JP3862392B2 - 粉末冶金用鉄基混合粉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末冶金用鉄基混合粉に関し、とくに焼結体としても優れた切削性、摺動特性を発揮し、またNi、Mo、Cu等を含有する場合でも焼結のままで矯正可能な粉末冶金用鉄基混合粉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉末冶金は、金属粉を金型内で加圧して成形体としたのち、焼結して機械部品等を製造する技術である。例えば、金属粉に鉄粉を用いる場合には、鉄粉にCu粉、黒鉛粉等を混合し、成形、焼結を行い、通常 5.0〜7.2 g/cm3 程度の密度を有する焼結体にする。このような粉末冶金法を利用すれば、かなり複雑な形状の機械部品を寸法精度良く製造できる。しかし、さらに寸法精度の厳しい機械部品を製造する場合には、焼結体に、さらに、切削あるいはドリル孔開け等の機械加工を施すことがある。
【０００３】
また、焼結体は、一般に切削性が劣るので、溶製材（例えば、連続鋳造で製造した鋳片を圧延して得た材料）を切削する場合に比べると、切削に使用する工具の寿命が短くなる。そのため、機械加工時のコストが高くなるという問題が生じる。焼結体の切削性が低い原因は、焼結体に含まれる気孔にある。気孔によって切削が断続的になったり、あるいは、焼結体の熱伝導率が低下して、切削部の温度が上昇するためである。
【０００４】
そこで、焼結体の切削性を改善するため、従来は、ＳやMnS を鉄粉に混合する場合が多かった。これらＳやMnS は、切り屑の破断を容易にしたり、あるいは工具すくい面にＳやMnS の薄膜を形成し、該薄膜が切削時に潤滑作用を発揮するからである。
例えば、特公平3-25481 号公報には、Mnを0.1 〜0.5wt ％とさらにSi、Ｃなどを含有する純鉄に、さらにＳを0.03〜0.07wt％添加した溶鋼を、水または気体でアトマイズして製造する粉末冶金用鉄粉が提案されている。しかしながら、この鉄粉を用いて製造した焼結体の切削性は、従来の鉄粉で製造した焼結体の２倍弱程度しか向上しておらず、より一層の改良が要望されていた。
【０００５】
また、特開平7-233401号公報、特開平7-233402号公報には、Ｓ、Cr、Mnを含むアトマイズ鋼粉が提案されているが、この鋼粉を焼結すると、焼結体の気孔内に黒鉛が残留し、同時にMnS が鉄粒子内に析出し、焼結体の切削性が飛躍的に増加するとされている。なお、この黒鉛の残留は、焼結中に、CrとＳが鉄粉粒子内の黒鉛の拡散を抑制するために生じると考えられている。
【０００６】
しかしながら、このような鋼粉であっても、焼結時の雰囲気ガス中にH2が含まれると、その焼結体の切削性、耐摩耗性が低下するという問題があり、さらなる改良が熱望されていた。
さらに、特開平8-176604号公報には、Ｂ：0.001 〜0.03wt％、Cr：0.02〜0.07wt％、Mn：0.1wt ％未満、Ｓ、Se、Teの１種以上を合計で0.03〜0.15wt％を含有する鉄粉を焼結することにより、一層残留黒鉛量が増加し、切削性が向上することが開示されている。しかしながら、特開平8-176604号公報に開示された技術では、残留する黒鉛量は最高で0.42wt％程度であり、さらに多量の黒鉛量を焼結体中に残留させることができる鉄粉が望まれていた。
【０００７】
一方、高強度や高疲労特性が要求される自動車部品としてのギヤを粉末冶金法で製造する場合には、強度および疲労特性を向上させるために、合金元素を添加する方法が一般的である。例えば、特公昭45-9649 号公報では、純鉄粉に合金成分としてNi、Cu、Moなどの粉末を拡散付着させることにより添加している。この製法による鋼粉は圧縮性および焼結体の強度に優れているが、その焼結体の硬度が高いため、焼結後の矯正がほとんど不可能でかつ切削性が悪いという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、従来より一層優れた切削性および摺動特性を発揮する焼結体、および合金元素を含有し高強度で焼結後の矯正が可能な切削性および摺動特性に優れた焼結体の製造が可能な粉末冶金用混合粉を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特開平8-176604号公報に記載されたことを参考に、焼結体の切削性および摺動特性をさらに一層向上させるため、鋭意検討した。その結果、Ｂを含有する鉄粉は、Ｂの形態分析から、鉄粉中のＢのほぼ 100％が鉄粉表面にほう酸として偏析しているという新規な知見を得た。そこで、Ｓを特定量含有する鉄粉に、ほう酸粉末、黒鉛粉末および潤滑剤を添加・混合し、成形、焼結して焼結体を作製したところ、Ｂを含有する鉄粉と黒鉛粉末および潤滑剤からなる成形体を焼結した場合に比べ、得られた焼結体中の遊離黒鉛量が増加するという新しい知見を得た。また、遊離黒鉛量が１wt％を超えると摺動特性が格段に向上し、さらにMnS を0.05〜1.0wt ％添加すると一層切削性を改善することができるという知見も得ている。
【００１０】
また、本発明者らは、偏析防止処理を施し、Ｂを含む化合物を鉄粉表面上に付着させるとさらに特性が向上するという知見を得た。
本発明は、上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉がＳ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。
【００１１】
また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましく、また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％、Mn：0.05〜0.40％を含み、さらにNi：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上が部分合金化されてなる鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１２】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１３】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉とさらに前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉であり、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよく、また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％、Mn：0.05〜0.40％を含み、さらにNi：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよい。また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上が部分合金化されてなる鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１４】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１５】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤または必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉を加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.30％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする焼結体の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、さらに黒鉛粉および必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉に潤滑剤を添加し、さらに混合する工程と、ついで、加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.30％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合し、前記混合粉とする工程が、前記鉄粉に常温で液体の脂肪酸を加えて混合する一次混合工程と、ついで前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物と黒鉛と必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え混合する二次混合工程と、二次混合中あるいは二次混合後昇温して、脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ混合する三次混合工程と、該三次混合工程後の冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する四次混合工程とを順次施して混合粉としてもよい。
【００１７】
また、本発明では、前記二次混合工程に代わり、前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物粉と金属石鹸とを加え混合する工程とし、前記四次混合工程に代わり、前記三次混合工程後の冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加え混合する工程としてもよい。
また、本発明では、前記混合粉とする工程が、鉄粉に、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加する銅粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え混合する一次混合工程と、一次混合中あるいは一次混合後に昇温してワックスの部分溶融物を生成させ、ついで混合する二次混合工程と、ついで、冷却し、部分溶融物を冷却固着させ、鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する三次混合工程とからなる工程としてもよい。また、本発明では、前記一次混合工程に代わり、鉄粉に、Ｂを含む化合物粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え混合する工程とし、前記三次混合工程に代わり、冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加え混合する工程としてもよい。
【００１８】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤または必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉を加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記Ｂを含む化合物粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％でＢ換算で0.001 〜0.30％、前記MnS 粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物と前記 MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉との合計量に対し重量％で 0.5 〜 3.0 ％、混合したことを特徴とする焼結体の製造方法である。
