WO2023210568A1 - 焼結部材、および焼結部材の製造方法 - Google Patents

焼結部材、および焼結部材の製造方法 Download PDF

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hole
powder
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敬之 田代
繁樹 江頭
一誠 嶋内
朝之 伊志嶺
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Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
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    • B22F3/02—Compacting only
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    • B22F3/10—Sintering only
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    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the present disclosure relates to a sintered member and a method of manufacturing the sintered member.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-071901 filed on April 25, 2022, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • the method for manufacturing a sintered part in Patent Document 1 includes a step of press-molding raw material powder to produce a compact, a step of forming holes in the compact, and a step of forming the compact with the holes. and a step of sintering.
  • the raw material powder includes iron powder, copper powder, carbon powder, and ethylene bisstearamide.
  • the sintered member of the present disclosure includes: A sintered member made of metal, The relative density is 95% or more, A hole portion whose diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) satisfy the following requirements (a1) to (a7), and whose width x2 (mm) and depth y2 (mm) meet the following requirements (b1) ) to satisfy requirement (b3).
  • the method for manufacturing a sintered member of the present disclosure includes: a step of preparing raw material powder containing metal powder and a lubricant; Pressing the raw material powder to produce a green compact having a relative density of 95% or more; By performing at least one of hole machining and groove machining on the powder compact, a hole whose diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) satisfy the following requirements (a1) to (a7) is formed.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a sintered member according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing another example of the sintered member of the embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the diameter and depth of the hole of the sintered member manufactured in Test Example 1.
  • FIG. 6 is an enlarged graph of region A in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged graph of region B in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the width and depth of the groove of the sintered member manufactured in Test Example 2.
  • FIG. 9 is an enlarged graph of region C in FIG.
  • the sintered member of the present disclosure has a hole portion that has a large depth relative to its diameter, or a groove portion that has a large depth relative to its width.
  • the method for manufacturing a sintered member of the present disclosure can manufacture the sintered member of the present disclosure.
  • the sintered member of one embodiment of the present disclosure includes: A sintered member made of metal, The relative density is 95% or more, A hole portion whose diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) satisfy the following requirements (a1) to (a7), and whose width x2 (mm) and depth y2 (mm) meet the following requirements (b1) ) to satisfy requirement (b3).
  • the sintered member has a hole portion whose depth is larger than its diameter, or a groove portion whose depth is larger than its width.
  • the metal may be pure iron or an iron alloy.
  • the sintered member made of pure iron or an iron alloy has a hole portion whose depth is larger than its diameter, or a groove portion whose depth is larger than its width.
  • the metal may be stainless steel.
  • the sintered member made of stainless steel has a hole portion whose depth is large relative to its diameter, or a groove portion whose depth is large relative to its width.
  • a method for manufacturing a sintered member a step of preparing raw material powder containing metal powder and a lubricant; Pressing the raw material powder to produce a green compact having a relative density of 95% or more; By performing at least one of hole machining and groove machining on the powder compact, a hole whose diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) satisfy the following requirements (a1) to (a7) is formed.
  • the lubricant can be easily spread between the particles of the produced compact by pressurizing the raw material powder containing a lubricant with a melting point of 150° C. or less. Since the lubricant is spread between the particles of the compacted compact, the above-mentioned holes can be formed by drilling holes in the compacted compact, and the grooves can be formed by grooving the compacted compact. .
  • the relative density of the compacted powder body and the relative density of the processed body are the same. Since the produced powder compact has a relative density of 95% or more, the amount of shrinkage when the processed body is sintered is very small.
  • the sizes of the holes and grooves in the sintered member remain substantially the same as those in the workpiece. Therefore, the method for manufacturing a sintered member described above can manufacture a sintered member having a hole portion whose depth is larger than its diameter, or a groove portion whose depth is larger than its width.
  • the lubricant may be stearic acid, erucamide, or stearamide.
  • the above-mentioned lubricant is easily spread over a wide range between the particles of the compacted compact by pressing the raw material powder.
  • a sintered member 1 according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the sintered member 1 is made of metal.
  • One of the characteristics of the sintered member 1 of this embodiment is that it has a high relative density and also has at least one of a hole 2 of a specific size and a groove 3 of a specific size.
  • the material of the sintered member 1 is metal.
  • the metal is, for example, pure iron, an iron alloy, or a non-ferrous metal.
  • Pure iron is iron with a purity of 99% or more. That is, pure iron is one in which the content of iron (Fe) is 99% by mass or more.
  • An iron alloy is one that contains additive elements, with the remainder consisting of iron (Fe) and unavoidable impurities. Iron alloys contain the most Fe. Additional elements contained in iron alloys include, for example, nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), manganese (Mn), carbon (C), silicon (Si), and aluminum (Al). , phosphorus (P), boron (B), nitrogen (N), and cobalt (Co).
  • iron alloys include stainless steel, Fe-C alloy, Fe-Cu-Ni-Mo alloy, Fe-Ni-Mo-Mn alloy, Fe-P alloy, Fe-Cu alloy, Fe- Cu-C alloy, Fe-Cu-Mo alloy, Fe-Ni-Mo-Cu-C alloy, Fe-Ni-Cu alloy, Fe-Ni-Mo-C alloy, Fe-Ni-Cr alloy alloy, Fe-Ni-Mo-Cr alloy, Fe-Cr alloy, Fe-Mo-Cr alloy, Fe-Cr-C alloy, Fe-Ni-C alloy, or Fe-Mo-Mn-Cr - It is a C-based alloy.
  • An example of stainless steel is austenitic stainless steel.
  • austenitic stainless steel is SUS304 or SUS304L.
  • the non-ferrous metal is, for example, copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy.
  • the composition of the sintered member 1 can be confirmed by performing a component analysis using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES).
  • ICP-OES inductively coupled plasma optical emission spectrometry
  • the relative density of the sintered member 1 is 95% or more.
  • the sintered member 1 having a relative density of 95% or more has excellent mechanical properties such as strength.
  • the relative density of the sintered member 1 may further be 96% or more, particularly 97% or more.
  • the upper limit of the relative density of the sintered member 1 is not particularly limited and can be appropriately selected within the range that can be manufactured.
  • the relative density of the sintered member 1 may be, for example, 99.9% or less. That is, the relative density of the sintered member 1 may be 95% or more and 99.9% or less, further 96% or more and 99.9% or less, particularly 97% or more and 99.9% or less.
  • the relative density of the sintered member 1 refers to the ratio (%) of the actual density of the sintered member 1 to the true density of the sintered member 1. That is, the relative density of the sintered member 1 is determined by [(actual density of the sintered member 1/true density of the sintered member 1) ⁇ 100]. The actual density of the sintered member 1 is determined by immersing the sintered member 1 in oil to impregnate the sintered member 1 with oil, and then calculating the density by [oil-impregnated density x (mass of sintered member 1 before oil impregnation/sintering after oil impregnation]). mass of the connecting member 1)].
  • the oil-impregnated density is (mass of sintered member 1 after oil-impregnated/volume of sintered member 1 after oil-impregnated). That is, the actual density of the sintered member 1 can be determined by (mass of the sintered member 1 before oil impregnation/volume of the sintered member 1 after oil impregnation).
  • the volume of the sintered member 1 after being impregnated with oil can typically be measured by a liquid displacement method.
  • the true density of the sintered member 1 is the theoretical density determined from the composition of the sintered member 1 assuming that no voids are included inside.
  • the hole 2 is a through hole or a blind hole.
  • a blind hole has a bottom.
  • the number of holes 2 is not particularly limited and can be selected as appropriate. When the number of hole portions 2 is plural, both through holes and blind holes may be provided.
  • the hole 2 has a substantially uniform diameter in the direction along the depth of the hole 2.
  • the diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) of the hole 2 satisfy the following requirements (a1) to (a7). Details will be explained in Test Example 1 with reference to FIGS. 5 to 7. (a1) 0.05 ⁇ x1 ⁇ 0.08, y1>2.67x1+0.217 (a2) 0.08 ⁇ x1 ⁇ 0.1, y1>28.5x1-1.85 (a3) When 0.1 ⁇ x1 ⁇ 0.3, y1>10x1 (a4) When 0.3 ⁇ x1 ⁇ 0.8, y1>8x1+0.6 (a5) When 0.8 ⁇ x1 ⁇ 1.5, y1>32.9x1-19.3 (a6) When 1.5 ⁇ x1 ⁇ 2.0, y1>20x1 (a7) When 2.0 ⁇ x1, y1>10x1+20
  • the upper limit of the depth y1 (mm) with respect to the diameter x1 (mm) of the hole portion 2 depends on, for example, the critical diameter and critical length of the tool, or the critical size of the powder compact during the manufacturing process.
  • commercially available drills used to form the hole 2 typically have L/D, which is the ratio of the drill groove length L (mm) to the drill diameter D (mm), of about 20 or less or 30 or less. It is. Although it depends on the diameter D and the material of the tool, it is said that the limit for L/D is 40 or less or 50 or less even for a special drill for drilling particularly deep holes.
  • the upper limit of the depth y1 with respect to the diameter x1 of the hole portion 2 is at least 50 times the diameter x1 in any of the above (a1) to (a7).
  • the number of grooves 3 is not particularly limited and can be selected as appropriate.
  • the groove 3 has a substantially uniform width in the direction along the depth of the groove 3.
