粉末冶金用混合粉及其制造方法、以及鐵基粉末制燒結(jié)體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種粉末冶金用混合粉及其制造方法，所述粉末冶金用混合粉適合用 于汽車燒結(jié)部件等，是將鐵基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末及潤(rùn)滑劑混合而成的， W及，本發(fā)明還設(shè)及一種鐵基粉末制燒結(jié)體的制造方法，所述鐵基粉末制燒結(jié)體是將所述 混合粉成型、燒結(jié)而得到的，特別地，本發(fā)明謀求改善鐵基粉末制燒結(jié)體的切削性。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于粉末冶金技術(shù)的進(jìn)步使得能夠?qū)⒏叱叽缇惹覐?fù)雜形狀的部件制造成近凈 形狀（nearnetshape),因此利用粉末冶金技術(shù)的產(chǎn)品被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。粉末冶金技術(shù) 由于是在將粉末填充至所期望的形狀的模具中并成型之后進(jìn)行燒結(jié)，所W具有形狀自由度 高的特征。因此，多用于形狀復(fù)雜的齒輪等機(jī)械部件。
[0003] 另外，在鐵系粉末冶金的領(lǐng)域中，將在鐵基粉末（金屬粉末）中混合有銅粉、石 墨粉等合金用粉末和硬脂酸鋒、硬脂酸裡等潤(rùn)滑劑的鐵基混合粉填充于規(guī)定形狀的模具 中后，進(jìn)行加壓成型而制成成型體，接著，實(shí)施燒結(jié)處理，得到燒結(jié)部件。運(yùn)樣得到的燒結(jié) 部件通常尺寸精度良好，但在制造要求極其嚴(yán)密的尺寸精度的燒結(jié)部件時(shí)，燒結(jié)后還需要 進(jìn)一步實(shí)施切削加工，在該切削加工中，W各種切削速度實(shí)施利用車床的車削、利用鉆頭 (化ill)的鉆孔等加工。
[0004] 但是，上述燒結(jié)部件的空穴含有比率高，與利用烙化法的金屬材料相比，切削阻力 更高。因此，一直W來(lái)，出于提高燒結(jié)體的切削性的目的，在鐵基混合粉中W粉末形式、或W 與鐵粉或鐵基粉末合金化的形式添加化、Se、Te等。
[0005] 然而，化由于烙點(diǎn)低達(dá)330°C，從而其在燒結(jié)過(guò)程中烙融，但不固溶于鐵，因此，有 難W使其在基質(zhì)中均勻分散的問(wèn)題。另外，Se、Te由于使燒結(jié)體脆化，因此，有燒結(jié)體的機(jī) 械特性的劣化顯著的問(wèn)題。
[0006] 此外，上述的空穴由于導(dǎo)熱性差，因此，加工燒結(jié)體時(shí)，加工時(shí)的摩擦熱被蓄積，工 具的表面溫度容易升高。因此，切削工具變得容易損耗、使用壽命縮短，結(jié)果，產(chǎn)生了切削加 工費(fèi)用增加、導(dǎo)致燒結(jié)部件的制造成本升高的問(wèn)題。
[0007]對(duì)于運(yùn)些問(wèn)題，例如，專利文獻(xiàn)1記載了一種燒結(jié)物體制造用鐵粉混合物，其在鐵 粉中W重量％計(jì)混合有0. 05~5%的10ymW下的微細(xì)硫化儘粉末。
[0008] 根據(jù)專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)，能夠在未伴有大的尺寸變化及強(qiáng)度劣化的情況下改 善燒結(jié)材料的被削性（切削性）。
[0009] 專利文獻(xiàn)2記載了一種在鐵基粉末中添加堿性娃酸鹽的鐵基燒結(jié)體的制造方法。
[0010] 根據(jù)專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)，通過(guò)添加0.1~1.0重量％的堿性娃酸鹽，能夠在未 伴有大的尺寸變化及強(qiáng)度劣化的情況下改善易切削加工性。
[0011] 專利文獻(xiàn)3記載了一種粉末冶金用鐵系混合粉末，其將鐵粉作為主體，含有 0. 02~0. 3重量％的化〇-Al2〇3-Si〇2類復(fù)合氧化物的粉末（陶瓷粉末），所述陶瓷粉末具有 巧長(zhǎng)石相（anorthite地ase)及/或巧侶黃長(zhǎng)石相（gehlenitephase),平均粒徑為50]im W下。
[0012] 根據(jù)專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)，切削時(shí)在加工面露出的陶瓷粉末附著于工具表面， 形成工具保護(hù)膜（被覆層，belaglayer)，從而能夠防止工具的材質(zhì)劣化，改善切削性。
