(57)【要約】【課題】Ｆｅ系焼結合金において、より機械的強度を向上させることである。【解決手段】Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合機により混合する混合工程（Ｓ１６）と、混合した粉末を所定の圧力で加圧して成形する成形工程（Ｓ１８）と、成形された成形体を焼結炉により所定の温度と所定の時間で焼結する焼結工程（Ｓ２０）と、により製造されるＦｅ系焼結合金であって、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、Ｍｎを２質量％以上３０質量％以下含有することを特徴とし、特に、混合工程（Ｓ１６）は、５質量％以上５０質量％以下のＦｅ−Ｍｎ合金粉末と、０．２質量％以上２質量％以下の黒鉛粉末と、残部のＦｅ粉末とを混合機により混合することからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合する混合工程と、
混合した粉末を成形する成形工程と、
成形体を焼結する焼結工程と、
により製造されるＦｅ系焼結合金であって、
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、Ｍｎを２質量％以上３０質量％以下含有することを特徴とするＦｅ系焼結合金。
【請求項２】
請求項１に記載のＦｅ系焼結合金であって、
混合工程は、５質量％以上５０質量％以下のＦｅ−Ｍｎ合金粉末と、０．２質量％以上２質量％以下の黒鉛粉末と、残部のＦｅ粉末とを混合することを特徴とするＦｅ系焼結合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ系焼結合金に係り、特に、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合する混合工程と、混合した粉末を成形する成形工程と、成形体を焼結する焼結工程とにより製造されるＦｅ系焼結合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金技術は、鋳造や鍛造などの部品製造技術と比較して、寸法制御や複雑形状成形が容易であること、低コストであること等の利点を有するため広く用いられている。特に、自動車用の焼結構造部品においては、Ｆｅ系焼結合金が多く用いられる。
【０００３】
Ｆｅ系焼結合金の中でも、Ｆｅ粉末とＣｕ粉末と黒鉛粉末とを混合、成形、焼結して製造されるＦｅ−Ｃｕ系焼結合金が、従来より使用されている。ここで、Ｃｕ粉末は、Ｆｅ粉末の焼結温度以下で溶融し、Ｆｅ粉末との焼結を促進することで、焼結合金の機械的強度を高める効果を有している。Ｆｅ−Ｃｕ系焼結合金の焼結温度は、一般的に、１１００℃以上１２００℃以下が用いられる。Ｆｅ−Ｃｕ系焼結合金は、例えば、自動車用のクラッチハブやコネクティングロッド等に適用されている。
【０００４】
また、Ｆｅ系焼結合金は、Ｆｅ粉末に様々な金属粉末や合金粉末が添加されることにより機械的強度の向上が図られている。例えば、Ｃｕ粉末の代わりにＭｎやＳｉを含んだＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末を、Ｆｅ粉末と黒鉛粉末と混合し、成形し、焼結して製造されるＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系焼結合金は、より機械的強度が図られた焼結合金である。このＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系焼結合金は、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末の液相線が略１２００℃であることから、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末とＦｅ粉末との焼結を促進させるため、主に、１２００℃以上で焼結を行なっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】ゾンギン・ザング（Ｚｏｎｇｙｉｎ  Ｚｈａｎｇ）、外１名，「Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ  マスター  アロイ  スチール  バイ  パウダー  メタルギー  プロセシング  （Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ  ｍａｓｔｅｒ  ａｌｌｏｙ  ｓｔｅｅｌ  ｂｙ  ｐｏｗｄｅｒ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」（スウェーデン），ジャーナル  オブ  アロイズ  アンド  コンパウンズ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ），２００４年，第３６３巻，ｐ.１９４−２０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車用の焼結構造部品を低コストで軽量化するためには、上記従来技術であるＦｅ−Ｃｕ系焼結合金と同様な焼結温度で、より機械的強度を向上させる必要がある。