JPS6111282B2

JPS6111282B2 -

Info

Publication number: JPS6111282B2
Application number: JP56073577A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Endo; Hiroshi Ikenoe
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1986-04-02
Also published as: JPS57188601A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は粉末冶金法で金属部品を製造する場合
の、圧粉体の欠け防止法に関するものである。

粉末冶金法にて金属部品を製造する場合には、
まず原料粉を所定形状の金型に充填し、加圧成形
を行なつた後、圧粉体は成形プレスからシユート
やベルトコンベアなどを経てメツシユベルトコン
ベアに移され、焼結炉中に送り込まれて所定の熱
処理を受け、焼結品となる。また圧粉体を耐熱容
器中に収納して焼結する場合もある。

さて、圧粉体は脆弱なために、成形プレスから
焼結炉に移送する間の取り扱いにおいて、相互の
衝突や転倒によつて欠けや割れの発生することが
多い。このような場合には、これらが不良品とな
るばかりでなく、これらが混入した製品全数を選
別する必要があり、費用と労力を損じることにな
る。この対策としては通常成形圧力を高め、圧粉
体の機械的強度を高めていたが、この方法は金型
の短寿命化、はなはだしい時は金型を破損するこ
とにもなり、限られた条件下でのみ適用されるに
過ぎなかつた。

粉末冶金に使用される原料粉には、通常少量の
潤滑剤が添加される。その目的は原料粉の成形時
の流動性を向上し、圧粉体中の密度の均一化に有
効なこと、ノツクアウト時の金型と圧粉体間の摩
擦を減少させ、圧粉体に生じるクラツクの防止、
および金型の長寿命化などである。潤滑剤は焼結
時に残留して焼結を阻害することのないように、
焼結温度では圧粉体からほぼ全量飛散する必要が
あり、通常ステアリン酸亜鉛のような金属石けん
類が、重量比で0.1〜1.5％添加される。

本発明者は、添加して金属石けんの融点以上に
まで圧粉体を加熱することにより、冷却後その機
械的強度が著しく増加することを見出し、この現
象を利用して、成形プレスに小型加熱装置を直結
させるなどの手段で、前記の熱処理を行ない、以
後の移送、整列時などに発生する成形体の欠けな
どを、実質的に皆無とすることを可能としたもの
である。以下本現象を見出した実験内容を説明す
る。

実験焼結機械部材として広く用いられるFe―Ｃ系
およびFe―Cu―Ｃ系について、下記２種の試料
を作成した。

前者については、黒鉛粉２％、アトマイズ鉄粉
97.5％、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛0.5％を
添加混合後、成形圧5.5t/cm²で成形し、試料１と
した。本試料は密度比87％、寸法の長さ、巾およ
び厚さはそれぞれ12.7、31.8、５mmである。後者
に対しては前記黒鉛粉1.0％、電解銅粉1.5％、前
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記鉄粉96.7％に、ステアリン酸亜鉛0.8％を配合
し、成形圧６t/cm²にて密度比91％の圧粉体を作成
し、試料２とした。なおこれら原料粉の粒度はす
べて100メツシユ以下である。

これらの試料の機械的強度の尺度に曲げ強さを
用い、その測定はMPIF規格13―51Tによつた。
試料１および２を大気中で100〜500℃の範囲で10
分間保持し、室温まで冷却した後の曲げ強さの測
定結果を、第１図に示した。

本図から判るように曲げ強さは、熱処理温度が
ステアリン酸亜鉛の融点（約140℃）を超える
と、急激な上昇を示し、200℃附近で最大値を示
した後、熱処理以前の値に近ずく。この最大値は
未熱処理時の約2.5倍に達した。

潤滑剤は前記のステアリン酸亜鉛や、これと融
点の異なつたステアリン酸鉛（融点114℃）、ステ
アリン酸カルシウム（融点約180℃）に置換した
場合にも熱処理により強度の上昇を示し、この強
度の上昇開始温度および強度の最大値を示す温度
は、前者と同様に、それらの融点および融点以上
50℃附近であつた。

本現象は圧粉体に内在する空孔中の金属石けん
が、熱処理により溶融し、連続した層を形成して
凝固し、この層の密度が圧粉体の強度を高めるも
のと推定される。即ち前記の実験に示した例で
は、試料１には成形状態で体積比９％の空孔が内
在し、ステアリン酸亜鉛は空孔の約60％を占め
る。また試料２では13％を占める空孔の約40％を
これが占めている。この状態ではステアリン酸亜
鉛粉の密度比は、前記のように40〜60％程度であ
るので、この強度は極めて小と考えられ、成形体
の強度は、ほぼ金属部分のみの強度となる。

圧粉体の温度をステアリン酸亜鉛の融点以上と
すれば、これは溶融して空孔内壁に密着した連続
層を形成し、凝固後はこの層の強度の前記の金属
部の強度に加算され、圧粉体の強度を増加する。

強度の増加がこの融点より始まり、融点以上約
50℃で最大値に達する事実は、前記連続層の形成
が開始する温度およびこれの完成する温度を示し
ている。また強度の最大値以上の温度範囲では、
溶融したステアリン酸亜鉛が圧粉体外に流出、蒸
発などにより失なわれ、その量を減ずることによ
つて説明できる。このような現象は前記のよう
に、ステアリン酸亜鉛に限らず、金属石けん類全
般に認められ、その効果を現わす熱処理温度の下
限は、添加した金属石けんの融点であり、その上
限は実験的な事実から、その融点以上260℃であ
ることを確かめた。本発明は前記の鉄系圧粉体に
限定されず、但の金属系に対しても充分適用可能
である。また添加する金属石けんは、複数種を併
用する場合には、前記の融点を、これらの混合物
の溶融開始温度とすれば、そのまま適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧粉体の加熱処理温度と、その圧粉体
の曲げ強さとの関係を示すグラフである。〓〓〓

Claims

【特許請求の範囲】

１成形用潤滑剤として金属石けんを添加された
金属粉末を所要の形状に圧縮成形したのち、その
圧粉体を金属石けんの融点以上、脱ろう温度以下
の温度に加熱し、ついで常温に戻すことを特徴と
する粉末冶金における圧粉体の強化方法。