專利名稱：粉末冶金用鐵基混合粉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及粉末冶金用鐵基混合粉，特別是涉及對具有薄壁模腔(狹窄填充空間部分)的金屬模的填充性優(yōu)良的，且偏析小，壓縮性優(yōu)良的粉末冶金用鐵基混合粉。
粉末冶金用鐵基混合粉(以下僅稱作鐵基混合粉)一般添加(1)作為鐵基粉末基礎的鐵粉，(2)銅粉、石墨粉、磷化鐵粉等合金用粉末，(3)按照需要的硬脂酸鋅等潤滑劑，(4)按照需要的改善切削性用粉末來制造。但是，在這樣的鐵基混合粉中原料粉末，特別是合金用粉末存在易于偏析的問題。這是鐵基混合物含有大小、形狀與密度不同的幾種粉末的原因。具體的說，混合后的運送、裝入料斗、從料斗中取出或填充金屬模與加壓成形處理等時，鐵基混合粉中的原料粉末的分布不均勻。
例如，眾所周知，鐵粉與石墨粉的混合粉在卡車運送中，由于振動運送容器內(nèi)的鐵粉與石墨粉分別隨意運動，移動的結(jié)果，比重小的石墨粉上浮到表面，產(chǎn)生了偏析。另外，裝入料斗的鐵粉與石墨粉的混合粉，由于在料斗中移動產(chǎn)生偏析，例如從料斗中排出的初期、中期、末期石墨粉各自的濃度不同也是眾所周知的。
將產(chǎn)生這樣偏析的鐵基混合粉裝入金屬模中加壓(壓縮)成形制成成形體，將該成形體燒結(jié)，制成最終制品的燒結(jié)體的場合，每個制品(燒結(jié)體)的組成變化，該組成變化的結(jié)果是制品的尺寸與強度嚴重偏差，產(chǎn)生差的產(chǎn)品。
另外，由于混合的銅粉、石墨粉、磷化鐵粉等合金用粉末都是比鐵基粉末細的粉末，由于混合合金用粉末鐵基混合粉的比表面積增大，鐵基混合粉的流動性降低。該鐵基混合粉流動性的降低使填充鐵基混合粉末成形用金屬模的速度降低，由此成形體(壓粉體)的生產(chǎn)速度降低。
對于鐵基混合粉這樣問題的解決策略，特別是作為防止偏析的技術，例如在特開平1-219101號公報中提出由潤滑劑0.3-1.3％，合金化元素粉0.1～10％和余量鐵粉構(gòu)成的，合金化元素粉粘著在鐵粉表面的粉末冶金用鐵粉。根據(jù)該公報，處理該粉末冶金用鐵粉時不產(chǎn)生成分偏析，可得到均質(zhì)的燒結(jié)產(chǎn)品。還有，在特開平1-219101號公報中作為潤滑劑舉例有硬脂酸鋅、硬脂酸鋰等。
另外，本發(fā)明人在以前的特開平3-162502號公報中提出添加物偏析小、流動性的經(jīng)時變化少的粉末冶金用鐵基粉末混合物的制造方法。特開平3-162502號公報中記載的方法是在鐵系粉末中加入脂肪酸并進行第1次混合，接著在合金用粉末中加入金屬皂并進行第2次混合，在該第2次混合中或第2次混合后升溫，接著邊第3次混合邊冷卻，由于脂肪酸與金屬皂的共熔融物的結(jié)合力使合金用粉末粘著在鐵系粉末表面上。
另外，專利第3004800號公報中，作為合金用粉末與鐵系粉末表面的粘合劑提出使用不含金屬元素的粘合劑的鐵基混合粉。由于采用不含金屬元素的粘合劑使具有可減輕燒結(jié)爐污染的優(yōu)點。
但是，用上述各現(xiàn)有技術進行防偏析處理的鐵基混合粉存在向金屬模中的填充性問題，特別是向金屬模的幅寬狹窄部位(薄壁模腔)的填充量有變小的傾向。本發(fā)明人對于用上述現(xiàn)有技術進行防偏析處理的鐵基混合粉的填充性用實驗來檢查。首先說明該實驗結(jié)果。
在作為鐵基粉末的霧化鐵粉中，混合作為合金用粉末的2質(zhì)量％的銅粉、0.8質(zhì)量％的石墨粉、對于鐵粉和合金用粉末合計量100重量份，混合作為粘合劑的0.4重量份的硬脂酸鋅與0.2重量份的機油(錠子油)，加熱并使合金用粉末粘著在鐵粉表面上(粘著處理的例子)。接著，其中混合作為游離潤滑劑的0.3重量份的硬脂酸鋅。由于該處理，合金用粉末粘著在鐵粉表面上的鐵粉與游離潤滑劑成混合物，得到鐵基混合粉(以前產(chǎn)品)。將該鐵基混合粉裝入100×20×60mm大小的粉末箱中(參見

圖1)。
按圖1所示的配置，以200mm/s的速度將該粉末箱移動到金屬模方向上，在金屬模的正上方停止、保持1秒鐘后，后退到原來的位置。按照該操作將鐵基混合粉填充到金屬模中。使用的金屬模為模腔厚度tmm、長度60mm、深度60mm的金屬模。厚度tmm可在1、2、5mm中變化。
填充后，以488MPa的壓力將填充在模腔中的鐵基混合粉成形，測定所得成形體的重量。然后算出填充密度(＝成形體重量/金屬模體積)，評價鐵基混合粉向金屬模的填充性。將該鐵基混合粉(以前產(chǎn)品)的結(jié)果示于圖2。從圖2可知，以前產(chǎn)品金屬模模腔厚度t變小，填充密度減小。例如，如金屬模模腔厚度t為1mm，可知以前產(chǎn)品的鐵基混合粉填充的視在密度不到一半。這樣，在金屬模模腔厚度薄的場合，在現(xiàn)有技術中處理偏析的鐵基混合粉多數(shù)填充性低。
在這樣填充性低的以前產(chǎn)品中，例如填充齒輪形狀的金屬模時，在齒頂幅度狹窄的部位，與其它部位相比填充密度小。這樣的狀態(tài)照原樣加壓成成形體，然后燒結(jié)的場合，由于部位收縮量不同，零件的尺寸精度降低。一般，如果由于部位填充密度不同而成形密度不同，燒結(jié)時的尺寸變化率也不同，而且燒結(jié)密度不同。但是，填充密度低的齒輪齒頂部位的燒結(jié)密度易于變低，進而強度變低。通常在齒輪的齒頂部位受到最大的應力，因此要求齒頂部位的強度高，希望填充密度高。
對于這樣的問題，例如在特開平9-267195號公報中公開了，在粉末箱中設置了在其表面設有放氣孔的管子，從該放氣孔流出的氣體使粉末浮動起來后，由重力將粉末填充到模腔內(nèi)的粉末填充方法。但是，特開平9-267195號公報中記載的技術中，由于需要特殊的裝置，設備費增大，存在制造成本增加的問題。
而且近年來，例如在汽車用燒結(jié)零件領域中，伴隨著汽車車體輕量化的要求，燒結(jié)零件也指向小型化。可是，零件小型化同時，零件受的應力有提高的傾向。為此，相同成分的零件希望強度更高的零件，即希望密度更高的零件(相同成分的燒結(jié)體，一般來說密度越高，強度越高)。為了得到小型化的，密度高的燒結(jié)零件，進行防偏析處理。優(yōu)良的壓縮性是必需的。不僅在具備這些特性上，而且向金屬模幅度狹小部分的填充性優(yōu)良的鐵基混合粉也是必需的。
本發(fā)明目的是提供可順利解決如上所述的現(xiàn)有技術問題的，可穩(wěn)定且性能參差不齊少地制造密度高的燒結(jié)零件的鐵基混合粉。具體的說，本發(fā)明目的是提供在進行防偏析處理上壓縮性優(yōu)良(成形體的密度高)的，且填充性優(yōu)良的鐵基混合粉。
