粉末冶金用混合粉的制作方法

1.本发明涉及粉末冶金用混合粉(mixed powder for powder metallurgy)，特别是涉及流动性、成型时的拔出性和压缩性优异的粉末冶金用混合粉。


背景技术：

2.粉末冶金技术是能够将复杂形状的部件成型成与产品形状极为接近的形状并能够以高尺寸精度制造的方法，通过粉末冶金技术可以大幅减少切削成本。因此，粉末冶金产品被广泛用作各种机械、部件。
3.在粉末冶金中，使用在成为主原料的铁基粉末(iron
‑
based powder)中根据需要混合铜粉、石墨粉、磷化铁粉等合金用粉末、mns等切削性改善用粉末和润滑剂而得的混合粉(以下称为“粉末冶金用混合粉”或简称为“混合粉”)。
4.在将这样的粉末冶金用混合粉成型来制造产品时，该粉末冶金用混合粉中所含的润滑剂起着非常大的作用。以下，对润滑剂的作用进行说明。
5.首先，润滑剂具有在将混合粉用模具成型时的润滑作用。该作用进一步大致分为以下两种。一种是减少混合粉中所含的粒子间摩擦的作用。成型时，通过润滑剂进入粒子间而减小摩擦，促进粒子的再排列。另一种是减少用于成型的模具与粒子之间的摩擦的作用。通过存在于模具表面的润滑剂进入该模具与粒子之间，减少模具－粒子间的摩擦。通过上述两种作用，可以在成型时将混合粉压缩到高密度。
6.进而，润滑剂在将在模具内压缩成型的混合粉(成型体)从模具取出(拔出)时也发挥润滑作用。一般而言，成型体从模具的拔出通过利用冲头进行挤压来进行，但是由于成型体与模具表面的摩擦而产生大的摩擦阻力。此时，通过混合粉中所含的润滑剂中存在于模具表面的润滑剂而减少摩擦力。
7.这样，粉末冶金用混合粉中所含的润滑剂在成型时起着非常大的作用。但是，需要润滑剂的是成型和从模具的拔出结束为止，之后不仅不需要，而且要求在成型体的烧结时消失，不残留在最终的烧结体中。
8.另外，通常润滑剂与铁基粉末相比附着力强，因此使混合粉的流动性恶化。进而，润滑剂的比重小于铁基粉末，因此如果大量添加，则存在成型体的密度降低的问题。
9.进而，对在粉末冶金用混合粉中使用的润滑剂有时要求发挥粘合剂的功能。这里，粘合剂是指用于使作为主要成分的铁基粉末的表面附着作为添加成分的合金用粉末等的成分。一般的粉末冶金用混合粉仅在铁基粉末中混合合金用粉末、切削性改善用粉末和润滑剂等添加成分，但是对于这种状态的混合粉，有时在混合粉内部各成分偏析。特别是，一般用作合金用粉的石墨粉与其他成分相比比重小，因此通过使混合粉流动或振动而容易产生偏析。为了防止这样的偏析，提出了在铁基粉末表面通过粘合剂附着添加成分。这样的粉末是粉末冶金用混合粉的1种，也被称为偏析防止处理粉。在偏析防止处理粉中，添加成分附着于铁基粉末，因此可以防止如上所述的成分的偏析。
10.作为这样的偏析防止处理粉中使用的粘合剂，经常采用也发挥润滑剂功能的化合
物。这是因为通过使粘合剂也具有润滑性能，可以减少混合粉中添加的粘合剂和润滑剂的总量。
11.这样的粉末冶金用混合粉一般以300～1000mpa的压力进行冲压成型，制成规定的部件形状后，在1000℃以上的高温下进行烧结，制成最终部件形状。此时，相对于铁基粉末100质量份，混合粉中所含的润滑剂和粘合剂的总量一般为0.1～2质量份左右。为了提高成型的密度，润滑剂和粘合剂的添加量优选较少。因此，对润滑剂要求在少量添加的情况下润滑性优异。
12.润滑剂的润滑性能受到润滑剂中所含的化合物熔点的很大影响。如果含有熔点较低的化合物，则与仅由熔点高的化合物构成的润滑剂相比，在压缩成型时润滑剂更容易从混合粉内部渗出到模具壁面，因此拔出性和压缩性提高。
13.但是，已知在仅使用低熔点的润滑剂的情况下，混合粉的流动性变差。因此，为了兼顾混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体的压缩性，提出了并用低熔点的润滑剂和高熔点的润滑剂的技术。
14.例如，在专利文献1中提出了使用将油酸酰胺、芥酸酰胺等较低熔点的化合物与亚乙基双硬脂酰胺等高熔点的化合物的混合物通过熔融喷射制成球形而得的润滑剂作为游离润滑剂。
15.另外，在专利文献2中提出了使用将低熔点的油酸酰胺与高熔点的亚乙基双硬脂酰胺的熔融混合物迅速冷却而制成的包含亚稳相的润滑剂用作游离润滑剂。
16.进而，在专利文献3中提出了使用熔点为50～120℃的第1润滑剂和熔点为140～250℃的第2润滑剂作为游离润滑剂。
17.现有技术文献
18.专利文献
19.专利文献1：日本特开2005－307348号公报
20.专利文献2：日本特表2003－509581号公报
21.专利文献3：日本特开2011－184708号公报


技术实现要素：

22.但是，在专利文献1提出的技术中，为了制造润滑剂，需要在将熔点不同的2种润滑剂熔融混合后通过熔融喷射进行球形化。另外，在专利文献2提出的技术中，为了制造包含亚稳相的润滑剂，需要在将熔点不同的2种润滑剂熔融混合后迅速冷却。这样，这些技术在制造润滑剂时需要特殊的工序，存在制造成本变高的问题。
