• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1984004712A1
    申请号:PCT/JP1984/000278
    申请日:1984-06-01
    公开日:1984-12-06
    发明作者:Shigeaki Takajo
    申请人:Kawasaki Steel Co；
    IPC主号:B22F1-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] スズ含有鉄系粉末お よ びそ の製造方法
    [0003] 技術分野
    [0004] こ の発明 は機械部品 あ る い は钦質磁性部品等 に 使
    [0005] 用 さ れる鉄系焼結材料の焼結原料 と な る粉末 、 お よ
    [0006] びそ の粉末の製造方法 に 関 す る も ので あ る 。
    [0007] 背景技術
    [0008] 周知 の よ う に モ ー タ 等の 電気機器の鉄芯な ど の软
    [0009] 質磁性部品 と し て は 、 電気鉄板や 珪素鋼板等が従来
    [0010] か ら 広 く 使用 さ れて い た が 、 最近で は鉄粉 を圧粉成
    [0011] 形お よ び焼結 し て な る焼結磁性材料が電気鉄板ゃ 珪
    [0012] 素鋼板等 に 代 っ て 使用 さ れ始め て い る 。 こ の よ う な
    [0013] 焼結材料 は原料歩留 り が高 く 、 ま た 加 工 コ ス 卜 が低
    [0014] く 、 さ ら に は形状自 由 度が大き い な ど粉末冶金特有
    [0015] の を有す る が 、 材料中 に 空孔が残る た め 磁気特
    [0016] 性が電気鉄板や珪素鋼板 と比較 し て劣 ら ざる を得な
    [0017] い欠点があ る 。
    [0018] 上述の よ う な鉄系焼結材料の欠点を改善 す る た め 、
    [0019] 種々 の添加物 を添加 す る試みが な さ れて お り 、 こ れ
    [0020] ら の う ち で も特 に ス ズ （ S n ) は比較的低温で液相
    [0021] を生成 す る た め 、 ス ズを添加 し た 場合 に は焼結中 に
    [0022] 液相 が生成さ れ 、 ま た 鉄 に ス ズが 固溶す る こ と に よ
    [0023] つ て 焼結中 に 鉄 の ひ 相 が 出 現 し 、 そ の結果焼結密度
    [0024] を向上さ せ て空孔の悪影響を低減 さ せ る と と も に 、 三 οΐ- ι ヽ ίΓϋ . · 相の結晶粒成長が促進さ れて 、 優れた磁気特性を 実現させる可能性がある 。 ま た 、 こ の よ う に スズを 添加 す る こ と に よ っ て高密度の焼結体が製造さ れる な ら ば、 耐摩耗性ゃ髙強度を必要 と する焼結機械部 品 への適用 も期待す る こ と がで きる 。
    [0025] と こ ろで鉄系焼結材料に おい て スズを添加する方 法 と し て は、 曰 本国公開特許公報 4 8 — 1 0 2 0 0
    [0026] 8 号に記載さ れて い る よ う に 、 スズの粉末を鉄粉 に 混合 し 、 圧粉成形お よ び焼結す る方法が知 ら れて い る 。 し か し な が ら こ の場合焼結中 に溶融 し た スズが 鉄粉粒子間 に はい り 込んで粒子間 隙を押 し 拡げ、 し かも 溶融前の スズ粉の位置に流出孔が残る た め 、 焼 結密度が実際に は充分に上が ら ず 、 そ の結果充分な 磁気特性が得 ら れなか っ た 。
    [0027] こ の よ う な問題を解決す る た め の 手段 と し て は 、 予 め合金化 し た鉄合金粉末を用 い る こ と が考え ら れ る 。 しか し なが ら鉄系粉末は スズの 合金化 に よ っ て 硬 く な り 、 圧縮性が著 し く 劣化 し て 圧粉密度が低 く なる か ら 、 スズの 流出 孔の発生 は 防 止 し得る も の の 結局 は髙ぃ焼結密度を得る こ と が困 難 と なる 。
    [0028] 一方鉄粉 に 対 し て混合添加 する 金属スズ粉 と し て 極め て細かい も の を用 い れば 、 焼結 に ス ズが溶融 し て も大きな 流出孔が残 ら ない た め 、 均 一 な焼結が 進行 し て 、 高密度の焼結体が得 ら れる と 考え ら れる
    [0029] OMPI し か し な が ら スズ粉の 製造に 通常適用 さ れ て い る ァ 卜 マ イ ズ法ゃ搗砕法で はそ の よ う な微細 な スズ粉 を 効率的に得る こ と は困難で あ っ た 。
    [0030] し た が つ て こ の発明 の第 Ί の 目 的 は 、 焼結体密度 が髙 く 磁気特性の優れ た S n 含有鉄系焼結材料を製 造 す る こ と がで き る焼結原料粉末を提供す る こ と を 目 的 と す る に あ る 。
    [0031] ま た こ の発明 の第 2 の 目 的 は 、 上述の よ う に 焼結 体密度が髙 く 磁気特性の 優れ た S π 含有鉄系焼結材 料を製造する た め の原料粉末を 、 実際的 に 効 率良 く 工業的規模で製造す る方法 を 提 供す る に あ る 。
    [0032] さ ら にこ の発明の他の 目 的 は 、 磁性部品以外の用 途、 例 え ば機械部品等の用 途 に お い て も 髙強度 、 高 耐摩耗性を示す S n 含有鉄系焼結材料 を 製造 する こ と が で き る焼結原料粉末お よ びそ の 製造方法 を 提供 す る に ある 。
    [0033] 発明 の開示
    [0034] 本発明者等 は上述 の 目 的を達成す る べ ぐ鋭意実験 ♦ 検討を重ね た結果 、 鉄 ー ス ズ系 の焼結材料 を製造 す る に あ た っ て 、 スズ源の焼結原料粉末 と し て 、 銑 粉 の粒子表面 に スズ濃度の 高い部分 が形成 さ れかつ そ の ス ズの 少 く と も一部が鉄 と の 化合物 と な っ て い る複合粉末 を 用 い れば、 高密度で 磁気特性の 優れ た 焼結体が得 ら れる こ と を見出 し た 。 そ し て ま た ス ズ 酸化物 の如 く 加熟に よ つ て 分解 し て S n と なる スズ 化合物粉末を鉄粉 と混合 し て こ れを還元処理する こ と に よ つ て 』 ) の よ う な複合粉末が容易 に得 ら れる こ と を見出 し た 。 な お こ の場合、 複合粉末中の スズ 含有量を 1 〜 2 0 重量 % と する こ と に よ っ て 所望の 効果を得る こ と がでぎる 。