【００１９】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉および必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉に潤滑剤を添加し、さらに混合する工程と、ついで、加工成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記Ｂを含む化合物粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％でＢ換算で0.001 〜0.30％、前記MnS 粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物と前記 MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉との合計量に対し重量％で 0.5 〜 3.0 ％、混合し、前記混合粉とする工程が、前記鉄粉に常温で液体の脂肪酸を加えて混合する一次混合工程と、ついで前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物と黒鉛と必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え混合する二次混合工程と、二次混合中あるいは二次混合後昇温して、脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ混合する三次混合工程と、該三次混合工程後の冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する四次混合工程とを順次施して混合粉としてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の鉄基混合粉は、Ｓを含有する鉄粉と、Ｂの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上であるＢを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤と、さらに必要に応じ銅粉とを、混合したものである。また、本発明の鉄基混合粉は、さらにMnS 粉を混合してもよい。
【００２１】
本発明の混合粉を用いた焼結体では、正確なメカニズムは不明であるが、鉄粉中のＳ、あるいは鉄粉中に存在するMnS 、FeS 等の介在物中のＳと、Ｂの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上であるＢを含む化合物中に含まれるＢとの相互作用により遊離黒鉛が生成しやすくなると考えられる。これは、Ｓ含有量の低い純鉄粉（Ｓ＝0.02wt％程度）と、Ｂを含む化合物と混合して焼結体を作製しても焼結体中に遊離黒鉛の生成は認められないことからも推察できる。鉄粉中のＳ含有量を本発明の範囲に限定すれば、鉄粉にNi、Cu、Mo等を部分合金化により、あるいはNi、Moを予合金化により添加しても、遊離黒鉛が生成しやすくなる効果は変わらない。この遊離黒鉛が、焼結体の切削性を向上させ、さらに、遊離黒鉛の自己潤滑作用で焼結体の摺動特性をも向上させる。
【００２２】
すなわち、本発明では、切削性、摺動特性の更なる向上のために、Ｓを所定量含有する鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とさらに必要に応じ銅粉と、あるいはさらにMnS 粉を混合して、焼結体を作製することが肝要なのである。
つぎに、本発明の限定理由を説明する。
【００２３】
鉄粉中のＳ含有量：0.03〜0.30％
Ｓは、焼結体内の遊離黒鉛量を増加させる効果を有している。Ｓ含有量が0.03％未満では残留黒鉛量の増加効果が認められない。一方、0.30％を超えると、焼結時に「すす」を発生し、製品である機械部品が錆やすくなる。このため、鉄粉中のＳ含有量は重量％で、0.03〜0.30％に限定した。
【００２４】
鉄粉は、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。
鉄粉中のMn含有量：0.05〜0.40％
Mnは、焼結体内の遊離黒鉛量を減少させる元素である。このため、予合金で含まれる鉄粉中のMnを0.40％を超えて含有させると、焼結体内の遊離黒鉛量が少なくなり、焼結体の切削性、摺動特性が低下する。また、Mnはできるだけ低減するのが望ましいが、溶鋼成分の調整段階でMn量の低減のために要する精錬コストと焼結体の切削性の兼ね合いからMnの下限は0.05％とする。なお、好ましい範囲は0.07〜0.15％である。
【００２５】
さらに、必要に応じ、アトマイズ鉄粉中には、Ni：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を添加してもよい。
Ni、Moは、焼結体の強度を高めるために予合金化して添加してもよい。Niが0.5 ％未満、Moが0.05％未満では、焼結体の強度の向上が認められない。また、Niが7.0 ％、Moが6.0 ％を超えると焼結体の切削性が急激に低下するとともに、矯正が困難となるため、予合金添加する場合には、Niは0.5 〜7.0 ％、Moは0.05〜6.0 ％の範囲に限定した。
【００２６】
アトマイズ鉄粉は、上記した範囲の所定の組成に調整した溶鋼を高圧水で噴霧した生粉を乾燥し、さらに還元処理を施し、粉砕分級して製造される。乾燥、還元処理は通常の条件でよく、とくに限定しない。
さらに、必要に応じ、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上を部分合金化させて添加してもよい。
【００２７】
また、Ni、Cu、Moは、アトマイズ鉄粉に、Ni、Cu、Mo粉あるいはMoO3粉を混合し、熱処理により拡散付着させて部分合金化させて添加するのが好ましい。Ni、Cu、Moは、焼結体の強度を高めるために添加するが、部分合金化させて添加する場合には、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上を添加する。各元素が下限未満では、焼結体の強度向上が認められず、上限を超えると焼結体の切削性が急激に低下するとともに、焼結体の矯正が困難となる。
【００２８】
光輝焼入れ、浸炭熱処理後は遊離黒鉛が一部鉄粒子内に再固溶しベイナイト、マルテンサイトを主体とする組織となり高強度が得られる。
Ｂを含む化合物粉の配合量：Ｂ換算で0.001 〜0.3 ％
Ｂを含む化合物粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉あるいはさらに、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、Ｂ換算で0.001 〜0.3 ％とする。
【００２９】
Ｂを含む化合物粉としては、Ｂの酸化物、ほう酸（ H 3 BO 3 ）、ほう酸塩が好適である。なかでも、B2O3、H3BO3 、ほう酸アンモニウムが好ましい。これらＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上混合して配合するのが好ましい。
Ｂを含む化合物粉を１種以上Ｂ換算で0.001 ％以上配合すると、焼結体中の遊離黒鉛量の増加が著しくなり、焼結体の切削性、摺動特性が一段と向上する。一方、Ｂを含む化合物粉の配合量が、Ｂ換算で、0.3 ％を超えると圧縮性が低下する。このため、配合するＢを含む化合物粉量はＢ換算で0.001 〜0.3 ％の範囲に限定した。
【００３０】
MnS 粉の配合量：0.05〜1.0 ％
MnS 粉の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、0.05〜1.0 ％が好ましい。MnS 粉は、切削性を一層改善させるために必要に応じ添加する。MnS 粉の配合量が0.5 ％未満ではその効果が少なく、1.0 ％を超えると特性改善の効果は飽和するため改善コストの面から好ましくない。このため、MnS 粉の配合量は0.05〜1.0 ％の範囲に限定した。
【００３１】
黒鉛粉の配合量：0.5〜3.0％
黒鉛粉の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、0.5 〜3.0 ％とする。
黒鉛粉末は摺動特性と切削性向上のために焼結後気孔に黒鉛を残留させる黒鉛源として、また鉄中に固溶せしめさらに強度を高めるために添加する。0.5 ％未満では、摺動特性と強度が低下し、一方、3.0 ％を超えるとパーライト比率が増加し切削性が低下する。
【００３２】
銅粉の配合量：４％以下
銅粉（Cu粉）の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉および銅粉との合計量に対する重量％で、４％以下とするのが好ましい。
Cu粉は、切削性を低下させないで強度を高めるために必要に応じ添加する。４％を超えると切削性が低下する。
【００３３】
ついで、上記した鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉との合計量100 重量部に対し、好ましくは潤滑剤2.0 重量部以下を加え、Ｖブレンダ等の通常の方法で１度に混合するのが好ましい。
潤滑剤としてはステアリン酸亜鉛、オレイン酸、ステアリン酸アミドとエチレンビスマスステアリン酸アミドの混合物、ステアリン酸リチウム等が好適である。
【００３４】
また、上記した鉄粉、Ｂを含む化合物粉をＶブレンダ等の通常の方法で混合した混合粉末に、黒鉛粉、潤滑剤と必要に応じ添加するMnS 粉と必要に応じ添加する銅粉とをＶブレンダ等の通常の方法で混合する、２回以上に分けて混合する方法でもよい。
また、偏析防止処理を行い、Ｂを含む化合物を鉄粉表面に付着させるように混合してもよい。この混合方法は、以下に示すように行うのがよい。
【００３５】
上記した鉄粉に、常温で液体の脂肪酸を加えて１次混合し、ついでＢを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え２次混合し、２次混合中あるいは２次混合後に昇温して脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ、ついで３次混合させながら冷却し、共溶融物を冷却固着させ、共溶融物の結合力により鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え４次混合を行うのがよい。この偏析防止処理により、Ｂを含む化合物粉を鉄粉表面に固着させた鉄粉とすることができる。これにより、焼結体の遊離黒鉛生成量がＶブレンダを用いた単純混合法に比べ増加する。
【００３６】
また、上記工程のうち、２次混合時にＢを含む化合物粉と金属石鹸とを加え、４次混合時に黒鉛粉と、必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸またはワックスを加えるように、上記工程を一部変更してもよい。
また、上記した鉄粉に、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え１次混合し、１次混合中あるいは１次混合後に昇温してワックスの部分溶融物を生成させ、ついで２次混合しながら冷却し、部分溶融物を冷却固着させ、部分溶融物の結合力により鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え３次混合を行ってもよい。また、上記工程のうち、１次混合時に鉄粉にＢを含む化合物粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え、冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加える３次混合を行うように、上記工程を一部変更してもよい。
【００３７】
混合後、所定の圧粉密度となるように加圧成形し、焼結して焼結体を製造するのが好ましい。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
表１に示すＳ、Mnを含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のアトマイズ鉄粉を製造した。
まず、所定組成に調整した溶鋼（1630℃）を、水でアトマイズし、粉末とした。この粉末を窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施した。冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉とした。
【００３９】
これらアトマイズ鉄粉に、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉、Cu粉、潤滑剤を、次に示す混合方法１〜５により混合粉とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉、MnS 粉およびCu粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉、黒鉛粉、MnS 粉およびCu粉の合計量に対する重量％で示す。）
混合方法１：
▲１▼これらアトマイズ鉄粉に、Ｂを含む化合物粉として、表１に示す量のほう酸（H3BO3 ）、酸化硼素（B2O3）、ほう酸アンモウム粉末の１種以上と、黒鉛粉1.5 wt％およびCu粉2.0wt ％と、一部については表１に示す量のMnS 粉と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛１重量部を加え、Ｖブレンダで15分間混合し混合粉とした。
【００４０】
混合方法２：
