JP2019151910A - Method for producing composite sintered member and composite sintered member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、複合焼結部材の製造方法及び複合焼結部材に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a composite sintered member and a composite sintered member.
近年、自動車等の分野においては、電子制御部品の比率が格段に増えている。そのため電子制御に用いられる軟磁性部品の点数も増えている。軟磁性部品において、焼結軟磁性体を用いたものは、ニアネットシェイプに造形できるため、その適用が広がっている。 In recent years, in the field of automobiles and the like, the ratio of electronic control parts has increased dramatically. Therefore, the number of soft magnetic parts used for electronic control is also increasing. Among soft magnetic components, those using a sintered soft magnetic material can be shaped into a near net shape, so that its application is expanding.
焼結軟磁性体を用いた電子制御部品の一つに電磁アクチュエータ等の電磁弁に用いられる焼結可動鉄心がある。可動鉄心は、ソレノイドコイルが巻回された固定鉄心に対向して配置され、弁座と隣接する弁体を備え、固定鉄心とともに電磁弁を構成する部品である。このような構造の電磁弁においては、ソレノイドコイルに電流を供給することにより、固定鉄心と可動鉄心との間に発生する磁力によって可動鉄心がその長手方向に進退し、弁の開閉が行われる（例えば、特許文献１参照）。 One of electronic control parts using a sintered soft magnetic material is a sintered movable iron core used for an electromagnetic valve such as an electromagnetic actuator. The movable iron core is a component that is disposed to face the fixed iron core around which the solenoid coil is wound, includes a valve body adjacent to the valve seat, and constitutes an electromagnetic valve together with the fixed iron core. In the electromagnetic valve having such a structure, by supplying a current to the solenoid coil, the movable iron core advances and retreats in the longitudinal direction by the magnetic force generated between the fixed iron core and the movable iron core, and the valve is opened and closed ( For example, see Patent Document 1).
一般に、自動車等の分野では、焼結可動鉄心に高い寸法精度が求められる。従来、要求される寸法精度を実現するために、焼結後に得られた焼結可動鉄心に、切削、研削等の機械加工が施されている。 Generally, in the field of automobiles and the like, high dimensional accuracy is required for sintered movable iron cores. Conventionally, in order to achieve the required dimensional accuracy, the sintered movable iron core obtained after sintering has been subjected to machining such as cutting and grinding.
そこで、本発明の一実施形態は、複合焼結部材を高い寸法精度で製造できる製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の一実施形態は、高い寸法精度を有する複合焼結部材を提供することを目的とする。 Then, one Embodiment of this invention aims at providing the manufacturing method which can manufacture a composite sintered member with high dimensional accuracy. Another object of the present invention is to provide a composite sintered member having high dimensional accuracy.
本発明には様々な実施形態が含まれる。実施形態の例を以下に列挙する。本発明は以下の実施形態に限定されない。 The present invention includes various embodiments. Examples of embodiments are listed below. The present invention is not limited to the following embodiments.
一実施形態は、焼結体と、該焼結体に接合した金属部材とを備えた複合焼結部材の製造方法であり、下記（ａ）及び（ｂ）のいずれかを含み、下記金属粒子が、１〜１５μｍの平均粒径を有し、かつ、平均粒径＋１０μｍ以下の粒径を有する粒子を５０質量％以上含有する、複合焼結部材の製造方法に関する。 One embodiment is a method for producing a composite sintered member comprising a sintered body and a metal member joined to the sintered body, including any of the following (a) and (b), wherein the following metal particles: However, it is related with the manufacturing method of the composite sintered member which contains 50 mass% or more of particles which have an average particle diameter of 1-15 micrometers, and have an average particle diameter +10 micrometers or less.
（ａ）前記金属部材を、該金属部材の一部が金型内に位置するように、配置すること、
前記金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること、及び
前記複合体を加熱し、前記焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること。
(A) arranging the metal member such that a part of the metal member is located in the mold;
Filling the raw material powder containing metal particles in the mold,
The raw material powder is compression-molded to obtain a composite body including a green compact and the metal member fitted to the green compact; and the composite body is heated to form the sintered body and the sintered body. Obtaining a composite sintered member comprising the metal member diffusion bonded to the bonded body.
（ｂ）金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体を得ること、
前記圧粉体に前記金属部材を嵌合し、前記圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること、及び
前記複合体を加熱し、前記焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること。
(B) filling a raw material powder containing metal particles in a mold;
Compression molding the raw material powder to obtain a green compact;
Fitting the metal member to the green compact to obtain a composite comprising the green compact and the metal member fitted to the green compact; and heating the composite to Obtaining a composite sintered member comprising a bonded body and the metal member diffusion-bonded to the sintered body.
好ましい一実施形態によれば、前記金属粒子の最大粒径は、５０μｍ以下である。 According to a preferred embodiment, the maximum particle size of the metal particles is 50 μm or less.
好ましい一実施形態によれば、前記金属粒子は、（平均粒径−５）〜（平均粒径＋２５）μｍの粒径を有する粒子を７０質量％以上含有する。 According to a preferred embodiment, the metal particles contain 70% by mass or more of particles having a particle size of (average particle size−5) to (average particle size + 25) μm.
好ましい一実施形態によれば、前記複合焼結部材は、焼結可動鉄心である。 According to a preferred embodiment, the composite sintered member is a sintered movable iron core.
他の実施形態は、焼結体と、該焼結体に接合した金属部材とを備え、前記焼結体が、１０〜３５μｍの平均粒径を有し、かつ、平均粒径＋１５μｍ以下の粒径を有する結晶粒を５０％以上含有する金属の結晶粒を含む、複合焼結部材に関する。 Another embodiment includes a sintered body and a metal member joined to the sintered body, and the sintered body has an average particle diameter of 10 to 35 μm and an average particle diameter of 15 μm or less. The present invention relates to a composite sintered member including metal crystal grains containing 50% or more of crystal grains having a diameter.
好ましい一実施形態によれば、前記金属の結晶粒の最大粒径は、１２０μｍ以下である。 According to a preferred embodiment, the maximum grain size of the metal crystal grains is 120 μm or less.
好ましい一実施形態によれば、前記金属の結晶粒は、（平均粒径−１０）〜（平均粒径＋３５）μｍの粒径を有する結晶粒を７０％以上含有する。 According to a preferred embodiment, the metal crystal grains contain 70% or more of crystal grains having a grain size of (average grain size−10) to (average grain size + 35) μm.
好ましい一実施形態によれば、前記複合焼結部材は、焼結可動鉄心である。 According to a preferred embodiment, the composite sintered member is a sintered movable iron core.