    [0035] し た が つ て こ の発明 の スズ含有粉末は 、 鉄を主成 分 と する個々 の粉末の粒子表面に スズ濂度の高い部 分が形成さ れかつ その スズの少な く と も一部が鉄 と の,化合物 と さ れ 、 全スズ含有量が ト 2 0 重量％の 範囲内で あ る こ と. を特徴 と す る焼結性に優れ た スズ 含有鉄系粉末であ る 。
    [0036] ま た こ の発明 の粉末製造方法は 、 前記の スズ含有 鉄系粉末を製造するた め に 、 鉄を主成分 とす 末 に 酸化スズ、 水酸化スズ、 塩化ス ズ 、 シ ユ ウ 酸 スズ 硝酸スズ、 硫敗スズ、 お よび硫化ス ズの う ら か ら 選 ぱれた Ί 種以上の粉末を スズ量に 換算 し て Ί 〜 2 0 重量％混合 し 、 兀性雰囲気中 も し く は非酸化性雰 囲気中 に て 4 5 0 〜 7 0 0 °c の 温度 で'加熱処理する ここ と を特徵 と する ち ので あ る 。
    [0037] 面の簡単な説 明
    [0038] 第 1 図 は F e 一 S n 系平衡状態図 、 第 2 図 は F e
    [0039] 一 S II 複合 粒子表面の走査電 顕微鏡写真、 第
    [0040] 3 図 は F e 一 S n 複合粉末粒子表面の 一部の 模式 図
    [0041] _ OM l 、 Wli-O 第 4 図 A 〜 C は F e — S n 複合粉末粒子表面の X 線 マ イ ク ロ ア ナ ラ イ ザ ー 写真で 、 第 4 図 A は 2 次電子 線像、 第 4 図 B は S n 特性 X 線像、 第 4 図 C は F e 特性 X 線像 、 第 5 図 は F e — P 系平衡状態図 、 第 6 図 A 、 第 6 図 B は 、 実施例 1 に お け る 複合粉末中 の スズ量 と焼結体中 の磁束密度 B 値 、 鉄損 W io / 50
    [0042] との 関係を示す 相 関 図 、 第 7 図 A 〜 C は実施例 2 に お け る還元熟処理温度 と 、 複 台粉末の 酸素量 、 圧粉 密度お よ び焼結密度 と の 関 係を示す相 関 図 、 第 8 図
    [0043] A 〜 C は実施例 5 に お け る加熱処理温度 と 、 複合粉 末の 酸素量 、 圧粉密度お よ び焼結密度 と の 関係を示 す相 関 図で あ る 。
    [0044] 発明 を実施 す る た め の 最良の形態
    [0045] こ の発明 に お い て は 、 スズ含有鉄系焼結材料の焼 結原料粉末 と し て 、 前述 の よ う に 鉄 を 主成分 と す る 粉末の粒子表面 に スズ灑度の 高い 部分 が形成 さ れ か つ そ の スズ濃度の高い部分 に お け る ス ズの の少 く と も 一 部が鉄 ー スズ化合物 と さ れ 、 全 ス ズ量が 1 〜 2
    [0046] 0 重量％ と さ れ た 複合鉄系粉末 を 提供 す る 。 こ の よ う な複合粉末 は 、 単独で 、 ま た は後述 す る よ う に 鉄 粉お よ び Z ま た は リ ン含有粉末 （ 冽 え ば鉄 — リ ン 合 金粉 ） と 混合 し て 焼結 に 供 さ れ る ， そ し て こ の よ う に 複合粉末を用 い て焼結 す れば 、 焼結中 に ス ズが 溶 融 し て も 、 スズ が細 か く 分布 し て い る た め ス ズが粉
    [0047] OMPI WIPO 未粒子 （ 複合粉末粒子自体や混合 し た鉄粉粒子） の 内部 に すみやか に拡散 し 、 その結果スズが粉未粒子 間を押 し 拡げる挙動およ び大きな空孔を残す挙動 と が抑制さ れるの みな らず 、 合金化が迅速かつ均一 に 起 こ る た め 、 α: 相が出現 し 易 く 、 そのた め焼結が促 進されて 、 高密度の焼結体、 すなわ ち機械的お よび 磁気的特性の優れた焼結体を得る こ と がで き 、 し か も スズの添加効果に よ り 結晶粒を大き く す る こ と が で き 、 磁気特性は さ ら に優れ た もの と なる。
    [0048] し 複合粉末中のスズ含有量が 1 重量％ よ り も少 ない場合に は 、 第 1 図 に示す F e - S n 状態図 か ら 理解さ れる よ う に 、 複合粉末単独で焼結 し た場合で さ えも通常の焼結温度で あ る 9 5 G 〜 1 3 0 0 に お いて α 相 が出現せず 、 焼結促進の効果が充分に 得 ら れな い 。 一方 2 0 重量％ を越え る 量の スズを鉄を 主成分 と す る粉末粒子表面に スズ濃度の高い部分 と し て形成さ せ る こ と は困難で あ り 、 こ の場合焼結時 に スズが凝集 し て 、 粗大な スズ粉 を混合 し た場合 と 周様な挙動 が現わ れて し ま い 、 焼結体密度を高め る 効果が発揮さ れ得な く な る 。
    [0049] 上述のよ う な複合粉未 を得る 手段 と し て は、 鉄を 主成分 とする粉末 （ 以下こ れを鉄系母粉末 と記す ） に その鉄系母粉末粒子の粒径 と同程度以下の粒径の スズ化合物粉末を混合 し 、 還元性雰囲気も し く は非
    [0050] 、Ί 酸化性雰囲気中 に て 4 5 0〜 7 0 0 °Cの温度範囲で 加熱処理 し て スズ化合物 を分解する方法を採用 す る こ と が望 ま し い 。 こ こ で使用 さ れる スズ化合物 は 、 加熱 に よ っ て分解 し て スズを生成す る も ので あ れば 良 く 、 具体的 に は 、 酸化スズ （ S n O も し く は
    [0051] S n 02 〉 、 水酸化スズ （ S n ( 〇 H ) 2 ま た は
    [0052] S n 02 ♦ nH 2 〇 ） 、 塩化 ス ズ （ S n C 2 ま た
    [0053] は S n C 2 4 、 さ ら に こ れ ら に結晶水が付い た 場合
    [0054] を含む ） 、 シ ユ ウ 酸スズ （ C 2 0 S n ) 、 硝酸ス
