粉末冶金用混合粉及其制造方法、以及铁基粉末制烧结体的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种粉末冶金用混合粉及其制造方法，所述粉末冶金用混合粉适合用 于汽车烧结部件等，是将铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末及润滑剂混合而成的， W及，本发明还设及一种铁基粉末制烧结体的制造方法，所述铁基粉末制烧结体是将所述 混合粉成型、烧结而得到的，特别地，本发明谋求改善铁基粉末制烧结体的切削性。
【背景技术】
[0002] 由于粉末冶金技术的进步使得能够将高尺寸精度且复杂形状的部件制造成近净 形状（nearnetshape),因此利用粉末冶金技术的产品被应用于各种领域。粉末冶金技术 由于是在将粉末填充至所期望的形状的模具中并成型之后进行烧结，所W具有形状自由度 高的特征。因此，多用于形状复杂的齿轮等机械部件。
[0003] 另外，在铁系粉末冶金的领域中，将在铁基粉末（金属粉末）中混合有铜粉、石 墨粉等合金用粉末和硬脂酸锋、硬脂酸裡等润滑剂的铁基混合粉填充于规定形状的模具 中后，进行加压成型而制成成型体，接着，实施烧结处理，得到烧结部件。运样得到的烧结 部件通常尺寸精度良好，但在制造要求极其严密的尺寸精度的烧结部件时，烧结后还需要 进一步实施切削加工，在该切削加工中，W各种切削速度实施利用车床的车削、利用钻头 (化ill)的钻孔等加工。
[0004] 但是，上述烧结部件的空穴含有比率高，与利用烙化法的金属材料相比，切削阻力 更高。因此，一直W来，出于提高烧结体的切削性的目的，在铁基混合粉中W粉末形式、或W 与铁粉或铁基粉末合金化的形式添加化、Se、Te等。
[0005] 然而，化由于烙点低达330°C，从而其在烧结过程中烙融，但不固溶于铁，因此，有 难W使其在基质中均匀分散的问题。另外，Se、Te由于使烧结体脆化，因此，有烧结体的机 械特性的劣化显著的问题。
[0006] 此外，上述的空穴由于导热性差，因此，加工烧结体时，加工时的摩擦热被蓄积，工 具的表面溫度容易升高。因此，切削工具变得容易损耗、使用寿命缩短，结果，产生了切削加 工费用增加、导致烧结部件的制造成本升高的问题。
[0007]对于运些问题，例如，专利文献1记载了一种烧结物体制造用铁粉混合物，其在铁 粉中W重量％计混合有0. 05~5%的10ymW下的微细硫化儘粉末。
[0008] 根据专利文献1记载的技术，能够在未伴有大的尺寸变化及强度劣化的情况下改 善烧结材料的被削性（切削性）。
[0009] 专利文献2记载了一种在铁基粉末中添加碱性娃酸盐的铁基烧结体的制造方法。
[0010] 根据专利文献2记载的技术，通过添加0.1~1.0重量％的碱性娃酸盐，能够在未 伴有大的尺寸变化及强度劣化的情况下改善易切削加工性。
[0011] 专利文献3记载了一种粉末冶金用铁系混合粉末，其将铁粉作为主体，含有 0. 02~0. 3重量％的化〇-Al2〇3-Si〇2类复合氧化物的粉末（陶瓷粉末），所述陶瓷粉末具有 巧长石相（anorthite地ase)及/或巧侣黄长石相（gehlenitephase),平均粒径为50]im W下。
[0012] 根据专利文献3记载的技术，切削时在加工面露出的陶瓷粉末附着于工具表面， 形成工具保护膜（被覆层，belaglayer)，从而能够防止工具的材质劣化，改善切削性。
[0013] 专利文献4记载了一种铁基混合粉，所述铁基混合粉是将铁基粉末、合金用粉末、 由硫化儘粉和憐酸巧粉及/或径基憐灰石粉组成的切削性改善用粉末、W及润滑剂混合而 成的。此处，记载有W下内容：硫化儘有效地作用于切屑的微细化，另一方面，憐酸巧粉及径 基憐灰石粉在切削时附着于工具的表面，形成被覆层，具有防止或抑制工具表面的变质的 效果。
[0014] 目P，根据专利文献4记载的技术，能够在未伴有烧结体的机械特性的劣化的情况 下提高切削性。
[0015] 另外，根据专利文献5,记载了通过在铁或铁基合金中添加单独或合计为0.3~ 3. 0重量％的硫酸领或硫化领，能够提高切削性等机械加工性。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1 :日本特开昭61-147801号公报
[0019] 专利文献2 :日本特开昭60-145353号公报
[0020] 专利文献3 :日本特开平9-279204号公报
[0021] 专利文献4 :日本特开2006-89829号公报
[0022] 专利文献5 :日本特公昭46-39564号公报