本發(fā)明人為了解決上述課題對進行防偏析處理(例如粘著處理)的鐵基混合粉的壓縮性、填充性的各種重要原因進行了專心研究。
為了在燒結(jié)零件中得到一般必需的高強度，以前作為鐵基粉末通常使用混合粉的壓縮性、流動性優(yōu)良的霧化鐵粉。但是，根據(jù)本發(fā)明人的研究，作為鐵基粉末使用霧化鐵粉的鐵基混合粉，與使用還原鐵粉的鐵基混合粉相比，可以判明向具有狹窄模腔的金屬模的填充性好壞。眾所周知，使用還原鐵粉的混合粉不僅壓縮性，而且流動性比使用霧化鐵粉的差，使用還原鐵粉的混合粉顯示的高填充性是意外的結(jié)果。但是，用使用還原鐵粉的鐵基混合粉得到充分的壓縮性是困難的。
因此，本發(fā)明人還對使用還原鐵粉的混合粉顯示高填充性的原因進行了研究。進行著眼于還原鐵粉與霧化鐵粉粒徑分布不同這一點的研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鐵基粉末的粒度分布給予混合粉填充性重要的影響。
由于使用具有比以前已知的霧化鐵粉窄的規(guī)定的粒度分布的鐵基粉末制鐵基混合粉，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)單獨使用霧化鐵粉，或使用以霧化鐵粉為主體混合還原鐵粉的鐵基粉末，可顯著改善填充性。另一方面，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于壓縮性與填充性兼有，可確保霧化鐵粉和鐵基混合粉末的視在密度在規(guī)定值以上。另外，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，使用適當?shù)恼澈蟿?、潤滑劑、可改善填充性。由于應用這些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人成功得到壓縮性優(yōu)良且填充性顯著改善的鐵基混合粉。
具有本發(fā)明鐵基混合粉的填充性的例子如圖2本發(fā)明產(chǎn)品所示。本發(fā)明的鐵基混合粉(本發(fā)明產(chǎn)品)可充分填充1mm厚的模腔，與以前產(chǎn)品相比填充性顯著改善。
基于上述發(fā)現(xiàn)而進行研究完成了本發(fā)明。
本發(fā)明是含有鐵基粉末、合金用粉末和粘合劑，或還含有改善切削性用粉末的，更好進而含有游離潤滑劑的鐵基混合粉，上述合金用粉末或進而改善切削性用粉末用上述粘合劑粘著在上述鐵基粉末表面(或進行粘著粘合處理)，且上述鐵基粉末最大粒徑不到180μm，具有至少含粒徑不到45μm的顆粒18.5質(zhì)量％以下，粒徑75μm以上，不到150μm的顆粒46質(zhì)量％以上，粒徑150μm以上，不到180μm的顆粒不到10質(zhì)量％的粒度分布的霧化鐵粉，或是霧化鐵粉與還原鐵粉的混合粉，是上述霧化鐵粉的視在密度2.85Mg/m3以上為特征的具有視在密度3.1Mg/m3以上的粉末冶金用鐵基混合粉。
另外，在本發(fā)明中，對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性用粉末合計量100重量份，上述粘合劑含量為0.1重量份以上，且為1.0重量份以下是理想的。另外，在本發(fā)明中，上述粘合劑選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物和乙烯雙硬脂酸酰胺中的1種或2種以上是理想的。
另外，在本發(fā)明中，上述粘合劑也可為選自油酸、錠子油和透平油中的1種或2種以上與硬脂酸鋅構(gòu)成的粘合劑。
另外，在本發(fā)明中，對于鐵基粉末、合金用粉末與改善切削性用粉末的合計量100重量份，上述游離潤滑劑含量為0.1重量份以上，且為0.5重量份以下是理想的。另外，在本發(fā)明中上述游離潤滑劑含有選自熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上，或進而含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與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1萬以下的聚乙烯和乙撐雙硬脂酸酰胺與分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的1種或2種以上是理想的。
另外，在本發(fā)明中含有上述熱可塑性樹脂粉，對于上述熱可塑性樹脂粉含有選自單體丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物的至少一種50質(zhì)量％以上并聚合，且一次平均粒徑0.03μm以上，5.0μm以下，凝聚平均粒徑5μm以上，50μm以下，用溶液比粘度法測定的平均分子量3萬以上，500萬以下的熱可塑性樹脂粉是理想的。
圖1是顯示適用于填充性試驗的概略試驗裝置模式的概略說明圖。
圖2是顯示以前鐵基混合粉(以前產(chǎn)品)和本發(fā)明鐵基混合粉(本發(fā)明產(chǎn)品)的填充密度與金屬模模腔厚度關系的曲線圖。
圖3是顯示一次平均粒徑，凝聚平均粒徑定義的說明圖。
本發(fā)明粉末冶金用鐵基混合粉含有鐵基粉末、合金用粉末、粘合劑和根據(jù)需要的潤滑劑，或進而含有改善切削性用粉末，是具有視在密度3.1Mg/m3以上的鐵基混合粉，作為防偏析處理將合金用粉末或進一步的改善切削性用粉末用粘合劑粘著在鐵基粉末的表面上。由于鐵基混合粉的視在密度為3.1Mg/m3以上，填充性與壓縮性可以兼有。
本發(fā)明鐵基混合粉中使用的鐵基粉末為最大粒徑不到180μm的顆粒的，而且具有至少含粒徑不到45μm的顆粒18.5質(zhì)量％以下，粒徑75μm以上不到150μm的顆粒46質(zhì)量％以上，粒徑150μm以上不到180μm的顆粒不到10質(zhì)量％的粒度分布的鐵粉。
由于最大粒徑，粒徑不到45μm顆粒的含量，粒徑75μm以上不到150μm顆粒的含量和粒徑150μm以上不到180μm顆粒的含量在上述范圍內(nèi)，因而可得到優(yōu)良的填充性。在本發(fā)明中，為了使粒徑45μm以上不到75μm的顆粒不大的影響填充性和壓縮性，對粒粒45μm以上不到75μm顆粒的含量不特別限定。
在此，最大粒徑不到180μm是指，在用篩子篩選鐵粉挑選粒徑的場合，180μm以上的鐵粉顆粒為可忽略的程度。如180μm以上的鐵粉顆粒不到1質(zhì)量％是大致適當?shù)模?.5質(zhì)量％以下是較好的，更好為0.1質(zhì)量％以下。
另外，從改善填充性的觀點看，關于上述鐵基粉末的粒度分布，粒徑75μm以上不到150μm的顆粒為48質(zhì)量％以上是理想的，更理想為50質(zhì)量％以上。另外，從填充性更高的觀點看，粒徑不到45μm的顆粒為不到15質(zhì)量％是理想的，更理想為不到12.7質(zhì)量％。
在本發(fā)明中使用的鐵基粉末的粒度分布使用按照篩網(wǎng)分布法(JPMA P02-1992(日本粉末冶金工業(yè)標準))測定的值。
本發(fā)明鐵基混合粉中使用的鐵基粉末使用霧化鐵粉或霧化鐵粉與還原鐵粉的混合鐵粉，從壓縮性和填充性的觀點看是理想的。在使用任何鐵粉的情況下，按上述粒度分布調(diào)整使用，都可顯著改善鐵基混合粉的填充性。
為了得到具有上述粒度分布的鐵基粉末，將使用的鐵基粉末(如市售的霧化鐵粉)篩分后，按上述粒度分布配合是理想的。作為鐵基粉末使用霧化鐵粉與還原鐵粉混合粉末的場合，按照需要將其分別篩分后，可按上述粒度分布配合。
另外，在配合還原鐵粉的場合，要很好保持鐵粉混合粉的壓縮性，對應適合零件希望的密度調(diào)整還原鐵粉的配合量。通常，為了維持良好的壓縮性，對應于鐵基粉末總量，還原鐵粉的配合量為40質(zhì)量％以下是理想的。如還原鐵粉為40質(zhì)量％以下，得到的鐵基混合粉的壓縮性不產(chǎn)生顯著降低。另外，配合的還原鐵粉中，對應于鐵基粉末總量30質(zhì)量％以下在粘合處理后混合沒有任何防礙。由于該處理，該還原鐵粉作為表面不粘著合金用粉末、改善切削性用粉末的鐵粉(以下稱游離鐵基粉末)存在于鐵基混合粉中。這樣的鐵基混合粉的填充性更加改善。
另外，在本發(fā)明中使用霧化鐵粉與還原鐵粉的混合鐵粉的場合，霧化鐵粉與還原鐵粉只要混合就行，沒有必要冶金結(jié)合。
在本發(fā)明中作為鐵基粉末使用的霧化鐵粉為視在密度為2.85Mg/m3以上，更好為2.90Mg/m3以上的鐵粉。由于視在密度為2.85Mg/m3以上，更好2.90Mg/m3以上，確保鐵基混合粉有良好的填充性。
另外，在本發(fā)明中作為鐵基粉末主要使用的霧化鐵粉可為從熔液用噴霧法制造的純鐵粉。
還有，作為鐵基粉末，作為加在霧化鐵粉中使用的還原鐵粉使用還原鋼材制造時生成的軋制氧化皮或鐵礦石得到的還原鐵粉是理想的。還原鐵粉的視在密度可為鐵基混合粉得到規(guī)定的視在密度(3.1Mg/m3以上)的程度。特別是約1.7～2.8Mg/m3的值是合適的。更好為約2.5～2.8Mg/m3。
另外，在鐵基粉末中，按照目標燒結(jié)體機械特性等要混合合金用粉末，作為合金用粉末使用石墨粉、銅粉、Ni粉等各種合金粉等是理想的。還有，對于含有鐵基粉末、合金用粉末和必要時混合的改善切削性用粉末的合計量，合金用粉末的含量為5.0質(zhì)量％以下，為確保高的成形密度的目的是理想的。
還有，在鐵基混合粉末中，在有必要改善燒結(jié)體切削性的場合，可混合改善切削性用粉末。作為改善切削性用粉末，考慮到燒結(jié)體制品要求的特性，可選擇滑石粉、金屬硫化物粉等。另外，對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性粉末合計量，改善切削性用粉末的含量為5.0質(zhì)量％以下，為確保高的成形密度的目的是理想的。
還有，在鐵基混合粉末中，在鐵基粉末表面粘著合金用粉末，或進一步粘著改善切削性用粉末，為了防止偏析，要混合粘合劑。在本發(fā)明中，對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性用粉末的合計量100重量份，粘合劑的含量為0.1重量份以上，且1.0重量份以下是理想的。即，為了粘著處理(粘合處理)能充分防止合金用粉末的偏析，使用0.1重量份以上的粘合劑是理想的，可是，為維持鐵基混合粉良好的填充性，粘合劑為1.0重量份以下是理想的。
作為粘合劑，在本發(fā)明中使用選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物和乙撐雙硬脂酸酰胺中的1種或2種以上是理想的(粘合劑A)。另外，作為粘合劑A也可使用將選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺中的1種或2種以上加熱熔融的產(chǎn)物。
另外，在本發(fā)明中也可使用由選自油酸、錠子油與透平油中的1種或2種以上和硬脂酸鋅構(gòu)成的粘合劑(粘合劑B)。粘合劑B可使用將選自油酸、錠子油與透平油中的1種或2種以上和硬脂酸鋅加熱熔融的產(chǎn)物。
一般，在鐵基混合粉中，為了提高鐵基混合粉的流動性，并改善對金屬模的填充性的目的，和為了在金屬模中將鐵基混合粉加壓成形時不因摩擦熱熔融并降低取出軟化成形體的力的目的，混合潤滑劑。為了發(fā)揮潤滑劑的這種作用，需要至少一部分潤滑劑以游離潤滑劑存在。本發(fā)明中的所謂游離潤滑劑意味著在鐵基混合粉中不與鐵基粉末(鐵粉)、合金用粉末、改善切削性用粉末結(jié)合，游離存在的潤滑劑。對于鐵基粉末、合金用粉末與改善切削性用粉末合計量100重量份，游離潤滑劑含量為0.1重量份以上，且0.5重量份以下是理想的。由于含有游離潤滑劑0.1重量份以上，可更加改善鐵基混合粉的填充性。另外，由于游離潤滑劑含量為0.5重量份以下，可維持良好的填充性和高的成形體密度。
在本發(fā)明中，作為游離潤滑劑使用選自熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上是理想的。另外，作為游離潤滑劑使用在選自熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上中，再添加選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與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、乙撐雙硬脂酸酰胺與分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的1種或2種以上是理想的。
作為游離潤滑劑，由于含有選自熱可塑性樹脂、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上，可顯著改進鐵基混合粉的填充性。另外，選自熱可塑性樹脂、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上的含量，對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性粉末(按照需要添加)的合計量100重量份為0.05重量份以上(更好為0.1重量份以上)，0.5重量份以下，從改進鐵基混合粉的流動性、金屬模的填充性觀點看是理想的。
另外，作為熱可塑性樹脂粉，對于熱可塑性樹脂粉總量含有選自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物(均為單體)中的至少1種50質(zhì)量％并聚合的是理想的。由于選自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中至少1種的單體的含量，對于熱可塑性樹脂粉總量為50質(zhì)量％以上，鐵基混合粉的流動性可充分改進。還有，作為單體可單獨使用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的1種，或?qū)⑵?種以上組合使用，也可兩者。
作為丙烯酸酯舉例有甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、正丙基丙烯酸酯、異丙基丙烯酸酯、正丁基丙烯酸酯、異丁基丙烯酸酯、仲丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯、正己基丙烯酸酯、環(huán)己基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、正辛基丙烯酸酯等。
另外，作為甲基丙烯酸酯舉例有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、正丙基甲基丙烯酸酯、異丙基甲基丙烯酸酯、正丁基甲基丙烯酸酯、異丁基甲基丙烯酸酯、正己基甲基丙烯酸酯、環(huán)己基甲基丙烯酸酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯、正辛基甲基丙烯酸酯等。在這些單體中甲基丙烯酸甲酯特別適用。
另外，作為芳香族乙烯化合物舉例有苯乙烯，α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯等單體。在這些單體的苯核中甲基、乙基、丙基、丁基等被置換的單體，例如乙烯基甲苯與異丁基苯乙烯等也含在芳香族乙烯化合物中。
另外，在上述丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和芳香族乙烯化合物中的至少1種的單體中可添加對于單體總量較好50質(zhì)量％以下的可共聚的其它單體并共聚，也可作為熱可塑性樹脂。
作為與上述3種單體可共聚的其它單體舉例有丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、丁烯酸、桂皮酸等不飽和一元羧酸；馬來酸、衣康酸、富馬酸、檸康酸、氯代馬來酸等不飽和二羧酸與其酐；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、乙烯磺酸縮水甘油酯等的縮水甘油醚類；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)氧己烯等的環(huán)氧烯烴類；丙烯腈與甲基丙烯腈等的氰化乙烯類；醋酸乙烯酯、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、異戊二烯、1，3-戊二烯、環(huán)戊二烯等共軛二烯烴系化合物；1，4-己二烯、雙環(huán)戊二烯、亞乙基降冰片烯等的非共軛二烯烴系化合物。
另外，作為可共聚單體，對于單體合計量可添加0.1～2質(zhì)量％具有反應性實質(zhì)上相同的2個以上的雙鍵的交聯(lián)性單體。作為交聯(lián)性單體舉例有乙二醇二丙烯酸酯、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、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、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、ォリゴキシ乙烯二丙烯酸酯、ォリゴキシ乙烯二甲基丙烯酸酯等，還有二乙烯基苯等芳香族二乙烯單體、偏苯三酸三丙烯酯、三丙烯異氰尿酸酯等。
而且，這些熱可塑性樹脂粉可為1次平均粒徑0.03μm以上，且5.0μm以下，凝聚平均粒徑5μm以上，且50μm以下，用溶液比粘度法測定的平均分子量3萬以上，且500萬以下的熱可塑性樹脂粉。
在本發(fā)明中所謂一次平均粒徑，如圖3所示意味著熱可塑性樹脂粉的每個顆粒(一次顆粒1)的粒徑3的平均值。另外，凝聚平均粒徑意味著一次顆粒1凝聚形成的凝聚顆粒2的粒徑4的平均值。一次平均粒徑是用掃描電子顯微鏡觀察凝聚顆粒，從攝像照片實測50個形成凝聚顆粒的一次顆粒的直徑(一次粒徑)并平均出的。另外，凝聚平均粒徑同樣是用掃描電子顯微鏡觀察凝聚顆粒，從攝像照片測定50個凝聚顆粒粒徑并平均出的。
另外，在本發(fā)明中用溶液比粘度法測定平均分子量。按照溶液比粘度法的測定按照下述順序進行。次0.2g樹脂試樣溶解在50ml四氫呋喃中，求出溶液在30℃的粘度A。同樣，求出同一溫度溶劑(四氫呋喃)的粘度B，算出比粘度(A/B)?？芍骄肿恿?。從各種標準聚苯乙烯可預先確定比粘度-平均分子量的關系，利用該關系，由上述比粘度求出樹脂試樣的平均分子量。
熱可塑性樹脂粉的一次平均粒徑在0.03μm以上，且在5.0μm以下是理想的。如一次平均粒徑在0.03μm以上，價不高可抑制樹脂粉的制造成本，則鐵基混合粉的制造成本也不上升。還有，為0.05μm以上是更理想的。另外，在5.0μm以下可維持高的成形體的密度(即維持好的壓縮性)。還有，為3.0μm以下是更理想的。
另外，熱可塑性樹脂粉的凝聚平均粒徑為5μm以上，50μm以下是理想的。由于凝聚平均粒徑為5μm以上，可很好維持鐵基混合粉的流動性和料斗排出性。為10μm以上是更理想的。由于為50μm以下，因此可與以前產(chǎn)品大致相同在其上維持燒結(jié)體的拉伸強度。為40μm以下是更理想的。
作為可塑性樹脂粉可混合一次平均粒徑不同的2種以上的熱可塑性樹脂粉。在該場合，混合的粉末的一次平均粒徑，按照滿足上述一次平均粒徑的合適條件調(diào)整混合比率是理想的。
另外，熱可塑性樹脂粉用溶液比粘度法測定的平均分子量在3萬以上，500萬以下是理想的。如平均分子量為3萬以上，價不高可抑制樹脂粉的制造成本，則鐵基混合粉的制造成本也不上升。另外，平均分子量為500萬以下，可與以前產(chǎn)品大致相同在其上維持鐵基混合粉的流動性與料斗排出性。
關于上述熱可塑性樹脂粉的制造方法本發(fā)明沒有特別限定，以前聚甲基丙烯酸甲酯等細微樹脂粉末的制造中使用的幾種方法都是適合的。在這些方法中，特別是粒徑不很細，且可得到球形顆粒的聚合法，例如細微懸浮聚合法、乳化聚合法、播種乳化聚合法等是適合的。
作為細微懸浮聚合法，使用作為原子團聚合開始劑的油溶性開始劑，在聚合開始前均質(zhì)化處理單體油滴的粒徑并預先調(diào)節(jié)，均質(zhì)分散聚合的方法是適合的。
作為油溶性原子團聚合開始劑例如可使用苯甲酰過氧化物、雙-3，5，5-三甲基己酰過氧化物、二月桂酰過氧化物等二酰基過氧化物類；二異丙基過氧化物二碳酸酯、二仲丁基過氧化物二碳酸酯、二-2-乙基己基過氧化物二碳酸酯等過氧化物二碳酸酯類；叔丁基過氧化物新戊酸酯、叔丁基過氧化物新癸酸酯等過氧化物酯類；乙酰環(huán)己基磺酰過氧化物、二琥珀碳アツシド過氧化物等有機過氧化物；2，2’-偶氮二異丁腈、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，這些原子團聚合開始劑可單獨使用，1種，或2種以上組合使用。其使用量按單體的種類與量和加入方式適當選擇，通常每使用100重量份，使用0.001～5.0重量份是理想的。
還有，當實施細微懸浮聚合法時，通常使用界面活性劑與分散劑。
作為界面活性劑舉例有月桂基硫酸酯鈉、肉豆蔻基硫酸酯鈉等烷基硫酸酯鹽類；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；二辛基磺基琥珀酸鈉、二己基磺基琥珀酸鈉等磺基琥珀酸酯鹽類；
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性界面活性劑類；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、聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基苯基醚類等非離子性界面活性劑類；十六烷基氯化吡啶翁、十六烷基三甲基溴化銨等陽離子性界面活性劑等。
另外，作為分散劑舉例有聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮等。
這些界面活性劑與分散劑可單獨使用1種，或2種以上組合使用。其使用量，通常每使用單體100重量份，可在0.05-5重量份，更好在0.2～4重量份的范圍內(nèi)適當選擇。
另外，在細微懸浮聚合法中，首先在水性介質(zhì)中添加油溶性開始劑、單體、界面活性劑和按照需要使用的高級脂肪酸類與高級醇類等的聚合助劑、其它添加劑并預先混合，用高速攪拌器進行均質(zhì)化處理，進行油滴粒徑調(diào)節(jié)。在高速攪拌器中例如可利用膠體磨、振動攪拌機、二級式高壓泵、從噴嘴與噴孔等高壓噴出、超聲波攪拌等。加之，油滴粒徑的調(diào)節(jié)受均質(zhì)化處理時剪切力的控制、聚合中的攪拌條件、反應裝置的形式、界面活性劑與添加劑的量等影響，這些可通過簡單的預備試驗來選擇適當?shù)臈l件。然后，將全部單體均質(zhì)化處理液送到聚合罐中，邊慢慢攪拌邊升溫，通常在30～80℃范圍的溫度下進行聚合。
這樣可得到一次平均粒徑為希望值(如0.03～5.0μm)的熱可塑性樹脂粉顆粒均質(zhì)分散的乳化液或懸浮液。將該乳化液或懸浮液噴霧干燥，或?qū)峥伤苄詷渲w粒凝聚后，過濾、分離漿液、干燥、粉碎可得到熱可塑性樹脂粉末。該熱可塑性樹脂的重均分子量可以反應溫度與聚合度調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)到希望的值。
下面說明本發(fā)明鐵基混合粉的理想制造方法的一個例子。
首先，將作為鐵基粉末的具有上述規(guī)定粒度分布的霧化鐵粉或霧化鐵粉與還原鐵粉的混合粉、合金用粉末，或還有改善切削性用粉末與粘合劑混合制成混合粉。對于鐵基粉末，合金粉末和改善切削性用粉末合計量100重量份，混合粘合劑0.1重量份以上，1.0重量份以下是理想的。作為粘合劑選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺中的1種或2種以上是理想的。
將該混合物邊加熱邊混合(至此為一次混合)。還有，粘合劑為1種的場合，此時混合加熱溫度比該粘合劑的熔點高10～100℃是理想的。另外，在粘合劑為2種以上的場合，比這些粘合劑熔點中的最低值高10℃以上，這些粘合劑熔點中的最高值以下溫度是理想的。由于在上述下限溫度以上加熱，至少1種粘合劑熔融，可發(fā)揮粘合劑的粉末顆粒的粘合機能。另外，由于加熱溫度在上述上限限溫度以下，可完全回避由于粘合劑熱分解等的粘合機能的降低，還可很好維持料斗排出性能。
接著，將該一次混合物冷卻，在鐵基粉末的表面粘著合金用粉末或還有改善切削性用粉末。到含粘合劑的原料粉的混合的處理是一般稱作粘合處理或粘著處理的一個例子。
接著，在鐵基粉末表面上粘著合金用粉末或還有改善切削性用粉末的一次粉末中進一步添加潤滑劑，混合(此為二次混合)制成鐵基混合粉。從發(fā)揮潤滑機能等觀點看，二次混合的溫度不到添加潤滑劑熔點中的最低值是理想的。更好為室溫。另外，對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性用粉末(需要時添加)的合計量100重量份，添加的潤滑劑的量在0.1重量份以上，0.5重量份以下是理想的。二次混合添加的潤滑劑為游離潤滑劑，以不與鐵基粉末等粘合的游離狀態(tài)存在于混合粉中。
作為成為游離潤滑劑的，二次混合時添加的潤滑劑一定含選自上述熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上，按照需要，含硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與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、乙撐雙硬脂酸酰胺與分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物的1種或2種以上的潤滑劑是理想的。對于熱可塑性樹脂粉總量，熱可塑性樹脂粉含50質(zhì)量％以上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1種并聚合的是理想的。
在本發(fā)明中作為鐵基粉末的一部分可混合還原鐵粉，在混合還原鐵粉的場合，還原鐵粉的一部分，更好為鐵基粉末總量30質(zhì)量％以下，可在二次混合時添加。由此，二次混合時添加的還原鐵粉表面上不粘著合金用粉末或改善切削性用粉末，可成為游離鐵基粉末。由于還原鐵粉的至少一部分為游離鐵粉末，鐵基混合粉的填充性可顯著改善。
另外，作為其它制造方法，本發(fā)明鐵基混合粉也可按照下述(1)～(4)工序制造。
(1)在按規(guī)定粒度分布調(diào)整的鐵基粉末中添加合金用粉末或還有改善切削性用粉末，然后將液態(tài)粘合劑噴霧噴射到這些粉末中后(以下稱該液態(tài)粘合劑為噴霧噴射粘合劑)混合。作為液態(tài)粘合劑使用油酸、錠子油、透平油中的1種或2種以上是理想的。
(2)在這些混合物中再添加硬脂酸鋅，混合成一次混合物。對于鐵基粉末、合金粉末和改善切削性粉末的合計量100重量份，硬脂酸鋅的添加量與噴霧噴射粘合劑的合計量為0.1～1.0重量份是理想的。
(3)將一次混合物在110-150℃邊加熱邊二次混合。由于加熱生成硬脂酸鋅與噴霧噴射粘合劑中的至少一種以上的加熱熔融物。由于二次混合加熱溫度在110℃以上，可充分發(fā)揮粘合劑的機能并防止合金粉末的偏析。另一方面，由于在150℃以下，可完全回避由于鐵基粉末氧化(硬化)的壓縮性降低。接著，由于將二次混合物冷卻，合金用粉末或還有改善切削性用粉末牢固地粘著在鐵基粉末的表面上。
(4)在鐵基粉末表面上粘著合金用粉末或還有改善切削性用粉末的二次混合物中再添加潤滑劑，三次混合成鐵基混合粉。
三次混合的溫度不到添加的潤滑劑熔點中最低值是理想的。更好為室溫。
另外，對于鐵基粉末、合金粉末和改善切削性粉末的合計量100重量份，添加的潤滑劑的量為0.1～0.5重量份是理想的。三次混合中添加的潤滑劑為游離潤滑劑，以實質(zhì)上不與鐵基粉末等粘合的游離狀態(tài)存在于混合粉中。
三次混合中添加的潤滑劑一定含有選自上述熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上，按照需要，含有硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與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、乙撐雙硬脂酸酰胺與分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物的1種或2種以上的潤滑劑是理想的。另外，對于熱可塑性樹脂總量，熱可塑性樹脂粉含50質(zhì)量％以上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1種并聚合的是理想的。
上述制造方法的例子中(1)～(3)處理構(gòu)成粘合處理。
另外，在本發(fā)明中可混合作為鐵基粉末一部分的還原鐵粉，在混合還原鐵粉的場合，也可在三次混合時添加一部分還原鐵粉，更好為鐵基粉末總量30質(zhì)量％以下。由此，三次混合時添加的還原鐵粉可實質(zhì)上表面不粘著合金用粉末或改善切削性用粉末，成為游離鐵基粉末。由于還原鐵粉的至少一部分為游離鐵基粉末，鐵基混合粉的填充性顯著改善。
本發(fā)明鐵基混合粉的制造方法當然不限于上述2例的制造方法。作為上述制造方法以外方法的一個例子，例如將粘合劑成分溶解或分散在有機溶劑中后，將鐵基粉末與合金用粉末或改善切削性用粉末混合，其后蒸發(fā)有機溶劑，在鐵基粉末表面粘著合金粉末、改善切削性用粉末(至此為粘合處理)，此后可添加潤滑劑并混合，制成存在游離潤滑劑的鐵基混合粉。
另外，粘合處理不限于以上的方法，將鐵基粉末以外的原料粉末粘著在鐵基粉末表面為目的進行的處理都適用于粘合處理。為了使粘合處理有效，將相當量的合金用粉末或改善切削性用粉末粘著在鐵基粉末上是重要的。例如對于添加頻率大的石墨粉末，選定其約60％(質(zhì)量)以上粘著的條件進行粘合處理是理想的。
還有，本發(fā)明鐵基混合粉可適用于任何一般粉末冶金制造工藝。例如，可適用于成形-燒結(jié)、成形-燒結(jié)-浸漬淬火(CQT)、成形-燒結(jié)-光亮淬火(BQT)、成形-燒結(jié)-高頻淬火等工藝。對于任何工藝，按照需要均可增加修整處理。
作為鐵基粉末使用具有表5所示粒度分布的霧化鐵粉(川崎制鐵制KIP301A、KIP 260A)或還有還原鐵粉(川崎制鐵制KIP 255M)。這些均為一般工業(yè)用鐵粉的霧化鐵粉，用篩子分級后，以表6所示的粒度分布再次用V型調(diào)勻機混合后使用。在表5和表6中所謂0％意味著不到0.1％。另外，在一部分鐵基粉末中將表6所示量的還原鐵粉混合到霧化鐵粉中。在一部分鐵基粉末中使用不進行篩子分級的霧化鐵粉。另外，按照JPMA P06-1992(日本粉末冶金工業(yè)會標準)測定所用鐵粉的視在密度并記入表5中。
作為合金用粉末可添加平均粒徑23μm的石墨粉末10g和平均粒徑25μm的電解銅粉20g(對于鐵基粉末、合金用粉末、改善切削性粉末的合計量、石墨粉的添加量為1.0質(zhì)量％，電解銅粉為2.0質(zhì)量％)。
另外，作為粘合劑將表1所示種類和量的粘合劑預混合來使用。表1所示的含量以對于鐵基粉末和合金用粉末或還有改善切削性用粉末的合計量100重量份的重量份來表示。
而且，將這些混合物在表1所示溫度邊不斷混合(至此為一次混合)邊加熱，制成一次混合物。
接著，將一次混合物邊混合邊在85℃以下冷卻。而且，冷卻到40℃后，添加表1所示種類與量的游離潤滑劑，均勻混合(至此為二次混合)后，從加熱混合機中排出，成為鐵基混合粉。還有，二次混合時添加的熱可塑性樹脂、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰以外的潤滑劑的記號與種類的關系示于表2。另外，二次混合時使用的熱可塑性樹脂粉的記號與種類的關系和其組成、聚合方法、一次粒徑、凝聚粒徑與分子量示于表3。
還有，在一部分鐵基混合粉(鐵基混合粉No.1-8)中在二次混合時添加潤滑劑的同時添加還原鐵粉(15質(zhì)量％)。
對于得到的鐵基混合粉，評價其填充性、壓縮性、偏析性、視在密度。
(1)填充性試驗使用在圖1模式示出其配置的裝置實施鐵基混合粉的填充性試驗。將填充鐵基混合粉(試驗混合粉)150g的粉末箱(100×20×60mm)以200mm/s的速度移動到金屬模方向，在具有t＝1mm的模腔的金屬模的正上方停止，保持1秒鐘將鐵基混合粉填充到金屬模中后后退。填充后以480MPa的壓力成形制成成形體。
測定這些成形體的重量，求出填充密度{＝(成形體重量)/(模腔的體積)}。以粉末箱中的鐵基混合粉的視在密度除該填充密度的值作為填充值，評價填充值。填充值越大，表示填充性越好。
(2)壓縮性試驗以直徑25mmφ×20mm高的片用5ton/cm2(490MPa)壓力將鐵基混合粉(試驗混合粉)成形制成成形體。測定這樣成形體的密度(壓粉密度)并評價壓縮性。另外，用阿基米德法測定密度。
(3)偏析性試驗調(diào)查鐵基混合粉中所含的石墨粉(合金用粉末)的偏析，評價偏析性。篩分鐵基混合粉(試驗混合粉)，對于通過100目(150μm)的篩子，通不過200目(75μm)的粉進行定量碳分析。另外，對整體鐵基混合粉(試驗混合粉)也進行定量碳分析。以其結(jié)果用下述定義的碳粘著度評價偏析性。
碳粘著度＝{從通過100目(150μm)到通不過200目(75μm)}范圍的粒度的鐵基混合粉的C分析值)/(鐵基混合粉的C分析值)×(質(zhì)量％)碳粘著度越大，意味著鐵基混合粉的石墨粉的偏析越小。
(4)視在密度試驗按照JPMA P-06-1992(日本粉末冶金工業(yè)會標準)測定鐵基混合粉(試驗混合粉)的視在密度。
其結(jié)果示于表2。 注*)參見表5**)游離鐵基末 合金用粉末石墨粉1.0質(zhì)量％、銅粉2.0質(zhì)量％***)參見表6****)對于鐵基粉末、合金用粉末、改善切削性用粉末的合計量100重量份、*****)參見表3
注*)MMA甲基丙烯酸甲酯BMA正丁基丙烯酸酯EA乙基丙烯酸酯BA正丁基丙烯酸酯AN丙烯腈BD丁二烯ST乙烯
滿足合適條件的本發(fā)明例(鐵基混合粉No.1～6～No.1-13，No.1-23)均具有成形密度6.85Mg/m3以上、碳粘著度80％以上、填充值0.8以上、視在密度3.1Mg/m3以上的優(yōu)良的壓縮性、填充性。特別是限定粒徑不到45μm的顆粒不到15.0質(zhì)量％的鐵基混合粉(No.1-11～No.1-13，No.1-23)顯示特別優(yōu)良的填充性。而且，以粒徑不到45μm的顆粒不到12.7質(zhì)量％限定的鐵基混合粉(No.1-13)，盡管偏析非常小，但仍顯示非常優(yōu)良的填充性。不符合合適條件的本發(fā)明例(鐵基混合粉No.1-16～No.1-18，No.1-22)與滿足合適條件的本發(fā)明例相比材質(zhì)上有點差，都顯示出良好的填充性、壓縮性、且石墨粉的偏析小。
粘合劑的量不符合本發(fā)明低的合適范圍的鐵基混合粉(No.1-22)中偏析顯示有點變大的傾向。粘合劑的量不符合本發(fā)明高的合適范圍的鐵基混合粉(No.1-16)中填充性顯示出有點降低的傾向。還有，游離潤滑劑的量不符合本發(fā)明低的合適范圍的鐵基混合粉(No.1-17)中填充性顯示有點降低的傾向。游離潤滑劑的量不符合本發(fā)明高的合適范圍的鐵基混合粉(No.1-18)填充性顯示有點降低的傾向。
由于粘合劑的量顯著不足，達不到粘合劑處理目的的鐵基混合粉(No.1-15)中，難說合金用粉末事實上充分粘著在鐵粉上，其結(jié)果偏析的防止不完全。
粒度分布不符合本發(fā)明范圍的比較例(鐵基混合粉No.1-1、No.1-2、No.1-4、No.1-5、No.1-14、No.1-21)填充性降低。另外，僅使用還原鐵粉作為鐵基粉末的比較例(鐵基混合粉No.1-3)填充性優(yōu)良，但壓縮性降低。另外，所用的霧化鐵粉的視在密度不符合本發(fā)明低的范圍的比較例(鐵基混合粉No.1-19、No.1-20)鐵基混合粉的視在密度低于3.1Mg/m3以下，填充性降低。
作為鐵基粉末使用具有表4所示粒度分布的霧化鐵粉(川崎制鐵制KIP301A、KIP260A)或還有還原鐵粉(川崎制鐵制KIP255M)。將霧化鐵粉用篩子分級后，按照表6所示的粒度分布二次用V型調(diào)勻機混合后使用。另外，在一部分鐵基粉末中將表6所示量的還原鐵粉混合在霧化鐵粉中。另外，在一部分鐵基粉末中使用不用篩子進行分級的霧化鐵粉。按照JPMA P06-1992(日本粉末冶金工業(yè)會標準)測定所用鐵粉的視在密度并記入表5。
還有，在鐵基混合粉No.2-10中將作為改善切削性用粉末的，平均粒徑20μm的MnS粉4g配入鐵基粉末970g、銅粉20g、石墨粉6g中。
接著，在一次混合的混合粉中作為粘合劑添加表7所示量的硬脂酸鋅，裝入加熱混合機中充分混合，制成混合物。而且將該混合物邊混合邊以表7所示溫度加熱，制成二次混合物。接著將二次混合物邊混合邊在85℃以下冷卻。冷卻到40℃后，添加表7所示種類與量的游離潤滑劑，均勻地三次混合后從加熱混合機中排出，制成鐵基混合粉。還有，三次混合時添加的熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰以外的潤滑劑的種類與記號的關系與實施例1相同示于表2中。還有，三次混合時添加的熱可塑性樹脂粉的記號與種類的關系與其組成、聚合方法、一次粒徑、凝聚粒徑和分子量與實施例1相同示于表3中。另外，在一部分(鐵基混合粉No.2-7)中，在二次混合時添加潤滑劑，同時添加還原鐵粉(25質(zhì)量％)。
對于得到的鐵基混合粉與實施例1相同評價填充性、壓縮性、偏析性、視在密度。
將得到的結(jié)果示于表8。 注*)參見表5**)游離鐵粉末 合金用粉末 銅粉20質(zhì)量％ 石墨粉0.6質(zhì)量％***)參見表6****)對于鐵基粉末、合金用粉末、改善切削性用粉末的合計量100重量份的重量份、*****)參見表3
滿足合適條件的本發(fā)明例(鐵基混合粉No.2～6～No.2-17)都具有成形密度6.85Mg/m3以上、碳粘著度80％以上、填充值0.8以上、視在密度3.1Mg/m3以上與優(yōu)良的壓縮性、填充性。特別是以粒徑不到45μm的顆粒不到15.0質(zhì)量％的限定的鐵基混合粉(No.2-15～No.2-17)顯示特別優(yōu)良的填充性。而且，以粒徑不到45μm的顆粒不到12.7質(zhì)量％限定的鐵基混合粉(No.2-17)，雖然偏析非常小，仍顯示出非常優(yōu)良的填充性。
不符合合適條件的本發(fā)明例(鐵基混合粉No.2-20～No.2-22)比滿足合適條件的本發(fā)明例材質(zhì)差一點，都顯示良好的填充性、壓縮性，且石墨粉的偏析小。
在粘合劑的量不符合本發(fā)明高的合適范圍的鐵基混合粉(No.2-20)填充性顯示有點降低的傾向。在游離潤滑劑的量不符合本發(fā)明低的合適范圍的鐵基混合粉(No.2-21)顯示出填充性有點降低的傾向。另外，游離潤滑劑的量不符合本發(fā)明高的合適范圍的鐵基混合粉(No.2-22)顯示出填充性有點降低的傾向。
由于粘合劑的量顯著不足，達不到粘合劑處理的目的的鐵基混合粉(No.2-19)事實上合金用粉末不充分粘著在鐵粉上，偏析的防止不充分。
粒度分布不符合本發(fā)明范圍的比較例(鐵基混合粉No.2-1、No.2-2、No.2-4、No.2-5、No.2-18)填充性降低。另外，僅使用還原鐵粉作為鐵基粉末的比較例(鐵基混合粉No.2-3)填充性優(yōu)良，但壓縮性降低。還有，使用的霧化鐵粉的視在密度不符合本發(fā)明低的范圍的比較例(鐵基混合粉No.2-23、No.2-24)鐵基混合粉的視在密度低于3.1Mg/m3以下，且填充性降低。
按照本發(fā)明可廉價制造偏析小、壓縮性優(yōu)良，且填充性優(yōu)良的鐵基混合粉。而且，用本發(fā)明鐵基混合粉可使燒結(jié)零件小型化，可使用具有幅寬狹窄模腔的金屬模制造成形體，可穩(wěn)定且很少性能參差不齊地制造密度高的燒結(jié)零件，在工業(yè)上呈現(xiàn)特殊的效果。
權(quán)利要求
1.一種具有視在密度3.1Mg/m3以上的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于是含有鐵基粉末、合金用粉末和粘合劑或還有改善切削性用粉末的鐵基混合粉，上述合金用粉末或還有改善切削性用粉末由上述粘合劑粘著在上述鐵基粉末表面，且上述鐵基粉末是霧化鐵粉，或霧化鐵粉與還原鐵粉的混合粉，且上述鐵基粉末最大粒徑不到180μm，具有至少含粒徑不到45μm的顆粒18.5質(zhì)量％以下，粒徑75μm以上不到150μm的顆粒46質(zhì)量％以上，粒徑150μm以上不到180μm的顆粒不到10質(zhì)量％的粒度分布，上述霧化鐵粉的視在密度為2.85Mg/m3以上。
2.權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述鐵基粉末含粒徑不到45μm的顆粒不到15質(zhì)量％。
3.權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述鐵基粉末含粒徑不到45μm的顆粒不到12.7質(zhì)量％。
4.權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性用粉末合計量100重量份，上述粘合劑含量為0.1重量份以上，且1.0重量份以下。
5.權(quán)利要求1或2所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述粘合劑選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與乙撐雙硬脂酸酰胺的熔融混合物、乙撐雙硬脂酸酰胺中的1種或2種以上。
6.權(quán)利要求1或2所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述粘合劑由選自油酸、錠子油和透平油中的1種或2種以上與硬脂酸鋅構(gòu)成。
7.權(quán)利要求1所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述鐵基混合粉還含有游離潤滑劑。
8.權(quán)利要求7所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于對于鐵基粉末、合金用粉末和改善切削性用粉末合計量100重量份，上述游離潤滑劑含量為0.1重量份以上，0.5重量份以下。
9.權(quán)利要求7所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述游離潤滑劑含有選自熱可塑性樹脂粉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋰中的1種或2種以上，或還含有選自硬脂酸、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺與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1萬以下的聚乙烯和乙撐雙硬脂酸酰胺與分子量1萬以下的聚乙烯的熔融混合物中的1種或2種以上。
10.權(quán)利要求9所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述熱可塑性樹脂均含有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1種50質(zhì)量％以上并聚合，且是1次平均粒徑0.03μm以上，5μm以下，凝聚平均粒徑5μm以上，50μm以下，用溶液比粘度法測定的平均分子量3萬以上，500萬以下的熱可塑性樹脂粉。
11.一種粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于將含有視在密度2.85Mg/m3以上的霧化鐵粉、或還有還原鐵粉的鐵基粉末和合金用粉末，或還有改善切削性用粉末用粘合劑進行粘合處理，是具有視在密度3.1Mg/m3以上的鐵基混合粉，構(gòu)成原料的上述鐵基粉末最大粒徑不到180μm，以具有至少含粒徑不到45μm的顆粒18.5質(zhì)量％以下，粒徑75μm以上不到150μm的顆粒46質(zhì)量％以上，粒徑150μm以上不到180μm的顆粒不到10質(zhì)量％的粒度分布那樣的選擇或調(diào)整而成的。
12.權(quán)利要求11所述的粉末冶金用鐵基混合粉，其特征在于上述鐵基混合粉還含有游離潤滑劑。
全文摘要
提供壓縮性優(yōu)良,且填充性優(yōu)良的鐵基混合粉。由用粘合劑將合金用粉末等粘著在表面上的鐵基粉末與還有的游離潤滑劑構(gòu)成,是視在密度3.1Mg/m
文檔編號C22C33/02GK1360080SQ0114317
公開日2002年7月24日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月6日
發(fā)明者上之園聰, 尾崎由紀子 申請人:川崎制鐵株式會社