專利名稱：粉末冶金用鐵基混合粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金用鐵基粉末混合粉，特別涉及提高鐵基粉末混合粉向金屬鑄型的填充性。
背景技術(shù)：
一般地，粉末冶金用鐵基粉末混合粉(下面也稱作鐵基混合粉末)是在作為基體的鐵基粉末中，混合銅粉、石墨粉、磷化鐵粉等合金用粉末；硬脂酸鋅等潤滑劑；和根據(jù)需要添加的切削性改善用粉末進(jìn)行制造的。但是，該鐵基混合粉末含有大小、形狀和密度都不同的多種粉末。為此，在進(jìn)行混合后輸送、裝入或卸出料斗、向金屬鑄型填充和加壓成型等時，在混合粉中粒子不均勻地分布，粒徑、形狀、化學(xué)組成等容易產(chǎn)生偏析。
例如，鐵粉和石墨粉的混合粉，通過輸送中的振動，鐵粉和石墨粉在輸送容器內(nèi)分別自由地運(yùn)動、移動，在混合粉內(nèi)形成不均勻的分布。特別是已知比重小的石墨粉在輸送容器內(nèi)上浮至表面。另外，裝入料斗的鐵粉和石墨粉的混合粉在料斗內(nèi)移動時，產(chǎn)生偏析。因此，從料斗排出的混合粉在排出的初期、中期、終期，其石墨粉濃度分別有很大的差異。
將產(chǎn)生這樣的偏析的混合粉加壓成型做成成型體，當(dāng)再進(jìn)行燒結(jié)得到最終制品燒結(jié)體時，每個燒結(jié)體的組成發(fā)生變動，因此其尺寸及強(qiáng)度產(chǎn)生很大的偏差，形成次品。另外，混合在鐵粉中的銅粉、石墨粉、磷化鐵粉等都是比鐵粉小的粉末，故使混合粉的比表面積增大，使其流動性下降。并且，流動性的系將也是降低混合粉向成型金屬鑄型中的填充速度、降低成型體的生產(chǎn)性的原因。
作為防止這樣的偏析的技術(shù)，例如在特開平01-219101號公報(bào)中提出了鐵基混合粉末，該粉末以硬脂酸鋅作為粘合劑，使石墨粉附著于鐵基粉末表面。另外，本發(fā)明者等在特開平03-162502號公報(bào)中提出了一種方法，使用金屬皂類和脂肪酸作為粘合劑，使合金用粉末附著在鐵基粉末表面。另外，在特許第3004800號公報(bào)中提出了鐵基混合粉，該粉使用不含有金屬元素的粘合劑，使合金用粉末附著在鐵基粉末表面。根據(jù)特許第3004800號公報(bào)中記載的技術(shù)，可以減輕燒結(jié)爐的污染。
但是，采取了所述的偏析防止技術(shù)的鐵基混合粉末，特別是將粉化的鐵粉用在鐵基粉末中的鐵基混合粉末，在成型金屬鑄型的填充性、特別是對幅窄部分的填充性存在問題。也就是，將這些鐵基混合粉末向例如齒輪形狀的金屬鑄型中填充時，對幅窄的齒尖端部分的填充密度比其它部分小。這樣由于部位的不同導(dǎo)致的填充密度的不同，可能在燒結(jié)時產(chǎn)生由于尺寸變化率的部位帶來的不同，使制品(燒結(jié)體)的尺寸精度下降。另外，這樣齒尖端部分的填充密度的低下也會導(dǎo)致齒尖端燒結(jié)密度的低下，可能使齒輪強(qiáng)度下降。通常在齒輪中由于齒尖端部分作用最大的應(yīng)力，因而希望提高齒尖端的填充密度。
而且，最近從考慮保護(hù)地球環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，正在要求降低汽車等的耗油量，實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化。對應(yīng)這樣的傾向，汽車部件方面也要求部件向小型化發(fā)展。為此，部件所受的應(yīng)力傾向于提高，迫切要求具有高強(qiáng)度的部件。在鐵基燒結(jié)部件中，如果是相同成分，密度越高越具有高的強(qiáng)度，故迫切要求原料粉的鐵基混合粉末具有優(yōu)良的壓縮性。考慮壓縮性，作為鐵基粉末的粉化鐵粉比還原鐵粉好，但是粉化鐵粉存在填充性差的問題。
針對這樣的問題，本發(fā)明人在特開2002-180103號公報(bào)中提出了一種技術(shù)方案，通過控制鐵基粉末的晶界分布，改善對比較窄的部分的填充性。但是，隨著金屬鑄型形狀的復(fù)雜化及小型化，要求進(jìn)一步改善填充性。
另外，對填充方法本身的研究，例如在特開平09-267195號公報(bào)中提出了一種方法，使鐵基混合粉末均勻地填充在成型金屬鑄型中。在特開平09-267195號公報(bào)中記載的技術(shù)是一種均勻地填充鐵基混合粉末的方法，其中，設(shè)置使氣體向粉箱內(nèi)流出的導(dǎo)管，使用該導(dǎo)管，使氣體向粉箱內(nèi)的鐵基混合粉末層中流出。但是，該技術(shù)中因?yàn)樾枰厥獾难b置，使制造成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粉末冶金用鐵基混合粉末，該粉末有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，具有優(yōu)良的壓縮性和填充性。
本發(fā)明人為了解決上述問題，對含有鐵基粉末和合金用粉末或者再含有切削性改善用粉末的鐵基混合粉末中的，涉及壓縮性和填充性的各種因素進(jìn)行深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使合金用粉末的銅粉部分合金化在鐵基粉末表面，使其附著的同時，將該鐵基粉末作成具有特定的粒度分布的粉末，由此可以在非常窄的空穴的實(shí)際應(yīng)用中，使填充性大幅度得到改善，其超過可以利用特性試驗(yàn)中進(jìn)行的填充性的值預(yù)想的程度，即，可以使實(shí)際使用中的成型品的質(zhì)量偏差顯著地降低(以下稱實(shí)機(jī)填充性)。
本發(fā)明是在所述觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入研究而完成的。也就是，本發(fā)明的主要內(nèi)容如下(1)一種鐵基混合粉末，含有鐵基粉末、石墨粉末、及游離潤滑劑，或者再含有切削性改善用粉末，前述石墨粉末和(添加時)前述切削性改善用粉末利用粘合劑固定在前述鐵基粉末表面上，其特征在于，前述鐵基粉末是由在表面使銅粉部分合金化而附著的粉化鐵粉構(gòu)成，或者更優(yōu)選含有粉化純鐵粉，而且，滿足前述鐵基粉末的粒度分布為粒徑小于45μm的粒子18.5質(zhì)量％以下；粒徑75μm以上小于150μm的粒子46質(zhì)量％以上；粒徑150μm以上小于180μm的粒子小于10小于質(zhì)量％；粒徑180μm以上的粒子0.5質(zhì)量％以下。
這里，前述鐵基粉末的表觀密度為2.85Mg/m3以上。
(2)如(1)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，含有0.5～30質(zhì)量％的銅。
(3)如(1)或(2)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，將前述銅粉設(shè)定為平均粒徑20～100μm的銅粉。
(4)如(1)至(3)中任何一項(xiàng)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，使前述石墨粉末的附著度為85％以上。
(5)如(1)至(4)中任何一項(xiàng)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，相對前述鐵基粉末和石墨粉末和(添加時)切削性改善用粉末的總量100重量份，使前述粘合劑的添加量為0.1～1.0重量份。