  • the width x2 (mm) and depth y2 (mm) of the groove portion 3 satisfy the following requirements (b1) to (b3). Details will be explained in Test Example 2 with reference to FIGS. 8 and 9. (b1) 0.05 ⁇ x2 ⁇ 0.2, y2>5x2+0.4 (b2) 0.2 ⁇ x2 ⁇ 0.5, y2>28.7x2-4.3 (b3) 0.5 ⁇ x2, y2>6x2+7
  • the upper limit of the depth y2 (mm) with respect to the width x2 (mm) of the groove portion 3 depends on, for example, the maximum width of the tool or the maximum size of the powder compact during the manufacturing process.
  • the sintered member 1 may have both the hole portion 2 and the groove portion 3.
  • the method for producing a sintered member according to the embodiment includes a step A of preparing a raw material powder, a step B of producing a compacted powder, a step C of producing a processed body, and a step D of sintering the processed body. Equipped with One of the features of the method for manufacturing a sintered member is that in step A, a specific raw material powder is prepared, and in step C, at least one of a specific hole and groove is formed.
  • the method for manufacturing a sintered member according to the embodiment manufactures the sintered member 1 described above.
  • Step A Preparation of raw material powder
  • raw material powder containing metal powder and lubricant is prepared.
  • the raw material powder does not contain an organic binder.
  • the metal powder is, for example, a ferrous powder or a non-ferrous powder.
  • the iron-based powder is one type of powder selected from the group consisting of pure iron powder, ferrous alloy powder, first mixed powder, second mixed powder, third mixed powder, and fourth mixed powder.
  • the pure iron constituting the pure iron powder has a purity of 99% or more.
  • the types of ferrous alloys constituting the ferrous alloy powder are the above-mentioned iron alloys.
  • the first mixed powder consists of pure iron powder and alloying element powder.
  • the alloying element powder is the element powder that produces the above-mentioned iron alloy when Step D is performed.
  • the alloying element is an element added to the above-mentioned iron alloy.
  • the powder of the alloying element includes powder of the multiple types of additive elements.
  • the second mixed powder consists of ferric alloy powder and carbon powder. Examples of ferric alloys constituting the ferric alloy powder include Fe-Cu alloy, Fe-Ni-Mo-Cu alloy, Fe-Ni-Mo alloy, Fe-Cr alloy, and Fe-Ni alloy. alloy, or Fe-Mo-Mn-Cr alloy.
  • the third mixed powder consists of pure iron powder, powder of the alloying element described above, and ferrous alloy powder.
  • the fourth mixed powder consists of pure iron powder, powder of the alloying element, ferric alloy powder, and carbon powder.
  • Non-ferrous powder The non-ferrous powder is copper powder, copper alloy powder, aluminum powder, or aluminum alloy powder.
  • the lubricant is a lubricant that spreads between a plurality of particles due to processing heat generated when the raw material powder is pressurized in step B.
  • Such lubricants have melting points below 150°C.
  • the melting point of the lubricant may further be below 110°C, especially below 85°C.
  • the melting point of the lubricant is, for example, 50° C. or higher. That is, the melting point of the lubricant may be 50°C or more and 150°C or less, further 55°C or more and 110°C or less, particularly 60°C or more and 85°C or less.
  • Examples of lubricants are stearic acid, erucamide, or stearamide. These lubricants tend to spread over a wide range between a plurality of particles due to the heat generated during processing in step B.
  • the proportion of the lubricant contained in the raw material powder is, for example, 0.025% by mass or more and 0.2% by mass or less. If the above ratio is 0.025% by mass or more, the lubricant is likely to spread over a wide range between a plurality of particles due to the heat generated during processing in step B. Therefore, in step C, it is easy to form at least one of the hole portion and the groove portion. In particular, it is easy to form at least one of the plurality of holes and the plurality of grooves using the same tool. If the above ratio is 0.2% by mass or less, a dense powder compact will be easily produced in Step B.
  • the above ratio may further be 0.04% by mass or more and 0.18% by mass or less.
  • the above ratio is a value when the entire raw material powder is 100% by mass.
  • Step B Preparation of powder compact
  • the raw material powder is pressurized to produce a green compact having a relative density of 95% or more.
  • the relative density may further be greater than or equal to 97%, particularly greater than or equal to 98%.
  • the relative density of the powder compact is determined by [(actual density of the powder compact/true density of the powder compact) ⁇ 100].
  • the significance of the actual density of the powder compact is the same as the density of the actual sintered member described above.
  • the meaning of the true density of the powder compact is the same as the true density of the sintered member described above.
  • the shape of the powder compact can be selected as appropriate and is not particularly limited.
  • the shape of the powder compact is, for example, columnar or cylindrical. A powder compact is produced using an appropriate mold that can be molded into the above shape.
  • the molding pressure is such that the relative density of the powder compact to be molded is 95% or more, and is high enough to generate enough heat to spread the lubricant between particles. That is, in this step, the lubricant spreads due to heat generated during molding.
  • the mold is not heated by a heater to spread the lubricant.
  • the molding pressure is, for example, 1560 MPa or more.
  • the molding pressure may further be 1660 MPa or more, 1760 MPa or more, particularly 1860 MPa or 1960 MPa or more. There is no particular upper limit to the molding pressure.
  • Step C Fabrication of processed body
  • a processed body having at least one of a hole and a groove is produced by performing at least one of hole machining and groove machining on the powder compact.
  • the relationship between the diameter x1 and the depth y1 of the hole to be formed is within the range described above.
  • the relationship between the width x2 and the depth y2 of the groove to be formed is within the range described above. Since the lubricant is spread between the particles of the powder compact, at least one of the holes and grooves satisfying the above-mentioned range can be formed.
  • An example of a tool for forming a hole is a drill. Hole drilling may be performed under wet conditions with either internal or external oil supply depending on the diameter of the drill.
  • An example of a tool for forming grooves is a dicing blade, a metal saw, or a grooving tool.
  • Step D Sintering of processed body
  • the processed body is sintered.
  • a sintered member 1 is manufactured by sintering the processed body.
  • the processed body shrinks due to sintering.
  • the relative density of the processed body is the same as that of the powder compact. That is, the relative density of the workpiece is high. Therefore, the amount of shrinkage of the processed body due to sintering is very small. Therefore, the relative density of the sintered member 1 is greater than the relative density of the processed body. That is, the relative density of the sintered member 1 is 95% or more.
  • the sizes of the holes 2 and grooves 3 of the sintered member 1 are substantially the same as the sizes of the holes and grooves of the workpiece.
  • Sintering conditions can be selected as appropriate depending on the composition of the raw material powder.
  • the sintering temperature is, for example, 1100°C or more and 1400°C or less, and may also be 1200°C or more and 1300°C or less.
  • the sintering time is, for example, 15 minutes or more and 150 minutes or less, and may also be 20 minutes or more and 60 minutes or less.
  • known conditions can be applied as the sintering conditions.
  • the method for manufacturing a sintered member may include at least one step of heat-treating the sintered member 1 ( ⁇ ) and finishing processing the sintered member 1 ( ⁇ ).
  • Step ⁇ Heat treatment of sintered member
  • the sintered member 1 is carburized, hardened and tempered.
  • the mechanical properties of the sintered member 1, particularly the hardness and toughness, are likely to be improved by step ⁇ .
  • step ⁇ Finishing of sintered parts
  • the surface roughness of the sintered member 1 is reduced, and the dimensions of the sintered member 1 are adjusted to the design dimensions.
  • An example of the finishing process is polishing the surface of the sintered member 1.
  • Test Example 1 In Test Example 1, a sintered member having a hole was manufactured, and the relationship between the diameter x1 and the depth y1 of the hole was evaluated.
  • Sample No. 1 to sample no. 7 Sample No. 1 to sample no. The sintered member No. 7 was manufactured by performing the above steps A to D in the same manner as the method for manufacturing the sintered member of the embodiment described above.
  • step A raw material powder containing stainless steel powder and a lubricant was prepared.
  • the composition of the stainless steel powder contained 16% by mass of Cr and 12% by mass of Ni, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
  • the lubricant was stearic acid.
  • the melting point of stearic acid is 69.3°C.
  • the proportion of lubricant contained in the raw material powder was 0.1% by mass.
  • step B the raw material powder was pressed to produce a compacted powder body.
  • the molding pressure was 1960 MPa.
  • the relative density of the produced powder compact was 99.5%.
  • the relative density of the powder compact was determined by [(actual density of the powder compact/true density of the powder compact) ⁇ 100] as described above.
  • step C a processed body having holes was produced by drilling holes in the powder compact.
  • the diameters x1 of the holes formed in 7 were 0.05 mm, 0.08 mm, 0.1 mm, 0.3 mm, 0.8 mm, 1.5 mm, and 2.0 mm, respectively.
  • the diameter x1 of the hole was varied by changing the diameter of the drill.
  • the hole machining was an MQL (Minimum Quantity Lubrication) process in which cutting was performed while supplying a very small amount of cutting fluid together with a large amount of compressed gas.
  • MQL Minimum Quantity Lubrication
  • an external oil supply method was used as the cutting fluid supply method.
  • the cutting fluid was supplied using an internal oil supply method.
  • the processing conditions for each sample are as shown in Table 1.
  • the hole in each sample was formed by step machining.
