(57)【要約】【課題】高強度でありながら他部材との間で高い接合強度を得ることのできる焼結体をコストアップなく製造する。【解決手段】本発明に係る焼結体２は、銅よりも融点の高い金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる。原料粉末には、扁平形状をなす扁平銅粉１が含まれ、扁平銅粉１が焼結時に主成分の金属粉末に固溶してなる固溶体９が含まれている。【選択図】図４
2019070183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅よりも融点の高い金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる焼結体であって、
前記原料粉末には、扁平形状をなす扁平銅粉が含まれ、
前記扁平銅粉が焼結時に前記主成分の金属粉末に固溶してなる固溶体が含まれている焼結体。
【請求項２】
前記扁平銅粉の長手方向寸法を前記扁平銅粉の厚み方向寸法で除した値である前記扁平銅粉のアスペクト比が、１０以上でかつ２００以下である請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
前記扁平銅粉の見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ2以上でかつ１．４ｇ／ｃｍ2未満である請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項４】
前記扁平銅粉の前記原料粉末に占める割合が０．５ｗｔ％以上でかつ１０．０ｗｔ％未満である請求項１〜３の何れか一項に記載の焼結体。
【請求項５】
相対密度が８０％以上である請求項１〜４の何れか一項に記載の焼結体。
【請求項６】
前記主成分の金属粉末は鉄系粉末である請求項１〜５の何れか一項に記載の焼結体。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の焼結体で形成される第一の部材と、前記焼結体の表面に形成された空孔に一部が入り込んだ状態で前記第一の部材に固定されている第二の部材とを備えた連結体。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか一項に記載の焼結体で形成される第一の部材と、接着層を介して前記第一の部材に固定されている第二の部材とを備え、前記接着層は、その一部が前記焼結体の表面に形成された空孔に入り込んだ状態で前記第一の部材に前記第二の部材を接合している連結体。
【請求項９】
銅よりも高い融点の金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる焼結体の製造方法であって、
前記原料粉末には、扁平形状をなす扁平銅粉が含まれ、
前記焼結時、前記扁平銅粉を前記主成分の金属粉末に固溶させる焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体並びにこの焼結体を含む接合体、及び焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末冶金の分野においては、金属粉末を含む原料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を高温の炉中で焼結することにより高強度化した金属材（焼結体）の製造が行われている。この技術は、いわゆるニアネットシェイプでの大量生産を可能とするものであるから、例えば機械部品など多くの分野に適用されている。特に、自動車分野においては、優れた機械的性質（特に機械的強度）が必要となることから、自動車分野向けに高強度焼結体の採用が検討され、また実際に採用されている。
【０００３】
一方、近年では、自動車部品の軽量化が求められており、この実現のために、従来の焼結体と軽量体との複合化が検討されている。この複合化のための手法として、インサート成形や接着などが公知である。具体的に、例えば特許文献１には、焼結体の表面に存在する空孔に固化前の樹脂（溶融樹脂）が入り込んだ状態で樹脂が固化することで、上記空孔と入り込んだ樹脂とでアンカー効果を発現し得る、焼結体と樹脂体との複合体が提案されている。あるいは、特許文献２には、透過性を有する樹脂等の第一部材と、金属等の第二部材との間に接着シートを設けた状態で、第一部材側からレーザー光を照射することにより、接着シートを溶融させて、第一部材と第二部材とを接合する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３９９７６号公報
