粉末冶金用混合粉末的制造方法、烧结体的制造方法及烧结体技术

本发明专利技术提供能够得到尽管不含有Ni但具有与含有Ni时同等以上的优良的拉伸强度和韧性的烧结体的粉末冶金用混合粉末。一种粉末冶金用混合粉末的制造方法，其具有：第一混合工序，在铁基粉末中混合含Mo粉末和含Cu粉末而制成原料混合粉末；扩散附着工序，通过对所述原料混合粉末进行热处理而使Mo和Cu扩散附着于所述铁基粉末表面，从而制成部分扩散合金钢粉；第二混合工序，在所述部分扩散合金钢粉中混合石墨粉而制成粉末冶金用混合粉末，其中，所述铁基粉末的平均粒径为30～120μm，使用氧化亚铜粉作为所述含Cu粉末，将所述粉末冶金用混合粉末的成分组成设定为由Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％、C：0.1～1.0质量％以及作为余量的Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。

The manufacturing method of mixed powder for powder metallurgy, the manufacturing method and the sintering body of the sintered body

The present invention provides powder metallurgy mixed powder capable of obtaining sintered body without Ni, but having excellent tensile strength and toughness equal to Ni. A method for manufacturing powder metallurgy, powder mixture having a first mixing step, mixed with Mo powder in Fe based powder and Cu powder made from raw materials containing mixed powder; diffusion attachment process, through the heat treatment of the raw material powder mixture and the Mo and Cu diffusion is attached to the surface of iron powder thus, made partial diffusion alloy steel powder; second mixing procedure, on the part of the diffusion of alloy steel powder mixed with graphite powder and powder metallrigical mixed powder, wherein, the iron powder with an average particle size of 30~120 mu m, using cuprous oxide powder as containing the Cu powder, the powder metallurgy mixed powder compositions set by Mo:0.2 to 1.5 mass%, Cu:0.5 to 4 mass%, C:0.1 to 1 mass% as well as the balance of Fe and unavoidable impurities composition .

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末冶金用混合粉末的制造方法、烧结体的制造方法及烧结体
本专利技术涉及粉末冶金用混合粉末的制造方法，特别是涉及制造尽管不含有Ni但具有适合于制造汽车用高强度烧结部件等的特性的粉末冶金用混合粉末的方法。另外，本专利技术涉及烧结体的制造方法及通过上述制造方法得到的烧结体。
技术介绍
