KR20200018613A - 분말 야금용 분말 혼합물 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유동성이 매우 우수하고, 적은 힘으로 압분 성형 금형으로부터 발출할 수 있고, 성형 시의 형 골링이 억제된 분말 야금용 분말 혼합물을 제공한다. 원료 분말과, 바인더와, 흑연분을 포함하는 분말 야금용 분말 혼합물로서, 상기 원료 분말이, 당해 원료 분말의 90질량％ 이상의 철기 분말을 함유하고, 상기 흑연분의 평균 입경이 5㎛ 미만이고, 상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]이, 0.10∼0.80질량％이고, 상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]이, 0.6∼1.0질량％이고, 상기 원료 분말의 표면이, 상기 바인더의 적어도 일부로 피복되어 있고, 상기 원료 분말의 표면에 피복된 상기 바인더의 표면이, 상기 흑연분의 적어도 일부로 피복되어 있는, 분말 야금용 분말 혼합물.
Description
본 발명은, 분말 야금용 분말 혼합물에 관한 것으로, 특히, 성형 시에 적은 힘으로 금형으로부터 발출(eject)할 수 있고, 형 골링(die galling)이 억제된 분말 야금용 분말 혼합물에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 상기 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법에 관한 것이다.
분말 야금에 있어서는, 철기 분말을 주성분으로 하는 원료 분말을, 금형을 이용하여 성형하여 성형품(압분체)으로 하고, 상기 성형품을 소결함으로써 소결 부품이 제조된다. 그리고, 상기 성형 시의 성형성을 양호하게 하는 것을 목적으로 하여, 상기 원료 분말에 윤활제를 첨가하는 것이나, 상기 성형에 이용하는 금형의 표면에 윤활제를 부착시켜 두는 것이, 일반적으로 행해지고 있다. 윤활제를 사용하지 않으면, 원료 분말에 포함되는 철기 분말과 금형이 직접 접촉하기 때문에, 마찰력이 커진다. 그리고 그 결과, 성형 시에 목적으로 하는 압분 밀도로 까지 압축할 수 없거나, 성형 후에 성형품을 금형으로부터 발출할 때에 큰 힘을 필요로 하거나 한다는 문제가 생긴다.
이러한 이유로부터, 압분 성형 시에, 여러 가지 윤활제가 이용되고 있다. 상기 윤활제로서는, 예를 들면, 스테아르산 리튬, 스테아르산 아연 등의 금속 비누, 혹은 에틸렌비스스테아로아미드 등의 아미드계 윤활제가 사용되고 있다.
또한, 특허문헌 1에서는, 윤활성 향상을 위해 흑연분을 이용하는 것이 제안되고 있다. 철기 분말의 표면에 흑연을 피복함으로써, 당해 철기 분말 표면의 윤활성이 향상된다. 또한, 흑연이 개재함으로써 철기 분말과 금형의 직접 접촉이 회피되기 때문에, 형 골링이 방지된다.
특허문헌 1에서 제안되고 있는 바와 같이, 흑연분이 피복된 철기 분말을 이용함으로써, 성형 시의 마찰을 저감하고, 금형으로부터의 발출력을 저감할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1의 분말 혼합물에는 이하와 같은 문제가 있는 것을 알 수 있었다.
특허문헌 1에서는, 흑연 및 바인더를 물 또는 유기 용매에 분산한 분산액을 사용하여, 철기 분말의 표면에 흑연분을 피복하고 있기 때문에, 액체 형상의 원료를 취급할 수 있는 제조 설비가 필요해진다. 특히, 사용이 완료된 용매를 회수하고, 처리하기 위한 장치를 형성할 필요가 있다.
또한, 특허문헌 1에서는 철기 분말에 흑연분을 부착시키기 위해 바인더가 사용되고 있지만, 상기 방법으로 얻어지는 분말 혼합물을 조사한 결과, 철기 분말에 부착된 흑연분의 표면에도 바인더가 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. 분말의 표면에 바인더가 존재하는 결과, 분말 혼합물의 유동성을 충분히 향상시킬 수 없다.
본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 유동성이 매우 우수하고, 적은 힘으로 압분 성형 금형으로부터 발출할 수 있어, 성형 시의 형 골링이 억제된 분말 야금용 분말 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 용매를 사용하는 일 없이, 상기 분말 야금용 분말 혼합물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 이하의 인식을 얻었다.
(1) 원료 분말, 흑연분 및, 바인더를 동시에 혼합하면, 흑연분의 표면에도 바인더가 피복되어 버려, 원료 분말의 최표면에 균일하게 흑연을 피복할 수 없다.
(2) 원료 분말의 표면에 바인더를 피복한 후에, 미세한 흑연분을 피복함으로써, 흑연분의 표면이 바인더로 피복되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 그리고 그 결과, 유동성이 매우 우수하고, 성형 시에 적은 힘으로 금형으로부터 발출할 수 있어, 형 골링이 억제된 분말 야금용 분말 혼합물을 얻을 수 있다.
본 발명은, 상기 인식에 입각하는 것으로서, 그 요지 구성은 다음과 같다.
1. 원료 분말과, 바인더와, 흑연분을 포함하는 분말 야금용 분말 혼합물로서,
상기 원료 분말이, 당해 원료 분말의 90질량％ 이상의 철기 분말을 함유하고,
상기 흑연분의 평균 입경이 5㎛ 미만이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]이, 0.10∼0.80질량％이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]이, 0.6∼1.0질량％이고,
상기 원료 분말의 표면이, 상기 바인더의 적어도 일부로 피복되어 있고,
상기 원료 분말의 표면에 피복된 상기 바인더의 표면이, 상기 흑연분의 적어도 일부로 피복되어 있는, 분말 야금용 분말 혼합물.
2. 상기 바인더가, 지방산 아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상인, 상기 1의 분말 야금용 분말 혼합물.
3. 상기 원료 분말이, 합금용 분말 및 절삭성 개선재분(machinability improvement powder)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 부원료를 함유하는, 상기 1 또는 2에 기재된 분말 야금용 분말 혼합물.
4. 원료 분말과 바인더를, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 바인더 피복 분말로 하는 제1 혼합 공정과,
상기 바인더 피복 분말과 평균 입경이 5㎛ 미만의 흑연분을, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 분말 야금용 분말 혼합물로 하는 제2 혼합 공정을 갖고,
상기 원료 분말이, 당해 원료 분말의 90질량％ 이상의 철기 분말을 함유하고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]이, 0.10∼0.80질량％이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]이, 0.6∼1.0질량％인,
분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법.
5. 상기 바인더가, 지방산 아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상인, 상기 4의 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법.
6. 상기 원료 분말이, 합금용 분말 및 절삭성 개선재분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 부원료를 함유하는, 상기 4 또는 5에 기재된 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법.
본 발명의 분말 야금용 분말 혼합물은, 매우 우수한 유동성을 갖고 있다. 그 때문에, 성형 시에 적은 힘으로 금형으로부터 발출할 수 있음과 함께, 형 골링을 일으키는 일 없이 연속 성형을 행할 수 있다. 따라서, 성형품의 수율이 향상하고, 높은 생산성을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 용매를 이용하는 일 없이 상기 분말 야금용 분말 혼합물을 제조할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 분말 야금용 분말 혼합물은, 원료 분말과, 바인더와, 흑연분을 필수 성분으로서 포함한다. 이하, 상기 각 성분에 대해서 설명한다.
[원료 분말]
상기 원료 분말로서는, 철기 분말을 함유하는 분말을 사용한다. 원료 분말 중에 있어서의 철기 분말의 비율은, 90질량％ 이상이면 좋지만, 95질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 원료 분말 중에 있어서의 철기 분말의 비율의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100질량％로 할 수도 있다. 즉, 상기 원료 분말은, 철기 분말만으로 이루어지는 것이라도 좋다. 그러나, 최종적으로 얻어지는 소결체에 여러 가지 특성을 부여한다는 관점에서는, 철기 분말과 후술하는 부원료로 이루어지는 혼합 분말을 상기 원료 분말로서 이용하는 것이 바람직하다.
[철기 분말]
상기 철기 분말로서는, 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 것을 이용할 수 있다. 상기 철기 분말의 예로서는, 철분(소위 순철분)이나 합금 강분을 들 수 있다. 상기 합금 강분으로서는, 합금 원소를 용제 시에 미리 합금화한 예합금 강분(완전 합금화 강분), 철분에 합금 원소를 부분 확산시켜 합금화한 부분 확산 합금화 강분 및, 예합금화 강분에 추가로 합금 원소를 부분 확산시킨 하이브리드 강분(hybrid steel powder)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서 「철기 분말」이란, Fe 함유량이 50질량％ 이상인 금속 분말을 가리키고, 「철분」이란, Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 분말을 가리키는 것으로 한다.
상기 철기 분말의 제조 방법에 대해서도 한정되지 않고, 임의의 방법으로 제조된 철기 분말을 이용할 수 있다. 적합하게 사용할 수 있는 철기 분말의 예로서는, 애토마이즈법(atomization)에 의해 제조되는 애토마이즈 철기 분말(atomized iron-based powder)이나, 환원법에 의해 제조되는 환원 철기 분말(reduced iron-based powder) 등을 들 수 있다.
상기 철기 분말의 평균 입경(particle size)은, 특별히 한정되지 않지만, 70∼100㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 철기 분말의 입경은, 특별히 언급이 없는 한, JISZ 2510:2004에 준거한 건식 체질(dry sieving)에 의한 측정값으로 한다.
[부원료]
상기 부원료로서는, 특별히 한정되는 일 없이, 분말 야금에 있어서 부원료로서 일반적으로 이용되는 것 등 임의의 것을 이용할 수 있다. 상기 부원료로서는, 합금용 분말 및 절삭성 개선재분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 합금용 분말로서는, 일반적으로는 금속 분말을 이용할 수 있다. 상기 금속 분말로서는, 예를 들면, Cu분, Ni분 및, Mo분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절삭성 개선재분으로서는, 예를 들면, MnS 등을 들 수 있다. 원료 분말에 있어서의 상기 부원료의 비율은, 10질량％ 이하로 한다.
[바인더]
상기 원료 분말의 표면은, 바인더의 적어도 일부로 피복된다. 상기 바인더로서는, 원료 분말의 표면에 흑연분을 부착시킬 수 있는 것이면, 임의의 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 지방산 모노아미드나 지방산 비스아미드 등의 지방산 아미드, 유기 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 이용할 수 있다. 그 중에서도, 유기 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
바인더의 첨가량: 0.10∼0.80질량％
상기 바인더의 첨가량이 0.10질량％ 미만이면, 원료 분말의 표면을 바인더로 충분히 피복할 수 없다. 그 때문에, 바인더의 첨가량을 0.10질량％ 이상으로 한다. 한편, 바인더의 첨가량이 0.80질량％를 초과하면 바인더가 흑연분의 표면도 피복해 버려, 유동성이 저하한다. 그 때문에, 바인더의 첨가량을 0.80질량％ 이하로 한다. 또한, 여기에서 바인더의 첨가량은, 원료 분말의 질량(mr)과 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]으로 정의한다. 환언하면, 원료 분말과 흑연분의 합계 질량을 100질량부로 했을 때의 상기 바인더의 질량을 0.10∼0.80질량부로 한다.
상기 바인더는, 분말상인 것이 바람직하다. 상기 바인더의 평균 입경이 5㎛ 미만이면, 당해 입경까지 분쇄하기 위한 비용이 증대하고, 원료비가 비싸져 버린다. 그 때문에, 비용을 삭감한다는 관점에서는, 바인더의 평균 입경을 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 바인더의 평균 입경이 100㎛를 초과하는 경우, 원료 분말과 균일하게 혼합하기 위해 필요로 하는 시간이 증대하고, 생산성이 저하한다. 그 때문에, 생산성을 추가로 향상시킨다는 관점에서는, 바인더의 평균 입경을 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 바인더의 융점이 60℃ 이상이면, 기온이 높아지는 여름철 등에 있어도 분말 혼합물의 유동성이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 바인더의 융점은 60℃ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 바인더의 융점이 160℃를 초과하는 경우, 바인더의 융점 이상으로 가열하기 때문에 필요한 시간이나 에너지가 증대하여, 생산성이 저하한다. 그 때문에, 생산성을 추가로 향상시킨다는 관점에서는, 바인더의 융점이 160℃ 이하인 것이 바람직하다.