(6)如(5)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，前述粘合劑是選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撐雙硬脂酸酰胺中的一種或兩種以上。
(7)如(5)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，前述粘合劑是選自油酸、錠子油、渦輪機(jī)油中的至少一種和硬脂酸鋅的熔融混合物。
(8)如(1)至(7)中任何一項(xiàng)中的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，相對前述鐵基粉末和石墨粉末和(添加時)切削性改善用粉末的總量100重量份，前述游離潤滑劑的含量是0.1～0.5重量份。
(9)如(8)中的粉末冶金用鐵基混合物，其特征在于，前述游離潤滑劑含有選自熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的至少一種；或者還含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺、分子量1萬以下的聚乙烯、以及乙撐雙硬脂酸酰胺和分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的至少一種。
(10)如(9)中的粉末冶金用鐵基混合物，其特征在于，前述熱塑性樹脂粉相對前述熱塑性樹脂粉總量，使其含有50質(zhì)量％以上的選自單體丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及芳香族乙烯化合物中的至少一種，而且一次平均粒徑為0.03～5μm，凝集平均粒徑為5～50μm，溶液比粘度法測定的平均分子量為3萬～500萬。


圖1是示意性表示填充性評價(jià)用試驗(yàn)裝置概要的說明圖。
圖2是表示一次粒子粒徑、凝集粒子粒徑的定義的說明圖。
圖3A是示意性表示在實(shí)機(jī)填充性評價(jià)中使用的正齒輪的形狀的說明圖(俯視圖)。
圖3B是示意性表示在實(shí)機(jī)填充性評價(jià)中使用的正齒輪的形狀的說明圖(側(cè)視圖)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的粉末冶金用鐵基混合粉末是含有鐵基粉末、石墨粉末、游離潤滑劑的鐵基混合粉末。另外，本發(fā)明的粉末冶金用鐵基混合粉末中也可以混合切削性改善用粉末。另外，本發(fā)明的粉末冶金用鐵基混合粉末也可以添加粘合劑，該粘合劑用于將石墨粉末和添加時的切削性改善用粉末固定在鐵基粉末的表面上。如果有前述以外的合金用粉末及添加劑需要添加，不排除使用，但是基本不需要。
本發(fā)明的粉末冶金用鐵基混合粉末的表觀密度優(yōu)選3.1Mg/m3以上。
本發(fā)明使用的鐵基粉末優(yōu)選使用粉化純鐵粉、和在粉化純鐵粉表面部分合金化銅粉而使其附著的粉化鐵粉的混合粉。作為鐵基粉末的原料通過使用粉化純鐵粉，進(jìn)一步提高鐵基混合粉末的壓縮性。
另外，也可以單獨(dú)使用在粉化純鐵粉表面部分合金化銅粉并使其附著的粉化鐵粉，但是，通過添加混合不擴(kuò)散附著銅粉的粉化純鐵粉，可以進(jìn)一步改善實(shí)機(jī)填充性。相對鐵基粉末整體，不擴(kuò)散附著銅粉的粉化純鐵粉的適當(dāng)?shù)幕旌狭繛?9％以下，特別優(yōu)選混合50～90質(zhì)量％。
本發(fā)明主要使用的、部分合金化銅粉使其附著的粉化鐵粉，優(yōu)選以水粉化狀態(tài)鐵粉為原料，同時進(jìn)行銅粉附著處理和最終還原處理，進(jìn)行制造。
水粉化狀態(tài)鐵粉是一種也作為粉化純鐵粉的原料的，采用水粉化法從金屬液中制造的未還原的鐵粉。水粉化狀態(tài)鐵粉優(yōu)選含有C小于0.3質(zhì)量％、O0.3～0.9質(zhì)量％。當(dāng)鐵粉中的C含量小于0.3質(zhì)量％的情況下，可以進(jìn)一步改善最終還原處理后得到的鐵粉的壓縮性。另外當(dāng)O含量為0.3質(zhì)量％以上時，在用于銅粉的部分合金化進(jìn)行的熱處理時，不過度地促進(jìn)Cu的擴(kuò)散，故可以抑制Cu的固熔硬化，進(jìn)一步改善鐵粉的壓縮性。
作為水粉化狀態(tài)鐵粉的C、O以外的不可避免的雜質(zhì)，可以允許含有0.2質(zhì)量％以下的Si、0.2質(zhì)量％以下的Mn、0.01質(zhì)量％以下的P、0.01質(zhì)量％以下的S、0.03質(zhì)量％以下的Cr、50質(zhì)量ppm以下的N等。
最終還原處理后的C和O分別降低至0.0005～0.005質(zhì)量％、0.01～0.3質(zhì)量％，其它的雜質(zhì)幾乎沒有變化。
在本發(fā)明中，將合金用粉末的銅粉，部分合金化在粉化鐵粉的表面并使其附著。通過將銅粉部分合金化在粉化鐵粉表面上使其附著，可以顯著提高鐵基混合粉末的實(shí)機(jī)填充性。另外，銅粉的部分合金化附著技術(shù)本身，作為取代粘合劑進(jìn)行的附著的偏析等防止技術(shù)，可以通過特開昭53-92306號公報(bào)、特開平10-96001號公報(bào)、以及“CopperSegregation-free Premixed Iron Powder for Powder metallurgy”(KawasakiSteel Technical Report 42(May 2000)p.36-40)等進(jìn)行了解。但是，如上述Technical Report中所述，認(rèn)為當(dāng)利用粘合劑附著銅粉時，顯示與部分合金化附著時幾乎相同的特性。也就是，以前不知道通過使銅粉的部分合金化附著和鐵基粉末的粒度分布控制等相配合，顯著地提高鐵基混合粉末的填充性、特別是實(shí)機(jī)填充性。
在將銅粉部分合金化在粉化鐵粉的表面使其附著時，優(yōu)選如下方法，即優(yōu)選將平均粒徑20～100μm的銅粉混合在粉化狀態(tài)鐵粉中，做成混合粉之后，通過熱處理使銅粉中的銅部分?jǐn)U散在鐵粉表面，并且使銅粉附著在粉化狀態(tài)鐵粉表面。使銅粉部分合金化附著之后，通?？梢赃M(jìn)行最終還原熱處理，但是，從此時抑制擴(kuò)散在鐵粉粒子中的Cu量，并且進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的壓縮性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選附著的銅粉的平均粒徑為20μm以上。另一方面，考慮使銅粉的部分合金化附著充分地進(jìn)行，并進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的實(shí)機(jī)填充性，優(yōu)選銅粉的平均粒徑為100μm以下。
銅粉的平均粒徑采用以篩分級得到的粒度分布為基礎(chǔ)重量基準(zhǔn)的累計(jì)率50％時的粒徑。
銅粉可以使用純銅粉(電解銅粉、粉化銅粉、氧化還原銅粉、將這些粉碎或造粒后的銅粉等)，允許混入1質(zhì)量％以下的元素。另外，優(yōu)選銅粉混合、部分合金化附著，以相對鐵基混合粉末的總量的銅量計(jì)算，使銅的含量為0.5～30質(zhì)量％。從預(yù)期的合金化效果(粉末冶金制品的強(qiáng)化等)考慮，優(yōu)選設(shè)定銅量為1質(zhì)量％以上。另一方面，從制造鐵基混合粉末的成本考慮，優(yōu)選銅量設(shè)定為30質(zhì)量％以下。