23.另外，在专利文献3提出的技术中，需要使用圆度为0.9以上的润滑剂作为第1润滑剂。为了制造圆度为0.9以上的润滑剂，需要使用喷雾干燥等特殊方法，因此制造成本也变高。
24.本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于在不受润滑剂制造工艺限制的情况下使用容易得到的润滑剂，提供兼备混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体的压缩性的粉末冶金用混合粉。
25.本发明是为了解决上述问题而进行的，其要旨如下。
26.1.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末和(b)润滑剂，
27.上述(b)润滑剂含有脂肪酸金属皂，
28.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
29.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
30.定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
31.在将附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b1)粘合润滑剂、将未附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b2)游离润滑剂时，
32.定义为上述(b2)游离润滑剂的质量相对于上述(b1)粘合润滑剂的质量之比的r2为0～15，
33.作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3相对于铁基粉末100质量份小于0.10质量份。
34.2.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末、(b)润滑剂、以及(c)炭黑和(d)碳酸盐中的至少一方，
35.上述(b)润滑剂不含有脂肪酸金属皂，
36.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
37.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
38.定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
39.在将附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b1)粘合润滑剂、将未附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b2)游离润滑剂时，
40.定义为上述(b2)游离润滑剂的质量相对于上述(b1)粘合润滑剂的质量之比的r2为0～15，
41.作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3相对于铁基粉末100质量份小于0.10质量份。
42.3.根据上述1或2记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述(b1)粘合润滑剂和(b2)游离润滑剂含有具有碳原子数11以上的烷基和碳原子数11以上的烯基中的至少一种的脂肪酸衍生物。
43.4.根据上述1～3中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，含有熔点为100℃以上的润滑剂作为上述高熔点润滑剂，
44.定义为上述熔点为100℃以上的润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r4为10质量％以上。
45.5.根据上述1～4中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述高熔点润滑剂为选自脂肪酸酰胺、脂肪酸金属皂和它们的混合物中的至少一种。
46.6.根据上述1～5中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述低熔点润滑剂为具有含有不饱和键的脂肪链的单酰胺。
47.7.根据上述1～6中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，还含有(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方。
48.8.根据上述7记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方通过上述(b1)粘合润滑剂附着于上述(a)铁基粉末表面。
