WO2023210568A1 - 焼結部材、および焼結部材の製造方法 - Google Patents
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- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
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
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。
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。
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
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
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
[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。
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。
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
〔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。
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
(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
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
(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。
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
(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。
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.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。
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。
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。
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。
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
(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。
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
(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。
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。
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。
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.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.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。
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。
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。
〔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。
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
(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
(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。
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
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
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)
- 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 - 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。
- 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。
- 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 - 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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JP2022071901 | 2022-04-25 | ||
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