WO2020217618A1 - 粉末冶金用混合粉 - Google Patents

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  • the present invention relates to a mixed powder for powder metallurgy (mixed powder for powder metallurgy), and more particularly to a mixed powder for powder metallurgy having excellent fluidity, extraction property during molding, and compressibility.
  • Powder metallurgy technology is a method that can form parts with complicated shapes into a shape that is extremely close to the product shape, and can be manufactured with high dimensional accuracy. According to powder metallurgy technology, cutting costs can be significantly reduced. Therefore, powder metallurgy products are used in various fields as various machines and parts.
  • iron-based powder which is the main raw material, is used as an alloy powder such as copper powder, graphite powder, and iron phosphate powder, powder for improving machinability such as MnS, and powder for improving machinability, if necessary.
  • a mixed powder mixed with a lubricant hereinafter, referred to as “mixed powder for powder metallurgy” or simply “mixed powder" is used.
  • the lubricant contained in the powder metallurgy mixture plays an extremely large role in molding such a powder metallurgy mixture to produce a product.
  • the action of the lubricant will be described below.
  • the lubricant has a lubricating action when molding the mixed powder with a mold.
  • This action is further classified into the following two.
  • One is the action of reducing the friction between the particles contained in the mixed powder.
  • the lubricant penetrates between the particles to reduce friction, which promotes particle rearrangement.
  • the other is the action of reducing the friction between the mold used for molding and the particles.
  • the lubricant present on the surface of the mold enters between the mold and the particles, so that the friction between the mold and the particles is reduced.
  • the above two actions make it possible to compress the mixed powder to a high density during molding.
  • the lubricant also exerts a lubricating action when the mixed powder (molded body) compression molded in the mold is taken out (extracted) from the mold.
  • the molded body is extracted from the mold by pushing it out with a punch, but a large frictional resistance is generated due to the friction between the molded body and the surface of the mold. Also at this time, the frictional force is reduced by the lubricant contained in the mixed powder that is present on the surface of the mold.
  • the lubricant contained in the mixed powder for powder metallurgy plays a very important role during molding.
  • the lubricant is required only until the molding and extraction from the mold are completed, and not only is it unnecessary after that, but it disappears when the molded product is sintered, and the final sintered body is required. Is required not to remain in.
  • the lubricant since the lubricant generally has a stronger adhesive force than the iron-based powder, it deteriorates the fluidity of the mixed powder. Further, since the specific gravity of the lubricant is smaller than that of the iron-based powder, there is a problem that the density of the molded product decreases when a large amount is added.
  • the lubricant used in the powder metallurgy mixture may be required to function as a binder.
  • the binder refers to a component for adhering an alloy powder or the like as an additive component to the surface of the iron-based powder which is the main component.
  • a general powder metallurgy mixed powder is simply a mixture of an iron-based powder and an additive component such as an alloy powder, a machinability improving powder, and a lubricant.
  • the mixed powder in such a state is mixed.
  • Each component may segregate inside the powder.
  • graphite powder which is generally used as an alloy powder, has a smaller specific gravity than other components, so that the mixed powder is easily segregated by flowing or vibrating.
  • an additive component to the surface of the iron-based powder via a binder.
  • a powder is a kind of mixed powder for powder metallurgy, but is also called an segregation prevention treated powder.
  • segregation prevention-treated powder since the additive component is attached to the iron-based powder, segregation of the above-mentioned components can be prevented.
  • a compound that also functions as a lubricant is often used. This is because the total amount of the binder and the lubricant added to the mixed powder can be reduced by giving the binder a lubricating performance.
  • such a mixed powder for powder metallurgy is press-molded at a pressure of 300 to 1000 MPa to form a predetermined part shape, and then sintered at a high temperature of 1000 ° C. or higher to obtain the final part shape.
  • the total amount of the lubricant and the binder contained in the mixed powder is generally about 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • the amount of the lubricant and the binder added should be small. Therefore, the lubricant is required to have excellent lubricity with a small amount of addition.
  • the lubrication performance of a lubricant is greatly affected by the melting point of the compound contained in the lubricant.
  • the lubricant easily exudes from the inside of the mixed powder to the wall surface of the mold during compression molding as compared with a lubricant composed only of a compound having a high melting point. Is improved.
  • Patent Document 1 a lubricant obtained by melt-injecting a mixture of a compound having a relatively low melting point such as oleic acid amide or erucic acid amide and a compound having a high melting point such as ethylene bisstearic acid amide into a spherical shape is released and lubricated. It has been proposed to be used as an agent.
  • Patent Document 2 proposes to use as a free lubricant a lubricant containing a semi-stable phase prepared by rapidly cooling a melt mixture of a low melting point oleic acid amide and a high melting point ethylene bisstearic acid amide. ing.
  • Patent Document 3 proposes to use a first lubricant having a melting point of 50 to 120 ° C. and a second lubricant having a melting point of 140 to 250 ° C. as free lubricants.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, using an easily available lubricant without restrictions on the manufacturing process of the lubricant, the fluidity of the mixed powder, the extractability at the time of molding, and the molded product. It is an object of the present invention to provide a mixed powder for powder metallurgy having the compressibility of the above.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the gist thereof is as follows.
  • a mixed powder for powder metallurgy containing (a) iron-based powder and (b) lubricant.
  • the lubricant (b) contains fatty acid metal soap and contains
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1) a binding lubricant, and the (b) lubricant not adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1).
  • b2) When defined as a free lubricant R2 defined as the ratio of the mass of the (b2) free lubricant to the mass of the (b1) binding lubricant is 0 or more and 15 or less.
  • R2 defined as the ratio of the mass of the (b2) free lubricant to the mass of the (b1) binding lubricant is 0 or more and 15 or less.
  • B2 A mixed powder for powder metallurgy, wherein the amount R3 of the low melting point lubricant contained as the free lubricant is less than 0.10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • a powder metallurgy mixed powder containing at least one of (a) iron-based powder, (b) lubricant, and (c) carbon black and (d) carbonate.
  • the lubricant (b) does not contain fatty acid metal soap,
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • (B) R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1) a binding lubricant, and the (b) lubricant not adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1).
  • b2) When defined as a free lubricant R2 defined as the ratio of the mass of the (b2) free lubricant to the mass of the (b1) binding lubricant is 0 or more and 15 or less.
  • a lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher is contained.
  • B The powder metallurgy mixture according to any one of 1 to 3 above, wherein R4 defined as the ratio of the lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher to the entire lubricant is 10% by mass or more. powder.
  • the melting point lubricant is at least one selected from the group consisting of fatty acid amide, fatty acid metal soap, and a mixture thereof.
  • the gist of the present invention in other embodiments is as follows.
  • a mixed powder for powder metallurgy containing (a) iron-based powder and (b) lubricant. If the lubricant (b) does not contain fatty acid metal soap, further Containing at least one of (c) carbon black and (d) carbonate,
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • (B) R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1) a binding lubricant, and the (b) lubricant not adhering to the surface of the (a) iron-based powder is (b1).
  • b2) When defined as a free lubricant R2 defined as the ratio of the mass of the (b2) free lubricant to the mass of the (b1) binding lubricant is 0 or more and 15 or less.
  • the gist of the present invention in another embodiment is as follows.
  • a mixed powder for powder metallurgy containing (a) iron-based powder and (b) lubricant.
  • the lubricant (b) contains fatty acid metal soap and contains
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant is a (b1) bonded lubricant attached to the surface of the (a) iron-based powder and a (b2) free lubricant not attached to the surface of the (a) iron-based powder.
  • B2 A mixed powder for powder metallurgy, wherein the amount R3 of the low melting point lubricant contained as the free lubricant is less than 0.10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • a powder metallurgy mixed powder containing at least one of (a) iron-based powder, (b) lubricant, and (c) carbon black and (d) carbonate.
  • the lubricant (b) does not contain fatty acid metal soap,
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • (B) R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant is a (b1) bonded lubricant attached to the surface of the (a) iron-based powder and a (b2) free lubricant not attached to the surface of the (a) iron-based powder.
  • (B2) A mixed powder for powder metallurgy, wherein the amount R3 of the low melting point lubricant contained as the free lubricant is less than 0.10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • a lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher is contained.
  • B The powder metallurgy mixture according to any one of 1 to 3 above, wherein R4 defined as the ratio of the lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher to the entire lubricant is 10% by mass or more. powder.
  • the melting point lubricant is at least one selected from the group consisting of fatty acid amide, fatty acid metal soap, and a mixture thereof.
  • the gist of the present invention in other embodiments is as follows.
  • a mixed powder for powder metallurgy containing (a) iron-based powder and (b) lubricant. If the lubricant (b) does not contain fatty acid metal soap, further Containing at least one of (c) carbon black and (d) carbonate,
  • the lubricant (b) is composed of a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the low melting point lubricant has at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group.
