TW202018099A

TW202018099A - 合金粉末組成物

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Publication number: TW202018099A
Application number: TW108131349A
Authority: TW
Inventors: 長瀬石根; 山本知己; 小山治雄; 服部広基
Original assignee: 日商大同特殊鋼股份有限公司
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-05-16
Also published as: JP2020037735A; KR20200026134A; JP7400218B2; TWI727414B; KR102239632B1

Abstract

本發明係關於一種合金粉末組成物，其包含：合金粉末；0.005質量%或以上及0.200質量%或以下之流動性改良粒子；及0.5質量%或以上及1.5質量%或以下之潤滑劑，其中該合金粉末係由沃斯田鐵不鏽鋼製成且具有20μm或以上及30μm或以下之50%直徑D₅₀，及其中該等流動性改良粒子係由選自由Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、SiO₂、及TiO₂所組成之群之至少一種金屬氧化物製成、具有5nm或以上及35nm或以下之50%直徑D₅₀、且具有疏水性表面。

Description

合金粉末組成物

本發明係關於一種合金粉末組成物，及更特定言之係關於一種適用於製造由沃斯田鐵不鏽鋼製成之高密度燒結組件的合金粉末組成物。

「壓製成型(press-molding)方法」係指經由將潤滑劑混入至不鏽鋼、鐵、銅或其類似物之合金粉末中，將合金粉末填充至模具中及將合金粉末壓製成型，並於燒結爐中熱處理成型體來獲得燒結組件之方法。壓製成型方法可以高生產力製造複雜且高度準確的機器組件。因此，燒結組件被廣泛地使用於諸如電力、機器、及汽車之領域中。

在經由使用壓製成型方法製造燒結組件之情況中，當合金粉末具有較小粒徑時，燒結組件具有較高密度。然而，當合金粉末具有較小粒徑時，合金粉末具有低流動性，其使得難以將合金粉末填充至模具中。另一方面，已知曉金屬射出成型(MIM)方法、造粒方法、及其類似方法為獲得高密度燒結組件之技術，但此等方法由於其之高製程成本而無法應用至需要低廉價格的應用(例如，汽車應用)。

為解決前述問題，習知技術已作出各種提案。

舉例來說，專利文獻1揭示一種用於高密度燒結體之混合粉末，其中將Fe-B粉末摻混至由沃斯田鐵不鏽鋼製成的主要粉末中。

專利文獻1說明(a)由於Fe於沃斯田鐵中具有較於肥粒鐵中小的擴散係數，沃斯田鐵不鏽鋼很難利用燒結反應進行；及(b)當將與由沃斯田鐵不鏽鋼製成之主要粉末引起共晶反應之次要粉末(例如，Fe-B粉末)添加至主要粉末時，於主要粉末之間隙中形成液相，且發生局部液相燒結而提高燒結體之燒結密度。

專利文獻2揭示一種冶金用之粉末組成物，其包含85重量%或以上之鐵基金屬粉末、0.005重量%至3重量%之黏結劑、0.1重量%至2重量%之潤滑劑、及0.005重量%至2重量%之具有小於40nm之平均粒徑的微粒二氧化矽。

專利文獻2說明(a)當微粒二氧化矽作為流化劑摻混於鐵基金屬粉末中時，粉末組成物的流動性增加；(b)當將潤滑劑添加至鐵基金屬粉末中時，自模腔移除模製組件所需之彈射力可減小；及(c)流化劑亦於成型製程中作為內部潤滑劑。

為利用壓製成型方法有效率地大量生產燒結組件，需以高效率將合金粉末填充至模具中。因此，用於燒結組件之合金粉末需具有高流動性。為獲得高流動性，通常使用具有約60μm之平均粒徑的合金粉末來製造燒結組件。

然而，在利用具有約60μm之平均粒徑之沃斯田鐵不鏽鋼粉末於一般的壓實壓力(約7t/cm²)下製造燒結組件的情況中，燒結密度約為86%，且無法獲得維持氣密性所需的高燒結密度(91%或以上)。此外，由於孔隙度約為14%，因此抗腐蝕性、硬度、及強度不足。

另一方面，由於肥粒鐵不鏽鋼具有高可燒結性，因此即使係於高生產力之一般製造條件下，肥粒鐵不鏽鋼亦可相當容易地達成高燒結密度。然而，由於肥粒鐵不鏽鋼之耐熱性差，因此由肥粒鐵不鏽鋼製成的燒結組件仍被使用在低溫部分處的排氣系統組件或其類似物中。

為以低成本製造具有優異耐熱性及氣密性之燒結組件，需要包含沃斯田鐵不鏽鋼作為主要組分、流動性及可燒結性優異、且可利用壓製成型方法製造高密度燒結組件的合金粉末組成物。然而，迄今為止，尚未提出此一合金粉末組成物。

專利文獻1：JP-A-2001-089801

專利文獻2：日本專利第3964135號

本發明旨在提供一種合金粉末組成物，其包含沃斯田鐵不鏽鋼作為主要組分、流動性及可燒結性優異、且可利用壓製成型方法製造高密度燒結組件。

為達成目的，根據本發明之合金粉末組成物具有以下組態。

(1)該合金粉末組成物包含：

由沃斯田鐵不鏽鋼製成且具有20μm或以上及30μm或以下之50%直徑(D₅₀)的合金粉末；

由選自由Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、SiO₂、及TiO₂所組成之群之至少一種金屬氧化物製成、具有5nm或以上及35nm或以下之50%直徑(D₅₀)、且具有疏水性表面的流動性改良粒子；及

潤滑劑。

(2)該合金粉末組成物具有0.005質量%或以上及0.200質量%或以下之流動性改良粒子之含量，及

0.5質量%或以上及1.5質量%或以下之潤滑劑之含量。

該合金粉末組成物可包括由矽烷偶合劑所構成之塗膜，其在流動性改良粒子之外或替代流動性改良粒子來塗覆合金粉末之粒子表面。

該具有20μm至30μm之D₅₀的合金粉末具有高可燒結性但低流動性。當將滿足預定條件之流動性改良粒子添加至此一合金粉末時，可改良流動性同時仍維持高可燒結性。因此，當使用此一合金粉末組成物作為原料時，可利用低成本的壓製成型方法來製造具高密度及高耐熱性的燒結組件。明確言之，即使利用由沃斯田鐵不鏽鋼製成之合金粉末，仍可藉由壓製成型方法獲得91%或以上之燒結密度。

即使係在添加流動性改良粒子之外或替代添加流動性改良粒子使合金粉末之粒子表面經受SC處理之情況中，仍可獲得相同效應。

圖1顯示當利用沃斯田鐵不鏽鋼(SUS304L)粉末及肥粒鐵不鏽鋼(SUS434L)粉末(兩者皆具有約60μm之50%直徑(D₅₀))製造燒結組件時，於壓實壓力與壓實密度及燒結密度之間的關係。

圖2顯示於實施例1及比較實施例1中獲得之燒結體之鹽水噴霧試驗的結果。

圖3係顯示燒結溫度對SUS304L燒結體之燒結密度之影響的圖。

圖4係顯示SUS304L燒結體之燒結密度與硬度之間的關係圖。

[具體例]

以下將詳細說明本發明之具體例。

1. 合金粉末組成物

根據本發明之合金粉末組成物具有以下組態。

(1)合金粉末組成物包含：

潤滑劑。

(2)合金粉末組成物具有0.005質量%或以上及0.200質量%或以下之流動性改良粒子之含量，及

0.5質量%或以上及1.5質量%或以下之潤滑劑之含量。

1.1. 合金粉末

1.1.1. 組成

合金粉末係由沃斯田鐵不鏽鋼製成。在本發明中，沃斯田鐵不鏽鋼之組成並無特定限制，且最佳組成可根據用途來選擇。

應用於本發明之沃斯田鐵不鏽鋼的實例包括：(a)18Cr-8Ni-低C鋼(SUS304L)；(b)18Cr-12Ni-2.5Mo-低C鋼 (SUS316L)；(c)25Cr-20Ni鋼(SUS310S)；及(d)21Cr-24.5Ni-4.5Mo-1.5Cu-低C鋼(SUS890L)。