粉末冶金技术能够以极其接近产品形状的形状(所谓的近净形状)且以高尺寸精度制造复杂形状的部件。因此，使用粉末冶金技术制作部件时，能够大幅降低切削成本。因此，应用粉末冶金技术的粉末冶金产品作为各种机械用部件而被用于多个领域。在该粉末冶金技术中，主要使用铁基粉末。铁基粉末根据成分而被分类为铁粉(例如纯铁粉等)、合金钢粉等。另外，铁基粉末根据其制造方法而被分类为雾化铁粉、还原铁粉等。并且，在使用基于制造方法的分类的情况下，铁粉以不仅包括纯铁粉、还包括合金钢粉的广泛的含义来使用。在粉末冶金技术中，使用如上所述的铁基粉末制作成形体，将该成形体进行烧结，由此制造烧结体。上述成形体通常通过如下方式来制造：在铁基粉末中混合Cu粉/石墨粉等合金用粉末和硬脂酸、硬脂酸锂等润滑剂而制成混合粉，然后，将其填充于模具中进行加压成形。在此，由通常的粉末冶金工序得到的成形体的密度为约6.6Mg/m3～约7.1Mg/m3。这些成形体通过之后的烧结处理而形成烧结体，进一步根据需要进行精整、切削加工，从而制成粉末冶金部件(部件)。另外，在需要更高的强度的情况下，也有时在烧结后进行渗碳热处理、光亮热处理。最近，为了部件的小型化、轻量化，强烈期望提高粉末冶金部件的强度。特别是针对由铁基粉末制造的铁基粉末部件(铁基烧结体)的高强度化的要求强烈。在此，作为铁基粉末，主要已知有在原料粉(纯铁粉)中添加合金元素而得到的下述粉末；(1)在纯铁粉中配合各合金元素粉末而得到的混合粉、(2)将各合金元素与纯铁粉完全合金化而得到的预合金钢粉、(3)使各合金元素粉末部分地附着扩散于纯铁粉、预合金钢粉的表面而得到的部分扩散合金钢粉(也称为复合合金钢粉)。上述(1)的混合粉具有具备与纯铁粉匹敌的高压缩性这样的优点。但是，在烧结时，各合金元素在Fe中未充分扩散而形成不均匀组织，其结果是，有时最终得到的烧结体的强度差。另外，在使用Mn、Cr、V和Si等作为合金元素的情况下，这些元素与Fe相比更容易被氧化，因此，存在如下问题：在烧结时受到氧化，最终得到的烧结体的强度降低。为了抑制上述氧化、使烧结体低氧量化，需要严格地控制烧结时的气氛，在烧结后进行渗碳的情况下需要严格地控制渗碳气氛中的CO2浓度、露点。因此，上述(1)的混合粉无法应对近年来的高强度化的要求，到了不能使用的状态。使用上述(2)的预合金钢粉时，能够完全防止合金元素的偏析，因此能够使烧结体的组织均匀化。因此，烧结体的机械特性稳定，而且，即使在使用Mn、Cr、V和Si等作为合金元素的情况下，也能够通过限定合金元素的种类和量来实现烧结体的低氧量化。但是，预合金钢粉是将钢水进行雾化来制造，因此，容易发生钢水的雾化工序中的氧化和完全合金化所导致的钢粉的固溶硬化，其结果是，存在压制成形时难以提高压粉体的密度这样的问题。上述(3)的部分扩散合金钢粉是通过在纯铁粉、预合金钢粉中配合各合金元素的金属粉末并在非氧化性或还原性的气氛下进行加热而使上述金属粉末部分地扩散接合于上述纯铁粉、预合金钢粉的表面来制造。因此，通过使用部分扩散合金钢粉，能够避免上述(1)的铁基混合粉和上述(2)的预合金钢粉的问题，同时能够得到上述(1)的铁基混合粉和上述(2)的预合金钢粉的优点。即，通过使用部分扩散合金钢粉，能够兼顾低氧量化和与纯铁粉匹敌的高压缩性。此外，还能够使烧结体的组织为由完全合金相和部分富集相构成的复合组织，因此，烧结体的强度进一步提高。因此，部分扩散合金钢粉能够应对近年来的部件的高强度化的要求，其开发正在广泛进行。作为在上述部分扩散合金钢粉的制造中通常使用的基本的合金成分，可以列举Ni和Mo。Ni具有提高烧结体的韧性的效果。这是因为：通过添加Ni，奥氏体变得稳定，其结果是，更多的奥氏体在淬火后也不会相变为马氏体而以残余奥氏体的形式残留。另外，Ni具有通过固溶强化而对烧结体的基质进行强化的作用。与此相对，Mo具有提高淬透性的效果。因此，Mo在淬火处理时抑制铁素体的生成、容易生成贝氏体或马氏体，由此，对烧结体的基质进行相变强化。另外，Mo具备固溶于基质中进行固溶强化的作用和形成微细碳化物而对基质进行析出强化的作用这两种作用。此外，Mo的气体渗碳性良好并且为非晶界氧化元素，因此还具有对烧结体进行渗碳强化的作用。作为使用了含有这些合金成分的部分扩散合金钢粉的高强度烧结部件用混合粉，例如，在专利文献1中公开了在以达到Ni：0.5～4质量％、Mo：0.5～5质量％的方式进行部分合金化而得到的合金钢粉中进一步混合有Ni：1～5质量％、Cu：0.5～4质量％、石墨粉：0.2～0.9质量％的高强度烧结部件用混合粉。