[흑연분]
상기 원료 분말의 표면에 피복된 상기 바인더의 표면은, 흑연분의 적어도 일부로 피복된다. 환언하면, 원료 분말의 표면에는, 바인더를 통하여 흑연분이 피복된다. 바인더를 통하여 철기 분말의 표면을 흑연분으로 피복함으로써, 철기 분말 표면의 윤활성이 향상된다. 또한, 흑연분이 개재함으로써, 철기 분말과 금형의 직접 접촉이 회피되기 때문에, 금형 표면에 철기 분말이 부착, 퇴적하는 일이 없고, 그 결과, 형 골링이 발생하기 어려워진다.
흑연분의 평균 입경: 5㎛ 미만
일반적으로 분말 야금으로 이용되는 흑연분의 입경은 5∼20㎛ 정도이다. 한편, 철기 분말은, 일반적으로, 평균 입경이 70∼80㎛ 정도, 최대로 250㎛ 정도이다. 흑연분과 철기 분말의 입경이 이러한 관계에 있는 경우, 흑연분을 철기 분말의 표면에 균일하게 피복하는 것이 어렵다. 본 발명에서는, 철기 분말을 포함하는 원료 분말의 표면에 흑연분을 균일하게 피복하기 위해, 흑연분의 평균 입경을 5㎛ 미만으로 한다. 한편, 흑연분의 평균 입경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 과도하게 입경을 작게 하면, 분쇄에 필요한 에너지가 증대하고, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, 흑연분의 평균 입경은 100㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
흑연분의 첨가량: 0.6∼1.0질량％
흑연의 첨가량이 0.6질량％ 미만이면, 철기 분말의 최표면을 흑연분으로 충분히 피복할 수 없어, 철기 분말의 표면이 노출된다. 그 때문에, 흑연분에 의한 피복의 효과를 충분히 얻기 위해서는, 흑연분의 첨가량을 0.6질량％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 흑연분은 최종적으로 소결 시의 침탄에 소비되어, 소결체의 강도 등의 특성을 높이지만, 흑연분의 첨가량이 1.0질량％를 초과하면, 오히려 소결체의 특성이 저하한다. 그 때문에, 흑연분의 첨가량은 1.0질량％ 이하로 한다. 또한, 여기에서 흑연분의 첨가량은, 원료 분말의 질량(mr)과 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]으로 정의한다.
[제조 방법]
다음으로, 상기 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 제조 방법은, 원료 분말과 바인더를, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 바인더 피복 분말로 하는 제1 혼합 공정과, 상기 바인더 피복 분말과 평균 입경이 5㎛ 미만의 흑연분을, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 분말 야금용 분말 혼합물로 하는 제2 혼합 공정을 갖는다.
바인더와 흑연분을 미리 혼합하여 버리면, 바인더의 점도가 증가하고, 그 결과, 원료 분말의 표면에 균일하게 바인더를 피복하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 흑연분을 피복하는 공정에 앞서, 철기 분말의 표면에 바인더를 피복하는 공정을 실시한다. 이에 따라, 원료 분말의 표면에 바인더만을 균일하게 피복할 수 있다. 상기 관점에서는, 제1 혼합 공정에서는 원료 분말에 대하여 바인더만을 첨가 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 혼합 공정에서는, 바인더가 피복된 원료 분말(바인더 피복 분말)에 대하여, 추가로 바인더를 첨가하는 일 없이, 흑연분만을 첨가 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 바인더와 흑연분을 원료 분말의 표면에 동시에 피복하면, 흑연분의 표면에도 바인더가 피복되어 버리기 때문에, 흑연분에 의한 피복의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 그래서, 바인더를 피복한 후에 흑연분을 피복함으로써, 흑연분의 표면이 바인더로 피복되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 환언하면, 본 발명의 방법으로 얻어지는 분말 야금용 분말 혼합물에 있어서는, 원료 분말 표면이, 바인더를 통하여 부착된 흑연분에 의해 균일하게 피복되어 있다. 또한, 원료 분말 입자 표면에는 바인더가 거의 노출되어 있지 않고, 흑연분이 외측에 있기 때문에, 유동성이나 금형 성형 시의 발출성이 우수하다.