1.1.2. 平均粒徑及粒度分佈

「50%直徑(D₅₀)」係指粒度之積分值為50%時的粒徑(中間直徑)。

「10%直徑(D₁₀)」係指粒度之積分值為10%時的粒徑。

「90%直徑(D₉₀)」係指粒度之積分值為90%時的粒徑。

合金粉末之D₅₀會影響燒結組件的密度及生產力。可燒結性隨著合金粉末之D₅₀的減小而改良，且可獲得高密度燒結組件。然而，在D₅₀過小的情況中，流動性減小且很難將合金粉末有效率地填充至模具中。因此，D₅₀需為20μm或以上。D₅₀較佳為22μm或以上。

另一方面，流動性隨D₅₀的增大而增加。然而，在D₅₀過大的情況中，可燒結性減小且無法獲得由沃斯田鐵不鏽鋼製成之具高密度(91%或以上之相對密度)的燒結組件。因此，D₅₀需為30μm或以下。D₅₀較佳為28μm或以下。

一般而言，燒結密度隨合金粉末之粒度分佈的變窄而增大，另一方面，使合金粉末之粒度分佈超過需要地狹窄會導致合金粉末的成本增加。為同時達成相當高的燒結密度及低成本，合金粉末較佳具有(a)7μm或以上及13μm或以下之10%直徑(D₁₀)，及(b)40μm或以上及65μm或以下之90%直徑(D₉₀)。

1.2 流動性改良粒子

「流動性改良粒子」係指由金屬氧化物製成的奈米尺寸粒子。當將預定量之金屬氧化物奈米粒子添加至20μm至30μm之合金粉末時，合金粉末的流動性獲得改良。據認為此係由於流動性改良粒子降低合金粉末之間的摩擦阻力所致。

1.2.1. 組成

在本發明，流動性改良粒子係由Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、SiO₂、及TiO₂製成。任何此等金屬氧化物皆具有改良由沃斯田鐵不鏽鋼製成之合金粉末之流動性的大效果，且因此適合作為流動性改良粒子之材料。流動性改良粒子可由此等金屬氧化物中之任一者製成，或可為兩種或更多種此等金屬氧化物之混合物。

其中，以ZrO₂、SiO₂、及/或TiO₂作為流動性改良粒子為較佳。此係由於由含有此等金屬氧化物之合金粉末組成物製造之燒結組件針對鹽水噴霧的抗腐蝕性優異。

此外，流動性改良粒子之表面須為疏水性。流動性改良粒子具有大表面積，且因此容易吸收水分。當流動性改良粒子吸收水分時，粒子之間的接觸阻力增加，且合金粉末組成物的流動性減小。

相對地，在流動性改良粒子之表面為疏水性的情況中，可防止流動性改良粒子吸收水分，以致改良合金粉末組成物於壓製成型期間的流動性。

關於使流動性改良粒子之表面成為疏水性的方法，存在，例如，利用矽烷偶合劑處理流動性改良粒子之表面的方法。稍後將說明利用矽烷偶合劑處理的細節。

1.2.2. 平均粒徑

在流動性改良粒子具有過小D₅₀的情況中，無法獲得流動性改良效果。因此，流動性改良粒子需具有5nm或以上、及較佳6nm或以上之D₅₀。

另一方面，在流動性改良粒子具有過大D₅₀的情況中，無法獲得具高密度的燒結體。因此，流動性改良粒子需具有35nm或以下、及較佳20nm或以下之D₅₀。

1.2.3. 含量

「流動性改良粒子之含量」係指流動性改良粒子之質量(W_p)對合金粉末組成物之總質量(W_總)的比(=W_p×100/W_總)。

在流動性改良粒子之含量過小的情況中，合金粉末的流動性減小。為獲得高流動性，流動性改良粒子之含量需為0.005質量%或以上。流動性改良粒子之含量較佳為0.01質量%或以上。

另一方面，在流動性改良粒子之含量變得過大的情況中，合金粉末的可燒結性減小。因此，流動性改良粒子之含量需為0.200質量%或以下。流動性改良粒子之含量較佳為0.100質量%或以下。

1.3. 潤滑劑

1.3.1. 組成

除了流動性改良粒子外，進一步將潤滑劑添加至合金粉末。添加潤滑劑係為了促進成型體於壓製成型期間自模具的彈射。

潤滑劑的組成並無特定限制，只要其係具有潤滑效果的化合物即可。潤滑劑的實例包括硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、乙烯雙硬脂酸醯胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋁、及硬質酸鋇。此等潤滑劑可單獨或以其兩者或更多者之組合使用。