另外，作为不含Ni且高密度的铁系烧结体，在专利文献2中公开了在平均粒径为1～18μm的铁系粉末中以100:(0.2～5)的重量比混合平均粒径为1～18μm的Cu粉后进行成形、烧结的铁系烧结体的制造方法。在专利文献2所记载的技术中，通过使用与通常相比极小的平均粒径的铁系粉末，能够得到烧结体密度为7.42g/cm3以上这样的通常不可能的高密度的烧结体。此外，作为使用了部分扩散合金钢粉的高强度烧结部件用混合粉，例如，在专利文献3中公开了在扩散附着有Ni和Mo的合金钢粉中混合金属Cu粉和石墨粉而得到的高强度烧结部件用混合粉。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3663929号公报专利文献2：日本特开平4-285141号公报专利文献3：日本专利第4483595号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，本专利技术人考察的结果了解到：使用上述专利文献1和专利文献3所记载的混合粉的烧结材料、通过专利文献2所记载的方法得到的烧结材料存在如下所述的问题。即，对于专利文献1所记载的烧结材料而言，需要最低为1.5质量％的Ni，由其实施例可知，实质上含有3质量％以上的Ni。因此，为了利用专利文献1所记载的烧结材料得到800MPa以上的高强度，需要3质量％以上的大量的Ni。此外，为了在渗碳、淬火和回火处理后得到具有1000MPa以上的强度的烧结体，认为需要更大量的Ni。但是，从应对近年来的环境问题、再利用的观点出发，Ni是不利元素，是期望尽可能避免使用的元素。另外，数质量％的Ni的添加在成本方面是极其不利的。此外，在使用Ni作为合金元素的情况下，还存在如下问题：为了使Ni在铁粉、合金钢粉中充分扩散，需要长时间的烧结。另外，对于专利文献2所记载的烧结材料而言，虽然没有添加Ni，但所使用的铁系粉末的平均粒径为1～18μm，比通常小。粒径如此小时，存在如下问题：混合粉的流动性变差，进行压制成形时，将粉末进行模具填充时的作业效率降低。此外，对于专利文献3所记载的烧结材料而言，混合粉中含有金属Cu粉。该金属Cu粉在烧结处理时发生熔融，浸透至铁粉粒之间，由此使得铁粉的粒子间距扩大，使得烧结体的尺寸与成形体的尺寸相比增大。因此，烧结体的密度与成形体相比降低。该现象通常作为Cu膨胀已知。因该Cu膨胀引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金用混合粉末的制造方法，其具有：第一混合工序，在铁基粉末中混合含Mo粉末和含Cu粉末而制成原料混合粉末；扩散附着工序，通过对所述原料混合粉末进行热处理而使Mo和Cu扩散附着于所述铁基粉末表面，从而制成部分扩散合金钢粉；以及第二混合工序，在所述部分扩散合金钢粉中混合石墨粉而制成粉末冶金用混合粉末，所述粉末冶金用混合粉末的制造方法中，所述铁基粉末的平均粒径为30～120μm，使用氧化亚铜粉作为所述含Cu粉末，将所述粉末冶金用混合粉末的成分组成设定为由Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％、C：0.1～1.0质量％以及作为余量的Fe和不可避免的杂质构成的成分组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 JP 2015-1798681.一种粉末冶金用混合粉末的制造方法，其具有：第一混合工序，在铁基粉末中混合含Mo粉末和含Cu粉末而制成原料混合粉末；扩散附着工序，通过对所述原料混合粉末进行热处理而使Mo和Cu扩散附着于所述铁基粉末表面，从而制成部分扩散合金钢粉；以及第二混合工序，在所述部分扩散合金钢粉中混合石墨粉而制成粉末冶金用混合粉末，所述粉末冶金用混合粉末的制造方法中，所述铁基粉末的平均粒径为30～120μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林聪雄，中村尚道，前谷敏夫，园部秋夫，佐藤伊都也，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP