Al계 산화물, Ca-Si계 산화물 등이 보다 바람직하다. Ca-Al계 산화물로서는, CaO·Al2O3, 12CaO·7Al2O3 등을 들 수 있다. Ca-Si계 산화물로서는, 2CaO·SiO2 등을 들 수 있다.
3원계 산화물은 Ca, Mg, Al, Si, Co, Ni, Ti, Mn, Fe 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 3종의 원소의 복합 산화물을 이용하는 것이 바람직하고, Ca-Al-Si계 산화물, Ca-Mg-Si계 산화물 등이 보다 바람직하다. 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 형성하는 것에 의해, 피삭성을 현저히 향상시킬 수 있다.
2원계 산화물 및 3원계 산화물의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 구형 또는 그것이 찌그러진 형상인 것, 즉 전체에 둥그스름함이 있는 형상이 바람직하다.
2원계 산화물 및 3원계 산화물의 체적 평균 입자경은 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, 체적 평균 입자경은 15μm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10μm 이하, 더 바람직하게는 9μm 이하이다. 체적 평균 입자경이 지나치게 크면 소결체의 피삭성을 향상시키기 어려워진다. 상기 체적 평균 입자경은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(닛키소 주식회사제 마이크로트랙 「MODEL9320-X100」)를 이용하여 얻어진 입도 분포에 있어서의 적산값 50%의 입도 D50의 값이다. 본 발명과 같이, 2원계 산화물과 3원계 산화물을 조합하여 이용하는 것에 의해, 양 산화물의 첨가량을 감소시킬 수 있어, 원료 비용의 저감도 된다.
2원계 산화물은 0.01중량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03중량% 이상, 더 바람직하게는 0.05중량% 이상 포함하는 것이다. 또한, 2원계 산화물은 0.25중량% 이하 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2중량% 이하, 더 바람직하게는 0.15중량% 이하이다. 이와 같은 중량 비율로 포함하는 것에 의해, 비용을 억제하면서 절삭 초기의 피삭성이 우수한 소결체를 얻을 수 있다.
3원계 산화물은 0.01중량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03중량% 이상, 더 바람직하게는 0.05중량% 이상 포함하는 것이다. 또한, 3원계 산화물은 0.25중량% 이하 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2중량% 이하, 더 바람직하게는 0.15중량% 이하이다. 이와 같은 중량 비율로 포함하는 것에 의해, 비용을 억제하면서 장기간의 절삭에도 피삭성이 우수한 소결체를 얻을 수 있다.
3원계 산화물 및 2원계 산화물의 중량비는 9:1∼1:9의 비율로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 9:1∼3:7, 더 바람직하게는 7:3∼4:6이다. 이와 같은 중량비로 양 산화물을 포함하는 것에 의해, 절삭 초기에 있어서도 장기간 절삭에 있어서도 피삭하기 쉬운 소결체를 제작할 수 있다.
<합금용 분말>
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, 10중량% 이하인 것에 의해 소결체의 소결 시의 치수 정밀도를 확보할 수 있다.
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.
<윤활제>
윤활제는 금형 내에서 철기 분말 야금용 혼합 분말을 압축하여 얻은 성형체를 금형으로부터 취출하기 쉽게 하기 위해서 첨가된다. 즉, 철기 분말 야금용 혼합 분말에 윤활제를 첨가하면, 금형으로부터 성형체를 취출할 때의 빼기압을 저감하여, 성형체의 균열이나 금형의 손상을 방지할 수 있다. 윤활제는 철기 분말 야금용 혼합 분말에 첨가해도 되고, 금형의 표면에 도포해도 된다. 윤활제를 철기 분말 야금용 혼합 분말에 첨가하는 경우, 윤활제는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상 포함되는 것이 보다 바람직하다. 윤활제의 함유량이 0.01중량% 이상인 것에 의해, 소결체의 빼기압을 저감하는 효과를 얻기 쉽다. 또한 윤활제는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 1.5중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.2중량% 이하 포함되는 것이다. 윤활제의 함유량이 1.5중량% 이하인 것에 의해, 고밀도인 소결체를 얻기 쉽고, 강도가 높은 소결체를 얻을 수 있다.