作為銅粉的部分合金化附著熱處理，也可以使用前述的特開昭53-92306號公報(bào)等記載的進(jìn)行兩次熱處理的方法，但是優(yōu)選如下方法，即在還原氣氛中，優(yōu)選在含有氫氣的氣體氣氛中，設(shè)定升溫速度20～150℃/min、熱處理溫度820～1000℃進(jìn)行熱處理。利用該方法可以通過一次熱處理使銅粉部分合金化附著，在經(jīng)濟(jì)上也有利。
另外，銅粉是否充分地附著在鐵基粉末上可以利用如下定義的銅附著度進(jìn)行評價(jià)。銅附著度是通過325目(45μm)的該鐵基混合粉末中的銅含量相對鐵基混合粉末整體中的銅含量的比，也就是(通過325目(45μm)后的該鐵基混合粉末中的銅含量)/(鐵基混合粉末整體中的銅含量)。也就是，相對銅粉的凝集粒徑為5～28μm，通過325目的鐵基粉末粒子數(shù)比較少，因而游離狀態(tài)(未附著在鐵基粉末表面)銅粉越多，前述銅附著度的值越大。另外，只要鐵粉全部均勻地相對附著在鐵基粉末(與鐵基粉末粒徑?jīng)]有關(guān)系)，則前述銅附著度為1。本發(fā)明者確認(rèn)了對粉等研究調(diào)查的結(jié)果、只要是前述銅附著度為2以下偏析實(shí)際上就沒有問題。
下面，從鐵基混合粉末的壓縮性和填充性的觀點(diǎn)考慮，相對鐵基混合粉末的總量，本發(fā)明中使用的鐵基粉末設(shè)定為具有下述粒度分布·粒徑小于45μm的粒子為18.5質(zhì)量％以下(也可以為零％)·粒徑75μm以上小于150μm的粒子為46質(zhì)量％以上·粒徑150μm以上小于180μm的粒子為小于10質(zhì)量％(也可以為零％)·粒徑180μm以上的粒子為0.5質(zhì)量％以下(也可以為零％)。
另外，考慮填充性，優(yōu)選設(shè)定粒徑180μm以上的粒子為0.1質(zhì)量％以下，更優(yōu)選使最大粒徑為小于180μm。另外，考慮進(jìn)一步提高填充性，優(yōu)選設(shè)定粒徑75μm以上小于150μm的粒子為48質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為50質(zhì)量％以上。另外，考慮進(jìn)一步提高填充性，將粒徑小于45μm的粒子為小于15.0質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為小于12.7質(zhì)量％。
在鐵基混合粉末的粒度分布至少為下述任何一種情況時，鐵基混合粉末的填充性劣化，即，粒徑小于45μm的粒子超過18.5質(zhì)量％、粒徑75μm以上小于150μm的粒子小于46質(zhì)量％、粒徑150μm以上小于180μm的粒子為10質(zhì)量％以上、粒徑180μm以上的粒子超過0.5質(zhì)量％以下。另外，由于余量，即45μm以上小于75μm的粒子，對壓縮性、填充性沒有大的影響，因此本發(fā)明不特別限定它們的含量。
另外，鐵基粉末的粒度分布，使用由日本粉末冶金工業(yè)會規(guī)格JPMA P02-1992規(guī)定的篩分布法進(jìn)行測定的值。
在制造本發(fā)明的混合粉中使用的鐵基粉末除了具有上述的粒度分布之外，通過使鐵粉優(yōu)選表觀密度為2.85Mg/m3以上，更優(yōu)選2.90Mg/m3以上，進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的填充性。另外，表觀密度根據(jù)日本粉末冶金工業(yè)會規(guī)格JPMA p06-1992進(jìn)行測定。
使用的鐵基粉末，優(yōu)選將市售的粉化純鐵粉，或?qū)?shí)施銅粉的部分合金化熱處理的粉化鐵粉粉碎得到的鐵粉，用篩分級之后配合成上述的粒度分布。
鐵基粉末整體中的雜質(zhì)，可以與銅粉部分合金化的粉化鐵粉(最終退火后)具有相同的范圍。
本發(fā)明的鐵基混合粉末除含有鐵基粉末之外，還含有合金元素粉的石墨粉末、粘合劑、游離潤滑劑以及切削性改善用粉末。相對鐵基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的總量，石墨粉末、切削性改善用粉末分別優(yōu)選3質(zhì)量％以下、5質(zhì)量％以下。另外，相對鐵基粉末、石墨粉末或再添加的切削性改善用粉末的總量100重量份，粘合劑、游離潤滑劑分別優(yōu)選0.1～1.0重量份、0.1～0.5重量份。為此，在本發(fā)明的鐵基混合粉末的制造中使用的鐵基粉末中的銅含量，比最終的鐵基混合粉末中的含量配合得大10質(zhì)量％左右。另外，本發(fā)明的鐵基混合粉末的制造時使用的鐵基粉末的粒度分布大體上為鐵基混合粉末的粒度分布，但是，鐵基粉末相對鐵基混合粉末的含量為95質(zhì)量％以上時，鐵基粉末的粒度分布與鐵基混合粉末的粒度分布一致。
另外，本發(fā)明中對于石墨粉末、或再添加的切削性改善用粉末，進(jìn)行使用前述粘合劑固定在鐵基粉末表面上的處理(稱作偏析防止處理)。由此，減少以游離狀態(tài)存在的石墨粉末、切削性改善用粉末，提高鐵基混合粉末的填充性。另外，考慮使其具有優(yōu)良的填充性，優(yōu)選石墨粉末的附著度(碳附著度)為85％以上。
本發(fā)明中所述的石墨粉末的附著度，表示石墨粉末的固定程度，具體是相對粒徑為75μm(200目)～150μm(100目)的鐵基混合粉末(通過100μm目，而且未通過200目的鐵基混合粉末)的C分析值和鐵基混合粉末整體的C分析值的比值。也就是，碳附著度＝(200目～100目的鐵基混合粉末的C分析值)/(總鐵基混合粉末的C分析值)。這種情況下，因?yàn)橛坞x狀態(tài)的石墨粉末從200目～100目的鐵基混合粉末脫落，故石墨粉末均勻地附著在鐵基粉末上時，前述碳附著度為100％，游離狀態(tài)的石墨越多，碳附著度值越小。
作為合金用粉末在鐵基混合粉末中含有的石墨粉末，相對鐵基粉末、石墨粉末或者再添加的切削性改善用粉末的總量，優(yōu)選3質(zhì)量％以下。另外，考慮合金化效果(改善燒結(jié)體的強(qiáng)度或淬火性)，優(yōu)選添加0.3質(zhì)量％以上。
在鐵基混合粉末中根據(jù)需要混合改善燒結(jié)體的切削性的切削性改善用粉末。作為切削性改善用粉末，考慮燒結(jié)體要求的特性，選定滑石粉；MnS等金屬硫化物粉；CaF2等金屬氟化物粉；所謂的羥基磷灰石或磷酸氫1氫鈣、焦磷酸鈣等磷酸Ca化合物粉等。相對鐵基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的總量，切削性改善用粉末優(yōu)選混合5質(zhì)量％以下。
用于將石墨粉末和切削性改善用粉末固定在鐵基粉末表面的粘合劑，優(yōu)選如下兩種(1)選自下述中的一種或兩種以上，·硬脂酸、·油酸酰胺、·硬脂酸酰胺·硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物·乙撐雙硬脂酸酰胺或(2)選自下述中的一種或兩種以上和硬脂酸鋅的熔融混合物·油酸、·錠子油·渦輪機(jī)油。
在本發(fā)明中，粘合劑的含量，相對鐵基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，優(yōu)選0.1～1.0重量份。也就是，考慮進(jìn)一步改善石墨粉等的偏析防止效果，優(yōu)選添加0.1重量份以上。另一方面，考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的填充性，優(yōu)選添加1.0重量份以下。
