粉末冶金用铁基混合粉制造技术

提供一种由用粘合剂将合金用粉末等粘着在表面上的铁基粉末，还有游离润滑剂构成的铁基混合粉，由于铁基粉末由６０－９０质量％的雾化铁粉与４０－１０质量％的还原铁粉的混合铁粉构成，因此为填充性、压缩性优良，且防止偏析的粉末冶金用铁基混合粉。粘合剂为选自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺与乙撑双硬脂酸酰胺的熔融混合物和乙撑双硬脂酸酰胺中的１种或２种以上，或为由选自由酸、锭子油、透平油中的１种或２种以上与硬脂酸锌构成的粘合剂是理想的。另外，游离润滑剂使用选自热可塑性树脂粉、硬脂酸锌、硬脂酸锂中的１种或２种以上是理想的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金用铁基混合粉，特别是涉及对具有薄壁模腔(狭窄填充空间部分)的金属模的填充性优良，且偏析小，压缩性优良的粉末冶金用铁基混合粉。例如，众所周知，铁粉和石墨粉的混合粉在卡车的运输中，由于振动运输容器内铁粉和石墨粉分别随意运动、移动的结果，比重小的石墨粉浮在表面上，产生偏析。另外，众所周知，由于装入料斗的铁粉和石墨粉的混合粉在料斗内的移动时产生偏析，例如从料斗排出的初期、中期、后期的石墨粉的浓度各不相同。将这样产生偏析的铁基混合粉装入金属模并加压(压缩)成形为成形体，烧结该成形体，将最终制品作为烧结体的场合，每个制品(烧结体)的组成变化。该组成变化的结果，制品的尺寸和强度偏差大，产生差的产品。另外，由于混合的铜粉、石墨粉、磷化铁粉等的合金用粉末均为比铁基粉末细小的粉末，因此由于合金用粉末的混合，铁基混合粉的比表面积增大，铁基混合粉的流动性降低。这样的铁基混合粉的流动性低，使向铁基混合粉的成形用金属模的填充速度降低，由此成形体(又称压粉体)的生产速度降低。关于铁基混合粉这样问题的解决策略，特别是作为防止偏析的技术，例如特开平1-219101号公报提出了由润滑剂0.3-1.3％，合金化元素粉0.1-10％和余量铁粉构成的，合金化元素粉粘着在铁粉表面上的粉末冶金用铁粉。根据该公报，该粉末冶金用铁粉使用时不发生成分偏析，可得到均质的烧结品。另外，特开平3-162502号公报公开了添加物偏析小的，流动性经时变化小的粉末冶金用铁基粉末混合物的制造方法。特开平3-162502号公报中记载的方法是将脂肪酸加到铁系粉末中并第1次混合，接着将金属皂加到合金用粉末中并第2次混合，在第2次混合中或第2次混合后升温，接着边第3次混合边冷却，由于脂肪酸与金属皂的共熔融物的粘合力使合金用粉末粘着在铁系粉末表面上。另外，在特许第3004800号公报中提出了，作为合金用粉末对铁系粉末表面的粘合剂使用不含金属元素的粘合剂的铁基混合粉。根据记载，由于采用不含金属元素的粘合剂，具有可减轻对烧结炉污染的优点。但是，用上述各现有技术进行防偏析处理的铁基混合粉存在向金属模的填充性问题，特别是向金属模的幅度狭窄部位(薄壁模腔)的填充量有变小的倾向。因此，本专利技术人对上述现有技术进行防偏析处理的铁基混合粉的填充性用试验进行确认。首先，说明该试验结果。在作为铁基粉末的雾化铁粉中，混合作为合金用粉末的2质量％的铜粉和0.8质量％的石墨粉，对于铁粉和合金用粉末的合计量100重量份，混合作为粘合剂的0.4重量份的硬脂酸锌和0.2重量份的机油(锭子油)，加热并将合金用粉末粘着在铁粉表面上(粘合处理的一例)。接着将作为游离润滑剂的0.3重量份的硬脂酸锌混入其中。由于该处理使合金用粉末粘着在铁粉表面的铁粉与游离润滑剂成为混合物，得到铁基混合粉(已知产品)。将该铁基混合粉150g装入20×60×100mm大小的粉末箱中(参见附图说明图1)。在图1所示的配置下，将该粉末箱以200mm/s的速度移动到金属模方向，在金属模的正上方停止1秒钟后后退到原来位置。使用该操作将铁基混合粉填充到金属模中。使用的金属模为模腔厚tmm，长度60mm，深度60mm的金属模。还有，厚度tmm可在1、2、5之间变化。填充后，以488Mpa的压力将模腔内填充的铁基混合粉成形，测定所得成形体的重量。然后算出填充密度(＝成形体重量/金属模体积)，评价铁基混合粉对金属模的填充性。这些铁基混合粉(已知产品)的结果示于图2。从图2可知，在已知产品中金属模模腔厚度t变小，同时填充密度减小。