粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体的制作方法_5

文档序号:8277882阅读:来源:国知局
以低于淬火处理的温度对淬火处理后的烧结体再次加热的处 理。由此,能够在降低烧结体的硬度的同时,赋予韧性。
[0178] 回火处理的温度优选为100°C以上200°C以下程度,时间优选为0. 3小时以上5小 时以下程度。
[0179] 另外,在上述的烧成工序、各种附加处理中,金属粉末中(烧结体中)的轻元素挥 发,最终获得的烧结体的组成也存在与金属粉末中的组成稍微变化的情况。
[0180] 例如,对于C,虽然随工序条件、处理条件而有不同,但是,在最终的烧结体中的含 有率有可能在粉末冶金用金属粉末中的含有率的5%以上100%以下的范围内(优选,30% 以上100%以下的范围内)变化。
[0181] 另外,对于0,虽然随工序条件、处理条件而有不同,但是,在最终的烧结体中的含 有率也有可能在粉末冶金用金属粉末中的含有率的1%以上50%以下的范围内(优选,3% 以上50%以下的范围内)变化。
[0182] 另一方面,如上所述,作为根据需要而进行的附加处理的一环,制造出的烧结体也 可以被供于HIP处理,但是,即使进行HIP处理,发挥不出足够效果的情况也多。在HIP处 理中,虽然能够谋求烧结体的更进一步的高密度化,但是,在本发明中所获得的烧结体在烧 成工序的结束时间点就原本已经实现了充分的高密度化。因此,即使再实施HIP处理,也难 以更进一步的实现高密度化。
[0183] 而且,在HIP处理中,需要经由压力介质对被处理物进行加压,因而有可能使被处 理物受到污染、或者伴随污染而使被处理物的组成、物性发生意外的变化、或者伴随污染使 被处理物变色。另外,由于被加压,因而在被处理物内产生残余应力或使其增加,有可能随 着其被经时地释放而导致变形、尺寸精度下降等不良情况的发生。
[0184] 与此相反,根据本发明,由于不实施这种HIP处理即可制造密度足够高的烧结体, 因而能够获得与实施了 HIP处理的情况同样的高密度化以及高强度化的烧结体。而且,在 这种烧结体中,污染、变色、组成和物性的意外变化等少,产生变形、尺寸精度下降等不良情 况也少。因此,根据本发明,能够高效地制造机械强度及尺寸精度高、耐久性卓越的烧结体。
[0185] 并且,在本发明中制造的烧结体几乎不需要以提高机械特性为目的的附加处理, 因此,组成、结晶组织易于在整个烧结体上变得均匀。因此,结构上的各向同性高,不管形状 如何,对来自所有方位的负荷的耐久性均卓越。
[0186] 以上,基于优选实施方式,对本发明的粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以 及烧结体进行了说明,但本发明并不限于这些。
[0187] 另外,本发明的烧结体例如被应用于汽车用零部件、自行车用零部件、铁路车辆用 零部件、船舶用零部件、飞机用零部件、太空运输机(例如火箭等)用零部件这样的运输设 备用零部件;个人电脑用零部件、手机终端用零部件这样的电子设备用零部件;冰箱、洗衣 机、冷暖气机这样的电气设备用零部件;机床、半导体制造装置这样的机械用零部件;核电 站、火电站、水电站、炼油厂、化工联合厂这样的工厂车间用零部件;钟表用零部件、金属餐 具、珠宝饰品、眼镜框这样的装饰品;除此之外,所有的结构件。
[0188] [实施例]
[0189] 接下来,对本发明的实施例进行说明。
[0190] 1.涉及注射成形法成形的烧结体的制造
[0191](样品 No.l)
[0192] [1]首先,准备通过水雾化法制造的表1所示组成的金属粉末。此外,该金属粉末 的平均粒径为3. 86 y m,振实密度为4. 38g/cm3,比表面积为0. 24m2/g。
[0193]另外,表1所示的粉末的组成通过电感耦合高频等离子体发光分析法(ICP法)来 鉴定(同定)、定量。另外,在ICP分析中使用了(株)日本理学制造的ICP装置(CIR0S120 型)。另外,在C以及S的鉴定、定量中,使用了 LEC0公司制造的碳、硫分析装置(CS-200)。 并且,在0的鉴定、定量中使用了 LEC0公司制造的氧、氮分析装置(TC-300/EF-300)。
[0194] [2]接着,以质量比9 :1的方式称量并混合金属粉末和聚丙烯与蜡的混合物(有 机粘合剂),得到混合原料。
[0195] [3]接着,将该混合原料在混揉机中混制(混練),得到复合物。
[0196] [4]接着,在以下所示的成形条件下,用注射成形机将该复合物成形,制作成形体。
[0197] <成形条件>
[0198] ?材料温度:150°C
[0199] ?注射压力:llMPa(110kgf/cm2)
[0200] [5]接着,对所得到的成形体,在以下所示的脱脂条件下实施热处理(脱脂处理), 得到脱脂体。
[0201] <脱脂条件>
[0202] ?脱脂温度:450°C
[0203] ?脱脂时间:2个小时(在脱脂温度下的保持时间)
[0204] ?脱脂气氛:氮气氛
[0205] [6]接着,对所得到的脱脂体在以下所示的烧成条件下进行烧成(焼成)。由此, 得到烧结体。此外,烧结体的形状设为直径l〇mm、厚度5mm的圆筒形状。
[0206]〈烧成条件〉
[0207] ?烧成温度:115(TC
[0208] ?烧成时间:3个小时(在烧成温度下的保持时间)
[0209] ?烧成气氛:氦气氛
[0210] [7]接着,对所得到的烧结体,在以下所示的条件下实施淬火处理。
[0211] <淬火处理条件>
[0212] ?淬火温度:980°C
[0213] ?淬火时间:4个小时
[0214] ?淬火气氛:氦气氛
[0215] ?冷却方法:水冷