    [0055] ズ （ S π ( N 03 ) 2 ま た は S ϋ ( Ν 03 ) 4 、 さ
    [0056] ら に は こ れ ら に 結晶水が付い た 場合 を 含む ） 、 硫酸
    [0057] ス ズ （ S n S 04 ) 、 硫化ス ズ （ S η · S ま た は'
    [0058] S n S 2 ) か ら 選ばれる 1 種 も し く は 2種以上の混
    [0059] 合粉未を用 い る こ と がで き る 。 こ の よ う な ス ズ化合
    [0060] 物 は いず れも金属 ス ズ と 比較 し て 極め て 脆い た め容
    [0061] 易 に 微粉化する こ と がで き 、 そ の 微細 なスズ化合物
    [0062] を鉄系母粉末 と 混合 し て 還元性雰囲 気も し く は非酸
    [0063] 化性雰囲気で加熟処理 す る こ と に よ っ て 鉄系母粉末
    [0064] 粒子表面 に スズ濃度の高い部分 を 均 一 に 設け た 複合
    [0065] 粉末を得る こ と がで き る 。
    [0066] ま た こ こ で使用 さ れる鉄系母粉末 は 、 基本的 に は
    [0067] 鉄 を主成分 と す る も ので あ っ て 、 かつ 実質的 に S n
    [0068] を含有 し ない も の を用 い る こ と が 望 ま し い 。 具体的
    [0069] に は 、 鉄分量が 99.0%以上 、 不純物元素 と し て 、 炭
    [0070] OMPI
    [0071] , - W1PO 素 （ C ) が 0.02 %以下 、 ケィ 素 （ S i ). 0.10 % 以下、 マ ンガ ン （ M n ) 0,15 %以下も し く は
    [0072] 0.35 %以下、 リ ン （ P ) 0.020%以下、 ィ 才 ゥ ( S ) 0.020%以下の ァ 卜 マ イ ズ純鉄粉 、 ある い は 鉄分量が 98.5wt%以上 、 不純物 と し て 、 炭素が
    [0073] 0.05 %以下、 ケィ 素 0.15 %以下、 マ ンガ ン 0.40 %以下、 リ ン 0.020%以下、 ィ 才 ゥ 0.020% 以下の還元鉄粉 、 さ ら に は合金成分 と し て 1.3〜 1.6 % の ニ ッ ケル （ N i ) 、 0 , 2〜 0 · 6 % の モ リ プ デン （ M o ) 0.4〜 0.7%の銅 ( C u ) 、 0.9〜
    [0074] 1.2%の ク ロ ム （ C r ) の う ち か ら選ばれた Ί 種以 上を含有 し残部が実質的に鉄お よび不可避的不純物 よ り な る低合金鋼粉等を用 い る こ と がで き る 。
    [0075] 上述の加熟処理温度が 4 5 0 °G よ り も低い場合 に は 、 後 に実施冽 2 に 示 す よ う に 、 スズ化合物が充分 に還元されず 、 硬質のスズ化合物が残る た め 、 圧粉 成形 に おける金型摩耗の原因 を招 く と と も に 、 圧粉 密度が充分に上が らず 、 そ の結果焼体結密度も低 く な っ て し ま う 。 一方加熱処理温度が 7 0 0 °C よ り 高 ければ、 同 じ く 実施例 2 で示す よ う に 、 スズが鉄系 母粉末中 に極端 に拡散、 合金化 し て し ま い 、 そ の結 果粉末が硬 く な つ て圧粉密度、 ひい て は焼結体密度 が低下す る 。 こ れ ら の理由 に よ り 加熱処理温度は 4 5 0 〜 7 0 0 の範囲 内 と し た 。 こ こ で本発明法 に よ る スズ含有複合鉄系粉末の 生
    [0076] 成機構 につ い て さ ら に詳細 に説明 を加 える 。
    [0077] ま ず 、 鉄系母粉末 と スズ化合物 と の混合に よ り 、
    [0078] 鉄分 と スズ分 と が 巨視的 に交ざ り 合 っ た 混合物 がで
    [0079] き る 。 こ の場合、 スズ化合物粉末 は細 かい方が よ り
    [0080] 緊密な混合状態 と な る が 、 比較的粗 く て も 次工程以
    [0081] 降で微細化す る か ら 、 鉄系母粉末 と周 じ 粒径以下の
    [0082] 粒径で あれば差 し つ かえ な い 。 かか る混合物 を還元
    [0083] 性雰囲気も し く は非酸化性雰囲気中で 4 5 0 eC 以上
    [0084] に 加熱す る と 、 ス ズ化合物 が分解 し て 金属スズが 出
    [0085] 現 する 。 加熱温度 は スズの融点よ り も充分 に 高い た
    [0086] め 、 た だ ち に 溶融 スズ と な り 、 鉄系.母粉末 と の濡れ
    [0087] 性が 良好な こ と か ら 、 スズが 母粉末粒子表面の一 部
    [0088] ま た は全体を被覆する α 溶融スズ は鉄 と一部反応 し
    [0089] て鉄 - スズ化合物 を鉄系母粉末の粒子表面 に生成 し
    [0090] て 固体 と な り 、 該粉末表面 に S n 濃度の高い部分 を
    [0091] 形成す る 。
    [0092] 第 2 図 に は こ の よ う に し て 製造 し た 鉄 ー ス ズ複合
    [0093] 粉末の粒子表面の走査電子顕微鏡写真 を示 し 、 ま た
    [0094] 第 3 図 はその粒子表面の一部の模式 図を示す 。 第 3
    [0095] 図 に お い て 符号 1 は粒子表面の起伏を示 し 、 ま た そ
    [0096] の粉末表面の極め て細 か い 白 色斑点状の微細析出部
    [0097] 分 2 が 主 と し て 鉄 ー ス ズ化合物で あ る 。 こ の こ と は 、
    [0098] 第 4 図 A〜 C に 示す本発明 の鉄 ー スズ複合粉末粒子
    [0099] CMPI
    [0100] 、 の X線マ イ ク ロ ア ナ ラ イ ザ一写真お よ び X籙周定解
    [0101] 析 に よ り 立証さ れる 。 すなわ ち第 4 図 A は二次電子
    [0102] 線像、 第 4 図 B は第 4 図 A に対応する S n 特性 X線 像、 第 4 図 C は第 4 図 A に対応する F e 特性 X線像