本発明の一実施形態によれば、複合焼結部材を高い寸法精度で製造できる複合焼結部材の製造方法を提供することができる。また、本発明の他の一実施形態によれば、高い寸法精度を有する複合焼結部材を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a composite sintered member that can manufacture the composite sintered member with high dimensional accuracy. In addition, according to another embodiment of the present invention, a composite sintered member having high dimensional accuracy can be provided.
本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の実施形態に限定されない。
＜複合焼結部材の製造方法＞
一実施形態によれば、複合焼結部材の製造方法は、焼結体と、該焼結体に接合した金属部材とを備えた複合焼結部材の製造方法であり、後述する（ａ）及び（ｂ）のいずれかの工程を含む。（ａ）及び（ｂ）の工程で使用される金属粒子は、１〜１５μｍの平均粒径を有し、かつ、（平均粒径＋１０）μｍ以下の粒径を有する粒子を５０質量％以上含有する。
An embodiment of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments.
<Method for producing composite sintered member>
According to one embodiment, the method for producing a composite sintered member is a method for producing a composite sintered member comprising a sintered body and a metal member joined to the sintered body, which will be described later (a) and Any step of (b) is included. The metal particles used in the steps (a) and (b) have an average particle size of 1 to 15 μm and contain 50% by mass or more of particles having a particle size of (average particle size + 10) μm or less. To do.
［原料粉末］
（ａ）及び（ｂ）のいずれの工程においても、圧粉体の成形に使用する原料粉末は、金属粒子を含有する。金属粒子の平均粒径は１〜１５μｍであり、金属粒子は、（平均粒径＋１０）μｍ以下の粒径を有する粒子を５０質量％以上の比率で含有する。原料粉末は、金属粒子を、金属粉末として含有してもよいし、又は、造粒粉末の形態で含有してもよい。すなわち、原料粉末は、金属粒子からなる金属粉末、及び、金属粒子と結合剤とを少なくとも含有する造粒粉末のいずれか少なくとも一方を含有する。好ましい実施形態において、原料粉末は、造粒粉末を含有する。
[Raw material powder]
In both steps (a) and (b), the raw material powder used for forming the green compact contains metal particles. The average particle diameter of the metal particles is 1 to 15 μm, and the metal particles contain particles having a particle diameter of (average particle diameter + 10) μm or less in a ratio of 50% by mass or more. The raw material powder may contain metal particles as metal powder, or may be contained in the form of granulated powder. That is, the raw material powder contains at least one of a metal powder made of metal particles and a granulated powder containing at least metal particles and a binder. In a preferred embodiment, the raw material powder contains granulated powder.
（金属粒子）
金属粒子は、焼結体の主原料であり、複合焼結部材の用途に応じ適宜選択して用いることができる。金属粒子の例には、純金属粒子、合金粒子、及びこれらの混合粒子が含まれる。金属粒子は、１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて使用することができる。
(Metal particles)
The metal particles are the main raw material of the sintered body, and can be appropriately selected and used according to the application of the composite sintered member. Examples of the metal particles include pure metal particles, alloy particles, and mixed particles thereof. A metal particle can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
金属粒子として、例えば、磁性粒子が挙げられる。磁性粒子の材料としては、鉄及び鉄合金が挙げられ、具体例として、純鉄、Ｆｅ−Ｃｏ系合金（例えば、パーメンジュール、Ｆｅ−４９Ｃｏ等）、Ｆｅ−Ｎｉ系合金（例えば、パーマロイ、Ｆｅ−４９Ｎｉ等）、Ｆｅ−Ｐ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｐ系合金、電磁ステンレス材料等がある。磁性粒子以外の金属粒子を用いることも可能であり、銅粒子、銅合金粒子、アルミニウム粒子、アルミニウム合金粒子等が挙げられる。 Examples of the metal particles include magnetic particles. Examples of the material of the magnetic particles include iron and iron alloys. Specific examples include pure iron, Fe—Co alloys (eg, permendur, Fe-49Co, etc.), Fe—Ni alloys (eg, permalloy, Fe-49Ni, etc.), Fe-P alloys, Fe-Si alloys, Fe-Si-P alloys, electromagnetic stainless steel materials, and the like. Metal particles other than magnetic particles can also be used, and examples thereof include copper particles, copper alloy particles, aluminum particles, and aluminum alloy particles.
金属粒子の平均粒径は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、１５μｍ以下が好ましく、１２μｍ以下がより好ましく、９μｍ以下が更に好ましく、８μｍ以下が特に好ましい。また、金属粒子の平均粒径は、金属粒子の取扱い性を考慮すると、１μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、７μｍ以上が特に好ましい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the average particle size of the metal particles is preferably 15 μm or less, more preferably 12 μm or less, still more preferably 9 μm or less, and particularly preferably 8 μm or less. Further, the average particle diameter of the metal particles is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and particularly preferably 7 μm or more in consideration of the handleability of the metal particles.
金属粒子の最大粒径は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下が更に好ましい。下限は特に限定されず、平均粒径を超える粒径であり、例えば２０μｍ以上である。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the maximum particle size of the metal particles is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. A minimum is not specifically limited, It is a particle size exceeding an average particle diameter, for example, is 20 micrometers or more.
金属粒子は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、（平均粒径＋１０）μｍ以下の粒径を有する粒子を、５０質量％以上含有することが好ましく、７０質量％以上含有することがより好ましく、８０質量％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００質量％であってもよい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal particles preferably contain 50% by mass or more of particles having a particle size of (average particle size + 10) μm or less, and 70% by mass or more. Is more preferable, and it is still more preferable to contain 80 mass% or more. An upper limit is not specifically limited, 100 mass% may be sufficient.
一実施形態において、金属粒子は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、２０μｍ以下の粒径を有する粒子を、８５質量％以上含有することが好ましく、８７．５質量％以上含有することがより好ましく、９０質量％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００質量％であってもよい。 In one embodiment, the metal particles preferably contain 85% by mass or more and 87.5% by mass or more of particles having a particle size of 20 μm or less from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member. More preferably, it is more preferably 90% by mass or more. An upper limit is not specifically limited, 100 mass% may be sufficient.
金属粒子は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、（平均粒径−５）〜（平均粒径＋２５）μｍの粒径を有する粒子を７０質量％以上含有することが好ましく、７５質量％以上含有することがより好ましく、８０質量％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００質量％であってもよい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal particles preferably contain 70% by mass or more of particles having a particle size of (average particle size−5) to (average particle size + 25) μm. It is more preferable to contain it by mass% or more, and it is still more preferable to contain 80 mass% or more. An upper limit is not specifically limited, 100 mass% may be sufficient.