  • Step machining is machining in which a hole is formed by alternately repeating forward movement of a drill and retreat of the drill.
  • the step width in Table 1 refers to the depth of the hole drilled by one advance of the drill.
  • the step width of 2 mm in Table 1 means that the following steps are performed.
  • the powder compact is processed by the drill as the drill moves forward until the tip of the drill reaches a point 2 mm along the depth from the surface of the compact.
  • the drill is retracted until the tip of the drill reaches from the bottom of the hole to the surface of the powder compact, or until it reaches behind the surface of the powder compact from the bottom of the hole.
  • the drill is moved forward to process the powder compact with the drill until the tip of the drill reaches a point 2 mm along the depth from the bottom of the hole.
  • the drill is moved backward until the tip of the drill reaches from the bottom of the hole to the surface of the powder compact, or until it reaches behind the surface of the powder compact from the bottom of the hole. In this way, the advance of the drill and the retreat of the drill are repeated alternately.
  • the number of steps is the number of times the drill moves forward and backward until the depth y1 is reached. That is, when the step width is 2 mm and the depth y1 is 70 mm, the number of steps is 70 divided by 2, that is, 35 times.
  • the value shown in the column of the relationship between the diameter x1 and the step width was obtained by dividing the diameter x1 by the step width.
  • the value shown in the column of the relationship between diameter x1 and feed rate was obtained by dividing the feed rate by diameter x1.
  • FIGS. 5 to 7 Graphs showing the relationship between the diameter x1 and the depth y1 of the hole in No. 7 are shown in FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 6 is an enlarged graph of region A in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged graph of region B in FIG.
  • the horizontal axis of the graphs in FIGS. 5 to 7 is the hole diameter x1 (mm).
  • the vertical axis of the graphs in FIGS. 5 to 7 is the depth y1 (mm) of the hole.
  • sample No. 1 to sample no. 7 results are indicated by circles.
  • Sample No. In No. 1 a hole having a diameter x1 of 0.05 mm and a depth y1 of 0.4 mm could be formed.
  • Sample No. 2 a hole having a diameter x1 of 0.08 mm and a depth y1 of 0.8 mm could be formed.
  • Sample No. 3 a hole having a diameter x1 of 0.1 mm and a depth y1 of 3.3 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 4 a hole having a diameter x1 of 0.3 mm and a depth y1 of 6.0 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 5 a hole having a diameter x1 of 0.8 mm and a depth y1 of 15.0 mm could be formed.
  • step D a sintered member was produced by heating the workpiece having the hole to remove the lubricant, and sintering the workpiece from which the lubricant was removed.
  • the lubricant was removed from the workpiece by increasing the temperature from 100°C to 250°C.
  • the workpiece from which the lubricant had been removed was held at 1100° C. for 60 minutes.
  • the sintering atmosphere was a vacuum atmosphere.
  • the relative density of the produced sintered member was 96.2%.
  • the relative density of the powder compact was determined by [(actual density of sintered member/true density of sintered member) ⁇ 100] as described above.
  • the diameter x1 and depth y1 of the hole in the manufactured sintered member were substantially the same as the diameter x1 and depth y1 of the hole in the processed body.
  • Sample No. Sample No. 101 to 108 Sample No. Sample No. 101 to The sintered members No. 107 were each sample No. 1 except that no lubricant was used in step A. 1 to sample no. 7, respectively. Sample No. The sintered member No. 108 was the same as sample No. 108, except that the diameter x1 of the hole formed in step C was 3.0 mm. It was manufactured in the same manner as No. 107.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole in No. 101 was 0.05 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 0.35 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole in No. 102 was 0.08 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 0.43 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole 103 was 0.1 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 1.0 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole 104 was 0.3 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 3.0 mm.
  • the 105 was 0.8 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 7.0 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole 106 was 1.5 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 30.0 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole 107 was 2.0 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 40.0 mm.
  • Sample No. The diameter x1 of the hole 108 was 3.0 mm, and the limit of the depth y1 of the hole was 50.0 mm.
  • the limit of the depth y1 here refers to the maximum depth at which the drill can be machined without breaking at the diameter x1.
  • Slope and intercept values are rounded.
  • Sample No. shown in FIG. 106 points and sample no.
  • a sintered member having holes manufactured using a raw material powder containing a lubricant having a melting point of 150° C. or less satisfies the following requirements (a1) to (a7).
  • 0.1 ⁇ x1 ⁇ 0.3, y1>10x1 (a4)
  • 0.3 ⁇ x1 ⁇ 0.8, y1>8x1+0.6 (a5)
  • 0.8 ⁇ x1 ⁇ 1.5, y1>32.9x1-19.3 (a6)
  • 1.5 ⁇ x1 ⁇ 2.0, y1>20x1 (a7) When 2.0 ⁇ x1, y1>10x1+20
  • the sintered member having holes manufactured using a raw material powder containing a lubricant having a melting point of 150° C. or less also satisfies the following requirements (a51) to (a56).
  • Test Example 2 In Test Example 2, a sintered member having a groove was manufactured, and the relationship between the width x2 and the depth y2 of the groove was evaluated.
  • Sample No. 21 to sample no. 25 Sample No. 21 to sample no. The sintered member No. 25 was the same as sample No. 25, except that in step C, a processed body having grooves was fabricated by grooving the powder compact. It was manufactured in the same manner as 1.
  • FIGS. 8 and 9 are enlarged graph of region C in FIG.
  • the horizontal axis of the graphs in FIGS. 8 and 9 is the groove width x2 (mm).
  • the vertical axis of the graphs in FIGS. 8 and 9 is the depth y2 (mm) of the groove.
  • sample No. 21 to sample no. 25 results are indicated by circles.
  • a groove portion having a width x2 of 0.05 mm and a depth y2 of 0.7 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 22 a groove portion having a width x2 of 0.1 mm and a depth y2 of 1.0 mm could be formed.
  • Sample No. 23 a groove portion having a width x2 of 0.2 mm and a depth y2 of 1.6 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 24 a groove portion having a width x2 of 0.3 mm and a depth y2 of 9.0 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 25 a groove portion having a width x2 of 0.5 mm and a depth y2 of 19.0 mm could be formed.
  • Sample No. Sample No. 201 to 207 Sample No. Sample No. 201 to Each of the sintered members No. 205 was the same as sample No. 205, except that no lubricant was used in step A. 21 to sample no. 25, respectively.
  • Sintered member No. 207 is the same as sample No. 207, except that the width x2 of the groove formed in step C is 1.5 mm and 3.0 mm, respectively. It was manufactured in the same manner as No. 205. Grooves with a width x2 of 1.5 mm or 3.0 mm were formed using a grooving tool.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 201 was 0.05 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 0.65 mm.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 202 was 0.1 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 0.9 mm.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 203 was 0.2 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 1.4 mm.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 204 was 0.3 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 3.0 mm.
  • the 205 was 0.5 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 10.0 mm.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 206 was 1.5 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 15.0 mm.
  • Sample No. The width x2 of the groove portion of No. 207 was 3.0 mm, and the limit of the depth y2 of the groove portion was 25.0 mm.
  • the limit of the depth y2 here refers to the limit depth at which the tool can be machined without breaking in the width x2.
  • Sample No. 21 to sample no. 25 and sample no. Sample No. 201 to 205 samples having the same groove width x2 are compared. As shown in FIGS. 8 and 9, regardless of the width x2, sample No. 21 to sample no. The depth y2 of each sample No. 25 is higher than that of sample No. 25. Sample No. 201 to It can be seen that the depth is greater than the depth y2 of each of 205.
  • a sintered member having a groove portion manufactured using a raw material powder containing a lubricant having a melting point of 150° C. or less satisfies the following requirements (b1) to (b3).
  • Sample No. shown in FIG. 21 points and sample no. 22 points and sample no.
  • Sample No. shown in FIG. 23 points and sample No. 23 shown in FIG.
  • Sample No. shown in FIG. 24 points and sample no.
  • a sintered member having a groove portion manufactured using a raw material powder containing a lubricant having a melting point of 150° C. or less satisfies the following requirements (b51) to (b54).
  • (b51) 0.05 ⁇ x2 ⁇ 0.2, y2 6x2+0.4
  • 0.5 ⁇ x2, y2 6x2+16
  • Test Example 3 In Test Example 3, the number of holes that could be formed with the same drill was evaluated.
  • Sample No. 31 to sample no. 34 Sample No. 301 to sample no. 304
  • Sample No. 31 to sample no. The sintered member No. 34 is the same as sample No. 34 except that the diameter of the hole formed in the powder compact in step C is different. It was manufactured in the same manner as 1.
  • Each of the sintered members No. 304 was the same as sample No. 304, except that no lubricant was used in step A. 31 to sample no. It was manufactured in the same manner as No. 34.
  • the diameters of the holes formed in 34 are 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, and 1.0 mm, respectively.
  • the diameters of the holes formed in 304 are 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, and 1.0 mm, respectively.
  • the cutting fluid was supplied using an external oil supply method.
  • the cutting fluid was supplied using an internal oil supply method.
  • the depth of the holes formed in each sample was the same.
  • Sample No. In No. 31 the number of holes having a diameter of 0.4 mm could be formed was 20.
  • Sample No. In No. 32 the number of holes having a diameter of 0.6 mm could be formed was 20.
  • Sample No. In No. 33 the number of holes with a diameter of 0.8 mm was 20.