【特許文献２】特許第４７７１３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、いわゆる低密度焼結体（相対密度が８０％未満の焼結体）には適用できるものの、中密度構造体（相対密度が８０％以上）、あるいは高密度焼結体（相対密度が９０％以上の焼結体）の場合には、表面の空孔数が相対的に少ないために、従来構造の焼結体だと、表面開孔を利用したアンカー効果があまり期待できない。また、特許文献２に記載された接合技術についても、第二部材としての金属体が高密度焼結体になると、当該焼結体と接着層との間の密着性が相対的に低下し、高い接合強度を得ることが難しい。例えば、焼結体の表面に所定の表面処理を施した後に接着すれば、高い接合強度を得ることはできるが、これだと工数の増加ひいてはコストアップを招くため、量産品の製造技術として適切とは言えない。
【０００６】
以上の実情に鑑み、本発明では、高強度でありながら他部材との間で高い接合強度を得ることのできる焼結体をコストアップなく製造することを、解決すべき技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題の解決は、本発明に係る焼結体によって達成される。すなわち、この焼結体は、銅よりも融点の高い金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる焼結体であって、原料粉末には、扁平形状をなす扁平銅粉が含まれ、扁平銅粉が焼結時に金属粉末に固溶してなる固溶体が含まれている点をもって特徴付けられる。
【０００８】
本発明者らは、焼結体を製造する上で汎用的に使用される銅粉末に着目し、この銅粉末の形状、及び焼結温度条件を制御することにより、焼結体の強度を低下させることなく銅粉末を一種の表面空孔形成剤として機能させ得ることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされたもので、銅より融点の高い金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる焼結体について、原料粉末に、扁平形状をなす扁平銅粉が含まれるようにし、焼結体に、扁平銅粉が焼結時に主成分の金属粉末に固溶してなる固溶体が含まれるようにした。このように焼結体を構成することによって、原料粉末の圧縮成形時（特に金型への充填時）に、原料粉末中の扁平銅粉が金型と原料粉末との境界近傍に移動し、これにより高い確率で圧粉体表面を扁平銅粉が覆った状態となる。言い換えると、圧粉体の中心部に比べて表層部（例えば圧粉体表面から深さ２０〜１５０μｍまでの領域）における扁平銅粉の割合が多い状態となる。そのため、この圧粉体の焼結時に銅が主成分の金属粉末に固溶して固溶体が形成されることで、中心部に比べて表層部に多く存在した銅が消失して焼結体の表面に空孔が生じる。従って、焼結体の相対密度が高い場合であっても、その表面に銅の固溶による空孔を内部に比べて多く形成することができ、これにより高強度でありながら優れたアンカー効果を発現させることが可能となる。また、この種の焼結体に汎用的に使用されている銅粉末を使用するだけで、表面に多くの空孔を形成することができるので、銅粉末に扁平銅粉を使用すること以外の点については、従来の手法をそのまま適用することができる。従って、大幅なコストアップを招くことなく優れたアンカー効果を発現し得る焼結体を量産することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る焼結体においては、扁平銅粉の最大長手寸法を扁平銅粉の最大厚み寸法で除した値である扁平銅粉のアスペクト比が、１０以上でかつ２００以下であってもよく、好ましくは１３以上でかつ１６０以下であってもよい。なお、ここでいう最大長手寸法とは、それぞれ図１に符号Ｌとｔで示すように、扁平銅粉の外接円直径を意味し、最大厚み寸法とは、扁平銅粉の厚み方向寸法の最大値を意味する。
【００１０】
このような形状（アスペクト比）の扁平銅粉を使用することにより、原料粉末の圧縮成形時に、原料粉末中の扁平銅粉が金型と原料粉末との境界近傍に移動し、より高い確率で圧粉体表面を扁平銅粉が覆った状態とすることができる。従って、焼結時の銅の固溶により焼結体の表面に数多くの空孔を形成することができ、より優れたアンカー効果を発現させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る焼結体においては、扁平銅粉の見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ3以上でかつ１．４ｇ／ｃｍ3未満であってもよく、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以上でかつ１．０ｇ／ｃｍ3以下であってもよい。