    [0103] で あ り 、 X線解析に よ れば、 粒子表面の微細生成物
    [0104] の主成分は鉄ー スズ化合物 （ F e S n ま た は
    [0105] F e 3 S n も し く は F e S n な ど ） であ り 、 一部金 属スズも同定さ れた 。
    [0106] 上記製法 に おい て 、 加熱温度が低い ほ ど 、 ま た加 熱時間が短いほ ど スズ と 鉄 と の反応が不完全な状態 で終了 し 、 そ れ に応 じ て金属スズが鉄系 ¾粉末粒子 表面に残る こ と が あ る 。 ま た 、 鉄系母粉末粒子の表 面を被覆 し ないで残 っ た スズ （ ま た は 、 こ の スズ が 鉄 と 反応 して生成 し た鉄 ースズ化合物 ） が粒子状に な っ て 、 鉄系母粉未粒子表面に付着 す る 例 も 部分的 に見 ら れる こ と が あ る 。 粉末の特性上 は 、 できる 陧 り の スズ濃度の 高い部分を鉄系 S粉末粒子表面に均 一 に生成させ 、 し かもその スズ僱析部を鉄一スズ化 合物 と する こ と が好 ま し い が 、 その点の みに と ら わ れて加熟温度が 7 0 0 °C を越え て し ま う と 、 今度は 鉄系母粉末粒子表面に 偏析する スズが容易 に その粒 子内部に拡散 、 合金化 し て粉末粒子の硬化を招 く か ら 、 一部金属スズが残る こ と も や むを得ない 。
    [0107] なお 、 鉄系母粉末 に 含有さ れる元素 に よ っ て は 、
    [0108] O PI 上記スズ濃度の 高い部分に 鉄、 スズ以外の第 3 の元 素が含有さ れる こ と も あ り う る 。
    [0109] 本発明法 に おいて 提案 し た 鉄 ー ス ズ複合粉末が き わ め て焼結性 に優れ'て い る理由 は 、 つ ぎの 2 点に よ つ て 説明 さ れる 。 第 1 は 、 すで に 述べ た よ う に ス ズ が微細 に鉄系母粉末粒子表面に存在 する た め 、 そ れ が仮 に 金属スズであ ゥ て も 、 焼結時 に スズの 大き な 流出孔が残 ら ず高密度化する た めで あ る 。 第 2 は 、 と く に スズ分 の少 く と も一部が鉄一スズの化合物 の 形で存在 し 、 そ の鉄 — スズ化合物 の融点が高い た め 、 焼結時液相 が 出 る ま で の間 に スズの鉄中 へ の 拡散が あ る程度進行 し 、 その結果、 スズ濃度の高い部分が 一挙 に 溶融 し て 大き な流出 孔を残 す 現象が抑制 さ れ る た めで あ る 。
    [0110] こ こ で 、 鉄系母粉末粒子 に ス ズ濃度の高い部分を 形成す る公知 の他の方法 と 、 こ の発明 の方法 と の相 違 につ い て説明 する 。
    [0111] 先ず 曰 本国 公告特許公報 4 3 — 1 4 5 7 1 号 に は 、 ス テ ン レス鋼粉の成形性 を改良 す る た め 、 鋼粉を ス ズメ ツ キ 液中 に 浸瀆 し て そ の表面 に スズメ ツ キ処理 を施す方法が記載さ れて い る 。 し か し な が ら 、 こ の 場合に は スズ は金属の形態で鋼粉表面に 存在 す る か ら 、 既 に述べ た よ う な 、 鉄 — ス ズの 化合物 と し て ス ズを含有す る こ と に よ る焼結特性 の 向上 は 望め な い 。 ま た 日 本国公開特許公報 5 4 — 1 9 4 5 8 号に お い て は 、 や は り 合金鋼粉の成形性を改善する 目 的で 鋼粉に 金属スズを混合 し て そ の混合物 を加熱処理す る方法が記載さ れている 。 し か し な が ら こ の方法は スズの化合物 を用 い る こ の発明 の方法 と比較 し て 、 次の 問題点を有する 。
    [0112] 第 1 に 、 前述 し た通 り 金属スズは钦かい ため 、 粉 砕 よ つ て細か く する こ と が難 し い点であ る 。 スズ粉 末の粒度が鉄系 S粉末の粒度よ り も粗い と 、 鉄系母 粉末粒子の う ち 、 表面に スズの濃化 し た部分を持た ない も の が多 く な る 。 第5 ^2 に 、 金属スズを鉄系母粉 末に混合 し て加熱 し た場合 、 スズが鉄 と反応 し て化 合物 と な り 、 し かも スズが鉄系 s粉末粒子の表面に 留 ま るため の 、 加熱温度条件が選定困難な点で あ る 本発明者の実験に よ れば、 鉄系母粉末 に 、 そ れよ り も細かい金属スズの粉末を混合 し て加熟処理す る と 加熱温度が 2 3 0 〜 4 5 0 °C の場合 、 スズが溶融 し て鉄系母粉末粒子表面の一部を被覆するが 、 鉄 と ス ズ と の化合物 は形成さ れな いか ら 、 前述'の よ う な鉄 ー スズ化合物 に よる焼結特性の 向上が望めない 。 一 方、 加熱温度が 4 5 0 °C を越え る と 、 スズが鉄系母 粉夫粒子の 中 に 拡散する現象 がは じ ま り 、 粒子が ス ズの固溶に よ っ て 硬 く な つ て 圧縮性が低下する 。 こ れに対 し て 、 こ の発明の よ う に スズ化合物 を鉄系母 粉末 に 混合 して 加熱 し た 場合 に 、 4 5 0〜 7 0 0 °C
    [0113] の温度範囲でスズが鉄系母粉末粒子の表面 に 鉄 ー ス
    [0114] ズ化合物 と し て 濃化す る の は 、 スズ化合物 が スズの
    [0115] 融点 2 3 0 °C以上 に な っ て も 溶融せず 、 固相状態で
    [0116] スズが鉄系母粉末粒子の 中 に 拡散す る の が難 し い た
    [0117] め と 考え ら れる 。
    [0118] さ ら に 、 こ の発明 に お ける鉄スズ複合粉末の製造
    [0119] 方法 に 類似 し た 技術 と し て 鉄 ー 鋦複合粉末の 製造方
    [0120] 法が 日 本国公開特許公報 5 3 — 9 2 3 0 6号お よ び
    [0121] 日 本国公開特許公報 5 6 — 3 8 4 0 1 号 に て 明 ら か
    [0122] に さ れ て い る 。 こ れ ら と本発明 と の根本的な相違点
    [0123] は次の通 り で あ る 。 す なわ ち 、 第 1 に 、 公知 の鉄 —
