WO2000016937A1

WO2000016937A1 - Alliage en poudre, alliage en pastilles frittees et procede de production

Info

Publication number: WO2000016937A1
Application number: PCT/JP1999/005060
Authority: WO
Inventors: Katsuyoshi Kondoh; Ai Ito; Takatoshi Takikawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2000-03-30
Also published as: EP1118404A4; JP2000160203A; EP1118404A1

Description

明細書合金粉末、合金焼結体およびそれらの製造方法技術分野

本発明は、:'合金粉末、合金焼結体およびそれらの製造方法に関し、特に、アル 'ミニゥム合金粉末とその製造方法、鉄合金粉末と鉄合金焼結体の製造方法、金属粉末と金属焼結体に関するものである。

アルミニウム合金粉末とその製造方法は、特に、流動性に優れ、ギアロータやサイドプレートなどの高い寸法精度が要求される焼結アルミニウム合金部品に適用できるアルミニゥム合金粉末とその製造方法に関するものである。

鉄合金粉末と鉄合金焼結体の製造方法は、特に、流動性に優れるために圧粉成形体の寸法精度が向上し、その結果、焼結体の寸法精度が向上できる鉄合金粉末と鉄合金焼結体の製造方法とに関するものである。

金属粉末と金属焼結体は、特に、流動性に優れた金属粉末と、そのような金属粉末を用いた焼結体とに関するものである。背景技術

まず、アルミニウム合金粉末について説明する。

駆動系部品や動弁系部品に対して、近年軽量化が要求されており、それを実現させる方策として鉄系材料の代わりにアルミニウム合金の適用が検討されている。アルミニウム合金の中でも、特に、高強度、高硬度、高剛性および高耐熱性といつた優れた機械的特性を有する焼結アルミニウム合金が期待されている。たとえば、駆動系部品の 1つであるギアロータに代表されるように、いずれの部品も高い寸法精度が要求される。

しかしながら、原料粉末であるアルミニウム合金粉末は、鉄系粉末に比べると密度が低いために垂直方向へ落下しょうとする力が小さい。また、アルミニウム合金粉末は、一般にアトマイズ法によって形成されるため、粒子が微粒であり、しかも、図 1 5に示すように粉末表面に凹凸を有した粉末異形状を有している。そのため、アルミニウム合金粉末の流動性（流動度）および金型内への充填性が、鉄系粉末の場合と比較して顕著に劣るといった問題がある。

その結果、従来のアルミニウム合金粉末を金型内に供給して充填すると、粉末同士のプリッジング現象により充填された粉末内部に空隙が存在することがある。そして、この状態でアルミニウム合金粉末を圧粉成形すると、成形体の内部に空孔が不均一 t5分散してしまう。このため、成形体の密度が不均一となり、成形体の表面に亀裂が発生したり、成形体の寸法精度の悪化を招いたりする。さらに、圧粉成形体を焼結する際には、焼結現象が局所的に進行するために焼結体の寸法精度も悪化するといつた問題が生じる。

このような問題点を解決するために、特開平 0 4— 1 5 4 9 0 2号公報に記載されているように、たとえば図 1 6に示すように、アルミニウムの 1次粒子粉末 2同士をロール圧延により機械的に結合させるとともに、これを粉碎することによって、 1次粒子粉末 2よりも粒子径が大きい 2次粒子粉末 1 1を作製する乾式造粒法が適用された。この方法によって得られた 2次粒子粉末 1 1は、図 1 7に示すように、ロール圧延によってより偏平になった 1次粒子粉末 2が互いに固着したフレーク状の構造を有し、 1次粒子粉末 2よりも粒子径が大きくなる。このようにして、アルミニウム合金粉末が粗粒化することによって、アルミニウム合金粉末の流動性の改善効果が見出された。

しかしながら、乾式造粒法によつて形成されたアルミニウムの 2次粒子粉末では、運搬や移動させる際にその 2次粒子粉末に振動や衝撃が加わると、 1次粒子粉末同士が機械的に固着しているため、 2次粒子粉末中の 1次粒子粉末が再度分離して微粒子粉末が多く存在するようになる。その結果、アルミニウム合金粉末の流動性が経時変化して、再び上述した問題が生じるようになる。

次に、鉄合金粉末について説明する。

自動車部品や家電製品などの機械部品の製造方法としては、伝統的な铸造法や銅板からの切削加工による方法が採用されている。この他に、金属粉末を金型に充填して圧力をかけて成形し、その圧粉成形体を焼結炉で焼成を行なつて金属粉末間を結合させる焼結法がある。

焼結法では、铸造法より大量生産が可能であり、また、切削加工法より安価に製造することができるという利点を有している。

しかしながら、原料である金属粉末の流動性が悪い場合には、金属粉末の供給槽であるホッパー内で閉塞現象が生じたり、金型に金属粉末を充填させるシュ一ボックスから金属粉末が金型内へ入りにくくなることがある。このため、金型内におレ、て金属粉末が比較的多く入る部分とそうでない部分とが生じる。

そして、：金型内に金属粉末が充填された後も、金型の内部で金属粉末の移動が生じにくい。このため、圧力をかけて圧粉体を成形した後も、その圧粉体内で密度のばらつきが生じることがあった。また、個々の圧粉体間でも密度のばらつきが生じた。

そのような圧粉体を焼成すると、密度の違いによって収縮挙動が異なるために、焼成して得られる焼結体の密度のばらつきがさらに拡大してしまうことがあった。このため、焼結体の寸法精度が低下することがあった。したがって、得られた焼結体では、機械部品としてそのままでは適用することができず、さらなる機械加ェが必要になることがあった。その結果、製品の製造コストが上昇するという問題が発生した。

一方、粉末冶金用粉末の技術においては、主成分となる金属粉末以外に、 1種類以上の金属粒子または非金属粒子の添加が行なわれる。このとき、金属粉末の供給時にその金属粉末以外の成分の偏析現象が避けられず、圧粉体内部の成分の偏析が、焼結後の焼結体の寸法精度を低下させたり、あるいは、焼結体の機械強度を低下させるという問題があった。

このような成分偏析現象に対処するために、主成分となる金属粒子に他の非金属粒子を付着させる技術が提案されている（特許第 2 8 9 8 4 6 1号、特開平 5 - 1 4 8 5 0 5号公報など）。

しかしながら、成分偏析を防止した金属粉末では、金型内に金属粉末を均一に充填し圧粉体内における密度を均一にして、圧粉体および焼結体の寸法精度を向上させることは困難であることがわかった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、優れた流動性および充填性を有するアルミニウム合金粉末とその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、金型内に均一に充填でき、圧粉体内の密度のばらつきを低減させて焼結後の焼結体の寸法精度を向上することができる流動性の高い鉄合金粉末と、鉄合金焼結体の製造方法を提供することを目的とする。

さらに本発明は、優れた流動性を有し金型内へ均一に充填することのできる金属粉末と、金属焼結体を提供することを目的とする。発明の開示

本発明者らは、種々の実験および検討を行なった結果、優れた流動性および充填性を有するアルミニウム合金粉末とその製造方法を発明した。まず、その構成を以下に示す。

本発明の第 1の局面におけるアルミニウム合金粉末は、アルミニウムを主成分とする 1次粒子粉末を、バインダーによって互いに結合させた 2 7火粒子粉末からなるアルミニウム合金粉末である。

本発明の第 2の局面におけるアルミニウム合金粉末は、アルミニウムを主成分とする 1次粒子粉末を、互いに結合させた 2次粒子粉末からなるアルミニウム合金粉末であって、 2次粒子粉末は、 2次粒子粉末を投影することによって得られる投影像において、次の式、

針状比-粒子 1個の投影像における最大径ノ最大径に直交する方向の投影像の径

によって与えられる針状比の平均値が 2 . 0以下であるアルミニウム合金粉末である。

1次粒子粉末は、ァトマイズ法によって得られた急冷凝固粉末であることが好ましい。

2次粒子粉末の粒子径は 1 0 μ m以上 5 0 0 μ m以下であることが好ましい。 1次粒子粉末の粒子径は 5 a in以上 3 0 0 μ m以下であることが好ましレ、。

2次粒子粉末のうち、 5 0 μ m以上の粒子径を有する 2次粒子粉末は、 2次粒子粉末全体の 2 5重量％以下であることが好ましレ、。

日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（ J I S Z 2 5 0 2 ) に基づいて、口径 2 . 6 mm 0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 4 . 0秒 Z c m³ 以下であることが好ましい。

日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（ J I S Z 2 5 0 2 ) に基づいて、口径 4 . O mm 0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 2 . 5秒/ c m³ 以下であることが好ましい。

日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（ J I S Z 2 5 0 4 ) に基づいて測定! た 2次粒子粉末の見掛密度は、日本粉末冶金工業会による金属粉のタップ密度試験方法（ J P MA P 0 8 ) に基づいて測定した 2次粒子粉末のタップ密度の 8 0 %以上 1 0 0 %以下であることが好ましい。

2次粒子粉末を投影することによつて得られる投影像において、次の式、円形度 = 4 π Χ (粒子 1個の投影像の面積）ノ (粒子 1個の投影像の外周長さ） 2

によって与えられる円形度の平均値が 0 . 6以上である、ことが好ましい。

2次粒子粉末を投影することによって得られる投影像において、次の式、針状比 =粒子 1個の投影像における最大径 Ζ最大径に直交する方向の投影像の径

によって与えられる針状比の平均値が 2 . 0以下であることが好ましい。

バインダ一は有機系バインダ一であることが好ましい。

2次粒子粉末中の有機系バインダーの量は 0 . 0 5重量％以上0 . 5重量％以下であることが好ましい。

有機系バインダ一の分解温度は 4 0 0 °C以下であることが好ましい。

有機系バインダーは、ポリビュルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、力ルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシェチルセルロースからなる群から選ばれるレ、ずれかの有機化合物を主成分とすることが好ましい。

本発明の第 3の局面におけるアルミニゥム合金粉末の製造方法は、造粒工程と乾燥工程とを備えている。造粒工程では、アルミニウムを主成分とした粒子径 5 μ m以上 3 0 0 m以下の 1次粒子粉末を、有機系バインダ一の水溶液を介して互いに結合させて 2次粒子粉末を作製する。乾燥工程では、 2次粒子粉末中に含まれる水分を除去する。

造粒工程は、 1次粒子粉末を流動層内に浮遊させるとともに、浮遊している 1 次粒子粉末に有機系バインダ一の水溶液を噴霧することを含んでいることが好ましい。

乾燥工程は、 2次粒子粉末を流動層内で乾燥させることを含んでいることが好ましい。 '

乾燥工程は、流動層内に所定温度のガスを導入することを含んでいることが好ましい。

乾燥工程における、流動層内の温度は 6 0 °C以上 1 2 0 °C以下であることが好ましく、 7 0 °C以上 9 0 °C以下であることがより好ましい。

造粒工程における有機系バインダ一の水溶液の濃度は 1 %以上 8 %以下であることが好ましい。

次に、ァノレミニゥム合金粉末とその製造方法の特徴および作用効果について説明する。

2次粒子粉末からなるアルミニゥム合金粉末の特性について

1次粒子粉末（原料粉末）の粒子径

粒子径が 5 μ πι以上 3 0 0 μ πι以下のアルミニウムを主成分としたアルミニゥム合金粉末を出発原料粉末として用いる。この原料粉末は、アトマイズ法によつて得られた急冷凝固粉末である。本発明者は、この出発原料粉末である 1次粒子粉末を互いに結合して得られる 2次粒子粉末を用いることで、従来課題であった流動性や金型への充填性を改善することができることを見出した。

この 2次粒子粉末は、 1次粒子粉末を流動層内で浮遊させた状態で、 1次粒子粉末に有機系バインダー水溶液を噴霧して、 1次粒子粉末を互いに結合させ、水分を乾燥除去することによって形成される。この水分を乾燥除去する際に、 1次粒子粉末の粒子径が 5 μ m未満の場合では、 2次粒子粉末の比表面積が大きくなるために、焼結の際に酸化現象が顕著に進行して 2次粒子粉末同士の焼結性が阻害されるといった問題が生じる。なお、比表面積とは、単位量（体積）の粉末中に含まれる全粉末粒子の表面積の総和をいう。

一方、 1次粒子粉末の粒子径が 3 0 0 mを超える場合では、 2次粒子粉末の粒子径が 5 0 0 μ mまたは 1 mmを超えるために、粗大な 2次粒子粉末が形成されて、かえって 2次粒子粉末の流動性や充填性を阻害するといつた問題が生じる。したがって、本発明では、出発原料粉末であるアルミニウム合金の 1次粒子粉末の粒子径は 5 μ πι以上 3 0 Ο μ πι以下が望ましく、 1次粒子粉末のハンドリング性、経済性等の観点からは、粒子径は 4 0 μ m以上 2 0 0 μ m以下がより好ましい。こ

