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JP4922090B2 - Method for producing a green compact, method for producing a green compact and a sintered body - Google Patents
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Description

本発明は、機械的強度に優れる圧粉成型体が得られるとともに、圧粉成型体の金型に対する離型性が改善され、金型への負荷を大幅に低減させることが可能な圧粉成型体の製造方法、該圧粉成型体の製造方法を用いて得られる圧粉成型体、焼結体の製造方法及び焼結含油軸受に関する。 The present invention provides a green compact that is excellent in mechanical strength, has improved mold release properties of the green compact, and can greatly reduce the load on the mold. The present invention relates to a method for manufacturing a body, a green compact formed using the method for manufacturing a green compact, a method for manufacturing a sintered body, and a sintered oil-impregnated bearing.

多孔質状の焼結金属により形成され、潤滑油を含浸させて使用される焼結含油軸受は、無給油で長時間使用することができ、高温での耐久性に優れ、低騒音であることから、ボールベアリングに代わる回転軸の軸受として広く利用されている。 Sintered oil-impregnated bearings made of porous sintered metal and impregnated with lubricating oil can be used without lubrication for a long time, have excellent durability at high temperatures, and low noise Therefore, it is widely used as a bearing for a rotating shaft instead of a ball bearing.

このような焼結含油軸受は、多孔質状の焼結合金により形成された軸受内に無数の空孔が設けられ、空孔内に潤滑油を含有するものであり、焼結含油軸受に挿通された小径の回転軸が回転すると、ポンプ作用によって軸受内の多数の細かい空孔より吸い出された潤滑油と、摩擦熱に起因する膨張によって滲出した潤滑油とが、回転軸との摺動部分において油膜を形成し、この油膜により回転軸が焼き付け等の支障をきたすことなく支持されるように構成されている。
焼結含油軸受の最大の利点は無給油で使用できることであり、自動車や土木機械等だけでなく、家庭用機器、事務機等、環境的又は機構的に充分な給油が望めない機器において広く用いられ、近年は、末端ユーザー向けのOA機器、音響機器等のディスクドライブに備えるモーター軸受として、また小型のファンモーター軸受としての利用も盛んである。
Such a sintered oil-impregnated bearing is one in which countless holes are provided in a bearing formed of a porous sintered alloy and contains lubricating oil in the holes, and is inserted into the sintered oil-impregnated bearing. When the small-diameter rotating shaft is rotated, the lubricating oil sucked out from a large number of fine holes in the bearing by the pump action and the lubricating oil exuded by the expansion caused by frictional heat slide with the rotating shaft. An oil film is formed in the portion, and the rotation shaft is supported by the oil film without causing troubles such as baking.
The biggest advantage of sintered oil-impregnated bearings is that they can be used without lubrication, and they are widely used not only in automobiles and civil engineering machines, but also in household equipment, office machines, etc., where environmentally or mechanically sufficient lubrication is not desired. In recent years, it has been actively used as a motor bearing for disk drives such as OA equipment and acoustic equipment for end users and as a small fan motor bearing.

一方で、こうした焼結含油軸受においては、軸受と回転軸との間に供給される潤滑油の量の維持し、潤滑状態を長期間に渡って保持するため、空孔率の高いものが必要とされている。高い空孔率を有する焼結含油軸受の製造方法としては、例えば、特許文献1等に記載されているように、主原料である金属粉に加えて、焼結体に空孔を形成するための造孔剤や潤滑剤としての役割を有するステアリン酸亜鉛やエチレンビスアマイド等を添加する方法が一般的であり、更に高い空孔率を所望する場合には、ステアリン酸亜鉛等を多めに添加する方法が行われている。
しかしながら、このような方法では、得られる圧粉成型体の機械的強度、特に圧粉成型体のエッジにおける破壊に対する強度が低下するため、加圧成型時に圧粉成型体のエッジ部分に欠けが生じ、不良品が発生することから、製品の品質が低下し、生産性についても低いものとなっていた。
On the other hand, these oil-impregnated bearings must have a high porosity in order to maintain the amount of lubricating oil supplied between the bearing and the rotating shaft and maintain the lubrication state for a long period of time. It is said that. As a method for producing a sintered oil-impregnated bearing having a high porosity, for example, in order to form pores in the sintered body in addition to the metal powder as the main raw material, as described in Patent Document 1, etc. In general, zinc stearate or ethylene bisamide, which has a role as a pore-forming agent or lubricant, is added. If a higher porosity is desired, add a large amount of zinc stearate, etc. The way to be done.
However, in such a method, the mechanical strength of the resulting green compact, particularly the strength against breakage at the edge of the green compact, is reduced, so that the edge portion of the green compact is chipped during pressure molding. Since defective products occur, the quality of the product is lowered and the productivity is low.

従って、原料粉末を加圧成型することにより得られる圧粉成型体の機械的強度に優れ、エッジ部分の欠け等が生じにくく、焼結後に得られる焼結体の空孔率が高いことから、潤滑性、潤滑状態の長期安定性に優れる焼結含油軸受が得られる圧粉成型体の製造方法が必要とされていた。 Therefore, it is excellent in the mechanical strength of the green compact obtained by pressure molding the raw material powder, it is difficult to cause chipping of the edge portion, and the porosity of the sintered body obtained after sintering is high. There has been a need for a method for producing a green compact that can provide a sintered oil-impregnated bearing having excellent lubricity and long-term stability in a lubricated state.