49.另外，其他实施方式中的本发明的要旨如下。
50.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末和(b)润滑剂，
51.在上述(b)润滑剂中不含有脂肪酸金属皂的情况下，还含有
52.(c)炭黑和(d)碳酸盐中的至少一方，
53.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
54.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
55.定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
56.在将附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b1)粘合润滑剂、将未附着于上述(a)铁基粉末表面的上述(b)润滑剂定义为(b2)游离润滑剂时，
57.定义为上述(b2)游离润滑剂的质量相对于上述(b1)粘合润滑剂的质量之比的r2为0～15，
58.作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3相对于铁基粉末100质量份小于0.10质量份。
59.进而，其他实施方式中的本发明的要旨如下。
60.1.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末和(b)润滑剂，
61.上述(b)润滑剂含有脂肪酸金属皂，
62.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
63.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
64.定义为上述低熔点润滑剂与上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
65.上述(b)润滑剂由附着于上述(a)铁基粉末表面的(b1)粘合润滑剂和未附着于上述(a)铁基粉末表面的(b2)游离润滑剂构成，
66.定义为上述(b1)粘合润滑剂的质量相对于上述(b2)游离润滑剂的质量之比的r2为0.10～9.0，
67.相对于铁基粉末100质量份，作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3小于0.10质量份。
68.2.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末、(b)润滑剂以及(c)炭黑和(d)碳酸盐中的至少一方，
69.上述(b)润滑剂不含有脂肪酸金属皂，
70.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
71.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
72.定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
73.上述(b)润滑剂由附着于上述(a)铁基粉末表面的(b1)粘合润滑剂和未附着于上述(a)铁基粉末表面的(b2)游离润滑剂构成，
74.定义为上述(b1)粘合润滑剂的质量相对于上述(b2)游离润滑剂的质量之比的r2为0.10～9.0，
75.作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3相对于铁基粉末100质量份小于0.10质量份。
76.3.根据上述1或2记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述(b1)粘合润滑剂和(b2)游离润滑剂含有具有碳原子数11以上的烷基和碳原子数11以上的烯基的至少一种的脂肪酸衍生物。
77.4.根据上述1～3中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，含有熔点为100℃以上的润滑剂作为上述高熔点润滑剂，
78.定义为上述熔点为100℃以上的润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r4为10质量％以上。
79.5.根据上述1～4中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述高熔点润滑剂为选自脂肪酸酰胺、脂肪酸金属皂和它们的混合物中的至少一种。
80.6.根据上述1～5中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述低熔点润滑剂为具有含有不饱和键的脂肪链的单酰胺。
81.7.根据上述1～6中任一项记载的粉末冶金用混合粉，其中，还含有(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方。