  • Sample No. In No. 34 the number of holes having a diameter of 1.0 mm could be formed was 20.
  • Sample No. In No. 301 the number of holes having a diameter of 0.4 mm could be formed was zero.
  • Sample No. In No. 302 only one hole having a diameter of 0.6 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 303 eight holes with a diameter of 0.8 mm could be formed.
  • Sample No. In No. 304 18 holes with a diameter of 1.0 mm could be formed.
  • Sample No. 31 to sample no. 34 and sample no. 301 to sample no. 304 samples having the same hole diameter are compared.
  • the smaller the diameter of the hole formed the better it is when the raw material powder contains a lubricant with a melting point of 150°C or less, and the better when the raw material powder does not contain a lubricant with a melting point of over 150°C. In comparison, it was found that a large number of holes can be formed.
  • Test Example 4 In Test Example 4, a drill with a particularly long groove was prepared and the upper limit of the hole depth was evaluated.
  • sample No. 41 to sample no. 44 The sintered members of each sample were the same as sample No. 1, except that the processing conditions in step C were as shown in Table 2. It was manufactured in the same manner as 1.
  • Sample No. 41 a drill having a groove length L of 30 mm, a diameter D of 0.6 mm, and L/D of 50 was used to form the hole.
  • Sample No. 42 a drill having a groove length L of 40 mm, a diameter D of 0.8 mm, and an L/D ratio of 50 was used to form the hole.
  • Sample No. In No. 43 a drill having a groove length L of 40 mm, a diameter D of 1.0 mm, and an L/D ratio of 40 was used to form the hole.
  • Sample No. 44 a drill having a groove length L of 50 mm, a diameter D of 1.0 mm, and an L/D ratio of 50 was used to form the hole.
  • sample No. 41 to sample no. 44 results are indicated by circles.
  • Test Examples 1 and 4 revealed the following.
  • a hole portion in which the depth y1 is larger than the diameter x1 is easily formed by step machining.
  • the upper limit of the number of steps is not particularly limited, and may be set to a number that does not make the machining time too long.
  • the step width is preferably set to a smaller value as the diameter x1 becomes smaller.
  • the step width may be, for example, less than or equal to the diameter x1.
  • the step width may be less than or equal to 1/2 times the diameter x1, and further may be less than or equal to 1/5 times the diameter x1.
  • the feed rate is preferably 250 times the diameter x1 or less.
  • a sintered member made of metal The relative density is 95% or more, It has a hole whose diameter x1 (mm) and depth y1 (mm) satisfy the following requirements ( ⁇ 1) to ( ⁇ 4), Sintered parts. ( ⁇ 1) 0.1 ⁇ x1 ⁇ 0.3, 50x1 ⁇ y1 ⁇ 10x1+2 ( ⁇ 2) 0.3 ⁇ x1 ⁇ 0.8, 50x1 ⁇ y1 ⁇ 20x1-1 ( ⁇ 3) 0.8 ⁇ x1 ⁇ 1.5, 50x1 ⁇ y1 ⁇ 50x1-25 ( ⁇ 4) When 1.5 ⁇ x1 ⁇ 2.0, 50x1 ⁇ y1 ⁇ 40x1-10
  • the sintered member of Supplementary Note 1 has a hole whose depth is larger than its diameter.

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Abstract

金属からなる焼結部材であって、相対密度が９５％以上であり、径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが特定の要件を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが特定の要件を満たす溝部の少なくとも一方を有する、焼結部材。

Description

焼結部材、および焼結部材の製造方法
　本開示は、焼結部材、および焼結部材の製造方法に関する。
　本出願は、２０２２年０４月２５日付の日本国出願の特願２０２２－０７１９０１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１の焼結部品の製造方法は、原料粉末をプレス成形して圧粉成形体を作製する工程と、圧粉成形体に穴を形成する工程と、穴が形成された圧粉成形体を焼結する工程とを備える。原料粉末は、鉄粉と銅粉と炭素粉とエチレンビスステアリン酸アミドとを含む。
特開２０１９－１４９７１号公報
　本開示の焼結部材は、
　金属からなる焼結部材であって、
　相対密度が９５％以上であり、
　径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
　本開示の焼結部材の製造方法は、
　金属粉末と潤滑剤とを含む原料粉末を準備する工程と、
　前記原料粉末を加圧して相対密度が９５％以上である圧粉成形体を作製する工程と、
　前記圧粉成形体に穴加工および溝加工の少なくとも一方の切削加工を施すことによって、径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する加工体を作製する工程と、
　前記加工体を焼結する工程と、を備え、
　前記原料粉末に含まれる前記潤滑剤の割合が０．０２５質量％以上０．２質量％以下であり、
　前記潤滑剤の融点は１５０℃以下である。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
図１は、実施形態の焼結部材を示す概略斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３は、実施形態の焼結部材の別の例を示す部分断面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図５は、試験例１で製造された焼結部材の穴部の径と深さの関係を示すグラフである。 図６は、図５の領域Ａを拡大したグラフである。 図７は、図６の領域Ｂを拡大したグラフである。 図８は、試験例２で製造された焼結部材の溝部の幅と深さの関係を示すグラフである。 図９は、図８の領域Ｃを拡大したグラフである。
　［本開示が解決しようとする課題］
　径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する焼結部材の製造が望まれている。
　本開示は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する焼結部材を提供することを目的の一つとする。本開示は、上記焼結部材の製造方法を提供することを別の目的の一つとする。
　［本開示の効果］
　本開示の焼結部材は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する。本開示の焼結部材の製造方法は、本開示の焼結部材を製造できる。
　《本開示の実施形態の説明》
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示の一態様の焼結部材は、
　金属からなる焼結部材であって、
　相対密度が９５％以上であり、
　径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
　上記焼結部材は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する。
　（２）上記（１）の焼結部材において、
　前記金属は、純鉄または鉄合金であってもよい。
　純鉄または鉄合金からなる上記焼結部材は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する。
　（３）上記（１）の焼結部材において、
　前記金属は、ステンレス鋼であってもよい。
　ステンレス鋼からなる上記焼結部材は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する。
　（４）本開示の一態様の焼結部材の製造方法は、
　金属粉末と潤滑剤とを含む原料粉末を準備する工程と、
　前記原料粉末を加圧して相対密度が９５％以上である圧粉成形体を作製する工程と、
　前記圧粉成形体に穴加工および溝加工の少なくとも一方の切削加工を施すことによって、径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する加工体を作製する工程と、