特開平7−310101号公報JP-A-7-310101

本発明は、機械的強度に優れる圧粉成型体が得られるとともに、圧粉成型体の金型に対する離型性が改善され、金型への負荷を大幅に低減させることが可能な圧粉成型体の製造方法、該圧粉成型体の製造方法を用いて得られる圧粉成型体、焼結体の製造方法及び焼結含油軸受を提供することを目的とする。 The present invention provides a green compact that is excellent in mechanical strength, has improved mold release properties of the green compact, and can greatly reduce the load on the mold. It aims at providing the manufacturing method of a body, the compacting body obtained using the manufacturing method of this compacting body, the manufacturing method of a sintered compact, and a sintered oil-impregnated bearing.

本発明は、金属材料、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛を含有する原料粉末を調製する工程1、及び、前記原料粉末を加圧成型する工程2を有する圧粉成型体の製造方法であって、ポリビニルアセタール樹脂は、粒度分布計を用いて測定した平均粒子径が100μm以下の粒子であり、かつ、100メッシュの篩いを通過しない粒子が10重量%以下である圧粉成型体の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a method for producing a green compact having Step 1 of preparing a raw material powder containing a metal material, a polyvinyl acetal resin and zinc stearate, and Step 2 of pressure-molding the raw material powder, Polyvinyl acetal resin is a method for producing a green compact having an average particle size of 100 μm or less measured using a particle size distribution meter and 10% by weight or less of particles that do not pass through a 100 mesh sieve. .
The present invention is described in detail below.

本発明者らは鋭意検討した結果、造孔剤の役割を有する添加剤として、ポリビニルアセタール樹脂を用いた場合、原料粉末を加圧成型した際に得られる圧粉成型体の機械的強度を大幅に改善することができ、かつ、このような圧粉成形体を用いることで空孔率が高い焼結体が得られることを見出した。
しかしながら、ポリビニルアセタール樹脂を添加した場合、金型に対する離型性が低下するため、原料粉末を加圧成型後、金型から抜き出す際の抜出力が高くなり、これに起因して金型の耐久性が低下してしまうという問題が新たに生じていた。
そこで、本発明者らは更に鋭意検討した結果、ポリビニルアセタール樹脂に加えて、ステアリン酸亜鉛を原料粉末に添加することにより、圧粉成型体の機械的強度の向上と、空孔率の高い焼結体とを同時に実現できるとともに、圧粉成型体の金型に対する離型性が改善され、金型への負荷を大幅に低減させることが可能となることを見出した。
更に、本発明者らは、ポリビニルアセタール樹脂を所定の特性を有する粒子とすることで、得られる圧粉成型体の機械的強度の更なる向上を図ることが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
As a result of intensive studies, the present inventors have greatly increased the mechanical strength of the green compact obtained when pressure-molding the raw material powder when a polyvinyl acetal resin is used as an additive having the role of a pore-forming agent. It was found that a sintered body having a high porosity can be obtained by using such a green compact.
However, when polyvinyl acetal resin is added, the mold releasability to the mold is reduced, so that the output power when the raw material powder is extracted from the mold after press molding is increased, resulting in the durability of the mold. There was a new problem that the performance would be degraded.
Accordingly, as a result of further intensive studies, the present inventors have found that, by adding zinc stearate to the raw material powder in addition to the polyvinyl acetal resin, the mechanical strength of the green compact is improved and the porosity is increased. It has been found that it is possible to simultaneously realize the ligation and that the mold releasability of the green compact is improved and the load on the mold can be greatly reduced.
Furthermore, the present inventors have found that by making the polyvinyl acetal resin particles having predetermined characteristics, it is possible to further improve the mechanical strength of the obtained green compact, and the present invention. It came to complete.

本発明の圧粉成型体の製造方法では、まず、金属材料、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛を含有する原料粉末を調製する工程1を行う。 In the manufacturing method of the compacting body of this invention, first, the process 1 which prepares the raw material powder containing a metal material, polyvinyl acetal resin, and a zinc stearate is performed.

上記金属材料としては、一般的な焼結含油軸受に用いられる材料を使用することができる。具体的には例えば、鉄粉、銅粉、鉄粉と銅粉の混合物等;Fe−C、Fe−Pb−C、Fe−Cu−C合金等の鉄系合金粉;Cu−Sn、Cu−Sn−C、Cu−Sn−Pb−C合金等の銅系合金粉等が挙げられる。また、これらに黒鉛粉、錫粉、亜鉛粉、鉛粉等を添加したものを用いてもよい。これらのなかでは、鉄粉が好ましい。 As said metal material, the material used for a general sintered oil-impregnated bearing can be used. Specifically, for example, iron powder, copper powder, a mixture of iron powder and copper powder, etc .; iron-based alloy powder such as Fe—C, Fe—Pb—C, Fe—Cu—C alloy; Cu—Sn, Cu— Examples thereof include copper-based alloy powders such as Sn—C and Cu—Sn—Pb—C alloys. Moreover, you may use what added graphite powder, tin powder, zinc powder, lead powder, etc. to these. Among these, iron powder is preferable.