상기 윤활제는 금속 비누(스테아르산 리튬, 스테아르산 칼슘, 스테아르산 아연 등), 스테아르산 모노아마이드, 지방산 아마이드, 아마이드 왁스, 탄화수소계 왁스 및 가교 (메트)아크릴산 알킬 에스터 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다. 그 중에서도, 철기 분말 표면에 합금용 분말, 흑연 분말 등을 부착시키는 성능이 양호하고, 또한 철기 혼합 분말의 편석을 경감하기 쉽다는 관점에서, 아마이드계 윤활제를 이용하는 것이 바람직하다.
<바인더>
바인더는 철기 분말 표면에 합금용 분말 및 흑연 분말을 부착시키기 위해서 첨가된다. 바인더는 뷰텐계 중합체, 메타크릴산계 중합체 등이 이용된다. 뷰텐계 중합체로서는, 뷰텐만으로 이루어지는 1-뷰텐 단독중합체, 또는 뷰텐과 알켄의 공중합체를 이용하는 것이 바람직하다. 여기에서의 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.
바인더는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 0.05중량% 이상 포함되는 것이 보다 바람직하며, 더 바람직하게는 0.1중량% 이상 포함되는 것이다. 또한, 바인더의 함유량은, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.5중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 0.4중량% 이하 포함되는 것이 보다 바람직하며, 더 바람직하게는 0.3중량% 이하이다.
<피삭 촉진제>
피삭 촉진제는 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하여 얻은 소결체의 피삭성을 향상시키기 위해서 첨가된다. 피삭 촉진제는 황화 칼슘을 이용하는 것이 바람직하다. 황화 칼슘을 피삭 촉진제로서 이용하는 경우, 황화 칼슘은 흡습성이 있기 때문에 성능의 안정성을 해치는 경우가 있으므로, 황화 칼슘으로 이루어지는 분말의 표면을 코팅하거나, 또는 황화 칼슘의 분말을 미리 300℃∼900℃로 가열하여 II형의 황산 칼슘의 형태로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 황화 칼슘으로 이루어지는 분말의 흡습성을 억제할 수 있어, 소결체의 성능을 안정화시킬 수 있다. 또한 II형의 황산 칼슘은 흡습성이 현저하게 낮기 때문에, 소결체의 성능을 안정화시킬 수 있다. 상기 황화 칼슘으로 이루어지는 분말의 코팅은 아마이드계 고분자 재료, 스타이렌·뷰타다이엔 고무 등의 유기 재료 등을 이용할 수 있다.
피삭 촉진제는, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 0.05중량% 이상 포함되는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1중량% 이상 포함되는 것이다. 또한 피삭 촉진제의 함유량은, 철기 분말 야금용 혼합 분말의 중량에 대해, 1중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4중량% 이하이며, 더 바람직하게는 0.3중량% 이하이다.
<철기 분말 야금용 혼합 분말의 제조 방법>
본 발명의 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 예를 들면 기계 교반식 혼합기를 이용하여, 철기 분말과, 3원계 산화물과, 2원계 산화물을 혼합하여 제작할 수 있다. 상기 각 분말에 더하여, 합금용 분말, 흑연 분말, 윤활제, 바인더 등의 각종 첨가제를 적절히 첨가해도 된다. 상기 기계 교반식 혼합기로서는, 예를 들면, 하이스피드 믹서, 나우타 믹서, V형 혼합기, 더블콘 블렌더 등을 들 수 있다. 상기 각 분말의 혼합 순서는 특별히 한정되지 않는다. 혼합 온도는 특별히 한정되지 않지만, 혼합 공정에서 철기 분말의 산화를 억제하는 관점에서 150℃ 이하가 바람직하다.
<소결체의 제조 방법>
상기에서 제작한 철기 분말 야금용 혼합 분말을 금형에 충전한 후, 300MPa 이상 1200MPa 이하의 압력을 거는 것에 의해 압분 성형체를 제조할 수 있다. 이때의 성형 온도는 25℃ 이상 150℃ 이하인 것이 바람직하다.
그리고 상기에서 제작한 압분 성형체를 통상의 소결 방법에 의해 소결하는 것에 의해 소결체를 얻는다. 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.