2次粒子粉末（複合造粒粉末）の粒子径

本発明の 2次粒子粉末は、図 1に示すように、 1次粒子粉末 2を有機系のバインダ一 3にて互いに結合して得られる 2次粒子粉末 1である。その 2次粒子粉末の粒子径は 1 0 μ πι以上 5 0 0 μ πι以下であることが望ましい。 2次粒子粉末の粒子径が 1 0 μ m未満の場合では、微粒粉末であるために十分な流動性が得られず、その結果、均一な密度分布を有する圧粉成形体を得ることが困難になる。一方、 2次粒子粉末の粒子径が 5 0 0 μ mを超える場合では、粗粒粉末となるためにかえって 2次粒子粉末の流動性や充填性が阻害されるといった問題が生じる。したがって、本発明では、 2次粒子粉末の粒子径は 1 0 μ πι以上 5 0 0 μ πι 以下であることが望ましく、金型の隙間への嚙み込みの抑制や 2次粒子粉末の流動性と充填性とを安定化させるためには、 2次粒子粉末の粒子径は 6 0 m以上 2 5 0 μ π以下であることがより好ましい。

また、このような 2次粒子粉末において、粒子径が 5 0 μ πι以下である 2次粒子粉末の全 2次粒子粉末に対する含有率は 2 5重量％以下であることが望ましい。粒子径が 5 0 μ m以下の 2次粒子粉末の含有率が 2 5重量％を超えると、日本ェ業規格による金属粉の流動度試験方法（J I S Z 2 5 0 2 ( 1 9 5 8—制定、 1 9 7 9—改正)）に規定される流動性の測定方法に基づいて、口径 2 . 6 mm </> のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 4. 0秒 Zc m³ を超えて十分な流動性が得られなくなる。

このため、たとえば、金型の肉厚さが 1 mm以下の極めて給粉が困難な金型を用いる場合では、 2次粒子粉末を均一かつ高速で充填することができなくなり、その結果、均一な密度分布を有する圧粉成形体を得ることが困難となる。ただし、上記日本工業規格による流動度試験方法に基づいて、口径 4 . 0 mm φのロート状オリフィス管を用いて測定した場合における 2次粒子粉末の流動性は 2. 5秒 /cm³ 以下となり、本発明で規定した適正範囲を満足する。

2次粒子粉末の流動性

本発明に係る 2次粒子粉末の流動性について、上記日本工業規格による流動度試験方法に基づいて、口径 2. 6 mm0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉 ¾の流動性は 4. 0秒 c m³ 以下である。また、同様に上記日本ェ業規格による流動性度試験方法に基づいて、口径 4. 0 mm φのロート状オリフイス管により測定した 2次粒子粉末の流動性は 2. 5秒 Zcm³ 以下である。本発明者は、 2次粒子粉末がこのような流動性を満足することで、高い寸法精度が要求される複雑形状部品の圧粉成形体を経済性よく創製するために有効であることを初めて見出した。口径 2. 6rnm0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 4. 0秒/ cm³ を超える場合や、口径 4. Omm 0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 2. 5秒/ c m³ を超える場合では、 2次粒子粉末を金型内に均一に充填するまでの時間が長くなるために、生産性を著しく低下させるといった問題がある。

特に、ギアロータのような複雑形状金型あるいは肉厚の小さレ、金型内へ 2次粒子粉末を給粉する場合には、 2次粒子粉末の充填性の改善はさらに重要となる。このような観点からも、 2次粒子粉末の流動性に関して、口径 4. Οιηπιφの口ート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性は 2. 0秒/ c m³以下であることがより望ましい。

2次粒子粉末の充填性（見掛密度とタップ密度の比率）

本発明に係る 2次粒子粉末の充填性について、日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（J I S Z 2504 (1960—制定、 1979—改正)）に基づいて測定した 2次粒子粉末の見掛密度（AD) は、日本粉末冶金工業会による金属粉のタップ密度試験方法（J PMA P 08- 1 992) に基づいて測定した 2次粒子粉末のタップ密度（TD) の 80%以上 100%以下である。本発明者は、 2次粒子粉末がこのような見掛密度とタツプ密度との比を満足することが、高い寸法精度が要求される複雑形状部品の圧粉成形体を経済性よく創製するために有効であることを初めて見出した。出発原料粉末であるアルミユウム合金の 1次粒子粉末では、 AD/TDの値は 60〜70%程度である。そのため、一般に工業的には金型内にアルミニウム合金粉末を充填する際には、シユーボックス（粉末供給箱）を数回往復させたり、振動を与えることにより、よりタップ密度に近い高充填状態になるような工夫が施されている。

これに対して、本発明に係る 2次粒子粉末では、見掛密度とタップ密度の比率 (AD/TB) の値が 80%以上であり、 1次粒子粉末に比べて、その値が大きく改善されている。このことにより、本発明に係る 2次粒子粉末では、シユーボックス等から金型内に 2次粒子粉末を給粉する際に、 2次粒子粉末をタップ密度に近い充填状態、すなわち、より緻密に充填することができる。その結果、圧粉成形時間を短縮することができる。

本発明に係る 2次粒子粉末の見掛密度とタツプ密度との比率が 80 %未満の場合では、 1次粒子粉末に比べて 2次粒子粉末の顕著な充填性の改善効果がなく、圧粉成形時間の短縮化による著しい経済性の効果を得ることが困難である。より好ましくは、本発明の 2次粒子粉末における見掛密度とタップ密度との比率は 8 5%以上 100%以下である。なお、 AD値が TD値を超えることはないので、 AD/TDの値は 100%以下となる。

2次粒子粉末の形状（円形度、針状比）

本発明に係る 2次粒子粉末では、図 2に示すように、 2次粒子粉末を投影することによって得られた投影像 1 aにおいて、粒子 1個あたりの面積を S、粒子 1 個の投影像の外周の長さを GLとすると、下記の（1) 式によって与えられる円形度の平均値が 0. 6以上である。

また、図 3に示すように、粒子 1個の投影像 1 aにおける最大径を Lmax 、最大径に直交する方向の投影像の径を Lとすると、下記の（2) 式によって与えられる針状比の平均値が 2. 0以下である。本発明者は、 2次粒子粉末が、円形度および針状比について上記条件を満たすことが、 2次粒子粉末の流動性を改善するために有効であることを見出した。

円形度 =4 π Χ (粒子 1個の投影像の面積 S) / (粒子 1個の投影像の外周長さ GU 2 (1)

針状比 ·■=粒子 1個の投影像における最大径 Lmax /最大径に直交する方向の投影像の径 L ( 2 )

( 1 ) 式および（2 ) 式で規定された円形度および針状比は、ともに 2次粒子粉末の球形度を表わす指標となる。すなわち、円形度が大きいほど、また針状比が小さいほど（ただし、 1 . 0以上）、その 2次粒子粉末が球形状に近くなり、その結果、 2次粒子粉末の流動性が向上する。

本発明に係る 2次粒子粉末において、円形度が 0 . 6未満または針状比が 2 . 0を超える場合では、 2次粒子粉末が本発明が規定する流動性を満足しなくなるといった問題が生じる。さらに、前述したように、口径 4 . O mm 0のロート状オリフィス管により測定した 2次粒子粉末の流動性が 2 . 0秒 Z c m³ 以下であるためには、円形度の平均値が 0 . 8以上であり、針状比の平均値が 1 . 5以下であることがより好ましい。なお、比較のために、図 1 1に示された従来の 2次粒子粉末では、その針状比は 5〜1 0程度である。

有機系バインダ一によって造粒された 2次粒子粉末

本発明に係る 2次粒子粉末 1は、図 4に示すように、 1次粒子粉末 2を窒素などのガス 5によって流動層 4内に浮遊させるとともに、ノズル 6から有機系のバィンダ一水溶液 7を浮遊した 1次粒子粉末に噴霧することにより、 1次粒子粉末 2を互いに結合させて形成される。

その 2次粒子粉末に含まれる有機系バインダ一の量は 2次粒子粉末の重量に対して 0 . 0 5重量％以上0 . 5重量％以下である。

従来、図 1 0に示すように、ローラコンパクタ一やプレス等により圧延、圧縮などの塑性加工を施して機械的に 1次粒子粉末同士を結合させることによって、粗大な 2次粒子粉末を作製することは可能であった。しかしながら、このような手法により得られた 2次粒子粉末は、図 1 1に示すように、球状ではなく偏平状に近くなるために、 2次粒子粉末の流動性を十分に改善することは困難であった。また、前述したように、このような機械的に結合されて得られる 2次粒子粉末に、運搬や移動の際に振動や衝撃が加わると、 2次粒子粉末同士が機械的に固着しているために、再度 2次粒子粉末が分離して微粒子粉末が多く存在するようになり、 2次粒子粉末の流動性が経時変化する。

このような問題点を解決するために、本発明者は、強固な結合力を有し、かつ、得られた 2次粒子粉末が球形状になり、さらに、その圧粉成形体を焼結する際に焼結体中に残存しないように加熱過程で分解するような特性を有する有機系バインダ一を結合剤として用いることが有効であることを見出した。

特に、安全性および経済性の観点から、バインダーの溶媒としてはアルコール系の有機溶媒ではなく、水を溶媒としたバインダー水溶液を使用する。そして、得られた 2 子粉末中の有機系バインダ一の量は、 2次粒子粉末全体に対して 0 . 0 5重量％以上0 . 5重量％以下であることが望ましい。有機系バインダーの量が 0 . 0 5重量％未満であると、 1次粒子粉末同士が十分に結合せずに、微粒な 1次粒子粉末が残存するために、 2次粒子粉末の流動性を十分に改善できないといった問題が生じる。

一方、有機系バインダーの量が 0 . 5重量％を超えても、 2次粒子粉末の流動性はさらに向上することはなく、かえって 2次粒子粉末同士がさらに結合して、粒子径が 5 0 0 /i mを超えるような粗大粉末が形成されて、 2次粒子粉末の流動性が低下する。また、 2次粒子粉末中の有機系バインダーを熱分解により除去する時間が長くなるために経済性の問題が生じる。

したがって、本発明に係る 2次粒子粉末中の有機系バインダ一の量は 2次粒子粉末全体に対して 0 . 0 5重量％以上0 . 5重量％以下であることが望ましく、 2次粒子粉末の流動性の向上と有機系バインダーの除去時間の短縮化のバランスを考慮すると、有機系バインダーの量は 0 . 1 5重量％以上 0 . 4重量％以下であることがより好ましい。

有機系バインダ一の特性および種類

上述したように、有機系バインダーを除去するには、圧粉成形体を焼結する前に焼結温度よりも低い温度域での予備加熱工程（脱バインダー工程）が必要となる。この工程の処理時間を短縮することは、経済性の向上に大きく寄与する。一般に、アルミニゥム合金粉末の焼結現象は 4 3 0〜 5 7 0 °Cの温度範囲で進行する。また、本発明者が見出した直接窒化反応による A 1 N (窒化アルミニゥム）を生成する方法では、温度 4 0 0 °Cからマグネシウムによるアルミニウム合金粉末表面の酸化アルミニウム被膜の還元分解が開始することなどから、本発明に係る 2次粒子粉末に含まれる有機系バインダ一の分解温度は、 4 0 0 °C以下であることが望ましい。

有機系バインダ一の分解温度が 400°Cを超えると、 2次粒子粉末同士の界面に分解しない有機系バインダーが残存するために、 2次粒子粉末間の焼結現象が抑制されたり、またはアルミニウムと窒素ガスとの直接窒化反応が抑制されるといった問題が生じる。より好ましくは、 350°C以下の分解温度を有する有機系バインダ一.を適用することが、脱バインダー工程の温度管理といった生産技術面における利点をもたらす。

上述したような特性を満足し、力、水に溶解する有機系バインダ一としては、ポリビエルアルコール（PVA) 、ポリビニルメチルエーテル（PVME) 、力ノレボキシメチルセルロース（CMC) 、ヒドロキシェチルセルロース（HEC) などがある。これら以外には、ポリビュルブチラ一ル（PVB) 、脂肪酸エステノレ、フエノール樹脂、ポリビエルェチルェ一テル（PVAE) 、ポリビニルイソブチルエーテル（PV I E) などでも 1次粒子粉末同士を結合させる効果があり、かつ、 400°C以下の分解温度を有している。し力しながら、これらの樹脂はァルコール系有機溶媒にのみ溶けて水には溶解しないか、あるいは、水への溶解が困難であるために、本発明の製造方法に適用することは好ましくない。

2次粒子粉末からなるアルミニゥム合金粉末の製造方法

前述したように、本発明に係るアルミニウム合金粉末の製造方法では、図 4に示すように、まず、出発原料粉末として既に説明した粒子径が 5 μ m以上 300 μπι以下のアルミニウムを主成分とした 1次粒子粉末 2を流動層 4内で浮遊させた状態にして、この浮遊した 1次粒子粉末 2に対して前述した有機系バインダ一水溶液 7を噴霧させることにより、 1次粒子粉末 2を互いに結合させた 2次粒子粉末 1を作製する造粒工程と、 2次粒子粉末 1中に含まれるバインダー水溶液 7 の水分を除去する乾燥工程とを繰返し行なうことにより、前述した所望の 2次粒子粉末を製造することが可能である。