  • (B) R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the lubricant is 5% by mass or more and less than 90% by mass.
  • the (b) lubricant is a (b1) bonded lubricant attached to the surface of the (a) iron-based powder and a (b2) free lubricant not attached to the surface of the (a) iron-based powder.
  • (B2) A mixed powder for powder metallurgy, wherein the amount R3 of the low melting point lubricant contained as the free lubricant is less than 0.10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • the mixed powder for powder metallurgy of the present invention has excellent fluidity and excellent extractability and compressibility during molding. Further, as the lubricant contained in the mixed powder for powder metallurgy of the present invention, a commercially available lubricant can be used without requiring a special manufacturing process. Furthermore, when at least one of carbon black and carbonate is added, good fluidity, extractability, and compressibility are achieved without adding metal soap that causes stains on the furnace during sintering. can do.
  • the mixed powder for powder metallurgy in one embodiment of the present invention contains the following (a) and (b) as essential components.
  • the lubricant does not contain metal soap
  • at least one of (c) and (d) is contained as an essential component.
  • the powder metallurgy mixed powder in one embodiment of the present invention is a powder metallurgy mixed powder containing (a) an iron-based powder and (b) a lubricant, and the (b) lubricant contains a fatty acid metal.
  • soap is not included, it further contains at least one of (c) carbon black and (d) carbonate.
  • the mixed powder for powder metallurgy according to another embodiment of the present invention may optionally contain at least one of the following (e) and (f) in addition to the above components.
  • (e) and (f) Iron-based powder
  • Lubricant c) Carbon black
  • d) Carbonate e
  • Alloy powder f) Machinability improver
  • iron-based powder any iron-based powder can be used without particular limitation.
  • the iron-based powder include iron powder and alloy steel powder.
  • the alloy steel powder is selected from the group consisting of, for example, pre-alloyed steel powder, partially diffusion-alloyed steel powder, and hybrid steel powder. It is preferable to use at least one of the above.
  • the pre-alloyed steel powder is an alloy steel powder in which alloying elements are pre-alloyed at the time of melting, and is also called a completely alloyed steel powder.
  • the partially diffused alloyed steel powder is a powder composed of iron powder as a core and at least one alloy element particle adhering to the surface of the iron powder, and the iron powder and the alloy element particle are diffusion-bonded.
  • the hybrid steel powder refers to a powder in which alloy element particles are further diffused and adhered to the surface of the prealloyed steel powder.
  • the alloying element for example, 1 or 2 or more selected from the group consisting of C, Cu, Ni, Mo, Mn, Cr, V, and Si can be used.
  • iron-based powder refers to a metal powder containing 50% or more of Fe.
  • iron powder refers to a powder composed of Fe and unavoidable impurities, and is generally referred to as “pure iron powder” in the present technical field.
  • the iron-based powder can be produced by any method.
  • the iron-based powder may be a reduced iron-based powder, an atomized iron-based powder, or a mixture thereof.
  • the reduced iron-based powder is an iron-based powder produced by reducing iron oxide.
  • the atomized iron-based powder is an iron-based powder produced by the atomizing method.
  • a powder in which an alloying element is diffused and adhered to the surface of a reduced iron-based powder or an atomized iron-based powder can also be used as the iron-based powder.
  • iron-based powder any size can be used, but it is preferable to use an iron-based powder having a median diameter D50 of 30 to 120 ⁇ m.
  • the ratio of the mass of the iron-based powder to the total mass of the mixed powder for powder metallurgy is not particularly limited, but is preferably 86% by mass or more, and more preferably 90% or more.
  • the lubricant used in the present invention comprises a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the lubricant used in the present invention contains a lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower (hereinafter referred to as "low melting point lubricant") as an essential component.
  • low melting point lubricant By adding the low melting point lubricant, it is possible to reduce the extraction output when the molded product is extracted from the mold.
  • a lubricant having at least one selected from the group consisting of an amide group, an ester group, an amino group, and a carboxyl group is used.
  • the low melting point lubricant is preferably a fatty acid derivative, and more preferably a fatty acid derivative having at least one of an alkyl group having 11 or more carbon atoms and an alkenyl group having 11 or more carbon atoms.
  • the upper limit of the number of carbon atoms is not particularly limited, but from the viewpoint of easy availability, it is preferably 30 or less, and more preferably 22 or less.
  • the low melting point lubricant is preferably at least one selected from the group consisting of fatty acid monoamides, fatty acid esters, aliphatic amines, and fatty acids.
  • Examples of the fatty acid monoamide include oleic acid amide and erucic acid amide.
  • Examples of the fatty acid ester include an ester of an aliphatic alcohol and a fatty acid, a sucrose fatty acid ester, and a glycerin fatty acid ester.
  • Examples of the aliphatic amine include stearylamine and behenylamine.
  • Examples of the fatty acid include stearic acid and behenic acid.
  • Examples of the fatty acid include stearic acid, behenic acid, and lauric acid.
  • the low melting point lubricant is more preferably a monoamide having a fat chain containing an unsaturated bond.
  • the reason is as follows.
  • the amide group is a functional group that has a particularly large interaction with the mold. Therefore, fatty acid monoamide is expected to exhibit high lubricity in molding using a mold.
  • fatty acid monoamide generally has a high melting point, it has a drawback that it does not easily seep into the gap between the mold and the molded product during compression molding.
  • a monoamide having a fat chain containing an unsaturated bond has a low melting point because it contains an unsaturated bond, and therefore can exhibit extremely high lubricity.
  • Examples of the monoamide having a fatty acid containing an unsaturated bond include oleic acid amide and erucic acid amide.
  • the lower limit of the melting point of the low melting point lubricant is not particularly limited.
  • the melting point of the low melting point lubricant is preferably 45 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher. Is more preferable, and the temperature is further preferably 55 ° C. or higher.
  • the mold temperature may reach a high temperature of 75 ° C to 80 ° C. Therefore, from the viewpoint of obtaining excellent extraction property even when the mold temperature becomes high in mass production, it is preferable that the melting point of the low melting point lubricant is 75 ° C. or higher. From the above viewpoint, it is particularly preferable to use at least one of a fatty acid monoamide having a melting point of 80 ° C. or higher and a fatty acid having a melting point of 75 ° C. or higher as the low melting point lubricant.
  • R1 5% or more and less than 90%
  • the low melting point lubricant has an effect of reducing the extraction output when the molded product is extracted from the mold.
  • R1 defined as the ratio of the low melting point lubricant to the whole of the (b) lubricant to 5% or more. Therefore, R1 is set to 5% or more, preferably 10% or more.
  • R1 is set to less than 90%, preferably 85% or less, and more preferably 80% or less.
  • R1 is 5% or more and less than 90%.
  • R1 can be calculated by the following formula.
  • R1 (mass%) (mass of low melting point lubricant) / (total mass of lubricant) x 100
  • At least a part of the lubricant is attached to the surface of the iron-based powder (a), and the rest is not attached to the surface of the iron-based powder.
  • the lubricant adhering to the surface of the iron-based powder is defined as (b1) a binding lubricant
  • the lubricant not adhering to the surface of the iron-based powder is defined as (b2) a free lubricant.
  • the free lubricant does not necessarily have to be included. In other words, all of the lubricants may be coupled lubricants. When a free lubricant is present, the lubricant is attached to the surface of the iron-based powder (b1) and is not attached to the surface of the iron-based powder (b2).
  • Consists of free lubricant It is preferable that at least a part of the low melting point lubricant is directly attached (bonded) to the surface of the iron-based powder. All of the low melting point lubricants may be directly attached (bonded) to the surface of the iron-based powder.
  • R2 0 to 15 R2 defined as the ratio of the mass of the (b2) free lubricant to the mass of the (b1) binding lubricant is 0 or more and 15 or less.
  • the powder metallurgy mixture of the present invention does not have to contain a free lubricant, and therefore R2 may be zero.
  • R2 is set to 15 or less, preferably 10.0 or less.
  • R2 can be calculated by the following formula.
  • R2 (mass of free lubricant) / (mass of combined lubricant)
  • the low melting point lubricant has an effect of reducing the extraction output when the molded product is extracted from the mold.
  • the low melting point lubricant when the low melting point lubricant is present as a free lubricant, the low melting point lubricant reduces the fluidity of the mixed powder.
  • the amount R3 of the low melting point lubricant contained as the (b2) free lubricant is set to less than 0.10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • the lower the R3, the better, so the lower limit is not particularly limited, and R3 may be 0 parts by mass.
  • the mixed powder of the present invention can optionally further contain one or both of (e) alloy powder and (f) machinability improver.
  • the above-mentioned (b1) binder lubricant can also be used as a binder for adhering additive components such as alloy powder and machinability improver to the surface of the iron-based powder.