　前記加工体を焼結する工程と、を備え、
　前記原料粉末に含まれる前記潤滑剤の割合が０．０２５質量％以上０．２質量％以下であり、
　前記潤滑剤の融点は１５０℃以下である。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
　上記焼結部材の製造方法は、融点が１５０℃以下の潤滑剤が含まれた原料粉末を加圧することによって、作製された圧粉成形体の粒子同士の間に潤滑剤を展延させ易い。圧粉成形体の粒子同士の間に潤滑剤が展延しているため、圧粉成形体への穴加工によって上記穴部を形成でき、圧粉成形体への溝加工によって上記溝部を形成できる。圧粉成形体の相対密度と加工体の相対密度とは同一である。作製された圧粉成形体の相対密度が９５％以上であることで、加工体を焼結した際の収縮量は非常に小さい。そのため、焼結部材の穴部および溝部のサイズは、加工体の穴部および溝部のサイズが実質的に維持される。よって、上記焼結部材の製造方法は、径に対して深さが大きい穴部、または幅に対して深さが大きい溝部を有する焼結部材を製造できる。
　（５）上記（４）の焼結部材の製造方法において、
　前記潤滑剤は、ステアリン酸、エルカ酸アミド、またはステアリン酸アミドであってもよい。
　上記潤滑剤は、原料粉末の加圧によって圧粉成形体の粒子同士の間の広範囲に渡って展延し易い。
　《本開示の実施形態の詳細》
　本開示の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。各図面が示す部材の大きさは、説明を明確にする目的で表現されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
　《実施形態》
　〔焼結部材〕
　図１から図４を参照して、実施形態の焼結部材１を説明する。焼結部材１は、金属からなる。本実施形態の焼結部材１の特徴の一つは、相対密度が高い上に、特定のサイズの穴部２、および特定のサイズの溝部３の少なくとも一方を有する点にある。
　　［材質］
　焼結部材１の材質は、金属である。金属は、例えば、純鉄、鉄合金、または非鉄金属である。
　純鉄とは、純度が９９％以上の鉄である。即ち、純鉄とは、鉄（Ｆｅ）の含有量が９９質量％以上のものである。
　鉄合金とは、添加元素を含み、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避不純物からなるものである。鉄合金はＦｅを最も多く含む。鉄合金に含まれる添加元素は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなる群より選択される１種以上の元素である。鉄合金の具体例は、ステンレス鋼、Ｆｅ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｃｕ－Ｎｉ－Ｍｏ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｍｎ系合金、Ｆｅ－Ｐ系合金、Ｆｅ－Ｃｕ系合金、Ｆｅ－Ｃｕ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｃｕ－Ｍｏ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｃｕ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｕ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｍｏ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃ系合金、またはＦｅ－Ｍｏ－Ｍｎ－Ｃｒ－Ｃ系合金である。ステンレス鋼の一例は、オーステナイト系ステンレス鋼である。オーステナイト系ステンレス鋼の一例は、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０４Ｌである。
　非鉄金属は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金である。
　焼結部材１の組成は、ＩＣＰ発光分光分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＩＣＰ－ＯＥＳ）によって成分分析を行うことで確認できる。
　　［相対密度］
　焼結部材１の相対密度は９５％以上である。相対密度が９５％以上である焼結部材１は、強度等の機械的特性に優れる。焼結部材１の相対密度は、更に９６％以上、特に９７％以上であってもよい。焼結部材１の相対密度の上限は特に限定されず製造できる範囲で適宜選択できる。焼結部材１の相対密度は、例えば９９．９％以下であってもよい。即ち、焼結部材１の相対密度は９５％以上９９．９％以下、更に９６％以上９９．９％以下、特に９７％以上９９．９％以下であってもよい。
　焼結部材１の相対密度は、焼結部材１の真密度に対する実際の焼結部材１の密度の比率（％）をいう。即ち、焼結部材１の相対密度は、［（実際の焼結部材１の密度／焼結部材１の真密度）×１００］によって求められる。実際の焼結部材１の密度は、焼結部材１を油中に浸漬して焼結部材１に油を含浸させ、［含油密度×（含油前の焼結部材１の質量／含油後の焼結部材１の質量）］によって求めることができる。含油密度は、（含油後の焼結部材１の質量／含油後の焼結部材１の体積）である。即ち、実際の焼結部材１の密度は、（含油前の焼結部材１の質量／含油後の焼結部材１の体積）で求めることができる。含油後の焼結部材１の体積は、代表的には液体置換法によって測定することができる。焼結部材１の真密度とは、内部に空隙が含まれていないとみなしたときの焼結部材１の組成から求められる理論密度のことである。
　　［穴部］
　穴部２は、貫通孔または止まり穴である。止まり穴は底を有する。穴部２の数は特に限定されず適宜選択できる。穴部２の数が複数である場合、貫通孔と止まり穴の両方が設けられていてもよい。穴部２は、穴部２の深さに沿った方向に実質的に一様な径を有する。
　穴部２の径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とは以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす。詳しくは図５から図７を参照して試験例１で説明する。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　穴部２の径ｘ１（ｍｍ）に対する深さｙ１（ｍｍ）の上限値は、例えば、工具の限界の径および限界の長さ、または製造過程における圧粉成形体の限界のサイズによる。例えば、穴部２の形成に用いるドリルは、ドリルの溝長Ｌ（ｍｍ）とドリルの直径Ｄ（ｍｍ）の比率であるＬ／Ｄが２０以下あるいは３０以下程度のものが市販品では一般的である。直径Ｄや工具の材質にもよるが、特に深い穴をあけるための専用ドリルであってもＬ／Ｄは４０以下あるいは５０以下が限界と言われている。例えば、穴部２の径ｘ１に対する深さｙ１の上限は、上記（ａ１）から上記（ａ７）のいずれにおいても、少なくとも径ｘ１の５０倍である。後述する本実施形態の焼結部材の製造方法によって形成される穴部２の深さは、ドリルが得られる限度において、Ｌ／Ｄ＝５０のドリルで開けられる穴よりも深くすることも可能であると考えられる。
　　［溝部］
　溝部３の数は特に限定されず適宜選択できる。溝部３は、溝部３の深さに沿った方向に実質的に一様な幅を有する。
　溝部３の幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とは以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす。詳しくは図８および図９を参照して試験例２で説明する。
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
　溝部３の幅ｘ２（ｍｍ）に対する深さｙ２（ｍｍ）の上限値は、例えば、工具の限界の幅、または製造過程における圧粉成形体の限界のサイズによる。
　焼結部材１は図示を省略するものの穴部２と溝部３の両方を有していてもよい。
　〔焼結部材の製造方法〕
　実施形態に係る焼結部材の製造方法は、原料粉末を準備する工程Ａと、圧粉成形体を作製する工程Ｂと、加工体を作製する工程Ｃと、加工体を焼結する工程Ｄとを備える。焼結部材の製造方法の特徴の一つは、工程Ａで特定の原料粉末を準備し、工程Ｃで特定の穴部および溝部の少なくとも一方を形成することにある。実施形態に係る焼結部材の製造方法は、上述した焼結部材１を製造する。
　　［工程Ａ：原料粉末の準備］
　工程Ａでは、金属粉末と潤滑剤とを含む原料粉末が準備される。原料粉末は有機バインダーを含有しない。金属粉末は、例えば、鉄系粉末、または非鉄系粉末である。
　　　（鉄系粉末）
　鉄系粉末は、純鉄粉、第一鉄合金粉末、第一混合粉末、第二混合粉末、第三混合粉末、および第四混合粉末からなる群より選択される１種の粉末である。純鉄粉を構成する純鉄は、上述の通り純度が９９％以上である。第一鉄合金粉末を構成する第一鉄合金の種類は、上述した鉄合金である。第一混合粉末は、純鉄粉と合金化元素の粉末とからなる。合金化元素の粉末とは、工程Ｄを行った際、上述した鉄合金を作製する元素の粉末である。合金化元素は、上述した鉄合金の添加元素である。製造される焼結部材１が複数種の添加元素を含む鉄合金からなる場合、合金化元素の粉末は複数種の添加元素の粉末を含む。第二混合粉末は、第二鉄合金粉末と炭素粉末とからなる。第二鉄合金粉末を構成する第二鉄合金の一例は、Ｆｅ－Ｃｕ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｃｕ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、またはＦｅ－Ｍｏ－Ｍｎ－Ｃｒ系合金である。第三混合粉末は、純鉄粉と上記合金化元素の粉末と第一鉄合金粉末とからなる。第四混合粉末は、純鉄粉と上記合金化元素の粉末と第二鉄合金粉末と炭素粉末とからなる。
　　　（非鉄系粉末）
　非鉄系粉末は、銅粉、銅合金粉、アルミニウム粉、またはアルミニウム合金粉である。
　　　（潤滑剤）
　潤滑剤は、工程Ｂにおいて原料粉末を加圧した際の加工発熱によって、複数の粒子同士の間に展延する潤滑剤である。そのような潤滑剤は、１５０℃以下の融点を有する。潤滑剤の融点は、更に１１０℃以下、特に８５℃以下であってもよい。潤滑剤の融点は、例えば５０℃以上である。即ち、潤滑剤の融点は、５０℃以上１５０℃以下、更に５５℃以上１１０℃以下、特に６０℃以上８５℃以下であってもよい。潤滑剤の具体例は、ステアリン酸、エルカ酸アミド、またはステアリン酸アミドである。これらの潤滑剤は、工程Ｂでの加工発熱によって複数の粒子同士の間の広範囲に展延し易い。
　原料粉末に含まれる潤滑剤の割合は、例えば０．０２５質量％以上０．２質量％以下である。上記割合が０．０２５質量％以上であれば、工程Ｂでの加工発熱によって潤滑剤が複数の粒子同士の間の広範囲に展延し易い。そのため、工程Ｃにおいて穴部および溝部の少なくとも一方を形成し易い。特に、同一の工具を用いて複数の穴部および複数の溝部の少なくとも一方を形成し易い。上記割合が０．２質量％以下であれば、工程Ｂにおいて緻密な圧粉成形体が作製され易い。その上、工程Ｄで加工体を焼結した際に潤滑剤が消失することによる体積収縮を抑制でき、寸法精度が高く、高密度な焼結部品が製造され易い。上記割合は、更に０．０４質量％以上０．１８質量％以下であってもよい。上記割合は、原料粉末全体が１００質量％である場合の値である。
　　［工程Ｂ：圧粉成形体の作製］