在鐵基混合粉末中，混合潤滑劑，用于提高鐵基混合粉末的流動性、改善在金屬鑄型中的填充性，同時在金屬鑄型中使鐵基混合粉末進(jìn)行加壓成型時，因摩擦熱使其熔融或軟化，使成型體的拔出力降低。為了使?jié)櫥瑒┌l(fā)揮上述的作用，需要使?jié)櫥瑒┮杂坞x潤滑劑存在。本發(fā)明所述的游離潤滑劑是在鐵基混合粉末中，不與鐵基粉末、石墨粉末等粘合，游離存在。
游離潤滑劑的含量，相對鐵基粉末、石墨粉末、切削性改善用粉末的總量100重量份，優(yōu)選0.1～0.5重量份。也就是，考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的填充性，優(yōu)選設(shè)定游離潤滑劑的含量為0.1重量份以上。另一方面，考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的填充性和成型密度，優(yōu)選設(shè)定游離潤滑劑的含量為0.5重量份以下。通過使游離潤滑劑含有量在上述的范圍，可以將鐵基混合粉末的表觀密度提高至3.1Mg/m3。
游離潤滑劑優(yōu)選如下兩種(1)選自下述中的一種或兩種以上，·熱塑性樹脂粉、·硬脂酸鋅、·硬脂酸鋰或者(2)在熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中選擇的一種或一種以上中，再添加了下述中的一種或兩種以上的物質(zhì)·硬脂酸、·油酸酰胺、·硬脂酸酰胺、·硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物·乙撐雙硬脂酸酰胺·分子量1萬以下的聚乙烯·乙撐雙硬脂酸酰胺和分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物。
另外，從熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中選擇的一種或兩種以上的含量，考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的流動性、在金屬鑄型中的填充性，優(yōu)選相對鐵基粉末、石墨粉末、切削性改善用粉末的總量100重量份，為0.05重量份以上。
另外，熱塑性樹脂粉相對熱塑性樹脂粉總量，優(yōu)選含有50質(zhì)量％以上的選自單體的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的至少一種，使其聚合。這是考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的流動性而優(yōu)選的。另外，單體可以單獨(dú)使用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的一種，或混合兩種以上，可以使用任意一種。
作為丙烯酸酯，例如有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔己酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸-2-乙酯、丙烯酸正辛酯等。
作為甲基丙烯酸酯，例如有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸-2-乙酯、甲基丙烯酸正辛酯等。另外，其中特別適合應(yīng)用甲基丙烯酸甲酯。
作為芳香族乙烯化合物，例如有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、以及在這些單體的苯環(huán)上取代甲基、乙基、丙基、丁基等的單體，例如乙烯基甲苯、異丁基苯乙烯等。
在上述的三種單體中的至少一種單體中，相對上述的三種單體總量添加小于50質(zhì)量％的可以共聚的其它的單體，做成熱塑性樹脂粉，可以將其作為游離潤滑劑使用。
上述的可以和三種單體共聚的單體，例如有·丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-乙酯、丁烯酸、肉桂酸等不飽和單羧酸；·馬來酸、衣康酸、富馬酸、檸康酸、氯代馬來酸等不飽和二羧酸或其酐；·馬來酸單甲酯、馬來酸單丁酯、富馬酸單甲酯、富馬酸單乙酯、衣康酸單甲酯、衣康酸單乙酯、衣康酸單丁酯等不飽和二羧酸的單酯及其衍生物；·甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、對-乙烯基苯甲酸縮水甘油酯、衣康酸甲基縮水甘油酯、馬來酸乙基縮水甘油酯、乙烯基磺酸縮水甘油酯等縮水甘油酯類、
·丁二烯一氧化物、乙烯基環(huán)己烯一氧化物、5，6-環(huán)氧己烯、2-甲基-5，6-環(huán)氧己烯等環(huán)氧烯烴類；·丙烯腈、甲基丙烯腈等丙烯腈類；·乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、十四烷酸乙烯酯、油酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯等乙烯酯類；·丁二烯、異丙烯、1，3-戊二烯、環(huán)戊二烯等共軛二烯系化合物；·1，4-己二烯、二環(huán)戊二烯、亞乙基降莰烷等非共軛二烯系化合物。
另外，作為可以共聚的單體，可以相對上述的三種單體總量，添加0.1～2質(zhì)量％的具有反應(yīng)性實(shí)質(zhì)上相等的兩個以上的雙鍵的交聯(lián)性單體。
作為交聯(lián)性單體，可以使用乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、低聚氧乙烯二丙烯酸酯、低聚氧乙烯二甲基丙烯酸酯、以及二乙烯基苯等的芳香族二乙烯基單體、苯偏三酸三丙烯酯、三縮苯胺異氰酸酯等。
而且，所述的熱塑性樹脂粉優(yōu)選其一次平均粒徑為0.03～5μm、凝集平均粒徑為5～50μm，利用溶液比粘度法測定的平均分子量為3萬～500萬。
本發(fā)明中所述的一次平均粒徑是指如圖2所示，熱塑性樹脂粉的各個粒子(一次粒子1)的粒徑3的平均值。另外，所述的凝集平均粒徑是指一次粒子1凝集形成的凝集粒子2的粒徑4的平均值。一次平均粒徑是利用掃描電子顯微鏡觀察凝集粒子，從攝取的照片中測定形成凝集粒子的一次粒子50個以上的直徑(一次粒徑)，所取的平均值。另外，凝集平均粒徑同樣是從掃描電子顯微鏡觀察凝集粒子攝取的照片中，對凝集粒子50個左右測定粒徑，所取的平均值。
另外，本發(fā)明中平均分子量是利用溶液比粘度法測定的。所謂的溶液比粘度法是指，將試樣樹脂0.2g溶解在四氫呋喃50ml中，以所得溶液在35℃下的粘度A與相同溫度的溶劑(四氫呋喃)的粘度B的比，求得A/B(比粘度)，從由已知平均分子量的各種標(biāo)準(zhǔn)聚乙烯預(yù)先確定的比粘度-平均分子量的關(guān)系求得試樣樹脂的平均分子量。
熱塑性樹脂粉的一次平均粒徑優(yōu)選0.03～5μm。即，考慮鐵基混合粉末的制造成本，優(yōu)選一次平均粒徑為0.03μm以上。另外，考慮進(jìn)一步改善成型體密度，優(yōu)選一次平均粒徑為5μm以下。另外，更優(yōu)選一次平均粒徑為0.03～3μm。