1.3.2. 含量

「潤滑劑之含量」係指潤滑劑之質量(W_L)對合金粉末組成物之總質量(W_總)的比(=W_L×100/W_總)。

在潤滑劑之含量過小的情況中，合金粉末的可燒結性減小。因此，潤滑劑之含量需為0.5質量%或以上。潤滑劑之含量較佳為0.7質量%或以上，及更佳為0.8質量%或以上。

另一方面，在潤滑劑之含量過大的情況中，合金粉末的流動性減小。因此，潤滑劑之含量需為1.5質量%或以下。潤滑劑之含量較佳為1.3質量%或以下，及更佳為1.2質量%或以下。

1.4. 利用矽烷偶合劑之處理

1.4.1. 概述

「利用矽烷偶合劑之處理(SC處理)」係指利用由矽烷偶合劑製成之塗膜塗覆合金粉末之表面的處理。矽烷偶合劑之類型並無特定限制，及可根據用途選擇最佳類型。

矽烷偶合劑之實例包括3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、及3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基乙氧基矽烷。

對合金粉末表面之SC處理係與流動性改良粒子類似地，具有改良合金粉末之流動性的效果。據認為此係由於合金粉末之表面藉由SC處理成為疏水性而阻止水分吸收。

可替代添加流動性改良粒子或在添加流動性改良粒子之外來進行SC處理。當同時進行SC處理及添加流動性改良粒子時，存在改良合金粉末之疏水性功能且進一步改良流動性的優點。

1.4.2. 塗膜之含量

「塗膜之含量」係指藉由SC處理引入之塗膜之質量(W_SC)相對於合金粉末組成物之總質量(W_總)的比(=W_SC×100/W_總)。

在塗膜之含量過小的情況中，合金粉末的流動性減小。因此，塗膜之含量需為0.005質量%或以上。塗膜之含量較佳為0.01質量%或以上。

另一方面，在塗膜之含量過大的情況中，合金粉末的可燒結性減小。因此，塗膜之含量需為0.300質量%或以下。塗膜之含量較佳為0.100質量%或以下。

2. 製造合金粉末組成物之方法

根據本發明之合金粉末組成物可經由(a)使合金粉末視需要經受SC處理，向其中添加潤滑劑並將其混合，及(b)進一步將流動性改良粒子添加至合金粉末-潤滑劑混合物並將其混合來製造。或者，根據本發明之合金粉末組成物可經由(a’)使合金粉末經受SC處理，向其中添加潤滑劑並將其混合來製造。

製造合金粉末之方法並無特定限制。製造合金粉末之方法的實例包括水噴霧方法、氣體噴霧方法、旋噴熔煉(melt-spinning)方法、旋轉電極方法、及還原方法。

用來混合原料摻混物之方法亦無特定限制。用來混合原料摻混物之混合器的實例包括雙錐(double-cone)混合器及V型錐體(V-cone)混合器。

更明確言之，SC處理較佳係經由將含矽烷偶合劑之溶液噴霧至合金粉末及將其乾燥來進行。

3. 功能

圖1顯示當利用沃斯田鐵不鏽鋼(SUS304L)粉末及肥粒鐵不鏽鋼(SUS434L)粉末(兩者皆具有約60μm之50%直徑(D₅₀))製造燒結組件時，於壓實壓力與壓實密度及燒結密度之間的關係。將燒結溫度設至1,200℃。在壓實壓力相同的情況中，不管粉末組成為何，壓實密度實質上相同。然而，燒結密度大大地取決於粉末組成，且沃斯田鐵不鏽鋼具有較肥粒鐵不鏽鋼低的燒結密度。

舉例來說，當壓實壓力為7t/cm²時，在沃斯田鐵不鏽鋼及肥粒鐵不鏽鋼各者中之壓實密度約為83%。另一方面，肥粒鐵不鏽鋼之燒結密度約為91%(增加約8%)，同時沃斯田鐵不鏽鋼之燒結密度約為86%至87%(增加約3%至4%)。據認為此係由於沃斯田鐵中之Fe的擴散係數較於肥粒鐵中者低。