[0216] [8]接着,对实施了淬火处理的烧结体,在以下所示的条件下实施深冷处理。
[0217] <深冷处理条件>
[0218] ?深冷处理温度:_196°C
[0219] ?深冷处理时间:2个小时
[0220] [9]接着,对实施了深冷处理的烧结体,在以下所示的条件下实施回火处理。
[0221] <回火处理条件>
[0222] ?回火处理温度:210 °C
[0223] ?回火处理时间:4个小时
[0224] (样品 No. 2?36)
[0225] 除了如表1所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外,分别与样品No. 1 的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。此外,样品No. 36的烧结体是对样品No. 35的 烧结体在以下的条件下进一步实施HIP处理以实现烧结体的高密度化的烧结体。另外,样 品No. 28?30的烧结体分别是使用通过气体雾化法制造的金属粉末而得到的烧结体。此 夕卜,在表1中,在备考栏中标注为"气体"。
[0226] < HIP处理条件>
[0227] ?加热温度:1100°C
[0228] ?加热时间:2个小时
[0229] ?施加的压力:100Mpa
[0230] 表 1
[0231]
【主权项】
1. 一种粉末冶金用金属粉末,其特征在于, 在所述粉末冶金用金属粉末中, Fe为主成分,并且, 以按质量计10%以上30%以下的比例含有Cr, 以按质量计〇. 15 %以上1.5 %以下的比例含有C, 以按质量计0.3 %以上1 %以下的比例含有Si, 以按质量计〇. 01 %以上〇. 5%以下的比例含有Zr, 以按质量计0.01%以上〇. 5%以下的比例含有Nb, 以按质量计合计为0.05 %以上1.6 %以下的比例含有Mn和Ni。
2. 根据权利要求1所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,所述粉末冶金用金属粉 末具有马氏体类不锈钢的结晶结构。
3. 根据权利要求1或2所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,Zr的含有率与Nb的 含有率之比Zr/Nb为0. 3以上3以下。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,Zr的含有 率与Nb的含有率按质量计合计为0. 05%以上0. 6%以下。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,在将Zr的 含有率与Nb的含有率合计设为(Zr+Nb)时,(Zr+Nb)与Si的含有率之比(Zr+Nb)/Si为0. 1 以上0.7以下。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,所述粉末冶 金用金属粉末以按质量计〇. 01 %以上1. 25%以下的比例含有Mn。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,所述粉末冶 金用金属粉末以按质量计〇. 05%以上0. 6%以下的比例含有Ni。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的粉末冶金用金属粉末,其特征在于,所述粉末冶 金用金属粉末的平均粒径为〇. 5 ii m以上30 ii m以下。
9. 一种复合物,其特征在于,含有: 权利要求1至8中任一项所述的粉末冶金用金属粉末;以及 将所述粉末冶金用金属粉末的粒子彼此粘结的粘合剂。
10. -种造粒粉末,其特征在于,通过对权利要求1至8中任一项所述的粉末冶金用金 属粉末造粒而得。
11. 一种烧结体,其特征在于,通过对粉末冶金用金属粉末进行烧结而制得, 在所述粉末冶金用金属粉末中, Fe为主成分,并且, 以按质量计10%以上30%以下的比例含有Cr, 以按质量计〇. 15 %以上1.5 %以下的比例含有C, 以按质量计0.3 %以上1 %以下的比例含有Si, 以按质量计〇. 01 %以上〇. 5%以下的比例含有Zr, 以按质量计0.01%以上〇. 5%以下的比例含有Nb, 以按质量计合计为0.05 %以上1.6 %以下的比例含有Mn和Ni。
12. 根据权利要求11所述的烧结体,其特征在于,所述烧结体的相对密度为97%以上, 并且,表面的维氏硬度为570以上。
【专利摘要】本发明提供粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体。本发明的粉末冶金用金属粉末的特征在于,Fe为主成分,并以按质量计10%以上30%以下的比例含有Cr,以按质量计0.15%以上1.5%以下的比例含有C,以按质量计0.3%以上1%以下的比例含有Si,以按质量计0.01%以上0.5%以下的比例含有Zr,以按质量计0.01%以上0.5%以下的比例含有Nb,以按质量计合计为0.05%以上1.6%以下的比例含有Mn和Ni。并且,优选具有马氏体类不锈钢的结晶结构。
【IPC分类】C22C33-02, B22F3-10, B22F1-00, C22C38-50
【公开号】CN104593693
【申请号】CN201410588814
【发明人】石上秀树, 中村英文, 盐原幸彦
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年10月28日
【公告号】US20150114178
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