JP6849460B2 - 粉末冶金用混合粉末及びその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態に係る粉末冶金用混合粉末及びその製造方法の主な特徴及びその作用効果について列記する。
D:DBP吸収量(100g当たりのml単位)、v:使用したDBPの量(ml)、m:試料の質量(g)
上記粉末冶金用混合粉末において、多孔質微粒子は、炭素系材料により構成されていてもよい。これにより、焼結工程において多孔質微粒子の炭素を鉄基粉末に浸炭させることができるため、焼結体中における多孔質微粒子の残存量をより少なくすることができる。その結果、焼結体の強度をより高めることができる。
以下、本実施形態に係る粉末冶金用混合粉末及びその製造方法の詳細について、図面を参照しつつ説明する。
鉄基粉末10は、鉄を主成分とする原料粉末であって、粉末冶金用混合粉末1の主原料である。鉄基粉末10は、純鉄粉、鉄合金粉のいずれであってもよい。鉄合金粉とは、純鉄粉に、焼結体の特性の改善を目的として、銅、ニッケル、クロム、モリブデン、硫黄等の元素を積極的に添加したものを指す。なお、鉄合金粉は、純鉄粉の表面に銅、ニッケル、クロム、モリブデンなどの合金粉が拡散付着した部分合金粉であってもよく、合金成分を含有する溶融鉄または溶鋼から得られるプレアロイ粉であってもよい。鉄基粉末10は、通常、溶融した鉄又は鋼をアトマイズ処理することにより製造される。また、鉄基粉末10は、鉄鉱石やミルスケールを還元して製造される還元鉄粉であってもよい。
副原料11は、所望の物性に応じて適宜選択することができ、本発明の作用を阻害しない限度で、最終製品に求められる諸特性に応じて任意に定めることができる。なお、副原料11は、本発明の粉末冶金用混合粉末において必須ではなく、添加されなくてもよい。
黒鉛:0.1質量部以上、3質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上、1質量部以下
ニッケル:0.1質量部以上、10質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上、4質量部以下
クロム:0.1質量部以上、8質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上、5質量部以下
モリブデン:0.1質量部以上、5質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上、3質量部以下
リン:0.01質量部以上、3質量部以下、より好ましくは0.05質量部以上、1質量部以下
硫黄:0.01質量部以上、2質量部以下、より好ましくは0.03質量部以上、1質量部以下
硫化マンガン:0.05質量部以上、3質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上、1質量部以下
タルク:0.05質量部以上、3質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上、1質量部以下
フッ化カルシウム:0.05質量部以上、3質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上、1質量部以下
潤滑剤12は、液体状のものであり、本実施形態では有機金属成分を含有する液体潤滑剤である。また本実施形態では、潤滑剤12は、図2に示すように多孔質微粒子13に全て含浸されている。しかし、潤滑剤12の少なくとも一部が多孔質微粒子13に含浸されていればよく、多孔質微粒子13に含浸されていない潤滑剤12が粉末冶金用混合粉末1に含まれていてもよい。なお、潤滑剤12はこれに限定されず、例えば、オレイン酸、スピンドル油又はタービン油などの有機系液体潤滑剤であってもよい。
金属サリシレートは、アルカリ土類金属サリシレートを含むことが好ましく、カルシウムサリシレート及びバリウムサリシレートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属サリシレートは、例えば、アルキルサリチル酸のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属サリシレートは、1種の金属サリシレートのみでもよく、2種以上の金属サリシレートを組み合わせて用いてもよい。
金属スルホネートは、アルカリ土類金属スルホネートを含むことが好ましく、カルシウムスルホネート及びバリウムスルホネートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属スルホネートは、例えば、アルキルベンゼン又はアルキルナフタレンをスルホン化することにより得られるアルキルベンゼンスルホン酸又はアルキルナフタレンスルホン酸のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属スルホネートは、1種の金属スルホネートのみでもよく、2種以上の金属スルホネートを組み合わせて用いてもよい。
金属フェネートは、アルカリ土類金属フェネートであることが好ましく、カルシウムフェネート及びバリウムフェネートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。アルカリ土類金属フェネートは、例えば、アルキルフェノール又はアルキルフェノールサルファイドのアルカリ土類金属塩などが挙げられる。金属フェネートは、1種の金属フェネートのみでもよく、2種以上の金属フェネートを組み合わせて用いてもよい。
金属チオカルバメートは、以下の式(1)で表されるものが好ましい。
金属チオホスホネートは、以下の式(2)で挙げられるものが好ましい。
多孔質微粒子13は、潤滑剤12を含浸させるためのものである。本実施形態においては、多孔質微粒子13が300ml/100g以上のDBP吸油量を有することが重要である。
JIS Z 2502(金属粉の流動度試験法)に準拠して評価を行った。後述の実施例及び比較例の混合粉末(以下、単に混合粉末という)50gがφ2.63mmのオリフィスを流れ出るのに要する時間(秒)を測定し、この時間を混合粉末の流動度とした。そして、各混合粉末の流動度を下記基準に基づいて評価した。
○:ダマが生じずに混合粉末が流動した
×:ダマが生じて流動しなかった
工場ドライエアガスの流通前後における混合粉末の黒鉛量から黒鉛飛散率を測定し、黒鉛の付着性を評価した。図4に示す編目12μmのニューミリポアフィルタ21を内径16mm、高さ106mmの漏斗状のガラス管22に取り付け、このガラス管22内に混合粉末25gを入れた。そして、ガラス管22の下方から室温のN2ガスを0.8L/分の速度で20分間流し、下記式より黒鉛飛散率(%)を求めた。下記式における混合粉末の黒鉛量(%)とは、混合粉末中の黒鉛の質量%を意味する。黒鉛飛散率が低いほど、黒鉛付着性が高い(発塵性が低い)ことを意味する。黒鉛飛散率が10%以下のものを「○」と評価した。なお、混合粉末の黒鉛量は、混合粉末の炭素分を定量分析することにより求めた(炭素値測定装置;LECO製CS−200(炭素硫黄同時分析装置))。