    [0124] 銅複合粉末の製造方法 に お い て は 、 複合 さ せ る た め
    [0125] の加熱温度を鍋 の融点以下 と し て い る の 対 し 、 本発
    [0126] 明 法で はスズの融点以上の加熱温度を 用 い て い る た
    [0127] め 、 スズが い つ た ん鉄系母粉末 を被覆 す る 過程を経
    [0128] て お り 、 よ り 均 -一なス ズ分布が実現で き る 。 第 2 に 、 公知 の鉄一銅複合粉末製造方法 に よ っ て は 、 銅 の形
    [0129] 態 は金属銅であ る の対 し 、 本法で は ス ズの少な く と
    [0130] も一部 は鉄 — ス ズ化合物 と な っ て い る 。 し た が っ て 、 鉄 ー 鋦複合粉末 に お い て は 、 混粉 法 に 比較 し て焼結
    [0131] 性す なわ ち 焼結密度の 大幅な 向 上 は 見 ら れな い の に
    [0132] 対 し 、 本法で は顕著な向上が認 め ら れる の で あ る 。
    [0133] な お本発明法 の 鉄 ー スズ複合粉末の重要な応用 と
    [0134] OMPI
    [0135] ^ AT10 し て 前述の よ う に焼結磁性部品 が上げ ら れる 。 ま た
    [0136] 磁気特性向上元素 と して知 ら れる P を周 時に添加 し
    [0137] て焼結体を製造す る こ と に よ り 、 さ ら に優れた特性
    [0138] が得 ら れる
    [0139] こ の発明の方法に おい て は上述の よ う な複合粉末
    [0140] を単独で圧粉成形お よ ぴ焼結 し て ち良 く 、 あ る い は
    [0141] 複合粉末を鉄粉 と混合 し て焼結 し ても良い 。 ま た鉄
    [0142] ー スズ ー リ ン系の焼結材料を得る 口 kに は上述の よ
    [0143] う な複合粉 と リ ン添加原料 と し て の リ ン含有粉末例
    [0144] ば鉄ー リ ン合金粉 あ る い は赤 リ ン粉等 と を混合す
    [0145] るか ま た は複合粉 、 リ ン含有粉未お よび鉄粉を混合
    [0146] し 、 圧粉成形お よ ぴ焼結す れば良い 。 も ち ろん潤 滑
    [0147] 材を所定量混合 し て圧粉成形する場合ち こ の発明 の
    [0148] 方法に含ま れる 。
    [0149] 最終的 に得 ら れる焼結体中 の ス ズ含有量 は Ί 〜 1
    [0150] 0 重量％ の範囲内 と する こ と が 望ま し い 。 焼結体の
    [0151] スズ含有量が 1 重量％未満で は必然的 に複合粉末の
    [0152] スズ含有量が 1 重量％未満 と な り 、 前述の よ う に焼
    [0153] 結促進の効果が得ら れず 、 一方焼結体のスズ含有量
    [0154] が 1 0 重量 % を越え れば第 1 図 の F e - S n 状態図
    [0155] か ら 明 ら かな よ う に焼結後の冷卸過程で非磁性の金
    [0156] 属閤化合物相 （ F e S n ) が析出 し 、 焼結体の 気
    [0157] 特性を劣化さ せ る
    [0158] ま た鉄一スズ ー リ ン系焼結体の場合に は焼結体中 一 ¾ J
    [0159] A 〜 ' - , の リ ン含有量を 0.1〜 2重量％ の範囲 内 と す る こ と が望ま し い 。 リ ン含有量が 0.1重量％ よ り 少な けれ ば第 5 図の F e — P系状態図 か ら 理解さ れる よ う に 、 通常の焼結温度で あ る 9 5 0〜 1 3 0 0。Cに お い て
    [0160] 相が 出現せず 、 リ ン 添加 に よ る焼結促進の効果が 得 ら れない 。 も ち ろ ん スズが共存す る こ と に よ り 、
    [0161] « 相 を出現 さ せ る に 必要な リ ン 璗 も代わ っ て く る が 、 鉄一 リ ン系で α相 が 出現 し な い程度の少な い リ ン量 で は 、 鉄一ス ズ ー リ ン系 に お い て も 添加 の効 果が極 め て小さ い と 考え ら れる。 一方 リ ン源 と な る べ き粉 末の 添加 は 、 周知 の よ う に 混合粉末の圧縮性を劣化 さ せ 、 特 に リ ン蠱が 2 重量％ を越え れば圧粉密度が 極め て 低 く な り 、 そ の結果焼結密度が低下 す る と と も に 、 焼結に よ る寸法変化が大き く な つ て 焼結体の 寸法精度が劣化 す る 。
    [0162] 以下に こ の発明 の実施例 お よ び比較例 を記 す 。
    [0163] 実施例 1
    [0164] 一 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マ イ ス鉄粉 に 、 一 3
    [0165] 2 5 メ ッ シ ュ の粒度の S n 0粉末 を種々 の 量混合 し 、 ア ン モニ ア分解 ガ ス気 ^中 に お い て 6 0 0で で 6 0 分間加熱 し 、 スズ量の 異な る種々 の鉄 ー ス ズ複合粉
    [0166] 末を得 た 。 そ れぞれの粉末 に ス テ ア リ ン 酸亜鉛 Ί 重
    [0167] 量％ を 混合 し て 、 成形圧力 7 tZ cnf で成形 し た の ち 、 ア ン モニ ア分解 ガ ス気流中 に お い て Ί 3 0 0 °Cで 6
    [0168] O PI 鶴 0 分焼結 し た 。 第 6 図 A 、 第 6 図 B に は、 複合粉末 中 の スズ量 と焼結体中の磁束密度 B （ 磁界 2 5 0e にお ける磁束密度 ） 'お よぴ鉄擤 W 10 / 50 ( 磁束密度 1 0 k G 、 周波数 5 0 H z に お ける鉄損 ） との 関係 を示す 。
    [0169] こ れ ら の 図 に示さ れる如 く S n が 1 重量％以上に な る と 、 磁束密度が大き く 、 鉄損が小さ く なる傾向 が顕著であ る 。 た だ し 、 磁束密度は S n が 5 重量％ 以下 に なる と逆に 減少 し 、 2 0 重量 96 を越える と 、 S n 無添加の場合よ り も む し ろ小さ く なる 。 一方、 鉄攝 も S n が 2 0 重量 % を越え る と む し ろ増加 し て 好ま し く ないが、 こ れは 2 0 重量％ を越える S n は 鉄粉粒子表面 に 均一 に 存在 し え な い ので 、 焼結体に 大きな空孔が残る現象 に よる も の と考え ら れる 。 実施例 2