上記金属材料の平均粒子径としては特に限定されないが、好ましい上限が200μmである。200μmを超えると、圧粉成型体の強度低下や外観不良等の不具合が生じることがある。より好ましい上限は150μmである。 Although it does not specifically limit as an average particle diameter of the said metal material, A preferable upper limit is 200 micrometers. If it exceeds 200 μm, problems such as a decrease in strength and poor appearance of the green compact may occur. A more preferred upper limit is 150 μm.

上記ポリビニルアセタール樹脂は、粒度分布計を用いて測定した平均粒子径が100μm以下の粒子である。100μmを超えると、同重量のポリビニルアセタール樹脂粒子を添加した場合であっても、粒子数が少なくなることから、圧粉成型体を作製する場合に、鉄粉同士の接着点が減少し、得られる圧粉成型体の機械的強度が低下する。より好ましい平均粒子径は80μm以下である。
なお、上記粒度分布計としては、例えば、粒体モニタリングシステム(レーゼンテック社製)を用いることができる。
The polyvinyl acetal resin is a particle having an average particle diameter of 100 μm or less measured using a particle size distribution meter. If it exceeds 100 μm, even if polyvinyl acetal resin particles of the same weight are added, the number of particles will be reduced, so when producing a green compact, the adhesion point between the iron powders will be reduced. The mechanical strength of the resulting green compact is reduced. A more preferable average particle diameter is 80 μm or less.
As the particle size distribution meter, for example, a particle monitoring system (manufactured by Resentec) can be used.

上記ポリビニルアセタール樹脂は、100メッシュの篩いを通過しない粒子が10重量%以下である。10重量%を超えると、粒子径の大きいポリビニルアセタール樹脂が多数存在することによって、成型時の樹脂の流動性が低下し、鉄粉同士の接着効果が得られにくくなる。その結果、得られる圧粉成型体の機械的強度の低下を招く。好ましくは8重量%以下である。 The polyvinyl acetal resin contains 10% by weight or less of particles that do not pass through a 100-mesh sieve. If it exceeds 10% by weight, the presence of a large number of polyvinyl acetal resins having a large particle diameter reduces the fluidity of the resin during molding, making it difficult to obtain an effect of bonding iron powders. As a result, the mechanical strength of the resulting green compact is reduced. Preferably it is 8 weight% or less.

上記ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアルコールをアセタール化することにより得られるものである。本発明において、上記ポリビニルアセタール樹脂は、焼結体に空孔を形成するための造孔剤としての役割を有するとともに、圧粉成型体の機械的強度を高める役割を有する。 The polyvinyl acetal resin is obtained by acetalizing polyvinyl alcohol. In the present invention, the polyvinyl acetal resin has a role as a pore forming agent for forming pores in the sintered body, and also has a role of increasing the mechanical strength of the green compact.

上記ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度の好ましい下限は60モル%、好ましい上限は80モル%である。60モル%未満であると、ポリビニルアセタール樹脂のゲル化が進行することがある。80モル%を超えると、残存水酸基が少なくなり、ポリビニルアセタール樹脂の強靱性が損なわれ、得られる圧粉成型体の機械的強度が低下することがある。
なお、本明細書において、アセタール化度とは、ポリビニルアルコールの水酸基数のうち、アセタール化された水酸基数の割合のことであり、アセタール化度の計算方法としては、ポリビニルアセタール樹脂のアセタール基が2個の水酸基からアセタール化されて形成されていることから、アセタール化された2個の水酸基を数える方法を採用してアセタール化度のモル%を算出する。
The preferable lower limit of the degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin is 60 mol%, and the preferable upper limit is 80 mol%. If it is less than 60 mol%, the gelation of the polyvinyl acetal resin may proceed. When it exceeds 80 mol%, the residual hydroxyl group is decreased, the toughness of the polyvinyl acetal resin is impaired, and the mechanical strength of the obtained powder compact may be lowered.
In the present specification, the degree of acetalization is the ratio of the number of hydroxyl groups acetalized in the number of hydroxyl groups of polyvinyl alcohol, and the method for calculating the degree of acetalization is the calculation of the acetal group of the polyvinyl acetal resin. Since it is formed by acetalization from two hydroxyl groups, a method of counting the two acetalized hydroxyl groups is employed to calculate the mol% of the degree of acetalization.

上記ポリビニルアセタール樹脂を製造する際に用いられるポリビニルアルコールのケン化度の好ましい下限は80モル%である。80モル%未満であると、水溶性が悪化するためアセタール化が困難になり、また、水酸基量が少なくなるためアセタール化自体が困難になる。より好ましい下限は85モル%である。 A preferred lower limit of the degree of saponification of polyvinyl alcohol used in producing the polyvinyl acetal resin is 80 mol%. If it is less than 80 mol%, acetalization becomes difficult because water solubility deteriorates, and acetalization itself becomes difficult because the amount of hydroxyl groups decreases. A more preferred lower limit is 85 mol%.