有機系バインダ一水溶液の噴霧

有機系バインダ一水溶液の結合力により、 1次粒子粉末同士が結合する。このとき、大きな水滴が 1次粒子粉末と接触すると粗大な 2次粒子粉末が形成されるため、有機系バインダ一水溶液は可能な限り微細な水滴として 1次粒子粉末に塗布することが有効である。このことから、本発明者は、霧吹きやスプレーの原理を使用して、有機系バインダ一水溶液を噴霧することにより所定の粒子径を有する 2次粒子粉末が得られることを見出した。

特に、 1次粒子粉末に対して均一に塗布する観点からは、有機系バインダ一を霧状に噴霧する際に、図 4に示すように、流動層 4内で流動層 4の下部から空気または窒素ガス 5を流入させて 1次粒子粉末 2を浮遊させた状態にして、その浮遊した 1次粒子粉末 2に流動層 4の上部から有機系バインダ一水溶液 7を嘖霧することが有効であることを見出した。その結果、所定の粒子径を有する 2次粒子粉末が、凝集、偏析を起こすことなく均一に製造できることが確認された。逆に、流動層内の下部から空気または窒素ガスなどを流入させずに 1次粒子粉末を浮遊させない状態で有機系バインダーを 1次粒子粉末に噴霧すると、均一な 2次粒子粉末が得られないだけでなく、粗大な 2次粒子粉末が形成されるといつた問題が生じる。

流動層内の温度

上述した 2次粒子粉末を製造する方法において、流動層内の温度は 6 0 °C以上 1 2 0 °C以下であり、より好ましくは 7 0 °C以上 9 0 °C以下である。流動層内に流れる空気または窒素ガスの温度管理は、 2次粒子粉末中に含まれる有機系バインダー水溶液中の水分を蒸発除去するために必要である。

この温度が 6 0 °C未満であれば、 2次粒子粉末中の水分および 2次粒子粉末の乾燥工程に長時間を要し経済性の問題が生じるとともに、高温下で 2次粒子粉末中に水分が残存する時間が長くなるために、 2次粒子粉末が酸化してしまう。また、 2次粒子粉末中に水分が残存した状態で 2次粒子粉末を保管すると、 2次粒子粉末が酸化するといった問題も生じる。

一方、流動層内の温度が 1 2 0 °Cを超えても、顕著な乾燥効果はなく、逆に、乾燥後の 2次粒子粉末を取出す際のハンドリング性の問題がある。また、流入ガスの温度が 1 2 0 °Cを超えると、スプレーから有機系バインダー水溶液を噴霧中に水分が蒸発して、有機系バインダーがスプレーノズルの先端に凝固、固着してノズノレが詰まり、有機系バインダーを均一に噴霧することができなくなるといつた問題が生じる。なお、乾燥効率が良く、乾燥後の 2次粒子粉末の取出を容易にするためには、流動層内の温度を 7 0 °C以上 9 0 °C以下にすることがより好ましレ、。

有機系バインダ一水溶液の濃度

上述した 2次粒子粉末の製造方法において、有機バインダー水溶液の濃度は 1 %以上 8 %以下であることが望ましい。有機系バインダ一水溶液の濃度が 1 % 未満であれば、十分な結合力が得られないために、本発明が規定する所定の 2次粒子粉末を得ることが困難になる。

一方、有機系バインダー水溶液の濃度が 8 %を超えると、有機系バインダー水溶液を噴霧する際に有機系バインダーの粘性が大きいために微細な噴霧状水滴が得られなくなり、その結果、粒子径が 5 0 0 mを超えるような粗大な 2次粒子粉末が得られる。

したがって、本発明で使用する有機系バインダ一水溶液の濃度は 1 %以上 8 % 以下であることが望ましく、さらには、その濃度を 2 %以上にすることにより、バインダー水溶液量の削減による造粒工程および乾燥工程の短縮化といった経済性の効果が得られる。また、有機系バインダー水溶液の濃度を 5 %以下にすることにより、噴霧時におけるスプレー圧力の低減といった経済性の効果が得られる。これらのことにより、有機系バインダ一水溶液の濃度は 2 %以上 5 %以下にすることがより好ましい。

また、本発明者らは種々の実験および検討を行なった結果、優れた流動性を有する鉄合金粉末と、寸法精度の高い鉄合金焼結体の製造方法を発明した。その構成を以下に示す。

本発明の第 4の局面における鉄合金粉末は、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によつて互いに結合させた 2次粒子粉末からなる鉄合金粉末からなる鉄合金粉末である。

好ましくは、鉄系 1次粒子粉末の平均粒子径は 2 0 μ m以上 1 0 0 μ m以下であり、 2次粒子粉末の平均粒子径は 5 0 μ m以上 2 0 0 μ m以下である。

好ましくは、 2次粒子粉末のうち、 4 5 μ m以下の粒子径を有する 2次粒子粉末は、 2次粒子粉末全体の 1 0重量％以下である。好ましくは、べット等温吸着式より得られる 2次粒子粉末の表面積の値が 0 . 0 8 m ²Z g以下である。

好ましくは、 2次粒子粉末の表面はバインダ一によって覆われている。

また好ましくは、バインダ一は有機バインダ一である。

さらに好ましくは、 2次粒子粉末中の有機バインダーの量は 0 . 0 5重量％以上 5重量％以下である。

また好ましくは、有機バインダーは、ポリビュルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロースおよびカルボキシルメチルセルロースからなる群から選ばれるいずれかの有機化合物を主成分とする。

好ましくは、可動セルと固定セルとからなる水平 2分割式引張り強度測定用セルを用いて、セル内に鉄合金粉末を充填し、その鉄合金粉末に上方から所定の荷重を加えて空隙率が 0 . 5以上 0 . 7以下の鉄合金粉体層を形成し、可動セルを水平方向に引張ることによって鉄合金粉体層が破断する引張り破断強度を求め、その引張り破断強度が 1 O O P a以下である。

好ましくは、それぞれノッチが設けられた固定板と可動板とからなる平行平板式せん断強度測定セルを用いて、その固定板と可動板との間に鉄合金粉末を挟み込み、その鉄合金粉末に上方から圧力を加えて空隙率が 0 . 5以上 0 . 7以下である鉄合金粉体層を形成し、所定の荷重のもとで固定板と平行に可動板を引張ることによって鉄合金粉末がせん断するせん断応力を求め、その荷重とせん断応力との関係を示す破壊包絡線から得られる 1軸破壊強度が 3 0 0 P a以下である。また好ましくは、破壊包絡線に接するモ一ル円から得られる最大主応力の値を 1軸破壊強度の値で割った比の値が 1 0以上である。

本発明の第 5の局面における鉄合金焼結体の製造方法は以下の工程を備えている。鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によつて互レ、に結合させて 2次粒子粉末を作製する。 2次粒子粉末を圧粉して圧粉成形体を作製する。圧粉成形体の所定の寸法を測定する。圧粉成形体を焼結して焼結体を作製する。圧粉成形体の所定の寸法に対応する焼結体の所定の寸法を測定する。そして焼結体の所定の寸法の標準偏差の 6倍の値を、圧粉成形体の所定の寸法の標準偏差の 6倍の値で割った値が 1. 3以下になる。

好ましくは、 2次粒子粉末を作製する造粒工程と圧粉成形体を作製する工程との間に、 2次粒子粉末に潤滑剤を添加する工程を含んでいる。

次に、鉄合金粉末と鉄合金焼結体の特徴および作用効果について説明する。鉄系 1次粒子粉末（原料粉末）の特性と 2次粒子粉末の特性について平均粒径: 粒度 ·比表面積

平均粒径 20 μ m以上 100 μ m以下の鉄系 1次粒子粉末を、バインダ一によつて互いに結合させた 2次粒子粉末の平均粒径は 50 /zm以上 200 μ m以下になることが判明した。そして、上記のような平均粒径の範囲にある 2次粒子粉末は、高い流動性を示すことがわかった。

これは、 2次粒子粉末の粒径が鉄系 1次粒子粉末の粒径よりも大きくなることで、粒子間の接触点数が低減し、粒子間力が小さくなるためである。また、 2次粒子粉末に含まれる粒径 45 μπι以下（篩目 325me s h下）の粒子の割合が 10重量％以下であることが望ましいことがわかった。これは、その割合が 10 重量％を超えると、微粒子による粒子間の摩擦力が大きくなり、結果として 2次粒子粉末の流動性が低下するためである。

さらに、 BET法によって得られた 2次粒子粉末の比表面積は 0. 08m² g以下であることが望ましいことが明らかになった。 B E T法による比表面積の値は、粉末の粒径や粒度分布と密接に関係している。この値が 0. 08m²Zg を大きく超える場合には、微粒子が比較的多く含まれていることを意味する。微粒子が多く含まれることは、上述したように 2次粒子粉末の流動性を悪化させることになる。

なお、 BET法では、 B r un a u e r -Emme t一 T e 1 1 e rの等温吸着式に基づいて、固体の表面積が求められる。

また、鉄合金粉末には、通常主成分である鉄粉末以外に、ニッケル（N i) 、銅（Cu) 、カーボン（C) などの粒子が添カ卩されたり、圧粉時に合金粉末が金型に焼付くのを防止するために、ステアリン酸亜鉛ゃヮックスなどの固形潤滑剤が添加されている。

得られた 2次粒子粉末にこれらの固形潤滑剤を添加した場合と、鉄系 1次粒子粉末に同様の固形潤滑剤を添カ卩した場合とでは、前者の方が後者の方よりも流動性が向上していることが判明した。

力学的特性

粉末の流動性を示す指標は複数ある。中でも、予圧密荷重を加えた粉体層の引張り強度、剪断強度を測定することにより、粉末の流動性を測定する方法が広く知られてい:る。粉末の流動性は粒子間同士の相互作用に支配される。その粒子間相互作用には付着力と摩擦力の種類がある。粉体層の引張り強度が付着力に関係し、剪断力は摩擦力に関係すると言われている。特に粉体層の引張り強度が小さいほど付着力は小さく、高流動性であると言える。

そこで、図 9に示すように、可動セル 2 2と固定セル 23とからなる水平二分割式引張り強度測定セル 2 1 (三協バイオテク株式会社製パウダーべッドテスタ）を用いて、粉体層の引張り強度（破断強度）を測定した。

具体的には、そのセル 2 1内に鉄合金粉末を充填し、その鉄合金粉末に予圧密荷重をかけて、空隙率 0. 5以上 0. 7以下の鉄合金粉体層 24を形成する。そして、可動セル 22を水平に引張ることによってその鉄合金粉体層 24が破断する引張り強度を測定する。その結果、その引張り強度の値が 1 00 P a以下である場合に、鉄合金粉末は高い流動性を示すことが判明した。

また、図 1 0に示すように、ノッチがそれぞれ設けられた固定板と可動板とからなる平行平板式剪断強度測定セルを用いて、粉末の流れ関数を求めた。

具体的には、まず、予圧密荷重により空隙率を 0. 5以上 0. 7に調整した粉体層を固定板と可動板との間に挟み込む。その可動板に上方から荷重 σをかけた状態で、固定板に平行に可動板に剪断力を加える。そして粉体層に滑りが生じて粉体層が崩壊するときの剪断力 τを求める。これを異なる 3つの荷重についてそれぞれ剪断力 τを求める。

得られた荷重 σと剪断力 τの値の組から、次の Wa r r e n-S p r i n gの式、

(τ/c) ⁿ= 1 + (σ/σ_Τ)

τ ：剪断応力、 σ ：荷重、 σ_{τ :}引張り応力、 c ：粘着強度、 n ：剪断指数における粘着強度 cおよび剪断指数 nを算出して、破壊包絡線 PYL (Powder Yield Locus) を求める。そして、図 1 1に示すように、 σ—て座標にこの破壊包絡線を図示する。

σ _ τ座標の原点を通り、破壊包絡線に接するモール円 Αを求める。モール円 Aと σ軸との交点の応力の値（F _c) を求める。この交点における応力は、単位面積を有する円柱状の粉体を崩壊させるのに必要な応力に相当し、一軸破壊強度と呼ばれる:

次に、破壊包絡線の E点に接するモール円 Bと σ軸との交点の応力の値を求める。この応力 σ ,は、特に最大主応力または最大圧密応力と呼ばれる。なお、破壊包絡線における Ε点は、粉体層の空隙率が変化せずに粉体層に剪断破壊が生じる点である。

その最大主応力 σ ,の値を一軸破壊強度 F_cの値で割った値を求める。この値は、一般に流れ関数（Flow Function) と呼ばれる。この流れ関数の値が 1 0より大きな場合に、その粉末は流動性が高いことがわかっている。

なお、空隙率は粉末の嵩体積中の空隙の割合をいう。具体的には、粉末の重量を、粉末の真密度と粉末の嵩体積との積で割った値である充填率を求め、 1からこの充填率の値を差引いた値が空隙率になる。