また、Ｃｕ粉末の代わりにＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末を用いて、Ｆｅ−Ｃｕ系焼結合金と同様な焼結温度で焼結する場合には、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末とＦｅ粉末との焼結において、粉末間のＭｎ等の元素拡散が、合金粉末中のＳｉが合金粉末の表層に形成する酸化皮膜により抑制され、焼結が促進されない可能性がある。また、Ｓｉ添加により、ＦｅとＳｉとの金属間化合物がＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末中に形成されるため、合金粉末が硬くなる。その結果、成形体の密度が小さくなり、それにより焼結合金の密度も小さくなるので、十分な機械的強度が得られない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合する混合工程と、混合した粉末を成形する成形工程と、成形体を焼結する焼結工程とにより製造される、より機械的強度を向上させるＦｅ系焼結合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＦｅ系焼結合金は、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合する混合工程と、混合した粉末を成形する成形工程と、成形体を焼結する焼結工程とにより製造されるＦｅ系焼結合金であって、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、Ｍｎを２質量％以上３０質量％以下含有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＦｅ系焼結合金において、混合工程は、５質量％以上５０質量％以下のＦｅ−Ｍｎ合金粉末と、０．２質量％以上２質量％以下の黒鉛粉末と、残部のＦｅ粉末とを混合することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように本発明に係るＦｅ系焼結合金によれば、Ｃｕ粉末の代わりにＦｅ−Ｍｎ合金粉末を用いるので、上記従来技術であるＦｅ−Ｃｕ系焼結合金と同様な焼結温度で、より機械的強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、Ｆｅ系焼結合金の製造工程を示す図である。Ｆｅ系焼結合金は、Ｍｎを２質量％以上３０質量％以下含有するＦｅ−Ｍｎ合金粉末の製造工程（Ｓ１０）と、黒鉛粉末の製造工程（Ｓ１２）と、Ｆｅ粉末の製造工程（Ｓ１４）と、これらの粉末を混合する混合工程（Ｓ１６）と、混合した粉末を成形する成形工程（Ｓ１８）と、成形された成形体を焼結する焼結工程（Ｓ２０）とにより製造される。
【００１２】
まず、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末を製造する製造工程（Ｓ１０）について説明する。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、粉末中の酸化物含有量が少ないガスアトマイズ法により製造して用いられる。勿論、粉砕等の機械的製造法、電気分解による製造法、酸化物の還元や熱分解等による化学的な製造法、噴射により溶融金属から粉末を製造する水アトマイズ法等により製造してもよい。
【００１３】
ここで、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末中に含まれるＭｎは、焼結時のＭｎの拡散によりＦｅ−Ｍｎ合金粉末とＦｅ粉末との間の焼結を促進する役割がある。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末のＭｎの含有量を２質量％以上としている理由は、Ｍｎの含有量が２質量％未満ではＭｎの拡散促進が不十分であるからである。Ｍｎの含有量を３０質量％以下としている理由は、成形工程（Ｓ１８）での成形性が低下して、焼結合金の機械的強度の向上が得られないからである。したがって、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末中のＭｎは、２質量％以上３０質量％以下の含有量のものが用いられる。
【００１４】
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、粒径を調整するため、所定のメッシュを有するふるいを通過した粉末が用いられる。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の粒径が大きいと、成形工程（Ｓ１８）によりＦｅ−Ｍｎ合金粉末を成形するときの充填率が低くなり、焼結合金の機械的強度に影響を及ぼすからである。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の粒径は、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下のものが用いられる。勿論、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の粒径は、５μｍ以上２００μｍ以下のものや５μｍ以上１００μｍ以下のものであってもよく、特にこれらの粒径に限定されることはない。