▲１▼これらアトマイズ鉄粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％およびCu粉2.0wt ％と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛0.4 重量部とを添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とＢを含む化合物をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４１】
▲４▼さらに、この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸とＢを含む化合物粉と黒鉛粉と銅粉の合計量100 重量部に対し、0.3 重量部添加し、均一混合した。
混合方法３：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、Cu粉2.0wt ％と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とＢを含む化合物をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４２】
▲３▼この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とCu粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部を添加して均一混合した。
混合方法４：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸と黒鉛粉とCu粉との合計量100 重量部に対し0.4 重量部、添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子にＢを含む化合物をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４３】
▲４▼この混合粉に黒鉛粉を1.5 wt％と、Cu粉を2.0wt ％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とCu粉とオレイン酸との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部とを添加し均一混合した。
混合方法５：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、Ｂを含む化合物粉をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４４】
▲３▼この混合粉に、黒鉛粉を1.5 wt％と、Cu粉を2.0wt ％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物と黒鉛粉とCu粉との合計量100 重量部に対し0.3 重量部、添加して均一混合した。
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
圧縮性は、上記した混合粉を６ton/cm2 で10φ×10mmの円柱状の成形体に成形し、その密度で評価した。密度が大きいほど圧縮性はよい。
【００４５】
遊離黒鉛量及び切削性は、密度6.85g/cm3 になるように加圧して、円柱状の成形体とし、その成形体を、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1130℃×20min の焼結処理により得た焼結体を用いて評価した。
得られた焼結体内の遊離黒鉛量は、焼結体の１部（試料）を硝酸で溶解し、残渣をガラスフィルタで濾過して得た濾液から、赤外線吸収法で求めた。また、切削性は、外径60mmφ、高さ10mmの円柱状の焼結体を用い、直径２mmφのハイス製ドリルを、10000rpm、0.012mm/rev の条件で回転させ、試験片に多数の孔を開け、ドリルが穿孔不能になるまでに開けた孔の平均個数( ドリル３本の平均値）を求め、その数値で評価した。その数値が大きいほど切削性がよいとした。
【００４６】
これらの結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体(No.2 〜No.4、No.10 〜13 )は、切削性が大幅に向上した。これに対し、Ｂを含む化合物粉の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.6では、切削性の劣化は少ないが圧縮性が低下している。また、ほう酸（H3BO3 ）の配合がない焼結体No.5、Ｓ量が低い焼結体No.7、Mn量が高い焼結体No.8では、遊離黒鉛量が少なく切削性が低下している。
また、ほう酸の配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.3、No.10 、No.11 、No.13 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.10 、No.11 、No.13 のほうがNo.3に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。
（実施例２）
表２に示すＳ、Mnを含有する元粉となるアトマイズ鉄粉を製造した。
【００４９】
まず、所定組成に調整した溶鋼（溶鋼温度：1630℃）を、水でアトマイズし、粉末とした。この粉末を窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施した。冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉の元粉とした。
これら元粉に、カーボニルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を表２に示す組成となる割合で混合し、水素ガス中で875 ℃×60min の焼鈍を施し元粉表面に拡散付着させた合金鋼粉とした。（なお、表２中のNi、Mo、Cu含有量は鉄粉中の重量％で示す。)
これら合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉および潤滑剤を、つぎに示す混合方法１Ａ〜５Ａにより混合粉とした。前記１〜５の混合方法ではCu粉を混合したが、１Ａ〜５Ａの混合方法ではCu粉を混合していない。（なお、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉の配合量は、合金鋼粉とＢを含む化合物粉、MnS 粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
混合方法１Ａ：
▲１▼これら合金鋼粉に、Ｂを含む化合物粉として、表２に示す量のほう酸（H3BO3 ）、酸化硼素（B2O3) 、ほう酸アンモニウム粉末の１種以上と、黒鉛粉1.5wt ％と、一部については表２に示す量のMnS 粉と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛１重量部を加えてＶブレンダーで15min 間混合し混合粉とした。
【００５０】
混合方法２Ａ：
▲１▼これら合金鋼粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛0.4 重量部とを添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とほう酸（H3BO3 ）をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５１】
▲４▼さらに、この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸とＢを含む化合物粉と黒鉛粉との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部添加し、均一混合した。
混合方法３Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とほう酸（H3BO3 ）をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５２】
▲３▼この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部を添加して均一混合した。
混合方法４Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸と黒鉛粉との合計量100 重量部に対し0.4 重量部添加して、十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子にほう酸（H3BO3 ）をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５３】
▲４▼この混合粉に黒鉛粉を1.5 wt％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とオレイン酸との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部とを添加し均一混合した。
混合方法５Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、Ｂを含む化合物粉をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５４】
▲３▼この混合粉に、黒鉛粉を1.5 wt％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物と黒鉛粉とＢを含む化合物粉との合計量100 重量部に対し0.3 重量部とを、添加して均一混合した。
これら混合粉の混合状態を概念的に図１〜図５に示す。図１は混合方法１Ａ、図２は混合方法２Ａ、図３は混合方法３Ａ、図４は混合方法４Ａ、図５は混合方法５Ａの方法で混合した場合の混合状態を示す。
【００５５】
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
遊離黒鉛量及び切削性は、上記した混合粉を密度7.0g/cm3になるように加圧して、円柱状の成形体とし、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1250℃×60min の焼結処理により得た焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
圧縮性は、実施例１と同様な方法で評価した。
【００５６】
さらに、焼結後の矯正の可否を調査した。また、焼結体をカーボンポテンシャル0.8 ％の雰囲気中で850 ℃×30min 加熱したのち160 ℃の油中に光輝焼入れし、光輝焼入れ後の引張強さを測定した。
これらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表２より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体(No.2-1 〜No.2-5 、No.2-7、No.2-16 、 No.2-17 、 No.2-18 、No.2-19)は、遊離黒鉛量が0.60％以上あり、切削性の指数である工具寿命も190 個以上と、切削性が大幅に向上した。また、Ni、Cu、Moの添加で光輝焼入れ後の引張強さも700 〜960MPaと高強度を示している。また、焼結のままでも矯正が可能である。これに対し、Ｂを含む化合物粉の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.2-9では、切削性の劣化は少ないが圧粉性が低下している。また、Ｂを含む化合物粉の配合がない焼結体No.2-8、Ｓ量が低い焼結体No.2-10 、Mn量が高い焼結体No.2-11 では、遊離黒鉛量が少なく切削性が低下し、矯正が不可能であった。また、合金添加量が多い焼結体No.2-12 、No.2-13 、No.2-14 は切削性が低下し、矯正が不可能となった。
【００５９】
また、ほう酸の配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.2-2、No.2-16 、No.2-17 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.2-16 、No.2-17 のほうがNo.2-2に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。また、MnS 粉を添加混合した焼結体（No.2-20 、No.2-21 ）は、焼結体No.2-1にくらべ切削工具寿命が増加しており、MnS 粉の添加により切削性が一層向上することがわかる。
（実施例３）
表３に示すＳ、Mn、Ni、Moを含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のアトマイズ鉄粉を製造した。