有機バインダー

2次粒子粉末からなる鉄合金粉末は、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダーによって互いに結合させることによって製造される。その製造方法は、上述したアルミニウム合金粉末の製造方法と同様である。その 2次粒子粉末中の有機バインダ一の量は 0 . 0 5重量％以上 5重量％以下の範囲にあることが望ましい。有機バインダーの量が 0 . 0 5重量％よりも少ない場合には、 2次粒子粉末の造粒が十分に行なわれないために、微粒な 1次粒子粉末が多く残留する。このため、 2次粒子粉末の流動性は 1次粒子粉末の場合に比べてあまり向上しない。また、 2次粒子粉末の結合力が弱いために 2次粒子粉末を搬送する際に細分化してしまうおそれがある。

—方、有機バインダーの量が 5重量％を超える場合には、圧粉体を成形した後に有機バインダーを除去する熱処理を行なっても、有機バインダ一の成分が残留することがある。このため、有機バインダー中のカーボン（C) の存在により、焼結体中にボイドが発生して、焼結体の機械的強度が低下するおそれがある。また、有機バインダ一の量が 5重量。/。よりも多い場合には、 2次粒子粉末同士がさらに結合して、粗大な粉末が形成されるおそれがある。

2次粒子粉末の表面には有機バインダーの被膜が形成されている。このため、その 2次 ±¾粉末を金型に充填して圧粉することによって得られる圧粉体をその金型から抜き出す際に発生する応力を低減することができる。このことにより、通常金型への焼付きを防止するために添加されるステアリン酸亜鉛やワックスなどの固形潤滑剤の量を低減することができる。

このような固形潤滑剤は、一般的に微粒であることと、その性質から、粉末の流動性を悪化させることがわかっている。したがって、そのような固形潤滑剤の添加量を抑えることで 2次粒子粉末の流動性を向上することができる。

特に、本 2次粒子粉末の場合には、固形潤滑剤を添加しても 2次粒子粉末の流動性が悪化するのを防止できることが判明した。これは、 2次粒子粉末を造粒することで微粒末が減少し、微粉末と潤滑剤との摩擦力が低下したことと、有機バインダ一と固形潤滑剤との間に静電気的な引力が作用し、潤滑剤がトラップされるためであると推察される。

その有機バインダ—としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロースのうち少なくとも 1種類以上の有機化合物を主成分としたものが望ましい。これらの有機バインダ一は水溶性であり、粘着性が強く、しかも 5 0 0 °C以下で容易に分解するため、本 2次粒子粉末からなる鉄合金粉末の造粒に適している。

鉄合金焼結体の製造方法

本発明に係る鉄合金焼結体の製造方法では、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によって互いに結合させて 2次粒子粉末を製造する。その 2次粒子粉末に圧力を加えて圧粉成形体を作製し、 1つの圧粉成形体について特に圧縮方向の寸法を 4ケ所測定する。そして、その圧粉成形体を焼結して焼結体を作製する。作製された焼結体について、対応する 4ケ所の寸法を測定する。

本 2次粒子粉末からなる鉄合金粉末を用いた場合には、焼結体の寸法の標準偏差値を 6倍した値を、圧粉成形体の寸法の標準偏差値を 6倍した値で割った値が 1 . 3以下になる。

本 2次粒子粉末では、流動性が高いことで、 2次粒子粉末を金型に充填する際に均一に充填されて、圧粉成形体内における密度のばらつきや圧粉成形体間の密度のばらつきが大幅に低減する。

そして、そのような圧粉成形体を焼結する場合には、密度のばらつきが小さいために収縮挙動がほぼ同じになり、焼結体内の密度のばらつきや焼結体間の密度のばらつきも低減する。

その結果、焼結体の所定寸法の標準偏差値を 6倍した値を、圧粉成形体の所定寸法の標準偏差値を 6倍した値で割った値が 1 . 3以下になる。

また、上述したように、金型への焼付きを防止するために添加されるステアリン酸亜鉛ゃヮックスなどの固形潤滑剤は、通常粉末の流動性を悪化させることがわかっている。

しかしながら、本 2次粒子粉末の場合には、そのような固形潤滑剤を添加しても、 2次粒子粉末の流動性が悪化するのを防止できることが判明した。その結果、本 2次粒子粉末では、固形潤滑剤を添加しても寸法精度の高レ、焼結体を製造することができることが確認された。

さらに、本発明者らは流動性の高い金属粉末と、寸法精度の高い金属焼結体を発明した。その構成を以下に示す。

本発明の第 5の局面における金属粉末は、金属を主成分とする 1次粒子粉末を、バインダーによって互いに結合させた 2次粒子粉末からなる。

好ましくは、バインダ一は有機系バインダ一である。

本発明の第 6の局面における金属焼結体は、金属を主成分とする 1次粒子粉末をバインダ一によつて互いに結合させた 2次粒子粉末からなる圧粉体を焼結して得られた金属焼結体である。

次に、金属粉末と金属焼結体の特徴および作用効果について説明する。

金属粉末と金属焼結体アルミニウム合金粉末や鉄合金粉末に限られず、たとえば銅などの他の金属についても、 1次粒子粉末をバインダ一によって互いに結合させて 2次粒子粉末を作製することで、金属粉末の流動性を向上させることができる。その結果、金型内への充填が均一に行われ、得られた圧粉成形体を焼結して製造される金属焼結体の寸法精度が向上する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例に係る 2次粒子粉末の断面構造を示す模式図である。図 2は、本発明の実施例に係る 2次粒子粉末の円形度を示す図である。

図 3は、本発明の実施例に係る 2次粒子粉末の針状比を示す図である。

図 4は、本発明の実施例に係る 2次粒子粉末の製造工程を示す図である。図 5は、本発明の実施例に係る 2次粒子粉末を金型内に充填する際の様子を示す一断面図である。

図 6は、本発明の実施例 8に係る 2次粒子粉末の外観 S E M写真である。図 7は、同実施例において、比較のための 1つの 2次粒子粉末の外観 S EM写真である。

図 8は、同実施例において、比較のための他の 2次粒子粉末の外観 S EM写真である。

図 9は、本発明の実施例 9において、 2次粒子粉末の引張り強度を測定するための水平 2分割式引張り強度測定セルの断面模式図である。

図 1 0は、同実施例において、 2次粒子粉末の流れ関数を測定するための平行平板式剪断強度測定セルの断面模式図である。

図 1 1は、同実施例において、 2次粒子粉末の流れ関数を求めるための破壊包絡線とモール円を示す図である。

図 1 2は、本発明の実施例 1 3に係る 2次粒子粉末の外観 S E M写真である。図 1 3は、同実施例において、比較のための 2次粒子粉末の外観 S EM写真である。

図 1 4は、同実施例において、比較のための他の 2次粒子粉末の外観 S EM写真である。図 1 5は、アトマイズ法によって得られるアルミニウムの 1次粒子粉末の外観模式図である。

図 1 6は、従来のアルミニウム 2次粒子粉末の製造工程を示す図である。図 1 7は、従来の 2次粒子粉末の断面構造を示す模式図である。発明を実施 "feるための最良の形態

まず、アルミニウム合金粉末に関する実施例について以下に説明する。

実施例 1

ァトマイズ法によって得られた、表 1に示す粒子径を有するアルミニウム合金粉末を 1次粒子粉末（出発原料粉末）として準備した。このアルミニウム合金粉末を円筒状の転動式流動層造粒装置に充填し、底部から大気を流し込み、アルミニゥム合金粉末を流動層内部で浮遊させた状態で、上部からスプレーにより濃度 2 %のポリビュルアルコール（P V A) 水溶液を、アルミニウム合金粉末の重量に対して 1 0重量％ ( P V Aの量がアルミニウム合金粉末に対して 0 . 2重量％) 嘖霧することにより 2次粒子粉末を作製した。

流動層内の温度を 7 5でとした。また、バインダーとしての P V A水溶液の噴霧時間を 1 5分、乾燥時間を 1 0分とした。その他の条件についても、いずれも本発明が規定する適正範囲を満足する条件の下で 2次粒子粉末を作製した。得られた 2次粒子粉末の流動性および酸素含有量を測定および分析した。 2次粒子粉末の流動性は、日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（J I S Z 2 5 0 2 ) に規定される流動性の測定方法に基づいて、口径 2 . 6 mm 0のロート状オリフィス管と口径 4 . O mm 0のロート状オリフィス管のそれぞれを用いて、 2次粒子粉末 2 5グラムが流動完了するまでの時間を測定するとともに、その値を日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（ J I S Z 2 5 0 4 ) に基づいて測定した 2次粒子粉末の見掛密度（AD) により換算した 2次粒子粉末 2 5グラムに相当する 2次粒子粉末体積により除した数値を、流動性の評価指標として用いた。その結果を同表 1に示す。なお、いずれの 1次粒子粉末も、上述した測定方法において流動現象を示さなかった。 1次粒子粉末 2次粒子粉

No. 粒子径（μπι) 流動性（sec. /cm³) 酸素量

平均値最大値最小値 (wt%) φ 2.6mm φ 4.0mm (wt%)

1 9 15 5 0.42 3.8 2.3 0.43

2 28 41 12 0.39 3.6 2.2 0.38

3 68 84 19 0.35 3.1 1.8 0.36

4 96 126 25 0.33 2.9 1.6 0.33

5 Γ24 157 39 0.29 2.7 1.5 0.28

6 154 188 34 0.28 2.6 1.4 0.28

7 192 234 38 0.26 3.2 2.0 0.25

8 245 276 49 0.24 3.7 2.2 0.25

9 105 126 88 0.28 2.7 1.4 0.28

10 268 288 225 0.20 3.4 2.1 0.22

11 1 4 0.4 0.57 流れず流れず 1.07

12 3 4 1 0.52 流れず 4.2 0.81

13 328 345 311 0.18 流れず 3.2 0.19

本発明例； 1〜10，比較例； 11〜13 本発明例 No. 1〜10においては、本発明が規定する適正な粒子径を有する 1次粒子粉末を出発原料として用いることにより、得られた 2次粒子粉末は優れた流動性を有し、また、造粒工程および乾燥工程において顕著な酸化現象は生じていない。

特に、本発明例 No. 3〜6および 9では、 1次粒子粉末の粒子径が 40〜 2 00 M mであり、流動層造粒装置に充填する際に 1次粒子粉末が舞うことなく容易に搬送することができた。また、この場合には、微粒子粉末の含有量が少ないために安価であるといった特徴を有するとともに、表 1からもわかるように、 2 次粒子粉末の流動性がより顕著に改善されていることがわかる。したがって、粒子径が 40〜200 μπιの 1次粒子粉末を出発原料粉末として用いることがより好ましいといえる。

—方、本発明が規定する適正範囲を満足しない比較例 No. 1 1〜13においては、次のような問題が生じた。比較例 No. 1 1では、 1次粒子粉末の粒子径が 5 zm未満であり、特に、 1 μιηを下回る微粒子粉末が存在するために、造粒工程および乾燥工程において顕著な酸化現象が生じたとともに、得られた 2次粒子粉末は、口径 2. 6mm0および口径 4. 0 mm 0のオリフィス管による流動性の測定において、流動性を示さなかった。

比較例 N 0 . 1 2では、 1次粒子粉末の粒子径が 5 μ m未満であるために、造粒工程および乾燥工程において顕著な酸化現象が生じたとともに、得られた 2次粒子粉末においては、口径 2 . 6 mm øのオリフィス管による流動性の測定において流動性を示さず、また、口径 4 . 0 mm 0のオリフィス管による流動性の測定において、:.',本発明の規定する適正範囲を満足しないことがわかつた。

比較例 N o . 1 3では、 1次粒子粉末の粒子径が 3 0 0 μ mを超えるために、得られた 2次粒子粉末は、口径 2 . 6 mm φのオリフィス管による流動性の測定において流動性を示さず、また、口径 4 . O mm 0のオリフィス管による流動性の測定において、本発明の規定する適正範囲を満足しないことがわかった。実施例 2

ァトマイズ法によって得られた、最小粒子径 7 μ πι, 最大粒子径 1 8 0 /i m、平均粒径 5 7 μ mである 1次粒子粉末を出発原料粉末とした。この 1次粒子粉末を転動式流動層造粒装置を用いて、 1次粒子粉末に嘖霧する P V A水溶液バインダ一（濃度 3 %) 添加量を種々、変更することにより、表 2に示す粒子径を有する 2次粒子粉末を作製した。

得られた 2次粒子粉末において、粒子径が 5 0 μ m以下である 2次粒子粉末の含有率（重量基準）も併せて同表 2に示した。そして、 2次粒子粉末の流動性に関して、前述した日本工業規格に基づき、口径 2 . 6 mm øのロート状オリフィス管と口径 4 . O mm 0のロート状オリフィス管のそれぞれを用いて、 2次粒子粉末 2 5グラムが流動完了するまでの時間を測定するとともに、その値を前述した日本工業規格に基づいて測定した 2次粒子粉末の見掛密度（A D) により換算した 2次粒子粉末 2 5グラムに相当する 2次粒子粉末体積により除した数値を、流動性の評価指標として用いた。その結果を同表 2に示す。表 2