【００１２】
このような見かけ密度を示す形態及びサイズの扁平銅粉を使用することにより、原料粉末の圧縮成形時に、原料粉末中の扁平銅粉が金型と原料粉末との境界近傍に移動し、より高い確率で圧粉体表面を扁平銅粉で覆った状態とすることができる。従って、焼結時の銅の固溶により焼結体の表面に数多くの空孔を形成することができ、より優れたアンカー効果を発現させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る焼結体においては、扁平銅粉の原料粉末に占める割合が０．５ｗｔ％以上でかつ１０．０ｗｔ％未満であってもよい。
【００１４】
扁平銅粉の配合比を０．５ｗｔ％以上にすることで、好ましくは１．０ｗｔ％以上にすることで、上述した圧粉体表面への析出作用及び焼結時の固溶による空孔形成作用を効果的に享受することができる。また、扁平銅粉の配合比を１０ｗｔ％未満に抑えることで、焼結体表面への空孔の過剰な形成を抑止して、アンカー効果の発現のために適正な数及びサイズ（表面積、深さなど）の空孔を形成することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る焼結体においては、相対密度が８０％以上であってもよい。なお、ここでいう相対密度とは、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１：２０００に準拠のアルキメデス法に則って測定される焼結体の密度を、焼結体の原料粉末の真密度で割ることにより得られる値（重量比）を指すものとする。
【００１６】
このように焼結体の相対密度を８０％以上にすることによって、焼結体が例えば機械部品として最低限有するべき機械的強度を確保することができる。また、本発明によれば、相対密度が８０％以上の焼結体であっても、上述した理由により表面に数多くの空孔を形成することができる。従って、焼結体自体が優れた機械的強度を得るだけでなく、他部材との間で優れたアンカー効果を発現して、高い接合強度を得ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る焼結体においては、主成分の金属粉末は鉄系粉末であってもよい。なお、ここでいう鉄系とは純鉄のみならず鉄をベースとする合金を含む意である。また、ここでいう純鉄は工業用純鉄であり、不可避不純物を含んでいてもよい。
【００１８】
鉄の融点（１５３５℃）は、銅の融点（１０８４℃）より高いことから、鉄系粉末を主成分とする場合の取り得る焼結温度の範囲は銅の融点よりも高くなる（例えば１１５０〜１３５０℃となる）。一方で、銅の鉄に対する固溶可能な温度範囲は１２００〜１４００℃である。従って、原料粉末の主成分としての鉄系粉末と、扁平銅粉との組み合わせによれば、比較的容易に主成分である鉄を適度に焼結しつつ、銅を鉄に固溶可能とする焼結条件（特に焼結温度条件）を設定することができる。また、鉄系粉末も銅粉末（扁平銅粉）と同様、粉末冶金の分野では汎用的に使用される粉末であるから、従来通りの技術を適用してコストアップを招くことなく焼結体を量産することが可能となる。
【００１９】
以上説明したように、本発明に係る焼結体は、他部材との間で優れたアンカー効果を発現するものであるから、例えばこの焼結体で形成される第一の部材と、焼結体の表面に形成された空孔に一部が入り込んだ状態で第一の部材に固定されている第二の部材とを備えた接合体として好適に提供することが可能である。
【００２０】
あるいは、本発明に係る焼結体は、この焼結体で形成される第一の部材と、接着層を介して第一の部材に固定されている第二の部材とを備え、接着層は、その一部が焼結体の表面に形成された空孔に入り込んだ状態で第一の部材に第二の部材を接合している接合体として提供することも可能である。
【００２１】
また、前記課題の解決は、本発明に係る焼結体の製造方法によっても達成される。すなわち、この製造方法は、銅よりも高い融点の金属粉末を主成分として含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなる焼結体の製造方法であって、原料粉末には、扁平形状をなす扁平銅粉が含まれ、焼結時、扁平銅粉を主成分の金属粉末に固溶させる点をもって特徴付けられる。
【００２２】
