粉末冶金用金屬粉末、復合物、造粒粉末及燒結體的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及粉末冶金用金屬粉末、復合物、造粒粉末及燒結體。
【背景技術】
[0002] 在粉末冶金法中，將含有金屬粉末與粘合劑的組成物成形為所希望的形狀而得到 成形體后，通過對成形體進行脫脂、燒結，從而制造出燒結體。在這樣的燒結體的制造過程 中，金屬粉末的顆粒彼此之間產(chǎn)生原子的擴散現(xiàn)象，由此成形體漸漸致密化而完成燒結。
[0003] 例如，在專利文獻1中，提出一種粉末冶金用金屬粉末，含有Zr及Si，剩余部分由 從Fe、Co及Ni構成的組中選擇的至少一種和不可避免元素構成。根據(jù)這樣的粉末冶金用 金屬粉末，由于Zr的作用使燒結性提高，從而能夠容易地制造高密度的燒結體。
[0004] 如此得到的燒結體在近年被廣泛用于各種機械部件和結構部件等。
[0005] 然而，根據(jù)燒結體的用途，有時也要求更加致密化。此時，雖然通過對燒結體進一 步進行熱等靜壓處理（HIP處理）這樣的附加處理從而實現(xiàn)高密度化，但是工作量顯著增加 的同時高成本也不可避免。
[0006] 因此，對在不施加附加處理的情況下，實現(xiàn)可以制造出高密度的燒結體的金屬粉 末的期望不斷提高。
[0007] 在先技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本專利特開2012-87416號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供可以制造高密度的燒結體的粉末冶金用金屬粉末、復合物 及造粒粉末，以及使用上述粉末冶金用金屬粉末而制造成的高密度的燒結體。
[0011] 上述目的通過下述的本發(fā)明實現(xiàn)。
[0012] 本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末，其特征在于，F(xiàn)e為主要成分；含有15質(zhì)量％以上 26質(zhì)量％以下比例的Cr ;含有7質(zhì)量％以上22質(zhì)量％以下比例的Ni ;含有0. 3質(zhì)量％以 上1. 2質(zhì)量％以下比例的Si ;含有0. 005質(zhì)量％以上0. 3質(zhì)量％以下比例的C ;含有0. 01 質(zhì)量％以上0. 5質(zhì)量％以下比例的Zr ;以及含有0. 01質(zhì)量％以上0. 5質(zhì)量％以下比例的 Nb0
[0013] 由此，能夠?qū)崿F(xiàn)合金組成的最優(yōu)化，并能夠促進粉末冶金用金屬粉末在燒結時的 致密化。其結果，能夠在不施加附加處理的情況下，得到可以制造高密度的燒結體的粉末冶 金用金屬粉末。
[0014] 在本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末中優(yōu)選具有奧氏體的晶體結構。
[0015] 由此，能夠?qū)χ圃斓臒Y體賦予高耐腐蝕性和高延伸率。即，能夠得到可以制造盡 管為高密度但是具有高耐腐蝕性和高延伸率的燒結體的粉末冶金用金屬粉末。
[0016] 在本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末中，相對于Nb的含有率的Zr的含有率的比例Zr/ Nb優(yōu)選為0. 3以上3以下。
[0017]由此，燒成粉末冶金用金屬粉末時，能夠最優(yōu)化Nb碳化物的析出與Zr碳化物的析 出的定時偏差。其結果，由于能夠?qū)埓嬖诔尚误w中的空孔從內(nèi)側依次掃出地排出，所以能 夠?qū)Y體中生成的空孔抑制為最小限度。因此，能夠得到可以制造出高密度且燒結體特 性優(yōu)異的燒結體的粉末冶金用金屬粉末。
[0018] 在本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末中，Zr的含有率與Nb的含有率的合計優(yōu)選為 0. 05質(zhì)量％以上0. 6質(zhì)量％以下。
[0019] 由此，制造的燒結體成為高密度化必要且充分的燒結體。
[0020] 在本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末中，更優(yōu)選為含有1質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下比 例的Mo。
[0021] 由此，能夠不造成制造的燒結體的密度大幅度降低，從而能夠更加強化燒結體的 耐腐蝕性。
[0022] 在本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末中，平均粒徑優(yōu)選為0. 5 μπι以上3. 0 μπι以下。
[0023] 由此，由于在燒結體中殘存的空孔變得極少，所以能夠制造出特別高密度且機械 性能優(yōu)異的燒結體。
[0024] 本發(fā)明的復合物，其特征在于，含有：本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末；以及將上述 粉末冶金用金屬粉末的顆粒彼此粘合的粘合劑。
[0025] 由此，能夠得到可以制造高密度的燒結體的復合物。
[0026] 本發(fā)明的造粒粉末，其特征在于，通過對本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末進行造粒 而形成。
[0027] 由此，能夠得到可以制造高密度的燒結體的造粒粉末。
[0028] 本發(fā)明的燒結體，其特征在于，通過燒結粉末冶金用金屬粉末而制得，該粉末冶金 用金屬粉末的主要成分為Fe ;含有15質(zhì)量％以上26質(zhì)量％以下比例的Cr ;含有7質(zhì)量％ 以上22質(zhì)量％以下比例的Ni ;含有0. 3質(zhì)量％以上1. 2質(zhì)量％以下比例的Si ;含有0. 005 質(zhì)量％以上0. 3質(zhì)量％以下比例的C ;含有0. 01質(zhì)量％以上0. 5質(zhì)量％以下比例的Zr ;以 及含有0.01質(zhì)量％以上0.5質(zhì)量％以下比例的Nb。
[0029] 由此，不施加附加處理的情況下，也能夠得到高密度的燒結體。
[0030] 本發(fā)明的燒結體優(yōu)選包括呈顆粒狀且氧化硅的含有率相對高的第一區(qū)域；以及氧 化硅的含有率比上述第一區(qū)域相對低的第二區(qū)域。
[0031] 由此，能夠?qū)崿F(xiàn)晶體內(nèi)部的氧化物濃度降低，并實現(xiàn)抑制晶粒的顯著增長，能夠得 到高密度且機械性能優(yōu)異的燒結體。
【具體實施方式】
[0032] 下面，對本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末、復合物、造粒粉末及燒結體進行詳細說 明。
[0033] 粉末冶金用金屬粉末
[0034] 首先，對本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末進行說明。
[0035] 在粉末冶金中，通過將含有粉末冶金用金屬粉末與粘合劑的組成物成形為所希望 的形狀后進行脫脂、燒結，從而能夠得到所希望形狀的燒結體。根據(jù)這樣的粉末冶金技術， 與其他的冶金技術相比，具有能夠在近凈形狀下（接近于最終形狀的形狀）制造出復雜且 微細形狀的燒結體的優(yōu)點。
[0036] 作為用于粉末冶金的粉末冶金用金屬粉末，現(xiàn)有技術中，通過適當改變其組成，不 斷嘗試實現(xiàn)制造的燒結體的高密度化。但是，由于燒結體容易形成空孔，所以為了得到與錠 材相同的機械性能，需要燒結體實現(xiàn)進一步高密度化。
[0037] 因此，現(xiàn)有技術中，通過對得到的燒結體進一步施加熱等靜壓處理（HIP處理）等 附加處理，從而實現(xiàn)高密度化。然而，這樣的附加處理由于伴隨著大量的精力與成本，所以 成為擴大燒結體用途時的障礙。
[0038] 鑒于上述的問題，本發(fā)明人對不施加附加處理而得到高密度的燒結體的條件進行 了反復研宄。其結果，通過將構成金屬粉末的合金的組成進行最優(yōu)化，從而發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)燒 結體的高密度化的組成，完成了本發(fā)明。
[0039] 具體而言，本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末是如下的金屬粉末：含有15質(zhì)量％以上 26質(zhì)量％以下比例的Cr ;含有7質(zhì)量％以上22質(zhì)量％以下比例的Ni ;含有0. 3質(zhì)量％以 上1. 2質(zhì)量％以下比例的Si ;含有0. 005質(zhì)量％以上0. 3質(zhì)量％以下比例的C ;含有0. 01 質(zhì)量％以上0. 5質(zhì)量％以下比例的Zr ;含有0. 01質(zhì)量％以上0. 5質(zhì)量％以下比例的Nb ; 剩余部分由Fe及其他元素構成。根據(jù)這樣的金屬粉末，實現(xiàn)合金組成的最優(yōu)化的結果，能 夠特別提高燒結時的致密化。其結果，能夠在不施加附加處理的情況下，制造高密度的燒結 體。