【００１５】
次に、黒鉛粉末とＦｅ粉末とを製造する製造工程（Ｓ１２，Ｓ１４）について説明する。黒鉛粉末は、粉砕等の機械的製造法により製造して用いられる。勿論、熱分解等による化学的な製造法により製造して用いてもよい。また、Ｆｅ粉末は、水アトマイズ法により製造して用いられる。勿論、粉砕等の機械的製造法、ガスアトマイズ法、還元法等により製造して用いてもよい。
【００１６】
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合する混合工程（Ｓ１６）について説明する。混合粉末は、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末を５質量％以上５０質量％以下と、黒鉛粉末を０．２質量％以上２質量％以下と、Ｆｅ粉末を残部とする混合割合で混合した粉末が用いられる。
【００１７】
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、焼結時の各粉末間の元素拡散を促進するために添加される。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末を５質量％以上としているのは、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の混合割合が５質量％未満ではＭｎの拡散の促進が少なく、焼結合金の機械的強度の向上が不充分であるからである。Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の混合割合が５０質量％以下としているのは、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の混合割合が５０質量％を超えるときは、成形工程（Ｓ１８）での成形性が低下して、焼結合金の機械的強度の向上が得られないからである。したがって、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末は、５質量％以上５０質量％以下の混合割合で用いられる。
【００１８】
黒鉛粉末は、Ｆｅ系焼結合金を強化するために添加される。黒鉛粉末の混合割合を０．２質量％以上としているのは、０．２質量％未満ではフェライトが多くなり、焼結合金の硬さが低くなるため機械的強度が低くなるからである。黒鉛粉末の混合割合が２質量％以下としているのは、２質量％を超えるときはセメンタイトが多くなり、焼結合金のじん性が低下するからである。したがって、黒鉛粉末は、０．２質量％以上２質量％以下の混合割合で用いられる。
【００１９】
具体的な混合工程（Ｓ１６）は、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを十分に乾燥させた後、上述した所定の混合割合で混合機に入れて混合する。なお、後の工程である成形工程（Ｓ１８）において型と粉末との間の摩擦を低減するため、潤滑剤も合せて混合してもよい。潤滑剤は、ステアリン酸塩、例えば、ステアリン酸亜鉛が用いられる。勿論、潤滑剤は、特にこれに限定されることはなく、他の潤滑剤を用いても良い。これらの粉末を混合するための混合機は、例えば、Ｖ型混合機が用いられるが、特にこれに限定されることはない。
【００２０】
次に、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末と、黒鉛粉末と、Ｆｅ粉末とを混合した混合粉末を成形する成形工程（Ｓ１８）について説明する。混合粉末は、所定の形状を付与するため型、例えば、金型等に充填される。そして、混合粉末が充填された金型を単軸方向に加圧して成形する。勿論、加圧方向は、単軸方向に限定されることはなく、等方向に加圧してもよい。混合粉末を成形するための圧力は、例えば、８００Ｍｐａが用いられる。勿論、圧力は、５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下であってもよく、特に、これらの圧力に限定されることはない。
【００２１】
成形装置は、単軸方向に加圧する場合には、プレス機等が用いられる。なお、等方向に加圧する場合には、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）装置やＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）装置等が用いられる。勿論、成形装置は、上述する圧力を加圧できるものであればよく、特にこれらに限定されることはない。混合粉末の成形は、室温で行われるが、特にこれに限定されることはなく、加熱して成形してもよい。
【００２２】