一実施形態において、金属粒子は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、１〜３０μｍの粒径を有する粒子を９０質量％以上含有することが好ましい。上限は特に限定されず、１００質量％であってもよい。 In one embodiment, the metal particles preferably contain 90% by mass or more of particles having a particle size of 1 to 30 μm from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member. An upper limit is not specifically limited, 100 mass% may be sufficient.
本明細書において、金属粒子の平均粒径及び最大粒径は、レーザー回折散乱式の粒子径分布測定装置を用いて測定した値である。平均粒径は、質量基準のメジアン径（ｄ５０）である。また、特定の粒径を有する金属粒子の含有量は、レーザー回折散乱式の粒子径分布測定装置を用いて測定した、質量基準の粒子径分布により求められる含有量である。レーザー回折散乱式の粒子径分布測定装置として、例えば、マイクロトラック・ベル株式会社製「マイクロトラックＨＲＡ９３２０−Ｘ１００」を使用できる。 In this specification, the average particle size and the maximum particle size of the metal particles are values measured using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device. The average particle diameter is a median diameter (d50) based on mass. The content of the metal particles having a specific particle size is a content determined by a mass-based particle size distribution measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus. As a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus, for example, “Microtrack HRA9320-X100” manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. can be used.
金属粒子は、そのまま金属粉末として、又は、結合剤とともに造粒粉末として、使用される。金属粒子を金型に投入する際の流動性を考慮すると、金属粒子は、造粒後に造粒粉末として用いることが好ましい。造粒に使用する結合剤は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ポリアクリルアミド（ＰＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等が挙げられる。結合剤は１種を単独で、又は、２種以上を混合して使用することができる。 The metal particles are used as they are as a metal powder or as a granulated powder together with a binder. Considering the fluidity when the metal particles are put into the mold, the metal particles are preferably used as a granulated powder after granulation. The binder used for granulation is not particularly limited, and examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), methyl cellulose (MC), polyacrylamide (PA), polyethylene glycol (PEG) and the like. A binder can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
造粒粉末中の結合剤の含有量は、造粒粉末の十分な強度が得られ、成形前の給粉過程での破壊を防止するという観点から、金属粒子を基準として、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、０．３質量％以上であることが更に好ましい。造粒粉末中の結合剤の含有量は、高い寸法精度を得る観点から、金属粒子を基準として、３質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、１．５質量％以下であることが更に好ましく、１質量％以下であることが特に好ましい。 The content of the binder in the granulated powder is 0.01% by mass based on the metal particles from the viewpoint of obtaining sufficient strength of the granulated powder and preventing breakage in the powder feeding process before molding. Preferably, it is 0.1% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more. From the viewpoint of obtaining high dimensional accuracy, the content of the binder in the granulated powder is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, based on the metal particles, and 1.5%. The content is more preferably at most 1 mass%, particularly preferably at most 1 mass%.
造粒粉末は、金属粒子及び結合剤のほかに、任意の成分を含有してもよい。例えば、粉末潤滑剤、炭素粉末、金属酸化物粉末等が挙げられる。 The granulated powder may contain arbitrary components in addition to the metal particles and the binder. For example, a powder lubricant, carbon powder, metal oxide powder, etc. are mentioned.
造粒粉末の平均粒径は、十分な流動性を得るという観点から３０μｍ以上であることが好ましく、４０μｍ以上であることがより好ましく、４５μｍ以上であることが更に好ましい。また、造粒処理が長時間になることによる処理コストの上昇を防止するという観点から、造粒粉末の平均粒径は、１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、７５μｍ以下であることが更に好ましい。本明細書において、造粒粉末の平均粒径は、振動式篩分け方式の測定方法に従い測定した値である。 From the viewpoint of obtaining sufficient fluidity, the average particle size of the granulated powder is preferably 30 μm or more, more preferably 40 μm or more, and further preferably 45 μm or more. Further, from the viewpoint of preventing an increase in the processing cost due to the prolonged granulation treatment, the average particle size of the granulated powder is preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, and 75 μm. More preferably, it is as follows. In this specification, the average particle diameter of the granulated powder is a value measured according to a measurement method using a vibration sieving method.
造粒は、撹拌式流動層造粒装置、スプレードライヤー（噴霧乾燥造粒装置）等の造粒装置を用い、公知の方法により行えばよい。 The granulation may be performed by a known method using a granulating apparatus such as a stirring fluidized bed granulating apparatus or a spray dryer (spray drying granulating apparatus).
原料粉末は、金属粉末及び／又は造粒粉末のほかに、任意の成分を含有してもよい。例えば、炭素粉末、粉末潤滑剤、金属酸化物粉末等が挙げられる。 The raw material powder may contain an arbitrary component in addition to the metal powder and / or the granulated powder. For example, carbon powder, powder lubricant, metal oxide powder and the like can be mentioned.
炭素粉末は、炭素を含有する粉末であり、例えば、グラファイト、カーボンブラック、天然黒鉛、石炭、活性炭、コークス、脂肪酸、ポリビニルアルコール等が挙げられる。粉末潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸；ステアリン酸アミド、ステアリン酸ビスアミド、エチレンビスステアリン酸アミド等のアミド系潤滑剤などが挙げられる。圧粉体と金型表面との摩擦を抑えるという観点から、アミド系潤滑剤が好ましい。 The carbon powder is a powder containing carbon, and examples thereof include graphite, carbon black, natural graphite, coal, activated carbon, coke, fatty acid, and polyvinyl alcohol. Examples of the powder lubricant include metal soaps such as zinc stearate and calcium stearate; amide type lubricants such as stearic acid amide, stearic acid bisamide, and ethylene bis stearic acid amide. From the viewpoint of suppressing friction between the green compact and the mold surface, an amide-based lubricant is preferable.
原料粉末中、金属粒子の含有量は、複合焼結部材を高い精度で得るという観点から、９７質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が更に好ましい。また、原料粉末中、金属粒子の含有量は、結合剤、粉末潤滑剤等の任意の成分を含有する場合、９９．９９質量％以下が好ましく、９９．９質量％以下がより好ましく、９０．７質量％以下が更に好ましい。ここでいう金属粒子の含有量は、原料粉末の全質量に対する、金属粉末、造粒粉末、又はこれらの両方として含まれる金属粒子の全質量の比率である。 In the raw material powder, the content of the metal particles is preferably 97% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and still more preferably 99% by mass or more from the viewpoint of obtaining a composite sintered member with high accuracy. In addition, the content of the metal particles in the raw material powder is preferably 99.99% by mass or less, more preferably 99.9% by mass or less, when an optional component such as a binder or a powder lubricant is contained. 7 mass% or less is still more preferable. The content of the metal particles referred to here is a ratio of the total mass of the metal particles contained as the metal powder, the granulated powder, or both to the total mass of the raw material powder.