[0013] 專利文獻(xiàn)4記載了一種鐵基混合粉，所述鐵基混合粉是將鐵基粉末、合金用粉末、 由硫化儘粉和憐酸巧粉及/或徑基憐灰石粉組成的切削性改善用粉末、W及潤(rùn)滑劑混合而 成的。此處，記載有W下內(nèi)容：硫化儘有效地作用于切屑的微細(xì)化，另一方面，憐酸巧粉及徑 基憐灰石粉在切削時(shí)附著于工具的表面，形成被覆層，具有防止或抑制工具表面的變質(zhì)的 效果。
[0014] 目P，根據(jù)專利文獻(xiàn)4記載的技術(shù)，能夠在未伴有燒結(jié)體的機(jī)械特性的劣化的情況 下提高切削性。
[0015] 另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)5,記載了通過(guò)在鐵或鐵基合金中添加單獨(dú)或合計(jì)為0.3~ 3. 0重量％的硫酸領(lǐng)或硫化領(lǐng)，能夠提高切削性等機(jī)械加工性。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn)
[0018] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭61-147801號(hào)公報(bào)
[0019] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)昭60-145353號(hào)公報(bào)
[0020] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)平9-279204號(hào)公報(bào)
[0021] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2006-89829號(hào)公報(bào)
[0022] 專利文獻(xiàn)5 :日本特公昭46-39564號(hào)公報(bào)
[0023] 專利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)平04-157138號(hào)公報(bào)
[0024] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開(kāi)2012-144801號(hào)公報(bào) 陽(yáng)0巧]專利文獻(xiàn)8:日本特開(kāi)2001-114509號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 但是，專利文獻(xiàn)1及4記載的技術(shù)中，由于含有硫化儘（Mn巧粉，因此，不僅成為了 燒結(jié)體外觀劣化的原因，還有燒結(jié)體中殘留的S或MnS促進(jìn)燒結(jié)部件的生誘、使其耐腐蝕性 降低的問(wèn)題。
[0027] 此外，MnS在切削速度為lOOm/minW下的低速區(qū)域具有優(yōu)異的切削性改善效果， 但在200m/min左右的高速切削中，有切削性改善效果小的問(wèn)題。
[0028] 另外，專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，存在由于堿性娃酸鹽具有吸濕性，導(dǎo)致其粘著于 混合粉末，從而引起成型不良的問(wèn)題。
[0029] 此外，專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)中，為了防止粉體特性、燒結(jié)體特性的降低，需要減 少了陶瓷粉末中的雜質(zhì)且調(diào)整了粒度的粉末，有材料成本高漲的問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)3記 載的技術(shù)中，有雖然高速下的切削性改善效果優(yōu)異、但在低速切削中切削性改善效果小的 問(wèn)題。
[0030] 此外，對(duì)于專利文獻(xiàn)3、4記載的利用被覆層形成實(shí)現(xiàn)的切削性改善而言，在車削 加工中對(duì)減小切削動(dòng)力有效，但由于切屑沒(méi)有微細(xì)化，因此，鉆頭切削時(shí)，切屑的排除性差， 在鉆頭的切削性方面尚有問(wèn)題殘留。