82.8.根据上述7记载的粉末冶金用混合粉，其中，上述(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方通过上述(b1)粘合润滑剂附着于上述(a)铁基粉末表面。
83.另外，其他实施方式中的本发明的要旨如下。
84.一种粉末冶金用混合粉，含有(a)铁基粉末和(b)润滑剂，
85.在上述(b)润滑剂中不含有脂肪酸金属皂的情况下，还含有
86.(c)炭黑和(d)碳酸盐中的至少一方，
87.上述(b)润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成，
88.上述低熔点润滑剂具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种，
89.定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1为5质量％以上且小于90质量％，
90.上述(b)润滑剂由附着于上述(a)铁基粉末表面的(b1)粘合润滑剂和未附着于上述(a)铁基粉末表面的(b2)游离润滑剂构成，
91.定义为上述(b1)粘合润滑剂的质量相对于上述(b2)游离润滑剂的质量之比的r2为0.10～9.0，
92.作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3相对于铁基粉末100质量份小于0.10质量份。
93.本发明的粉末冶金用混合粉兼备优异的流动性、成型时的优异的拔出性和压缩性。另外，本发明的粉末冶金用混合粉中所含的润滑剂不需要特殊的制造工艺，可以使用商业上能够容易得到的润滑剂。进而，在添加炭黑和碳酸盐中的至少一种的情况下，即使不添
加烧结时成为炉内污垢的金属皂，也可以实现良好的流动性、拔出性和压缩性。
具体实施方式
94.以下，对本发明的实施方式具体进行说明。应予说明，在以下说明中，除非特别说明，否则“％”指的是“质量％”。
95.本发明的一个实施方式中的粉末冶金用混合粉含有下述(a)和(b)作为必要成分。另外，在(b)润滑剂中不含有金属皂的情况下，含有(c)和(d)中的至少一种作为必要成分。换言之，本发明的一个实施方式中的粉末冶金用混合粉含有(a)铁基粉末和(b)润滑剂，在上述(b)润滑剂中不含有脂肪酸金属皂的情况下，还含有(c)炭黑和(d)碳酸盐中的至少一种。另外，本发明的另一实施方式中的粉末冶金用混合粉除上述成分以外还可以任意含有下述(e)和(f)中的至少一种。以下，对这些各成分进行说明。
96.(a)铁基粉末
97.(b)润滑剂
98.(c)炭黑
99.(d)碳酸盐
100.(e)合金用粉末
101.(f)切削性改善剂
102.(a)铁基粉末
103.作为上述铁基粉末，可以不特别限定地使用任意的铁基粉末。作为上述铁基粉末的例子，可以举出铁粉、合金钢粉。作为上述合金钢粉，例如，优选使用选自预合金钢粉(pre
‑
alloyed steel powder)、部分扩散合金化钢粉(partially diffusion
‑
alloyed steel powder)和混合钢粉(hybrid steel powder)中的至少一种。这里，预合金钢粉是指将合金元素在熔炼时预先合金化而得的合金钢粉，也被称为完全合金化钢粉。部分扩散合金化钢粉是指由作为核的铁粉和附着于上述铁粉的表面的至少一种合金元素粒子构成、且上述铁粉与上述合金元素粒子扩散接合而得的粉末。另外，混合钢粉是指在预合金化钢粉的表面进一步扩散附着合金元素粒子而得的粉末。作为上述合金元素，例如，可以使用选自c、cu、ni、mo、mn、cr、v和si中的1个或2个以上。
104.应予说明，这里“铁基粉末”是指含有50％以上fe的金属粉末。另外，“铁粉”是指由fe和不可避免杂质构成的粉末，在本技术领域中一般被称为“纯铁粉”。
105.上述铁基粉末可以用任意方法制造。例如，上述铁基粉末可以是还原铁基粉末、雾化铁基粉末或它们的混合物。还原铁基粉末是将氧化铁还原而制造的铁基粉末。雾化铁基粉末是通过雾化法制造的铁基粉末。另外，也可以使用在还原铁基粉末或雾化铁基粉末表面扩散附着合金元素而得的粉末作为上述铁基粉末。
106.作为上述铁基粉末，可以使用任意尺寸的铁基粉末，优选使用中值粒径d50为30～120μm的铁基粉末。
107.铁基粉末的质量相对于粉末冶金用混合粉的总质量的比例不特别限定，但是优选设为86质量％以上，更优选设为90％以上。
108.(b)润滑剂
109.本发明中使用的润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高
熔点润滑剂构成。以下，对上述低熔点润滑剂和高熔点润滑剂分别进行说明。
110.·
低熔点润滑剂