本発明例 N o . 1 6においては、本発明が規定する適正な粒子径を有する 2 次粒子粉末は優れた流動性を有していることがわかった。特に、本発明例 N o . 3 4は、 2次粒子粉末の粒子径が 6 0 μ ιη以上 2 5 0 μ πι以下の範囲内であり、他の例に比べて特に優れた流動性を有していることが判明した。したがって、 2 次粒子粉末の粒子径は 6 0 μ πι以上 2 5 0 /i m以下であることがより好ましいといえる。

一方、本発明が規定する適正範囲を満足しない比較例 N o . 7 9においては、次のような問題が生じた。比較例 N 0 . 7では、 2次粒子粉末の粒子径が 5 0 μ m以下である粉末の含有率が 2 5重量％を超えるために、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

比較例 N o . 8では、 2次粒子粉末の粒子径が 5 0 μ m以下である粉末の含有率が 2 5重量％を超えるために、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。比較例 N o . 9では、 2次粒子粉末の粒子径が 5 0 0 μ mを超える粗大粉末であるために、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

実施例 3

アトマイズ法によって得られた、最小粒子径 8 m、最大粒子径 1 5 0 m 平均粒子径 4 6 μ mである 1次粒子粉末を出発原料粉末とした。この 1次粒子粉末を転動式流動層造粒装置を用いて、 1次粒子粉末に噴霧する P V A水溶液バインダー（濃度 2°/o) 添加量を種々、変更することにより、表 3に示す形状（円形度、針状比）を有する 2次粒子粉末を作製した。

そして、 2次粒子粉末の流動性に関して、前述した日本工業規格に基づき、口径 2. 6mm0のロート状オリフィス管と口径 4. 0 mm øのロート状オリフィス管のそれぞれを用いて、 2次粒子粉末 2 5グラムが流動完了するまでの時間を測定すると:と:.もに、その値を前述した日本工業規格に基づいて測定した 2次粒子粉末の見掛密度（AD) により換算した 2次粒子粉末 25グラムに相当する 2次粒子粉末体積により除した数値を、流動性の評価指標として用いた。その結果を同表 3に示す。なお、円形度および針状比は、図 2または図 3において説明したように、次式により算出した。

円形度 =4 π Χ (粒子 1個の投影像の面積）ノ（粒子 1個の投影像の外周の長さ） 2

針状比 =粒子 1個の投影像における最大径 /最大径に交差する方向の投影像の表 3

本発明例 No. 1〜4においては、本発明が規定する適正な形状（円形度、針状比）を有する 2次粒子粉末は、優れた流動性を有していることがわかった。特に、本発明例 No. 3、 4は円形度が 0. 8以上、針状比が 1. 5以下であり、他の例に比べて、より優れた流動性を有していることが判明した。

一方、本発明が規定する適正範囲を満足しない比較例 No. 5〜8においては、次のような問題が生じた。比較例 N o. 5では、 2次粒子粉末の円形度が 0. 6 未満であるために、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。比較例 No. 6では、 2次粒子粉末の針状比が 2. 0を超えるために、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

比較例 No. 7では、 2次粒子粉末の円形度が 0. 6未満であり、かつ、針状比が 2. 0を超えるために、 2次粒子粉末の著しい流動性の低下を招いた。比較例 No. 8:では、 2次粒子粉末の円形度が 0. 6未満であり、かつ、針状比が 2. 0を超えるために、 2次粒子粉末の著しい流動性の低下を招いた。

実施例 4

了トマイズ法によって得られた、本発明が規定する適正な粒子径を有するアルミニゥム合金の 1次粒子粉末（最小粒子径 6 μ m、最大粒子径 2 1 5 μ m、平均粒子径 65 m) を出発原料粉末とした。この 1次粒子粉末を転動式流動層造粒装置内で有機系バインダー水溶液（バインダーの濃度 2%) を噴霧することにより、 1次粒子粉末を互いに結合させて、表 4に示す粒子径を有する 2次粒子粉末を作製した。

なお、 1次粒子粉末に対して噴霧するバインダーの量を種々、変更し、 2次粒子粉末を作製した。得られた 2次粒子粉末中のバインダーの含有量、粒子径および流動性を評価した結果を同表 4に示す。 2次粒子粉末の流動性に関しては、前述した日本工業規格に基づき、口径 2. 6mm0のロート状オリフィス管と口径 4. Οπιπιφのロート状オリフィス管とをそれぞれ用いて、 2次粒子粉末 25グラムが流動完了するまでの時間を測定するとともに、その値を前述した日本工業規格に基づいて測定した 2次粒子粉末の見掛密度（AD) により換算した 2次粒子粉末 25グラムに相当する 2次粒子粉末体積により除した数値を、流動性の評価指標として用いた。表 4

本発明例； 1 8，比較例； 9 13

"インタ" -種類 A；ホ。リビ二/レアルコ-ル， B；ホ。リビニルメチルエ-テル，

C；カルホ、'キシメチ / /レス， D；ヒドキジヱチルロ-ス本発明例 N o . 1 8においては、本発明が規定する水溶液の結合用バインダを使用して作製した 2次粒子粉末は、適正量のバインダーを含有することにより、優れた流動性を有していることが判明した。

—方、本発明が規定する適正範囲を満足しない比較例 N o . 9 1 3においては、次のような問題が生じた。比較例 N o. 9では、バインダーの含有量が 0.

0 1 5重量％と少ないために、粒子径 5 0 μ m以下の粉末の含有率が 2 5%を超えて、その結果、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。比較例 N o. 1 0では、バインダーの含有量が 0. 0 3 0重量％と少ないために、粒子径が 1 0 μ m未満となりその結果、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

比較例 N o. 1 1では、バインダーの含有量が 0. 6 0重量。/。と多いために、粒子径が 5 0 0 μ mを超える粗大粉末が形成されて、その結果、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。比較例 N o. 1 2では、バインダーの含有量が 0. 0 2 5重量％と少ないために、粒子径 5 0 μ m以下の粉末の含有率が 2 5%を超えて、その結果、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

比較例 N o . 1 3では、バインダーの含有量が◦. 8 0重量％と多いために、粒子径が 5 0 0 μ mを超える粗大粉末が形成されて、その結果、 2次粒子粉末が良好な流動性を有さなかった。

実施例 5

ァトマイズ法によって得られた、本発明が規定する適正な粒子径を有するアルミニゥム合金の 1次粒子粉末（最小粒子径 7 μ m、最大粒子径 1 4 8 μ m、平均粒子径 3 D m) を出発原料粉末とした。また、表 5に示すような分解温度を有する有機系バインダーを蒸留水で希釈して、濃度 3 %の有機系バインダー水溶液を準備した。出発原料粉末を転動式流動層造粒装置（温度 7 0〜8 0 °Cに保持）内で浮遊させた状態で、上部よりバインダーを噴霧することにより、 1次粒子粉末を複数個結合させて 2次粒子粉末を作製した。

得られた 2次粒子粉末を面圧 7 t / c m2 で圧粉固化した後、 4 0 0 °Cに管理した窒素ガス雰囲気中で 1時間加熱保持することにより、圧粉成形体中のバインダーを除去することを試みた。そして、その試料から抗折試験片を作製し、曲げ強度を測定した。 2次粒子粉末中のバインダーの含有量、加熱後の圧粉成形体中のバインダ一の量および曲げ強度の測定結果を同表 5に示す。

表 5

本発明例 N o . 1〜4においては、本発明が規定する分解温度を有するバインダーを使用して作製した 2次粒子粉末を用いることにより、それらの圧粉成形体のバインダーを、 4 0 0 °Cの加熱処理により十分に分解および除去することができ、残存するバインダ一の量は測定限界以下（く 0 . 0 1 %) であることがわかつた。また、バインダーを十分に除去することによっては、圧粉成形体の強度は低下しないことも確認された。なお、残存するバインダーの量は、 T G— M S法により測定した。

一方、本発明が規定する適正範囲を満足しないバインダーを用いて作製した比較例 N o . 5 . 6では、ともに、バインダーの分解温度が 4 4 0 °Cと高いために、加熱処理を施した圧粉成形体中にはバインダ一が残存しており、十分にバインダ一が除去されていないことがわかった。その結果、 2次粒子粉末間における焼結現象が阻止: れて、圧粉成形体の強度が低下した。

実施例 6

ァトマイズ法によって得られた、本発明が規定する適正な粒子径を有するアルミニゥム合金の 1次粒子粉末（最小粒子径 7 μ m、最大粒子径 1 4 6 μ m、平均粒子径 4 1 /i m) を出発原料粉末とした。この 1次粒子粉末を転動式流動層造粒装置内に充填した後、装置底部から流量 5 0リツトル Z時間の窒素ガスを流入させることにより、 1次粒子粉末を造粒装置内で浮遊させた状態にし、上部よりスプレーにより P V Aバインダー水溶液を噴霧することで、 1次粒子粉末を互いに結合させて 2次粒子粉末を作製した。

P V Aバインダー水溶液の濃度おょぴ流動層の温度を表 6に示す条件とし、得られた 2次粒子粉末の粒子径および酸素含有量の測定結果を同表 6に示す。

表 6

本発明例 N o . ：! 4においては、本発明が規定するバインダー濃度および流動層内温度をそれぞれ管理して作製した 2次粒子粉末は、適正な粒子径を有し、かつ、顕著な酸化現象を生じることなく良好な粉末であることが確認された。一方、本発明が規定する適正範囲を満足しない製造条件を用いて作製した比較例 No. 5〜8では、次のような問題が生じた。比較例 No. 5では、バインダ一濃度が 0. 5重量％と小さいために、 1次粒子粉末同士の結合が十分に進行せず、その結果、適切な粒子径を有する 2次粒子粉末を作製することができなかつた。比較例 No. 6では、流動層内の温度が 50°Cと低いために、粉末の乾燥が不十分と、造粒および乾燥過程において 2次粒子粉末が酸化した。

比較例 No. 7では、流動層内の温度が 1 25°Cと高いために、バインダーを噴霧している際に、バインダ一がノズル先端で凝固してノズル詰まりが生じて、安定してバインダーを噴霧することができなかった。比較例 No. 8では、バインダー濃度が 10重量⁰ /。と大きいために、バインダーの粘性が増加し、スプレー噴霧時に微細な水滴状のバインダーが形成されず、その結果、粒子径が 50 mを超える粗大な 2次粒子粉末が形成された。

実施例 7

ァトマイズ法によって得られた、本発明が規定する適正な粒子径を有するアルミニゥム合金の 1次粒子粉末（最小粒子径 6 μ m、最大粒子径 98 μ m、平均粒子径 34 μ m) を出発原料粉末とした。この 1次粒子粉末を転動式流動層造粒装置内に充填させた後、装置底部から流量 50リツトル/時間の空気を流入させることにより、 1次粒子粉末を装置内で浮遊させた状態にし、装置の上部からスプレーにより PV Aバインダー水溶液を噴霧することで 1次粒子粉末を互いに結合させて 2次粒子粉末を作製した。

このとき、バインダー水溶液の濃度および噴霧量を変えることにより、表 7に示すような見掛密度（AD) 、タップ密度（TD) を有する 2次粒子粉末を作製した。なお、既に説明したように、 AD値、 TD値はそれぞれ日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（ J I S Z 2504) に記載の方法おょぴ日本粉末冶金工業会による金属粉のタップ密度試験方法（ J PMA P 08) に記載の方法に基づいて測定した。また、同表 7中の比較例 No. 7は出発原料粉末 (1次粒子粉末）である。

そして、図 5の模式図に示すように、得られた 2次粒子粉末 1を上部から縦 1 0 Omm X横 10 Omm X深さ 5 Ommのシユーボックス（粉末供給箱） 8に充填し、このシュ一ボックス 8を、金型 9に形成された外径 4 Οπιπιφ X内径 30 mm0のリング状金型フィル 10上で前後に移動させることにより、金型フィル 1 0内に 2次粒子粉末 1を給粉および充填することを試みた。シュ一ボッタス 8 を前後に移動させる回数（1往復を 1回とする）と粉末充填量の関係を同表 7に示す。

表 7 ^:ヽ

本発明例 No. 1〜4においては、本発明が規定する ADノ TDの値を有する 2次粒子粉末が得られ、シユーボックスを 2〜4回移動させることによりタップ密度に近い充填状態となり、短時間で十分に 2次粒子粉末を金型内に充填できることが確認された。

一方、本発明が規定する適正範囲を満足しない比較例 No. 5〜7では、次のような問題が生じた。比較例 No. 5では、 0/^/丁0の値が74. 2%と小さいために、シユーボックスの 5回の移動ではタップ密度に近い 2次粒子粉末の充填を行なうことは困難であり、本発明 No. 1〜4に比べて金型への給粉に時間が要することがわかった。なお、この場合にはシユーボックスの 10回の移動によってようやく所定の充填量を確保することができた。

