[发明专利]高强度组成铁粉和使用它的烧结部件

说明书

技术领域

本发明涉及作为烧结部件的原料粉末使用的廉价的高强度组成铁粉 和此烧结构件。

背景技术

在将金属粉末加压成形后进行烧结而得到的烧结部件，例如被用于同 步器齿毂(synchronizer hub)和叶轮泵转子(vane pump rotor)等汽车部 件等。该汽车部件在伴随着低燃油消耗化而来的轻量化的要求下，期望高 强度化。因此，作为所述金属粉末，通常使用含有Ni和Mo的合金钢粉 作为强度提高元素。

作为这样的合金钢粉，例如在美国专利第5997805号中，记载有一种 通过铁粉末、润滑剂、钼铁合金(ferro molybdenum)和石墨的调配而调 制的，以铁为基础的0.6％碳、0.5％钼合金粉末(碳钼材料)。而且还显示， 将该碳钼合金粉末以大约6.1×10⁸Pa的压缩压力对试验环进行压缩后，进 行烧结处理，通过压力6.1×10⁸Pa的高密度二次成形操作，达成比7.5g/cm³大的高密度，与现有工序相比，力学的特性得到明显改善。另外，日本特 开2007-23318号中记载有一种混合粉末，即合金钢粉，其作为合金成分， 将含有Ni：0.5％、Mo：0.5％、Mn：0.2％的预合金(prealloy)型钢粉和 纯铁粉改变比例而分别混合，并添加石墨粉末和Cu粉末。而且还显示， 对于该混合粉以6ton/cm²的压力进行加压成形而制作圆棒状的试验片， 将该试验片烧结后进行热锻，评价抗拉强度等强度特性和烧结部件组装时 的自整合性的结果。

但是，近年的合金元素，特别是Ni、Mo等合金元素的价格飞涨，导 致使用含有Ni和Mo的原料粉末的烧结部件的制造成本上升，因此就期 望有一种添加了替代Ni和Mo的合金元素的廉价的高强度钢粉。

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供一种原料粉末和使用该原料粉末的烧 结部件，作为将金属粉末加压成形后进行烧结而得到的烧结部件用的原料 粉末，其使用了替代Ni和Mo等昂贵的合金元素的廉价的合金元素。

为了解决所述课题，本发明采用了以下的构成。

本发明的铁粉，包括：铁基粉末；添加量比率为0.5～3.0质量％的 Fe-Mn粉末，所述Fe-Mn粉末其粒径在45μm以下，Mn含量为60～90％ 的范围；添加量比率为1.0～3.0质量％的Cu粉末；和添加量比率为0.3～ 1.0质量％的石墨粉末，在此，所述Fe-Mn粉末的添加量中的Mn量相对 于所述Cu粉末的添加量的质量比率处于0.1～1的范围。

一般来说，为了提高烧结部件的强度，会添加Ni、Mo、Mn、Cu、石 墨等作为强度提高元素。本发明使用价格便宜的Fe-Mn、Cu、石墨作为强 化元素来替代价格高的Ni和Mo，将这些元素以上述方式、按特定的添加 比率进行添加、混合，由此可以进行廉价的高强度烧结部件的供给。在此， 之所以以Fe-Mn的形态添加Mn，是由于与Mn单体添加相比，这样能够 降低在烧结中和烧结后根据需要而实施的热处理中的Mn的氧化。另外， 之所以将其上述规定量的Cu粉末同时添加，是出于以下的理由。即，在 Cu的熔融温度(熔点)以上进行烧结时，烧结中Cu熔融并扩散到Fe-Mn 中，Cu-Mn的合金生成。该Cu-Mn比Mn单体的熔点低，Mn向上述组成 铁粉中的扩散速度增加，使烧结部件的强度提高。此外，Cu-Mn合金的生 成与Mn单体存在的情况相比，还具有的作用是，防止烧结中和烧结后的 热处理气氛中的Mn的氧化，能够避免因Mn的氧化造成的强度降低。但 是，相对于Cu粉末的添加量，Fe-Mn粉末的添加量中的Mn量的质量比 率低于0.1时，强度提高的效果不足，另外，若该比率超过1，则无法生 成与Mn量相应的量的Cu-Mn合金，在烧结过程中，剩余的Mn的氧化量 变多，强度降低。