    [0170] 一 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マイ ズ鉄粉 に 、 一 3 2 5 メ ッ シ ュ の粒度の 5 n 0 2 粉末 ま た は S n 〇 粉 末を 、 スズ量に換算 し て 4 重量％混合 し 、 ア ンモニ ァ分解ガ ス気流中 に お い て 4 0 0 〜 8 0 0 。C の 温度 範囲内の種々 の温度で 6 0 分間加熱 し て還元処理を 行ない 、 鉄 ー スズ複合粉末を得た 。 複合粉末中 の酸 素量、 圧粉成形後焼結前の圧粉密度 、 お よび最終的 な焼結体の焼結密度を、 混合粉末の還元処理温度 と 対応さ せて 第 7 図 A 〜第 7 図 C に 示 す 。 ま た参考の
    [0171] , た め従来法 と し て 、 周 じ ァ 卜 マ イ ズ鉄粉 に 一 2 5 〇 メ ッ シ ュ の金属スズ粉を 4重量％添加混合 し 、 前記 と周様に圧粉成形お よ び焼結 し た 場合 （ 日 本国公開 特許公報 4 8 — 1 0 0 2 8号記載の方法 ） の圧粉密 度、 焼結密度を第 7 図 B 、 第 7 図 C に合せて 示す 。 た だ し 、 圧紛成形 は ス テ ア リ ン酸亜鉛 1 %を混合 し て成形圧力 7 t / cnf で行な い 、 焼結 は ア ン モ ニ ア分 解ガス 中 、 Ί Ί 5 0。C、 6 〇 miriと し た 。
    [0172] 第 7 図 A〜 Cか ら 明 ら かな よ う に 、 スズ酸化物 と 鉄粉 と の混合粉末 に 対 し 4 5 0〜 7 0 0 °Cの温度で 還元処理 す る こ と に よ っ て スズ酸化物 が充分 に 還元 さ れ 、 スズ濃度の高い部分が鉄粉粒子表面 に設け ら れ た 複合粉末が得 ら れた 結果 、 従来法 よ り も格段 に 高い密度の焼結体を得る こ と がで き た 。
    [0173] 実施例 3
    [0174] 一 8 0メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マ イ ズ鉄粉 に 、 — 3 2 5 メ ッ シ ュ の粒度の S n 0粉 を ス ズ量 に 換算 し て 4重量 ％混合 し 、 ア ン モ ニ ア分,解 ガ ス気流中 に お い て 6 0 0 eCで 1 時間加熱 す る こ と に よ り 鉄一スズ複 合粉末を作成 し た 。 得 ら れた粉末 に 、 潤 滑材 と し て ス テ ア リ ン酸亜鉛 を 1 重量％添加 し 、 7 t Z cnf の圧 力 で圧粉成形 し た 。 続い て 成形体を ア ン モ ニ ア分解 ガ ス気流中 に お い て Ί 2 0 0 °Cで 1 時間焼結 す る こ と に よ り 、 鉄 ー スズ焼結体を得た 。 但 し 焼結体形状 は、 外径 3 & 、 内径 2 5 mm、 髙さ 6.5 mの リ ング 状 と し た 。 得 ら れた焼結体の密度を調べる と と も に 磁気特性 と し て磁束密度 値、 保磁力 H e 、 最大 透磁率 max 、 お よび鉄損 W 10 / 50 値を調 べた。 そ の結果を第 1 表に示す 。
    [0175] 比較例 1
    [0176] 曰 本国公開特許公報 4 8 — 1 0 0 2 8号記載の方 法に従い、 — 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マイ ズ鉄粉 に 、 ― 2 5 0メ ッ シ ュ の スズ粉を 4重量％ 混合 し 、 さ に 添加剤 と し て ス テア リ ン酸亜鉛を 1 重量％添 加 し 、 実施例 2 と同様に圧粉成形お よび焼結 し て鉄 ー スズ焼結体を得 た 。 焼結体の密度および各種磁気 特性を第 1 表に併せて示す 。
    [0177] 実施例 4
    [0178] 実施例 3 と同 じ鉄ー スズ複合物粉末に 、 リ ン源 と し て 一 3 2 5 メ ッ シ ュ の鉄一 リ ン合金粉末 （ リ ン含 有量 1 を 、 混合粉末中の リ ン含有量が 0.6重量 9 と な る よ う に 添加 し 、 さ らに 潤 滑材 と し てステ ア リ ン酸亜鉛を 1 重量％添加 し 、 実施例 2 と 周様に圧粉成形お よ び焼結 し て 、 鉄一スズ— リ ン焼 結体を得た 。 焼結体の密度お よび各種磁気特性を第 1 表 に 示す。
    [0179] 比較例 2
    [0180] 一 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マ イ ズ鉄粉 に 、 — 2 5 0 メ ッ シ ュ の スズ粉 と一 3 2 5 メ ッ シ ュ の粒度の
    [0181] 鉄一 リ ン合金粉未 （ リ ン含有量 1 6 重量 96 ) を 、 混
    [0182] 合粉末中 の ス ズ含有量が 4 重量 0 /0 、 リ ン 含有量が
    [0183] 0.6重量％ と なる よ う に 添加混合 し 、 さ ら に 潤滑剤
    [0184] と し て ス テ ア リ ン 酸亜鉛 を 1 重量％ 添加 し 、 実施例
    [0185] 3 と 同様に圧粉成形およ び焼結 し て 、 鉄 ー スズ ー リ
    [0186] ン系焼結体を得 た 。 '得 ら れ た 焼結体の密度、 各種磁
    [0187] 気特性を第 1 表 に示す 。 第 1 表
    [0188] 第 1 表か ら 明 ら か な よ う に こ の 発明 の実施例 3 お
    [0189] よ び 4 に よ っ て 得 ら れた焼結体 は 、 従来法 に よ る 比
    [0190] 較例 Ί お よ び 2 に よ っ て 得 ら れ た 周組成の焼結体 と
    [0191] 比較 し て 焼結密度が高 く 、 そ の た め磁束密度が高い
    [0192] と と も に 保磁力 が小 さ く 、 かつ 透磁率が大き い と と
    [0193] も に鉄損が小さ い等 、 優れた 磁気特性を示す 。
    [0194] 実施例 5