例如已知，如金属模模腔厚度t为1mm，已知产品填充铁基混合粉的表观密度还不到一半。这样，在金属模模腔厚度薄的场合，用现有技术处理偏析的铁基混合粉多具有低填充性。在这样填充性低的已知产品中，例如填充齿轮形状的金属模时，齿顶幅度狭窄部位与其他部位相比填充密度变小。而这样的状态原样加压制成成形体，再烧结的场合，由于部位的收缩量不同，零件的尺寸精度降低。一般，部位填充密度不同使成形密度不同，烧结时的尺寸变化率也不同，而且烧结密度也不同。因此，填充密度低的齿轮齿顶部位的烧结密度易于变低，进而强度变低。通常，由于在齿轮齿顶部位遭受应力最大，因此要求齿顶部位强度要高，希望填充密度要高。对于这样的问题，例如特开平9-267195号公报公开了在粉末箱内设置表面设有放气孔的管子，由于从放气孔流出气体，使粉末浮动，由重力将粉末填充到模腔内的粉末填充方法。但是，特开平9-267195号公报记载的技术需要特殊的装置，存在设备费增大，制造成本增加的问题。而且，近年来例如在汽车用烧结零件领域，伴随汽车车体轻量化的要求，烧结零件也指向小型化。可是，零件小型化同时，零件所受应力存在增高的倾向。由此，同一成分零件希望比强度高的零件，即比密度高的零件(同一成分的烧结体，一般密度越高，强度越高)。为了得到小型化的，密度高的烧结零件，铁基混合粉要进行防止偏析处理并需要优良的压缩性。不仅要具备这些特性，而且需要对金属模幅度狭窄部分的填充性优良的铁基混合粉。为解决上述课题，本专利技术人对进行防止偏析处理(例如粘合处理)的铁基混合粉的压缩性、填充性的各种原因进行了专心研究。首先大致区分铁基粉末中雾化铁粉与还原铁粉2类，与雾化铁粉相比，还原铁粉表面凹凸大，另外，铁粉内部空隙多。众所周知，由此与使用雾化铁粉的相比，使用还原铁粉的铁基混合粉的压缩性低，另外流动性也恶化。流动性与填充性不是相同的性质，如流动性好对填充性也有利的预言大致成立。另外，流动性优良的铁基混合粉在工业上也容易处理。但是，为了使烧结零件得到一般需要的高强度，作为铁基粉末以前通常使用混合粉的压缩性、流动性优良的雾化铁粉(由于轴承零件要利用空隙的贮油效果，例外的使用还原铁粉)。但是，本专利技术人研究结果发现，与由流动性的类推相反，使用还原铁粉的铁基混合粉与使用雾化铁粉的铁基混合粉相比，对具有狭窄模腔的金属模的填充性优良。另一方面，将还原铁粉作为铁基粉末使用的铁基混合粉要得到充分的压缩性是困难的。因此，本专利技术人进行了研究并发现，将雾化铁粉作为主体，虽然混合适量还原铁粉，但是没有伴随压缩性大的降低，并可显著提高铁基混合粉填充性。本专利技术人还发现，加上使用合适的粘合剂、润滑剂，可改善填充性。本专利技术铁基混合粉具有的填充性的一个例子作为本专利技术产品示于图2。本专利技术铁基混合粉(本专利技术产品)可完全填充厚度1mm的模腔，与已知产品相比填充性显著改善。本专利技术以上述发现为基础并加以研究而完成。即，本专利技术是含有铁基粉末、合金用粉末与粘合剂，或还有改善切削性用粉末的，更好还含有游离润滑剂的铁基混合粉，本专利技术是特征在于，对于铁基粉末总量(质量％)，上述铁基粉末含有60％以上，90％以下的雾化铁粉与10％以上40％以下的还原铁粉(希望除去雾化铁粉的剩余实质上由还原铁粉构成)，并将合金用粉末或还有改善切削性用粉末用粘合剂粘着在铁基粉末的表面上(或应进行粘着处理制成)的填充性优良的粉末冶金用铁基混合粉。另外，在上述专利技术中，在作为铁基粉末使用的还原铁粉中，对于铁基粉末总量(质量％)，10％以上，30％以下作为游离铁基粉末(合金用粉末或还有改善切削性用粉末不粘着在表面的铁基粉末)存在是理想的。由此，粘着处理后可混合游离铁基粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金用铁基混合粉，是含有铁基粉末、合金用粉末和粘合剂，或还有改善切削性用粉末的铁基混合粉，其特征在于，上述铁基粉末含有对于铁基粉末总量按质量％计，为６０％以上，９０％以下的雾化铁粉和为１０％以上，４０％以下的还原铁粉，用粘合剂将合金用粉末或还有改善切削性用粉末粘着在该铁基粉末的表面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上之园聪，尾崎由纪子，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]