上記ポリビニルアルコールは、アセタール化する際のポリビニルアルコールのケン化度が80モル%以上であれば、上記ポリビニルアルコールを単独で使用してもよく、又は、ケン化度80モル%以上のポリビニルアルコールとケン化度80モル%未満のポリビニルアルコールを混合して、ケン化度を80モル%以上に調整してから使用してもよい。 As long as the polyvinyl alcohol has a saponification degree of 80 mol% or more when acetalized, the polyvinyl alcohol may be used alone, or a polyvinyl alcohol having a saponification degree of 80 mol% or more and Polyvinyl alcohol having a saponification degree of less than 80 mol% may be mixed to adjust the saponification degree to 80 mol% or more before use.

上記ポリビニルアルコールの重合度の好ましい下限は200、好ましい上限は4000である。200未満であると、充分な機械的強度が得られず、クラック等が入り易くなることがある。4000を超えると、アセタール化が困難となることがある。 The preferable lower limit of the polymerization degree of the polyvinyl alcohol is 200, and the preferable upper limit is 4000. If it is less than 200, sufficient mechanical strength cannot be obtained, and cracks and the like may easily occur. If it exceeds 4000, acetalization may be difficult.

上記ポリビニルアルコールは、重合度が200〜4000であれば、上記ポリビニルアルコールを単独で使用してもよく、2種以上のポリビニルアルコールを混合して、全体として重合度が上記範囲となるように調整してから使用してもよい。 If the degree of polymerization is 200 to 4000, the polyvinyl alcohol may be used alone, or two or more kinds of polyvinyl alcohol may be mixed to adjust the degree of polymerization as a whole within the above range. Then you may use it.

上記アセタール化の方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、塩酸等の酸触媒の存在下で、上記ポリビニルアルコール又は上記変性ポリビニルアルコールの水溶液に各種アルデヒドを添加する方法等が挙げられる。 The method for acetalization is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, various aldehydes are added to the aqueous solution of the polyvinyl alcohol or the modified polyvinyl alcohol in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid. Methods and the like.

上記アセタール化に用いるアルデヒドとしては特に限定されず、例えば、ホルムアルデヒド(パラホルムアルデヒドを含む)、アセトアルデヒド(パラアセトアルデヒドを含む)、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、アミルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、2−エチルヘキシルアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒド等が挙げられる。なかでも、アセトアルデヒド及び/又はブチルアルデヒドを用いてアセタール化することが好ましい。これらのアルデヒドは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The aldehyde used for the acetalization is not particularly limited. For example, formaldehyde (including paraformaldehyde), acetaldehyde (including paraacetaldehyde), propionaldehyde, butyraldehyde, amylaldehyde, hexylaldehyde, heptylaldehyde, 2-ethylhexylaldehyde Cyclohexylaldehyde, furfural, benzaldehyde, 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, phenylacetaldehyde, β-phenylpropionaldehyde and the like. Especially, it is preferable to acetalize using acetaldehyde and / or butyraldehyde. These aldehydes may be used alone or in combination of two or more.

上記原料粉末におけるポリビニルアセタール樹脂の含有量の好ましい下限は、金属材料100重量部に対して0.3重量部、好ましい上限は3.0重量部である。0.3重量部未満であると、圧粉成型体の機械的強度が不充分となる。3.0重量部を超えると、脱脂・焼結工程でのクラック等の発生や得られる焼結体の空孔率が高くなりすぎ、焼結含油軸受として用いた場合に強度が不充分となる。 The minimum with preferable content of the polyvinyl acetal resin in the said raw material powder is 0.3 weight part with respect to 100 weight part of metal materials, and a preferable upper limit is 3.0 weight part. If it is less than 0.3 part by weight, the mechanical strength of the green compact is insufficient. If it exceeds 3.0 parts by weight, the occurrence of cracks and the like in the degreasing / sintering process and the porosity of the resulting sintered body become too high, and the strength becomes insufficient when used as a sintered oil-impregnated bearing. .

上記ステアリン酸亜鉛は、滑剤としての役割や、造孔剤としての役割を有するものである。
上記原料粉末における上記ステアリン酸亜鉛の含有量の好ましい下限は金属材料100重量部に対して0.05重量部、好ましい上限は1.0重量部である。0.05重量部未満であると、金型の耐久性が低下することがあり、1.0重量部を超えると、圧粉成型体の機械的強度が低下することがある。
The zinc stearate has a role as a lubricant and a role as a pore-forming agent.
The minimum with preferable content of the said zinc stearate in the said raw material powder is 0.05 weight part with respect to 100 weight part of metal materials, and a preferable upper limit is 1.0 weight part. If it is less than 0.05 part by weight, the durability of the mold may be lowered, and if it exceeds 1.0 part by weight, the mechanical strength of the green compact may be lowered.

上記原料粉末には、上記金属材料、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛以外に、必要に応じて、アクリル、ポリエステル等の樹脂材料やステアリン酸、二硫化モリブデン、ワックス等の滑剤、可塑剤等の各種添加剤を添加してもよい。 In addition to the metal material, polyvinyl acetal resin, and zinc stearate, the raw material powder includes various materials such as resin materials such as acrylic and polyester, lubricants such as stearic acid, molybdenum disulfide, and wax, and plasticizers as necessary. Additives may be added.

上記工程1では、上記金属材料、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛を所定量添加した後、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール、ビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で混合することにより、原料粉末を調製する。 In the step 1, after adding a predetermined amount of the metal material, polyvinyl acetal resin and zinc stearate, using a mixer such as a homodisper, a homomixer, a universal mixer, a planetarium mixer, a kneader, a three roll, a bead mill, The raw material powder is prepared by mixing at room temperature or under heating.