このように、本発明に係る焼結体の製造方法によれば、本発明に係る焼結体と同様、原料粉末の圧縮成形時に、原料粉末中の扁平銅粉が金型と原料粉末との境界近傍に移動し、圧粉体の中心部に比べて表層部における扁平銅粉の割合が多い状態となる。そのため、この圧粉体の焼結時に銅が主成分の金属粉末に固溶して固溶体を形成することで、表層部に多く存在した銅が消失して焼結体の表面に空孔が生じる。従って、焼結体の相対密度が高い場合であっても、その表面に銅の固溶による空孔を内部に比べて多く形成することができ、これにより高密度でありながら優れたアンカー効果を発現させることが可能となる。また、この種の焼結体に汎用的に使用されている銅粉末を使用するだけで、表面に多くの空孔を形成することができるので、銅粉末に扁平銅粉を使用すること以外の点については、従来の手法をそのまま適用することができる。従って、大幅なコストアップを招くことなく優れたアンカー効果を発現し得る焼結体を量産することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
以上より、本発明によれば、高強度でありながら他部材との間で高い接合強度を得ることのできる焼結体をコストアップなく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る扁平銅粉の側面図（上側）と平面図（下側）である。
【図２】本実施形態に係る焼結体の表面を平面視した図である。
【図３】図２に示す表面を含む焼結体の表層部の拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る焼結体と軽量体との接合体の側面図である。
【図５】図４に示す接合体の要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）比較例１に係る焼結体の表面画像と、（ｂ）実施例１に係る焼結体の表面画像である。
【図７】（ａ）比較例２に係る焼結体の表面画像と、（ｂ）実施例２に係る焼結体の表面画像である。
【図８】（ａ）比較例１に係る焼結体の断面画像と、（ｂ）実施例１に係る焼結体の断面画像である。
【図９】（ａ）比較例２に係る焼結体の断面画像と、（ｂ）実施例２に係る焼結体の断面画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
【００２６】
本発明に係る焼結体は、所定の金属粉末を主成分として含むと共に、扁平形状をなす銅粉末、すなわち扁平銅粉を含む原料粉末を圧縮成形し、焼結してなるものである。以下、原料粉末の組成、混合、圧粉成形、焼結の順に詳細を説明する。
【００２７】
［原料粉末の組成］
原料粉末の主成分となる金属粉末としては、銅より融点の高い金属である限りにおいて、任意の金属粉末が使用可能である。さらにいえば、主成分の金属粉末同士の焼結が必須である場合、当該金属粉末を主成分として含む圧粉体を焼結可能な温度範囲が、焼結時に銅を固溶可能な温度範囲と重複する限りにおいて、任意の金属粉末が使用可能である。以上の条件を満たす金属粉末の一例として、鉄系粉末を挙げることができる。また、主成分の金属粉末の製造方法についても特に制限はなく、例えばガスアトマイズ法などのアトマイズ法をはじめとして、メカニカルアロイング法や還元法など公知の粉末製造技術を適用して得たものを使用することが可能である。
【００２８】
また、主成分の金属粉末の粒度分布は特に限定されるものではなく、およそ機械部品として使用可能な機械的強度を示し得る程度の相対密度（例えば重量比で８０％以上）にできればよい。この場合の粒度分布を平均粒径で表すと５０〜２００μｍである。
【００２９】
また、原料粉末の主成分となる金属粉末は何も一種類に限られるわけではなく、例えば純鉄粉末とステンレス粉末（第一鉄系粉末と第二鉄系粉末）、あるいは純鉄粉末と後述する扁平銅粉よりも扁平度合いの小さい汎用形状の純銅粉末（鉄系粉末と扁平銅粉ではない銅系粉末）など、二種類以上の金属粉末を主成分として使用することも可能である。この場合、双方の種類の金属粉末が同量ずつ含まれる場合や、何れか一方の種類の金属粉末が最も多く含まれ、他方の種類の金属粉末が二番目に多く含まれる場合などが考えられる。
【００３０】
原料粉末に含まれる扁平銅粉としては、少なくとも原料粉末に含まれる当該銅粉の一部が圧粉成形時に金型と原料粉末との境界付近、言い換えると金型の成形面上に移動し得る限りにおいて、そのサイズないし扁平の度合いは任意である。一例として、扁平銅粉１が図１に示すような形状をなすものである場合、最大長手寸法Ｌが１０μｍ以上でかつ１００μｍ以下のもの、好ましくは２０μｍ以上でかつ８０μｍ以下のものが使用可能である。また、扁平銅粉１の最大厚み寸法ｔが０．２５μｍ以上でかつ５．０μｍ以下のもの、好ましくは０．５μｍ以上でかつ３．０μｍ以下のものが使用可能である。ただし、最大長手寸法Ｌを最大厚み寸法ｔで除した値である扁平銅粉１のアスペクト比は主成分の金属粉末のそれ（アスペクト比）より大きいことが肝要であり、具体的には１０以上でかつ２００以下、さらにいえば１３以上でかつ１６０以下であることが望ましい。