제1 혼합 공정 및 제2 혼합 공정에서 이용하는 혼합 수단으로서는, 특별히 제한은 없고, 각종 공지의 혼합기 등 임의의 것을 사용할 수 있다. 가열이 용이하다라는 관점에서는, 고속 저부 교반식 혼합기, 경사 회전 팬형 혼합기, 회전 괭이 형(rotating hoe-type) 혼합기, 또는 원추 유성 스크류형(conical planetary screw-type) 혼합기를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 혼합 공정 및 제2 혼합 공정을 실시할 때의 혼합 온도는, 사용하는 바인더의 융점(Tm) 이상으로 한다. 또한, 융점이 상이한 복수의 바인더를 병용하는 경우에는, 사용하는 복수의 바인더의 융점 중 가장 높은 것을 Tm으로서 이용한다. 상기 혼합 온도는, Tm＋20℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, Tm＋50℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 혼합 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 혼합 온도를 과도하게 높게 하면 생산 효율이 저하하고, 철기 분말이 산화하는 등의 폐해가 발생하기 때문에, Tm＋100℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 하여 얻어진 분말 혼합물은, 분말 야금에 의한 소결체의 제조에 이용할 수 있다. 상기 소결체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 임의의 방법으로 제조할 수 있지만, 통상은, 상기 분말 야금용 분말 혼합물을 금형에 충전하여 압축 성형하고, 필요에 따라서 사이징(sizing)을 행한 후, 소결하면 좋다. 상기 압축 성형은, 일반적으로 실온으로부터 180℃의 온도 영역에서 행해지지만, 특히 압분체의 밀도를 높게 할 필요가 있는 경우에는, 분체 및 금형을 모두 예열해 두어 성형하는 온간 성형을 채용할 수도 있다. 얻어진 소결체는, 추가로 임의로 침탄 퀀칭(carburizing-quenching)되고, 광휘 퀀칭(bright-quenching), 고주파 퀀칭 등의 열처리를 실시하여, 제품(기계 부품 등)으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 분말 야금용 분말 혼합물에는, 상기 제2 혼합 공정 후에, 추가로 임의로 추가의 부원료 및 윤활제의 한쪽 또는 양쪽을 첨가할 수도 있다. 상기 추가의 부원료로서는, 전술한 원료 분말에 함유시키는 부원료와 동일한 것을 이용할 수 있다. 또한, 상기 윤활제로서는, 유기 수지가 아닌 윤활제를 이용하는 것이 바람직하고, 지방산, 지방산 아미드, 지방산 비스아미드 및, 금속 비누로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 윤활제를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명의 구성 및 작용 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 하기의 예에 한정되는 것은 아니다.
이하의 순서대로 분말 야금용 분말 혼합물을 제조했다. 우선, 원료 분말과 바인더를, 고속 저부 교반식 혼합기로 혼합하면서 소정의 혼합 온도로 가열했다(제1 혼합 공정). 상기 원료 분말로서는, 철기 분말로서의 철분(JFE 스틸사 제조 애토마이즈 철분 JIP301A) 및 부원료로서의 Cu분으로 이루어지는 원료 분말을 이용했다. 사용한 바인더의 종류와, 각 성분의 첨가량 및, 혼합 온도를 표 1에 나타낸다.
이어서, 상기 고속 저부 교반식 혼합기 중으로, 추가로 흑연분을 첨가하고, 상기 혼합 온도로 가열한 상태에서 혼합했다(제2 혼합 공정). 혼합 종료 후, 얻어진 분말 야금용 분말 혼합물을 혼합기로부터 배출했다. 상기 흑연분으로서는, 표 1에 나타낸 평균 입경을 갖는, 시판의 흑연분을 사용했다.