熱塑性樹脂粉的凝集平均粒徑優(yōu)選5～50μm。也就是考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的流動性和料斗排出性，優(yōu)選凝集平均粒徑為5μm以上。另一方面，考慮進(jìn)一步改善燒結(jié)體的拉伸強(qiáng)度，優(yōu)選凝集平均粒徑為50μm以下。另外，凝集平均粒徑更優(yōu)選設(shè)定為10～40μm。
另外，熱塑性樹脂粉可以混合一次平均粒徑不同的兩種以上的熱塑性樹脂粉，這種情況下，優(yōu)選調(diào)整混合比率，以使混合的各粉末的粒徑的平均值(使用各粉末質(zhì)量的負(fù)載平均)為0.03～5μm。
而且，熱塑性樹脂粉的利用溶液比粘度法測定的平均分子量優(yōu)選在3萬～500萬的范圍內(nèi)。也就是，考慮鐵基混合粉末的制造成本，優(yōu)選平均分子量為3萬以上。另一方面，考慮進(jìn)一步改善鐵基混合粉末的流動性和料斗排出性，優(yōu)選凝集平均粒徑為500萬以下。
本發(fā)明中對上述的熱塑性樹脂粉的制造方法沒有特別限定，以往在聚甲基丙烯酸甲酯等微細(xì)樹脂粉末的制造中使用的方法都適合應(yīng)用。這些方法中，不形成極細(xì)微的粒徑，而且可以得到球狀粒子的聚合法也適合應(yīng)用，例如，微細(xì)懸浮聚合法、乳化聚合法、播種乳化聚合法等。
微細(xì)懸浮聚合法，優(yōu)選使用油溶性引發(fā)劑作為自由基聚合引發(fā)劑，在聚合開始前，對單體油滴的粒徑進(jìn)行均質(zhì)化處理而預(yù)先調(diào)節(jié)，使其進(jìn)行均勻分散聚合。
油溶性自由基聚合引發(fā)劑，例如可以使用·過氧化苯甲酰、過氧化二-3，5，5-三甲基己酰、過氧化二月桂酰等過氧化二酰類；·二異丙基過氧化二碳酸酯、二-伸丁基過氧化二碳酸酯、二-2-乙基己基過氧化二碳酸酯等過氧化二碳酸酯類；·叔丁基過氧化新戊酸酯、叔丁基過氧化新癸酸酯等過氧化酯類；·乙酰環(huán)己基磺酰過氧化物、丁二酰過氧化物等有機(jī)過氧化物；·2，2’-偶氮雙異丁腈、2，2’-偶氮雙-2-甲基丁腈、2，2’-偶氮雙二甲基戊腈等偶氮化合物等。
另外這些自由基聚合引發(fā)劑，可以單獨(dú)使用一種，也可以混合兩種以上使用。其使用量可以根據(jù)單體的種類和量以及加入方式等進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇，通常，使用單體每100重量份，優(yōu)選在0.001～5.0重量份范圍內(nèi)使用引發(fā)劑。
另外，在實(shí)施微細(xì)懸浮聚合法時，通常使用表面活性劑及分散劑。作為表面活性劑，例如有·月桂基硫酸酯鈉、十四烷基硫酸酯鈉等的烷基硫酸酯鹽類；·十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鉀等烷基芳基磺酸鹽類；·二辛基磺基琥泊酸鈉、二己基磺基琥泊酸鈉等磺基琥泊酸鹽類；
·月桂酸銨、硬脂酸鉀等脂肪酸鹽類；·聚氧乙烯烷基硫酸酯鹽類；·聚氧乙烯烷基芳基硫酸酯鹽類；·十二烷基二苯基醚二磺酸鈉等陰離子型表面活性劑類；·山梨糖醇單油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯等山梨糖醇酯類；·聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚類等非離子型表面活性劑類；·氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基烷甲基銨等陽離子型表面活性劑等。
另外，作為分散劑，例如有聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮等。
這些表面活性劑及分散劑，可以單獨(dú)使用一種，也可以混合使用兩種以上。通常每使用單體100重量份，其使用量為0.05～5重量份，優(yōu)選0.2～4重量份范圍內(nèi)的值。
另外，在該微細(xì)懸浮聚合法中，首先在水性介質(zhì)中，預(yù)先添加油溶性引發(fā)劑、單體、表面活性劑和根據(jù)需要使用的高級脂肪酸類或高級醇類等聚合助劑及其它的添加劑，進(jìn)行混合，利用均質(zhì)器進(jìn)行均質(zhì)化處理，調(diào)整油滴的粒徑。均質(zhì)器，例如可以使用膠體研磨機(jī)、振動攪拌機(jī)、兩段式高壓泵、利用噴嘴及噴口等進(jìn)行的高壓噴射、超聲波攪拌等。而且，油滴粒徑的調(diào)節(jié)，不受均質(zhì)化處理時的剪切力控制、聚合中的攪拌條件、反應(yīng)裝置的形式、表面活性劑及添加劑的量等影響，這些可以根據(jù)簡單的預(yù)備實(shí)驗(yàn)選擇適當(dāng)?shù)臈l件。并且，將所有單體的均質(zhì)化處理液輸送至聚合釜，慢慢地邊攪拌邊升溫，通常在30～80℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行聚合。
這樣處理可以得到乳化液或懸浮液，一次平均粒徑為0.03～5.0m的熱塑性樹脂粉末的粒子均勻地分散其中。使該乳化液或懸浮液噴霧干燥，或者使熱塑性樹脂粒子凝集后，過濾分離漿液、干燥、粉碎可以得到熱塑性樹脂粉末。其熱塑性樹脂的重均分子量可以利用反應(yīng)溫度或聚合度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至希望的值。
下面，對本發(fā)明的鐵基混合粉末優(yōu)選的制造方法中的一個實(shí)例進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備鐵基粉末，其中，該粉末由粉化純鐵粉、和在粉化純鐵粉表面上部分合金化銅粉并使其附著的粉化鐵粉構(gòu)成，且具有上述的粒度分布。在該鐵基粉末中，配合石墨粉末或進(jìn)而配合改善切削用粉末以及粘合劑，并混合，做成混合物。另外，粘合劑相對鐵基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，配合0.1～1.0重量份。
作為粘合劑，優(yōu)選選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撐雙硬脂酸酰胺中的一種或兩種以上。
將該混合物邊加熱邊攪拌、混合，形成一次混合物。一次混合物的加熱溫度優(yōu)選設(shè)定為·粘合劑為1種時，比其熔點(diǎn)高10～100℃的溫度；·粘合劑為2種以上時，熔點(diǎn)最低的粘合劑的熔點(diǎn)+10℃以上，且在熔點(diǎn)最高的粘合劑的熔點(diǎn)以下的溫度。
通過加熱，使至少一種粘合劑熔融。
當(dāng)?shù)陀谏鲜龅南孪逌囟葧r，粘合劑不能發(fā)揮其粘合機(jī)能，另外，當(dāng)超過上述的上限溫度時，由于熱分解等使粘合機(jī)能下降，同時料斗排出性能降低。
然后，冷卻該一次混合物，使粘合劑凝固，由此使石墨粉末或進(jìn)而切削性改善用粉末牢固地附著在鐵基粉末的表面上。
在石墨粉末或進(jìn)而切削性改善用粉末固定在鐵基粉末的表面上的一次混合物中，再添加潤滑劑，進(jìn)行混合(二次混合)，優(yōu)選做成鐵基混合粉末。潤滑劑的添加量，相對鐵基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，優(yōu)選0.1～0.5重量份。
二次混合的溫度，優(yōu)選設(shè)定成小于添加的潤滑劑中的熔點(diǎn)最低的潤滑劑的熔點(diǎn)。另外，更優(yōu)選室溫。在二次混合中添加的潤滑劑形成游離潤滑劑，與鐵基粉末等不結(jié)合，以游離狀態(tài)存在于混合粉中。