本発明では、次いで、上記原料粉末を加圧成型することにより圧粉成型体を形成する工程2を行う。上記加圧成型は、例えば、上下方向を軸方向(プレス上下軸方向)とし、ダイ、下パンチ及び上パンチを備えた成型用金型を用いて行うことができる。
具体的には例えば、ダイと下パンチからなる空間に原料粉末を充填した後、下パンチ及び上パンチを用いて上方及び下方から原料粉末を加圧することにより、圧粉成型体を成型する。その後、上パンチを引き上げ、圧粉成型体を取り出す。本発明では、原料粉末にポリビニルアセタール樹脂に加えて、ステアリン酸亜鉛を添加することで、上パンチの抜出力が低減され、成型用金型に破損等が発生することがなく、成型用金型の耐久性を大幅に向上させることができる。
In the present invention, step 2 is then performed in which the raw material powder is pressure-molded to form a green compact. The pressure molding can be performed, for example, using a molding die having an up-down direction as an axial direction (press up-down axis direction) and including a die, a lower punch, and an upper punch.
Specifically, for example, after the raw material powder is filled in a space consisting of a die and a lower punch, the raw material powder is pressed from above and below using the lower punch and the upper punch, thereby molding the green compact. Thereafter, the upper punch is pulled up and the green compact is taken out. In the present invention, by adding zinc stearate to the raw material powder in addition to the polyvinyl acetal resin, the punching output of the upper punch is reduced, and the molding die is not damaged and the molding die is not generated. The durability of can be greatly improved.

本発明の圧粉成型体の製造方法によって得られる圧粉成型体であって、密度が6.0g/cm以下であり、かつ、日本粉末冶金工業会規格P 11−1992に準拠した方法で測定したラトラ値が5.0%以下である圧粉成型体もまた本発明の1つである。 A green compact obtained by the method for producing a green compact of the present invention, having a density of 6.0 g / cm 3 or less and a method in accordance with Japan Powder Metallurgy Association P 11-1992. A green compact with a measured Latra value of 5.0% or less is also one aspect of the present invention.

本発明の圧粉成型体は、密度の上限が6.0g/cmである。6.0g/cmを超えると、空孔率が低くなるため、得られる焼結含油軸受の含油量が減少し、充分な耐久性が得られなくなる。また、好ましい下限は4.5g/cmである。4.5g/cm未満であると、機械的強度が著しく低下する。本発明の圧粉成型体は上記密度を有するため、優れた強度と充分な空孔率とをバランスよく両立させた焼結体を作製することができる。 The upper limit of the density of the green compact of the present invention is 6.0 g / cm 3 . If it exceeds 6.0 g / cm 3 , the porosity will be low, so the oil content of the resulting sintered oil-impregnated bearing will be reduced, and sufficient durability will not be obtained. A preferred lower limit is 4.5 g / cm 3 . If it is less than 4.5 g / cm 3 , the mechanical strength is significantly reduced. Since the green compact of the present invention has the above-mentioned density, it is possible to produce a sintered body that balances excellent strength with sufficient porosity.

本発明の圧粉成型体は、ラトラ値の上限が5.0%である。5.0%を超えると、強度が低くなり、特にエッジ部分にカケが生じる。好ましい上限は3.0%である。
なお、上記ラトラ値は、日本粉末冶金工業会規格(JPMA)P11−1992に規定されているものであり、具体的には、圧粉成型体先端の摩耗強さを示し、円柱状の圧粉成型体を回転するかごの中で繰り返し落下させ、その質量減少率で表した圧粉成型体のエッジ強さのことをいう。
In the compacted body of the present invention, the upper limit of the ratra value is 5.0%. If it exceeds 5.0%, the strength is lowered, and in particular, the edge portion is chipped. A preferable upper limit is 3.0%.
The Ratra value is defined in Japan Powder Metallurgy Industry Association (JPMA) P11-1992. Specifically, it indicates the wear strength at the tip of the green compact, and is a cylindrical powder. It refers to the edge strength of a green compact molded body expressed by its mass reduction rate by repeatedly dropping the molded body in a rotating basket.

本発明の圧粉成型体を加熱することより、上記金属材料を焼結させるとともに脱脂する工程3を行うことで焼結体が得られる。このような焼結体の製造方法もまた本発明の1つである。 By heating the compacting body of the present invention, the sintered body is obtained by performing step 3 of sintering and degreasing the metal material. Such a method for producing a sintered body is also one aspect of the present invention.

上記工程3は、具体的には例えば、圧粉成型体を焼結炉内に入れ、所定の焼結温度で焼結させることにより、金属材料同士を結合させる。このような工程を行うことで、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛が脱脂され、焼結体に空孔が形成される。 In the step 3, specifically, for example, the green compact is put in a sintering furnace and sintered at a predetermined sintering temperature to bond the metal materials together. By performing such a process, the polyvinyl acetal resin and zinc stearate are degreased, and pores are formed in the sintered body.

