TWI233845B - Iron-based sintered compact and its production method - Google Patents

Description

I233845 狄、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本舍明係關於一種於製造_纟士爐 粉 八 口構件、刷子等時使用之 禾/ 口至用混合粉，特別B關七人 ^ 方 σ知特別疋關於-種鐵系燒結體及其製造 L用於製造作為固體潤滑劍 之鈣^ 口菔，闰，月^寺使用之防鏽性良好 、載糸結構件等。 [先前技術] -般㈣於燒結構件、燒結含油轴承、金屬石墨刷子 ^途的鐵粉因很容易生鏽’通常係與苯并三唾等有機防 鏽劑混合後使用。 惟，該等有機防鏽劑雖具有暫時性防鐵效果，但因會 5 0 C以上分解或揮發，在視奮所伯 沾、 在通φ所使用之70(TC以上的燒 〜溫度下會消失。故，燒纟士德力 〜 凡、、口傻與，又有防鏽是相同狀態，變 件很容易生鏽，此為問題所在。 另-方面’為使燒結後有防鏽性，乃提出將微量的鋅 、、鉍、鉛等金屬粉末與以鐵為主成分之燒結用粉末做混合 成為複合粉末燒結體。 但此等方式會增加新的製程，使製造過程變複雜，並 =會發生產品品質參差不齊的問題。且，即使混合錢或錯 寺金屬粉末’因僅分散著微小粒子而難以說達成均八 布。 77 習知之燒結體製造技術中，曾揭示了添加、混合含有 有機鈷金屬皂成分之添加劑0.1〜2.0重量％做為粉末冶金用 添加劑，再將混合粉末進行金屬模具成形燒結製造為燒結 1233845 體（例如，參照特開平10_462〇1號公報）。 θ提Α種於稀土類-鐵-石朋系永久磁鐵合金粗 Γ添加混合硬脂酸金屬鹽後進行乾式微粉碎之技術。該 稀土類-鐵硼系永Α， ’载口孟粗粉係含有以原子百分比計 稀土類元素R(包含γ夕#丄 之稀土類元素中1種或至少2種之組 5 )10 〜25%、删（β)ι 〜I)。/ 甘丛 、, } 2〆〇其餘成分以鐵（Fe)為主成分， 並依需要將一部分的鐵以擇 现擇自勤、鎳、鋁、鈮、鈦、鎢、 麵、鎵、釩、辞、錫中至少一 ^主^ 種之兀素在0〜15%的範圍内 做置換所得之物（例如’參照特開平6_2_9號公報）。 ^卜已揭不種永久磁鐵用合金粉末之成型改良劑 亥成3L改良劑係於擇自聚氧化乙烯烧驗、聚氧化乙稀單 脂肪酸酉旨、聚氧化乙烯烧基稀丙域中至少一種，使得硬脂 酸鹽中至少-種以1/20〜5/1的配合比配合所形成者(例如 ，參照特開昭6 1 -341 0 1號公報）。 [發明内容] 〜本發明之課題係以能在幾乎不變更先前製程的前提下 付到旎簡單提高防鏽效果的鐵系燒結體及該鐵系燒結體 之製造方法。 ^本發明者等為解決上述問題點，進行各種探討，發現 藉由使銦至少存在於燒結體之表面上，則即使是燒結㈣ 件仍能顯著提高防鏽效果。 本發明基於前述見解，乃提供： 1 · 一種具有防鏽機能之鐵系燒結體，其特徵為：在鐵系 燒結體表面上具有含0.01〜5at%銦之層體。 1233845 種具有防鏽機能之鐵系燒結體， 結體全體含有0.01〜5at%銦。 文為.鐵糸燒 3.-種以鐵為主成分之鐵系燒結體製造方法 為：在銦“或含有之氣體環境下進行燒結。Ά政 [實施方式] 在完成本發明之過程中，係著眼於 滑劑所添加之微量硬脂酸辞。 作為潤 但’發現硬脂酸辞會在燒結中散逸，且腐钮性古，合 有損壞燒結爐的問題，且1 回曰 1具防鏽效果與未添加時幾乎γ右 不同。 又另 如上所述，硬脂酸鋅僅於成形時做為潤滑劑使用 不適於做為提高防鏽效果的材料。 、’ 但，發現若要在燒結後仍維持高度之防鑛效果，藉由 將鐵系材料粉末於銦蒸氣或氧化亞㈣η2〇)等含銦氣體環 境氣氛下燒結’使至少在鐵系燒結體表面上形成含麵 0.01〜5at%之之層體，廿；仓 ,, x 層體並進一步使燒結體全體含有 0.01〜5at%之銦，則可顯著提高防鏽機能。 防鏽效果即使只纟〇.〇lat%以上的微量亦有效果。若 超過5at%以上’雖仍有防鏽效果，但是效果飽和，添加更 多是浪費，故希望含有0·01〜5at〇/〇的銦。 含有銦t氣體可使用以燒結之熱進行分解之氧化亞銦 (Ιη20)等化合物。 若為含0_01〜5at%銦條件的燒結體，可添加硬脂酸鋅 等金屬矣於粉末冶金用粉末再進行燒結，以提高作為成形 用潤滑劑的機能。 金屬切別希望為低溫揮發 發性金屬例如，銦矣 、，屬之金屬矣’低溫揮 鉬4等。 、〃、鈷皂、銅4、錳皂、 该等不單具有作為成形用 提高防鱗效果。當然，㈣可以得到二：，且可進-步 及潤滑效果。 开$良好的防鏽效果 另外，皂類可使用硬脂酸金屬 酸金屬皂等金屬皂。 、丙馱金屬皂、環烷 藉此方式，可在無須大幅變 k結體製程之前 ，使蚝結體的防鏽效果大幅地提高。 該等金屬妻通常希望對以鐵為 Μ ψν Φ mn ^ ^ „ 观刀之粉末冶金用金 屬知末100重置份，添加0.1〜2·〇重量份。 但，依燒結體之種類，其添加 定力卜、+、、夭上曰士 里τ以改k，即使不限 疋在上述添加虿亦可。即，可扃 心心i 持所需燒結體特性的範 圍内作任意設定。 礼 用以提高防鏽效果的條件為使鐵系燒結體表面具有 〇·〇1〜5at%之含銦層體。 實施例及比較例 以下，對本發明之實施例進行說明。又，本實施例充 其量不過為-例，並非限制發明。即本發明包括在本發明 技術思想範圍内，實施例以外之態樣或變形。 (實施例1) 將石墨粉對鐵粉（黑甲暴司還原鐵粉）混合i〇wt%。將 1233845 該混合粉（充填量丨.5〜2.5g)以成形壓力6t/cm2成形為約 1〇·〇6ιηπιφΧ2.70〜4.55mmH 之試驗片。 將成形為試驗片之成形體於批式氣體爐以燒結溫度 11 50°C，於導入銦蒸氣並在氫氣環境下進行燒結60分鐘 。燒結之後燒結體最外表層部含有一層0.05at%之銦。 將該燒結體安置於恆溫恆濕槽，並以溫度40°C、濕度 95%的環境氣氛進行336小時曝露試驗，以實施耐濕氧化 性試驗。耐濕氧化性試驗的結果如表1所示。 實施例 貫施例2 實施例3 貫施例4 實施g 實施！ 實施1 比較Ml 1匕較ϊΐΓΤ 表層之銦含量 0.05at% 0.1 at% 〇.5at% lat% 3at% 5 at% QO5at% ~0at%~ Oat% 0.005at% (貫施例2〜6) 表1 而才氧化性

96小時後 ◎沒有變色 ◎沒有變色 ◎沒有變色 ◎沒有變色 ◎沒有變色 沒有變色 "^沒有變色 X劇烈變色 X劇烈變色 △稍微變色 168小時後 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 X劇烈變色 X劇烈變色 X劇烈變色 336小時後 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色 〇少許變色

x同樣條件’製造將表層部所含之銦含量改變為 、〇’5at%、1 at%、3 at<3/。、5 at%之燒結體，並將該 結體安置於恆溫恆濕槽，以溫度赋、濕度㈣的枣 兄：汛進卩336小時曝露試驗，實施耐濕氧化性試驗 濕氧化性試驗的結果同樣如表1所示。 、 (比較例1) 10 1233845

2.5g)以成形壓力 73〜4.58mmH之試驗片。 化學工業製）、 0.8wt°/〇、1 .〇wt%。將該混合粉（ Θ 6t/cm2 成形為約 1150〇C， 將成形為試驗片之成形體於批式氣體爐以燒結溫度 c，於氫氣環境下進行燒結。 以溫度40°C、濕度 將该燒結體安置於恆溫恆濕槽 95 /〇的％ i兄氣氛進行336小時曝露試驗，實施耐濕氧化性 試驗。耐濕氧化性試驗的結果如表1所示。 (比較例2) 對鐵粉（黑甲聶司還原鐵粉）混合石墨粉l.Owt%。將該 混合粉（充填量1·5〜2 5g)以成形壓力6t/cm2成形為約 10.06mni(l)X2.70〜4.55mmH 之試驗片。 將成形為試驗片之成形體於批式氣體爐以燒結溫度 11 50°c，於不導入銦蒸氣但在氫氣之環境氣氛下進行燒結 60分鐘。燒結體表面不含銦層。 將該燒結體安置於恆溫恆濕槽，並以溫度40°C、濕度 95%的環境氣氛進行336小時曝露試驗，以實施耐濕氧化 性試驗。耐濕氧化性試驗的結果如表1所示。 (比較例3) 同樣的’對鐵粉（黑曱聶司還原鐵粉）混合石墨粉 l.Owt%。將該混合粉（充填量1.5〜2.5g)以成形壓力6t/cm2 成形為約10·〇6ηπηφχ2·70〜4.55mmH之試驗片。 將成形為試驗片之成形體於批式氣體爐以燒結溫度 11 1233845 c 於‘入少量銦蒸氣並在氫氣之環境氣氛下進行燒 結60分鐘。燒結後燒結體之最外表層部含有〇 〇〇5at%之 銦層。 將该燒結體安置於恆溫恆濕槽，並以溫度4〇t：、濕度 95/〇、的&境氣氛進行336小時曝露試驗，以實施耐濕氧化 性試驗。耐濕氧化性試驗的結果如表1所示。 (實施例7)

、、=合成之硬脂酸銦（銦含量12.0重量％)作微粉碎，並 通過篩網得到25〇網眼以下的微粉。 、將前述硬脂酸銦（下表中簡寫為「In」）、石墨粉分另, 對鐵粉（黑甲聶司還原鐵粉）混合0 8wt%、】加⑼。將該洁 合粉（充填量丨.5〜2.5g)以成形壓力61/啦2成形為％ 1〇·〇6ηιηιφχ2_70〜4.55mmH 之試驗片。

將成形為試驗片之成形體於批式氣體爐以燒結溫度 1150C ’於導人銦蒸氣並在t氣之環境氣氛下進行燒結以 分鐘。燒結後燒結體之最外表層部含有^域之姻層。 將該燒結體安置於恒溫恆濕溫度飢、濕度 9糊環境氣氛料336小時曝露試驗，以實施时濕氧化 性试驗。耐濕氧化性試驗的結果如表丨 厂吓〇 本實施例燒結體因使用硬脂酸銦，其成形性極為良好 以同樣方式，對鐵粉（黑甲聶司還 今』遇原鐵粉）各別或複合 添加硬脂酸鉍（鉍含量12.0重量％)、硬脂酸鎳（鎳含量12〇 重量％)、硬脂酸鈷（鈷含量12·0重量％)、硬脂酸銅（銅含量 12 1233845 12:重量:°)、硬腊鄉含量AO重量%)等卷，结果亦 可彳于到與貫施例7同樣的結果。 其次，如表】所明示般，未添加濁滑劑 較例]〜3在燒結後之对濕、耐氧化性試驗中於9二 曰）後發生變色（腐蝕），並進一步 小“ 丨近者柑間的經過，轡色程 度逐漸增加。到336小時後為劇烈變色。 另一方面’本發明之實施例杂 r 士 μ 、 貝轭例7皆在經過3 3 (5 小柃後，於上述耐濕、耐氧化性 $铷中只有少許變色，可 以了解其具有耐濕、耐氧化性。 έ士由以上可知’在燒結體表層含有既定量銦之本發明燒 體其耐濕、耐氧化性良好。再者，特別在使用添加金屬 皂之粉末冶金用混合粉時其成形性良好，並可進一步得到 耐蝕性提高的結果。 發明效果 如上所不，本發明可提供一種鐵系燒結體及其製造方 〉，可在不過度變動先前燒結體製程的前提下，簡單使防 :效果大幅提高，並可使燒結機械構件、燒結含油軸承、 至屬石墨刷等燒結體的防鏽效果大幅提高。 13

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 1. 一種具有防鏽機能之鐵系燒結體，其特徵為：在鐵 系燒結體表面具有含0.01〜5at%銦之層體。 2. —種以鐵為主成分之鐵系燒結體之製造方法，其特 徵為：在銦蒸氣或含有銦之氣體環境氣氛中進行燒結。 拾壹、圖式：

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