[0023] 专利文献6:日本特开平04-157138号公报
[0024] 专利文献7 :日本特开2012-144801号公报 阳0巧]专利文献8:日本特开2001-114509号公报
【发明内容】
[0026] 但是，专利文献1及4记载的技术中，由于含有硫化儘（Mn巧粉，因此，不仅成为了 烧结体外观劣化的原因，还有烧结体中残留的S或MnS促进烧结部件的生诱、使其耐腐蚀性 降低的问题。
[0027] 此外，MnS在切削速度为lOOm/minW下的低速区域具有优异的切削性改善效果， 但在200m/min左右的高速切削中，有切削性改善效果小的问题。
[0028] 另外，专利文献2记载的技术中，存在由于碱性娃酸盐具有吸湿性，导致其粘着于 混合粉末，从而引起成型不良的问题。
[0029] 此外，专利文献3记载的技术中，为了防止粉体特性、烧结体特性的降低，需要减 少了陶瓷粉末中的杂质且调整了粒度的粉末，有材料成本高涨的问题。另外，专利文献3记 载的技术中，有虽然高速下的切削性改善效果优异、但在低速切削中切削性改善效果小的 问题。
[0030] 此外，对于专利文献3、4记载的利用被覆层形成实现的切削性改善而言，在车削 加工中对减小切削动力有效，但由于切屑没有微细化，因此，钻头切削时，切屑的排除性差， 在钻头的切削性方面尚有问题残留。
[003U 另外，专利文献5记载的技术中，与使用MnS时同样地，在200m/min左右的高速切 削中，有切削性改善效果小的问题。 阳0巧本发明的目的在于，有利地解决上述现有技术的问题、课题，提供一种粉末冶金用 混合粉及其制造方法，其能够得到切削性优异（详细而言，兼具优异的车床切削性（W下也 称为车削性）及优异的钻头切削性）的烧结体。另外，本发明的目的还在于，同时提供兼具 优异的车削性及钻头加工性（化illwork油ility)的、切削性优异的铁基粉末制烧结体的 制造方法。
[0033] 为达成上述目的，发明人针对影响烧结体的切削性的各种因素、特别是碱性娃酸 盐的影响进行了深入研究。目P，为了缓和碱性娃酸盐的吸湿性，实施了于高溫下施行热处理 的试验，结果发现，通过该热处理得到的结晶为层状的碱性娃酸盐显著改善烧结体的切削 性。
[0034] 关于该改善机理，目前为止尚未明确，但在例如专利文献6中示出了，偏娃酸儀类 矿物、原娃酸儀类矿物由于具有解理性，因此，作为固体润滑剂发挥作用，其结果是，合金的 易切削加工性、滑动特性、磨合性（con化rm油ility)及耐磨损性呈现提高，从而认为结晶 层状碱性娃酸盐可能也具有同样的机理。
[0035] 此外，发明人还得知，结晶层状碱性娃酸盐的切削性改善效果比偏娃酸儀类矿物、 原娃酸儀更优异，切削性改善效果延及较低的速度，在从低速至高速的广范围内确认到了 切削性改善效果。
[0036] 关于该更深层次的改善机理，目前为止尚未明确，但已有报道称MnS等具有助长 低剪切应变速率变形（lowstrainshearratede化rmation)下的剪切区域的延性破坏的 作用，由此推定，同样的机理更有利地发挥了作用。
[0037] 基于W上得到的见解，发明人探明，结晶层状碱性娃酸盐能够同时提高要求不同 条件的切削性，即，车床上的切削性（车削性）和利用钻头的切削性（钻头切削性）。
[003引另外，发明人发现，作为切削性改善用粉末（添加材料），通过在结晶层状碱性娃 酸盐的基础上进一步添加含有选自Si02及MgO中的至少1种的粉末，能够进一步改善低速 下的车削性。
[0039] 关于上述烧结体协同改善切削性的机理，目前为止尚未明确，发明人考虑如下。
[0040] 根据专利文献7公开的记载，如果添加含有选自Si化及MgO中的1种的粉末，贝U 在烧结处理时，能够使软质相和硬质相同时地分散于烧结体的基质相中。因此，如果像本发 明运样，在结晶层状碱性娃酸盐中添加含有选自Si化及MgO中的1种的粉末，则结晶层状 碱性娃酸盐作为固体润滑材料的功能更加明显，使软质金属化合物相作用于工具的阻力降 低。其结果是，诱发抑制工具的磨损、变形或龟裂的发生的功能、和对基于硬质金属化合物 相实现的切屑内部龟裂的发生的促进，从而钻头穿孔时的切屑排出性更加提高。
[0041] 目P，发明人发现，通过在专利文献7记载的添加材料中添加结晶层状碱性娃酸盐， 可W得到钻头加工时的切削性改善的协同效果。
[0042] 此外，发明人发现，作为切削性改善用粉末（添加材料），通过在结晶层状碱性娃 酸盐的基础上进一步添加含有选自碱金属的硫酸盐或碱±金属的硫酸盐中的至少1种的 粉末，能够进一步改善低速下的车削性。
[0043] 关于上述烧结体协同地改善切削性的机理，目前为止尚未明确，发明人考虑如下。