  • the binder lubricant serves as both a lubricant and a binder.
  • the lubricant used in the present invention contains a lubricant having a melting point of 86 ° C or less (low melting point lubricant), and the rest is a lubricant having a melting point of more than 86 ° C (hereinafter, "high melting point lubricant"). It is called “melting point lubricant”). That is, the lubricant comprises a low melting point lubricant having a melting point of 86 ° C. or lower and a high melting point lubricant having a melting point of more than 86 ° C.
  • the fluidity of the mixed powder can be improved.
  • the melting point lubricant is preferably a fatty acid derivative, and more preferably a fatty acid derivative having at least one of an alkyl group having 11 or more carbon atoms and an alkenyl group having 11 or more carbon atoms.
  • the upper limit of the number of carbon atoms is not particularly limited, but from the viewpoint of easy availability, it is preferably 30 or less, and more preferably 22 or less.
  • the refractory lubricant is preferably a fatty acid amide, a fatty acid metal soap, and a mixture thereof.
  • a fatty acid amide either a fatty acid monoamide or a fatty acid bisamide can be used.
  • Examples of the fatty acid monoamide include stearic acid amide and behenic acid amide.
  • Examples of the fatty acid bisamide include N, N'-ethylene bisstearic acid amide and N, N'-ethylene bisoleic acid amide.
  • Examples of the fatty acid metal soap include zinc stearate, lithium stearate, calcium stearate, magnesium stearate, barium stearate, and aluminum stearate.
  • the high melting point lubricant contains a lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher.
  • R4 10% or more
  • a lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher it is defined as the ratio of the lubricant having a melting point of 100 ° C. or higher to the whole of the lubricant in order to further enhance the fluidity improving effect. It is preferable that the R4 to be produced is 10% or more.
  • the upper limit of the melting point of the high melting point lubricant is not particularly limited. However, from the viewpoint of easy availability, it is preferable to use a high melting point lubricant having a melting point of 250 ° C. or lower, and more preferably to use a high melting point lubricant having a melting point of 230 ° C. or lower.
  • the high melting point lubricant may be only the fatty acid metal soap, but it is preferable that one or more kinds of high melting point lubricants other than the fatty acid metal soap are contained, and other than the fatty acid metal soap. It is more preferable to contain two or more kinds of high melting point lubricants. Among them, the high melting point lubricant has a melting point other than 86 ° C. and 100 ° C. as the first high melting point lubricant, which has a melting point of more than 86 ° C., and the second high melting point lubricant, which has a melting point other than the fatty acid metal soap.
  • the following high melting point lubricant and the third high melting point lubricant include a high melting point lubricant having a melting point of more than 100 ° C. This is because the balance between the extractability and the powder fluidity can be further improved by using a plurality of high melting point lubricants having different melting points.
  • the refractory lubricant may consist of only one lubricant, but preferably contains two or more lubricants.
  • the refractory lubricant has a melting point of more than 86 ° C. and 110 ° C. or lower as the first refractory lubricant and a melting point of more than 110 ° C. as the second melting point lubricant. It contains a lubricant, but is preferable. This is because the balance between the extractability and the powder fluidity can be further improved by using a plurality of high melting point lubricants having different melting points.
  • the above-mentioned lubricant can optionally contain fatty acid metal soap as a refractory lubricant. That is, the lubricant may or may not contain fatty acid metal soap. From the viewpoint of achieving both fluidity and extractability of the mixed powder, it is preferable that the lubricant contains fatty acid metal soap. Further, the metal soap is preferably contained as a free lubricant rather than a binding lubricant. However, when the mixed powder contains fatty acid zinc soap, metal oxides are generated when the mixed powder is molded and sintered, which contaminates the surface of the furnace or the molded body. Therefore, from the viewpoint of preventing contamination, it is preferable that the lubricant does not contain fatty acid metal soap.
  • the mixed powder in one embodiment of the present invention can optionally contain at least one of carbon black and carbonate.
  • Both carbon black and carbonate are components having an action of improving the fluidity of the mixed powder. Therefore, from the viewpoint of improving the fluidity of the mixed powder, it is preferable to add at least one of carbon black and carbonate.
  • the fatty acid metal soap also has an effect of improving the fluidity of the mixed powder. Therefore, when the mixed powder contains fatty acid metal soap, it is not always necessary to add carbon black and carbonate. However, when the mixed powder does not contain fatty acid metal soap, at least one of carbon black and carbonate needs to be contained in the mixed powder in order to ensure fluidity. In other words, the mixed powder of the present invention contains at least one of fatty acid metal soap, carbon black, and carbonate.
  • the amount of the carbon black added is preferably 0.01 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder.
  • the amount of carbon black added is 0.01 parts by mass or more, a higher fluidity improving effect can be obtained.
  • the amount of carbon black added is 3.0 parts by mass or less, deterioration of compressibility and extractability can be prevented, and higher compressibility and extractability can be ensured.
  • any carbonate can be used. From the viewpoint of easy availability, it is preferable to use a metal carbonate as the carbonate, and it is preferable to use at least one selected from the group consisting of an alkali metal carbonate and an alkaline earth metal carbonate. More specifically, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and magnesium carbonate.
  • the amount of the carbonate added is preferably 0.05 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder. If the amount of carbonate added is 0.05 parts by mass or more, a higher fluidity improving effect can be obtained. On the other hand, when the amount of carbonate added is 1.0 part by mass or less, deterioration of compressibility and extractability can be prevented, and higher compressibility and extractability can be ensured.
  • the specific surface area of the carbonate is 3 m 2 / g or more, the fluidity of the mixed powder can be further improved. Therefore, the specific surface area of the carbonate is preferably 3 m 2 / g or more.
  • the mixed powder in one embodiment of the present invention may optionally further contain one or both of (e) alloy powder and (f) machinability improver.
  • the alloy powder is not particularly limited, and any powder that can be an alloy component can be used.
  • the alloy powder for example, one or more powders selected from the group consisting of C, Cu, Ni, Mo, Mn, Cr, V, and Si can be used.
  • C When C is used as an alloy component, it is preferable to use graphite powder as the alloy powder.
  • (F) Machinability improver By adding a machinability improver, the machinability (workability) of the finally obtained sintered body can be improved. Therefore, from the viewpoint of improving the machinability of the sintered body, it is preferable to add a machinability improving agent.
  • machinability improving agent for example, 1 or 2 or more selected from the group consisting of MnS, CaF 2 , and talc can be used.
  • the amount of the above-mentioned (e) alloy powder and (e) machinability improving agent added is not particularly limited and can be any amount.
  • the total amount of the (e) alloy powder and the (e) machinability improving agent is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the iron-based powder. It is more preferable that the content is parts by mass or less.
  • the lower limit of the total amount with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder can be 0 parts by mass.
  • the total amount is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.5 part by mass or more. It is more preferably 1, 1 part by mass or more.
  • the mixed powder of the present invention is not particularly limited and can be produced by any method.
  • each of the above components can be mixed using a mixer to obtain a mixed powder for powder metallurgy.
  • the addition and mixing of each component can be performed once, or can be performed in two or more times.
  • the mixture may be stirred while being heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the lubricant, and then gradually cooled while being mixed. ..
  • the surface of the iron-based powder is covered with the molten lubricant.
  • an alloy powder and a machinability improver it is preferable to add them at the same time as the lubricant used as the bonding lubricant.
  • components such as alloy powder and machinability improver are fixed to the surface of the iron-based powder via the bonding lubricant adhering to the surface of the iron-based powder.
  • the low-melting-point lubricant After mixing the iron-based powder and the low-melting-point lubricant, by heating to a temperature higher than the melting point of the low-melting-point lubricant, at least a part of the low-melting-point lubricant is applied to the surface of the iron-based powder. It can be attached (bonded).
  • the free lubricant may be added and mixed separately after the binding lubricant is fixed to the surface of the iron-based powder as described above.
  • the addition and mixing of the free lubricant is carried out at a temperature below the melting point of the binder lubricant so that the already adhered bond lubricant does not melt.
  • carbon black and carbonate When carbon black and carbonate are used, they may be added at the same time as the free lubricant, or may be added separately from the free lubricant.
  • the mixing means is not particularly limited and any one can be used, but from the viewpoint of easy heating, a high-speed bottom stirring type mixer, a tilting rotary pan type mixer, a rotary mulberry type mixer, and a cone. It is preferable to use 1 or 2 or more selected from the group consisting of planetary screw type mixers.
  • Example 1 A mixed powder for powder metallurgy was prepared by the following procedure, and the characteristics of the obtained mixed powder for powder metallurgy and the characteristics of a molded product prepared using the mixed powder for powder metallurgy were evaluated.