在二次混合中添加的潤滑劑，優(yōu)選一定含有選自上述的熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的一種或兩種以上，并且，根據(jù)需要含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺、分子量一萬以下的聚乙烯、乙撐雙硬脂酸酰胺和分子量一萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的一種或兩種以上。
另外，本發(fā)明的鐵基混合粉末，也可以利用下述(1)～(4)的工序制造。
(1)在鐵基粉末中，添加石墨粉末或進(jìn)而添加切削性改善用粉末，將液狀的粘合劑噴霧后混合，做成一次混合物，其中，鐵基粉末是由粉化純鐵粉和在表面上使銅粉部分合金化而附著的粉化鐵粉構(gòu)成，且具有上述的粒度分布。液狀的粘合劑，優(yōu)選使用油酸、錠子油、渦輪機(jī)油中的一種或兩種以上。
(2)在該一次混合物中，添加硬脂酸鋅，混合制成二次混合物。硬脂酸鋅的添加量，以油酸、錠子油、渦輪機(jī)油中的一種或兩種以上的總量計(jì)算，相對鐵基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，為0.1～1.0重量份。
(3)將該二次混合物邊加熱至110～150℃邊混合。通過加熱，至少使硬脂酸鋅和油酸、錠子油、渦輪機(jī)油中的一種以上熔融。然后通過冷卻該二次混合物，使石墨粉末或進(jìn)而切削性改善用粉末牢固地附著在鐵基粉末的表面上。
(4)在石墨粉末或進(jìn)而切削性改善用粉末固定在鐵基粉末的表面上的二次混合物中，再添加潤滑劑，進(jìn)行三次混合，做成鐵基混合粉末。三次混合的溫度，優(yōu)選小于添加的潤滑劑的熔點(diǎn)中的最低值。另外，更優(yōu)選室溫。另外，潤滑劑的添加量相對鐵基粉末、石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，優(yōu)選0.1～0.5重量份。在三次混合時添加的潤滑劑，不與鐵基粉末等粘合，以游離狀態(tài)存在，形成游離潤滑劑。
在三次混合中添加的潤滑劑，優(yōu)選一定含有上述的熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的一種或兩種以上，并且，根據(jù)需要含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺、分子量一萬以下的聚乙烯、乙撐雙硬脂酸酰胺和分子量一萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的一種或兩種以上。
另外，本發(fā)明的鐵基混合粉末不限于上述的制造方法。
例如，也可以使有機(jī)溶劑中溶解或分散的粘合劑、鐵基粉末、合金粉末或進(jìn)而添加的切削性改善用粉末混合之后，蒸發(fā)有機(jī)溶劑，在鐵基粉末表面上固定合金粉末、切削性改善用粉末，之后，添加游離潤滑劑混合，做成鐵基混合粉末。
本發(fā)明的鐵基混合粉末，適合應(yīng)用一般的粉末冶金中的處理方法，可以用于制造機(jī)械部件。具體的，將本發(fā)明的鐵基混合粉末填充在金屬鑄型中，壓縮成型之后，根據(jù)需要進(jìn)行整形、燒結(jié)制成燒結(jié)體。燒結(jié)后再進(jìn)行滲碳淬火、光亮淬火、高頻淬火等熱處理，制成制品(機(jī)械部件等)。
實(shí)施例實(shí)施例1在表1所示的No.1～No.4水粉化狀態(tài)鐵粉中，添加表1所示的混合量的表1所示的種類、粒徑不同的(a)～(g)的鐵粉，攪拌·混合，制成混合粉末。然后在該混合粉中，進(jìn)行使銅粉部分合金化附著的熱處理，然后粉碎并分級，然后，做成粉化鐵粉(銅部分合金化附著的粉化鐵粉)No.1～No.7，其具有表2所示的粒度分布、表觀密度，銅粉部分合金化附著在表面。另外，粒度分布采用日本粉末冶金工業(yè)會規(guī)格JPMA P02-1992規(guī)定的篩分分布法。表觀密度根據(jù)日本粉末冶金工業(yè)會規(guī)格JPMA P06-1992進(jìn)行測定。
部分合金化附著熱處理是將上述混合粉裝入H2氣氛的熱處理爐中，以50℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫，在露點(diǎn)20℃的條件下在880℃保持1小時的熱處理。這里兼作最終還原處理。
表1

*)相對于粉化純鐵粉總量的比率表2

然后，在具有表3所示粒度分布的市售粉化純鐵粉(鐵粉No.a、No.b)、或者調(diào)整成表3所示的粒度分布的粉化純鐵粉(鐵粉No.c)中，以表4所示的配比和混合量添加表2所示的銅部分合金化附著的粉化鐵粉(粉化鐵粉No.1～No.7)，攪拌·混合，制成具有表4所示的粒度分布、表觀密度的鐵基粉末(鐵基粉末No.A～No.R)。另外，鐵粉No.a是杰富意鋼鐵株式會社制KIP301A(商標(biāo))、鐵粉No.b是杰富意鋼鐵株式會社制KIP260A(商標(biāo))。
另外，鐵基粉末No.F～No.M預(yù)先篩分而使粉化純鐵粉形成表4所示的粒度分布，之后只添加表4所示的混合量的表2所示的銅部分合金化附著粉化鐵粉，用V型混合機(jī)攪拌·混合，制成鐵基粉末。
鐵基粉末No.N僅是不含銅部分合金化附著粉化鐵粉的粉化純鐵粉(粉化純鐵粉No.a)的鐵基粉末。
表3

表4

表中標(biāo)號“-”是未添加。
向表4所示的鐵基粉末990g和石墨粉末(平均粒徑23μm)10g中，作為粘合劑的一部分噴霧表7所示的配合量的油酸、渦輪機(jī)油、錠子油中的一種，之后攪拌·混合，進(jìn)行一次混合。
另外，在鐵基混合粉末No.16(現(xiàn)有例)中，作為鐵基粉末使用鐵基粉末No.N(只有粉化純鐵粉)，其中該鐵基粉末No.N不使用使銅粉部分合金化附著在表面上的鐵基粉末，在鐵基粉末中添加石墨粉末、及銅粉(電解銅粉平均粒徑23μm)。另外，在鐵基混合粉末No.23和24中，改變石墨粉末的添加量的同時添加切削性改善用粉末。各種情況下，各粉末的含量都是按照表7所示的值，另外，鐵基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的總量為1000g。
然后，在一次混合后的混合粉中，作為粘合劑的另外的一部分，添加表7所示量的硬脂酸鋅，裝入加熱混合機(jī)中，充分地?cái)嚢琛せ旌希龀苫旌衔?。然后，將該混合物加熱至?所示的二次混合加熱溫度，同時攪拌，制成二次混合物。
然后，邊攪拌二次混合物邊將其冷卻至85℃以下。再冷卻至40℃之后，添加形成游離潤滑劑的表7所示種類、量的潤滑劑，進(jìn)行三次混合，使其均勻之后，從加熱混合機(jī)排出，做成鐵基混合粉末。另外，在三次混合時添加的熱塑性樹脂粉的標(biāo)號和種類的關(guān)系與組成、聚合法、一次平均粒徑、凝集平均粒徑和平均分子量一起示于表5。另外，將熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰以外的游離潤滑劑的標(biāo)號和種類的關(guān)系示于表6。
對得到的鐵基混合粉末，求得石墨粉末的附著度、銅粉的附著度、表觀密度、填充性、以及壓粉密度(壓縮性)。測定方法如下所示。
(1)石墨粉末的附著度(碳附著度)作為表示鐵基混合粉末中含有的石墨粉末的偏析程度的尺度，按照以下步驟測定石墨粉末的附著度。