또한, 비교를 위해, 일부의 비교예에 있어서는, 상기 제2 혼합 공정에 있어서 흑연분을 첨가하는 것을 대신하여, 상기 제1 혼합 공정에 있어서 흑연분을 첨가했다. 또한, 일부의 비교예(No.17)에서는, 상기 제1 혼합 공정 및 제2 혼합 공정에 있어서 가열을 행하지 않고, 실온에서 혼합을 행했다. No.17에서는, 가열하지 않고 혼합을 행했기 때문에, 원료 분말의 표면은, 바인더 및 흑연분으로 피복된 상태가 되지 않았다.
다음으로, 얻어진 분말 야금용 혼합 분말의 각각에 대해서, 이하에 서술하는 순서대로 유동도의 측정 및 성형체의 가압 성형을 실시했다.
(유동도)
얻어진 분말 야금용 분말 혼합물 50g을, 오리피스(orifice) 지름: 2.5㎜의 용기에 충전하고, 충전하고 나서 배출할 때까지의 시간을 측정하고, 유동도(단위: s/50g)를 구했다. 또한, 그 외의 측정 조건은, JIS Z 2502:2012에 준거했다. 유동도는, 금형 충전 시의 혼합분의 유동성을 나타내는 지표이고, 유동도의 값이 작을수록 혼합분의 유동성이 우수한 것을 의미한다. 또한, 일부의 비교예에서는 분말 야금용 분말 혼합물이 흐르지 않고, 오리피스로부터 배출되지 않았다.
(가압 성형)
가압 성형에서는, 상기 분말 야금용 분말 혼합물을, 금형을 이용하여 가압 성형하고, 지름: 11.3㎜, 높이: 11㎜의 성형체를 얻었다. 상기 가압 성형에 있어서의 성형 압력은 686㎫로 했다. 상기 성형체를 금형으로부터 발출할 때에 필요한 힘(발출력(ejection force))과, 얻어진 성형체의 압분 밀도(성형체의 평균)를 측정했다. 또한, 일부의 비교예에서는 형 골링이 발생하여 성형을 행할 수 없었다.
측정 결과는, 표 1에 나타낸 바와 같았다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 충족하는 분말 야금용 분말 혼합물은, 유동성이 매우 우수하고, 적은 힘으로 압분 성형 금형으로부터 발출할 수 있고, 또한 성형 시의 형 골링도 억제되어 있었다.
Claims (6)
- 원료 분말과, 바인더와, 흑연분을 포함하는 분말 야금용 분말 혼합물로서,
상기 원료 분말이, 당해 원료 분말의 90질량％ 이상의 철기 분말을 함유하고,
상기 흑연분의 평균 입경이 5㎛ 미만이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]이, 0.10∼0.80질량％이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]이, 0.6∼1.0질량％이고,
상기 원료 분말의 표면이, 상기 바인더의 적어도 일부로 피복되어 있고,
상기 원료 분말의 표면에 피복된 상기 바인더의 표면이, 상기 흑연분의 적어도 일부로 피복되어 있는, 분말 야금용 분말 혼합물. - 제1항에 있어서,
상기 바인더가, 지방산 아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상인, 분말 야금용 분말 혼합물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 원료 분말이, 합금용 분말 및 절삭성 개선재분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 부원료를 함유하는, 분말 야금용 분말 혼합물. - 원료 분말과 바인더를, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 바인더 피복 분말로 하는 제1 혼합 공정과,
상기 바인더 피복 분말과 평균 입경이 5㎛ 미만의 흑연분을, 상기 바인더의 융점 이상의 온도에서 혼합하여 분말 야금용 분말 혼합물로 하는 제2 혼합 공정을 갖고,
상기 원료 분말이, 당해 원료 분말의 90질량％ 이상의 철기 분말을 함유하고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 바인더의 질량(mb)의 비율 [mb/(mr＋mg)×100]이, 0.10∼0.80질량％이고,
상기 원료 분말의 질량(mr)과 상기 흑연분의 질량(mg)의 합계에 대한 상기 흑연분의 질량(mg)의 비율 [mg/(mr＋mg)×100]이, 0.6∼1.0질량％인,
분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 바인더가, 지방산 아미드, 공중합 폴리아미드, 폴리우레탄 및, 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상인, 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 원료 분말이, 합금용 분말 및 절삭성 개선재분으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 부원료를 함유하는, 분말 야금용 분말 혼합물의 제조 방법.
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