　工程Ｂでは、原料粉末が加圧されて９５％以上の相対密度を有する圧粉成形体が作製される。相対密度は、更に９７％以上、特に９８％以上であってもよい。圧粉成形体の相対密度は、［（実際の圧粉成形体の密度／圧粉成形体の真密度）×１００］によって求められる。実際の圧粉成形体の密度の意義は上述した実際の焼結部材の密度と同様である。圧粉成形体の真密度の意義は上述した焼結部材の真密度と同様である。圧粉成形体の形状は、適宜選択でき、特に限定されない。圧粉成形体の形状は、例えば柱状または筒状である。上記形状に成形できる適宜な金型によって圧粉成形体が作製される。
　成形圧力は、成形される圧粉成形体の相対密度が９５％以上となる大きさであって、かつ潤滑剤が粒子同士の間に展延する程度の熱が発生する大きさとする。即ち、この工程では、成形に伴う加工発熱によって潤滑剤が展延する。潤滑剤を展延させるために金型はヒーターによって加熱されていない。成形圧力は、例えば１５６０ＭＰａ以上である。成形圧力が大きいほど相対密度の高い圧粉成形体が作製される。成形圧力は、更に１６６０ＭＰａ以上、１７６０ＭＰａ以上、特に１８６０ＭＰａ、１９６０ＭＰａ以上であってもよい。成形圧力の上限は特にない。
　　［工程Ｃ：加工体の作製］
　工程Ｃでは、圧粉成形体に穴加工および溝加工の少なくとも一方の切削加工が施されることによって、穴部および溝部の少なくとも一方を有する加工体が作製される。形成される穴部の径ｘ１と深さｙ１の関係は上述した範囲の通りである。形成される溝部の幅ｘ２と深さｙ２の関係は上述した範囲の通りである。圧粉成形体の粒子同士の間には潤滑剤が展延しているため、上述した範囲を満たす穴部および溝部の少なくとも一方を形成できる。穴部を形成する工具の一例は、ドリルである。穴加工は、ドリルの径に応じて内部給油または外部給油のいずれの湿式条件で行ってもよい。溝部を形成する工具の一例は、ダイシングブレード、メタルソー、または溝入れ工具である。
　　［工程Ｄ：加工体の焼結］
　工程Ｄでは、加工体が焼結される。加工体の焼結によって焼結部材１が製造される。焼結により加工体が収縮する。加工体の相対密度は圧粉成形体の相対密度と同じである。即ち、加工体の相対密度が高い。そのため、焼結による加工体の収縮量は非常に小さい。よって、焼結部材１の相対密度は、加工体の相対密度以上となる。即ち、焼結部材１の相対密度は９５％以上である。焼結部材１の穴部２および溝部３のサイズは、加工体の穴部および溝部のサイズが実質的に維持される。焼結条件は、原料粉末の組成に応じて適宜選択できる。焼結温度は、例えば１１００℃以上１４００℃以下であり、更に１２００℃以上１３００℃以下であってもよい。焼結時間は、例えば１５分以上１５０分以下であり、更に２０分以上６０分以下であってもよい。焼結条件は、公知の条件を適用できる。
　　［その他の工程］
　焼結部材の製造方法は、焼結部材１を熱処理する工程αおよび焼結部材１を仕上げ加工する工程βの少なくとも一つの工程を備えていてもよい。
　　　（工程α：焼結部材の熱処理）
　工程αでは、焼結部材１に浸炭焼入れ・焼戻しを行なう。工程αによって焼結部材１の機械的特性、特に硬度および靭性が向上し易い。
　　　（工程β：焼結部材の仕上げ加工）
　工程βでは、焼結部材１の表面粗さを小さくすると共に、焼結部材１の寸法を設計寸法に合わせる。仕上げ加工の一例は、焼結部材１の表面への研磨加工である。
　《試験例１》
　試験例１では、穴部を有する焼結部材を製造し、穴部の径ｘ１と深さｙ１の関係を評価した。
　〔試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７〕
　試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７の焼結部材は、上述した実施形態の焼結部材の製造方法と同様、上記工程Ａから上記工程Ｄを行って製造した。
　　［工程Ａ］
　工程Ａでは、ステンレス鋼粉と潤滑剤とを含む原料粉末を準備した。ステンレス鋼粉の組成は、１６質量％のＣｒと１２質量％のＮｉとを含み、残部がＦｅおよび不可避不純物であった。潤滑剤はステアリン酸であった。ステアリン酸の融点は６９．３℃である。原料粉末に含まれる潤滑剤の割合は０．１質量％であった。
　　［工程Ｂ］
　工程Ｂでは、上記原料粉末を加圧して圧粉成形体を作製した。成形圧力は、１９６０ＭＰａであった。
　作製された圧粉成形体の相対密度は９９．５％であった。圧粉成形体の相対密度は上述したように［（実際の圧粉成形体の密度／圧粉成形体の真密度）×１００］によって求めた。
　　［工程Ｃ］
　工程Ｃでは、圧粉成形体を穴加工することによって穴部を有する加工体を作製した。試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７において形成される穴部の径ｘ１はそれぞれ、０．０５ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．８ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍとした。
　穴部の径ｘ１は、ドリルの径を変更することで異ならせた。穴加工は極微量の切削油剤を多量の圧縮ガスと共に供給しながら切削加工するＭＱＬ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｑｕａｎｔｉｔｙ　Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）加工であった。径が０．０５ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、または０．８ｍｍの穴部を形成する際、切削油剤の供給方式は外部給油方式とした。径が１．５ｍｍまたは２．０ｍｍの穴部を形成する際、切削油剤の供給方式は内部給油方式とした。
　各試料の加工条件は、表１に示される通りである。各試料の穴部は、ステップ加工によって形成した。ステップ加工とは、ドリルの前進とドリルの後退とが交互に繰り返されることで穴部が形成される加工である。表１のステップ幅とは、１回のドリルの前進によって開けられる穴の深さをいう。例えば、表１におけるステップ幅が２ｍｍであるとは、次の手順を経ることをいう。ドリルを前進させてドリルの先端が圧粉成形体の表面から深さに沿って２ｍｍの地点に達するまで、ドリルによって圧粉成形体が加工される。ドリルの先端が穴の底から圧粉成形体の表面に達するまで、または穴の底から圧粉成形体の表面よりも後方に達するまで、ドリルを後退させる。次に、ドリルを前進させてドリルの先端が穴の底から深さに沿って２ｍｍの地点に達するまで、ドリルによって圧粉成形体を加工する。次に、ドリルの先端が穴の底から圧粉成形体の表面に達するまで、または穴の底から圧粉成形体の表面よりも後方に達するまで、ドリルを後退させる。このようにドリルの前進とドリルの後退とが交互に繰り返される。ステップ回数とは、深さｙ１に達するまでにドリルの前進とドリルの後退とを繰り返した回数である。即ち、ステップ幅が２ｍｍで、深さｙ１が７０ｍｍの場合、ステップ回数は、７０を２で除した値、即ち３５回となる。径ｘ１とステップ幅との関係の欄に示す値は、径ｘ１をステップ幅で除して求めた。径ｘ１と送り速度との関係の欄に示す値は、送り速度を径ｘ１で除して求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７における穴部の径ｘ１と深さｙ１の関係を示すグラフが図５から図７に示されている。図６は、図５の領域Ａを拡大したグラフである。図７は、図６の領域Ｂを拡大したグラフである。図５から図７のグラフの横軸は穴部の径ｘ１（ｍｍ）である。図５から図７のグラフの縦軸は穴部の深さｙ１（ｍｍ）である。図５から図７のグラフには、試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７の結果が丸印で示されている。
　試料Ｎｏ．１では、径ｘ１が０．０５ｍｍであり、深さｙ１が０．４ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．２では、径ｘ１が０．０８ｍｍであり、深さｙ１が０．８ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．３では、径ｘ１が０．１ｍｍであり、深さｙ１が３．３ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．４では、径ｘ１が０．３ｍｍであり、深さｙ１が６．０ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．５では、径ｘ１が０．８ｍｍであり、深さｙ１が１５．０ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．６では、径ｘ１が１．５ｍｍであり、深さｙ１が５０．０ｍｍである穴部を形成できた。
　試料Ｎｏ．７では、径ｘ１が２．０ｍｍであり、深さｙ１が７０．０ｍｍである穴部を形成できた。
　各試料では、２０個の上記穴部を連続して形成することができた。
　　［工程Ｄ］
　工程Ｄでは、穴部を有する加工体を加熱して潤滑剤を除去し、潤滑剤が除去された加工体を焼結することで焼結部材を作製した。１００℃以上２５０℃以下に昇温することで、加工体から潤滑剤を除去した。潤滑剤が除去された加工体を１１００℃で６０分保持した。焼結雰囲気は真空雰囲気であった。
　作製された焼結部材の相対密度は９６．２％であった。圧粉成形体の相対密度は上述したように［（実際の焼結部材の密度／焼結部材の真密度）×１００］によって求めた。各試料において、作製された焼結部材の穴部の径ｘ１と深さｙ１は、加工体の穴部の径ｘ１と深さｙ１と実質的に同一であった。
　〔試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０８〕
　試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０７の焼結部材はそれぞれ、工程Ａにおいて潤滑剤を用いない点を除き、試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７のそれぞれと同様にして製造した。試料Ｎｏ．１０８の焼結部材は、工程Ｃで形成される穴部の径ｘ１を３．０ｍｍとした点を除き、試料Ｎｏ．１０７と同様にして製造した。
　図５から図７のグラフには、試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０８における穴部の径ｘ１と深さｙ１の関係も示されている。図５から図７のグラフには、試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０８の結果が三角印で示されている。
　試料Ｎｏ．１０１の穴部の径ｘ１は０．０５ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は０．３５ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０２の穴部の径ｘ１は０．０８ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は０．４３ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０３の穴部の径ｘ１は０．１ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は１．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０４の穴部の径ｘ１は０．３ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は３．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０５の穴部の径ｘ１は０．８ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は７．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０６の穴部の径ｘ１は１．５ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は３０．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０７の穴部の径ｘ１は２．０ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は４０．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．１０８の穴部の径ｘ１は３．０ｍｍであり、穴部の深さｙ１の限界は５０．０ｍｍであった。