將鐵基混合粉末篩分，對通過100目(開孔150μm)篩，沒有通過200目(開孔75μm)篩的粉，進(jìn)行碳的定量分析。另外，定量分析篩分前的鐵基混合粉末整體的碳。從得到的結(jié)果，利用下述定義的石墨粉末的附著度，評價(jià)偏析性。其定義為該值越大，石墨粉末在鐵基混合粉末中的偏析越小。
石墨粉末的附著度(％)＝{(通過100目，未通過200目范圍的粒度的鐵基混合粉末的C分析值)/(鐵基混合粉末整體的C分析值)}×100(2)銅粉的附著度(銅附著度)將鐵基混合粉末篩分，對通過325目(開孔45μm)篩的粉，進(jìn)行銅定量分析。另外，定量分析篩分前的鐵基混合粉末整體的銅。從得到的結(jié)果評價(jià)下述定義的銅粉的附著度。其定義為該值越接近1，銅粉向鐵基粉末的附著越牢固。
銅粉的附著度＝(通過325目的粒度的鐵基混合粉末的銅分析值)/(鐵基混合粉末整體的銅分析值)(3)表觀密度鐵基粉末混合粉的表觀密度，按照日本粉末冶金工業(yè)會規(guī)格JPMAP06-1992進(jìn)行測定。
(4)填充性使用圖1中示意性表示其配置的裝置，根據(jù)下述步驟測定鐵基混合粉末的填充性。
使填充有鐵基混合粉末150g的粉箱5(大小100×60×20mm)以200mm/s的速度向金屬鑄型方向移動，使其在具有t＝0.5mm的金屬鑄<p>

從上述試驗(yàn)結(jié)果看出30％三唑磷·異稻瘟凈復(fù)配劑(配方二)，每畝用藥量80、100、120ml，藥后4天枯鞘株內(nèi)的活幼蟲數(shù)分別比對照區(qū)減少70.5％、77.1％和77.6％，與單用20％三唑磷100ml的處理77.0％相近。藥后24天的枯心率調(diào)查，分別為1.83％、1.27％和1.12％。防治效果分別為81.0％、86.8％和88.4％。單用三唑磷100ml的枯心率為1.48％，防治效果為84.7％。使用復(fù)配劑100ml的防治效果高于單用三唑磷100ml的處理。根據(jù)測定可以看出，30％三唑磷·異稻瘟凈復(fù)配劑每畝使用100-120ml較為恰當(dāng)，對稻飛虱還有一定的防治作用。田間試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)30％三唑磷·異稻瘟凈復(fù)配劑對水稻植株產(chǎn)生藥害的癥狀。
*)MMA甲基丙烯酸甲酯BMA甲基丙烯酸正丁酯EA丙烯酸乙酯BA丙烯酸正丁酯AN丙烯腈BD丁二烯ST苯乙烯表6

表7

*)相對(鐵基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)總量****)切削性改善用粉末滑石粉(No.23)、CaF2(No.24)**)參照表4表中標(biāo)號“-”表示未添加。
***)相對(鐵基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)總量100重量份表8

本發(fā)明例的任一個其表觀密度都是3.10Mg/m3以上，并且，當(dāng)石墨粉末的附著度為85％以上時，偏析性大幅度地變小，而且當(dāng)填充值為0.83以上時，填充性好，成型體的質(zhì)量偏差也比現(xiàn)有例小。另外，與部分合金化附著的銅粉的粒徑小于適當(dāng)范圍(20μm以上)的本發(fā)明例(鐵基混合粉末No.11)，其壓粉密度(壓縮性)有些降低。
另外，鐵基粉末的粒度分布和/或表觀密度在本發(fā)明的范圍之外的比較例中，填充值小，填充性低下，成型體的質(zhì)量偏差大。
作為鐵基粉末，不使用在表面上使銅粉部分合金化的鐵粉的現(xiàn)有例(鐵基混合粉末No.16)，填充值小，填充性低下，特別是成型體的質(zhì)量偏差大。
實(shí)施例2在加熱混合機(jī)中裝入表4所示的鐵基粉末990g、石墨粉末(平均粒徑23μm)10g、表9中所示種類及量的粘合劑，充分?jǐn)嚢琛せ旌?，進(jìn)而繼續(xù)攪拌的同時，加熱至表8所示的一次混合加熱溫度，進(jìn)行一次混合。
接著，邊攪拌邊將一次混合物冷卻至85℃以下。再冷卻至40℃之后，添加形成游離潤滑劑的表9所示種類、量的潤滑劑，進(jìn)行二次混合，使其均勻之后，從加熱混合機(jī)排出，得到鐵基混合粉末。
另外，在鐵基混合粉末No.2-16(現(xiàn)有例)中，作為鐵基混合粉末，使用鐵基粉末No.N(只有粉化純鐵粉)，該鐵基粉末No.N不使用銅粉部分合金化附著的粉化鐵粉，在該鐵基粉末No.N970g中添加石墨粉末10g，再添加銅粉(電解銅粉平均粒徑23μm)20g，進(jìn)行一次混合。另外，在鐵基混合粉末No.2-18和2-19中，在改變石墨粉末的添加量的同時，添加切削性改善用粉末。這時，各粉末的含量按照表9所示的值，鐵基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的總量為1000g。
另外，二次混合時添加的熱塑性樹脂粉的標(biāo)號和種類的關(guān)系與組成、聚合方法、一次粒徑、凝集粒徑及平均分子量一起表示在表5中。另外，在表6中表示熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰以外的游離潤滑劑的標(biāo)號和種類的關(guān)系。
對得到的鐵基混合粉末，和實(shí)施例1一樣測定石墨粉末的附著度、銅粉的附著度、表觀密度、填充性和壓粉密度(壓縮性)。另外，成型體質(zhì)量偏差以現(xiàn)有例(鐵基混合粉末No.2-16)的值為基準(zhǔn)用相對值進(jìn)行評價(jià)。
得到的結(jié)果如表10所示。
表9

*)相對(鐵基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)總量 表中標(biāo)號“-”表示未添加。
**)參照表4***)相對(鐵基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末)總量100重量份****)切削性改善用粉末MnS(No.2-18)、羥磷灰石(No.2-19)
表10

本實(shí)施例的任一個其表觀密度都是3.10Mg/m3以上，并且，當(dāng)石墨粉末的附著度為85％以上時，偏析性大幅度地變小，而且當(dāng)填充值為0.85以上時，填充性好，成型體的質(zhì)量偏差也比現(xiàn)有例小。
另外，部分合金化附著的銅粉的粒徑超出適當(dāng)范圍(20μm以上)本發(fā)明例(鐵基混合粉末No.2-11)中，其壓粉密度(壓縮性)有些降低。
另外，鐵基粉末的粒度分布和/或表觀密度在本發(fā)明的范圍之外的比較例中，填充值小，填充性低下，并且成型體的質(zhì)量偏差變大。
實(shí)施例3
分別制造1噸的實(shí)施例1的鐵基混合粉末No.1、16、19和實(shí)施例2的鐵基混合粉末No.2-1和2-16。通過使用各混合粉末的粉末冶金法，用圖3A和圖3B表示的金屬鑄孔形狀的金屬鑄型連續(xù)制造1000個正齒輪(尺寸單位mm)。圖3A的齒部以省略的形式顯示，是基準(zhǔn)節(jié)圓直徑(用單點(diǎn)劃線表示的基準(zhǔn)節(jié)圓直徑)38mm、齒尖直徑40mm、齒數(shù)38個(模數(shù)＝1)的齒。另外，齒形做成漸開線齒形。