次に、成形された成形体を焼結する焼結工程（Ｓ２０）について説明する。混合粉末を成形した成形体を金型から取り出し、焼結炉にて焼結する。焼結炉の焼結雰囲気は、不活性ガス、例えば、アルゴンガスやヘリウムガス等が用いられる。勿論、焼結雰囲気は、特にこれに限定されることはなく、アンモニアの分解ガス、水素、窒素ガス等を用いてもよいし、真空雰囲気を用いてもよい。
【００２３】
焼結温度は、例えば、１１５０℃が用いられる。勿論、焼結温度は、１１００℃以上１２５０℃以下であってもよく、特に、これらの温度に限定されることはない。焼結時間は、例えば、３０分間が用いられる。勿論、焼結時間は、１０分間以上１２０分間以下であってもよく、特に、これらの時間に限定されることはない。焼結工程（Ｓ２０）で使用される焼結炉は、粉末冶金で使用される一般的な焼結炉を用いることができる。上述する焼結雰囲気、焼結温度及び焼結時間等を調節可能である焼結炉であれば、特に、限定されることはない。
【００２４】
以上、上記Ｆｅ系焼結合金によれば、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末中のＭｎが、Ｆｅ粉末中に拡散することにより焼結が促進されるので、Ｆｅ系焼結合金の機械的強度をより向上させることができる。したがって、自動車用の焼結構造部品を低コストで軽量化できる。
【実施例１】
【００２５】
図２は、製造したＦｅ−Ｍｎ合金粉末実施例ＡからＤと、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末比較例ＥからＦと、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末実施例Ｇと、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末比較例ＨからＪについてのＭｎ等の組成比等を示す図である。合金粉末実施例ＡからＤと、合金粉末実施例Ｇと、合金粉末比較例ＥからＦを、不活性ガスを用いたガスアトマイズ法により製造した。また、合金粉末比較例Ｈを不活性ガスを用いたガスアトマイズ法により製造し、合金粉末比較例Ｉを粉砕法により製造し、合金粉末比較例Ｊを、水アトマイズ法により製造した。
【００２６】
合金粉末実施例ＡからＤは、Ｍｎの含有量が２．５質量％、６質量％、１８質量％、２８質量％である合金粉末である。合金粉末実施例ＡからＤは、Ｍｎを２質量％以上３０質量％以下含有するＦｅ−Ｍｎ合金粉末である。合金粉末比較例ＥとＦは、Ｍｎの含有量がそれぞれ１．５質量％と４０質量％である。合金粉末実施例ＡからＤと合金粉末比較例ＥとＦは、３３０メッシュのふるいを用いて分級され、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の粒径を５０μｍ以下に調整した。
【００２７】
合金粉末実施例Ｇは、Ｍｎの含有量が６質量％である。合金粉末実施例Ｇの粒径は、１００μｍ以上であり、他の合金粉末の粒径よりも大きい合金粉末である。
【００２８】
合金粉末比較例ＨからＪは、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末との比較のために製造された合金粉末である。合金粉末比較例ＨからＪは、Ｍｎの含有量が６質量％であり、合金粉末実施例ＢのＭｎの含有量と同じである。また、合金粉末比較例ＨからＪは、Ｓｉを２質量％含有している。合金粉末比較例ＨからＪは、上述したように合金粉末の製造方法がそれぞれ異なるため、合金粉末中に含まれる酸素量が異なっている。合金粉末比較例Ｈの酸素含有量は、０．０６質量％であるので、合金粉末比較例ＩとＪとの酸素含有量の０．２質量％と比較すると、ガスアトマイズ法で製造された合金粉末比較例Ｈが合金粉末中に含まれる酸素量が最も少ない。合金粉末比較例ＨからＪは、３３０メッシュのふるいを用いて分級され、各合金粉末の粒径を５０μｍ以下に調整した。
【００２９】
図３は、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４と、Ｆｅ系焼結合金比較例５から７と、Ｆｅ系焼結合金実施例８と、Ｆｅ系焼結合金比較例９から１６について原料粉末混合割合等を示す図である。
【００３０】
Ｆｅ系焼結合金実施例１から４は、合金粉末実施例Ａの混合割合が４５質量％、合金粉末実施例Ｂの混合割合が３０質量％、合金粉末実施例Ｃの混合割合が１０質量％、合金粉末実施例Ｄの混合割合が６質量％である。Ｆｅ系焼結合金実施例１から４のＦｅ−Ｍｎ合金粉末の混合割合は、いずれも５質量％以上５０質量％以下である。
【００３１】
Ｆｅ系焼結合金比較例５と６は、合金粉末比較例Ｅの混合割合が６０質量％と９９質量％である。Ｆｅ系焼結合金比較例７は、合金粉末比較例Ｆの混合割合が２質量％である。Ｆｅ系焼結合金実施例８は、合金粉末実施例Ｇの混合割合が３０質量％である。
【００３２】
また、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４と、Ｆｅ系焼結合金比較例５から７と、Ｆｅ系焼結合金実施例８の黒鉛粉末の混合割合は、いずれも１質量％であり、黒鉛粉末の混合割合が０．２質量％以上２質量％以下である。
【００３３】
Ｆｅ系焼結合金比較例９から１１は、合金粉末比較例ＨからＪの混合割合が３０質量％であり、黒鉛粉末の混合割合が１質量％である。
【００３４】