111.本发明中使用的润滑剂含有熔点为86℃以下的润滑剂(以下称为“低熔点润滑剂”)作为必要成分。通过添加上述低熔点润滑剂，可以减少将成型体从模具拔出时的拔出力。
112.作为上述低熔点润滑剂，使用具有选自酰胺基、酯基、氨基和羧基中的至少一种的润滑剂。上述低熔点润滑剂优选为脂肪酸衍生物，更优选为具有碳原子数11以上的烷基和碳原子数11以上的烯基中的至少一种的脂肪酸衍生物。上述碳原子数的上限不特别限定，但是从容易得到的观点出发，优选设为30以下，更优选设为22以下。
113.更具体而言，上述低熔点润滑剂优选为选自脂肪酸单酰胺、脂肪酸酯、脂肪族胺和脂肪酸中的至少一种。
114.作为上述脂肪酸单酰胺，例如，可以举出油酸酰胺和芥酸酰胺。作为上述脂肪酸酯，例如，可以举出脂肪族醇与脂肪酸的酯、蔗糖脂肪酸酯和甘油脂肪酸酯。作为上述脂肪族胺，例如，可以举出硬脂胺和山萮胺。作为上述脂肪酸，例如，可以举出硬脂酸和山萮酸。作为上述脂肪酸，例如，可以举出硬脂酸、山萮酸、月桂酸。
115.上述低熔点润滑剂更优选为具有含有不饱和键的脂肪链的单酰胺。其理由如下。在上面列举的官能团中，酰胺基是与模具的相互作用特别大的官能团。因此，脂肪酸单酰胺有望在使用模具的成型中发挥高润滑性。但是，脂肪酸单酰胺一般熔点高，因此有在压缩成型时不易渗出到模具与成型体的间隙的缺点。但是，具有含有不饱和键的脂肪链的单酰胺由于含有不饱和键，所以熔点低，因此可以发挥极高的润滑性。作为上述具有含有不饱和键的脂肪酸的单酰胺，例如，可以举出油酸酰胺和芥酸酰胺。
116.上述低熔点润滑剂的熔点的下限不限定。但是，在使用模具将混合粉成型时，由于摩擦热而模具温度上升，有时对拔出性产生不良影响。因此，从不仅在常温附近而且在模具温度上升的情况下也得到优异的拔出性的观点出发，优选将上述低熔点润滑剂的熔点设为45℃以上，更优选设为50℃以上，进一步优选设为55℃以上。
117.另外，在工业规模的生产中，连续成型几千～几万个部件，因此有时模具温度达到75℃～80℃的高温。因此，从在大量生产中模具温度成为高温时也得到优异的拔出性的观点出发，优选将上述低熔点润滑剂的熔点设为75℃以上。从上述观点出发，特别优选使用具有80℃以上的熔点的脂肪酸单酰胺和具有75℃以上的熔点的脂肪酸中的至少一种作为上述低熔点润滑剂。
118.r1：5％以上且小于90％
119.如上所述，上述低熔点润滑剂具有减少将成型体从模具拔出时的拔出力的效果。为了得到上述效果，需要将定义为上述低熔点润滑剂相对于上述(b)润滑剂整体的比例的r1设为5％以上。因此，将r1设为5％以上，优选设为10％以上。另一方面，如果上述低熔点润滑剂的比例过量，则混合粉的流动性降低。因此，将r1设为小于90％，优选设为85％以下，更优选设为80％以下。为了兼顾混合粉的流动性和成型体的拔出性，将r1设为5％以上且小于90％是重要的。应予说明，r1可以由下述式子求出。
120.r1(质量％)＝(低熔点润滑剂的质量)/(润滑剂的总质量)
×
100
121.上述润滑剂的至少一部分附着于上述(a)铁基粉末表面，剩余部分未附着于上述
铁基粉末表面。将附着于铁基粉末表面的润滑剂定义为(b1)粘合润滑剂，将未附着于铁基粉末表面的润滑剂定义为(b2)游离润滑剂。不一定需要包含上述游离润滑剂。换言之，上述润滑剂可以全部为粘合润滑剂。另外，在存在游离润滑剂的情况下，上述润滑剂由附着于上述铁基粉末表面的(b1)粘合润滑剂和未附着于上述铁基粉末表面的(b2)游离润滑剂构成。应予说明，优选上述低熔点润滑剂的至少一部分直接附着(粘合)于上述铁基粉末表面。上述低熔点润滑剂也可以全部直接附着(粘合)于上述铁基粉末表面。
122.r2：0～15
123.定义为上述(b2)游离润滑剂的质量相对于上述(b1)粘合润滑剂的质量之比的r2设为0～15。本发明的粉末冶金用混合粉可以不含有游离润滑剂，因此r2可以为0。另一方面，如果r2大于15，则该粉末冶金用混合粉的流动性变差。因此，r2设为15以下，优选设为10.0以下。应予说明，r2可以通过下述式子求出。
124.r2＝(游离润滑剂的质量)/(粘合润滑剂的质量)
125.应予说明，从进一步提高拔出性的观点出发，优选将定义为上述(b1)粘合润滑剂的质量相对于上述(b2)游离润滑剂的质量之比的r5设为0.10～9.0。r5更优选设为0.15以上。另外，r5更优选设为7.0以下，进一步优选设为6.0以下。应予说明，r5为r2的倒数，可以通过下述式子求出。
126.r5＝1/r2＝(粘合润滑剂的质量)/(游离润滑剂的质量)
127.r3：小于0.10质量份
128.如上所述，上述低熔点润滑剂具有降低将成型体从模具拔出时的拔出力的效果。但是，在上述低熔点润滑剂作为游离润滑剂而存在的情况下，该低熔点润滑剂降低混合粉的流动性。通过使上述低熔点润滑剂的大部分作为粘合润滑剂而存在，可以防止流动性的降低。因此，相对于铁基粉末100质量份，将作为上述(b2)游离润滑剂而含有的上述低熔点润滑剂的量r3设为小于0.10质量份。另一方面，r3越低越好，因此下限不特别限定，r3也可以为0质量份。