    [0195] 一 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マ イ ズ鉄粉 に 、 一 3
    [0196] 2 5 メ ッ シ ュ の粒度の H 2 S n 03 ( メ タ スズ酸 ；
    [0197] OMPI
    [0198] 舊0 一 水酸化スズの一種 ） 粉末を 、 スズ量に 換算 し て 4 重
    [0199] 量％混合 し 、 ア ン モニア分解ガス気流中 に おいて 4
    [0200] 0 0 〜 8 0 0 で の温度範囲内の種々 の温度で 6 0 分
    [0201] 間加熱処理を行な い 、 鉄ー スズ複合粉末を得た 。 複
    [0202] 合粉末中の酸素量、 圧粉成形後焼結前の圧粉密度、
    [0203] お よび最終的な焼結体の焼結密度を、 混合粉末の還
    [0204] 元処理温度と対応さ せて第 8 図 A〜第 8 図 C に 示す
    [0205] ま た参考のた め従来法 と し て 、 周 じ ァ 卜 マ イ ズ鉄粉
    [0206] に 一 2 5 0 メ ッ.シ ュ の金属 スズ粉 を 4 重量％ 添加混
    [0207] 合，.し 、 前記 と周様に圧粉成形およ び焼結 し た場合
    [0208] ( 日 本 ffl公開特許公報 4 8 — 1 0 0 2 8 号記載の方
    [0209] 法 ） の圧粉密度、 焼結密度を 、 第 8 図 B 、 第 8 図 C
    [0210] 中 に合せて示す 。 た だ し 、 圧粉成形はス テ ア リ ン酸
    [0211] 亜鉛 1 %を混合 し て成形圧力 7 t / w で行ない 、
    [0212] 焼結は ア ン モ ニ ア分解ガ ス 中 、 1 1 5 0 で 、 6 0 分
    [0213] と し た 。 第 8 図 A 〜 C か ら 明 ら かな よ う に 、 メ タ ス
    [0214] ズ酸 と鉄粉 と の混合粉末 に 対 し 4 5 0 〜 7 0 0 で の
    [0215] 温度で還元処理する こ と に よ っ て メ タ スズ酸が充分
    [0216] に 分解 し 、 スズ濃度の高い部分 が鉄粉粒子表面に 設
    [0217] け ら れた複合粉末が得 ら れた結果、 従来法よ り も格
    [0218] 段に 高い密度の焼結体を得る こ と がで きた 。
    [0219] 実施例 6
    [0220] 鉄系母粉末 と し て 一 8 0 メ ッ シ ュ の粒度の ァ 卜 マ
    [0221] ィ ズ鉄粉を用 い 、 こ れに スズ含有粉末 （ いずれも 一
    [0222] '- — .、-、 » '： - · ν υ 2 〇 0 メ ッ シ ュ 粒度 ） を所定量混合 し 、 第 2 表 に 示 す条件でスズを 4 重量％含有する鉄 ー スズ複合粉末 を作成 し た 。 こ の う ち A 、 B 、 C 、 D 、 E は本発明 に よ るもので 、 F お よび G は比較例で あ る 。
    [0223] 第 2 表
    [0224]
    [0225] 得 ら れた そ れぞれの粉末 に 潤 滑剤 と し て ス テ ア リ ン 酸亜鉛を Ί 重量％添加 し 、 7 tZcf の 圧力 で圧粉 成形 し た 。 続い て 成形体を ア ン モ ニ ア 分解ガ ス 気流 中 に お い て 1 2 0 0' で Ί 時間焼結す る こ と に よ り 鉄 ー スズ焼結体を得た 。 但 し 焼結体形状 は 、 外径 3
    [0226] 8 mm、 内径 2 5 mm、 高 さ 6.5mmの リ ング状 と し た 。
    [0227] 得 ら れた焼結体の密度を 調 べ る と と も に 、 磁気特性 と し て磁束密度 B ^ 値 、 保磁力 H c を測定 し た 結果 を第 3 表に 示 す 。
    [0228] O PI 第 3 表
    [0229]
    [0230] ,第 3 表か ら 明 ら かな よ o に こ の発明 の方法に よ つ て得 ら れた焼結体は、 従来法に よ る焼結体 と 比較 し て 焼結密度が高 く 、 その た め磁束密度が高い （ > Ί
    [0231] 4 k G ) と と も に保磁力 が小さ く （ < 1 Oe ) 钦質磁
    [0232] 性材料 と し て 優れた磁気特性を示 す 。
    [0233] 産業上の利用可 I 性
    [0234] 以上の説明で 明 ら かな よ う に こ の発明の鉄 — スズ
    [0235] 複合粉末に よ れば、 焼結密度が 高 く 、 と く に 磁気特
    [0236] 性の優れた スズ含有鉄系焼結材料すなわ ち 鉄一 スズ
    [0237] 系焼結材料を実際的 に 製造する こ と が可能 と なる票 著な効果が得ら れる。 し たが つ て この発明 に よ る複
    [0238] 合粉末は 、 モ ー タ ー等の電気隳器の鉄芯な ど と し て 使用 さ れる軟質磁性部品 、 あ る い は高強度 ^ sa
    [0239] 耗性が要求さ れる機械部品等の焼結原料に最適な も ので あ る。
    [0240] ΟΜΡΙ
    权利要求:
    Claims 請求の範囲
    1 . 鉄を i成分 と する個々 の粉末粒子の表面 に スズ 濃度の高い部分が形成さ れ 、 そ の スズの少な く と も 一部が鉄 と スズ と の化合物 と な っ て お り 、 かつ 全ス ズ含有量が 1 〜 2 0 重量％ の範囲 内 で あ る こ と を特 徴 と する スズ含有鉄系粉末 。
    2 . 鉄を主成分 と す る粉末 に 、 酸化 ス ズ、 水酸化ス ズ 、 塩化スズ 、 シ ユ ウ酸スズ 、 硝酸 スズ、 硫酸スズ お よ び硫化 スズの う ち か ら 選ば れた 1 種以上の粉末 を 、 スズ量に換算 し て 1 〜 2 〇 重量％混合 し 、 非酸 化性 ま た ば還元性雰囲気中 に て 4 5 0 〜 7 0 0 の 温度で加熱処理する こ と を特徴 と す る 、 ス ズ含有鉄 系粉末の 製造方法