【００６０】
まず、所定組成に調整した溶鋼を、水でアトマイズし、粉末とし、窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施し、冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級してアトマイズ鉄粉( 合金鋼粉 )とした。
これら合金鋼粉に、表３に示す量のＢを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉および潤滑剤を、実施例２に示す混合方法１Ａ〜５Ａと同様の混合方法により混合粉とした。これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉とMnS 粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
遊離黒鉛量及び切削性は、上記した混合粉を密度7.0g/cm3になるように加圧して、円柱状の成形体とし、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1250℃×60min の焼結処理により得た焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
【００６１】
圧縮性は、実施例１と同様な方法で評価した。
さらに、実施例２と同様に、焼結後の矯正の可否、および光輝焼入れ後の引張強さを測定した。
これらの結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体（No.3-2〜No.3-4、No.3-12 〜No.3-15 ）は、遊離黒鉛量が0.80％以上あり、切削性の指数である工具寿命も180 個以上と、切削性が大幅に向上した。また、Ni、Moの添加で光輝焼入れ後の引張強さも 720〜1050MPa と高強度を示している。また、焼結のままで矯正が可能である。これに対し、Ｂを含む化合物の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.3-7では、切削性の劣化は少ないが圧縮性が低下している。また、Ｂを含む化合物の配合がない焼結体No.3-6、Ｓ量が低い焼結体No.3-8、Mn量が高い焼結体No.3-9では、遊離黒鉛量が少なく切削性が著しく低下し、矯正が不可能となった。また、合金添加量が多い焼結体No.3-10 、No.3-11 は切削性が低下し、矯正が不可能となった。
【００６４】
また、配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.3-3、No.3-12 、No.3-13 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.3-12 、No.3-13 のほうがNo. 3-3 に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。
（実施例４）
表４に示すＳ、Mnを含有し元粉となるアトマイズ鉄粉を製造した。
【００６５】
まず、所定組成に調整した溶鋼を、水でアトマイズし、粉末とし、窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施し、冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉の元粉とした。
これら元粉に、カーボニルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を表４に示す組成となる割合で混合し、水素ガス中で875 ℃×60min の焼鈍を施し元粉表面に拡散付着させた合金鋼粉とした。（なお、表４中のNi、Cu、Mo含有量は鉄粉中の重量％で示す。)
これら合金鋼粉に、表４に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5wt ％および潤滑剤を、実施例２に示す混合方法１Ａ〜５Ａと同様の混合方法により混合粉とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
【００６６】
遊離黒鉛量及び摺動特性は、上記した混合粉を密度6.85g/cm3 になるように加圧して、円柱状の成形体とし、ＲＸガス（endthermic gas）雰囲気中で1130℃×20min の焼結処理により得た焼結体を用いて評価した。遊離黒鉛量は、この焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
さらに、摺動特性は、上記した方法で得た焼結体から、内径10mmφ×外径20mmφ×高さ8mm の円筒状試験体を製作し、その円筒内に直径10mmφのＳ45Ｃ製シャフトを孔壁とのクリアラン20μm で挿入した。そして、乾燥条件下で、シャフトを周速100m/minで回転させて、接触荷重を低荷重から段階的に増加させる方法で耐摩耗性試験を行い、シャフトと円筒内壁とが焼付いたときの接触荷重をその焼結体の摺動特性とした。焼付いたときの接触荷重が大きいほど摺動特性が良好とした。
【００６７】
これらの結果を表４に示す。
【００６８】
【表４】
【００６９】
表４より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体および本発明の方法で製造した焼結体(No.4-2 、No.4-3、No.4-7〜No.4-10)は、遊離黒鉛量が1.1 ％以上あり、焼付くときの接触荷重は６kgf/mm2 以上と高い摺動特性を有している。このように、遊離黒鉛量が１％以上となると、摺動特性が格段に向上する。
これに対し、Ｂを含む化合物の配合がない焼結体No.4-4、Ｓ量が低い焼結体No.4-5、Mn量が高い焼結体No.4-6では、遊離黒鉛量が少なく摺動特性が低下している。なお、偏析防止処理を施した焼結体No.4-7〜No.4-10 は、遊離黒鉛量が増加し摺動特性は向上している。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、焼結体の切削性、摺動特性が従来の鉄粉、混合粉を用いた焼結体にくらべ良くなる。また、本発明による焼結体から機械部品を製造すれば、機械部品の寸法精度が高まり、その寿命も延び、産業上、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は混合方法１Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図であり、（ｂ）はさらにMnS 粉を混合した場合の混合状態を示す概念図である。
【図２】混合方法２Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図３】混合方法３Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図４】混合方法４Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図５】混合方法５Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末冶金用鉄基混合粉に関し、とくに焼結体としても優れた切削性、摺動特性を発揮し、またNi、Mo、Cu等を含有する場合でも焼結のままで矯正可能な粉末冶金用鉄基混合粉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、粉末冶金は、金属粉を金型内で加圧して成形体としたのち、焼結して機械部品等を製造する技術である。例えば、金属粉に鉄粉を用いる場合には、鉄粉にCu粉、黒鉛粉等を混合し、成形、焼結を行い、通常 5.0〜7.2 g/cm3 程度の密度を有する焼結体にする。このような粉末冶金法を利用すれば、かなり複雑な形状の機械部品を寸法精度良く製造できる。しかし、さらに寸法精度の厳しい機械部品を製造する場合には、焼結体に、さらに、切削あるいはドリル孔開け等の機械加工を施すことがある。
【０００３】
また、焼結体は、一般に切削性が劣るので、溶製材（例えば、連続鋳造で製造した鋳片を圧延して得た材料）を切削する場合に比べると、切削に使用する工具の寿命が短くなる。そのため、機械加工時のコストが高くなるという問題が生じる。焼結体の切削性が低い原因は、焼結体に含まれる気孔にある。気孔によって切削が断続的になったり、あるいは、焼結体の熱伝導率が低下して、切削部の温度が上昇するためである。
【０００４】
そこで、焼結体の切削性を改善するため、従来は、ＳやMnS を鉄粉に混合する場合が多かった。これらＳやMnS は、切り屑の破断を容易にしたり、あるいは工具すくい面にＳやMnS の薄膜を形成し、該薄膜が切削時に潤滑作用を発揮するからである。
例えば、特公平3-25481 号公報には、Mnを0.1 〜0.5wt ％とさらにSi、Ｃなどを含有する純鉄に、さらにＳを0.03〜0.07wt％添加した溶鋼を、水または気体でアトマイズして製造する粉末冶金用鉄粉が提案されている。しかしながら、この鉄粉を用いて製造した焼結体の切削性は、従来の鉄粉で製造した焼結体の２倍弱程度しか向上しておらず、より一層の改良が要望されていた。
【０００５】
また、特開平7-233401号公報、特開平7-233402号公報には、Ｓ、Cr、Mnを含むアトマイズ鋼粉が提案されているが、この鋼粉を焼結すると、焼結体の気孔内に黒鉛が残留し、同時にMnS が鉄粒子内に析出し、焼結体の切削性が飛躍的に増加するとされている。なお、この黒鉛の残留は、焼結中に、CrとＳが鉄粉粒子内の黒鉛の拡散を抑制するために生じると考えられている。
【０００６】
しかしながら、このような鋼粉であっても、焼結時の雰囲気ガス中にH2が含まれると、その焼結体の切削性、耐摩耗性が低下するという問題があり、さらなる改良が熱望されていた。
さらに、特開平8-176604号公報には、Ｂ：0.001 〜0.03wt％、Cr：0.02〜0.07wt％、Mn：0.1wt ％未満、Ｓ、Se、Teの１種以上を合計で0.03〜0.15wt％を含有する鉄粉を焼結することにより、一層残留黒鉛量が増加し、切削性が向上することが開示されている。しかしながら、特開平8-176604号公報に開示された技術では、残留する黒鉛量は最高で0.42wt％程度であり、さらに多量の黒鉛量を焼結体中に残留させることができる鉄粉が望まれていた。
【０００７】
一方、高強度や高疲労特性が要求される自動車部品としてのギヤを粉末冶金法で製造する場合には、強度および疲労特性を向上させるために、合金元素を添加する方法が一般的である。例えば、特公昭45-9649 号公報では、純鉄粉に合金成分としてNi、Cu、Moなどの粉末を拡散付着させることにより添加している。この製法による鋼粉は圧縮性および焼結体の強度に優れているが、その焼結体の硬度が高いため、焼結後の矯正がほとんど不可能でかつ切削性が悪いという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、従来より一層優れた切削性および摺動特性を発揮する焼結体、および合金元素を含有し高強度で焼結後の矯正が可能な切削性および摺動特性に優れた焼結体の製造が可能な粉末冶金用混合粉を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特開平8-176604号公報に記載されたことを参考に、焼結体の切削性および摺動特性をさらに一層向上させるため、鋭意検討した。その結果、Ｂを含有する鉄粉は、Ｂの形態分析から、鉄粉中のＢのほぼ 100％が鉄粉表面にほう酸として偏析しているという新規な知見を得た。そこで、Ｓを特定量含有する鉄粉に、ほう酸粉末、黒鉛粉末および潤滑剤を添加・混合し、成形、焼結して焼結体を作製したところ、Ｂを含有する鉄粉と黒鉛粉末および潤滑剤からなる成形体を焼結した場合に比べ、得られた焼結体中の遊離黒鉛量が増加するという新しい知見を得た。また、遊離黒鉛量が１wt％を超えると摺動特性が格段に向上し、さらにMnS を0.05〜1.0wt ％添加すると一層切削性を改善することができるという知見も得ている。
【００１０】
また、本発明者らは、偏析防止処理を施し、Ｂを含む化合物を鉄粉表面上に付着させるとさらに特性が向上するという知見を得た。
本発明は、上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉がＳ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。
【００１１】
