JPH07107161B2

JPH07107161B2 - ガス噴霧粉末を用いた焼結体の製造法

Info

Publication number: JPH07107161B2
Application number: JP62051078A
Authority: JP
Inventors: 清英林; 建男久田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPS63216903A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はガス噴霧粉末を用いた焼結体の製造法に係り、
特にガス噴霧粉末を用いて、高圧粉密度の成形体をプレ
ス成形し、それより目的とする焼結体を製造する方法に
関するものである。

（背景技術）従来から、鋼粉末の如き金属粉末が、溶鋼等の所定の金
属溶湯から噴霧法によって製造され、各種の用途に用い
られている。そして、そのような噴霧法によって製造さ
れる金属粉末は、噴霧媒体としてガスを用いた場合にあ
っては、ガス噴霧粉末と呼ばれ、また噴霧媒体として水
を用いた場合にあっては、水噴霧粉末と呼ばれている。

ところで、金属粉末を機械部品、家電部品、多孔部品等
の各種用途に適用するに際しては、一般に、かかる粉末
をプレス成形して所定形状の成形体（圧粉体）と為した
後、かかる成形体を焼結せしめることによって得られる
焼結体が、利用されているが、上記した噴霧法によって
製造される金属粉末にあっては、ガス噴霧粉末を用いた
場合において、成形体強度が出ない等の成形性に問題を
内在しているところから、従来にあっては、専ら、水噴
霧粉末が、成形体の製造に、ひいては焼結体の製造に用
いられているのが実情であった。

このように、金属粉末プレス成形した後、焼結を行な
い、目的とする形状の焼結体を製造する粉末治金の技術
においては、ガス噴霧粉末は、全く利用されていなかっ
たのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、ガス噴霧
粉末を用いて、有用な焼結体を製造する方法を提供する
ことにあり、また他の目的とするところは、ガス噴霧粉
末を用いて、高圧粉密度の成形体を効果的にプレス成形
し、それから品質の良好な焼結体を製造し得る方法を提
供することにある。

（解決手段）そして、かくの如き目的を達成するために、本発明にあ
っては、所定の金属溶湯をガス噴霧法に従って粉末化し
て得られるガス噴霧粉末に対して、水噴霧法によって得
られた、該ガス噴霧粉末よりも粒径の小さな水噴霧金属
微粉末を、30重量％を越えない配合割合において配合せ
しめて、所定の形状にプレス成形し、そしてその得られ
た成形体を焼結するようにしたのである。

このように、本発明にあっては、所定のガス噴霧粉末に
対して水噴霧微粉末を30重量％以下の割合で配合せしめ
てなる複合粉末を用い、それをプレス成形した後、焼結
して、目的とする焼結体を得るようにしたものであっ
て、比較的平滑な表面を有する規則的形状の粗いガス噴
霧粉末の隙間に、細かい不規則形状の水噴霧微粉末を入
り込ませ、そこを埋めた状態にして、摩擦力を高めて、
プレス成形することにより、その成形性を改善し、また
得られる成形体の圧粉密度を効果的に向上せしめ得たも
のであり、この意味において、本発明にあっては、前記
水噴霧微粉末としては、ガス噴霧粉末の粒径の1/2以下
の粒径を有していることが望ましいのである。

また、本発明にあっては、ガス噴霧粉末と水噴霧微粉末
とを配合して得られる複合粉末（配合物）は、好適に
は、熱処理され、かかる水噴霧微粉末の少なくとも一部
を焼結せしめた後、プレス成形操作が実施されるもので
あり、これによって、ガス噴霧粉末の間隙内に入り込ん
だ水噴霧微粉末を焼結せしめて、その形状を更に不規則
化せしめる一方、かかる水噴霧微粉末をガス噴霧粉末の
表面に焼結して、固着せしめ、不規則形状と為すことに
より、摩擦力を増大せしめ、以て有利に圧粉密度や形成
性が向上され得ることとなるのである。