如前所述，在利用壓製成型方法製造燒結組件之情況中，一般使用具有約60μm之D₅₀的合金粉末。具有約60μm之D₅₀的合金粉末的流動性優異且成本低，但具有低可燒結性。因此，當利用具有低可燒結性之沃斯田鐵不鏽鋼粉末於一般條件下製造燒結組件時，可達成的燒結密度低於90%。

另一方面，關於獲得高密度燒結體之方法，例如，已知曉金屬射出成型(MIM)方法。由於在MIM方法中使用具有約10 μm之D₅₀的粉末，即使就沃斯田鐵不鏽鋼而言，燒結密度亦達到約97%。然而，MIM方法具有高製程成本。

相對地，具有20μm至30μm之D₅₀的合金粉末具有高可燒結性但低流動性。當將滿足預定條件之流動性改良粒子添加至此一合金粉末時，可在維持高可燒結性的同時改良流動性。因此，當將此一合金粉末組成物使用作為原料時，可利用低成本的壓製成型方法製造具高密度及高耐熱性的燒結組件。明確言之，即使在由沃斯田鐵不鏽鋼製成之合金粉末的情況中，亦可藉由壓製成型方法獲得91%或以上之燒結密度。

當已在添加流動性改良粒子之外或替代添加流動性改良粒子使合金粉末之表面經受SC處理時，可獲得相同效果。

[實施例]

(實施例1至41，比較實施例1至14)

1. 製造樣品

使用SUS304L、SUS316L、SUS310S、或SUS890L作為合金粉末。藉由水噴霧方法製造合金粉末。經由分級方法控制合金粉末之50%直徑(D₅₀)及粒度分佈。此外，利用矽烷偶合劑-3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷預處理一些合金粉末。

使用SiO₂、Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、或TiO₂作為流動性改良粒子。流動性改良粒子係經由利用磨碎機將具有97%或以上之化合物純度的試劑粉碎至奈米尺寸來製得。除了比較實施例9外，使流動性改良粒子之表面經受利用3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷的SC處理。

此外，使用硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、或乙烯雙硬脂酸醯胺作為潤滑劑。

於視需要對合金粉末進行SC處理後，將預定量的潤滑劑添加至合金粉末，及利用雙錐混合器混合原料。此外，視需要向其中添加預定數目的流動性改良粒子，且利用雙錐混合器混合原料來獲得合金粉末組成物。

將所得之合金粉末組成物填充於內徑11mm之模具中，並利用液壓機在686MPa之壓力下壓製成型。壓製成型係在70℃或以下進行。

此外，使成型體經受熱處理以獲得燒結體。燒結溫度係1,170℃。燒結氛圍係於真空中。

2. 試驗方法

2.1. 粉末特性

2.1.1. 合金粉末之粒度分佈

利用雷射繞射方法(Microtrac，MT-3300)測量合金粉末之粒度分佈。自所得之粒度分佈，計算D₅₀(平均值，累積50%)、D₁₀(累積10%)、及D₉₀(累積90%)。

2.1.2. 合金粉末組成物之流動性評估

根據用來測量金屬粉末之流動性的方法(JIS Z 2502：2012)評估合金粉末之流動性。然而，當將潤滑劑添加至合金粉末時，流動性減小且合金粉末未流動通過在用來測量金屬粉末之流動性之方法(JIS Z 2502：2012)中所使用之具有2.63mm孔隙直徑的漏斗。因此，在用來測量金屬粉末之視密度之方法(JIS Z 2504：2012)中使用具有5mm孔隙直徑的漏斗。將50g之合金粉末組成物置於漏斗中，及測量合金粉末組成物完全流出的時間。

2.2. 燒結體特性

2.2.1. 燒結體之相對密度

測量燒結體之密度以計算燒結體之相對密度。使用SUS304L：7.93g/cm³、SUS316L：7.98g/cm³、SUS310S：7.98g/cm³、及SUS890L：8.05g/cm³作為真密度。

2.2.2. 硬度

根據JIS Z 2245：2016進行洛氏(Rockwell)硬度(HRB)試驗。

2.2.3. 耐腐蝕性

根據JIS Z 2371：2015進行中性鹽水噴霧試驗。耐腐蝕性的評估係由確認腐蝕的時間(於24、48、72、96、及120小時時確認是否生鏽)來描述，並將即使於120小時後仍未發生腐蝕的情況描述為「120<」。