<소결체>
상기와 같이 해서 제작한 소결체는, 필요에 따라서 절삭 공구 등의 여러 가지의 공구로 가공하는 것에 의해, 자동차, 농기구, 전동 공구, 가전 제품 등의 기계 부품으로서도 사용할 수 있다. 이와 같은 절삭 공구로서는, 예를 들어 드릴, 엔드 밀, 프라이스 가공용 절삭 공구, 선삭 가공용 절삭 공구, 리머, 탭 등을 들 수 있다.
상기 실시형태에 의하면, 철기 분말 야금용 혼합 분말이 2원계 산화물을 포함하는 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성이 우수한 소결체를 얻을 수 있다. 또한 철기 분말 야금용 혼합 분말이 3원계 산화물을 포함하는 것에 의해, 장기간의 절삭에 있어서의 피삭성이 우수한 소결체를 얻을 수 있다. 그리고, 2원계 산화물과 3원계 산화물의 합계 중량이 상기 범위인 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성과 장기간의 절삭에 있어서의 피삭성을 고도로 양립시킬 수 있다.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 3원계 산화물 및 2원계 산화물의 중량비가 9:1∼1:9의 비율로 포함되므로, 절삭 초기의 피삭성과 장기간 절삭의 피삭성의 밸런스가 양호한 것이 된다.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말은, 3원계 산화물 및 2원계 산화물을 합계 중량으로 0.05중량% 이상 0.2중량% 이하 포함하므로, 절삭 초기의 피삭성과 장기간 절삭의 피삭성의 밸런스가 우수한 소결체를 제작할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1∼6 및 비교예 1∼6)
각 실시예 및 각 비교예에서는, 순 철 분말(제품명: 아트멜 300M(주식회사 고베제강소제))에 대해, 2중량%의 구리 분말(제품명: CuATW-250(후쿠다금속박분공업 주식회사제))과, 표 1의 「2원계 산화물」 및/또는 「3원계 산화물」의 란에 나타내는 조성 및 중량%의 2원계 산화물 및/또는 3원계 산화물과, 흑연 분말(제품명: CPB(닛폰흑연공업 주식회사제))과, 0.75중량%의 스테아르산 아연을 혼합하는 것에 의해 철기 분말 야금용 혼합 분말을 제작했다. 상기 흑연 분말은 소결 후의 탄소량이 0.75중량%가 되는 분량을 첨가했다. 상기 2원계 산화물 및 3원계 산화물은 모두 체적 평균 입자경이 2μm인 것을 이용했다.
상기 철기 분말 야금용 혼합 분말을 금형에 충전하고, 외경 64mm, 내경 24mm, 두께 20mm의 링 형상으로, 성형 밀도가 7.00g/cm3가 되도록 시험편을 성형했다. 이 링 형상의 시험편을 10체적%의 H2-N2 분위기하에서 1130℃×30분간 소결하는 것에 의해 소결체를 제작했다.
이와 같이 해서 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 선삭을 행하는 것에 의해, 절삭 공구의 공구 마모량을 측정했다. 공구 마모량은, 절삭 개시로부터 330m 절삭한 시점에서의 절삭 공구의 마모량(μm)과 1150m 절삭한 시점에서의 절삭 공구의 마모량(μm)을, 공구 현미경을 이용하여 측정했다. 마모량의 평가 결과를 표 1의 「공구 마모량」의 각 란에 나타내고 있다. 한편, 마모량의 값이 작을수록 소결체의 피삭성이 우수한 것을 나타내고 있다.
표 1에 있어서, 소결체 밀도는 일본분말야금공업회 규격(JPMA M 01)에 준하여 측정한 값을 채용했다. 압환 강도는 JIS Z 2507-2000에 준하여 측정한 값을 채용했다. 압환 강도가 높을수록, 소결체가 파괴되기 어려워, 강도가 높은 것을 나타내고 있다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼6은 2원계 산화물과 3원계 산화물을 조합하여 포함하는 소결체이다. 비교예 1은 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 어느 것도 포함하지 않는 소결체이다. 비교예 3 및 4는 3원계 산화물만을 포함하는 소결체이다. 비교예 2, 5 및 6은 2원계 산화물만을 포함하는 소결체이다. 한편, 비교예 2는 특허문헌 1에 개시된 성분(CaO·Al2O3)을 이용하고 있다. 비교예 3은 특허문헌 3에 개시된 성분(2CaO·MgO·2SiO2)을 이용하고 있다. 비교예 4는 특허문헌 4에 개시된 성분(2CaO·Al2O3·SiO2)을 이용하고 있다.