さらに、本発明にあっては、ガス噴霧粉末と水噴霧微粉
末との配合を、該水噴霧微粉末を前記ガス噴霧粉末の表
面に付着乃至固着せしめることによって、行なうことが
望ましく、これによって、かかるガス噴霧粉末を不規則
形状化して、その成形時における有効な絡みや摩擦を惹
起せしめ得て、以てより高圧粉密度の成形体を、更に成
形性良く得ることが出来るのである。

なお、この水噴霧微粉末をガス噴霧粉末の表面に付着乃
至は固着せしめる手法としては、上記した熱処理の条件
を制御したり、或いはガス噴霧粉末を製造するための金
属溶湯のガス噴霧中に、水噴霧微粉末を吹き込み、形成
されるガス噴霧粉末の表面に水噴霧微粉末を付着乃至は
固着せしめる方法や、或いは水噴霧微粉末をガス噴霧粉
末の表面に糊付けしたりする方法がある。

ところで、かかる本発明は、ガス噴霧粉末として、特
に、普通鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等の鋼粉末を用い
て、目的とする焼結体を得る技術として開発されたもの
であるが、また本発明にあっては、そのようなガス噴霧
粉末として、溶鋼以外の他の金属溶湯を用いて、それを
通常のガス噴霧法に従って粉末化して得られる、他のガ
ス噴霧粉末に対しても、同様に、適用され得るものであ
ることは、言うまでもないところである。

なお、かかる本発明に用いられ得るガス噴霧粉末、換言
すれば溶鋼等の所定の金属溶湯から、噴霧媒体としてガ
スを用いて噴霧（粉末化）して得られる金属粉末におい
て、その粒度は、従来から粉末治金に供される粉末の粒
度範囲において適宜に決定されるものであるが、本発明
にあっては、一般に150μｍ以下の粒度（平均粒径）の
ものが好適に用いられることとなる。

また、かかるガス噴霧粉末に対して配合せしめられる水
噴霧微粉末は、噴霧媒体として水を用いて溶湯を噴霧
（粉末化）する、通常の水噴霧法によって得られた金属
微粉末であって、該ガス噴霧粉末よりも粒径の小さな微
粉末、特に好ましくは、該ガス噴霧粉末の粒径の1/2以
下の粒径を有する微粉末が用いられるものである。な
お、この水噴霧微粉末としては、好適には、前記ガス噴
霧粉末を与える金属溶湯と同種の或いは類似の合金組成
を有する金属溶湯を用いて、粉末化して得られた金属粉
末であることが望ましいが、焼結体の特性に悪影響をも
たらさないものであれば、他の金属粉末も使用可能であ
り、更には焼結体の特性を向上せしめたり、或いは新た
な特性を与え得る金属粉末であっても、何等差支えない
のである。

さらに、かかる水噴霧微粉末は、ガス噴霧粉末に対し
て、それとの配合物中に30重量％を越えない配合割合に
おいて、配合せしめられるものであり、このような配合
割合を用いて初めて、本発明の目的が有利に達成され得
るのである。なお、水噴霧微粉末の配合割合が30重量％
を越えるようになると、反って圧粉密度の有効な改善が
図り難く、またプレス成形時における成形性の改善も充
分でなくなるのである。特に、本発明の目的を有利に達
成する上において、ガス噴霧粉末と水噴霧微粉末とから
なる配合物中における水噴霧微粉末量としては、10〜20
重量％程度とすることが望ましい。

なお、かかる水噴霧微粉末のガス噴霧粉末に対する配合
は、それら粉末を均一に混合せしめる公知の各種の手法
によって行なうことが可能であるが、特に本発明にあっ
ては、そのような配合物を熱処理して、かかる水噴霧微
粉末の少なくとも一部を焼結せしめた後、後のプレス成
形操作に供するのが望ましい。そして、これによって、
前述したように、有効な粉末の絡み、摩擦力の向上等が
達成され得て、圧粉密度やプレス成形性の向上が効果的
に達成され得るのである。また、この水噴霧微粉末自体
を焼結し、更にそれをガス噴霧粉末表面に焼結、固着せ
しめるための熱処理は、水噴霧微粉末の種類やその配合
量等に応じて、適宜に決定されることとなるが、一般に
高い熱処理温度を採用すれば、より良く本発明の目的が
達成されることとなる。