比較例 No. 6では、八0/丁0値が75. 0%と小さいために、シユーボックスの 5回程度の移動ではタップ密度に近い 2次粒子粉末の充填を行なうことは困難であり、本発明 No. ：！〜 4に比べて金型への給粉に時間が要することが判明した。なおこの場合には、シユーボックスの 1 0回の移動によってようやく所定の充填量を確保することができた。比較例 N o. 7では、金型に充填する粉末が原料粉末であるために難流動性であり、かつ、 AD/TDの値が 7 0. 1 %と小さいために、シュ一ボックスの 5 回程度の移動ではタップ密度に近い粉末充填を行なうことは困難であり、所定の充填量を確保するために 1 0回程度シユーボックスを移動させなければならないことがわかった。

実施例 S

ァトマイズ法によって得られた、本発明が規定する適正な粒子径を有するアルミニゥム合金の 1次粒子粉末（最小粒子径 6 μ m、最大粒子径 1 7 5 μ m、平均粒子径 5 8 m) を出発原料粉末とした。転動式流動層造粒装置内で、この 1次粒子粉末に PV Aバインダー水溶液を噴霧することにより、 1次粒子粉末を互いに結合させた 2次粒子粉末を作製した。得られた 2次粒子粉末の外観について、走査型電子顕微鏡 (S EM) により観察した写真を図 6に示す。

図 6に示された 2次粒子粉末は、 1次粒子粉末 1 k gに対して濃度 2 %の P V A水溶液を 1 5 0 g噴霧（バインダー量 0. 3重量。 /。）させて得られた 2次粒子粉末である。この 2次粒子粉末では、平均粒子径 2 2 1 μ πι、最大粒子径 340 // m、最小粒子径 5 2 mとなり、本発明が規定する流動性を満足することが確認された。また、いずれの 2次粒子粉末も、擬似球形状を呈していることが確認された。

一方、比較のために、 1次粒子粉末 1 k gに対して濃度 4%の PV A水溶液を 2 5 0 g噴霧（バインダー量 1. 0重量％) させて得られた 2次粒子粉末の外観 S EM写真を図 7に示す。この 2次粒子粉末では、平均粒子径 34 0 μ πι、最大粒子径 3 2 7 μ m、最小粒子径 1 4 3 μ mとなり、本発明が規定する適正な粒子径の範囲や流動性を満足しないことが確認された。また、バインダーの量が多すぎるために、 2次粒子粉末同士がさらに結合（2次結合現象）した粗大な粒子が形成されていることが確認された。

また、比較のために、 1次粒子粉末 1 k gに对して濃度 1 0%の？水溶液を 1 0 0 g噴霧（バインダー量 1. 0重量％) させて得られた 2次粒子粉末の外観 S EM写真を図 8に示す。この 2次粒子粉末では、バインダーの濃度が 1 0% と大きいために、平均粒子径 44 1 μ πι、最大粒子径 6 8 5 ^m、最小粒子径 1 5 2 111となり、本発明が規定する適正な粒子径の範囲や流動性を満足しないことが確認された。

次に、鉄合金粉末に関する実施例について以下に説明する。

実施例 9

アトマイズ法によって得られた、表 8に示す平均粒径を有する鉄合金粉末（鉄系 1次粒子粉末および非鉄金属成分の 1次粒子粉末）を準備した。その鉄合金粉末を転動式流動層造粒装置に装填した。その転動式流動層造粒装置の底部から所定温度の大気を送り込み、鉄合金粉末を流動層内部で浮遊させた状態で、上部に取付けたノズルから、濃度 5 <½のポリビニルアルコール（以下「P V Aj と記す）水溶液を吹き付けた。 P V Aの固形分が鉄合金粉末の 2重量％となるように調整した。流動層内部の温度を約 6 0 °Cに保った。 P V Aを吹き付けた後、同じ流動層内部で約 1 5分間程度の乾燥を行ない、 2次粒子粉末を作製した。

得られた 2次粒子粉末を、寸法約 1 5 O mm X 1 5 O mm X高さ 7 5 mmのシユーボックス（粉末供給用）内に充填した。そのシユーボックスを前後方向に運動させて、外径 4 5 mm 0 X内径 3 5 mm φの金型フィル内に 2次粒子粉末を供給した。シュ一ボックスの往復回数を 3回とした。 2次粒子粉末を供給した後に圧粉し圧粉体を作製した。連続して 2 0個の圧粉体を作製した。

圧粉体の圧縮方向の厚さを 1つの圧粉体につき 4ケ所測定した。その測定値から標準偏差を算出し、その標準偏差値 ( σ ) の 6倍の値（6 σ ) を寸法精度とした。次に、圧粉体を焼成して焼結体を作製した。圧粉体と同様に、得られた焼結体の厚さを 1つの焼結体につき 4ケ所測定し、同様に寸法精度 6 σを算出した。

2次粒子粉末の流動性を、前述したように、三協バイオテク株式会社製のバウダーベッドテスタを用いて評価した。まず、 2次粒子粉末の流れ関数を、平行平板式剪断強度測定セルを用いて評価した。その手順を簡単に説明する。予め所定の空隙率 0 . 5〜 0 . 7になるように、予圧密荷重を粉体層に加える。 3水準の垂直荷重をその粉体層'に加え剪断試験を行なう。剪断試験における垂直荷重 ( σ ) と剪断応力（τ ) をグラフ上にプロットし、破壊包絡線を求める。（図 1 1を参照）

次に、 σ— τ座標の原点を通り、破壊包絡線に接する限界モール円 Αを求める。この限界モ一ル円 Aと σ軸との交点の応力、すなわち、一軸破壊応力または一軸破壊強度 F_cを求める。破壊包絡線の E点に接するモール円 Bと σ軸との交点の応力、すなわち、最大圧密応力を求める。その最大圧密応力を一軸破壊応力 F _eで割る。その値が粉体の流れ関数（F . F ) になる。この値が 1 0以上の場合に高流動性と判断される。

次に、 2:次粒子粉末の引張り強度を、水平二分割式引張り強度測定セルを用いて評価した。その手順を簡単に説明する。剪断試験の場合と同様に、所定の空隙率 0 . 5〜0 . 7になるように予圧密荷重を粉体層に加える。つぎに、可動セルに水平方向に引張り応力を加える。その粉体層が崩壊するときの荷重を読取り、引張り強度を算出する。

また、 2次粒子粉末に含まれる粒径 4 5 μ πι以下の粒子の重量割合を、篩分け法によって評価した。

2次粒子粉末の比表面積を、 Β Ε Τ法によるガス吸着方法によつて測定した。結果を表 8に示す。

表 8

表 8の発明例（N o. 1〜4) に示すように、鉄系 1次粒子粉末の平均粒径が 2 0 μ πι以上 1 0 0 μ πι以下の範囲にある場合に得ちれる 2次粒子粉末の流れ関数（F. F) が 1 0以上となり、高流動性を示すことがわかった。

また、発明例（N o. 5、 6) に示すように、鉄系 1次粒子粉末同士とともに、非鉄成分としてのカーボン（C) または銅（C u) の 1次粒子粉末を結合させた 2次粒子粉末の場合にも、 2次粒子粉末の流れ関数（F. F) は 1 0以上となり、高流動性を示すことがわかった。

このような高流動性を示す 2次粒子粉末の特徴として、平均粒径は 5 0 μ m以上であり、平均粒径が 4 5 m以下の粒子の割合は 1 0重量％以下であった。

2次粒子粉末の平均粒径が 2 00 μ mを超えると、成形性が悪化するために好ましくなレ、。したがって、 2次粒子粉末の平均粒径は、 5 0 1!1以上2 0 0 111 以下の範囲であることが好ましい。この 2次粒子粉末を用いて圧粉体を作製するとともに、その圧粉体を焼成して焼結体を作製した。

焼結体の所定の寸法精度を圧粉体の所定の寸法精度で割った値（焼結体の寸法精度/圧粉体の寸法精度）が 1. 3以下となり、焼結体の寸法精度のばらつきを小さく抑えることができることが判明した。これは、高流動性を有する 2次粒子粉末が金型内に均一に充填され、均一な密度の圧粉体が得られたためであると考えられる。

—方、鉄系 1次粒子粉末の流動性を評価した結果を、比較例（N o . 7〜 1 0) に示した。それぞれに示されるように、鉄系 1次粒子粉末では、粒径 4 5 m以下の微粒子の割合が高く、また、比表面積の値も大きいために、流動性が低いことがわかる。

また、この鉄系 1次粒子粉末を用いて成形した圧粉体と焼結体についてそれぞれ寸法精度を評価したところ、焼結体の寸法精度を圧粉体の寸法精度で割った値が 1. 3よりも大きくなり、焼結体の寸法精度が悪化していることが判明した。さらに、平均粒径が適正範囲にない 2次粒子粉末の場合を比較例（N o. 1 1、 1 2) に挙げた。この場合、鉄系 1次粒子粉末の平均粒径以外は、発明例（N o. 1 ) の場合と同様の手法により 2次粒子粉末を作製した。鉄系 1次粒子粉末の平均粒径が 1 8 β mの場合には、得られる 2次粒子粉末の平均粒径が 3 0 μ mであり、平均粒径 45 μ m以下の粒子の割合が 70重量％になった。その結果、流れ関数（ F . F ) は 3. 4となり、流動性が低レヽことが判明した。

一方、鉄系 1次粒子粉末の平均粒径が 100 mを超える場合には、 2次粒子粉末の平均粒径が 200 μπιより大きくなり、流動性は比較的高いが、高い成形密度を得ることが困難になるという問題が生じた。

また、 i表面積の値（BET値）は 0. 08 m²/ g以下である場合に 2次粒子粉末は高流動性を示すことがわかった。さらに、 2次粒子粉末の引張り強度と一軸破壊強度を求めたところ、引張り強度は 100 P a以下、一軸破壊強度は 3 O OP a以下である場合に、流れ関数（F. F) が適正範囲にあることが判明した。

実施例 10

実施例 9に準じた手順により、鉄系 1次粒子粉末から 2次粒子粉末を作製した。作製した 2次粒子粉末に、表 9に示すような組成割合にて、カーボン（C) 、銅 (Cu) 粉末、または固形潤滑剤として、パラフィンワックスまたはステアリン酸亜鉛粉末を添加した。この 2次粒子粉末を V型混合ミキサにて約 30分間混合して、混合粉末を作製した。

得られた混合粉末を圧粉して圧粉体を作製した。その圧粉体を焼結して焼結体を作製した。実施例 9に準じた手順により、圧粉体と焼結体のそれぞれの所定の寸法精度を評価した。また、 2次粒子粉末の流れ関数（F. F) 、引張り強度および一軸破壊強度を測定した。その結果を表 9に示す。

表 9

鉄系 1次 2次粒子 45 ju m 一軸圧粉体焼結体

流れ

粒子粉末粉末以下の粒添加物引張強度破壊寸法寸法

Να 空隙率関数 Β/Α 平均粒径平均粒径子の割合 (Pa) 強度精度 A 精度 B

F-F

(,μ m) 、μ m) (重剥 (Pa) (μ m) ( πι)

1 69 91 6 C:0.8，W:0.7 0.60 15 85 290 40 45 1.13

69 91 6 C:0.8,Cu:2, 0.58 16 80 295 38 45 1.18

2

W:0.7

69 91 6 C:0.8, 0.59 21 45 250 35 42 1.20

3

StZn:0.8

69 91 6 Cu:l, 0.55 25 42 260 42 50 1.19

4

StZn:0.8

5 69 造粒なし 20 C:0.8，W:0.7 0.53 6.3 120 360 55 75 1.36

。カーボン、 Cu:銅

W:パラフィンワックス、 StZn:ステアリン酸亜鉛

No.l〜4：発明例， 5:比較例

2次粒子粉末に、カーボンや銅などの金属粉末、パラフィンワックスゃステアリン酸亜鉛などの非金属粉末を添加した混合粉末の場合でも、焼結体の寸法精度の劣化は小さいことが判明した。

また、その混合粉末の流れ関数（F. F) は 1 0以上であり、高流動性を示すことが判明した。したがって、得られた 2次粒子粉末は、混合粉末として実用的に使用する:際にも有効であることがわかった。

さらに、得られた混合粉末を SEMにより観察したところ、添加された固形潤滑剤の多く力 2次粒子粉末の表面に付着していることが明らかとなった。

比較例（No. 5) では、鉄系 1次粒子粉末にカーボン粉末 0. 8重量。、ノラフィンワックス粉末 0. 7重量％を添加し作製した混合粉末の流動性を評価した。その結果、流れ関数（F. F) の値は 6. 3であり、この 1次粒子粉末を用いて作製した焼結体では、寸法精度が大きく低下することがわかった。

また、 SEMによる観察により、この比較例（No. 5) の場合には、鉄合金粉末と固形潤滑剤が単独に存在していることがわかった。

このことにより、 2次粒子粉末の高流動性は、鉄合金の微粒子が減少したことと、固形潤滑剤が 2次粒子粉末の表面に付着し、単独に存在している固形潤滑剤が減少したことによるものと考えられる。

そして、流動性の高い 2次粒子混合粉末が作製されて、 2次粒子混合粉末が金型内に均一に充填される結果、焼結体の寸法精度が向上すると考えられる。

実施例 1 1

実施例 9に準じた手順により、鉄系 1次粒子粉末から 2次粒子粉末を作製した。この際、有機バインダーの種類とその添加量を表 10に示すように調整した。得られた 2次粒子粉末について、実施例 9および 10と同様に、流れ関数（F. F)、引張り強度、一軸破壊強度、 45 /im以下の粒子の割合および所定の寸法精度を評価した。その結果を表 10に示す。表 1 0

45 μ m

ホ丄 < 標比 ί¾1个

ノインタ--一 ¾¾ 流れ引張以下の

水、 ίお、

No.