[0040] 而且，通過實現(xiàn)燒結體的高密度化，能夠得到機械性能優(yōu)異的燒結體。這樣的燒結 體也可以廣泛的適用于例如機械部件和結構部件這種施加外力（負荷）的用途。
[0041] 下面，對本發(fā)明的粉末冶金用金屬粉末的合金組成進一步進行詳細說明。另外，在 下面的說明中，有時將粉末冶金用金屬粉末簡單地稱為"金屬粉末"。
[0042] Cr (鉻）是對制造的燒結體賦予耐腐蝕性的元素，通過使用含有Cr的金屬粉末，能 夠得到可以長期維持高機械性能的燒結體。
[0043] 金屬粉末中Cr的含有率為15質(zhì)量％以上26質(zhì)量％以下，優(yōu)選為15. 5質(zhì)量％以 上25質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為16質(zhì)量％以上21質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選為16質(zhì)量％以上20 質(zhì)量％以下。Cr的含有率低于上述下限值時，根據(jù)整體的組成，制造的燒結體的耐腐蝕性變 得不充分。另一方面，Cr的含有率超過上述上限值時，根據(jù)整體的組成，燒結性降低，燒結 體的高密度化變得困難。
[0044] 另外，根據(jù)后述Ni與Mo的含有率，規(guī)定Cr的含有率進一步優(yōu)選的范圍。例如，Ni 的含有率為7質(zhì)量％以上22質(zhì)量％以下，并且，Mo的含有率小于1. 2質(zhì)量％時，Cr的含有 率進一步優(yōu)選為18質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下。另一方面，Ni的含有率為10質(zhì)量％以上 22質(zhì)量％以下，并且，Mo的含有率在1. 2質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下時，Cr的含有率進一步 優(yōu)選為16質(zhì)量％以上且小于18質(zhì)量％。
[0045] Ni同樣是對制造的燒結體賦予耐腐蝕性與耐熱性的元素。
[0046] 在金屬粉末中Ni的含有率為7質(zhì)量％以上22質(zhì)量％以下，優(yōu)選為7. 5質(zhì)量％以 上17質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為8質(zhì)量％以上15質(zhì)量％以下。通過將Ni的含有率設定在上述 范圍內(nèi)，能夠得到長期機械性能優(yōu)異的燒結體。
[0047] 另外，Ni的含有率低于上述下限值時，根據(jù)整體的組成，存在制造的燒結體的耐腐 蝕性與耐熱性不能被充分提高的可能性，另一方面，Ni的含有率超過上述上限值時，反而存 在耐腐蝕性與耐熱性降低的可能性。
[0048] Si (硅）是對制造的燒結體賦予耐腐蝕性及高機械性能的元素，通過使用含有Si 的金屬粉末，能夠得到可以長期維持高機械性能的燒結體。
[0049] 金屬粉末中Si的含有率為0. 3質(zhì)量％以上1. 2質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％以 上1質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為〇. 5質(zhì)量％以上0. 9質(zhì)量％以下。Si的含有率低于上述下限值 時，根據(jù)整體的組成，由于添加 Si的效果變得不足，所以制造的燒結體的耐腐蝕性與機械 性能降低。另一方面，Si的含有率超過上述上限值時，根據(jù)整體的組成，由于Si變得過多， 反而耐腐蝕性與機械性能降低。
[0050] C(碳）通過與后述Zr與Nb并用，能夠特別提高燒結性。具體而言，Zr和Nb通過 分別與C結合，生成ZrC和NbC等碳化物。通過該Zrc和NbC這樣的碳化物分散析出，產(chǎn)生 防止晶粒顯著增長的效果。雖然能夠得到這種效果的明確的理由不明，但是作為理由之一， 可以考慮由于分散后的析出物成為障礙而阻礙晶粒的顯著增長，所以抑制了晶粒的尺寸的 偏差。由此，由于燒結體中難以生成空孔，并且防止了晶粒的膨脹，因此能夠得到高密度且 機械性能高的燒結體。
[0051] 在金屬粉末中C的含有率為0. 005質(zhì)量％以上0. 3質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0. 008質(zhì) 量％以上0. 15質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.01質(zhì)量％以上0.08質(zhì)量％以下。C的含有率低于 上述下限值時，根據(jù)整體的組成，晶粒變得容