【００３１】
また、扁平銅粉の見かけ密度については、０．２ｇ／ｃｍ3以上でかつ１．４ｇ／ｃｍ3未満のものが使用可能であり、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ3以上でかつ１．０ｇ／ｃｍ3以下のものが使用可能である。なお、見かけ密度の定義は、ＪＩＳ Ｚ ８９０１の規定に準じる。
【００３２】
扁平銅粉の製造方法は任意であり、例えばアトマイズ法により製造された純銅粉を搗砕（Ｓｔａｍｐｉｎｇ）することで扁平化したものを使用してもよい。
【００３３】
上記特徴を有する扁平銅粉の原料粉末に占める割合（配合比）は、例えば０．５ｗｔ％以上でかつ１０．０ｗｔ％未満に設定される。このうち下限値について１．０ｗｔ％以上がより好ましく、上限値については８．０ｗｔ％以下がより好ましい。
【００３４】
また、原料粉末には、主成分の金属粉末と扁平銅粉以外の物質を添加してもよい。例えば圧粉成形時の金型との摺動抵抗を軽減する目的で、黒鉛や二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を一種類又は二種類以上添加してもよい。
【００３５】
上記組成の原料粉末は、例えばＶ型混合器など公知の混合器に主成分の金属粉末と扁平銅粉、及び必要に応じて上述した添加剤を投入し、混合することによって各粉末が極力均一に分散した状態を作り出すことができる。
【００３６】
［圧粉成形］
こうして均一な分散状態の原料粉末を取得した後、原料粉末を成形金型の所定領域（キャビティ）内に充填する。然る後、所定の条件下で例えば一軸加圧方式で冷間プレスを行うことにより、原料粉末が圧縮され、所定の形状をなす圧粉体に成形される。この際、最終的に得られる焼結体の相対密度が８０％以上になるように、圧縮成形条件（例えば原料粉末の充填量や上パンチの下死点位置など）を適宜設定するのがよい。
【００３７】
なお、この圧粉成形時、原料粉末に含まれる扁平銅粉は主成分となる金属粉末よりも見かけ密度が小さく（平均粒径が小さく）、かつ相対的に扁平度合いが高い形状をなしているが故に、例えばキャビティへの充填時に扁平銅粉が成形面近傍に析出（移動）し易い。また、扁平銅粉が成形面に付着し易い。これにより、圧縮成形して得た圧粉体の表面もしくはその近傍（表層部）では、相対的に扁平銅粉の割合が高く、中心部では低い状態となる。
【００３８】
なお、圧粉成形の手法は任意であり、上述した一軸加圧成形以外の成形手法を適用することも可能である。具体的には、多軸ＣＮＣプレスによる成形手法や、冷間静水圧加圧（ＣＩＰ）による成形手法などを適用することも可能である。また、冷間プレス成形に限らず、金型と原料粉末を加熱した状態で圧粉成形を行う温間プレス成形や、金型の表面に潤滑剤を保持した状態でプレス成形を行う金型潤滑成形を適用してもよい。また、成形金型の材質は特に問わない。成形金型の成形面に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどの各種窒化膜を含む硬質膜をコーティングしたものを使用してもよい。
【００３９】
［焼結］
圧粉体は、例えば炉などの加熱装置により所定の熱処理を施すことにより焼結される。ここで、焼結時の最高温度（いわゆる焼結温度）は、主成分の金属粉末の融点に基づいて設定される。一方、本発明では、主成分の金属粉末と共に圧粉体を構成している扁平銅粉が上記金属粉末に固溶可能な温度範囲で加熱時の最高温度を設定する。すなわち、主成分の金属粉末同士が焼結により結合すると共に、扁平銅粉が主成分の金属粉末に固溶するように焼結時の最高温度が設定される。本実施形態では、焼結時の最高温度を１２００〜１３００℃（主成分の金属粉末の［融点×８０〜８５％］℃）に設定している。これにより主成分の金属粉末同士が結合し、焼結体が形成されると共に、圧粉体中の扁平銅粉が主成分の金属粉末に固溶し、固溶体が形成される。銅組織からなる扁平銅粉は主に圧粉体の表面及びその近傍（表層部）に分散しているため、上述のように固溶が生じると、表層部の銅組織が消失し、代わりに空孔が生じる。よって、図２に示すように、焼結体２の表面３には、圧粉体の段階で既に開口していた空孔４と、銅の固溶により焼結後に新たに生じた空孔５とが混在した状態となる。この場合、焼結体２は、例えば図３に示すように主成分の金属組織７や、扁平形状をなす銅組織８を有すると共に、特に表層部６では、主成分の金属組織７に銅が固溶してなる固溶体９を有する。この場合、銅の固溶により焼結時に生じた空孔５が固溶体９に隣接して存在していることが多い。なお、本実施形態では、焼結により最終製品としての焼結体が完成するが、もちろん必要に応じて焼結後に他の熱処理を施してもよい。あるいは熱処理以外の加工（サイジング等の寸法矯正加工など）、洗浄などの後処理を施してもよい。