ハ濃度空隙率関数強度粒子の Β/Λ '、、つソ一 A v tx.

(重》) F-F (Pa)

〃 ϊ 〃割合

(Pa) iu

(重 *%)

1 PVA 0.05 74 90 0.52 12.9 40 261 10 40 45 1.13

2 PVA 3 74 124 0.61 14.0 13 189 4 45 50 1.11

3 PVA 1.0 74 161 0.67 19.9 10 190 1 60 75 1.25

4 PA 1.0 74 95 0.61 20.1 25 205 3 58 70 1.21

5 PE0 1.0 74 103 0.59 17.8 31 169 8 55 60 1.09

6 MC 1.0 74 124 0.64 23.9 19 193 9 60 66 1.10

7 CMC 1.0 74 115 0.61 21.5 25 235 6 53 59 1.11

8 PVA 0.02 74 78 0.57 5.7 105 320 19 103 115 1.12

9 PVA 6.0 74 231 0.63 19.3 21 180 1%以下 60 80 1.33

10 CMC 0.02 74 85 0.59 4.1 99 296 21 111 123 1.11

11 CMC 6.0 74 269 0.68 23.6 19 173 1%以下 66 90 1.36

PVA：ポリビニルアルコール PA:ポリビュルエーテル

PE0:ポリエチレンオキサイド MC:メチルセルロース

CMC：カルボキシルメチルセルロース

No.l〜7：発明例

Να8〜11：比較例

発明例（No. 1〜3) では、 PV Aの量を 2次粒子粉末の重量に対して 0. 05〜5重量％の範囲内で変化させた。 PVAの量がこの範囲にある場合には、 2次粒子粉末の流れ関数（F. F) が 1 0を超え、流動性は良好であることがわかった。

2次粒子粉末について、引張り強度および一軸破壊強度を評価した。また、得られた 2次子粉末を用いて圧粉体を成形し、さらにこれを焼結して焼結体を作製した。そして、圧粉体と焼結体の所定の寸法精度を評価した。その結果、いずれの値も所定の範囲内の値を満足していることがわかった。

さらに、この評価においては、鉄系 1次粒子粉末として平均粒径が 74 μ mのものを用いたが、平均粒径が 20 μιη以上 100 μπι以下の鉄系 1次粒子粉末を用いた場合にも、 PVAの量が 0. 05〜5重量％の範囲にあれば、同様の結果が得られることがわかった。

また、発明例（No. 4〜7) では、有機バインダーとしてポリビュルエーテノレ、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロースをそれぞれ使用した。そして、それぞれの有機バインダーの量が 1. 0重量％となるように 2次粒子粉末を作製した。これらの発明例の場合にも、 PVAを用いた場合と同様の結果が得られ、上記したこれらの有機バインダーもバインダーとして有効であることがわかった。

一方、有機バインダーの量が適正範囲にない場合についても評価した。その結果を比較例（No. 8〜 1 1 ) に示す。有機バインダ一の濃度が 0. 02重量⁰ /。の場合には、結合力が小さいために、 2次粒子粉末の粒径は大きくならず、流動 1"生を向上することができないことがわかつた。

また、有機バインダ一の濃度が低い場合には、 2次粒子粉末のハンドリングの際に、 2次粒子粉末が砕けやすくなる傾向があるので好ましくないことがわかつた。一方、有機バインダーの濃度が 5重量％を超えると、 2次粒子粉末の粒径が大きくなりすぎて成形性が悪化することがわかつた。

実施例 1 2

平均粒径が 75 μ mの鉄系 1次粒子粉末を用意した。その鉄系 1次粒子粉末を、実施例 9と同様の方法で処理することにより、平均粒径が 92 mの 2次粒子粉末を作製した。有機バインダーとして P V Aを用い、その量を 2重量％とした。得られた 2次粒子粉末に、さらに 0 . 8重量％のカーボン粉末と 0 . 8重量％のステアリン酸亜鉛粉末を添加混合し、混合粉末を作製した。

次に、作製した 2次粒子粉末または 2次粒子混合粉末を、シュ一ボックス内に充填するとともに、充填した混合粉末を所定の金型フィル内に供給した。この際、シユーボッ: スの往復回数を 3回とした。金型フィル内に供給した後、 2次粒子粉末または 2次粒子混合粉末を加圧し、圧粉体を作製した。連続して 2 0個の圧粉体を作製した。そのうち、偶数番目の圧粉体の重量とそのばらつきを評価した。さらに、その圧粉体を焼成し、焼結体と圧粉体の所定の寸法精度をそれぞれ比較した。結果を表 1 1に示す。

表 l

圧粉体の重量 (サンプル番号） '、"ラ圧粉体焼結体

クキ

No 寸法寸法

B/A

(2) (4) (6) (8) (10) (12) (14) (16) (18) (20) σ 精度 A 精度 B

(%) m)

1 2次粒子粉末 20.11 20.15 20.16 20.11 20.15 20.14 20.13 20.15 20.13 20.12 0.09 38 43 1.13

2次粒子

2 22.25 22.19 22.16 22.20 22.18 22.16 22.23 22.20 22.18 22.20 0.13 52 58 1.12 混合粉末

鉄系 1次粒子

3 20.10 20.09 19.99 20.22 20.15 20.18 20.13 20.11 20.18 20.20 0.33 35 50 1.43 粉末

^ 鉄系 1次粒子

4 22.30 22.27 22.05 22.24 22.08 22.05 22.15 22.26 22.28 22.09 0.45 62 87 1.40 混合粉末

No.1,2:発明例

No.3,4:比較例

一方、比較のために比較例（N o . 3、 4 ) として、鉄系 1次粒子粉末および鉄系 1次粒子粉末に 0 . 8重量％のカーボン粉末と 0 . 8重量％のステアリン酸亜鉛を添加した混合粉末についても同様の評価を行なつた。

発明例（N o . 1、 2 )および比較例（N o . 3、 4 )に示すように、 .2次粒子粉末および 2次粒子混合粉末を用いた場合には、圧粉体の重量のばらつきが相対的に小さくなていることがわかった。また、 2次粒子粉末または 2次粒子混合粉末を用いた場合の方が鉄系 1次粒子粉末または鉄系 1次粒子混合粉末を用いた場合よりも、焼結体の寸法精度を向上することができることがわかった。すなわち、 2次粒子粉末の高流動性により、金型内に均一に充填される結果、焼結体の寸法精度が向上することが確認された。

粉末の連続供給においては、圧粉体の重量のばらつきは、粉末として 2次粒子粉末を用いた場合の方が、鉄系 1次粒子粉末を用いた場合よりも低く抑えることができた。これは、 2次粒子粉末の方が鉄系 1次粒子粉末の場合よりも流動性が高いことによるものと考えられる。

実施例 1 3

アトマイズ法によって得られた、鉄系 1次粒子粉末を出発原料粉末として、この鉄系 1次粒子粉末に P V Aバインダ一水溶液を噴霧することにより、鉄系 1次粒子粉末を互いに結合させた 2次粒子粉末を作製した。得られた 2次粒子粉末の外観について、走査型電子顕微鏡 ( S EM) により観察した。

まず、発明例に係る 2次粒子粉末の外観を図 1 2に示す。図 1 2に示された 2 次粒子粉末は、？八の含有量が1 . 0重量％の 2次粒子粉末である。この 2次粒子粉末では、本発明が規定する適正な粒子径の範囲や流動性を満足し、この 2 次粒子粉末を圧粉焼結して得られる焼結体の所望の寸法精度が向上することが確認された。

一方、比較例として、？八の含有量が0 . 0 2重量％と 6重量％の 2次粒子粉末の外観を図 1 3、 1 4にそれぞれ示す。図 1 3または図 1 4に示された 2次粒子粉末では、本発明が規定する適正な粒子径の範囲や流動性を満足せず、所望の寸法精度の高い焼結体を製造することができないことがわかった。

特に、図 1 4に示された 2次粒子粉末では、 P V Aの量が多すぎるために、 2 W 0/16937 次粒子粉末同士がさらに結合（2次結合現象）した粗大な粒子が形成されていることが確認された。

なお、 1次粒子粉末をバインダ一によって互いに結合させることにより流動性に優れた 2次粒子粉末を作製する考え方は、上記各実施例において説明したアルミニゥム合金粉末や鉄合金粉末に限られず、たとえば銅などの他の金属粉末についても同様に適用することができる。そして、そのような金属粉末を圧粉し焼結することで、寸法精度の高い金属焼結体を得ることができる。

今回開示された実施例は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係るアルミ二ゥム合金の 2次粒子粉末を用レ、ることにより、 2次粒子粉末の流動性および金型への充填性が改善されて、たとえば、トロコイド曲線、インボリユート曲線、ハイポサイクロイド曲線のいずれかを基調とした歯形形状を内周部または外周部に有する内接ロータセットを高い寸法精度で創製することができる。その結果、機械加工費の削減による経済性の改善や、ロータの歯形部間のチップクリアランスの削減によるポンプ性能の向上といった効果が得られて、他の駆動系部品や動弁系部品においても同様の効果を得ることが期待できる。 ' また、本発明に係る鉄合金粉末の 2次粒子粉末を用いることにより、 2次粒子粉末の流動性および金型への充填性が改善されて、寸法精度の高い鉄合金焼結体力なる機械部品等を製造することができる。その結果、焼結体に付加的に機械加工を施す必要がなくなり、機械部品等の製造コストを低減することができる。

Claims

請求の範囲

1. アルミニウムを主成分とする 1次粒子粉末（2) を、バインダー（3) によつて互いに結合させた 2次粒子粉末（1) からなる、アルミニウム合金粉末。

2. アルミニウムを主成分とする 1次粒子粉末（2) を、互いに結合させた 2次粒子粉末（1) からなるアルミニウム合金粉末であって、

前記 2次粒子粉末（1) は、前記 2次粒子粉末（1) を投影することによって得られる投影像において、次の式、

針状比 =粒子 1個の投影像における最大径最大径に直交する方向の投影像の径

によって与えられる針状比の平均値が 2. 0以下である、アルミニウム合金粉末。

3. 前記 1次粒子粉末（2) は、アトマイズ法によって得られた急冷凝固粉末である、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

4. 前記 2次粒子粉末（ 1 ) の粒子径は 10 μ m以上 500 /z m以下である、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

5. 前記 1次粒子粉末（2) の粒子径は 5 πι以上 300 /zm以下である、請求項 1記載のアルミ二ゥム合金粉末。

6. 前記 2次粒子粉末（1) のうち、 50 m以上の粒子径を有する 2次粒子粉末は、前記 2次粒子粉末（1) 全体の 25重量％以下である、請求項 1記載のァルミニゥム合金粉末。

7. 日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（ J I S Z 2502) に基づいて、口径 2. 6mm0のロート状オリフィス管により測定した前記 2次粒子粉末の流動性が 4. 0秒/ cm³以下である、請求項 1記載のアルミニウム合金粉末。

8. 日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（J I S Z 2502) に基づいて、口径 4. Omm<i)のロート状オリフィス管により測定した前記 2次粒子粉末（1) の流動性が 2. 5秒 Zcm³ 以下である、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

9. 日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（J I S Z 2504) に基づいて測定した前記 2次粒子粉末（1) の見掛密度は、日本粉末冶金工業会による金属粉のタップ密度試験方法（J PMA P 08) に基づいて測定した前記 2次粒子粉末（ 1 ) のタツプ密度の 80 %以上 100 %以下である、請求項 1 記載のアルミニウム合金粉末。

10. 前記 2次粒子粉末（1) を投影することによって得られる投影像において、次の式、

円形度 =:4 π Χ (粒子 1個の投影像の面積） Ζ (粒子 1個の投影像の外周長さ） 2

によって与えられる円形度の平均値が 0. 6以上である、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

1 1. 前記 2次粒子粉末（1) を投影することによって得られる投影像において、次の式、

針状比-粒子 1個の投影像における最大径 /最大径に直交する方向の投影像の径

によって与えられる針状比の平均値が 2. 0以下である、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

12. 前記バインダー（3) は有機系バインダーである、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

1 3. 前記 2次粒子粉末（1) 中の前記有機系バインダーの量は 0. 05重量％以上 0. 5重量％以下である、請求項 12記載のアルミニウム合金粉末。

14. 前記有機系バインダ一の分解温度は 400 °C以下である、請求項 12記载のアルミニウム合金粉末。

1 5. 前記有機系バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシェチルセルロースからなる群から選ばれるいずれかの有機化合物を主成分とする、請求項 12記載のアルミニゥム合金粉末。