실시예 1∼6의 소결체는, 비교예 1∼6의 그것에 비해서, 330m 절삭 시(초기 마모)와 1150m의 절삭 시(장시간 마모)의 어느 것에 있어서도 공구 마모량을 현저히 저감할 수 있다는 것이 분명해졌다. 이 이유는 아마, 2원계 산화물이 절삭 초기의 피삭성을 향상시킴과 더불어 3원계 산화물이 장시간 절삭의 피삭성을 향상시키고, 이들 효과가 맞물려 절삭 초기 및 장기간 절삭의 어느 것에 있어서도 소결체의 피삭성이 높여진 것에 의한 것이라고 생각된다.
비교예 1과 비교예 2, 5 및 6을 대비하면, 2원계 산화물의 첨가가 절삭 공구의 초기 마모를 억제하는 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 또한 비교예 1과 비교예 3 및 4를 대비하면, 3원계 산화물의 첨가가 장시간의 절삭에 있어서의 절삭 공구의 마모를 억제하는 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
표 1에 나타내는 각 실시예 및 각 비교예의 결과로부터, 2원계 산화물과 3원계 산화물을 그의 합계 중량으로 0.1중량% 포함하는 것에 의해, 절삭 초기 및 장시간 절삭의 어느 것에 있어서도 피삭하기 쉬운 소결체가 얻어진다는 것이 분명해져, 본 발명의 효과가 나타났다.
(실시예 7∼18)
실시예 7∼18에서는, 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 합계 중량을 0.1중량%로 고정하고, 그들의 중량 비율 및 조성을 표 2의 「2원계 산화물」 및 「3원계 산화물」의 란에 나타내는 조성 및 중량%로 변경한 것이 상이한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 소결체를 제작했다. 이와 같이 해서 제작한 소결체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 공구 마모량을 평가했다. 이들의 결과를 이하의 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타내는 결과로부터, 3원계 산화물과 2원계 산화물을 중량 비율로 9:1∼1:9로 포함하는 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성과 장시간 절삭에 있어서의 피삭성을 양립시킬 수 있다는 것이 분명해졌다. 특히, 상기 중량비가 9:1∼3:7인 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성과 장시간 절삭에 있어서의 피삭성을 고도로 양립시킬 수 있다는 것이 분명해졌다.
(실시예 19∼21 및 비교예 7∼9)
실시예 19∼21 및 비교예 7∼9에서는, 2원계 산화물 및 3원계 산화물의 중량을, 표 3의 「2원계 산화물」 및 「3원계 산화물」의 란에 나타내는 조성 및 중량%로 변경한 것이 상이한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 소결체를 제작했다. 이와 같이 해서 제작한 소결체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 마모량을 평가했다. 이들의 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
표 3에 나타내는 결과로부터, 2원계 산화물과 3원계 산화물의 합계 함유량이 0.025중량% 이상 0.3중량% 이하인 것에 의해, 절삭 초기에 있어서의 피삭성과 장시간 절삭에 있어서의 피삭성을 양립시킬 수 있다는 것이 분명해져, 본 발명의 효과가 나타났다. 한편, 2원계 산화물과 3원계 산화물의 합계 중량%가 0.025중량% 미만이면(비교예 7, 8), 피삭성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않고, 또한 2원계 산화물과 3원계 산화물의 합계 중량이 0.3중량%를 초과하면(비교예 9), 압환 강도가 800MPa 미만이 되어, 소결체의 강도 부족이 된다는 것이 분명해졌다.
