[发明专利]粉末冶金用粘合剂和粉末冶金用混合粉末、以及烧结体

说明书

技术领域

本发明涉及混合在主原料粉末和副原料粉末的混合粉末中使用的粉末冶金用粘合剂、和粉末冶金用混合粉末、以及烧结体。

背景技术

在使用铁基粉末等主原料粉末制备烧结体等制品的粉末冶金法中，首先，将上述主原料粉末和用于改善烧结体的强度特性或加工特性等物性的石墨粉等副原料粉末混合，进行加压成型，成型成压粉体(圧粉体)。然后，通过在主原料粉末的熔点以下的温度下烧结该压粉体来制备烧结体。

在这种烧结体的制备方法中，被指出了各种问题。例如，已知从金属模中取出上述已成型的压粉体时，若压粉体与金属模面的摩擦系数增加，则从金属模(金型)中取下制品时，会导致在金属模表面产生伤痕的模具擦伤(型かじり)或金属模的损伤。因此，在主原料粉末和副原料粉末的混合粉末中添加、混合用于改良润滑性的润滑剂(例如专利文献1)等。

另外，例如被广泛用作副原料粉末的石墨，其与作为主原料粉末的铁基粉末相比比重小且粒径小。因此，仅凭混合，石墨与铁基粉末会大幅分离而导致石墨偏析，被指出了无法均匀混合的问题。若因石墨的偏析导致压粉体中的碳含量发生偏差(バラツキ)，则烧结体中也会出现碳浓度的浓淡，机械特性不稳定，因此难以制备品质稳定的部件。

若再使用石墨，则在混合步骤或加压成型步骤中石墨飞散而发生扬尘(発塵)，因此存在着混合粉末中的石墨量降低、同时操作环境因石墨的扬尘而恶化的问题。不仅石墨会发生上述的偏析或扬尘，在与主原料粉末混合的其他各种粉末中也同样会发生，要求防止偏析或扬尘。

因此，作为防止偏析或扬尘的方法，有人提案了添加成为粘结剂的粘合剂。作为粘合剂，例如提案了苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等橡胶系粘合剂等(例如专利文献2)。

但是，由于橡胶系粘合剂具有极高的粘附性，因此成为阻碍混合粉末的流动性的原因。若混合粉末的流动性差，则会产生如下的问题。例如，在从储藏料斗中排出混合粉末将其输送到成型金属模中时、或者将混合粉末填充到成型金属模中时等的加压成型步骤中，在储藏料斗的排出上部因架拱现象等而发生排出不良。另外，还会产生从储藏料斗到制动箱(shoe box)的软管堵塞等问题。另外，若混合粉末的流动性差，则还存在着以下问题：在整个成型金属模内、特别是在薄壁部分难以均匀地填充混合粉末，难以得到均匀的压粉体。

因此，为了解决上述问题，在专利文献3～10中，公开了不仅能够防止上述偏析或扬尘、而且还能够改善混合粉末的流动性的树脂系粘合剂或用于此目的辅助添加剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-148505号公报；

专利文献2：日本特开平5-86403号公报；

专利文献3：日本特开平9-104901号公报；

专利文献4：日本特开2003-105405号公报；

专利文献5：日本特开2004-256899号公报；

专利文献6：日本特开2004-360008号公报；

专利文献7：日本特开2008-285762号公报；

专利文献8：日本特开平2-217403号公报；

专利文献9：日本特开昭63-103001号公报；

专利文献10：日本特开2013-112824号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

添加上述各种粘合剂时，主原料粉末与副原料粉末间的附着力提高，可以防止偏析或扬尘，还可以进一步改善混合粉末的流动性。但混合粉末的流动性改善效果不充分，需要进一步提高。例如在混合粉末的输送或填充、加压成型时，因混合粉末之间或混合粉末与装置内壁的摩擦热，混合粉末的温度有时会升至50℃以上的高温。这种情况下，含有树脂系粘合剂的混合粉末虽然在常温下具有流动性，但在高温状态下流动性降低。另一方面，在高温状态下具有流动性的含树脂系粘合剂的混合粉末对偏析或扬尘不具有充分的防止效果。

因此，在混合步骤或加压成型步骤中，依然会发生偏析或扬尘、排出不良或堵塞等，难以制备均匀且高密度的烧结体。

而且，在混合粉末中添加粘合剂时，将粘合剂溶解在有机溶剂中进行喷雾，将其添加在混合粉末中。但是，若所溶解的粘合剂的粘度高，则无法对混合粉末均匀地喷雾，混合粉末中的石墨附着量会产生偏差。