前記金属粒子を含有する原料粉末を使用することによって、焼結複合部材を高い精度で製造することができる。一般に、金属粒子の焼結過程においては、加熱に伴い、金属粒子間で結合が進み、金属の結晶粒が成長し、結晶粒組織が形成される。この過程で、気孔はその体積が減少し、得られる焼結体は、圧粉体に比べて寸法が収縮したものとなる。このとき、金属粒子の粒径のバラツキが大きいと、結晶粒の成長、気孔体積の減少等が不均一に進み、焼結体の収縮も不均一となる。その結果、焼結体と金属部材との接合に歪みが生じ、精度の低い複合焼結部材が得られることになる。一方、前記金属粒子を使用すると、焼結が均一に進行し、焼結体と金属部材との接合の歪みを抑えることができるために、焼結複合部材を精度よく得ることができると考えられる。 By using the raw material powder containing the metal particles, the sintered composite member can be manufactured with high accuracy. In general, in the sintering process of metal particles, with the heating, bonding proceeds between the metal particles, metal crystal grains grow, and a crystal grain structure is formed. In this process, the pores are reduced in volume, and the sintered body obtained is contracted in size as compared with the green compact. At this time, if the variation in the particle size of the metal particles is large, the growth of crystal grains, the reduction in pore volume, etc. proceed non-uniformly, and the shrinkage of the sintered body also becomes non-uniform. As a result, distortion occurs in the joining between the sintered body and the metal member, and a composite sintered member with low accuracy is obtained. On the other hand, when the metal particles are used, the sintering proceeds uniformly and the distortion of the joining between the sintered body and the metal member can be suppressed, so that the sintered composite member can be obtained with high accuracy. .
［金属部材］
金属部材は、複合焼結部材の用途に応じ、適宜選択して用いることができる。金属部材として、溶製材及び焼結体が挙げられる。溶製材として、例えば、溶製鋼材が挙げられ、具体的には、高速度工具鋼（例えばＪＩＳ規格のＳＫＨ５１材）、軸受鋼（例えばＪＩＳ規格のＳＵＪ２材）、ステンレス鋼（例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４材又はＳＵＳ４４０Ｃ材）等が挙げられる。焼結体として、具体的には、粉末ハイス材が挙げられる。
[Metal members]
The metal member can be appropriately selected and used according to the application of the composite sintered member. Examples of the metal member include a melted material and a sintered body. Examples of the molten material include a molten steel material. Specifically, high-speed tool steel (for example, JIS standard SKH51 material), bearing steel (for example, JIS standard SUJ2 material), stainless steel (for example, JIS standard SUS304). Material or SUS440C material). Specific examples of the sintered body include powder high-speed material.
例えば、複合焼結部材が焼結可動鉄心であり、金属部材が軸部材である場合、軸部材の端部には弁座と繰り返し衝突する弁体（羽根部材）が形成される。用途にもよるが、金属部材には、高い硬度が求められる場合がある。このような場合、金属部材として、硬さがＨＶ６００以上である溶製材を用いることが好ましい。硬さの上限は、例えば、ＨＶ１，０００以下である。 For example, when the composite sintered member is a sintered movable iron core and the metal member is a shaft member, a valve body (blade member) that repeatedly collides with the valve seat is formed at the end of the shaft member. Depending on the application, the metal member may be required to have high hardness. In such a case, it is preferable to use a molten material having a hardness of HV600 or more as the metal member. The upper limit of hardness is, for example, HV 1,000 or less.
［工程］
焼結複合部材の製造方法は、下記（ａ）又は（ｂ）の工程を少なくとも含み、更に任意の工程を含んでもよい。下記（ａ）及び（ｂ）の工程では、いずれも、圧粉体と、圧粉体に嵌合した金属部材とを有する複合体を加熱して、圧粉体の焼結と同時に金属部材と焼結体とを拡散接合する。
[Process]
The method for producing a sintered composite member includes at least the following step (a) or (b), and may further include an optional step. In each of the following steps (a) and (b), the composite having the green compact and the metal member fitted to the green compact is heated, and simultaneously with the sintering of the green compact, Diffusion bonding with the sintered body.
（ａ）金属部材を、該金属部材の一部が金型内に位置するように、配置すること（配置工程）、
前記金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること（充填工程）、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること（成形工程）、及び
前記複合体を加熱し、焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること（焼結工程）。
(A) arranging the metal member so that a part of the metal member is located in the mold (arrangement step);
Filling the mold with raw material powder containing metal particles (filling step);
Compression molding the raw material powder to obtain a composite comprising a green compact and the metal member fitted to the green compact (molding step); heating the composite; And obtaining a composite sintered member comprising the metal member diffusion bonded to the sintered body (sintering step).
（ｂ）金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること（充填工程）、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体を得ること（成形工程）、
前記圧粉体に金属部材を嵌合し、前記圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること（嵌合工程）、及び
前記複合体を加熱し、焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること（焼結工程）。
(B) filling a raw material powder containing metal particles in a mold (filling step);
Compression molding the raw material powder to obtain a green compact (molding process);
A metal member is fitted to the green compact to obtain a composite comprising the green compact and the metal member fitted to the green compact (fitting process); and heating the composite And obtaining a composite sintered member comprising the sintered body and the metal member diffusion bonded to the sintered body (sintering step).
いずれの工程にも特に限定はなく、目的とする複合焼結部材に応じ、適切な金属部材、原料粉末、金型等を使用すればよい。また、金型への金属部材の配置、金型への原料粉末の充填、圧縮成形、圧粉体と金属部材の嵌合、焼結等は、公知の方法に従い実施すればよい。例えば、充填工程、成形工程、焼結工程、及び嵌合工程は、次のように実施できる。 There are no particular limitations on any of the steps, and an appropriate metal member, raw material powder, mold, or the like may be used according to the intended composite sintered member. Further, the arrangement of the metal member in the mold, the filling of the raw material powder into the mold, the compression molding, the fitting between the green compact and the metal member, the sintering, etc. may be performed according to known methods. For example, the filling process, the molding process, the sintering process, and the fitting process can be performed as follows.
（充填工程）
所望の形状の成形体を得るため、原料粉末を、所望の形状の金型に充填する。金型は、例えば、ダイ（外型）、上パンチ、下パンチ、及び必要に応じてコアロッド等により構成されている。
(Filling process)
In order to obtain a molded body having a desired shape, the raw material powder is filled in a mold having a desired shape. The mold is constituted by, for example, a die (outer mold), an upper punch, a lower punch, and a core rod as necessary.
（成形工程）
圧縮成形により、原料粉末を成形し、圧粉体を得る。例えば、原料粉末は、上下パンチにより圧縮される。成形時には、金型に金型潤滑剤を塗布し、金型潤滑成形を行ってもよい。
(Molding process)
The raw material powder is formed by compression molding to obtain a green compact. For example, the raw material powder is compressed by upper and lower punches. At the time of molding, a mold lubricant may be applied to the mold to perform mold lubrication molding.
成形圧力は、複合焼結部材を高い精度で得る、高い磁束密度を得る等の観点から、４００ＭＰａ以上であることが好ましく、５００ＭＰａ以上であることがより好ましく、６００ＭＰａ以上であることが更に好ましい。また、成形圧力は、金型の耐久性等の観点から、１，０００ＭＰａ以下であることが好ましく、９００ＭＰａ以下であることがより好ましく、８００ＭＰａ以下であることが更に好ましい。 The molding pressure is preferably 400 MPa or more, more preferably 500 MPa or more, and still more preferably 600 MPa or more, from the viewpoint of obtaining a composite sintered member with high accuracy and obtaining a high magnetic flux density. The molding pressure is preferably 1,000 MPa or less, more preferably 900 MPa or less, and still more preferably 800 MPa or less from the viewpoint of the durability of the mold.
成形体密度は、複合焼結部材を高い精度で得る、焼結体の高い磁束密度を得る等の観点から、６．０Ｍｇ／ｍ３以上であることが好ましく、６．３Ｍｇ／ｍ３以上であることがより好ましく、６．４Ｍｇ／ｍ３以上であることが更に好ましい。また、成形体密度は、結晶粒の成長により結晶粒の粒径の分布が広くなることを防ぐ観点から、７．８Ｍｇ／ｍ３以下であることが好ましく、７．５Ｍｇ／ｍ３以下であることがより好ましく、７．０Ｍｇ／ｍ３以下であることが更に好ましい。成形体密度は、ＪＩＳ Ｚ ２５０１に従い測定することができる。 In green density, to obtain a composite sintered member with high accuracy, from the viewpoint of obtaining a high magnetic flux density sintered body is preferably 6.0 mg / m 3 or more, 6.3 mg / m 3 or more More preferably, it is 6.4 Mg / m 3 or more. Also, green density, from the viewpoint of preventing the distribution of the particle size of the crystal grains is enlarged by grain growth, is preferably 7.8 mg / m 3 or less, is 7.5 mg / m 3 or less Is more preferable, and it is still more preferable that it is 7.0 Mg / m < 3 > or less. The density of the compact can be measured according to JIS Z 2501.
（焼結工程）
焼結により、圧粉体の粉末間を拡散接合させ、かつ、圧粉体と金属部材とを拡散接合させる。拡散接合を促進させ、十分な強度を有する複合焼結部材を得る観点から、焼結温度は、１，０００℃以上であることが好ましく、１，１００℃以上であることがより好ましく、１，１５０℃以上であることが更に好ましい。一方、焼結温度が高いほど、粉末間、及び、金属部材と金属粒子との間で拡散が進行する結果、強固な結合を得ることができるが、結晶粒の成長により結晶粒の粒径の分布が広くなることを防ぐ観点から、１，３００℃以下であることが好ましく、１，２５０℃以下であることがより好ましく、１，２００℃以下であることが更に好ましい。
(Sintering process)
By sintering, the green compact powder is diffusion bonded, and the green compact and the metal member are diffusion bonded. From the viewpoint of promoting diffusion bonding and obtaining a composite sintered member having sufficient strength, the sintering temperature is preferably 1,000 ° C. or higher, more preferably 1,100 ° C. or higher, More preferably, it is 150 ° C. or higher. On the other hand, as the sintering temperature is higher, diffusion proceeds between the powders and between the metal member and the metal particles. As a result, a firm bond can be obtained. From the viewpoint of preventing the distribution from becoming wide, it is preferably 1,300 ° C. or lower, more preferably 1,250 ° C. or lower, and further preferably 1,200 ° C. or lower.
焼結時の雰囲気ガスは、金属粒子の酸化を防止する観点から、非酸化性の雰囲気であることが好ましい。金属粒子が鉄系磁性粒子である場合、炭素の拡散を防止するという観点から、浸炭ガス雰囲気を除く非酸化性雰囲気であることが特に好ましい。 The atmosphere gas during sintering is preferably a non-oxidizing atmosphere from the viewpoint of preventing oxidation of the metal particles. When the metal particles are iron-based magnetic particles, a non-oxidizing atmosphere excluding a carburizing gas atmosphere is particularly preferable from the viewpoint of preventing carbon diffusion.
焼結体密度は、複合焼結部材の精度の向上、磁束密度の向上等の観点から、７．３Ｍｇ／ｍ３以上であることが好ましく、７．５Ｍｇ／ｍ３以上であることがより好ましく、７．７Ｍｇ／ｍ３以上であることが更に好ましい。上限は特に限定されない。焼結体密度は、ＪＩＳ Ｚ ２５０１に従い測定することができる。 Sintered density is improved in the accuracy of the composite sintered member, in view of the improvement of magnetic flux density, is preferably 7.3 Mg / m 3 or more, more preferably 7.5 mg / m 3 or more 7.7 Mg / m 3 or more is more preferable. The upper limit is not particularly limited. The sintered body density can be measured according to JIS Z 2501.
（嵌合工程）
（ｂ）の工程では、圧粉体と金属部材とを嵌め合せ、圧粉体と金属部材とを有する複合体を得る。例えば、後述する焼結可動鉄心を得る場合、圧粉体と金属部材とを嵌め合わせる際の嵌め合い寸法差は、用途、製造工程等によって適宜設定する。
(Mating process)
In the step (b), the green compact and the metal member are fitted together to obtain a composite having the green compact and the metal member. For example, when obtaining a sintered movable iron core to be described later, the fitting dimension difference when fitting the green compact and the metal member is appropriately set according to the application, the manufacturing process, and the like.