3. 結果

3.1. 表1(實施例1至20，比較實施例1至9)

表1顯示合金粉末組成物及燒結體之特性、合金粉末之粒徑、流動性改良粒子之平均粒徑及含量、及潤滑劑之類型及含量。圖2顯示於實施例1及比較實施例1中獲得之燒結體之鹽水噴霧試驗的結果。自表1及圖2揭露下述結果。

表1

3.1.1. 合金粉末之粒徑(實施例1至5，比較實施例1至3)

(1)在合金粉末具有63.2μm之D₅₀的情況中，合金粉末組成物的流動性高，但燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性減小(比較實施例1)。在合金粉末具有33.4μm之D₅₀的情況中，硬度及耐腐蝕性經改良，但燒結密度(相對密度)低於91%(比較實施例2)。

(2)在合金粉末具有低於20μm之D₅₀的情況中，燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性高，但合金粉末組成物的流動性減小(比較實施例3)。

(3)在合金粉末具有20μm至30μm之D₅₀的情況中，合金粉末組成物的流動性高，且燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性亦增加(實施例1至5)。

(4)耐腐蝕性隨燒結體之燒結密度的增加而提高(圖2)。

3.1.2. 流動性改良粒子之含量(實施例6至10，比較實施例4)

(1)在流動性改良粒子(SiO₂)之含量為0.050質量%至0.200質量%之情況中，合金粉末組成物之流動性增加，且燒結密度亦增加(實施例6至10)。

(2)在流動性改良粒子之含量過高之情況中，燒結密度減小(比較實施例4)。

3.1.3. 潤滑劑之類型及量(實施例11至14，比較實施例5至6)

(1)在潤滑劑之含量小的情況中，燒結體的燒結密度減小(比較實施例5)。另一方面，在潤滑劑之含量過高的情況中，燒結密度減小，且合金粉末組成物之流動性亦減小(比較實施例6)。

(2)在潤滑劑之含量適當的情況中，燒結體的燒結密度高，且合金粉末組成物之流動性亦增加(實施例11及12)。

(3)即使改變潤滑劑的類型，仍觀察到幾乎相同的效果(實施例13及14)。

3.1.4. 流動性改良粒子之直徑及SC處理(實施例15至20，比較實施例7至9)

(1)燒結體之燒結密度隨流動性改良粒子之D₅₀的減小而增加(實施例15至20)。

(2)在流動性改良粒子之D₅₀超過35nm的情況中，燒結體之燒結密度減小(比較實施例7及8)。

(3)在流動性改良粒子未經受SC處理的情況中，流動性減小(比較實施例9)。

3.2. 表2(實施例21至28)

表2顯示合金粉末組成物及燒結體之特性、及流動性改良粒子之組成。自表2揭露以下結果。

(1)即使在使用Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、或TiO₂作為流動性改良粒子之情況中，合金粉末組成物之流動性高，且燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性亦增加(實施例21至26)。

(2)即使在使用兩種材料作為流動性改良粒子之情況中，亦觀察到幾乎相同的效果(實施例27及28)。

(3)含有ZrO₂或TiO₂之燒結體具有較含有其他流動性改良粒子之燒結體高的耐腐蝕性(實施例23，實施例26)。

3.3. 表3(實施例29至34，比較實施例10至12)

表3顯示合金粉末組成物及燒結體之特性、及合金粉末之組成。自表3揭露以下結果。

(1)即使在合金粉末之組成不同的情況中，合金粉末組成物之流動性經由添加適當數目的流動性改良粒子而提高，且燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性亦增加(實施例29至34)。

(2)在完全未添加流動性改良粒子的情況中，不管合金粉末的組成為何，合金粉末組成物的流動性皆減小。結果，燒結體的燒結密度、硬度、及耐腐蝕性亦減小(比較實施例10至12)。

3.4. 表4(實施例35至41，比較實施例13及14)

表4顯示合金粉末組成物及燒結體之特性、及SC處理。自表4揭露以下結果。

(1)即使在進行SC處理來替代添加流動性改良粒子之情況中，合金粉末組成物之流動性增加，且燒結體之燒結密度、硬度、及耐腐蝕性亦增加(實施例35至40)。

(2)在藉由SC處理形成之塗膜之含量過小的情況中，合金粉末組成物的流動性減小(比較實施例13)。另一方面，在藉由SC處理形成之塗膜之含量過高的情況中，燒結體的燒結密度減小(比較實施例14)。

(3)在同時進行添加流動性改良粒子(SiO₂)及SC處理之情況中，獲得實質上相同的效果(實施例41)。

(實施例42，比較實施例15)

1. 製造樣品

經由以與實施例3相同之方式使用SUS304L粉末(D₅₀=25.1μm，高密度粉末)來製造燒結體，僅除了改變燒結溫度(實施例42)。經由以與比較實施例1相同之方式使用SUS304L粉末(D₅₀=63.2μm，一般的燒結粉末)來製造另一燒結體，僅除了改變燒結溫度(比較實施例15)。

2. 試驗方法

2.1 燒結體之相對密度

燒結體之相對密度係以與實施例3相同的方式來測量。

2.2. 硬度

洛氏硬度(HRB)試驗係以與實施例3相同的方式進行。

3. 結果

圖3顯示燒結溫度對SUS304L燒結體之燒結密度的影響。圖4顯示SUS304L燒結體之燒結密度與硬度之間的關係。自圖3及圖4揭露以下結果。

(1)燒結密度隨燒結溫度之提高而增加。特定而言，在使用具有約25μm之D₅₀之合金粉末的情況中，當燒結溫度為1,170℃或更高時，燒結體的相對密度超過91%。然而，在使用具有約60μm之D₅₀之合金粉末的情況中，即使當燒結溫度為1,250℃時，相對密度低於90%。

(2)硬度隨燒結密度的增加而增加。

雖然已詳細說明本發明之具體例，但本發明並不受限於該等具體例，且可於範疇內進行各種修改而不脫離本發明之精神。

本申請案係以2018年8月31日提出申請之日本專利申請案第2018-163003號為基礎，其內容以引用的方式併入本文。

(工業應用性)

根據本發明之合金粉末組成物可用於製造各種需要耐熱性的燒結組件(例如，感測器螺母(sensor boss)及燒結凸緣)。

Claims

一種合金粉末組成物，其包含：

合金粉末；

0.005質量%或以上及0.200質量%或以下之流動性改良粒子；及

0.5質量%或以上及1.5質量%或以下之潤滑劑，

其中該合金粉末係由沃斯田鐵不鏽鋼製成且具有20μm或以上及30μm或以下之50%直徑D₅₀，及

其中該等流動性改良粒子係由選自由Al₂O₃、MgO、ZrO₂、Y₂O₃、CaO、SiO₂、及TiO₂所組成之群之至少一種金屬氧化物製成、具有5nm或以上及35nm或以下之50%直徑D₅₀、且具有疏水性表面。
如請求項1之合金粉末組成物，

其中，該等流動性改良粒子係由選自由ZrO₂、SiO₂及TiO₂所組成之群之至少一種金屬氧化物製成。
如請求項1之合金粉末組成物，其進一步包含由矽烷偶合劑所構成之塗膜，其塗覆該合金粉末之粒子表面。
如請求項2之合金粉末組成物，其進一步包含由矽烷偶合劑所構成之塗膜，其塗覆該合金粉末之粒子表面。
如請求項3之合金粉末組成物，其具有0.005質量%或以上及0.300質量%或以下之塗膜含量。
如請求項4之合金粉末組成物，其具有0.005質量%或以上及0.300質量%或以下之塗膜含量。
一種合金粉末組成物，其包含：

合金粉末；

由矽烷偶合劑所構成之塗膜，其塗覆該合金粉末之粒子表面；及

0.5質量%或以上及1.5質量%或以下之潤滑劑，

其中該合金粉末係由沃斯田鐵不鏽鋼製成且具有20μm或以上及30μm或以下之50%直徑D₅₀。
如請求項7之合金粉末組成物，其具有0.005質量%或以上及0.300質量%或以下之塗膜含量。
如請求項1至8中任一項之合金粉末組成物，

其中，該合金粉末具有：

7μm或以上及13μm或以下之10%直徑D₁₀；及

40μm或以上及65μm或以下之90%直徑D₉₀。