　ここでいう深さｙ１の限界とは、径ｘ１においてドリルが折損することなく加工できる限界の深さをいう。
　〔評価〕
　試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７と試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０７とにおいて穴部の径ｘ１が同じである試料同士を比較する。図５から図７に示すように、いずれの径ｘ１であっても、試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．７のそれぞれの深さｙ１の方が試料Ｎｏ．１０１から試料Ｎｏ．１０７のそれぞれの深さｙ１よりも大きいことがわかる。
　図７に示す試料Ｎｏ．１０１の点と試料Ｎｏ．１０２の点とを結ぶ直線Ｌ１は、ｙ１＝２．６７ｘ１＋０．２１７である。傾きと切片の数値は丸められている。
　図６に示す試料Ｎｏ．１０２の点と試料Ｎｏ．１０３の点とを結ぶ直線Ｌ２は、ｙ１＝２８．５ｘ１－１．８５である。
　図６に示す試料Ｎｏ．１０３の点と図５に示す試料Ｎｏ．１０４の点とを結ぶ直線Ｌ３は、ｙ１＝１０ｘ１である。
　図５に示す試料Ｎｏ．１０４の点と試料Ｎｏ．１０５の点とを結ぶ直線Ｌ４は、ｙ１＝８ｘ１＋０．６である。
　図５に示す試料Ｎｏ．１０５の点と試料Ｎｏ．１０６の点とを結ぶ直線Ｌ５は、ｙ１＝３２．９ｘ１－１９．３である。傾きと切片の数値は丸められている。
　図５に示す試料Ｎｏ．１０６の点と試料Ｎｏ．１０７の点とを結ぶ直線Ｌ６は、ｙ１＝２０ｘ１である。
　図５に示す試料Ｎｏ．１０７の点と試料Ｎｏ．１０８の点とを結ぶ直線Ｌ７は、ｙ１＝１０ｘ１＋２０である。
　融点が１５０℃以下である潤滑剤を含む原料粉末を用いて製造された穴部を有する焼結部材は以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たすことがわかる。
　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
　図７に示す試料Ｎｏ．１の点と試料Ｎｏ．２の点とを結ぶ直線Ｌ８は、ｙ１＝１３．３ｘ１＋０．２６７である。傾きと切片の数値は丸められている。
　図６に示す試料Ｎｏ．２の点と試料Ｎｏ．３の点とを結ぶ直線Ｌ９は、ｙ１＝１２５ｘ１－９．２である。傾きと切片の数値は丸められている。
　図６に示す試料Ｎｏ．３の点と図５に示す試料Ｎｏ．４の点とを結ぶ直線Ｌ１０は、ｙ１＝１３．５ｘ１＋１．９５である。
　図５に示す試料Ｎｏ．４の点と試料Ｎｏ．５の点とを結ぶ直線Ｌ１１は、ｙ１＝１８ｘ１＋０．６である。
　図５に示す試料Ｎｏ．５の点と試料Ｎｏ．６の点とを結ぶ直線Ｌ１２は、ｙ１＝５０ｘ１－２５である。
　図５に示す試料Ｎｏ．６の点と試料Ｎｏ．７の点とを結ぶ直線Ｌ１３は、ｙ１＝４０ｘ１－１０である。
　図５に示す試料Ｎｏ．７を通り、直線Ｌ７に平行な直線Ｌ１４は、ｙ１＝１０ｘ１＋５０である。
　融点が１５０℃以下である潤滑剤を含む原料粉末を用いて製造された穴部を有する焼結部材は以下の要件（ａ５１）から要件（ａ５６）をも満たすことがわかる。
　（ａ５１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＝１３．３ｘ１＋０．２６７
　（ａ５２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＝１２５ｘ１－９．２
　（ａ５３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＝１３．５ｘ１＋１．９５
　（ａ５４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＝１８ｘ１＋０．６
　（ａ５５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＝５０ｘ１－２５
　（ａ５６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＝４０ｘ１－１０
　（ａ５７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＝１０ｘ１＋５０
　《試験例２》
　試験例２では、溝部を有する焼結部材を製造し、溝部の幅ｘ２と深さｙ２の関係を評価した。
　〔試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５〕
　試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５の焼結部材は、工程Ｃで圧粉成形体を溝加工することで溝部を有する加工体を作製した点を除き、試料Ｎｏ．１と同様にして製造した。
　　［工程Ｃ］
　試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５において形成される溝部の幅ｘ２はそれぞれ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍとした。幅ｘ２が０．０５ｍｍまたは０．１ｍｍの溝部はダイシングブレードによって形成した。幅ｘ２が０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍの溝部はメタルソーによって形成した。
　試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５における溝部の幅ｘ２と深さｙ２の関係を示すグラフが図８および図９に示されている。図９は、図８の領域Ｃを拡大したグラフである。図８および図９のグラフの横軸は溝部の幅ｘ２（ｍｍ）である。図８および図９のグラフの縦軸は溝部の深さｙ２（ｍｍ）である。図８および図９のグラフには、試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５の結果が丸印で示されている。
　試料Ｎｏ．２１では、幅ｘ２が０．０５ｍｍであり、深さｙ２が０．７ｍｍである溝部を形成できた。
　試料Ｎｏ．２２では、幅ｘ２が０．１ｍｍであり、深さｙ２が１．０ｍｍである溝部を形成できた。
　試料Ｎｏ．２３では、幅ｘ２が０．２ｍｍであり、深さｙ２が１．６ｍｍである溝部を形成できた。
　試料Ｎｏ．２４では、幅ｘ２が０．３ｍｍであり、深さｙ２が９．０ｍｍである溝部を形成できた。
　試料Ｎｏ．２５では、幅ｘ２が０．５ｍｍであり、深さｙ２が１９．０ｍｍである溝部を形成できた。
　〔試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０７〕
　試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０５の焼結部材はそれぞれ、工程Ａにおいて潤滑剤を用いない点を除き、試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５のそれぞれと同様にして製造した。試料Ｎｏ．２０６と試料Ｎｏ．２０７の焼結部材はそれぞれ、工程Ｃで形成される溝部の幅ｘ２を１．５ｍｍ、３．０ｍｍとした点を除き、試料Ｎｏ．２０５と同様にして製造した。幅ｘ２が１．５ｍｍ、または３．０ｍｍの溝部は溝入れ工具によって形成した。
　図８および図９のグラフには、試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０７における溝部の幅ｘ２と深さｙ２の関係が合わせて示されている。図８および図９のグラフには、試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０７の結果が三角印で示されている。
　試料Ｎｏ．２０１の溝部の幅ｘ２は０．０５ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は０．６５ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０２の溝部の幅ｘ２は０．１ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は０．９ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０３の溝部の幅ｘ２は０．２ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は１．４ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０４の溝部の幅ｘ２は０．３ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は３．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０５の溝部の幅ｘ２は０．５ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は１０．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０６の溝部の幅ｘ２は１．５ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は１５．０ｍｍであった。
　試料Ｎｏ．２０７の溝部の幅ｘ２は３．０ｍｍであり、溝部の深さｙ２の限界は２５．０ｍｍであった。
　ここでいう深さｙ２の限界とは、幅ｘ２において工具が折損することなく加工できる限界の深さをいう。
　〔評価〕
　試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５と試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０５とにおいて溝部の幅ｘ２が同じである試料同士を比較する。図８および図９に示すように、いずれの幅ｘ２であっても、試料Ｎｏ．２１から試料Ｎｏ．２５のそれぞれの深さｙ２の方が試料Ｎｏ．２０１から試料Ｎｏ．２０５のそれぞれの深さｙ２よりも大きいことがわかる。
　図９に示す試料Ｎｏ．２０１の点と試料Ｎｏ．２０３の点とを結ぶ直線Ｌ２１は、ｙ２＝５ｘ２＋０．４である。
　図９に示す試料Ｎｏ．２０３の点と図８に示す試料Ｎｏ．２０５の点とを結ぶ直線Ｌ２２２は、ｙ２＝２８．７ｘ２－４．３である。傾きと切片の数値は丸められている。
図８に示す試料Ｎｏ．２０５の点と試料Ｎｏ．２０７の点とを結ぶ直線Ｌ２３は、ｙ２＝６ｘ２＋７である。
　融点が１５０℃以下である潤滑剤を含む原料粉末を用いて製造された溝部を有する焼結部材は以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たすことがわかる。
　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
　図９に示す試料Ｎｏ．２１の点と試料Ｎｏ．２２の点と試料Ｎｏ．２３の点とを結ぶ直線Ｌ２４は、ｙ２＝６ｘ２＋０．４である。
　図９に示す試料Ｎｏ．２３の点と図８に示す試料Ｎｏ．２４の点とを結ぶ直線Ｌ２５は、ｙ２＝７４ｘ２－１３．２である。
　図８に示す試料Ｎｏ．２４の点と試料Ｎｏ．２５の点とを結ぶ直線Ｌ２６は、ｙ２＝５０ｘ２－６である。
　図８に示す試料Ｎｏ．２５を通り、直線Ｌ２３に平行な直線Ｌ２７は、ｙ２＝６ｘ２＋１６である。