また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましく、また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％、Mn：0.05〜0.40％を含み、さらにNi：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上が部分合金化されてなる鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１２】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１３】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉とさらに前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉であり、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよく、また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％、Mn：0.05〜0.40％を含み、さらにNi：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉としてもよい。また、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上が部分合金化されてなる鉄粉としてもよい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１４】
また、本発明は、鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉である。また、本発明では、前記鉄粉を、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。また、本発明では、前記鉄基混合粉を、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉としてもよい。
【００１５】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤または必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉を加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.30％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする焼結体の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、さらに黒鉛粉および必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉に潤滑剤を添加し、さらに混合する工程と、ついで、加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.30％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合し、前記混合粉とする工程が、前記鉄粉に常温で液体の脂肪酸を加えて混合する一次混合工程と、ついで前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物と黒鉛と必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え混合する二次混合工程と、二次混合中あるいは二次混合後昇温して、脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ混合する三次混合工程と、該三次混合工程後の冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する四次混合工程とを順次施して混合粉としてもよい。
【００１７】
また、本発明では、前記二次混合工程に代わり、前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物粉と金属石鹸とを加え混合する工程とし、前記四次混合工程に代わり、前記三次混合工程後の冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加え混合する工程としてもよい。
また、本発明では、前記混合粉とする工程が、鉄粉に、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加する銅粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え混合する一次混合工程と、一次混合中あるいは一次混合後に昇温してワックスの部分溶融物を生成させ、ついで混合する二次混合工程と、ついで、冷却し、部分溶融物を冷却固着させ、鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する三次混合工程とからなる工程としてもよい。また、本発明では、前記一次混合工程に代わり、鉄粉に、Ｂを含む化合物粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え混合する工程とし、前記三次混合工程に代わり、冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加え混合する工程としてもよい。
【００１８】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤または必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉を加圧成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記Ｂを含む化合物粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％でＢ換算で0.001 〜0.30％、前記MnS 粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物と前記 MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉との合計量に対し重量％で 0.5 〜 3.0 ％、混合したことを特徴とする焼結体の製造方法である。
【００１９】
また、本発明は、鉄粉に、Ｂを含む化合物と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉および必要に応じ銅粉を混合し、混合粉とする工程と、該混合粉に潤滑剤を添加し、さらに混合する工程と、ついで、加工成形し圧粉体とする工程と、該圧粉体を焼結する工程とを順次施してなる焼結体の製造方法であって、前記鉄粉は、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記Ｂを含む化合物粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％でＢ換算で0.001 〜0.30％、前記MnS 粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉の合計量に対し重量％で0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物と前記 MnS 粉と前記黒鉛粉と前記銅粉との合計量に対し重量％で 0.5 〜 3.0 ％、混合し、前記混合粉とする工程が、前記鉄粉に常温で液体の脂肪酸を加えて混合する一次混合工程と、ついで前記一次混合粉に、Ｂを含む化合物と黒鉛と必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え混合する二次混合工程と、二次混合中あるいは二次混合後昇温して、脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ混合する三次混合工程と、該三次混合工程後の冷却時に金属石鹸またはワックスを加え混合する四次混合工程とを順次施して混合粉としてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の鉄基混合粉は、Ｓを含有する鉄粉と、Ｂの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上であるＢを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤と、さらに必要に応じ銅粉とを、混合したものである。また、本発明の鉄基混合粉は、さらにMnS 粉を混合してもよい。
【００２１】
本発明の混合粉を用いた焼結体では、正確なメカニズムは不明であるが、鉄粉中のＳ、あるいは鉄粉中に存在するMnS 、FeS 等の介在物中のＳと、Ｂの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上であるＢを含む化合物中に含まれるＢとの相互作用により遊離黒鉛が生成しやすくなると考えられる。これは、Ｓ含有量の低い純鉄粉（Ｓ＝0.02wt％程度）と、Ｂを含む化合物と混合して焼結体を作製しても焼結体中に遊離黒鉛の生成は認められないことからも推察できる。鉄粉中のＳ含有量を本発明の範囲に限定すれば、鉄粉にNi、Cu、Mo等を部分合金化により、あるいはNi、Moを予合金化により添加しても、遊離黒鉛が生成しやすくなる効果は変わらない。この遊離黒鉛が、焼結体の切削性を向上させ、さらに、遊離黒鉛の自己潤滑作用で焼結体の摺動特性をも向上させる。
【００２２】
すなわち、本発明では、切削性、摺動特性の更なる向上のために、Ｓを所定量含有する鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とさらに必要に応じ銅粉と、あるいはさらにMnS 粉を混合して、焼結体を作製することが肝要なのである。
つぎに、本発明の限定理由を説明する。
【００２３】
鉄粉中のＳ含有量：0.03〜0.30％
Ｓは、焼結体内の遊離黒鉛量を増加させる効果を有している。Ｓ含有量が0.03％未満では残留黒鉛量の増加効果が認められない。一方、0.30％を超えると、焼結時に「すす」を発生し、製品である機械部品が錆やすくなる。このため、鉄粉中のＳ含有量は重量％で、0.03〜0.30％に限定した。
【００２４】
鉄粉は、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉とするのが好ましい。
鉄粉中のMn含有量：0.05〜0.40％
Mnは、焼結体内の遊離黒鉛量を減少させる元素である。このため、予合金で含まれる鉄粉中のMnを0.40％を超えて含有させると、焼結体内の遊離黒鉛量が少なくなり、焼結体の切削性、摺動特性が低下する。また、Mnはできるだけ低減するのが望ましいが、溶鋼成分の調整段階でMn量の低減のために要する精錬コストと焼結体の切削性の兼ね合いからMnの下限は0.05％とする。なお、好ましい範囲は0.07〜0.15％である。
【００２５】
さらに、必要に応じ、アトマイズ鉄粉中には、Ni：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を添加してもよい。
Ni、Moは、焼結体の強度を高めるために予合金化して添加してもよい。Niが0.5 ％未満、Moが0.05％未満では、焼結体の強度の向上が認められない。また、Niが7.0 ％、Moが6.0 ％を超えると焼結体の切削性が急激に低下するとともに、矯正が困難となるため、予合金添加する場合には、Niは0.5 〜7.0 ％、Moは0.05〜6.0 ％の範囲に限定した。
【００２６】
アトマイズ鉄粉は、上記した範囲の所定の組成に調整した溶鋼を高圧水で噴霧した生粉を乾燥し、さらに還元処理を施し、粉砕分級して製造される。乾燥、還元処理は通常の条件でよく、とくに限定しない。
さらに、必要に応じ、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上を部分合金化させて添加してもよい。
【００２７】
また、Ni、Cu、Moは、アトマイズ鉄粉に、Ni、Cu、Mo粉あるいはMoO3粉を混合し、熱処理により拡散付着させて部分合金化させて添加するのが好ましい。Ni、Cu、Moは、焼結体の強度を高めるために添加するが、部分合金化させて添加する場合には、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上を添加する。各元素が下限未満では、焼結体の強度向上が認められず、上限を超えると焼結体の切削性が急激に低下するとともに、焼結体の矯正が困難となる。
【００２８】
光輝焼入れ、浸炭熱処理後は遊離黒鉛が一部鉄粒子内に再固溶しベイナイト、マルテンサイトを主体とする組織となり高強度が得られる。