本発明の焼結体の製造方法によって得られる焼結体に潤滑油を含浸させることで焼結含油軸受が得られる。このような焼結含油軸受もまた本発明の1つである。本発明の焼結含油軸受は、耐久性に優れ、かつ、潤滑性、潤滑状態の長期安定性に優れるものとなる。 A sintered oil-impregnated bearing is obtained by impregnating a sintered body obtained by the method for producing a sintered body of the present invention with a lubricating oil. Such a sintered oil-impregnated bearing is also one aspect of the present invention. The sintered oil-impregnated bearing of the present invention is excellent in durability and excellent in lubricity and long-term stability in a lubricated state.

本発明の圧粉成型体の製造方法は、原料粉末を加圧成型することにより、得られる圧粉成型体の機械的強度が高められるため、圧粉成型体の欠け等に起因する不良品が発生することがなく、製品品質及び生産性の向上を図ることができる。また、圧粉成型体の成型時における金型の抜出力が低いことから、金型の耐久性が向上し、金型の寿命を長期化させることができる。
更に、焼結後に得られる焼結体の空孔率が高いことから、得られる焼結含油軸受は、潤滑性、潤滑状態の長期安定性に優れるものとなる。
加えて、本発明の焼結体の製造方法では、機械的強度の高さと充分な空孔率とを両立させた焼結体を得ることができ、これを用いて得られる本発明の焼結含油軸受は、耐久性に優れ、かつ、潤滑性、潤滑状態の長期安定性に優れるものとなる。
In the method for producing a green compact of the present invention, the mechanical strength of the green compact obtained is increased by press molding the raw material powder. It does not occur, and product quality and productivity can be improved. In addition, since the output of the mold at the time of molding the green compact is low, the durability of the mold can be improved and the life of the mold can be extended.
Furthermore, since the porosity of the sintered body obtained after sintering is high, the obtained sintered oil-impregnated bearing is excellent in lubricity and long-term stability in a lubricated state.
In addition, according to the method for producing a sintered body of the present invention, a sintered body having both high mechanical strength and sufficient porosity can be obtained, and the sintered body of the present invention obtained by using this can be obtained. The oil-impregnated bearing is excellent in durability and excellent in lubricity and long-term stability in a lubricated state.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製
重合度2400、ケン化度98モル%のポリビニルアルコール、193gを純水2900gに加え、90℃で約2時間攪拌し溶解した。この溶液を28℃に冷却し、濃度35重量%の塩酸20gと、アルデヒドとして、n−ブチルアルデヒド130gを添加し、更に10℃に冷却、保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。その後、溶液を30℃で5時間保持して反応を完了させ、中和、水洗及び乾燥工程を行い、樹脂粉末を得た。得られた樹脂粉末を100メッシュ(目開き150μm)の篩いに掛け、篩いを通過した白色の樹脂粉末をポリビニルアセタール樹脂として用いた。
Example 1
(1) Preparation of polyvinyl acetal resin 193 g of polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 2400 and a saponification degree of 98 mol% was added to 2900 g of pure water, and stirred at 90 ° C. for about 2 hours to dissolve. This solution was cooled to 28 ° C., 20 g of hydrochloric acid having a concentration of 35% by weight, and 130 g of n-butyraldehyde as an aldehyde were added, and further cooled and maintained at 10 ° C. to carry out an acetalization reaction to precipitate a reaction product. I let you. Thereafter, the solution was held at 30 ° C. for 5 hours to complete the reaction, followed by neutralization, water washing and drying steps to obtain a resin powder. The obtained resin powder was passed through a sieve of 100 mesh (aperture 150 μm), and the white resin powder that passed through the sieve was used as the polyvinyl acetal resin.

(2)原料粉末の調製
還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂1.45重量部、ステアリン酸亜鉛0.05重量部を加えて、ミキサーで混合することにより、原料粉末を調製した。
(2) Preparation of raw material powder To 100 parts by weight of reduced iron powder, 1.45 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.05 part by weight of zinc stearate were added and mixed with a mixer to prepare raw material powder. .

(3)圧粉成型体の作製
得られた原料粉末2.8gを、密度が5.4g/cmとなるように圧縮成型して、外径11.3mm、長さ5.2mmの円柱状の圧粉成型体を得た。
(3) Production of compacted body 2.8 g of the obtained raw material powder was compression-molded so as to have a density of 5.4 g / cm 3, and a cylindrical shape having an outer diameter of 11.3 mm and a length of 5.2 mm. A green compact was obtained.

(実施例2)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、アルデヒドとして、n−ブチルアルデヒド117gを用いて、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を60メッシュ(目開き250μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.90重量部、ステアリン酸亜鉛0.10重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Example 2)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, 117 g of n-butyraldehyde was used as an aldehyde to obtain a resin powder, and then the resulting resin powder was sieved to 60 mesh (aperture 250 μm). A white powder of a polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.90 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.10 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder. A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(実施例3)
実施例2の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、得られた樹脂粉末を100メッシュ(目開き150μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.90重量部、ステアリン酸亜鉛0.10重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Example 3)
A white powder of polyvinyl acetal resin in the same manner as in Example 1 except that the obtained resin powder was passed through a sieve of 100 mesh (aperture 150 μm) in “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 2. Was prepared.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.90 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.10 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder. A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(実施例4)
実施例2の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、得られた樹脂粉末を140メッシュ(目開き106μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.90重量部、ステアリン酸亜鉛0.10重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
Example 4
A white powder of a polyvinyl acetal resin in the same manner as in Example 1 except that the obtained resin powder was passed through a 140 mesh (mesh opening 106 μm) sieve in “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 2. Was prepared.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.90 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.10 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder. A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(実施例5)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、重合度800、ケン化度98モル%のポリビニルアルコールを用い、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を30メッシュ(目開き500μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.95重量部、ステアリン酸亜鉛0.05重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Example 5)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, a resin powder was obtained using polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 800 and a saponification degree of 98 mol%, and the obtained resin powder was 30 mesh (opening) A white powder of polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was passed through a 500 μm) sieve.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.95 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.05 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder, A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(実施例6)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、重合度800、ケン化度98モル%のポリビニルアルコール、アルデヒドとして、n−ブチルアルデヒド117gを用いて、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を50メッシュ(目開き300μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂及び圧粉成型体を得た。
(Example 6)
In Example 1, “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin”, a resin powder was obtained using 117 g of n-butyraldehyde as polyvinyl alcohol and aldehyde having a polymerization degree of 800 and a saponification degree of 98 mol%. A polyvinyl acetal resin and a green compact were obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained resin powder was passed through a 50 mesh (300 μm aperture) sieve.

(実施例7)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、重合度300、ケン化度98モル%のポリビニルアルコールを用い、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を60メッシュ(目開き250μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.70重量部、ステアリン酸亜鉛0.30重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Example 7)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, a resin powder was obtained using polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 300 and a saponification degree of 98 mol%, and then the obtained resin powder was meshed with 60 mesh (opening) A white powder of polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was passed through a sieve of 250 μm).
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.70 part by weight of polyvinyl acetal resin and 0.30 part by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder, A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(実施例8)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、重合度300、ケン化度98モル%のポリビニルアルコール、アルデヒドとして、n−ブチルアルデヒド117gを用いて、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を60メッシュ(目開き250μm)の篩いに掛けた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.95重量部、ステアリン酸亜鉛0.05重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Example 8)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, resin powder was obtained using 117 g of n-butyraldehyde as polyvinyl alcohol and aldehyde having a polymerization degree of 300 and a saponification degree of 98 mol%. A white powder of polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the obtained resin powder was passed through a sieve of 60 mesh (aperture 250 μm).
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.95 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.05 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder, A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(比較例1)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、得られた樹脂粉末を10メッシュ(目開き1700μm)の篩いに掛け、篩いを通過しなかった樹脂粉末をポリビニルアセタール樹脂として用いた以外は実施例1と同様にしてポリビニルアセタール樹脂及び圧粉成型体を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin”, the obtained resin powder was passed through a 10-mesh sieve (mesh 1700 μm), and the resin powder that did not pass through the sieve was used as the polyvinyl acetal resin. Obtained a polyvinyl acetal resin and a green compact in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、重合度800、ケン化度98モル%のポリビニルアルコールを用い、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を10メッシュ(目開き1700μm)の篩いに掛け、篩いを通過しなかった樹脂粉末をポリビニルアセタール樹脂として用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂0.95重量部、ステアリン酸亜鉛0.05重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Comparative Example 2)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, a resin powder was obtained using polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 800 and a saponification degree of 98 mol%. A white powder of polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin powder which passed through a sieve of 1700 μm and did not pass through the sieve was used as the polyvinyl acetal resin.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, 0.95 parts by weight of polyvinyl acetal resin and 0.05 parts by weight of zinc stearate are added to 100 parts by weight of reduced iron powder, A green compact was obtained in the same manner as in Example 1 except for mixing.

(比較例3)
実施例1の「(1)ポリビニルアセタール樹脂の調製」において、アルデヒドとして、n−ブチルアルデヒド117gを用いて、樹脂粉末を得た後、得られた樹脂粉末を10メッシュ(目開き1700μm)の篩いに掛け、篩いを通過しなかった樹脂粉末をポリビニルアセタール樹脂として用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を調製した。
次いで、実施例1の「(2)原料粉末の調製」において、還元鉄粉100重量部に対して、ポリビニルアセタール樹脂1.50重量部を加えて、ミキサーで混合した以外は実施例1と同様にして圧粉成型体を得た。
(Comparative Example 3)
In “(1) Preparation of polyvinyl acetal resin” in Example 1, a resin powder was obtained using 117 g of n-butyraldehyde as an aldehyde, and then the obtained resin powder was sieved to 10 mesh (aperture 1700 μm). A white powder of polyvinyl acetal resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin powder that did not pass through the sieve was used as the polyvinyl acetal resin.
Next, in “(2) Preparation of raw material powder” in Example 1, the same procedure as in Example 1 except that 1.50 parts by weight of polyvinyl acetal resin was added to 100 parts by weight of reduced iron powder and mixed with a mixer. Thus, a green compact was obtained.

(比較例4)
還元鉄粉100重量部に対して、ステアリン酸亜鉛1.00重量部を加えて、ミキサーで混合することにより、原料粉末を調製した。
次いで、得られた原料粉末2.8gを、密度が5.4g/cmとなるように圧縮成型して、外径11.3mm、長さ5.2mmの円柱状の圧粉成型体を得た。
(Comparative Example 4)
A raw material powder was prepared by adding 1.00 parts by weight of zinc stearate to 100 parts by weight of reduced iron powder and mixing with a mixer.
Next, 2.8 g of the obtained raw material powder was compression-molded so that the density was 5.4 g / cm 3 to obtain a cylindrical powder compact having an outer diameter of 11.3 mm and a length of 5.2 mm. It was.

(評価)
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、原料粉末及び圧粉成型体について、以下の方法で評価を行った。結果を表1に示す。
(1)アセタール化度
実施例及び比較例で調製したポリビニルアセタール樹脂について、DMSO−d(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いてアセタール化度を測定した。
(Evaluation)
The polyvinyl acetal resins, raw material powders, and compacts obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
(1) Degree of acetalization About the polyvinyl acetal resin prepared in Examples and Comparative Examples, it was dissolved in DMSO-d 6 (dimethyl sulfoxide), and the degree of acetalization was determined using 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance spectrum). It was measured.

(2)100メッシュ篩い残存率
実施例及び比較例で調製したポリビニルアセタール樹脂について、100メッシュの篩いに掛け、篩いを通過しないポリビニルアセタール樹脂の比率を計測した。
(2) Residual rate of 100-mesh sieve The polyvinyl acetal resins prepared in Examples and Comparative Examples were passed through a 100-mesh sieve, and the ratio of the polyvinyl acetal resin that did not pass through the sieve was measured.

(3)平均粒子径
実施例及び比較例で調製したポリビニルアセタール樹脂について、平均粒子径を粒度分布計(粒体モニタリングシステム、レーゼンテック社製)を用いて測定した。
(3) Average particle diameter About the polyvinyl acetal resin prepared by the Example and the comparative example, the average particle diameter was measured using the particle size distribution analyzer (granule monitoring system, the Lazentec company make).

(4)抜出力の測定
実施例及び比較例で調製した原料粉末について、日本粉末治金工業会規格(JPMA P 13−1992)による「金属圧粉体の抜出力測定方法」に準拠した方法で成型後、抜出力を測定した。
(4) Measurement of extraction power For the raw material powders prepared in the Examples and Comparative Examples, the method was based on the “Measurement method of extraction power of metal compact” according to the Japan Powder Metallurgy Association (JPMA P 13-1992). After molding, the output power was measured.

(5)ラトラ値の測定
実施例及び比較例で作製した圧粉成型体について、日本粉末治金工業会規格(JPMA P 11−1992)による「金属圧粉体のラトラ値測定方法」に準拠した方法でラトラ値を測定した。
(5) Measurement of ratra value The green compacts produced in the examples and comparative examples were compliant with the “Method for measuring the ratra value of metal powder compact” according to the Japan Powder Metallurgy Association (JPMA P 11-1992). The ratra value was measured by the method.

Figure 0004922090
Figure 0004922090

本発明は、機械的強度に優れる圧粉成型体が得られるとともに、圧粉成型体の金型に対する離型性が改善され、金型への負荷を大幅に低減させることが可能な圧粉成型体の製造方法、該圧粉成型体の製造方法を用いて得られる圧粉成型体、焼結体の製造方法及び焼結含油軸受が得られる。 The present invention provides a green compact that is excellent in mechanical strength, has improved mold release properties of the green compact, and can greatly reduce the load on the mold. A method for producing a body, a green compact obtained using the method for producing a green compact, a method for producing a sintered body, and a sintered oil-impregnated bearing are obtained.

Claims (3)

金属材料、ポリビニルアセタール樹脂及びステアリン酸亜鉛を含有する原料粉末を調製する工程1、及び、前記原料粉末を加圧成型する工程2を有する圧粉成型体の製造方法であって、ポリビニルアセタール樹脂は、粒度分布計を用いて測定した平均粒子径が100μm以下の粒子であり、かつ、100メッシュの篩いを通過しない粒子が10重量%以下であることを特徴とする圧粉成型体の製造方法。 A method for producing a green compact having a step 1 for preparing a raw material powder containing a metal material, a polyvinyl acetal resin and zinc stearate, and a step 2 for pressure-molding the raw material powder, wherein the polyvinyl acetal resin is A method for producing a green compact, wherein the average particle size measured using a particle size distribution meter is 100 μm or less, and the amount of particles that do not pass through a 100-mesh sieve is 10% by weight or less. 請求項1記載の圧粉成型体の製造方法によって得られる圧粉成型体であって、密度が6.0g/cm以下であり、かつ、日本粉末冶金工業会規格JPMA P 11−1992に準拠した方法で測定したラトラ値が5.0%以下であることを特徴とする圧粉成型体。 It is a compacting body obtained by the manufacturing method of the compacting body of Claim 1, Comprising: A density is 6.0 g / cm < 3 > or less, Complies with Japan Powder Metallurgy Industry Association standard JPMA P 11-1992 A green compact having a ratra value measured by the above method of 5.0% or less. 請求項2記載の圧粉成型体を加熱することより、金属材料を焼結させるとともに脱脂する工程3を有することを特徴とする焼結体の製造方法。
More heating the green compact according to claim 2, the manufacturing method of the sintered body and a step 3 of degreasing with to sinter the metallic material.
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