Claims (6)
- Ca-Al-Si계 산화물 및 Ca-Mg-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 3원계 산화물과, Ca-Al계 산화물 및 Ca-Si계 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 2원계 산화물을 포함하고,
상기 3원계 산화물 및 상기 2원계 산화물을 합계 중량으로 0.025중량% 이상 0.3중량% 이하 포함하는, 철기 분말 야금용 혼합 분말. - 제 1 항에 있어서,
상기 3원계 산화물 및 상기 2원계 산화물의 중량비가 9:1∼1:9의 비율로 포함되는, 철기 분말 야금용 혼합 분말. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 3원계 산화물 및 상기 2원계 산화물을 합계 중량으로 0.05중량% 이상 0.2중량% 이하 포함하는, 철기 분말 야금용 혼합 분말. - 제 1 항에 있어서,
상기 2원계 산화물은 CaO·Al2O3, 2CaO·SiO2 및 12CaO·7Al2O3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 철기 분말 야금용 혼합 분말. - 제 1 항에 있어서,
상기 3원계 산화물은 2CaO·MgO·2SiO2 및 2CaO·Al2O3·SiO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 철기 분말 야금용 혼합 분말. - 제 1 항에 기재된 철기 분말 야금용 혼합 분말을 소결하는 것에 의해 제작된 소결체.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015107346A JP6480264B2 (ja) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 鉄基粉末冶金用混合粉及び焼結体 |
| JPJP-P-2015-107346 | 2015-05-27 | ||
| PCT/JP2016/063170 WO2016190039A1 (ja) | 2015-05-27 | 2016-04-27 | 鉄基粉末冶金用混合粉及びそれを用いて作製した焼結体 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197025709A Division KR102060955B1 (ko) | 2015-05-27 | 2016-04-27 | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180008733A true KR20180008733A (ko) | 2018-01-24 |
Family
ID=57394042
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177036354A KR20180008733A (ko) | 2015-05-27 | 2016-04-27 | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 |
| KR1020197025709A KR102060955B1 (ko) | 2015-05-27 | 2016-04-27 | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197025709A KR102060955B1 (ko) | 2015-05-27 | 2016-04-27 | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180126454A1 (ko) |
| EP (1) | EP3305440B1 (ko) |
| JP (1) | JP6480264B2 (ko) |
| KR (2) | KR20180008733A (ko) |
| CN (1) | CN107614157B (ko) |
| WO (1) | WO2016190039A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200108064A (ko) * | 2018-01-25 | 2020-09-16 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 분말 야금용 혼합분 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6480266B2 (ja) * | 2015-05-27 | 2019-03-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄基粉末冶金用混合粉及びその製造方法、並びに、焼結体 |
| WO2017051671A1 (ja) * | 2016-02-08 | 2017-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 鉄基焼結体 |
| JP6634365B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2020-01-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄基粉末冶金用混合粉末および焼結体の製造方法 |
| JP6929259B2 (ja) * | 2018-01-25 | 2021-09-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用混合粉 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216684B2 (ko) * | 1973-02-22 | 1977-05-11 | ||
| JPS5840283B2 (ja) | 1975-07-29 | 1983-09-05 | 昭和電線電纜株式会社 | タイネツタイホウシヤセンケ−ブル |
| CN86102543A (zh) * | 1986-10-24 | 1988-05-18 | 中国科学院上海治金研究所 | 铁铬系多元哑声减振钢及其制造方法 |
| JPH0711007B2 (ja) * | 1988-04-05 | 1995-02-08 | 川崎製鉄株式会社 | 焼結後の被削性と機械的性質に優れる、粉末冶金用鉄基混合粉 |
| JPH07138693A (ja) * | 1993-11-12 | 1995-05-30 | Daido Steel Co Ltd | 焼結磁性合金の製造方法 |
| JP3469347B2 (ja) * | 1995-03-24 | 2003-11-25 | トヨタ自動車株式会社 | 被削性に優れた焼結材料及びその製造方法 |
| JP3449110B2 (ja) * | 1996-04-17 | 2003-09-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用鉄系混合粉末およびこれを用いた焼結体の製法 |
| JP4115826B2 (ja) | 2002-12-25 | 2008-07-09 | 富士重工業株式会社 | アルミニウム合金鋳包み性に優れた鉄系焼結体およびその製造方法 |
| CN1946865B (zh) | 2004-04-23 | 2013-07-17 | 株式会社丰田中央研究所 | 铁基烧结合金、铁基烧结合金构件及这些的制造方法 |
| US7300489B2 (en) * | 2004-06-10 | 2007-11-27 | Hoeganaes Corporation | Powder metallurgical compositions and parts made therefrom |
| JP4957204B2 (ja) | 2006-11-22 | 2012-06-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基粉末 |