向齒輪形狀中填充混合粉，使用以圖3A為金屬鑄孔部的平面形狀的金屬鑄型，與圖1類似的填充裝置進(jìn)行填充。粉箱以移動速度250m/s到達(dá)金屬鑄孔正上方后，一旦使其停止，相對行進(jìn)方向每前后5mm進(jìn)行3次反復(fù)運(yùn)動(振蕩運(yùn)動)之后，使其以250m/s的速度后退。振蕩中的粉箱的移動速度為250m/s。成型密度為6.8Mg/m3。
測定得到的制品齒輪的重量，測定其重量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。用以試驗(yàn)粉2-16作為1.00的相對值比較得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果示于表11中。
另外，使用圖1的裝置，使其與除t＝1mm之外在和實(shí)施例1相同的條件下測定的填充值的值，一并記在表11中。在金屬鑄孔1mm中，只控制粒度分布的現(xiàn)有例和本發(fā)明例的不同點(diǎn)不明顯，但當(dāng)金屬鑄孔設(shè)定為0.5mm時，不同點(diǎn)明顯。而且，在實(shí)機(jī)填充性的評價(jià)中，質(zhì)量偏差比從形狀、特別是齒輪的寬度(1.6mm程度)所預(yù)想的要減少很多，本發(fā)明可以得到減少34～44％的顯著效果。
另外，成型品質(zhì)量偏差的減少與原料成品率和成型生產(chǎn)性(單位時間的合格產(chǎn)品制造量)的改善相關(guān)，因而成為實(shí)機(jī)填充性的一個重要的指標(biāo)。
表11

發(fā)明效果本發(fā)明可以得到優(yōu)良的金屬鑄型填充性、特別是優(yōu)良的實(shí)機(jī)填充性的粉末冶金用的鐵基混合粉末。其結(jié)果，即使是向具有窄幅金屬鑄孔的金屬鑄型中填充，也可以制造質(zhì)量偏差小的成型體，在生產(chǎn)上具有顯著效果。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金用鐵基混合粉末，該粉末含有鐵基粉末、石墨粉末、和游離潤滑劑，或者還含有切削性改善用粉末，所述石墨粉末和所述切削性改善用粉末，利用粘合劑固定在所述鐵基粉末表面上，其特征在于，所述鐵基粉末是在表面上使銅粉部分合金化而附著的粉化鐵粉，或者是在其中再添加粉化純鐵粉的，而且，所述鐵基粉末滿足如下條件粒徑小于45μm的粒子為18.5質(zhì)量％以下；粒徑75μm以上小于150μm的粒子為46質(zhì)量％以上；粒徑150μm以上小于180μm的粒子小于10質(zhì)量％；粒徑180μm以上的粒子為0.5質(zhì)量％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述鐵基粉末的表觀密度為2.85Mg/m3以上。
3.如權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述石墨粉末的附著度為85％以上。
4.如權(quán)利要求2所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述石墨粉末的附著度為85％以上。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，含有銅0.5～30質(zhì)量％。
6.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述銅粉為平均粒徑20～100μm的銅粉。
7.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，相對所述鐵基粉末和石墨粉末和切削性改善用粉末的總量100重量份，所述粘合劑的添加量為0.1～1.0重量份。
8.如權(quán)利要求7所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述粘合劑是選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、以及乙撐雙硬脂酸酰胺中的至少一種。
9.如權(quán)利要求7所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述粘合劑是選自油酸、錠子油、渦輪機(jī)油中的至少一種和硬脂酸鋅的熔融混合物。
10.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，相對所述鐵基粉末和石墨粉末和(添加時)切削性改善用粉末的總量100重量份，所述游離潤滑劑的添加量是0.1～0.5重量份。
11.如權(quán)利要求10中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述游離潤滑劑含有選自熱塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的至少一種；或者還含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺、分子量1萬以下的聚乙烯、以及乙撐雙硬脂酸酰胺和分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的至少一種。
12.如權(quán)利要求11中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述熱塑性樹脂粉，相對所述熱塑性樹脂粉總量含有50質(zhì)量％以上的選自單體丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及芳香族乙烯化合物中的至少一種，而且，一次平均粒徑為0.03～5μm，凝集平均粒徑為5～50μm，溶液比粘度法測定的平均分子量為3萬～500萬。
13.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，含有3質(zhì)量％以下的所述石墨粉末。
14.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，含有5質(zhì)量％以下的所述切削性改善用粉末。
15.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)中所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述鐵基粉末含有99質(zhì)量％以下的所述粉化純鐵粉。
16.如權(quán)利要求15所述的粉末冶金用鐵基混合粉末，其特征在于，所述鐵基粉末含有50質(zhì)量％以上的所述粉化純鐵粉。
全文摘要
一種粉末冶金用鐵基混合粉末，該粉末在由表面上使銅粉部分合金化而附著的粉化鐵粉和優(yōu)選進(jìn)而粉化純鐵粉構(gòu)成的鐵基粉末中，至少添加石墨粉末和游離潤滑劑，利用粘合劑使石墨粉末和切削性改善用粉末固定在鐵基粉末表面，該鐵基粉末具有如下的粒度分布，相對鐵基粉末總量，粒徑小于45μm的粒子為18.5質(zhì)量％以下；粒徑75μm以上小于150μm的粒子為46質(zhì)量％以上；粒徑150μm以上小于180μm的粒子小于10質(zhì)量％；粒徑180μm以上的粒子為0.5質(zhì)量％以下。通過做成這樣的粉末，可以得到壓縮性好且填充性也好的粉末冶金用鐵基粉末混合粉。
文檔編號B22F9/00GK1644280SQ20051000468
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者上之園聰, 峰岸俊幸 申請人:杰富意鋼鐵株式會社