Ｂを含む化合物粉の配合量：Ｂ換算で0.001 〜0.3 ％
Ｂを含む化合物粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉あるいはさらに、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、Ｂ換算で0.001 〜0.3 ％とする。
【００２９】
Ｂを含む化合物粉としては、Ｂの酸化物、ほう酸（ H 3 BO 3 ）、ほう酸塩が好適である。なかでも、B2O3、H3BO3 、ほう酸アンモニウムが好ましい。これらＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上混合して配合するのが好ましい。
Ｂを含む化合物粉を１種以上Ｂ換算で0.001 ％以上配合すると、焼結体中の遊離黒鉛量の増加が著しくなり、焼結体の切削性、摺動特性が一段と向上する。一方、Ｂを含む化合物粉の配合量が、Ｂ換算で、0.3 ％を超えると圧縮性が低下する。このため、配合するＢを含む化合物粉量はＢ換算で0.001 〜0.3 ％の範囲に限定した。
【００３０】
MnS 粉の配合量：0.05〜1.0 ％
MnS 粉の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、0.05〜1.0 ％が好ましい。MnS 粉は、切削性を一層改善させるために必要に応じ添加する。MnS 粉の配合量が0.5 ％未満ではその効果が少なく、1.0 ％を超えると特性改善の効果は飽和するため改善コストの面から好ましくない。このため、MnS 粉の配合量は0.05〜1.0 ％の範囲に限定した。
【００３１】
黒鉛粉の配合量：0.5〜3.0％
黒鉛粉の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉および必要に応じ添加される銅粉との合計量に対する重量％で、0.5 〜3.0 ％とする。
黒鉛粉末は摺動特性と切削性向上のために焼結後気孔に黒鉛を残留させる黒鉛源として、また鉄中に固溶せしめさらに強度を高めるために添加する。0.5 ％未満では、摺動特性と強度が低下し、一方、3.0 ％を超えるとパーライト比率が増加し切削性が低下する。
【００３２】
銅粉の配合量：４％以下
銅粉（Cu粉）の配合量は、鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉および銅粉との合計量に対する重量％で、４％以下とするのが好ましい。
Cu粉は、切削性を低下させないで強度を高めるために必要に応じ添加する。４％を超えると切削性が低下する。
【００３３】
ついで、上記した鉄粉、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉との合計量100 重量部に対し、好ましくは潤滑剤2.0 重量部以下を加え、Ｖブレンダ等の通常の方法で１度に混合するのが好ましい。
潤滑剤としてはステアリン酸亜鉛、オレイン酸、ステアリン酸アミドとエチレンビスマスステアリン酸アミドの混合物、ステアリン酸リチウム等が好適である。
【００３４】
また、上記した鉄粉、Ｂを含む化合物粉をＶブレンダ等の通常の方法で混合した混合粉末に、黒鉛粉、潤滑剤と必要に応じ添加するMnS 粉と必要に応じ添加する銅粉とをＶブレンダ等の通常の方法で混合する、２回以上に分けて混合する方法でもよい。
また、偏析防止処理を行い、Ｂを含む化合物を鉄粉表面に付着させるように混合してもよい。この混合方法は、以下に示すように行うのがよい。
【００３５】
上記した鉄粉に、常温で液体の脂肪酸を加えて１次混合し、ついでＢを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸とを加え２次混合し、２次混合中あるいは２次混合後に昇温して脂肪酸と金属石鹸との共溶融物を生成させ、ついで３次混合させながら冷却し、共溶融物を冷却固着させ、共溶融物の結合力により鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え４次混合を行うのがよい。この偏析防止処理により、Ｂを含む化合物粉を鉄粉表面に固着させた鉄粉とすることができる。これにより、焼結体の遊離黒鉛生成量がＶブレンダを用いた単純混合法に比べ増加する。
【００３６】
また、上記工程のうち、２次混合時にＢを含む化合物粉と金属石鹸とを加え、４次混合時に黒鉛粉と、必要に応じ添加する銅粉と金属石鹸またはワックスを加えるように、上記工程を一部変更してもよい。
また、上記した鉄粉に、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉と、必要に応じ添加するMnS 粉と、必要に応じ添加する銅粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え１次混合し、１次混合中あるいは１次混合後に昇温してワックスの部分溶融物を生成させ、ついで２次混合しながら冷却し、部分溶融物を冷却固着させ、部分溶融物の結合力により鉄粉粒子の表面に、少なくともＢを含む化合物粉を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスを加え３次混合を行ってもよい。また、上記工程のうち、１次混合時に鉄粉にＢを含む化合物粉と融点の異なる２種以上のワックスを加え、冷却時に黒鉛粉と必要に応じ添加する銅粉と、金属石鹸またはワックスを加える３次混合を行うように、上記工程を一部変更してもよい。
【００３７】
混合後、所定の圧粉密度となるように加圧成形し、焼結して焼結体を製造するのが好ましい。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
表１に示すＳ、Mnを含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のアトマイズ鉄粉を製造した。
まず、所定組成に調整した溶鋼（1630℃）を、水でアトマイズし、粉末とした。この粉末を窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施した。冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉とした。
【００３９】
これらアトマイズ鉄粉に、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉、Cu粉、潤滑剤を、次に示す混合方法１〜５により混合粉とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉、MnS 粉およびCu粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉、黒鉛粉、MnS 粉およびCu粉の合計量に対する重量％で示す。）
混合方法１：
▲１▼これらアトマイズ鉄粉に、Ｂを含む化合物粉として、表１に示す量のほう酸（H3BO3 ）、酸化硼素（B2O3）、ほう酸アンモウム粉末の１種以上と、黒鉛粉1.5 wt％およびCu粉2.0wt ％と、一部については表１に示す量のMnS 粉と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛１重量部を加え、Ｖブレンダで15分間混合し混合粉とした。
【００４０】
混合方法２：
▲１▼これらアトマイズ鉄粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％およびCu粉2.0wt ％と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛0.4 重量部とを添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とＢを含む化合物をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４１】
▲４▼さらに、この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸とＢを含む化合物粉と黒鉛粉と銅粉の合計量100 重量部に対し、0.3 重量部添加し、均一混合した。
混合方法３：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、Cu粉2.0wt ％と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とＢを含む化合物をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４２】
▲３▼この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とCu粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部を添加して均一混合した。
混合方法４：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸と黒鉛粉とCu粉との合計量100 重量部に対し0.4 重量部、添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子にＢを含む化合物をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４３】
▲４▼この混合粉に黒鉛粉を1.5 wt％と、Cu粉を2.0wt ％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とCu粉とオレイン酸との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部とを添加し均一混合した。
混合方法５：
▲１▼アトマイズ鉄粉に、表１に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、Ｂを含む化合物粉をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００４４】
▲３▼この混合粉に、黒鉛粉を1.5 wt％と、Cu粉を2.0wt ％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物と黒鉛粉とCu粉との合計量100 重量部に対し0.3 重量部、添加して均一混合した。
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
圧縮性は、上記した混合粉を６ton/cm2 で10φ×10mmの円柱状の成形体に成形し、その密度で評価した。密度が大きいほど圧縮性はよい。
【００４５】
遊離黒鉛量及び切削性は、密度6.85g/cm3 になるように加圧して、円柱状の成形体とし、その成形体を、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1130℃×20min の焼結処理により得た焼結体を用いて評価した。
得られた焼結体内の遊離黒鉛量は、焼結体の１部（試料）を硝酸で溶解し、残渣をガラスフィルタで濾過して得た濾液から、赤外線吸収法で求めた。また、切削性は、外径60mmφ、高さ10mmの円柱状の焼結体を用い、直径２mmφのハイス製ドリルを、10000rpm、0.012mm/rev の条件で回転させ、試験片に多数の孔を開け、ドリルが穿孔不能になるまでに開けた孔の平均個数( ドリル３本の平均値）を求め、その数値で評価した。その数値が大きいほど切削性がよいとした。
【００４６】
これらの結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
表１より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体(No.2 〜No.4、No.10 〜13 )は、切削性が大幅に向上した。これに対し、Ｂを含む化合物粉の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.6では、切削性の劣化は少ないが圧縮性が低下している。また、ほう酸（H3BO3 ）の配合がない焼結体No.5、Ｓ量が低い焼結体No.7、Mn量が高い焼結体No.8では、遊離黒鉛量が少なく切削性が低下している。
また、ほう酸の配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.3、No.10 、No.11 、No.13 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.10 、No.11 、No.13 のほうがNo.3に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。
（実施例２）