黒鉛飛散率(%)=[1−(N2ガス流通後の混合粉末の黒鉛量(%)/N2ガス流通前の混合粉末の黒鉛量(%))]×100
測定した黒鉛飛散率を用いて、下記基準で黒鉛付着性を評価した。
混合粉末を原料とし、圧力10t/cm2、常温(25℃)で、直径25mmφ、長さ15mmである円柱状の成形体を金型を用いて作製し、JSPM標準1−64(金属粉の圧縮性試験法)に準じて、成形体密度を測定した。測定した成形体密度を下記基準で評価した。
○:成形体密度が7.40g/cm3以上
×:成形体密度が7.40g/cm3未満
上記(3)における成形体密度の測定の際に得られた成形体を金型から抜き出すのに必要な荷重を、金型と成形体との接触面積で除することによって抜き出し圧力を求めた。測定した抜き出し圧力を下記基準で評価した。
○:抜き出し圧力が35MPa未満
△:抜き出し圧力が35MPa以上
鉄基粉末10としては、粒子径が40μm以上120μm以下であるNi−Mo系及びMo系のプレアロイ鉄粉を用いた(株式会社神戸製鋼所製46F4H)。潤滑剤12としては、ADEKA社製サクラルーブ(登録商標)525を用いた。多孔質微粒子13としては、粒子径が8μmであり、DBP吸油量が300ml/100gであるポリアクリル酸の微粒子(積水化学工業株式会社製の3531Z)を用いた。
多孔質微粒子13として、DBP吸油量が400ml/100gであるポリアクリル酸の微粒子(積水化学工業株式会社製の3532Z)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が10μmであり、DBP吸油量が395ml/100gであるカーボンブラックの粒子(ライオン株式会社製ECP)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が10μmであり、DBP吸油量が495ml/100gであるカーボンブラックの粒子(ライオン株式会社製ECP−600JD)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が5μmであり、DBP吸油量が500ml/100gである多孔質炭素の粒子(東洋炭素株式会社製のクノーベルMH)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が140μmであり、DBP吸油量が120ml/100gであるベントナイト(クニミネ工業株式会社製のクニピアF(登録商標))を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が10μmであり、DBP吸油量が300ml/100gであるシリカ(AGCエスアイテック株式会社製のH−122)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が8μmであり、DBP吸油量が75ml/100gであるポリアクリル酸の微粒子(積水化学工業株式会社製のMBX−8)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が8μmであり、DBP吸油量が140ml/100gであるポリアクリル酸の微粒子(積水化学工業株式会社製のMBP−8)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が8μmであり、DBP吸油量が175ml/100gであるポリアクリル酸の微粒子(積水化学工業株式会社製のACP−8C)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が10μmであり、DBP吸油量が250ml/100gであるポリアミドの微粒子(宇部興産株式会社製のPOMP610)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
多孔質微粒子13として、粒子径が10μmであり、DBP吸油量が165ml/100gであるカーボンブラックの微粒子(デンカ株式会社のHS−100)を用いた。その他の条件は上記実施例1と同様である。この粉末冶金用混合粉末を用いて上記の評価方法にて各種評価を行い、その結果を下記の表1に纏めた。
10 鉄基粉末
11 副原料
12 潤滑剤
13 多孔質微粒子
Claims (9)
- 鉄基粉末と、液体状の潤滑剤と、有機材料又は炭素材料により構成されると共にDBP吸油量が300ml/100g以上である多孔質微粒子と、を含むことを特徴とする、粉末冶金用混合粉末。
- 前記多孔質微粒子は、炭素材料により構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の粉末冶金用混合粉末。
- 前記多孔質微粒子は、前記粉末冶金用混合粉末100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下で含有されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の粉末冶金用混合粉末。
- 前記潤滑剤は、有機金属成分を含有する液体潤滑剤であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の粉末冶金用混合粉末。
- 鉄基粉末と、液体状の潤滑剤と、有機材料又は炭素材料により構成される多孔質微粒子と、を含む粉末冶金用混合粉末を製造する方法であって、
DBP吸油量が300ml/100g以上である前記多孔質微粒子に前記潤滑剤を含浸させる含浸工程と、
前記含浸工程において前記潤滑剤を含浸させた前記多孔質微粒子と、前記鉄基粉末と、を混合することにより、前記粉末冶金用混合粉末を得る混合工程と、を備えることを特徴とする、粉末冶金用混合粉末の製造方法。 - 鉄基粉末と、液体状の潤滑剤と、有機材料又は炭素材料により構成される多孔質微粒子と、を含む粉末冶金用混合粉末を製造する方法であって、
前記鉄基粉末と、前記潤滑剤と、DBP吸油量が300ml/100g以上である前記多孔質微粒子と、を混合することにより、前記粉末冶金用混合粉末を得る混合工程を備え、
前記混合工程において前記潤滑剤を前記多孔質微粒子に含浸させることを特徴とする、粉末冶金用混合粉末の製造方法。 - 炭素材料により構成される前記多孔質微粒子を用いることを特徴とする、請求項5又は6に記載の粉末冶金用混合粉末の製造方法。
- 前記混合工程では、前記粉末冶金用混合粉末100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下の前記多孔質微粒子を添加することを特徴とする、請求項5〜7の何れか1項に記載の粉末冶金用混合粉末の製造方法。
- 有機金属成分を含有する前記潤滑剤を用いることを特徴とする、請求項5〜8の何れか1項に記載の粉末冶金用混合粉末の製造方法。
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