焼結可動鉄心を高い精度で得る観点から、嵌め合い寸法差は負であること、すなわち、軸部材の外径寸法を大きく（しまりばめ）設定することができる。嵌め合せの際には、金属部材を圧粉体の孔に圧入する。締め代は大きいほど、軸部材と圧粉体との密着度が高くなる傾向がある。ただし、圧粉体の引張り応力による破損を避ける観点から、締め代は２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることが更に好ましい。 From the viewpoint of obtaining a sintered movable iron core with high accuracy, the fitting dimension difference is negative, that is, the outer diameter dimension of the shaft member can be set large. At the time of fitting, the metal member is pressed into the hole of the green compact. The greater the tightening allowance, the higher the degree of adhesion between the shaft member and the green compact. However, from the viewpoint of avoiding damage due to the tensile stress of the green compact, the interference is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.
嵌め合いは、すきまばめ又は中間ばめであってもよい。ただし、精度よく焼結可動鉄心を得る観点から、隙間は小さいほうが好ましく、例えば、寸法差は５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることが更に好ましい。 The fit may be a clearance fit or an intermediate fit. However, from the viewpoint of obtaining a sintered movable iron core with high accuracy, the gap is preferably small. For example, the dimensional difference is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.
焼結複合部材の製造方法が含み得る任意の工程として、脱脂工程、熱処理工程、機械加工工程等が挙げられる。脱脂工程では、焼結前に、例えば、焼結時の加熱温度未満の雰囲気下で、結合剤等を除去する。熱処理工程では、例えば、金属部材に高い耐摩耗性、高い疲れ強さ等を付与するため、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を行う。機械加工工程では、例えば、複雑な形状を実現するため、又は、更なる精度向上のため、焼結体を切削する（切削工程）、焼結体を研削する（研削工程）等の処理を行う。 Examples of optional steps that can be included in the method for producing a sintered composite member include a degreasing step, a heat treatment step, and a machining step. In the degreasing step, the binder and the like are removed before sintering, for example, in an atmosphere below the heating temperature during sintering. In the heat treatment step, for example, heat treatment of quenching and tempering is performed in order to impart high wear resistance, high fatigue strength, and the like to the metal member. In the machining process, for example, in order to realize a complicated shape or further improve accuracy, the sintered body is cut (cutting process), the sintered body is ground (grinding process), and the like. .
［複合焼結部材］
前記製造方法により得られる複合焼結部材の実施形態として、焼結可動鉄心、モーターローター等が挙げられる。焼結可動鉄心は、近年高い応答性が要求される油圧ポンプ、自動車エンジンの燃料噴射装置、流体の制御装置等のソレノイドにより作動するストローク制御装置などに用いることが可能である。
[Composite sintered member]
Examples of the composite sintered member obtained by the manufacturing method include a sintered movable iron core and a motor rotor. The sintered movable iron core can be used in a stroke control device operated by a solenoid such as a hydraulic pump, a fuel injection device for an automobile engine, a fluid control device, etc., which have recently required high responsiveness.
図１は、複合焼結部材の一例を示す断面模式図である。図１に示す複合焼結部材は、焼結体からなる羽根部材１と、金属部材からなる軸部材２とを有する焼結可動鉄心である。軸部材２は、羽根部材１の内孔に接合している。焼結体は、金属の結晶粒３を含む。図１に示す複合焼結部材は、粒径のバラツキが抑えられた金属粒子を使用したことによって、軸部材２のずれ、傾き等の発生が抑えられている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a composite sintered member. The composite sintered member shown in FIG. 1 is a sintered movable iron core having a blade member 1 made of a sintered body and a shaft member 2 made of a metal member. The shaft member 2 is joined to the inner hole of the blade member 1. The sintered body includes metal crystal grains 3. The composite sintered member shown in FIG. 1 uses the metal particles whose particle size variation is suppressed, so that the shaft member 2 is prevented from being displaced or inclined.
一方、図２は、広い粒度分布を示す金属粒子を用いて得られる複合焼結部材の一例を示す断面模式図である。図２に示す複合焼結部材は、金属粒子の粒径のバラツキに起因して、軸部材２にずれ、傾き等が生じている。 On the other hand, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a composite sintered member obtained using metal particles having a wide particle size distribution. In the composite sintered member shown in FIG. 2, the shaft member 2 is displaced, tilted, and the like due to variations in the particle size of the metal particles.
＜複合焼結部材＞
一実施形態によれば、複合焼結部材は、焼結体と、該焼結体に接合した金属部材とを備え、焼結体は、金属の結晶粒を含む。金属の結晶粒の平均粒径は１０〜３５μｍであり、金属の結晶粒は、（平均粒径＋１５）μｍ以下の粒径を有する結晶粒を５０％以上の比率で含有する。焼結体が、粒度分布が狭い結晶粒を含むものであるため、焼結体と金属部材とが精度よく結合し、その結果、複合焼結部材は優れた寸法精度を有するものとなる。
<Composite sintered member>
According to one embodiment, the composite sintered member includes a sintered body and a metal member joined to the sintered body, and the sintered body includes metal crystal grains. The average grain size of the metal crystal grains is 10 to 35 μm, and the metal crystal grains contain crystal grains having a grain size of (average grain size + 15) μm or less in a ratio of 50% or more. Since the sintered body includes crystal grains having a narrow particle size distribution, the sintered body and the metal member are bonded with high accuracy, and as a result, the composite sintered member has excellent dimensional accuracy.
金属の結晶粒の平均粒径は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、３５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく、２５μｍ以下が更に好ましい。また、金属の結晶粒の平均粒径は、製造時の金属粒子の取扱い性を考慮すると、１０μｍ以上が好ましく、１３μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上が更に好ましい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the average grain size of the metal crystal grains is preferably 35 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 25 μm or less. Further, the average particle diameter of the metal crystal grains is preferably 10 μm or more, more preferably 13 μm or more, and further preferably 15 μm or more in consideration of the handleability of the metal particles during production.
金属の結晶粒の最大粒径は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、１２０μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、８０μｍ以下が更に好ましい。下限は特に限定されず、平均粒径を超える粒径であり、例えば４０μｍ以上である。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the maximum grain size of the metal crystal grains is preferably 120 μm or less, more preferably 100 μm or less, and even more preferably 80 μm or less. A minimum is not specifically limited, It is a particle size exceeding an average particle diameter, for example, is 40 micrometers or more.
金属の結晶粒は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、（平均粒径＋１５）μｍ以下の粒径を有する結晶粒を、５０％以上含有することが好ましく、５５％以上含有することがより好ましく、６０％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００％であってもよい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal crystal grains preferably contain 50% or more of crystal grains having a grain size of (average grain size + 15) μm or less, and 55% or more. More preferably, it is more preferable to contain 60% or more. The upper limit is not particularly limited, and may be 100%.