表２に示すＳ、Mnを含有する元粉となるアトマイズ鉄粉を製造した。
【００４９】
まず、所定組成に調整した溶鋼（溶鋼温度：1630℃）を、水でアトマイズし、粉末とした。この粉末を窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施した。冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉の元粉とした。
これら元粉に、カーボニルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を表２に示す組成となる割合で混合し、水素ガス中で875 ℃×60min の焼鈍を施し元粉表面に拡散付着させた合金鋼粉とした。（なお、表２中のNi、Mo、Cu含有量は鉄粉中の重量％で示す。)
これら合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉および潤滑剤を、つぎに示す混合方法１Ａ〜５Ａにより混合粉とした。前記１〜５の混合方法ではCu粉を混合したが、１Ａ〜５Ａの混合方法ではCu粉を混合していない。（なお、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉の配合量は、合金鋼粉とＢを含む化合物粉、MnS 粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
混合方法１Ａ：
▲１▼これら合金鋼粉に、Ｂを含む化合物粉として、表２に示す量のほう酸（H3BO3 ）、酸化硼素（B2O3) 、ほう酸アンモニウム粉末の１種以上と、黒鉛粉1.5wt ％と、一部については表２に示す量のMnS 粉と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛１重量部を加えてＶブレンダーで15min 間混合し混合粉とした。
【００５０】
混合方法２Ａ：
▲１▼これら合金鋼粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、これらの合計量100 重量部に対しステアリン酸亜鉛0.4 重量部とを添加して十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とほう酸（H3BO3 ）をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５１】
▲４▼さらに、この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸とＢを含む化合物粉と黒鉛粉との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部添加し、均一混合した。
混合方法３Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5 wt％と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子に黒鉛とほう酸（H3BO3 ）をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５２】
▲３▼この混合粉に、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部を添加して均一混合した。
混合方法４Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、オレイン酸0.3wt ％をスプレー噴霧し３min 間均一混合し、
▲２▼その後、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とオレイン酸と黒鉛粉との合計量100 重量部に対し0.4 重量部添加して、十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲３▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、鉄粉粒子にほう酸（H3BO3 ）をオレイン酸とステアリン酸亜鉛の共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５３】
▲４▼この混合粉に黒鉛粉を1.5 wt％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉とオレイン酸との合計量100 重量部に対し、0.3 重量部とを添加し均一混合した。
混合方法５Ａ：
▲１▼合金鋼粉に、表２に示す量のＢを含む化合物粉と、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物0.4 wt％とを添加し十分混合したのち110 ℃で加熱混合し、
▲２▼さらに混合しながら85℃以下に冷却して、Ｂを含む化合物粉をステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの部分共融体結合剤により固着した混合粉とした。
【００５４】
▲３▼この混合粉に、黒鉛粉を1.5 wt％と、ステアリン酸亜鉛を、鉄粉とステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの混合物と黒鉛粉とＢを含む化合物粉との合計量100 重量部に対し0.3 重量部とを、添加して均一混合した。
これら混合粉の混合状態を概念的に図１〜図５に示す。図１は混合方法１Ａ、図２は混合方法２Ａ、図３は混合方法３Ａ、図４は混合方法４Ａ、図５は混合方法５Ａの方法で混合した場合の混合状態を示す。
【００５５】
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
遊離黒鉛量及び切削性は、上記した混合粉を密度7.0g/cm3になるように加圧して、円柱状の成形体とし、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1250℃×60min の焼結処理により得た焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
圧縮性は、実施例１と同様な方法で評価した。
【００５６】
さらに、焼結後の矯正の可否を調査した。また、焼結体をカーボンポテンシャル0.8 ％の雰囲気中で850 ℃×30min 加熱したのち160 ℃の油中に光輝焼入れし、光輝焼入れ後の引張強さを測定した。
これらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
表２より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体(No.2-1 〜No.2-5 、No.2-7、No.2-16 、 No.2-17 、 No.2-18 、No.2-19)は、遊離黒鉛量が0.60％以上あり、切削性の指数である工具寿命も190 個以上と、切削性が大幅に向上した。また、Ni、Cu、Moの添加で光輝焼入れ後の引張強さも700 〜960MPaと高強度を示している。また、焼結のままでも矯正が可能である。これに対し、Ｂを含む化合物粉の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.2-9では、切削性の劣化は少ないが圧粉性が低下している。また、Ｂを含む化合物粉の配合がない焼結体No.2-8、Ｓ量が低い焼結体No.2-10 、Mn量が高い焼結体No.2-11 では、遊離黒鉛量が少なく切削性が低下し、矯正が不可能であった。また、合金添加量が多い焼結体No.2-12 、No.2-13 、No.2-14 は切削性が低下し、矯正が不可能となった。
【００５９】
また、ほう酸の配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.2-2、No.2-16 、No.2-17 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.2-16 、No.2-17 のほうがNo.2-2に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。また、MnS 粉を添加混合した焼結体（No.2-20 、No.2-21 ）は、焼結体No.2-1にくらべ切削工具寿命が増加しており、MnS 粉の添加により切削性が一層向上することがわかる。
（実施例３）
表３に示すＳ、Mn、Ni、Moを含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のアトマイズ鉄粉を製造した。
【００６０】
まず、所定組成に調整した溶鋼を、水でアトマイズし、粉末とし、窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施し、冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級してアトマイズ鉄粉( 合金鋼粉 )とした。
これら合金鋼粉に、表３に示す量のＢを含む化合物粉と、MnS 粉、黒鉛粉および潤滑剤を、実施例２に示す混合方法１Ａ〜５Ａと同様の混合方法により混合粉とした。これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、MnS 粉、黒鉛粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉とMnS 粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
遊離黒鉛量及び切削性は、上記した混合粉を密度7.0g/cm3になるように加圧して、円柱状の成形体とし、水素10体積％を含む窒素雰囲気中で1250℃×60min の焼結処理により得た焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
【００６１】
圧縮性は、実施例１と同様な方法で評価した。
さらに、実施例２と同様に、焼結後の矯正の可否、および光輝焼入れ後の引張強さを測定した。
これらの結果を表３に示す。
【００６２】
【表３】
表３より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体（No.3-2〜No.3-4、No.3-12 〜No.3-15 ）は、遊離黒鉛量が0.80％以上あり、切削性の指数である工具寿命も180 個以上と、切削性が大幅に向上した。また、Ni、Moの添加で光輝焼入れ後の引張強さも 720〜1050MPa と高強度を示している。また、焼結のままで矯正が可能である。これに対し、Ｂを含む化合物の配合量が本発明範囲を超える焼結体No.3-7では、切削性の劣化は少ないが圧縮性が低下している。また、Ｂを含む化合物の配合がない焼結体No.3-6、Ｓ量が低い焼結体No.3-8、Mn量が高い焼結体No.3-9では、遊離黒鉛量が少なく切削性が著しく低下し、矯正が不可能となった。また、合金添加量が多い焼結体No.3-10 、No.3-11 は切削性が低下し、矯正が不可能となった。
【００６４】
また、配合量が同じで、混合方法の異なる焼結体No.3-3、No.3-12 、No.3-13 を比較すると、偏析防止処理を行った焼結体No.3-12 、No.3-13 のほうがNo. 3-3 に比べ遊離黒鉛量が多く、切削性が優れている。
（実施例４）
表４に示すＳ、Mnを含有し元粉となるアトマイズ鉄粉を製造した。
【００６５】
まず、所定組成に調整した溶鋼を、水でアトマイズし、粉末とし、窒素雰囲気中で140 ℃×60min の乾燥を行ってから、純水素雰囲気中で930 ℃×20min の還元処理を施し、冷却後、還元炉から取り出し、粉砕、分級しアトマイズ鉄粉の元粉とした。
これら元粉に、カーボニルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を表４に示す組成となる割合で混合し、水素ガス中で875 ℃×60min の焼鈍を施し元粉表面に拡散付着させた合金鋼粉とした。（なお、表４中のNi、Cu、Mo含有量は鉄粉中の重量％で示す。)
これら合金鋼粉に、表４に示す量のＢを含む化合物粉と、黒鉛粉1.5wt ％および潤滑剤を、実施例２に示す混合方法１Ａ〜５Ａと同様の混合方法により混合粉とした。（なお、Ｂを含む化合物粉、黒鉛粉の配合量は、鉄粉とＢを含む化合物粉と黒鉛粉の合計量に対する重量％で示す。）
これらの混合粉を加圧成形し成形体とした。
【００６６】
遊離黒鉛量及び摺動特性は、上記した混合粉を密度6.85g/cm3 になるように加圧して、円柱状の成形体とし、ＲＸガス（endthermic gas）雰囲気中で1130℃×20min の焼結処理により得た焼結体を用いて評価した。遊離黒鉛量は、この焼結体を用いて実施例１と同様に評価した。