129.如后所述，本发明的混合粉还可以任意地含有(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方。此时，也可以利用上述(b1)粘合润滑剂作为用于使合金用粉末、切削性改善剂等添加成分附着于铁基粉末表面的粘合剂。通过利用粘合润滑剂使添加成分附着于铁基粉末表面，可以防止混合粉中的上述添加成分的偏析。在这种情况下，上述粘合润滑剂兼为润滑剂和粘合剂。
130.·
高熔点润滑剂
131.本发明中使用的润滑剂含有熔点为86℃以下的润滑剂(低熔点润滑剂)，剩余部分为熔点超过86℃的润滑剂(以下称为“高熔点润滑剂”)。即，上述润滑剂由熔点为86℃以下的低熔点润滑剂和熔点超过86℃的高熔点润滑剂构成。通过除低熔点润滑剂以外还使用高熔点润滑剂，可以提高混合粉的流动性。
132.作为上述高熔点润滑剂，可以使用任意的润滑剂。上述高熔点润滑剂优选为脂肪酸衍生物，更优选为具有碳原子数11以上的烷基和碳原子数11以上的烯基中的至少一种的脂肪酸衍生物。上述碳原子数的上限不特别限定，但是从容易得到的观点出发，优选设为30以下，更优选设为22以下。
133.上述高熔点润滑剂优选为脂肪酸酰胺、脂肪酸金属皂和它们的混合物。作为上述
脂肪酸酰胺，可以使用脂肪酸单酰胺和脂肪酸双酰胺中的任一种。
134.作为上述脂肪酸单酰胺，例如，可以举出硬脂酸酰胺和山萮酸酰胺。作为上述脂肪酸双酰胺，例如，可以举出n，n’－亚乙基双硬脂酰胺和n，n’－亚乙基双油酸酰胺。作为上述脂肪酸金属皂，例如，可以举出硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸铝。
135.从进一步提高粉末冶金用混合粉的流动性的观点出发，上述高熔点润滑剂优选含有熔点为100℃以上的润滑剂。
136.r4：10％以上
137.在使用熔点为100℃以上的润滑剂的情况下，为了进一步提高流动性提高效果，优选将定义为上述熔点为100℃以上的润滑剂相对于上述润滑剂整体的比例的r4设为10％以上。
138.另一方面，上述高熔点润滑剂的熔点的上限不特别限定。但是，从容易得到的观点出发，优选使用具有250℃以下熔点的高熔点润滑剂，更优选使用具有230℃以下熔点的高熔点润滑剂。
139.在润滑剂中含有脂肪酸金属皂的情况下，上述高熔点润滑剂可以仅为该脂肪酸金属皂，但是进一步优选含有1种以上除脂肪酸金属皂以外的高熔点润滑剂，更优选含有2种以上除脂肪酸金属皂以外的高熔点润滑剂。其中，上述高熔点润滑剂优选含有熔点超过86℃的脂肪酸金属皂作为第1高熔点润滑剂、含有除脂肪酸金属皂以外的熔点超过86℃且为100℃以下的高熔点润滑剂作为第2高熔点润滑剂、以及含有熔点超过100℃的高熔点润滑剂作为第3高熔点润滑剂。这是因为通过使用多种熔点不同的高熔点润滑剂，可以使拔出性与粉体流动性的平衡更优异。
140.另一方面，在润滑剂中不含有脂肪酸金属皂的情况下，上述高熔点润滑剂可以仅由一种润滑剂构成，但是优选含有2种以上润滑剂。例如，上述高熔点润滑剂优选含有熔点超过86℃且为110℃以下的高熔点润滑剂作为第1高熔点润滑剂以及含有熔点超过110℃的高熔点润滑剂作为第2高熔点润滑剂。这是因为通过使用多种熔点不同的高熔点润滑剂，可以使拔出性与粉体流动性的平衡更优异。
141.·
脂肪酸金属皂
142.如上所述，上述润滑剂可以任意地含有脂肪酸金属皂作为高熔点润滑剂。即，上述润滑剂可以含有脂肪酸金属皂，也可以不含有脂肪酸金属皂。从兼顾混合粉的流动性和拔出性的观点出发，上述润滑剂优选含有脂肪酸金属皂。另外，优选含有金属皂作为游离润滑剂而不是作为粘合润滑剂。但是，在混合粉含有脂肪酸锌皂的情况下，在将该混合粉成型、烧结时产生金属氧化物，会污染炉、成型体的表面。因此，从防止污染的观点出发，上述润滑剂优选不含有脂肪酸金属皂。
143.(c)炭黑和(d)碳酸盐
144.本发明的一个实施方式中的混合粉可以任意地含有炭黑和碳酸盐中的至少一种。炭黑和碳酸盐均是具有提高混合粉的流动性的作用的成分。因此，从提高混合粉的流动性的观点出发，优选添加炭黑和碳酸盐中的至少一种。
145.应予说明，如上所述，脂肪酸金属皂也具有提高混合粉的流动性的作用。因此，在混合粉含有脂肪酸金属皂的情况下，不一定需要添加炭黑和碳酸盐。但是，在混合粉不含有
脂肪酸金属皂的情况下，为了确保流动性，需要混合粉中含有炭黑和碳酸盐中的至少一种。换言之，本发明的混合粉含有脂肪酸金属皂、炭黑和碳酸盐中的至少一种。
146.(c)炭黑
147.在使用炭黑的情况下，相对于铁基粉末100质量份，该炭黑的添加量优选设为0.01～3.0质量份。如果炭黑的添加量为0.01质量份以上，则可以得到更高的流动性改善效果。另一方面，如果炭黑的添加量为3.0质量份以下，则可以防止压缩性和拔出性的降低，确保更高的压缩性和拔出性。
148.(d)碳酸盐