  • a lubricant used as a bonding lubricant and (e) an alloy powder were added to (a) iron-based powder. Then, after heating and mixing at a temperature higher than the melting points of all the added lubricants, the mixture was cooled to a temperature lower than the melting points of all the lubricants. Then, (b2) free lubricant, (c) carbon black and (d) carbonate were added and mixed at room temperature.
  • iron powder (pure iron powder) produced by the atomizing method (JIP301A manufactured by JFE Steel Co., Ltd.) was used.
  • the median diameter D50 of the iron powder was 80 ⁇ m.
  • Copper powder and graphite powder were used as the alloy powder.
  • the median diameter D50 of the copper powder was 25 ⁇ m, and the median diameter of the graphite powder was 4.2 ⁇ m.
  • the median diameter D50 was measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device.
  • Table 1 shows the types and melting points of the lubricants used.
  • PUs are fatty acid metal soaps.
  • Tables 2 and 3 show the addition amount of each component contained in the mixed powder.
  • Apparent density was evaluated using a funnel with an orifice 2.5 mm in diameter according to the method specified in JIS Z 2504. Specifically, the mixed powder was naturally filled by pouring the mixed powder into a container having a known volume using a funnel having an orifice with a diameter of 2.5 mm, and then the mass was measured. The apparent density of the mixed powder was obtained from the obtained mass and the volume of the container.
  • the fluidity of the powder was evaluated according to the method specified in JIS Z 2502. Specifically, a funnel having an orifice with a diameter of 2.5 mm was used, and the time until 50 g of the mixed powder flowed down from the orifice was measured, and the value was used as an index of fluidity. Tables 4 and 5 show that the mixed powder did not flow down as a result of the fluidity being too low.
  • the density of the molded product was measured according to the method specified in JIS Z 2508. The density was calculated from the dimensions and weight of the obtained molded product. The higher this value, the better the compressibility.
  • the mixed powder of the invention example satisfying the conditions of the present invention had the fluidity of the mixed powder, the extractability at the time of molding, and the compressibility of the molded product.
  • the mixed powder of the comparative example which does not satisfy the conditions of the present invention was inferior in the fluidity of the mixed powder, the extractability at the time of molding, and at least one of the molded products.
  • Example 2 A mixed powder for powder metallurgy was prepared in the same procedure as in Example 1, and the characteristics of the obtained mixed powder for powder metallurgy and the characteristics of a molded product produced using the mixed powder for powder metallurgy were evaluated. However, copper powder and graphite powder were not used.
  • alloy steel powder JIP Sigma Roy 415S manufactured by JFE Steel Co., Ltd.
  • the alloy steel powder is a partially diffusion alloyed steel powder in which Cu is diffused and adhered to the surface of the iron powder.
  • the median diameter D50 of the alloy steel powder was 80 ⁇ m. Table 6 shows the amount of each component added to the mixed powder.
  • the mixed powder of the invention example satisfying the conditions of the present invention had the fluidity of the mixed powder, the extractability at the time of molding, and the compressibility of the molded product.
  • the mixed powder of the comparative example which does not satisfy the conditions of the present invention was inferior in the fluidity of the mixed powder, the extractability at the time of molding, and at least one of the molded products. From the results of Examples 1 and 2, it can be seen that the mixed powder satisfying the conditions of the present invention exerts an excellent effect regardless of whether the iron-based powder is iron powder or alloy steel powder. Similarly, it can be seen that the mixed powder satisfying the conditions of the present invention exerts an excellent effect regardless of the presence or absence of the alloy powder.
  • Example 3 A mixed powder for powder metallurgy was prepared in the same procedure as in Example 1. Table 8 shows the amount of each component added to the mixed powder.
  • the mixed powder of the invention example satisfying the conditions of the present invention was superior to the comparative example in both extractability and compressibility when the mold temperature was room temperature.
  • N Compute Containing a fatty acid monoamide having a melting point of 80 ° C. or higher.
  • N Compute. Contains 56 and fatty acids with a melting point of 75 ° C or higher.
  • the mixed powder of 59 showed excellent extractability and compressibility even when the mold temperature was 80 ° C.

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Abstract

  混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の圧縮性を兼ね備えた（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、   （ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、　低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、   （ｂ）潤滑剤の全体に対する低融点潤滑剤の割合が５質量％以上９０質量％未満であり、   （ａ）鉄基粉末の表面に付着している（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤としたとき、   （ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比が０以上１５以下であり、（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる低融点潤滑剤の量が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。

Description

粉末冶金用混合粉
　本発明は、粉末冶金用混合粉（mixed powder for powder metallurgy）に関し、特に、流動性と、成形時の抜出し性および圧縮性に優れた粉末冶金用混合粉に関する。
　粉末冶金技術は、複雑な形状の部品を、製品形状に極めて近い形状に成形でき、しかも高い寸法精度で製造できる手法であり、粉末冶金技術によれば切削コストを大幅に低減することができる。そのため、粉末冶金製品は各種の機械や部品として、多方面に利用されている。
　粉末冶金では、主原料となる鉄基粉末（iron-based powder）に、必要に応じて銅粉、黒鉛粉、リン化鉄粉などの合金用粉末や、ＭｎＳ等の切削性改善用粉末、及び潤滑剤を混合した、混合粉（以下、「粉末冶金用混合粉」または単に「混合粉」という）が用いられる。
　このような粉末冶金用混合粉を成形して製品を製造する上で、該粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤が果たす役割は極めて大きい。以下、潤滑剤の作用について説明する。
　まず、潤滑剤は、混合粉を金型で成形する際の潤滑作用を有している。この作用は、さらに次の２つに大別される。一つは、混合粉に含まれる粒子間の摩擦を低減する作用である。成形時、潤滑剤が粒子間に入りこんで摩擦を小さくすることにより、粒子の再配列が促される。もう一つは、成形に用いられる金型と粒子との間の摩擦を低減する作用である。金型表面に存在する潤滑剤が該金型と粒子との間に入り込むことで、金型－粒子間の摩擦が低減される。上記２つの作用により、成形時に混合粉を高い密度まで圧縮することが可能となる。
　さらに、潤滑剤は、金型内で圧縮成形された混合粉（成型体）を金型から取り出す（抜出す）際にも潤滑作用を発揮する。一般的に、成型体の金型からの抜出しは、パンチによって押し出すことによって行われるが、成型体と金型表面との摩擦により大きな摩擦抵抗が生じる。この際にも、混合粉に含まれる潤滑剤のうち、金型表面に存在するものによって摩擦力が低減される。
　このように、粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤は、成形時に非常に大きな役割を果たす。しかし、潤滑剤が必要となるのは成形と、金型からの抜出しが終わるまでであり、それ以降は不要であるだけでなく、成型体の焼結時には消失して、最終的な焼結体には残留しないことが求められる。
　また、一般に潤滑剤は鉄基粉末に比べて付着力が強いため、混合粉の流動性を悪化させる。さらに潤滑剤は、比重が鉄基粉末に比べ小さいため、多量に添加すると成型体の密度が低下するという問題がある。
　さらに、粉末冶金用混合粉において用いられる潤滑剤には、結合剤として機能することが求められる場合がある。ここで、結合剤とは、主成分である鉄基粉末の表面に、添加成分である合金用粉末などを付着させるための成分を指す。一般的な粉末冶金用混合粉は、鉄基粉末に、合金用粉末、切削性改善用粉末、及び潤滑剤などの添加成分を混合しただけであるが、このような状態の混合粉では、混合粉の内部で各成分が偏析する場合がある。特に、合金用粉として一般的に用いられる黒鉛粉は、他の成分に比べて比重が小さいため、混合粉を流動させたり、振動させたりすること容易に偏析する。このような偏析を防止するために、鉄基粉末の表面に結合剤を介して添加成分を付着させることが提案されている。このような粉末は、粉末冶金用混合粉の１種であるが、偏析防止処理粉とも呼ばれる。偏析防止処理粉では、添加成分が鉄基粉末に付着しているため、上述したような成分の偏析を防止できる。
　このような偏析防止処理粉に用いられる結合剤としては、潤滑剤としても機能する化合物がしばしば採用される。これは、結合剤にも潤滑性能をもたせることで、混合粉に添加する結合剤と潤滑剤の総量を減らすことができるからである。
　このような粉末冶金用混合粉は、一般に、３００～１０００ＭＰａの圧力でプレス成形して、所定の部品形状とした後、１０００℃以上の高温で焼結し、最終的な部品形状とされる。その際、混合粉に含まれる潤滑剤及び結合剤の総量は、一般的には、鉄基粉末１００質量部に対し０．１～２質量部程度である。成形の密度を高くするためには潤滑剤及び結合剤の添加量は少ないほうがよい。したがって、潤滑剤には、少量の添加で潤滑性に優れることが求められる。
　潤滑剤の潤滑性能は、潤滑剤に含まれる化合物の融点の影響を大きく受ける。比較的融点の低い化合物が含まれると、融点の高い化合物のみからなる潤滑剤に比べて、圧縮成形時に混合粉内部から金型壁面に潤滑剤が染み出しやすくなるので、抜出性と圧縮性が向上する。
　しかし、低融点の潤滑剤のみを使用した場合、混合粉の流動性が悪くなることが知られている。そこで、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の圧縮性を両立させるために、低融点の潤滑剤と高融点の潤滑剤を併用する技術が提案されている。
　例えば、特許文献１では、オレイン酸アミドやエルカ酸アミドなどの比較的低融点の化合物と、エチレンビスステアリン酸アミドのような高融点の化合物の混合物を溶融噴射で球形にした潤滑剤を遊離潤滑剤として使用することが提案されている。
　また、特許文献２では、低融点のオレイン酸アミドと高融点のエチレンビスステアリン酸アミドの溶融混合物を急速冷却して作成した準安定相を含む潤滑剤を遊離潤滑剤として使用することが提案されている。
　さらに、特許文献３では、融点が５０～１２０℃の第１の潤滑剤と、融点が１４０～２５０℃の第２の潤滑剤を遊離潤滑剤として使用することが提案されている。
特開２００５－３０７３４８号公報 特表２００３－５０９５８１号公報 特開２０１１－１８４７０８号公報
　しかし、特許文献１で提案されている技術においては、潤滑剤を製造するために、融点の異なる２つの潤滑剤を溶融混合したのち、溶融噴射で球形化する必要がある。また、特許文献２で提案されている技術では、準安定相を含む潤滑剤を製造するために、融点の異なる２つの潤滑剤を溶融混合したのち、急速冷却する必要がある。このように、これらの技術では、潤滑剤の製造に特殊なプロセスが必要であり、製造コストが高くなるという問題があった。
　また、特許文献３で提案されている技術では、第１の潤滑剤として、円形度が０．９以上である潤滑剤を用いる必要がある。円形度が０．９以上である潤滑剤を製造するためには、スプレードライ等の特殊な方法を用いる必要があるため、やはり製造コストが高くなる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、潤滑剤の製造プロセスに関する制約なしに、入手容易な潤滑剤を使用し、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の圧縮性を兼ね備えた粉末冶金用混合粉を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
１．（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含み、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義したとき、
　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０以上１５以下であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
２．（ａ）鉄基粉末、（ｂ）潤滑剤、ならびに（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含まず、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義したとき、
　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０以上１５以下であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
３．前記（ｂ１）結合潤滑剤および（ｂ２）遊離潤滑剤が、炭素数１１以上のアルキル基および炭素数１１以上のアルケニル基の少なくとも一方を有する脂肪酸誘導体を含む、上記１または２に記載の粉末冶金用混合粉。
４．前記高融点潤滑剤として、融点が１００℃以上である潤滑剤を含有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記融点が１００℃以上である潤滑剤の割合として定義されるＲ４が１０質量％以上である、上記１～３のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
５．前記高融点潤滑剤が、脂肪酸アミド、脂肪酸金属石けん、およびそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１つである、上記１～４のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
６．前記低融点潤滑剤が不飽和結合を含む脂肪鎖を有するモノアミドである、上記１～５のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
７．（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有する、上記１～６のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
８．前記（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方が、前記（ｂ１）結合潤滑剤によって前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している、上記７に記載の粉末冶金用混合粉。
　また、他の実施形態における本発明の要旨は、次の通りである。
（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤に脂肪酸金属石けんが含まれない場合には、さらに、
（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有し、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義したとき、
　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０以上１５以下であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
　さらに、別の実施形態における本発明の要旨は、次の通りである。
１．（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含み、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ｂ）潤滑剤は、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している（ｂ１）結合潤滑剤と、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない（ｂ２）遊離潤滑剤とからなり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量に対する前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０．１０～９．０であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
２．（ａ）鉄基粉末、（ｂ）潤滑剤、ならびに（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含まず、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ｂ）潤滑剤は、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している（ｂ１）結合潤滑剤と、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない（ｂ２）遊離潤滑剤とからなり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量に対する前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０．１０～９．０であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
３．前記（ｂ１）結合潤滑剤および（ｂ２）遊離潤滑剤が、炭素数１１以上のアルキル基および炭素数１１以上のアルケニル基の少なくとも一方を有する脂肪酸誘導体を含む、上記１または２に記載の粉末冶金用混合粉。
４．前記高融点潤滑剤として、融点が１００℃以上である潤滑剤を含有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記融点が１００℃以上である潤滑剤の割合として定義されるＲ４が１０質量％以上である、上記１～３のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
５．前記高融点潤滑剤が、脂肪酸アミド、脂肪酸金属石けん、およびそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１つである、上記１～４のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
６．前記低融点潤滑剤が不飽和結合を含む脂肪鎖を有するモノアミドである、上記１～５のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
７．（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有する、上記１～６のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
８．前記（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方が、前記（ｂ１）結合潤滑剤によって前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している、上記７に記載の粉末冶金用混合粉。
　また、他の実施形態における本発明の要旨は、次の通りである。
（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
　前記（ｂ）潤滑剤に脂肪酸金属石けんが含まれない場合には、さらに、
（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有し、
　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
　前記（ｂ）潤滑剤は、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している（ｂ１）結合潤滑剤と、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない（ｂ２）遊離潤滑剤とからなり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量に対する前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０．１０～９．０であり、
　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
　本発明の粉末冶金用混合粉は、優れた流動性と、成形時における優れた抜出性および圧縮性を兼ね備える。また、本発明の粉末冶金用混合粉に含まれる潤滑剤は、特殊な製造プロセスを必要とせず、商業的に容易に入手可能な潤滑剤を用いることができる。さらに、カーボンブラックおよび炭酸塩の少なくとも一方を添加した場合には、焼結時の炉の汚れの原因となる金属石けんを添加せずとも、良好な流動性、抜出性、および圧縮性を実現することができる。
　以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、以下の説明においては、とくに断らない限り「％」は「質量％」を指すものとする。
　本発明の一実施形態における粉末冶金用混合粉は、下記（ａ）及び（ｂ）を必須成分として含有する。また、（ｂ）潤滑剤に金属石けんが含まれない場合には、（ｃ）および（ｄ）の少なくとも一方を必須成分として含有する。言い換えると、本発明の一実施形態における粉末冶金用混合粉は、（ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、前記（ｂ）潤滑剤に脂肪酸金属石けんが含まれない場合には、さらに、（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有する。また、本発明の他の実施形態における粉末冶金用混合粉は、上記成分に加え、さらに任意に下記（ｅ）および（ｆ）の少なくとも一方を含有することができる。以下、これらの各成分について説明する。
（ａ）鉄基粉末
（ｂ）潤滑剤
（ｃ）カーボンブラック
（ｄ）炭酸塩
（ｅ）合金用粉末
（ｆ）切削性改善剤
（ａ）鉄基粉末
　上記鉄基粉末としては、特に限定されることなく任意の鉄基粉末を用いることができる。前記鉄基粉末の例としては、鉄粉や合金鋼粉が挙げられる。前記合金鋼粉としては、例えば、予合金鋼粉（pre-alloyed steel powder）、部分拡散合金化鋼粉（partially diffusion-alloyed steel powder）、およびハイブリッド鋼粉（hybrid steel powder）からなる群より選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。ここで、予合金鋼粉とは、合金元素を溶製時に予め合金化した合金鋼粉であり、完全合金化鋼粉とも称される。部分拡散合金化鋼粉とは、核としての鉄粉と、前記鉄粉の表面に付着した少なくとも１つの合金元素粒子からなり、前記鉄粉と前記合金元素粒子とが拡散接合している粉末を指す。また、ハイブリッド鋼粉とは、予合金化鋼粉の表面にさらに合金元素粒子を拡散付着させた粉末を指す。前記合金元素としては、例えば、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、及びＳｉからなる群より選択される１または２以上を用いることができる。
　なお、ここで「鉄基粉末」とは、Ｆｅを５０％以上含む金属粉末を指す。また、「鉄粉」とは、Ｆｅ及び不可避不純物からなる粉末を指し、本技術分野においては一般的に「純鉄粉」と称される。
　前記鉄基粉末は、任意の方法で製造することができる。例えば、前記鉄基粉末は、還元鉄基粉末、アトマイズ鉄基粉末、またはそれらの混合物であってよい。還元鉄基粉末は、酸化鉄を還元して製造される鉄基粉末である。アトマイズ鉄基粉末は、アトマイズ法によって製造される鉄基粉末である。また、還元鉄基粉末またはアトマイズ鉄基粉末の表面に合金元素を拡散付着させた粉末を、上記鉄基粉末として用いることもできる。
　上記鉄基粉末としては、任意のサイズのものを用いることができるが、メジアン径Ｄ５０が３０～１２０μｍである鉄基粉末を用いることが好ましい。
　粉末冶金用混合粉の全質量に対する鉄基粉末の質量の割合は、特に限定されないが、８６質量％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましい。
（ｂ）潤滑剤
　本発明で使用する潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなる。以下、前記低融点潤滑剤と高融点潤滑剤のそれぞれについて説明する。
・低融点潤滑剤
　本発明で使用する潤滑剤は、融点が８６℃以下である潤滑剤（以下、「低融点潤滑剤」という）を必須成分として含有する。前記低融点潤滑剤を添加することにより、成形体を金型から抜き出す際の抜出力を低減することができる。
　前記低融点潤滑剤としては、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有する潤滑剤を使用する。前記低融点潤滑剤は、脂肪酸誘導体であることが好ましく、炭素数１１以上のアルキル基および炭素数１１以上のアルケニル基の少なくとも一方を有する脂肪酸誘導体であることがより好ましい。上記炭素数の上限は特に限定されないが、入手の容易さの観点からは、３０以下とすることが好ましく、２２以下とすることがより好ましい。
　より具体的には、前記低融点潤滑剤は、脂肪酸モノアミド、脂肪酸エステル、脂肪族アミン、および脂肪酸からなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。
　前記脂肪酸モノアミドとしては、例えば、オレイン酸アミド、およびエルカ酸アミドが挙げられる。前記脂肪酸エステルとしては、例えば、脂肪族アルコールと脂肪酸とのエステル、ショ糖脂肪酸エステル、およびグリセリン脂肪酸エステルが挙げられる。前記脂肪族アミンとしては、例えば、ステアリルアミンおよびベヘニルアミンが挙げられる。前記脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸およびベヘン酸が挙げられる。前記脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、ベヘン酸、ラウリン酸が挙げられる。
　前記低融点潤滑剤は、不飽和結合を含む脂肪鎖を有するモノアミドであることがより好ましい。その理由は以下の通りである。上に挙げた官能基の中でもアミド基は特に金型との相互作用が大きい官能基である。そのため、脂肪酸モノアミドは、金型を用いた成形において高い潤滑性を発揮すると期待される。ただし、脂肪酸モノアミドは一般的に融点が高いため、圧縮成形時に金型と成形体の隙間に染み出しにくいという欠点がある。しかし、不飽和結合を含む脂肪鎖を有するモノアミドは、不飽和結合を含むため融点が低く、したがって、極めて高い潤滑性を発揮することができる。前記不飽和結合を含む脂肪酸を有するモノアミドとしては、例えば、オレイン酸アミドおよびエルカ酸アミドが挙げられる。
　前記低融点潤滑剤の融点の下限はとくに限定されない。しかし、金型を用いて混合粉を成形する際には、摩擦熱によって金型温度が上昇し、抜出し性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、常温付近においてのみならず金型温度が上昇した場合でも優れた抜出し性を得るという観点からは、前記低融点潤滑剤の融点を４５℃以上とすることが好ましく、５０℃以上とすることがより好ましく、５５℃以上とすることがさらに好ましい。
　また、工業的規模での生産においては、数千～数万個の部品を連続で成形するため、金型温度が７５℃～８０℃といった高温に達する場合がある。そのため、大量生産において金型温度が高温となった際にも優れた抜出し性を得るという観点からは、前記低融点潤滑剤の融点を７５℃以上とすることが好ましい。前記観点からは、特に、前記低融点潤滑剤として、８０℃以上の融点を有する脂肪酸モノアミドおよび７５℃以上の融点を有する脂肪酸の少なくとも一方を用いることが好ましい。
Ｒ１：５％以上９０％未満
　上述したように、前記低融点潤滑剤は、成形体を金型から抜き出す際の抜出力を低減する効果を有している。前記効果を得るためには、前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１を５％以上とする必要がある。そのため、Ｒ１を５％以上、好ましくは１０％以上とする。一方、前記低融点潤滑剤の割合が過剰となると、混合粉の流動性が低下する。そのため、Ｒ１を９０％未満、好ましくは８５％以下、より好ましくは８０％以下とする。混合粉の流動性と成形体の抜出し性を両立させるためには、Ｒ１を５％以上９０％未満とすることが重要である。なお、Ｒ１は下記の式で求めることができる。
Ｒ１（質量％）＝（低融点潤滑剤の質量）／（潤滑剤の全質量）×１００
　上記潤滑剤の少なくとも一部は、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着しており、残部は前記鉄基粉末の表面に付着していない。鉄基粉末の表面に付着している潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、鉄基粉末の表面に付着していない潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義する。前記遊離潤滑剤は必ずしも含まれている必要はない。言い換えると、前記潤滑剤のすべてが結合潤滑剤であってもよい。また、遊離潤滑剤が存在する場合には、上記潤滑剤は、前記鉄基粉末の表面に付着している（ｂ１）結合潤滑剤と、前記鉄基粉末の表面に付着していない（ｂ２）遊離潤滑剤とからなる。なお、前記低融点潤滑剤の少なくとも一部は、前記鉄基粉末の表面に直接付着（結合）していることが好ましい。前記低融点潤滑剤は、全部が前記鉄基粉末の表面に直接付着（結合）していてもよい。
Ｒ２：０～１５
　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２は０以上１５以下とする。本発明の粉末冶金用混合粉は遊離潤滑剤を含んでいなくてもよく、したがってＲ２は０であってもよい。一方、Ｒ２が１５より大きいと、該粉末冶金用混合粉の流動性が悪くなる。そのため、Ｒ２は１５以下、好ましくは１０．０以下とする。なお、Ｒ２は下記の式で求めることができる。
Ｒ２＝（遊離潤滑剤の質量）／（結合潤滑剤の質量）
　なお、抜出し性をさらに向上させるという観点からは、前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量に対する前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量の比として定義されるＲ５を０．１０～９．０とすることが好ましい。Ｒ５は、０．１５以上とすることがより好ましい。また、Ｒ５は、７．０以下とすることがより好ましく、６．０以下とすることがさらに好ましい。なお、Ｒ５はＲ２の逆数であり、下記の式で求めることができる。
Ｒ５＝１／Ｒ２＝（結合潤滑剤の質量）／（遊離潤滑剤の質量）
Ｒ３：０．１０質量部未満
　上述したように、前記低融点潤滑剤は、成形体を金型から抜き出す際の抜出力を低減する効果を有している。しかし、前記低融点潤滑剤が遊離潤滑剤として存在している場合、該低融点潤滑剤は混合粉の流動性を低下させる。前記低融点潤滑剤の大部分を結合潤滑剤として存在させることにより流動性の低下を防止することができる。そのため、前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３を、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満とする。一方、Ｒ３は低ければ低いほどよいため下限は特に限定されず、Ｒ３は０質量部であってよい。
　本発明の混合粉は、後述するように、任意に、（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有することができる。その際、上記（ｂ１）結合潤滑剤を、合金用粉末や切削性改善剤などの添加成分を鉄基粉末の表面に付着させるための結合剤として利用することもできる。結合潤滑剤によって添加成分を鉄基粉末の表面に付着させることにより、混合粉中における前記添加成分の偏析を防止することができる。この場合、前記結合潤滑剤は、潤滑剤と結合剤とを兼ねる。
・高融点潤滑剤
　本発明で使用する潤滑剤は、融点が８６℃以下である潤滑剤（低融点潤滑剤）を含有し、残部は、融点が８６℃超である潤滑剤（以下、「高融点潤滑剤」という）である。すなわち、前記潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤からなる。低融点潤滑剤に加えて高融点潤滑剤を用いることにより、混合粉の流動性を向上させることができる。
　前記高融点潤滑剤としては、任意のものを用いることができる。前記高融点潤滑剤は、脂肪酸誘導体であることが好ましく、炭素数１１以上のアルキル基および炭素数１１以上のアルケニル基の少なくとも一方を有する脂肪酸誘導体であることがより好ましい。上記炭素数の上限は特に限定されないが、入手の容易さの観点からは、３０以下とすることが好ましく、２２以下とすることがより好ましい。
　前記高融点潤滑剤は、脂肪酸アミド、脂肪酸金属石鹸、およびそれらの混合物であることが好ましい。前記脂肪酸アミドとしては、脂肪酸モノアミドおよび脂肪酸ビスアミドのいずれも用いることができる。
　前記脂肪酸モノアミドとしては、例えば、ステアリン酸アミドおよびベヘン酸アミドが挙げられる。前記脂肪酸ビスアミドとしては、例えば、Ｎ，Ｎ’－エチレンビスステアリン酸アミドおよびＮ，Ｎ’－エチレンビスオレイン酸アミドが挙げられる。前記脂肪酸金属石鹸としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウムが挙げられる。
　粉末冶金用混合粉の流動性をさらに向上させるという観点からは、前記高融点潤滑剤が、融点が１００℃以上である潤滑剤を含有することが好ましい。
Ｒ４：１０％以上
　融点が１００℃以上である潤滑剤を使用する場合、流動性向上効果をさらに高めるために、上記潤滑剤の全体に対する、前記融点が１００℃以上である潤滑剤の割合として定義されるＲ４を、１０％以上とすることが好ましい。
　一方、前記高融点潤滑剤の融点の上限は特に限定されない。しかし、入手の容易さの観点からは、２５０℃以下の融点を有する高融点潤滑剤を用いることが好ましく、２３０℃以下の融点を有する高融点潤滑剤を用いることがより好ましい。
　潤滑剤に脂肪酸金属石鹸が含まれる場合、前記高融点潤滑剤は該脂肪酸金属石鹸だけでもよいが、さらに、脂肪酸金属石鹸以外の高融点潤滑剤を１種類以上含むことが好ましく、脂肪酸金属石鹸以外の高融点潤滑剤を２種類以上含むことがより好ましい。中でも、前記高融点潤滑剤が、第１の高融点潤滑剤として、融点が８６℃超である脂肪酸金属石鹸、第２の高融点潤滑剤として、脂肪酸金属石けん以外の融点が８６℃超１００℃以下である高融点潤滑剤、および第３の高融点潤滑剤として、融点が１００℃超である高融点潤滑剤を含むことが好ましい。これは、融点が異なる高融点潤滑剤を複数用いることにより、抜出性と粉体流動性のバランスをさらに優れたものとできるためである。
　一方、潤滑剤に脂肪酸金属石鹸が含まれない場合、前記高融点潤滑剤は１つの潤滑剤のみからなるものであってもよいが、２つ以上の潤滑剤を含むことが好ましい。たとえば、前記高融点潤滑剤が、第１の高融点潤滑剤として、融点が８６℃超１１０℃以下の高融点潤滑剤と、第２の高融点潤滑剤として、融点が１１０℃超の高融点潤滑剤を含むが好ましい。これは、融点が異なる高融点潤滑剤を複数用いることにより、抜出性と粉体流動性のバランスをさらに優れたものとできるためである。
・脂肪酸金属石けん
　上述したように、上記潤滑剤は、任意に、高融点潤滑剤として脂肪酸金属石けんを含有することができる。すなわち、前記潤滑剤は、脂肪酸金属石けんを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。混合粉の流動性と抜出性を両立させるという観点からは、前記潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含有することが好ましい。また、金属石けんは結合潤滑剤ではなく遊離潤滑剤として含まれることが好ましい。しかし、混合粉が脂肪酸亜鉛石けんを含有する場合、該混合粉を成型し、焼結する際に金属酸化物が生じ、炉や成形体の表面を汚染する。そのため、汚染を防止するという観点からは、前記潤滑剤は、脂肪酸金属石けんを含まないことが好ましい。
（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩
　本発明の一実施形態における混合粉は、任意に、カーボンブラックおよび炭酸塩の少なくとも一方を含有することができる。カーボンブラックと炭酸塩は、いずれも、混合粉の流動性を向上させる作用を有する成分である。したがって、混合粉の流動性向上の観点からは、カーボンブラックおよび炭酸塩の少なくとも一方を添加することが好ましい。
　なお、上述したように、脂肪酸金属石けんも、混合粉の流動性を向上させる作用を有している。したがって、混合粉が脂肪酸金属石けんを含有する場合には、必ずしもカーボンブラックおよび炭酸塩を添加する必要はない。しかし、混合粉が脂肪酸金属石けんを含有しない場合には、流動性を確保するために、カーボンブラックおよび炭酸塩の少なくとも一方が混合粉に含有される必要がある。言い換えると、本発明の混合粉は、脂肪酸金属石けん、カーボンブラック、および炭酸塩の少なくとも１つを含有する。
（ｃ）カーボンブラック
　カーボンブラックを用いる場合、該カーボンブラックの添加量は、鉄基粉末１００質量部に対して０．０１～３．０質量部とすることが好ましい。カーボンブラックの添加量が０．０１質量部以上であれば、さらに高い流動性改善効果を得ることができる。一方、カーボンブラックの添加量が３．０質量部以下であれば、圧縮性および抜出し性の低下を防止し、より高い圧縮性および抜出し性を確保できる。
（ｄ）炭酸塩
　前記炭酸塩としては、任意の炭酸塩を用いることができる。入手のしやすさなどから、前記炭酸塩としては、金属炭酸塩を用いることが好ましく、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ土類金属炭酸塩からなる群より選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。より具体的には、炭酸カルシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、および炭酸マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。
　炭酸塩を使用する場合、前記炭酸塩の添加量は、鉄基粉末１００質量部に対して０．０５～１．０質量部とすることが好ましい。炭酸塩の添加量が０．０５質量部以上であればさらに高い流動性改善効果を得ることができる。一方、炭酸塩の添加量が１．０質量部以下であれば、圧縮性および抜出し性の低下を防止し、より高い圧縮性および抜出し性を確保できる。
　また、前記炭酸塩の比表面積が３ｍ２／ｇ以上であれば、混合粉の流動性をさらに向上させることができる。そのため、炭酸塩の比表面積は３ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
　本発明の一実施形態における混合粉は、任意に、（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有することができる。
（ｅ）合金用粉末
　合金用粉末を含有する混合粉を焼結すると、合金元素が鉄に固溶して合金化する。そのため、合金用粉末を用いることにより、最終的に得られる焼結体の強度を向上させることができる。そのため、焼結体の強度を向上させるという観点からは、合金用粉末を添加することが好ましい。
　上記合金用粉末としては、特に限定されることなく、合金成分となり得る粉末であれば任意のものを用いることができる。前記合金用粉末としては、例えば、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、及びＳｉからなる群より選択される１または２以上の粉末を用いることができる。Ｃを合金成分として用いる場合、前記合金用粉末として黒鉛粉を用いることが好ましい。
（ｆ）切削性改善剤
　切削性改善剤を添加することにより、最終的に得られる焼結体の切削性（加工性）を向上させることができる。そのため、焼結体の切削性を向上させるという観点からは、切削性改善剤を添加することが好ましい。
　前記切削性改善剤としては、例えば、ＭｎＳ、ＣａＦ２、及びタルクからなる群より選択される１または２以上を用いることができる。
　上記（ｅ）合金用粉末及び（ｅ）切削性改善剤の添加量は特に限定されず、任意の量とすることができる。（ｅ）合金用粉末および（ｅ）切削性改善剤の合計量は、鉄基粉末１００質量部に対して１０質量部以下とすることが好ましく、７質量部以下とすることがより好ましく、５質量部以下とすることがさらに好ましい。（ｅ）合金用粉末及び（ｆ）切削性改善剤の合計量を上記範囲内とすることにより、焼結体の密度をさらに高め、焼結体の強度を一層向上させることができる。一方、（ｅ）合金用粉末及び（ｆ）切削性改善剤は必ずしも含有される必要はないため、上記鉄基粉末１００質量部に対する合計量の下限は０質量部とすることができる。ただし、（ｅ）合金用粉末及び（ｆ）切削性改善剤が含有される場合、前記合計量は０．１質量部以上とすることが好ましく、０．５質量部以上とすることがより好ましく、１質量部以上とすることがさらに好ましい。（ｅ）合金用粉末及び（ｆ）切削性改善剤の合計量を上記範囲内とすることにより、それら成分の添加効果をより高めることができる。
［混合粉の製造方法］
　本発明の混合粉は、特に限定されず、任意の方法で製造することができる。本発明の一実施形態においては、上記各成分を、混合機を用いて混合することにより粉末冶金用混合粉末とすることができる。各成分の添加と混合は、１回で行うこともできるが、２回以上に分けて行うこともできる。
　潤滑剤を鉄基粉末の表面に付着させて結合潤滑剤とするためには、例えば、混合の際に潤滑剤の融点以上に加熱しつつ撹拌し、次いで、混合しながら徐々に冷却すればよい。これにより、鉄基粉末の表面が、溶融した潤滑剤によって被覆される。合金用粉末および切削性改善剤を使用する場合には、結合潤滑剤として用いる潤滑剤と同時に添加することが好ましい。それにより、鉄基粉末の表面に付着した結合潤滑剤を介して、合金用粉末、切削性改善剤などの成分が鉄基粉末の表面に固着される。なお、鉄基粉末と低融点潤滑剤とを混合した後に、前記低融点潤滑剤の融点よりも高い温度に加熱することにより、前記低融点潤滑剤の少なくとも一部を前記鉄基粉末の表面に付着（結合）させることができる。
　一方、遊離潤滑剤は、上述したように結合潤滑剤を鉄基粉末の表面に固着させた後に、別途添加、混合すればよい。遊離潤滑剤の添加と混合は、既に固着している結合潤滑剤が溶融しないよう、結合潤滑剤の融点より低い温度で実施する。
　また、カーボンブラックおよび炭酸塩を用いる場合には、遊離潤滑剤と同時に添加してもよく、遊離潤滑剤と別に添加してもよい。
　混合手段としては、特に制限はなく、任意のものを使用できるが、加熱が容易であるという観点からは、高速底部撹拌式混合機、傾斜回転パン型混合機、回転クワ型混合機、及び円錐遊星スクリュー形混合機からなる群より選択される１または２以上を用いることが好ましい。
（実施例１）
　以下の手順で粉末冶金用混合粉を調製し、得られた粉末冶金用混合粉の特性と、該粉末冶金用混合粉を用いて作製した成型体の特性を評価した。
　まず、（ａ）鉄基粉末に対して、（ｂ１）結合潤滑剤として用いる潤滑剤、（ｅ）合金用粉末を添加した。次いで、添加した潤滑剤のすべての融点より高い温度で加熱混合した後、すべての潤滑剤の融点より低い温度に冷却した。その後、（ｂ２）遊離潤滑剤、（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩を添加し、室温で混合した。
　（ａ）鉄基粉末としては、アトマイズ法によって製造された鉄粉（純鉄粉）（ＪＦＥスチール株式会社製　ＪＩＰ３０１Ａ）を用いた。前記鉄粉のメジアン径Ｄ５０は８０μｍであった。（ｅ）合金用粉末としては、銅粉と黒鉛粉を使用した。前記銅粉のメジアン径Ｄ５０は２５μｍ、前記黒鉛粉のメジアン径は４．２μｍであった。前記メジアン径Ｄ５０はレーザ回折式粒子径分布測定装置により測定した。
　使用した潤滑剤の種類と融点を表１に示す。表１に示した潤滑剤の内、Ｐ～Ｕは脂肪酸金属石けんである。また、混合粉に含まれる各成分の添加量を表２、３に示す。
　次いで、得られた粉末冶金用混合粉のそれぞれについて、見掛密度、流動性、成形時の抜出力、および成形体の密度を以下の手順で評価した。測定結果を表４、５に示す。
（見掛密度）
　見掛密度は、ＪＩＳ　Ｚ　２５０４に規定された方法に従い、直径２．５ｍｍのオリフィスを有する漏斗を用いて評価した。具体的には、混合粉を直径２．５ｍｍのオリフィスを有する漏斗を用いて容積既知の容器内に流し込むことにより自然充填し、その後、質量を測定した。得られた質量と、前記容器の容積から、前記混合粉の見掛密度を得た。
（流動性）
　粉体の流動性は、ＪＩＳ　Ｚ　２５０２に規定された方法に従って評価した。具体的には、直径２．５ｍｍのオリフィスを有する漏斗を使用し、前記オリフィスから５０ｇの混合粉が流れ落ちるまでの時間を測定し、その値を流動性の指標とした。なお、流動性が低すぎる結果、混合粉が流れ落ちなかったものについては、表４、５に「流れず」と記載した。
（抜出力）
　前記粉末冶金用混合粉を用いてＪＰＭＡ　Ｐ　１３に規定された方法に従って、６８６ＭＰａの成形圧力で直径１１．３ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の成型体を作製した。このとき、成形体を金型から抜出す際の最大荷重を抜出力とした。抜出力が低いほど、抜出性が優れている。
（成型体の密度）
　前記成形体の密度をＪＩＳ　Ｚ　２５０８に規定された方法に従って測定した。前記密度は、得られた成形体の寸法と重量から算出した。この数値が高いほど、圧縮性が優れている。
　表４、５に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす発明例の混合粉は、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の圧縮性を兼ね備えていた。これに対して、本発明の条件を満たさない比較例の混合粉は、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の少なくとも一つが劣っていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（実施例２）
　実施例１と同様の手順で粉末冶金用混合粉を調製し、得られた粉末冶金用混合粉の特性と、該粉末冶金用混合粉を用いて作製した成型体の特性を評価した。ただし、銅粉と黒鉛粉は使用しなかった。また、鉄基粉末としては、純鉄粉に代えて、アトマイズ法によって製造された合金鋼粉（ＪＦＥスチール株式会社製　ＪＩＰシグマロイ４１５Ｓ）を使用した。前記合金鋼粉は、鉄粉の表面にＣｕを拡散付着させた部分拡散合金化鋼粉である。前記合金鋼粉のメジアン径Ｄ５０は８０μｍであった。混合粉に含まれる各成分の添加量を表６に示す。
　次いで、得られた粉末冶金用混合粉のそれぞれについて、見掛密度、流動性、成形時の抜出力、および成形体の密度を、実施例１と同様の手順で評価した。測定結果を表７に示す。
　表７に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす発明例の混合粉は、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の圧縮性を兼ね備えていた。これに対して、本発明の条件を満たさない比較例の混合粉は、混合粉の流動性、成型時の抜出性、および成型体の少なくとも一つが劣っていた。実施例１および２の結果から、鉄基粉末が鉄粉であるか合金鋼粉であるかに係わらず、本発明の条件を満たす混合粉は優れた効果を奏することが分かる。同様に、合金用粉末の有無に係わらず、本発明の条件を満たす混合粉は優れた効果を奏することが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（実施例３）
　実施例１と同様の手順で粉末冶金用混合粉を調製した。混合粉に含まれる各成分の添加量を表８に示す。
　次いで、得られた粉末冶金用混合粉を使用して、実施例１と同様の手順で、成形時の金型温度が常温の場合と８０℃の場合２条件での抜出力および成形体の密度を評価した。測定結果を表９に示す。
　表９に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす発明例の混合粉は、金型温度が常温の場合、抜出性・圧縮性ともに比較例よりも優れていた。また、融点が８０℃以上の脂肪酸モノアミドを含むＮо．５６および融点が７５℃以上の脂肪酸を含むＮо．５９の混合粉は、金型温度が８０℃の場合においても優れた抜出性・圧縮性を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009

Claims (8)

  1. （ａ）鉄基粉末および（ｂ）潤滑剤を含有する粉末冶金用混合粉であって、
    　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含み、
    　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
    　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
    　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
    　前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義したとき、
    　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０以上１５以下であり、
    　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
  2. （ａ）鉄基粉末と、（ｂ）潤滑剤と、（ｃ）カーボンブラックおよび（ｄ）炭酸塩の少なくとも一方を含有する粉末冶金用混合粉であって、
    　前記（ｂ）潤滑剤が脂肪酸金属石けんを含まず、
    　前記（ｂ）潤滑剤は、融点が８６℃以下である低融点潤滑剤と融点が８６℃超である高融点潤滑剤とからなり、
    　前記低融点潤滑剤は、アミド基、エステル基、アミノ基、およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１つを有し、
    　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記低融点潤滑剤の割合として定義されるＲ１が５質量％以上９０質量％未満であり、
    　前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ１）結合潤滑剤、前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着していない前記（ｂ）潤滑剤を（ｂ２）遊離潤滑剤と定義したとき、
    　前記（ｂ１）結合潤滑剤の質量に対する前記（ｂ２）遊離潤滑剤の質量の比として定義されるＲ２が０以上１５以下であり、
    　前記（ｂ２）遊離潤滑剤として含まれる前記低融点潤滑剤の量Ｒ３が、鉄基粉末１００質量部に対して０．１０質量部未満である、粉末冶金用混合粉。
  3. 　前記（ｂ１）結合潤滑剤および（ｂ２）遊離潤滑剤が、炭素数１１以上のアルキル基および炭素数１１以上のアルケニル基の少なくとも一方を有する脂肪酸誘導体を含む、請求項１または２に記載の粉末冶金用混合粉。
  4. 　前記高融点潤滑剤として、融点が１００℃以上である潤滑剤を含有し、
    　前記（ｂ）潤滑剤の全体に対する前記融点が１００℃以上である潤滑剤の割合として定義されるＲ４が１０質量％以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
  5. 　前記高融点潤滑剤が、脂肪酸アミド、脂肪酸金属石けん、およびそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１～４のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
  6. 　前記低融点潤滑剤が不飽和結合を含む脂肪鎖を有するモノアミドである、請求項１～５のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
  7. （ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方をさらに含有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の粉末冶金用混合粉。
  8. 　前記（ｅ）合金用粉末および（ｆ）切削性改善剤の一方または両方が、前記（ｂ１）結合潤滑剤によって前記（ａ）鉄基粉末の表面に付着している、請求項７に記載の粉末冶金用混合粉。
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