Ｆｅ系焼結合金比較例１２と１３は、合金粉末実施例Ｂの混合割合が３０質量％である。また、Ｆｅ系焼結合金比較例１２は、黒鉛粉末の混合割合が０．１％であり、Ｆｅ系焼結合金比較例１３は、黒鉛粉末の混合割合が２．５％である。
【００３５】
Ｆｅ系焼結合金比較例１４は、合金粉末実施例Ａの混合割合が５５質量％であり、Ｆｅ系焼結合金比較例１５は、合金粉末実施例Ｄの混合割合が３質量％である。また、Ｆｅ系焼結合金比較例１４から１５の黒鉛粉末の混合割合は、いずれも１質量％である。なお、Ｆｅ系焼結合金比較例１６は、ＪＩＳ  ＳＭＦ４０５０に規定されるＣｕ粉末を混合した従来材のＦｅ系焼結合金である。
【００３６】
図３に示すＦｅ系焼結合金を製造するため、各Ｆｅ系焼結合金の原料粉末を、図３に示す混合割合で、上述した混合工程（Ｓ１６）により混合した。混合は、原料粉末の他に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を０．８質量％添加し、Ｖ型混合機を用いて行った。
【００３７】
混合工程（Ｓ１６）により混合した混合粉末を、上述した成形工程（Ｓ１８）により成形した。成形は、混合粉末を金型に入れ、プレス機により単軸方向に８００ＭＰａで加圧して行った。図４は、成形工程（Ｓ１８）により成形される成形体の形状を示す図である。
【００３８】
成形工程（Ｓ１８）により成形された成形体を、上述した焼結工程（Ｓ２０）により焼結した。焼結は、焼結炉を用いて、窒素ガス雰囲気中で焼結温度１１５０℃、焼結時間３０分間焼結した。図３に示すＦｅ系焼結合金について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１により室温で引張試験を行った。引張試験の試験片形状は、図４に示す形状と同じである。また、引張試験速度は、引張試験機のクロスヘッドスピードで０．５ｍｍ/分である。
【００３９】
引張試験の結果によると、図３に示すように、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４は、引張り強さで６２０ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下の強度が得られた。いずれも従来材であるＦｅ系焼結合金比較例１６よりも引張り強さが向上したことを示している。また、他の図３に示すＦｅ系焼結合金よりも引張り強さが大きく、特に、Ｆｅ−Ｍｎ―Ｓｉ合金粉末を用いたＦｅ系焼結合金比較例９から１１よりも高い引張り強さが得られた。
【００４０】
図３に示すＦｅ系焼結合金について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１により密度測定試験を行った。密度測定試験のための試験片形状は、図４に示した形状と同じである。密度測定試験の結果によると、図３に示すように、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４の密度は、７．１５ｇ/ｃｍ3以上７．２５ｇ/ｃｍ3以下であった。このことから、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４は、他の図３に示すＦｅ系焼結合金よりも大きい密度が得られている。
【００４１】
Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末からＦｅ粉末へのＭｎの拡散状態を調べるため、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）により、Ｆｅ粉末から形成される部位のＭｎ濃度の分析を行った。例として、図５に、Ｆｅ系焼結合金実施例２の金属組織を顕微鏡写真で示す。分析装置は、Ｘ線マイクロアナリシス装置（型式：ＭＡＣＨＳ２００、製造元：島津製作所）を使用した。Ｆｅ系焼結合金実施例１から４は、Ｆｅ粉末から形成される部位のＭｎ濃度が１質量％以上２質量％以下であった。Ｆｅ系焼結合金実施例１から４は、他の図３に示すＦｅ系焼結合金よりも、Ｆｅ粉末から形成される部位のＭｎ濃度が高く、焼結するときＦｅ−Ｍｎ合金粉末からＦｅ粉末へＭｎの拡散が多く生じていることを示している。
【００４２】
図６は、Ｆｅ系焼結合金実施例１７から２５について、成形条件や焼結条件等を複数設定したときの引張り強さ等を示す図である。Ｆｅ系焼結合金実施例１７から２５は、合金粉末実施例Ｂを３０質量％と、黒鉛粉末を１質量％と、Ｆｅ粉末を残部とする混合割合で混合し、上述した成形工程（Ｓ１８）で加圧する成形圧と、上述した焼結工程（Ｓ２０）の焼結温度と焼結時間とを複数設定して製造したＦｅ系焼結合金である。
【００４３】
Ｆｅ系焼結合金実施例１７から１９は、焼結温度１１５０℃と焼結時間３０分間とを一定とし、成形圧を３００ＭＰａと５００ＭＰａと１５００ＭＰａと設定して製造したＦｅ系焼結合金である。Ｆｅ系焼結合金実施例２０から２２は、成形圧８００ＭＰａと焼結時間３０分間とを一定とし、焼結温度を１０５０℃と１１００℃と１２５０℃と設定して製造したＦｅ系焼結合金である。Ｆｅ系焼結合金実施例２３から２５は、成形圧８００ＭＰａと焼結温度１１５０℃とを一定とし、焼結時間を５分間と１０分間と１２０分間と設定して製造したＦｅ系焼結合金である。