一実施形態において、金属の結晶粒は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、３０μｍ以下の粒径を有する結晶粒を、５０％以上含有することが好ましく、５５％以上含有することがより好ましく、６０％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００％であってもよい。 In one embodiment, from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal crystal grains preferably contain 50% or more of crystal grains having a grain size of 30 μm or less, and 55% or more. Is more preferable, and it is still more preferable to contain 60% or more. The upper limit is not particularly limited, and may be 100%.
金属の結晶粒は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、（平均粒径−１０）〜（平均粒径＋３５）μｍの粒径を有する結晶粒を７０％以上含有することが好ましく、７５％以上含有することがより好ましく、８０％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００％であってもよい。 From the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal crystal grains preferably contain 70% or more of crystal grains having a particle size of (average particle size−10) to (average particle size + 35) μm. More preferably 75% or more, still more preferably 80% or more. The upper limit is not particularly limited, and may be 100%.
一実施形態において、金属の結晶粒は、複合焼結部材の寸法精度を向上させる観点から、５〜５０μｍの粒径を有する結晶粒を７０％以上含有することが好ましく、７５％以上含有することがより好ましく、８０％以上含有することが更に好ましい。上限は特に限定されず、１００％であってもよい。 In one embodiment, from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the composite sintered member, the metal crystal grains preferably contain 70% or more of crystal grains having a grain size of 5 to 50 μm, and contain 75% or more. Is more preferable, and it is still more preferable to contain 80% or more. The upper limit is not particularly limited, and may be 100%.
本明細書において、金属の結晶粒の平均粒径及び最大粒径は、光学顕微鏡写真を用いて求めた値である。平均粒径は、個数基準の平均粒径である。平均粒径は、具体的には、次の方法により測定できる。（１）焼結体の任意の６０箇所を光学顕微鏡（倍率２００倍）で観察し、６０個の結晶粒の粒径を測定する。このとき、測定の対象とする結晶粒の光学顕微鏡像において、最も長い径を粒径とする。（２）６０個の結晶粒の粒径の算術平均値を求め、金属の結晶粒の平均粒径とする。光学顕微鏡として、例えば、株式会社ニコン製「ＥＣＬＩＰＳＥ ＬＶ１５０」（「ＥＣＬＩＰＳＥ」は登録商標）を使用できる。また、特定の粒径を有する結晶粒の含有量は、面積比により求めた値である。 In this specification, the average particle diameter and the maximum particle diameter of the metal crystal grains are values obtained using an optical micrograph. The average particle diameter is a number-based average particle diameter. Specifically, the average particle diameter can be measured by the following method. (1) The arbitrary 60 places of a sintered compact are observed with an optical microscope (200-times multiplication factor), and the particle size of 60 crystal grains is measured. At this time, in the optical microscope image of the crystal grain to be measured, the longest diameter is defined as the particle diameter. (2) The arithmetic average value of the grain sizes of 60 crystal grains is obtained and set as the average grain size of metal crystal grains. As an optical microscope, for example, “ECLIPSE LV150” (“ECLIPSE” is a registered trademark) manufactured by Nikon Corporation can be used. Further, the content of crystal grains having a specific grain size is a value obtained from an area ratio.
複合焼結部材は、特定の粒径を有する結晶粒を含むことによって、優れた寸法精度を示す。複合焼結部材は、上記の複合焼結部材の製造方法により製造することができる。金属の結晶粒は、焼結体の原料である金属粒子に由来し、上記の製造方法における金属粒子、金属部材、複合焼結部材等の説明は、ここでの複合焼結部材にも適用される。 The composite sintered member exhibits excellent dimensional accuracy by including crystal grains having a specific grain size. The composite sintered member can be manufactured by the above-described method for manufacturing a composite sintered member. The metal crystal grains are derived from the metal particles that are the raw material of the sintered body, and the description of the metal particles, the metal member, the composite sintered member, etc. in the above manufacturing method is also applied to the composite sintered member here. The
本発明の実施形態について実施例により具体的に説明する。本発明の実施形態は以下の実施例に限定されない。 The embodiment of the present invention will be specifically described by way of examples. Embodiments of the present invention are not limited to the following examples.
＜複合焼結部材の作製＞
［実施例１］
（造粒粉末の調製）
金属粒子として水アトマイズ法により作製された鉄系粉末（Ｆｅ−４９Ｃｏ粉末）２０ｋｇと、結合剤としてポリビニルアルコールを用い、造粒粉末を調製した。造粒は、スプレードライヤーを用いて実施した。鉄系粉末に対し１．２質量％のポリビニルアルコールが添加された造粒粉末を得た。
<Production of composite sintered member>
[Example 1]
(Preparation of granulated powder)
A granulated powder was prepared using 20 kg of iron-based powder (Fe-49Co powder) produced by a water atomization method as metal particles and polyvinyl alcohol as a binder. Granulation was performed using a spray dryer. A granulated powder in which 1.2% by mass of polyvinyl alcohol was added to the iron-based powder was obtained.
（複合焼結部材の作製）
複合焼結部材は、以下の方法により作製した。
（１）造粒粉末に、粉末潤滑剤として造粒粉末に対して０．５質量％の粉末ワックス（グライコ・ケミカル社製「アクラワックス」）を添加し、混合して、原料粉末とした。
（２）原料粉末を金型に投入し、機械式クランクプレス（定寸法制御）により７ｔｆ／ｃｍ２（６８６ＭＰａ）の一定圧力で成形し、外径：１０ｍｍ、内径：４ｍｍ、厚さ：２ｍｍの圧粉体（羽根部材）を得た。
（３）得られた圧粉体の中央の孔に粉末ハイス材からなる軸部材（シャフト、外径：４ｍｍ、長さ：１０ｍｍ）を嵌合し、複合体を得た。
（４）得られた複合体を、非酸化雰囲気下において６００℃、４時間３０分の加熱により脱脂処理を行ったのち、非酸化雰囲気下において１，２００℃、４時間の加熱を行い、焼結体（羽根部材）と、該焼結体に拡散接合した金属部材（シャフト）とを備えた複合焼結部材を得た。
(Production of composite sintered members)
The composite sintered member was produced by the following method.
(1) 0.5% by mass of powder wax (“Accra wax” manufactured by Glyco Chemical Co., Ltd.) as a powder lubricant was added to the granulated powder and mixed to obtain a raw material powder.
(2) The raw material powder is put into a mold and molded at a constant pressure of 7 tf / cm 2 (686 MPa) by a mechanical crank press (fixed dimension control). The outer diameter is 10 mm, the inner diameter is 4 mm, and the thickness is 2 mm. A green compact (blade member) was obtained.
(3) A shaft member (shaft, outer diameter: 4 mm, length: 10 mm) made of a powdered high-speed material was fitted into the center hole of the obtained green compact to obtain a composite.
(4) The resulting composite was degreased by heating at 600 ° C. for 4 hours and 30 minutes in a non-oxidizing atmosphere, and then heated at 1,200 ° C. for 4 hours in a non-oxidizing atmosphere to be baked. A composite sintered member provided with a bonded body (blade member) and a metal member (shaft) diffusion-bonded to the sintered body was obtained.
［比較例１］
造粒粉末に代えて鉄系粉末（Ｆｅ−４９Ｃｏ粉末）を用いた以外は実施例１と同様にして、複合焼結部材を得た。
[Comparative Example 1]
A composite sintered member was obtained in the same manner as in Example 1 except that iron-based powder (Fe-49Co powder) was used instead of the granulated powder.
実施例１及び比較例１でそれぞれ用いた鉄系粉末の平均粒径等、造粒粉末の平均粒径、及び、成形体の密度を表１に示す。測定は上述の測定方法に従い行った。 Table 1 shows the average particle diameter of the granulated powder, such as the average particle diameter of the iron-based powder used in Example 1 and Comparative Example 1, and the density of the molded body. The measurement was performed according to the measurement method described above.
得られた焼結体における結晶粒の平均粒径等及び焼結体の密度を表２に示す。測定は上述の測定方法に従い行った。また、実施例１で得た焼結体の断面の光学顕微鏡写真（倍率２００倍）を図３に、比較例１で得た焼結体の断面の光学顕微鏡写真（倍率２００倍）を図４に示す。図４に示す写真の左下の濃色部は、粗大結晶粒の一部である。粗大結晶粒の粒径は、約５００μｍであった。 Table 2 shows the average grain size of the crystal grains and the density of the sintered body in the obtained sintered body. The measurement was performed according to the measurement method described above. Moreover, the optical microscope photograph (magnification 200 times) of the cross section of the sintered compact obtained in Example 1 is shown in FIG. 3, and the optical micrograph (magnification 200 times) of the cross section of the sintered body obtained in Comparative Example 1 is shown in FIG. Shown in The dark colored part in the lower left of the photograph shown in FIG. 4 is a part of coarse crystal grains. The grain size of the coarse crystal grains was about 500 μm.
＜複合焼結部材の評価＞
実施例１及び比較例１に従い、それぞれ３個の複合焼結部材を作製した。得られた複合焼結部材について、金属部材（シャフト）と焼結体（羽根部材）の外径との同軸度を評価した。評価には、三次元測定機（株式会社ミツトヨ製「Ｃｒｙｓｔａ−Ｐｌｕｓ Ｍ４４３」）を使用した。評価結果を表３に示す。
<Evaluation of composite sintered member>
In accordance with Example 1 and Comparative Example 1, three composite sintered members were produced. About the obtained composite sintered member, the coaxiality of the metal member (shaft) and the outer diameter of the sintered body (blade member) was evaluated. A three-dimensional measuring machine (“Crysta-Plus M443” manufactured by Mitutoyo Corporation) was used for the evaluation. The evaluation results are shown in Table 3.
複合焼結部材は、特定の粒径を有する金属粒子を用いて製造されたことによって、又は、特定の粒径を有する金属の結晶粒を含有することによって、優れた寸法精度を示した。 The composite sintered member exhibited excellent dimensional accuracy by being manufactured using metal particles having a specific particle size, or by containing metal crystal grains having a specific particle size.
本発明の実施形態によれば、優れた寸法精度を示す複合焼結部材の提供が可能となる。本発明の実施形態によれば、切削工程等の機械工程を経ることなく、寸法精度の高い複合焼結部材を製造することができるために、製造コストを抑えることが可能である。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a composite sintered member exhibiting excellent dimensional accuracy. According to the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a composite sintered member with high dimensional accuracy without passing through a mechanical process such as a cutting process. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost.
１ 羽根部材
２ 軸部材
３ 金属の結晶粒
1 Blade member 2 Shaft member 3 Metal crystal grain
Claims (8)
下記（ａ）及び（ｂ）のいずれかを含み、
下記金属粒子が、１〜１５μｍの平均粒径を有し、かつ、平均粒径＋１０μｍ以下の粒径を有する粒子を５０質量％以上含有する、複合焼結部材の製造方法。
（ａ）前記金属部材を、該金属部材の一部が金型内に位置するように、配置すること、
前記金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること、及び
前記複合体を加熱し、前記焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること。
（ｂ）金型内に、金属粒子を含有する原料粉末を充填すること、
前記原料粉末を圧縮成形し、圧粉体を得ること、
前記圧粉体に前記金属部材を嵌合し、前記圧粉体と、該圧粉体に嵌合した前記金属部材とを備えた複合体を得ること、及び
前記複合体を加熱し、前記焼結体と、該焼結体に拡散接合した前記金属部材とを備えた複合焼結部材を得ること。 A method for producing a composite sintered member comprising a sintered body and a metal member joined to the sintered body,
Including any of the following (a) and (b),
The manufacturing method of the composite sintered member in which the following metal particle contains 50 mass% or more of particles having an average particle diameter of 1 to 15 μm and an average particle diameter of 10 μm or less.
(A) arranging the metal member such that a part of the metal member is located in the mold;
Filling the raw material powder containing metal particles in the mold,
The raw material powder is compression-molded to obtain a composite body including a green compact and the metal member fitted to the green compact; and the composite body is heated to form the sintered body and the sintered body. Obtaining a composite sintered member comprising the metal member diffusion bonded to the bonded body.
(B) filling a raw material powder containing metal particles in a mold;
Compression molding the raw material powder to obtain a green compact;
Fitting the metal member to the green compact to obtain a composite comprising the green compact and the metal member fitted to the green compact; and heating the composite to Obtaining a composite sintered member comprising a bonded body and the metal member diffusion-bonded to the sintered body.
前記焼結体が、１０〜３５μｍの平均粒径を有し、かつ、平均粒径＋１５μｍ以下の粒径を有する結晶粒を５０％以上含有する金属の結晶粒を含む、複合焼結部材。 A sintered body and a metal member joined to the sintered body,
A composite sintered member, wherein the sintered body includes metal crystal grains having an average particle diameter of 10 to 35 µm and containing 50% or more of crystal grains having an average particle diameter of +15 µm or less.
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| WO2023068010A1 (en) * | 2021-10-18 | 2023-04-27 | 株式会社レゾナック | Soft magnetic sintered member and method for manufacturing soft magnetic sintered member |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009021490A (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | Sintered soft magnetic substance and sintered movable iron core using the same, and manufacturing method of them |
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