149.作为上述碳酸盐，可以使用任意的碳酸盐。从容易得到等的观点出发，作为上述碳酸盐，优选使用金属碳酸盐，优选使用选自碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐中的至少一种。更具体而言，优选使用选自碳酸钙、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾和碳酸镁中的至少一种。
150.在使用碳酸盐的情况下，相对于铁基粉末100质量份，上述碳酸盐的添加量优选设为0.05～1.0质量份。如果碳酸盐的添加量为0.05质量份以上，则可以得到更高的流动性改善效果。另一方面，如果碳酸盐的添加量为1.0质量份以下，则可以防止压缩性和拔出性的降低，确保更高的压缩性和拔出性。
151.另外，如果上述碳酸盐的比表面积为3m2/g以上，则可以进一步提高混合粉的流动性。因此，碳酸盐的比表面积优选设为3m2/g以上。
152.本发明的一个实施方式中的混合粉可以任意地还含有(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂中的一方或两方。
153.(e)合金用粉末
154.如果将含有合金用粉末的混合粉烧结，合金元素固溶于铁并合金化。因此，通过使用合金用粉末，可以提高最终得到的烧结体的强度。因此，从提高烧结体强度的观点出发，优选添加合金用粉末。
155.作为上述合金用粉末，不特别限定，只要是可以成为合金成分的粉末就可以使用任意的粉末。作为上述合金用粉末，例如，可以使用选自c、cu、ni、mo、mn、cr、v和si中的1种或2种以上的粉末。在使用c作为合金成分的情况下，优选使用石墨粉作为上述合金用粉末。
156.(f)切削性改善剂
157.通过添加切削性改善剂，可以提高最终得到的烧结体的切削性(加工性)。因此，从提高烧结体的切削性的观点出发，优选添加切削性改善剂。
158.作为上述切削性改善剂，例如，可以使用选自mns、caf2和滑石中的1种或2种以上。
159.上述(e)合金用粉末和(e)切削性改善剂的添加量不特别限定，可以设为任意量。相对于铁基粉末100质量份，(e)合金用粉末和(e)切削性改善剂的合计量优选设为10质量份以下，更优选设为7质量份以下，进一步优选设为5质量份以下。通过将(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂的合计量设为上述范围内，可以进一步提高烧结体的密度，进一步提高烧结体的强度。另一方面，(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂不一定需要含有，因此可以将合计量相对于上述铁基粉末100质量份的下限设为0质量份。但是，在含有(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂的情况下，上述合计量优选设为0.1质量份以上，更优选设为0.5质量份以上，进一步优选设为1质量份以上。通过将(e)合金用粉末和(f)切削性改善剂的合计量设为上述范围内，可以进一步提高这些成分的添加效果。
160.[混合粉的制造方法]
[0161]
本发明的混合粉不特别限定，可以用任意方法制造。在本发明的一个实施方式中，通过使用混合机混合上述各成分，可以制成粉末冶金用混合粉末。各成分的添加和混合可以1次进行，也可以分2次以上进行。
[0162]
为了使润滑剂附着于铁基粉末表面来制成粘合润滑剂，例如可以在混合时在加热到润滑剂的熔点以上的同时进行搅拌，然后一边混合一边缓慢冷却。由此，铁基粉末表面被熔融的润滑剂被覆。在使用合金用粉末和切削性改善剂的情况下，优选与作为粘合润滑剂使用的润滑剂同时添加。由此，合金用粉末、切削性改善剂等成分通过附着于铁基粉末表面的粘合润滑剂被固定于铁基粉末表面。应予说明，在混合铁基粉末和低熔点润滑剂后，加热到高于上述低熔点润滑剂的熔点的温度，由此可以使上述低熔点润滑剂的至少一部分附着(粘合)于上述铁基粉末表面。
[0163]
另一方面，游离润滑剂可以在如上述地使粘合润滑剂固定于铁基粉末表面后另外添加、混合。游离润滑剂的添加和混合以已经固定的粘合润滑剂不熔融的方式在低于粘合润滑剂的熔点的温度下实施。
[0164]
另外，在使用炭黑和碳酸盐的情况下，可以与游离润滑剂同时添加，也可以与游离润滑剂分开添加。
[0165]
作为混合装置，不特别限制，可以使用任意的装置，但是从容易加热的观点出发，优选使用选自高速底部搅拌式混合机、倾斜旋转盘式混合机、旋转锄式混合机和圆锥行星螺旋式混合机中的1种或2种以上。
[0166]
实施例
[0167]
(实施例1)
[0168]
通过以下步骤制备粉末冶金用混合粉，评价所得到的粉末冶金用混合粉的特性和使用该粉末冶金用混合粉制作的成型体的特性。
[0169]