16. アルミニウムを主成分とした粒子径 5 μιη以上 300 μ m以下の 1次粒子粉末（2) を、有機系バインダーの水溶液を介して互いに結合させて 2次粒子粉末（1) を作製する造粒工程と、

前記 2次粒子粉末（1) 中に含まれる水分を除去するための乾燥工程とを備えた、アルミニウム合金粉末の製造方法。

1 7. 前記 1次粒子粉末（2) は、アトマイズ法によって得られた急冷凝固粉末である、請求項 16記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

18. 前記造粒工程は、前記 1次粒子粉末（2) を、流動層（4) 内に浮遊させるとともに、浮遊している前記 1次粒子粉末（2) に有機系バインダーの水溶液を噴霧する^とを含む、請求項 16記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

1 9. 前記乾燥工程は、前記 2次粒子粉末（1) を前記流動層（4) 内で乾燥させることを含む、請求項 18記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

20. 前記乾燥工程は、前記流動層（4) 内に所定温度のガスを導入することを含む、請求項 18記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

2 1. 前記乾燥工程における、前記流動層（4) 内の温度は 60°C以上 120°C 以下であり、より好ましくは 70°C以上 90°C以下である、請求項 19記載のァルミ二ゥム合金粉末の製造方法。

22. 前記造粒工程における前記有機系バインダ一の水溶液の濃度は 1 %以上 8%以下である、請求項 16記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

23. 鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によつて互いに結合させた 27火粒子粉末からなる、鉄合金粉末。

24. 前記鉄系 1次粒子粉末の平均粒子径は 20 μ m以上 100 μ m以下であり、前記 2次粒子粉末の平均粒子径は 50 μ m以上 200 μ m以下である、請求項 2 3記載の鉄合金粉末。

25. 前記 2次粒子粉末のうち、 45 μ m以下の粒子径を有する 2次粒子粉末は、前記 2次粒子粉末全体の 10重量％以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。

26. べット等温吸着式より得られる前記 2次粒子粉末の表面積の値が 0. 08 m ²ノ g以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。

27. 前記 2次粒子粉末の表面はバインダーによって覆われている、請求項 23 記載の鉄合金粉末。

28. 前記バインダーは有機バインダーである、請求項 27記載の鉄合金粉末。

29. 前記 2次粒子粉末中の前記有機バインダ一の量は 0. 05重量％以上 5重量％以下である、請求項 28記载の鉄合金粉末。

30. 前記有機バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビュルエーテル、ポリエチレンォキサイド、メチルセルロースおよびカルボキシルメチルセルロースからなる群から選ばれるいずれかの有機化合物を主成分とする、請求項 28記載の鉄合金粉末。

31. 可動セル（22) と固定セル（23) とからなる水平 2分割式引張り強度測定用セル（21) を用いて、セル内に鉄合金粉末を充填し、その鉄合金粉末に上方から所定の荷重を加えて空隙率が 0. 5以上 0. 7以下の鉄合金粉体層（2 4) を形成し、

可動セル（22) を水平方向に引張ることによって前記鉄合金粉体層（24) が破断する引張り破断強度を求め、

その引張り破断強度が 100 P a以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。 32. それぞれノッチが設けられた固定板（27) と可動板（26) と力らなる平行平板式せん断強度測定セル（25) を用いて、その固定板（27) と可動板 (26) との間に鉄合金粉末を挟み込み、その鉄合金粉末に上方から圧力を加えて空隙率が 0. 5以上 0. 7以下である鉄合金粉体層（24) を形成し、所定の荷重のもとで固定板（27) と平行に可動板（26) を引張ることによつて鉄合金粉末がせん断するせん断応力を求め、

その荷重とせん断応力との関係を示す破壊包絡線から得られる 1軸破壊強度が 300 P a以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。

33. 前記破壊包絡線に接するモール円（B) 力ら得られる最大主応力の値を前記 1軸破壊強度の値で割った比の値が 1 0以上である、請求項 32記載の鉄合金粉末。

34. 鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によって互いに結合させて 2次粒子粉末を作製する造粒工程と、

前記 2次粒子粉末を圧粉して圧粉成形体を作製する工程と、

前記圧粉成形体の所定の寸法を測定する工程と、

前記圧粉成形体を焼結して焼結体を作製する工程と前記圧粉成形体の所定の寸法に対応する前記焼結体の所定の寸法を測定するェ程と

を備え、

前記焼結体の前記所定の寸法の標準偏差の 6倍の値を、前記圧粉成形体の前記所定の寸法の標準偏差の 6倍の値で割った値が 1 . 3以下になる、鉄合金焼結体の製造方法。'

3 5 . 前記 2次粒子粉末を作製する造粒工程と、前記圧粉成形体を作製する工程との間に、前記 2次粒子粉末に潤滑剤を添加する工程を含む、請求項 3 4記載の鉄合金焼結体の製造方法。

3 6 . 金属を主成分とする 1次粒子粉末を、バインダーによって互いに結合させた 2次粒子粉末からなる、金属粉末。

3 7 . 前記バインダーは有機系バインダーである、請求項 3 6記載の金属粉末。 3 8 . 金属を主成分とする 1次粒子粉末をバインダーによって互いに結合させた 2次粒子粉末からなる圧粉体を焼結して得られた金属焼結体。

補正書の請求の範囲

[2000年 1月 12日（12. 01. 00 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 2 , 1 1, ' 24, 27, 29及び 36— 38は取り下げられた；出願当初の請求の範囲 1， _{1 0}, 23及び 2 8は補正された；他の請求の範囲は変更なし。（5頁)]

1. (補正後）アルミニウムを主成分とする 1次粒子粉末（2) を、バインダー

(3) によって互いに結合させた 2次粒子粉末（1) からなり、

前記 2次粒子粉末（1) を投影することによって得られる投影像において、次の式、

2. (削除）

3. 前記 1次粒子粉末（2) は、アトマイズ法によって得られた急冷凝固粉末である、請求項 1記載のアルミニウム合金粉末。

4. 前記 2次粒子粉末（1) の粒子径は 10 μπι以上 500 μπι以下である、請求項 1記載のアルミ二ゥム合金粉末。

5. 前記 1次粒子粉末（ 2 ) の粒子径は 5 μ m以上 300 μ m以下である、請求項 1記載のアルミニウム合金粉末。

6. 前記 2次粒子粉末（1) のうち、 50 μπι以上の粒子径を有する 2次粒子粉末は、前記 2次粒子粉末（1) 全体の 25重量％以下である、請求項 1記載のァルミニゥム合金粉末。

7. 日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（ J I S Z 2502) に基づいて、口径 2. 6mm0の口一ト状オリフィス管により測定した前記 2次粒子粉末の流動性が 4. 0秒 Z cm³以下である、請求項 1記載のアルミニウム合金粉末。

8. 日本工業規格による金属粉の流動度試験方法（ J I S Z 2502) に基づいて、口径 4. Omm0のロート状オリフィス管により測定した前記 2次粒子粉末（1) の流動性が 2. 5秒/ cm³ 以下である、請求項 1記載のアルミユウム合金粉末。

9. 日本工業規格による金属粉の見掛密度試験方法（ J I S Z 2504) に基づいて測定した前記 2次粒子粉末（1) の見掛密度は、日本粉末冶金工業会による金属粉のタップ密度試験方法（ J PM A P 08) に基づいて測定した前

52

補正された用紙（条約第 19条）記 2次粒子粉末（1) のタップ密度の 80%以上 1 00%以下である、請求項 1 ' 記載のアルミニゥム合金粉末。

1 0. (補正後）前記 2次粒子粉末（1) を投影することによって得られる投影像において、次の式、

円形奪 =4 π Χ (粒子 1個の投影像の面積） Ζ (粒子 1個の投影像の外周長さ） ²

1 1. (削除）

1 2. 前記バインダー（3) は有機系バインダーである、請求項 1記載のアルミニゥム合金粉末。

1 3. 前記 2次粒子粉末（ 1 ) 中の前記有機系バインダ一の量は 0. 05重量％以上 0. 5重量％以下である、請求項 1 2記載のアルミニウム合金粉末。

1 4. 前記有機系バインダーの分解温度は 400°C以下である、請求項 1 2記載のアルミニウム合金粉末。

1 5. 前記有機系バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビュルメチルエーテル、カルボキシメチルセルロースおよびヒドロキシェチルセルロースからなる群から選ばれるいずれかの有機化合物を主成分とする、請求項 1 2記載のアルミニゥム合金粉末。

1 6. アルミニウムを主成分とした粒子径 5 μιη以上 300 μπι以下の 1次粒子粉末（2) を、有機系バインダーの水溶液を介して互いに結合させて 2次粒子粉末（1) を作製する造粒工程と、

1 7. 前記 1次粒子粉末（2) は、アトマイズ法によって得られた急冷凝固粉末である、請求項 1 6記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

1 8. 前記造粒工程は、前記 1次粒子粉末（2) を、流動層（4) 内に浮遊させるとともに、浮遊している前記 1次粒子粉末（2) に有機系バインダーの水溶液を噴霧することを含む、請求項 1 6記載のアルミニウム合金粉末の製造方法。

53 補正された用紙（条約第 19条）

19. 前記乾燥工程は、前記 2次粒子粉末（1) を前記流動層（4) 内で乾燥さ ' せることを含む、請求項 1 8記載のアルミニゥム合金粉末の製造方法。

δ 21. 前記乾燥工程における、前記流動層（4) 内の温度は 60°C以上 120°C 以下であり、より好ましくは 70°C以上 90°C以下である、請求項 19記載のァルミニゥム合金粉末の製造方法。

0 23. (補正後）鉄を主成分とし、平均粒子径 20 m以上 100 /im以下の鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とし平均粒子径 20 /zm以上 100 μ m以下の鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダーによって互いに結合させた平均粒子径 50 μπι以上 200 /zm以下の 2次粒子粉末からなる、鉄合金粉末。

5 24. (削除）

25. 前記 2次粒子粉末のうち、 45 μ m以下の粒子径を有する 2次粒子粉末は、前記 2次粒子粉末全体の 10重量％以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。 26. ベット等温吸着式より得られる前記 2次粒子粉末の表面積の値が 0. 08 n^Zg以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。

0 27. (削除）

28. (補正後）前記バインダーは有機バインダーであり、前記 2次粒子粉末中の前記有機バインダーの量は 0. 05重量％以上 5重量％以下である、請求項 2 3記載の鉄合金粉末。

29. (削除）

5 30. 前記有機バインダーは、ポリビエルアルコール、ポリビュルエーテル、ポリエチレンォキサイド、メチルセルロースおよびカルボキシルメチルセルロース力なる群から選ばれるいずれかの有機化合物を主成分とする、請求項 28記載の鉄合金粉末。

31. 可動セル（22) と固定セル（23) とからなる水平 2分割式引張り強度

54 補正された用紙（条約第 19条）測定用セル（21) を用いて、セル内に鉄合金粉末を充填し、その鉄合金粉末に' 上方から所定の荷重を加えて空隙率が 0. 5以上 0. 7以下の鉄合金粉体層（2 4) を形成し、

その引張り破断強度が 1 O OP a以下である、請求項 23記載の鉄合金粉末。

32. それぞれノッチが設けられた固定板（27) と可動板（26) と力らなる平行平板式せん断強度測定セル（25) を用いて、その固定板（27) と可動板 (26) との間に鉄合金粉末を挟み込み、その鉄合金粉末に上方から圧力を加えて空隙率が 0. 5以上 0. 7以下である鉄合金粉体層（24) を形成し、

所定の荷重のもとで固定板（27) と平行に可動板（26) を引張ることによつて鉄合金粉末がせん断するせん断応力を求め、

33. 前記破壊包絡線に接するモール円（B) から得られる最大主応力の値を前記 1軸破壊強度の値で割った比の値が 10以上である、請求項 32記載の鉄合金粉末。

34. 鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士を、または、鉄を主成分とする鉄系 1次粒子粉末同士とともに非鉄成分の 1次粒子粉末を、それぞれバインダ一によって互レ、に結合させて 2次粒子粉末を作製する造粒工程と、

前記圧粉成形体の所定の寸法を測定する工程と、

前記圧粉成形体を焼結して焼結体を作製する工程と

前記圧粉成形体の所定の寸法に対応する前記焼結体の所定の寸法を測定するェ程と

を備え、

前記焼結体の前記所定の寸法の標準偏差の 6倍の値を、前記圧粉成形体の前記所定の寸法の標準偏差の 6倍の値で割った値が 1. 3以下になる、鉄合金焼結体の製造方法。

55 補正された用紙（条約第 19条）

3 5 . 前記 2次粒子粉末を作製する造粒工程と、前記圧粉成形体を作製する工程' との間に、前記 2次粒子粉末に潤滑剤を添加する工程を含む、請求項 3 4記載の鉄合金焼結体の製造方法。

3 6 . (削除）

3 7 . (削除）

3 8 . (削除）

56 補正された用紙（条約第 19条）