[发明专利]粉末冶金用铁基混合粉

说明书

本发明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的，且偏析小，压缩性优良的粉末冶金用铁基混合粉。

粉末冶金用铁基混合粉(以下仅称作铁基混合粉)一般添加：

(1)作为铁基粉末基础的铁粉，

(2)铜粉、石墨粉、磷化铁粉等合金用粉末，

(3)按照需要的硬脂酸锌等润滑剂，

(4)按照需要的改善切削性用粉末

来制造。但是，在这样的铁基混合粉中原料粉末，特别是合金用粉末存在易于偏析的问题。这是铁基混合物含有大小、形状与密度不同的几种粉末的原因。具体的说，混合后的运送、装入料斗、从料斗中取出或填充金属模与加压成形处理等时，铁基混合粉中的原料粉末的分布不均匀。

例如，众所周知，铁粉与石墨粉的混合粉在卡车运送中，由于振动运送容器内的铁粉与石墨粉分别随意运动，移动的结果，比重小的石墨粉上浮到表面，产生了偏析。另外，装入料斗的铁粉与石墨粉的混合粉，由于在料斗中移动产生偏析，例如从料斗中排出的初期、中期、末期石墨粉各自的浓度不同也是众所周知的。

将产生这样偏析的铁基混合粉装入金属模中加压(压缩)成形制成成形体，将该成形体烧结，制成最终制品的烧结体的场合，每个制品(烧结体)的组成变化，该组成变化的结果是制品的尺寸与强度严重偏差，产生差的产品。

另外，由于混合的铜粉、石墨粉、磷化铁粉等合金用粉末都是比铁基粉末细的粉末，由于混合合金用粉末铁基混合粉的比表面积增大，铁基混合粉的流动性降低。该铁基混合粉流动性的降低使填充铁基混合粉末成形用金属模的速度降低，由此成形体(压粉体)的生产速度降低。

对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，例如在特开平1-219101号公报中提出由润滑剂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的粉末冶金用铁粉。根据该公报，处理该粉末冶金用铁粉时不产生成分偏析，可得到均质的烧结产品。还有，在特开平1-219101号公报中作为润滑剂举例有硬脂酸锌、硬脂酸锂等。

另外，本发明人在以前的特开平3-162502号公报中提出添加物偏析小、流动性的经时变化少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在铁系粉末中加入脂肪酸并进行第1次混合，接着在合金用粉末中加入金属皂并进行第2次混合，在该第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结合力使合金用粉末粘着在铁系粉末表面上。

另外，专利第3004800号公报中，作为合金用粉末与铁系粉末表面的粘合剂提出使用不含金属元素的粘合剂的铁基混合粉。由于采用不含金属元素的粘合剂使具有可减轻烧结炉污染的优点。

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中的填充性问题，特别是向金属模的幅宽狭窄部位(薄壁模腔)的填充量有变小的倾向。本发明人对于用上述现有技术进行防偏析处理的铁基混合粉的填充性用实验来检查。首先说明该实验结果。

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、0.8质量％的石墨粉、对于铁粉和合金用粉末合计量100重量份，混合作为粘合剂的0.4重量份的硬脂酸锌与0.2重量份的机油(锭子油)，加热并使合金用粉末粘着在铁粉表面上(粘着处理的例子)。接着，其中混合作为游离润滑剂的0.3重量份的硬脂酸锌。由于该处理，合金用粉末粘着在铁粉表面上的铁粉与游离润滑剂成混合物，得到铁基混合粉(以前产品)。将该铁基混合粉装入100×20×60mm大小的粉末箱中(参见图1)。

按图1所示的配置，以200mm/s的速度将该粉末箱移动到金属模方向上，在金属模的正上方停止、保持1秒钟后，后退到原来的位置。按照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度：tmm、长度：60mm、深度：60mm的金属模。厚度tmm可在1、2、5mm中变化。

填充后，以488MPa的压力将填充在模腔中的铁基混合粉成形，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)，评价铁基混合粉向金属模的填充性。将该铁基混合粉(以前产品)的结果示于图2。从图2可知，以前产品金属模模腔厚度t变小，填充密度减小。例如，如金属模模腔厚度t为1mm，可知以前产品的铁基混合粉填充的视在密度不到一半。这样，在金属模模腔厚度薄的场合，在现有技术中处理偏析的铁基混合粉多数填充性低。