| JP5260913B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2013-08-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用鉄系混合粉末および鉄粉焼結体 |
| WO2010074627A1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Höganäs Ab (Publ) | Machinability improving composition |
| JP2010236061A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Jfe Steel Corp | 切削性に優れる焼結部材用の鉄基混合粉末 |
| JP5604981B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2014-10-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉末 |
| JP5696512B2 (ja) | 2010-02-18 | 2015-04-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用混合粉およびその製造方法ならびに切削性に優れた鉄基粉末製焼結体およびその製造方法 |
| JP5874700B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2016-03-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉 |
| CA2916153C (en) | 2013-07-18 | 2018-02-06 | Jfe Steel Corporation | Mixed powder for powder metallurgy, method of manufacturing same, and method of manufacturing iron-based powder sintered body |
| JP5772998B2 (ja) | 2014-01-29 | 2015-09-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 切削性に優れる焼結部材用の鉄基混合粉末 |
| JP5962787B2 (ja) * | 2014-02-21 | 2016-08-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用混合粉およびその製造方法ならびに鉄基粉末製焼結体 |
| JP6480266B2 (ja) * | 2015-05-27 | 2019-03-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄基粉末冶金用混合粉及びその製造方法、並びに、焼結体 |
| JP6480265B2 (ja) * | 2015-05-27 | 2019-03-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄基粉末冶金用混合粉及びその製造方法並びに焼結体及びその製造方法 |
-
2015
- 2015-05-27 JP JP2015107346A patent/JP6480264B2/ja active Active
-
2016
- 2016-04-27 KR KR1020177036354A patent/KR20180008733A/ko not_active IP Right Cessation
- 2016-04-27 WO PCT/JP2016/063170 patent/WO2016190039A1/ja active Application Filing
- 2016-04-27 CN CN201680029929.4A patent/CN107614157B/zh active Active
- 2016-04-27 KR KR1020197025709A patent/KR102060955B1/ko active IP Right Grant
- 2016-04-27 EP EP16799747.7A patent/EP3305440B1/en active Active
- 2016-04-27 US US15/569,008 patent/US20180126454A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200108064A (ko) * | 2018-01-25 | 2020-09-16 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 분말 야금용 혼합분 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3305440A4 (en) | 2018-05-16 |
| JP2016222942A (ja) | 2016-12-28 |
| WO2016190039A1 (ja) | 2016-12-01 |
| JP6480264B2 (ja) | 2019-03-06 |
| EP3305440B1 (en) | 2020-09-09 |
| KR102060955B1 (ko) | 2019-12-31 |
| EP3305440A1 (en) | 2018-04-11 |
| CN107614157B (zh) | 2019-07-05 |
| KR20190104455A (ko) | 2019-09-09 |
| CN107614157A (zh) | 2018-01-19 |
| US20180126454A1 (en) | 2018-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5260913B2 (ja) | 粉末冶金用鉄系混合粉末および鉄粉焼結体 | |
| KR20180008733A (ko) | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 | |
| JP5696512B2 (ja) | 粉末冶金用混合粉およびその製造方法ならびに切削性に優れた鉄基粉末製焼結体およびその製造方法 | |
| JP3449110B2 (ja) | 粉末冶金用鉄系混合粉末およびこれを用いた焼結体の製法 | |
| JP5504963B2 (ja) | 粉末冶金用混合粉および切削性に優れた金属粉末製焼結体 | |
| JP5504971B2 (ja) | 粉末冶金用混合粉および切削性に優れた金属粉末製焼結体 | |
| KR102102584B1 (ko) | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법, 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 및 그의 제조 방법 | |
| KR102113996B1 (ko) | 철기 분말 야금용 혼합 분말 및 그의 제조 방법, 및 그것을 이용하여 제작한 소결체 | |
| US11241736B2 (en) | Powder mixture for iron-based powder metallurgy, and method for manufacturing sintered compact using same | |
| JPWO2019111834A1 (ja) | 部分拡散合金鋼粉 | |
| JP5504863B2 (ja) | 粉末冶金用混合粉および切削性に優れた金属粉末製焼結体 | |
| JP2007291467A (ja) | 鉄基焼結体製造用混合粉末および鉄基焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| WITR | Withdrawal of patent application after decision to grant |