【００４４】
Ｆｅ系焼結合金実施例１７から２５について、上述した試験方法により引張試験と密度測定試験とを行った。図６に示すように、引張り強さが６００ＭＰａ以上を有するＦｅ系焼結合金は、成形圧が５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下で成形され、焼結温度が１１００℃以上１２５０℃以下、焼結時間が１０分間以上１２０分間以下で焼結されたＦｅ系焼結合金である。また、引張り強さが６００ＭＰａ以上を有するＦｅ系焼結合金の密度は、７．２ｇ/ｃｍ3以上７．４ｇ/ｃｍ3以下であった。
【００４５】
図７は、Ｆｅ系焼結合金実施例２６から３１について、Ｆｅ系焼結合金中に含有するＭｎの含有量等を示す図である。Ｆｅ系焼結合金実施例２６と２９は、合金粉末実施例Ａが３０質量％と、１５質量％との混合割合からなるＦｅ系焼結合金である。Ｆｅ系焼結合金実施例２７と３０は、合金粉末実施例Ｃが２５質量％と、３５質量％との混合割合からなるＦｅ系焼結合金である。Ｆｅ系焼結合金２８と３１は、合金粉末実施例Ｄが１５質量％と、２５質量％との混合割合からなるＦｅ系焼結合金である。また、Ｆｅ系焼結合金実施例２６から３１は、黒鉛粉末の混合割合が１質量％である。
【００４６】
Ｆｅ系焼結合金実施例２６から３１について、上述した混合工程（Ｓ１６）により図７に示す原料粉末混合割合で粉末を混合し、上述した成形工程（Ｓ１８）により混合粉末を８００ＭＰａで加圧して成形し、上述した焼結工程（Ｓ２０）により成形体を焼結温度１１５０℃、焼結時間３０分間焼結して製造した。
【００４７】
Ｆｅ系焼結合金実施例１７から２５について、引張試験と密度測定試験とＦｅ粉末から形成される部位のＭｎ濃度の分析について、上述した方法により試験及び分析を行った。また、各Ｆｅ系焼結合金中のＭｎの含有量については、高周波プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ）により測定し算出した。
【００４８】
図７に示すように、Ｆｅ系焼結合金実施例２６から２８について、焼結合金中のＭｎの含有量は、０．８質量％、４．５質量％、４．２質量％である。また、Ｆｅ系焼結合金実施例２９から３１について、焼結合金中のＭｎの含有量は、０．４質量％、６．３質量％、７．０質量％である。Ｆｅ系焼結合金実施例２６から２８は、いずれのＦｅ系焼結合金も引張り強さが６００ＭＰａ以上である。したがって、引張り強さが６００ＭＰａ以上得られるＦｅ系焼結合金の焼結合金中のＭｎの含有量は、０．５質量％以上５質量％以下である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態において、Ｆｅ系焼結合金の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、製造したＦｅ−Ｍｎ合金粉末実施例ＡからＤと、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末比較例ＥからＦと、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末実施例Ｇと、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉末比較例ＨからＪについてのＭｎ等の組成比等を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、Ｆｅ系焼結合金実施例１から４と、Ｆｅ系焼結合金比較例５から７と、Ｆｅ系焼結合金実施例８と、Ｆｅ系焼結合金比較例９から１６について原料粉末混合割合等を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において、成形工程により成形される成形体の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態において、Ｆｅ系焼結合金実施例２の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施の形態において、Ｆｅ系焼結合金実施例１７から２５について、成形条件や焼結条件等を複数設定したときの引張り強さ等を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態において、Ｆｅ系焼結合金実施例２６から３１について、焼結合金中に含有するＭｎの含有量等を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１０  Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末の製造工程、Ｓ１２  黒鉛粉末の製造工程、Ｓ１４  Ｆｅ粉末の製造工程、Ｓ１６  混合工程、Ｓ１８  成形工程、Ｓ２０  焼結工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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