首先，在(a)铁基粉末中添加用作润滑剂的(b1)粘合润滑剂、(e)合金用粉末。然后，在高于添加的所有润滑剂的熔点的温度下加热混合后，冷却到低于所有润滑剂的熔点的温度。然后添加(b2)游离润滑剂、(c)炭黑和(d)碳酸盐，在室温下混合。
[0170]
作为(a)铁基粉末，使用通过雾化法制造的铁粉(纯铁粉)(杰富意钢铁株式会社制jip301a)。上述铁粉的中值粒径d50为80μm。作为(e)合金用粉末，使用铜粉和石墨粉。上述铜粉的中值粒径d50为25μm，上述石墨粉的中值粒径为4.2μm。上述中值粒径d50通过激光衍射式粒径分布测定装置来测定。
[0171]
将使用的润滑剂的种类和熔点示于表1。表1所示的润滑剂中，p～u为脂肪酸金属皂。另外，将混合粉中所含的各成分的添加量示于表2、3。
[0172]
然后，对于得到的各粉末冶金用混合粉，按以下步骤评价表观密度、流动性、成型时的拔出力和成型体的密度。将测定结果示于表4、5。
[0173]
(表观密度)
[0174]
表观密度根据jis z 2504中规定的方法，使用具有直径2.5mm的孔的漏斗进行评价。具体而言，将混合粉使用具有直径2.5mm的孔的漏斗倒入已知容积的容器内进行自然填充，然后测定质量。根据所得到的质量和上述容器的容积来得到上述混合粉的表观密度。
[0175]
(流动性)
[0176]
粉体的流动性根据jis z 2502中规定的方法来评价。具体而言，使用具有直径2.5mm的孔的漏斗测定50g的混合粉从上述孔流下所需的时间，将该值作为流动性的指标。应予说明，对于流动性过低结果混合粉没有流下的情况在表4、5中记载为“不流动”。
[0177]
(拔出力)
[0178]
使用上述粉末冶金用混合粉，根据jpma p 13中规定的方法，以686mpa的成型压力制作直径11.3mm、高度10mm的圆柱状成型体。此时，将从模具拔出成型体时的最大负荷作为拔出力。拔出力越低，拔出性越优异。
[0179]
(成型体的密度)
[0180]
根据jis z 2508中规定的方法测定上述成型体的密度。上述密度根据所得到的成型体的尺寸和重量来算出。该数值越高，压缩性越优异。
[0181]
由表4、5所示的结果可知，满足本发明条件的发明例的混合粉兼备混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体的压缩性。与此相对，对于不满足本发明条件的比较例的混合粉，混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体中的至少一个差。
[0182]
[表1]
[0183]
表1
[0184][0185]
[表2]
[0186][0187]
[表3]
[0188][0189]
[表4]
[0190]
表4
[0191][0192]
[表5]
[0193]
表5
[0194][0195]
(实施例2)
[0196]
以与实施例1相同的步骤制备粉末冶金用混合粉，评价所得到的粉末冶金用混合粉的特性和使用该粉末冶金用混合粉制作的成型体的特性。其中，不使用铜粉和石墨粉。另外，使用通过雾化法制造的合金钢粉(杰富意钢铁株式会社制jip sigmaroy 415s)代替纯铁粉作为铁基粉末。上述合金钢粉为在铁粉表面扩散附着有cu的部分扩散合金化钢粉。上述合金钢粉的中值粒径d50为80μm。将混合粉中所含的各成分的添加量示于表6。
[0197]
然后，对于得到的各粉末冶金用混合粉，以与实施例1相同的步骤评价表观密度、流动性、成型时的拔出力和成型体的密度。将测定结果示于表7。
[0198]
由表7所示的结果可知，满足本发明条件的发明例的混合粉兼备混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体的压缩性。与此相对，对于不满足本发明条件的比较例的混合粉，
混合粉的流动性、成型时的拔出性和成型体中的至少一个差。由实施例1和2的结果可知，无论铁基粉末是铁粉还是合金钢粉，满足本发明条件的混合粉都起到优异的效果。同样地，可知无论有无合金用粉末，满足本发明条件的混合粉都起到优异的效果。
[0199]
[表6]
[0200][0201]
[表7]
[0202]
表7
[0203][0204]
(实施例3)
[0205]
以与实施例1相同的步骤制备粉末冶金用混合粉。将混合粉中所含的各成分的添加量示于表8。
[0206]
然后，使用所得到的粉末冶金用混合粉，以与实施例1相同的步骤，评价在成型时的模具温度为常温的情况和为80℃的情况这2个条件下的拔出力和成型体的密度。将测定结果示于表9。
[0207]
由表9所示的结果可知，在模具温度为常温的情况下，满足本发明条件的发明例的混合粉的拔出性、压缩性都优异于比较例。另外，包含熔点为80℃以上的脂肪酸单酰胺的no.56和包含熔点为75℃以上的脂肪酸的no.59的混合粉在模具温度为80℃的情况下也显示优异的拔出性、压缩性。
[0208]
[表8]
[0209][0210]
[表9]
[0211]
表9
[0212]