[003U 另外，專利文獻(xiàn)5記載的技術(shù)中，與使用MnS時(shí)同樣地，在200m/min左右的高速切 削中，有切削性改善效果小的問(wèn)題。 陽(yáng)0巧本發(fā)明的目的在于，有利地解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題、課題，提供一種粉末冶金用 混合粉及其制造方法，其能夠得到切削性優(yōu)異（詳細(xì)而言，兼具優(yōu)異的車床切削性（W下也 稱為車削性）及優(yōu)異的鉆頭切削性）的燒結(jié)體。另外，本發(fā)明的目的還在于，同時(shí)提供兼具 優(yōu)異的車削性及鉆頭加工性（化illwork油ility)的、切削性優(yōu)異的鐵基粉末制燒結(jié)體的 制造方法。
[0033] 為達(dá)成上述目的，發(fā)明人針對(duì)影響燒結(jié)體的切削性的各種因素、特別是堿性娃酸 鹽的影響進(jìn)行了深入研究。目P，為了緩和堿性娃酸鹽的吸濕性，實(shí)施了于高溫下施行熱處理 的試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)該熱處理得到的結(jié)晶為層狀的堿性娃酸鹽顯著改善燒結(jié)體的切削 性。
[0034] 關(guān)于該改善機(jī)理，目前為止尚未明確，但在例如專利文獻(xiàn)6中示出了，偏娃酸儀類 礦物、原娃酸儀類礦物由于具有解理性，因此，作為固體潤(rùn)滑劑發(fā)揮作用，其結(jié)果是，合金的 易切削加工性、滑動(dòng)特性、磨合性（con化rm油ility)及耐磨損性呈現(xiàn)提高，從而認(rèn)為結(jié)晶 層狀堿性娃酸鹽可能也具有同樣的機(jī)理。
[0035] 此外，發(fā)明人還得知，結(jié)晶層狀堿性娃酸鹽的切削性改善效果比偏娃酸儀類礦物、 原娃酸儀更優(yōu)異，切削性改善效果延及較低的速度，在從低速至高速的廣范圍內(nèi)確認(rèn)到了 切削性改善效果。
[0036] 關(guān)于該更深層次的改善機(jī)理，目前為止尚未明確，但已有報(bào)道稱MnS等具有助長(zhǎng) 低剪切應(yīng)變速率變形（lowstrainshearratede化rmation)下的剪切區(qū)域的延性破壞的 作用，由此推定，同樣的機(jī)理更有利地發(fā)揮了作用。
[0037] 基于W上得到的見(jiàn)解，發(fā)明人探明，結(jié)晶層狀堿性娃酸鹽能夠同時(shí)提高要求不同 條件的切削性，即，車床上的切削性（車削性）和利用鉆頭的切削性（鉆頭切削性）。
[003引另外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為切削性改善用粉末（添加材料），通過(guò)在結(jié)晶層狀堿性娃 酸鹽的基礎(chǔ)上進(jìn)一步添加含有選自Si02及MgO中的至少1種的粉末，能夠進(jìn)一步改善低速 下的車削性。
[0039] 關(guān)于上述燒結(jié)體協(xié)同改善切削性的機(jī)理，目前為止尚未明確，發(fā)明人考慮如下。
[0040] 根據(jù)專利文獻(xiàn)7公開(kāi)的記載，如果添加含有選自Si化及MgO中的1種的粉末，貝U 在燒結(jié)處理時(shí)，能夠使軟質(zhì)相和硬質(zhì)相同時(shí)地分散于燒結(jié)體的基質(zhì)相中。因此，如果像本發(fā) 明運(yùn)樣，在結(jié)晶層狀堿性娃酸鹽中添加含有選自Si化及MgO中的1種的粉末，則結(jié)晶層狀 堿性娃酸鹽作為固體潤(rùn)滑材料的功能更加明顯，使軟質(zhì)金屬化合物相作用于工具的阻力降 低。其結(jié)果是，誘發(fā)抑制工具的磨損、變形或龜裂的發(fā)生的功能、和對(duì)基于硬質(zhì)金屬化合物 相實(shí)現(xiàn)的切屑內(nèi)部龜裂的發(fā)生的促進(jìn)，從而鉆頭穿孔時(shí)的切屑排出性更加提高。
[0041] 目P，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在專利文獻(xiàn)7記載的添加材料中添加結(jié)晶層狀堿性娃酸鹽， 可W得到鉆頭加工時(shí)的切削性改善的協(xié)同效果。
[0042] 此外，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為切削性改善用粉末（添加材料），通過(guò)在結(jié)晶層狀堿性娃 酸鹽的基礎(chǔ)上進(jìn)一步添加含有選自堿金屬的硫酸鹽或堿±金屬的硫酸鹽中的至少1種的 粉末，能夠進(jìn)一步改善低速下的車削性。
[0043] 關(guān)于上述燒結(jié)體協(xié)同地改善切削性的機(jī)理，目前為止尚未明確，發(fā)明人考慮如下。