さらに、摺動特性は、上記した方法で得た焼結体から、内径10mmφ×外径20mmφ×高さ8mm の円筒状試験体を製作し、その円筒内に直径10mmφのＳ45Ｃ製シャフトを孔壁とのクリアラン20μm で挿入した。そして、乾燥条件下で、シャフトを周速100m/minで回転させて、接触荷重を低荷重から段階的に増加させる方法で耐摩耗性試験を行い、シャフトと円筒内壁とが焼付いたときの接触荷重をその焼結体の摺動特性とした。焼付いたときの接触荷重が大きいほど摺動特性が良好とした。
【００６７】
これらの結果を表４に示す。
【００６８】
【表４】
表４より、本発明の粉末冶金用鉄基混合粉で製造した焼結体および本発明の方法で製造した焼結体(No.4-2 、No.4-3、No.4-7〜No.4-10)は、遊離黒鉛量が1.1 ％以上あり、焼付くときの接触荷重は６kgf/mm2 以上と高い摺動特性を有している。このように、遊離黒鉛量が１％以上となると、摺動特性が格段に向上する。
これに対し、Ｂを含む化合物の配合がない焼結体No.4-4、Ｓ量が低い焼結体No.4-5、Mn量が高い焼結体No.4-6では、遊離黒鉛量が少なく摺動特性が低下している。なお、偏析防止処理を施した焼結体No.4-7〜No.4-10 は、遊離黒鉛量が増加し摺動特性は向上している。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、焼結体の切削性、摺動特性が従来の鉄粉、混合粉を用いた焼結体にくらべ良くなる。また、本発明による焼結体から機械部品を製造すれば、機械部品の寸法精度が高まり、その寿命も延び、産業上、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は混合方法１Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図であり、（ｂ）はさらにMnS 粉を混合した場合の混合状態を示す概念図である。
【図２】混合方法２Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図３】混合方法３Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図４】混合方法４Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
【図５】混合方法５Ａによる混合粉の混合状態を示す概念図である。
Claims (8)
- 鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉とさらに前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉。
- 鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉を、Ｂ換算で0.001 〜0.3 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉。
- 鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉とさらに前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉。
- 鉄粉と、Ｂを含む化合物粉と、MnS 粉と、銅粉と、さらに黒鉛粉、または黒鉛粉および潤滑剤とを混合した粉末冶金用鉄基混合粉であって、前記鉄粉が重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含む鉄粉であり、前記Ｂを含む化合物粉がＢの酸化物粉、ほう酸粉、ほう酸塩粉のうちの１種以上からなり、前記鉄粉と前記Ｂを含む化合物粉と前記MnS 粉と前記銅粉と前記黒鉛粉との合計量に対し重量％で、前記Ｂを含む化合物粉をＢ換算で0.001 〜0.3 ％、前記MnS 粉を0.05〜1.0 ％、前記銅粉を４％以下、前記黒鉛粉を 0.5 〜 3.0 ％混合したことを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉。
- 前記鉄粉が、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鉄基混合粉。
- 前記鉄粉が、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％、Mn：0.05〜0.40％を含み、さらにNi：0.5 〜7.0 ％、およびMo：0.05〜6.0 ％の中から選ばれた１種または２種を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉であることを特徴とする請求項１または３に記載の鉄基混合粉。
- 前記鉄粉が、重量％で、Ｓ：0.03〜0.30％を含み、さらにMn：0.05〜0.40％を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなるアトマイズ鉄粉に、重量％で、Ni：0.5 〜7.0 ％、Cu：0.5 〜7.0 ％およびMo：0.05〜3.5 ％の中から選ばれた１種または２種以上が部分合金化されてなる鉄粉であることを特徴とする請求項１または３に記載の鉄基混合粉。
- 前記鉄基混合粉が、前記鉄粉の表面に前記Ｂを含む化合物粉を付着させた鉄基混合粉であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の鉄基混合粉。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6264718B1 (en) * | 2000-05-26 | 2001-07-24 | Kobelco Metal Powder Of America, Inc. | Powder metallurgy product and method for manufacturing the same |
| JP3651420B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2005-05-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉 |
| US6391083B1 (en) * | 2000-11-09 | 2002-05-21 | Kobeico Metal Powder Of America, Inc. | Mixture for powder metallurgy product and method for producing the same |
| JP3931610B2 (ja) * | 2000-11-15 | 2007-06-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 土壌、水および／またはガスの浄化方法ならびに有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン用鉄粉 |
| US20030033904A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-20 | Edmond Ilia | Forged article with prealloyed powder |
| JP3741654B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2006-02-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高密度鉄基鍛造部品の製造方法 |
| US20040134306A1 (en) * | 2003-01-14 | 2004-07-15 | Fuping Liu | Bi-material connecting rod |
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| JP5874700B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2016-03-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉 |
| EP2743361A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-18 | Höganäs AB (publ) | New product and use thereof |
| CA2936496C (en) | 2014-03-12 | 2019-01-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Low surface friction drill bit body for use in wellbore formation |
| KR102543070B1 (ko) | 2015-02-03 | 2023-06-12 | 회가내스 아베 (피유비엘) | 용이한 기계가공을 위한 분말 금속 조성물 |
| CN108568517A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-25 | 扬州汇峰新材料有限公司 | 一种粉末冶金制***的制备方法 |
| CN112250082B (zh) * | 2020-10-26 | 2022-03-22 | 燕山大学 | 一种过渡族金属化合物及其制备方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3132021A (en) * | 1960-02-19 | 1964-05-05 | Gen Motors Corp | Addition of elemental sulfur to ferrous powder to prevent galling during the briquetting operation |
| GB1074911A (en) * | 1965-06-08 | 1967-07-05 | Bound Brook Ltd | Improvements in or relating to metal powders and articles formed therefrom |
| US3725142A (en) * | 1971-08-23 | 1973-04-03 | Smith A Inland Inc | Atomized steel powder having improved hardenability |
| GB1541005A (en) * | 1975-11-12 | 1979-02-21 | Bsa Sintered Components Ltd | Metal powder compositions |
| US4204031A (en) * | 1976-12-06 | 1980-05-20 | Riken Corporation | Iron-base sintered alloy for valve seat and its manufacture |
| JPS593534B2 (ja) * | 1979-07-28 | 1984-01-24 | 日立粉末冶金株式会社 | 鉄銅系高密度焼結合金の製造法 |
| JPS5837158A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-04 | Toyota Motor Corp | 耐摩耗性焼結合金 |
| GB8723818D0 (en) * | 1987-10-10 | 1987-11-11 | Brico Eng | Sintered materials |
| US4891080A (en) * | 1988-06-06 | 1990-01-02 | Carpenter Technology Corporation | Workable boron-containing stainless steel alloy article, a mechanically worked article and process for making thereof |
| JP2713658B2 (ja) * | 1990-10-18 | 1998-02-16 | 日立粉末冶金株式会社 | 焼結耐摩摺動部材 |
| US5522914A (en) * | 1993-09-27 | 1996-06-04 | Crucible Materials Corporation | Sulfur-containing powder-metallurgy tool steel article |
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