　融点が１５０℃以下である潤滑剤を含む原料粉末を用いて製造された溝部を有する焼結部材は以下の要件（ｂ５１）から要件（ｂ５４）を満たすことがわかる。
　（ｂ５１）０．０５≦ｘ２＜０．２において、ｙ２＝６ｘ２＋０．４
　（ｂ５２）０．２≦ｘ２＜０．３において、ｙ２＝７４ｘ２－１３．２
　（ｂ５３）０．３≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＝５０ｘ２－６
　（ｂ５４）０．５≦ｘ２において、ｙ２＝６ｘ２＋１６
　《試験例３》
　試験例３では、同一のドリルで形成できる穴部の数を評価した。
　〔試料Ｎｏ．３１から試料Ｎｏ．３４、試料Ｎｏ．３０１から試料Ｎｏ．３０４〕
　試料Ｎｏ．３１から試料Ｎｏ．３４の焼結部材は、工程Ｃで圧粉成形体に形成した穴部の径が異なる点を除き、試料Ｎｏ．１と同様にして製造した。試料Ｎｏ．３０１から試料Ｎｏ．３０４の焼結部材はそれぞれ、工程Ａにおいて潤滑剤を用いない点を除き、試料Ｎｏ．３１から試料Ｎｏ．３４と同様にして製造した。
　　［工程Ｃ］
　試料Ｎｏ．３１から試料Ｎｏ．３４において形成される穴部の径はそれぞれ０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍである。試料Ｎｏ．３０１から試料Ｎｏ．３０４において形成される穴部の径はそれぞれ０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍである。径が０．４ｍｍまたは０．６ｍｍの穴部を形成する際、切削油剤の供給方式は外部給油方式とした。径が０．８ｍｍまたは１．０ｍｍの穴部を形成する際、切削油剤の供給方式は内部給油方式とした。各試料で形成される穴部の深さは互いに同一とした。
　〔評価〕
　各試料において、同一のドリルで形成できた穴部を数えた。形成できた穴部の数が２０個になった時点で穴加工を止めた。２０個未満の数値は、ドリルが折損することなく形成できた穴部の数を示している。
　試料Ｎｏ．３１では、径が０．４ｍｍである穴部を形成できた数は２０個であった。
　試料Ｎｏ．３２では、径が０．６ｍｍである穴部を形成できた数は２０個であった。
　試料Ｎｏ．３３では、径が０．８ｍｍである穴部を形成できた数は２０個であった。
　試料Ｎｏ．３４では、径が１．０ｍｍである穴部を形成できた数は２０個であった。
　試料Ｎｏ．３０１では、径が０．４ｍｍである穴部を形成できた数は０個であった。
　試料Ｎｏ．３０２では、径が０．６ｍｍである穴部を形成できた数は１個であった。
　試料Ｎｏ．３０３では、径が０．８ｍｍである穴部を形成できた数は８個であった。
　試料Ｎｏ．３０４では、径が１．０ｍｍである穴部を形成できた数は１８個であった。
　試料Ｎｏ．３１から試料Ｎｏ．３４と試料Ｎｏ．３０１から試料Ｎｏ．３０４とにおいて穴部の径が同じ径である試料同士を比較する。形成される穴部の径が小さいほど、原料粉末に融点が１５０℃以下である潤滑剤が含まれている方が、原料粉末に融点が１５０℃超である潤滑剤が含まれていない場合に比較して、形成できる穴部の数が多いことがわかった。
　《試験例４》
　試験例４では、特別に溝長の長いドリルを準備し、穴部の深さの上限を評価した。
　〔試料Ｎｏ．４１から試料Ｎｏ．４４〕
　各試料の焼結部材は、工程Ｃでの加工条件を表２に示す通りとした点を除き、試料Ｎｏ．１と同様にして製造した。
　　［工程Ｃ］
　試料Ｎｏ．４１において穴部の形成には、溝長Ｌが３０ｍｍ、直径Ｄが０．６ｍｍ、Ｌ／Ｄが５０であるドリルを用いた。試料Ｎｏ．４２において穴部の形成には、溝長Ｌが４０ｍｍ、直径Ｄが０．８ｍｍ、Ｌ／Ｄが５０であるドリルを用いた。試料Ｎｏ．４３において穴部の形成には、溝長Ｌが４０ｍｍ、直径Ｄが１．０ｍｍ、Ｌ／Ｄが４０であるドリルを用いた。試料Ｎｏ．４４において穴部の形成には、溝長Ｌが５０ｍｍ、直径Ｄが１．０ｍｍ、Ｌ／Ｄが５０であるドリルを用いた。図５のグラフには、試料Ｎｏ．４１から試料Ｎｏ．４４の結果が丸印で示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　〔評価〕
　各試料において、同一のドリルによって３２０個の穴部を連続して形成できた。穴部の形成の過程において、ドリルの折損や加工における他の問題が生じなかった。この結果から、穴部の深さｙ１の上限は工具としてのドリルが得られるか否かによる制約で決まっていることが推定できる。少なくとも、実証した範囲においてｙ１／ｘ１≧５０の穴部が得られることが確認出来た。今回の結果から、ドリルさえ得られればｙ１／ｘ１＝６０、さらにｙ１／ｘ１＝８０、特にｙ１／ｘ１＝１００程度の穴部を形成できると考えられる。
　図５に示す試料Ｎｏ．４１の点と試料Ｎｏ．４２の点と試料Ｎｏ．４４の点とを結ぶ直線Ｌ４０は、ｙ１＝５０ｘ１である。試験例１の結果と試験例４の結果とを合わせると、上限をｙ１／ｘ１＝５０とする場合、以下のようになる。
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、５０ｘ１≧ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、５０ｘ１≧ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、５０ｘ１≧ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、５０ｘ１≧ｙ１＞２０ｘ１
　試験例１の結果と試験例４の結果とを合わせると、上限をｙ１／ｘ１＝８０とする場合、以下のようになる。
　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、８０ｘ１≧ｙ１＞１０ｘ１
　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、８０ｘ１≧ｙ１＞８ｘ１＋０．６
　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、８０ｘ１≧ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、８０ｘ１≧ｙ１＞２０ｘ１
　試験例１と試験例４の結果から次のことがわかった。
　径ｘ１に対して深さｙ１が大きい穴部は、ステップ加工によって形成し易い。
　ステップ回数の上限は、特に限定されることなく加工時間が長くなり過ぎない回数とすればよい。
　ステップ幅は、径ｘ１が小さいほど、小さい値とするとよい。ステップ幅は、例えば、径ｘ１以下であるとよい。ステップ幅は、径ｘ１の１／２倍以下であってもよく、さらに径ｘ１の１／５倍以下であってもよい。
　送り速度は、径ｘ１の２５０倍以下であるとよい。
　本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、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。
　以上説明した本発明の実施形態に関連して、更に以下の付記を開示する。
　［付記１］
　金属からなる焼結部材であって、
　相対密度が９５％以上であり、
　径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（α１）から要件（α４）を満たす穴部を有する、
焼結部材。
　（α１）０．１≦ｘ１＜０．３において、５０ｘ１≧ｙ１≧１０ｘ１＋２
　（α２）０．３≦ｘ１＜０．８において、５０ｘ１≧ｙ１≧２０ｘ１－１
　（α３）０．８≦ｘ１＜１．５において、５０ｘ１≧ｙ１≧５０ｘ１－２５
　（α４）１．５≦ｘ１＜２．０において、５０ｘ１≧ｙ１≧４０ｘ１－１０
　付記１の焼結部材は、径に対して深さが大きい穴部を有する。
　１　焼結部材
　２　穴部
　３　溝部
　ｘ１　径
　ｙ１　深さ
　ｘ２　幅
　ｙ２　深さ
　Ａ、Ｂ、Ｃ　領域
　Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７　直線
　Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４　直線
　Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３　直線
　Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７　直線

Claims (5)

  1. 　金属からなる焼結部材であって、
    　相対密度が９５％以上であり、
    　径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する、
    焼結部材。
    　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
    　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
    　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
    　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
    　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
    　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
    　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
    　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
    　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
    　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
  2. 　前記金属は、純鉄または鉄合金である、請求項１に記載の焼結部材。
  3. 　前記金属は、ステンレス鋼である、請求項１に記載の焼結部材。
  4. 　金属粉末と潤滑剤とを含む原料粉末を準備する工程と、
    　前記原料粉末を加圧して相対密度が９５％以上である圧粉成形体を作製する工程と、
    　前記圧粉成形体に穴加工および溝加工の少なくとも一方の切削加工を施すことによって、径ｘ１（ｍｍ）と深さｙ１（ｍｍ）とが以下の要件（ａ１）から要件（ａ７）を満たす穴部、および幅ｘ２（ｍｍ）と深さｙ２（ｍｍ）とが以下の要件（ｂ１）から要件（ｂ３）を満たす溝部の少なくとも一方を有する加工体を作製する工程と、
    　前記加工体を焼結する工程と、を備え、
    　前記原料粉末に含まれる前記潤滑剤の割合が０．０２５質量％以上０．２質量％以下であり、
    　前記潤滑剤の融点は１５０℃以下である、
    焼結部材の製造方法。
    　（ａ１）０．０５≦ｘ１＜０．０８において、ｙ１＞２．６７ｘ１＋０．２１７
    　（ａ２）０．０８≦ｘ１＜０．１において、ｙ１＞２８．５ｘ１－１．８５
    　（ａ３）０．１≦ｘ１＜０．３において、ｙ１＞１０ｘ１
    　（ａ４）０．３≦ｘ１＜０．８において、ｙ１＞８ｘ１＋０．６
    　（ａ５）０．８≦ｘ１＜１．５において、ｙ１＞３２．９ｘ１－１９．３
    　（ａ６）１．５≦ｘ１＜２．０において、ｙ１＞２０ｘ１
    　（ａ７）２．０≦ｘ１において、ｙ１＞１０ｘ１＋２０
    　（ｂ１）０．０５≦ｘ２＜０．２おいて、ｙ２＞５ｘ２＋０．４
    　（ｂ２）０．２≦ｘ２＜０．５において、ｙ２＞２８．７ｘ２－４．３
    　（ｂ３）０．５≦ｘ２において、ｙ２＞６ｘ２＋７
  5. 　前記潤滑剤は、ステアリン酸、エルカ酸アミド、またはステアリン酸アミドである、請求項４に記載の焼結部材の製造方法。
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