また、本発明の目的を有利に達成する上において、かか
るガス噴霧粉末と水噴霧微粉末との配合を、該水噴霧微
粉末を該ガス噴霧粉末の表面に付着乃至は固着せしめる
ことによって、行なうようにすることが望ましいのであ
る。より具体的には、そのような付着乃至は固着は、ガ
ス噴霧粉末を製造するための金属溶湯のガス噴霧中に、
予め製造された所定の水噴霧微粉末を吹き込み、形成さ
れるガス噴霧粉末の表面に該水噴霧微粉末を付着乃至は
固着せしめることによって、またポリビニルアルコー
ル、フェノール樹脂等の接合剤をガス噴霧粉末の表面に
コーティングした後、水噴霧微粉末と混合して、かかる
接合剤を介して水噴霧微粉末をガス噴霧粉末の表面に糊
付けすること等によって、容易に実施され得るものであ
る。

そして、このようにして得られたガス噴霧粉末と所定量
の水噴霧微粉末からなる配合物には、通常の粉末治金手
法に従って、プレス成形操作が施され、以て所定形状の
成形体（圧粉体）が成形されることとなるが、上記の如
き本発明の採用によって、その際のプレス成形性が改善
され、また高圧粉密度の成形体が容易に得られることと
なるのであり、それ故に、そのような高圧粉密度の成形
体を用いて、常法に従って焼結を行なうことにより、焼
結体特性に優れた焼結製品が有利に得られるのである。

（実施例）以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。

なお、以下の実施例中の部及び百分率は、特に断わりの
ない限り、何れも重量基準によって示されるものであ
る。

実施例１ C:0.015％、Si:0.84％、Mn:0.12％、P:0.024％、S:0.01
1％、Cu:0.02％、Ni:11.03％、Cr:19.23％、Mo:0.01％
なる化学成分を有するステンレス鋼溶湯を用いて、通常
のガス噴霧手法若しくは水噴霧手法にて粉末化して、２
種の鋼粉末、即ちガス噴霧粉末と水噴霧粉末を得た。そ
して、それぞれ得られた粉末を乾燥し、分級して、180
μｍ以下のガス噴霧粉末及び30μｍ以下の水噴霧微粉末
を集めた。

次いで、かかる２種の鋼粉末を、下記第１表に示される
如き配合割合にて配合して、各種の焼結用粉末試料１〜
４を調製した。なお、それぞれの焼結用粉末試料には、
何れも潤滑剤としてステアリン酸亜鉛の１部を同時に均
一に混合せしめた。

そして、この得られた４種の焼結用粉末試料１〜４を用
いて、先ず、それぞれの粉末試料（配合物）に対して、
各種の熱処理、即ち真空下において、800、850、900℃
×１時間の熱処理を施して、水噴霧微粉末部分の焼結を
行ない、その後それぞれの熱処理物を成形圧力:5t/cm²
にてプレス成形して、それぞれ円柱状のサンプル（φ11
×10）を作製し、次いで通常の焼結手法に従って、真空
下、500℃×30分の脱ろう操作の後、1200℃×60分の焼
結操作を行なって、目的とする焼結体を製造した。

それぞれのサンプル（圧粉体）における圧粉密度の結果
を、第１連に示すが、かかる第１図の結果から明らかな
ように、本発明に従って、ガス噴霧粉末に対して水噴霧
微粉末を配合せしめることによって、特に水噴霧微粉末
の配合量が10〜20重量％の範囲において、著しい圧粉密
度の向上が認められるのである。

また、第２図には、それぞれのサンプルの抗折力をASTM
−Ｂ−528による測定法に従って測定した結果が示され
ているが、この第２図から明らかなように、本発明に従
って水噴霧微粉末を配合せしめることによって、従来の
水噴霧微粉末を用いた場合のレベルよりも抗折力は劣る
ものの、各サンプルの抗折力は改善され、実用に供せら
れるレベルとなっていることが認めることが出来る。