    3 . 前記酸化スズ 、 水酸化ス ズ 、 塩化 ス ズ 、 シ ユ ウ 酸ス ズ 、 硝酸 スズ 、 硫酸ス ズ 、 お よ び硫化 ス ズ の う ち か ら 選ばれ た 1 種以上 の粉末 と し て 、 前記鉄 を 主 成分 と す る粉末の粒径 と 周 じ 粒径 以下の粒径 の も の が用 い ら れる 請求の範 囲第 2 項記載 の方法 。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI509642B|2015-11-21|Rare earth permanent magnet and its manufacturing method
    JP5477282B2|2014-04-23|Ｒ−ｔ−ｂ系焼結磁石およびその製造方法
    CN102282279B|2013-10-02|R-t-b系烧结磁铁的制造方法
    JP2687125B2|1997-12-08|エンジン用バルブ部品に用いる焼結金属コンパクトおよびその製造方法。
    CN102471856B|2015-04-01|合金组成物、铁基纳米结晶合金及其制造方法
    JP3813311B2|2006-08-23|元素状粉末の熱化学処理による鉄アルミナイドの製造方法
    JP3741597B2|2006-02-01|多元系希土類−鉄格子浸入型永久磁石材料、およびそれからなる永久磁石、ならびにそれらの製造方法
    US20060099105A1|2006-05-11|Pre-alloyed iron based powder
    ES2212523T3|2004-07-16|Polvo de acero para la preparacion de productos sinterizados.
    US4029476A|1977-06-14|Brazing alloy compositions
    JP6160760B1|2017-07-12|軟磁性合金および磁性部品
    JPWO2002103719A1|2004-10-07|希土類永久磁石材料
    JP2843900B2|1999-01-06|酸化物粒子分散型金属系複合材料の製造方法
    EP2219195A1|2010-08-18|High-strength soft-magnetic composite material obtained by compaction/burning and process for producing the same
    JP2008028162A|2008-02-07|軟磁性材料の製造方法、軟磁性材料、および圧粉磁心
    EP2659014B1|2017-04-05|Iron based powders for powder injection molding
    US4299629A|1981-11-10|Metal powder mixtures, sintered article produced therefrom and process for producing same
    German et al.1984|Enhanced sintering treatments for ferrous powders
    CN101407889A|2009-04-15|粉末冶金稀土铜包铁合金含油轴承及其制造方法
    WO2004029313A1|2004-04-08|高硬度・高強度で強靭なナノ結晶金属バルク材及びその製造方法
    US4954171A|1990-09-04|Composite alloy steel powder and sintered alloy steel
    EP0379583B1|1995-08-02|SINTERED MAGNETIC Fe-Co MATERIAL AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION
    WO2011045391A1|2011-04-21|Nitrogen containing, low nickel sintered stainless steel
    US4093454A|1978-06-06|Nickel-base sintered alloy
    JP2001513143A|2001-08-28|合金鉄及びプレアロイを用いた高密度成形プロセス
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0151185B1|1991-05-08|
    DE3484566D1|1991-06-13|
    EP0151185A4|1985-10-14|
    US4824734A|1989-04-25|
    EP0151185A1|1985-08-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1984-12-06| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1984-12-06| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB SE |
    1985-01-31| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1984902076 Country of ref document: EP |
    1985-08-14| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1984902076 Country of ref document: EP |
    1991-05-08| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1984902076 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP9857783A|JPS59226101A|1983-06-02|1983-06-02|Tin-containing ferrous powder, production thereof and using method|
    JP8699884A|JPS60230901A|1984-04-28|1984-04-28|Production of tin-containing ferrous powder|DE19843484566| DE3484566D1|1983-06-02|1984-06-01|Zinn enthaltendes eisenpulver und dessen herstellungsverfahren.|
    [返回顶部]