実施例２ C:0.87％、Cr:4.02％、Mo:5.12％、W:6.38％、V:2.01％
なる鋼組成（AISIM2）の水噴霧微粉末（粒径:30μ以
下）を常法に従って製造した。一方、この水噴霧微粉末
と同組成の溶鋼を用い、それを窒素ガスによってアトマ
イズすることによりガス噴霧粉末を得るに際して、かか
る溶鋼が粉末化（ガス噴霧）された直後に、換言すれば
その粉末化点直下近傍に、前記水噴霧微粉末を吹き込む
ことにより、形成されるガス噴霧粉末の表面に水噴霧微
粉末を付着せしめた。なお、かかる操作は、上記水噴霧
微粉末の吹込み量を10％及び20％として実施された。次
いで、それぞれ、表面に微粉末の付着せしめられたガス
噴霧粉末を200μ以下に分級して軟化焼鈍を施し、そし
てその得られた粉末100部に、潤滑剤としてステアリン
酸亜鉛の１部を混合して、6t/cm²の圧力で成形した。

かくして得られた成形体の圧粉密度と抗折力を調べ、そ
の結果を、下記第２表に示す。

かかる第２表より明らかなように、本発明に従って得ら
れる粉末は、抗折力の改善が著しいことが認められる。

実施例３それぞれ、C:1％及びCr:13％の鋼組成よりなる水噴霧微
粉末（粒径:30μ以下）及びガス噴霧粉末（粒径:200μ
以下）を製造し、それら粉末を下記の如き工程でブレン
ドした。即ち、先ず、１％ポリビニルアルコール溶液中
にガス噴霧粉末を浸漬し、次いでかかる溶液中より取り
出されたガス噴霧粉末を、水噴霧微粉末と混合して、10
0℃×１時間の乾燥処理を施した。

そして、この得られた粉末の100部に、潤滑剤としてス
テアリン酸亜鉛の１部を混合し、5t/cm²の圧力で成形を
行なって、その圧粉密度と抗折力を調べた。その結果を
下記第３表に示す。

かかる第３表の結果か明らかなように、本実施例におい
ては、粉末の焼鈍が実施されていないために、その圧粉
密度は低いが、水噴霧微粉末をポリビニルアルコールを
用いてガス噴霧粉末の表面に付着せしめることにより、
そのバインダ効果により、抗折力は比較的高くなること
が認められる。なお、高炭素含量の粉末は噴霧のままで
は硬度が高く、通常は成形不能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、実施例１において求め
られた成形体の圧粉密度及び抗折力の結果を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の金属溶湯をガス噴霧法に従って粉末
化して得られるガス噴霧粉末に対して、水噴霧法によっ
て得られた、該ガス噴霧粉末よりも粒径の小さな水噴霧
金属微粉末を、30重量％を越えない配合割合において配
合せしめて、所定の形状にプレス成形し、そしてその得
られた成形体を焼結することを特徴とするガス噴霧粉末
を用いた焼結体の製造法。
【請求項２】前記水噴霧微粉末が、前記ガス噴霧粉末の
粒径の1/2以下の粒径を有している特許請求の範囲第１
項記載の焼結体の製造法。
【請求項３】前記ガス噴霧粉末と前記水噴霧微粉末との
配合物を熱処理して、かかる水噴霧微粉末の少なくとも
一部を焼結せしめた後、前記プレス成形操作を実施する
特許請求の範囲第１項または第２項記載の焼結体の製造
法。
【請求項４】前記ガス噴霧粉末と前記水噴霧微粉末との
配合が、該水噴霧微粉末を該ガス噴霧粉末の表面に付着
乃至は固着せしめることによって、行なわれる特許請求
の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の焼結体の製造
法。
【請求項５】前記ガス噴霧粉末を製造するための前記金
属溶湯のガス噴霧中に、前記水噴霧微粉末を吹き込み、
形成されるガス噴霧粉末の表面に該水噴霧微粉末を付着
乃至は固着せしめる特許請求の範囲第４項記載の焼結体
の製造法。
【請求項６】前記水噴霧微粉末を、前記ガス噴霧粉末の
表面に糊付けすることからなる特許請求の範囲第４項記
載の焼結体の製造法