【００４０】
このように、本発明に係る焼結体２によれば、原料粉末の圧縮成形時に、原料粉末中の扁平銅粉１が金型と原料粉末との境界近傍に移動し、圧粉体の中心部に比べて表層部における扁平銅粉１の割合が多い状態となる。そのため、この圧粉体の焼結時に銅が主成分の金属粉末に固溶して固溶体９を形成することで、表層部６に多く存在した銅が消失して焼結体２の表面３に空孔５が生じる。従って、焼結体２の相対密度が高い場合（８０％以上）であっても、その表面３に銅の固溶による空孔５を内部に比べて多く形成することができる。そのため、例えば図４に示すように、この焼結体２とアルミニウムなどの軽金属で形成された軽量体１０とを接着層１１を介して接合してなる接合体１２を製造することを考えた場合、接着層１１の一部１１ａが例えば加熱により焼結体２の表面３に形成された空孔４，５に入り込んだ状態となる（図５を参照）。よって、この状態で一部１１ａを含む接着層１１を固化することで、接着層１１の一部１１ａと空孔４，５とが係合し、アンカー効果を発現し得る状態となる。これにより、高密度でありながら焼結体２と接着層１１との間で高い接合強度を得ることができ、ひいては焼結体２と軽量体１０との接合強度を高めることが可能となる。また、焼結体２に汎用的に使用されている銅粉末（扁平銅粉１）を使用するだけで、表面３に多くの空孔５を形成することができるので、銅粉末に扁平銅粉１を使用すること以外の点については、従来の手法をそのまま適用することができる。従って、大幅なコストアップを招くことなく優れたアンカー効果を発現し得る焼結体２を量産することが可能となる。ひいては、高い接合強度を有する焼結体２と軽量体１０との接合体１２を製造することが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る焼結体並びにこの焼結体を含む接合体、及び焼結体の製造方法は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得ることはもちろんである。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、焼結体と軽量体との接合体として、焼結体と軽金属体との間に接着層を介して一体化したものを例示したが、もちろん本発明に係る接合体はこれには限定されない。例えば焼結体をインサートとする樹脂材のインサート成形で焼結体と樹脂材を一体化してもよい。この場合、焼結金属材の表面に形成された空孔に樹脂材の一部が入り込んだ状態で一体化される。要は、焼結金属材の接合対象となる異種材の一部が焼結金属材の表面に設けられた空孔に入り込んだ状態で焼結金属材と異種材とが一体化される。
【００４３】
もちろん、以上の説明に係る焼結体は、必ずしも異種材との接合用途に限定されるものではなく、同種材との接合に用いることも可能である。また、焼結体単体もしくは接合体として種々の用途の機械部品に広範に適用可能である。また、焼結体単体もしくは接合体の形状についても特に限定されない。そのため、矩形板状、円板状、円筒状など、種々の形状を有する機械部品全般に適用することはもちろんである。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の有用性を立証するための実施例について説明する。
【００４５】
（一次試験片の作製）
まず原料粉末の主成分となる金属粉末として純鉄粉末を用いると共に、銅粉末を用い、かつ黒鉛と、固体潤滑剤としてＷＡＸ系潤滑剤を用いて、実施例１〜３、並びに比較例１〜３に係る一次試験片（何れも焼結体）を作製した。この際、銅粉末として、比較例１〜３では、福田金属箔粉工業（株）の電解銅粉ＣＥ−１５（見かけ密度：１．４〜１．６ｇ／ｃｍ3）を使用し、実施例１〜３では、同社製の扁平銅粉ＭＳ−８００（見かけ密度：０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3）を使用した。ここで用いた扁平銅粉の最大長手寸法Ｌは２０〜８０μｍ、最大厚み寸法ｔは０．５〜３．０μｍ（アスペクト比Ｌ／ｔ＝１３．３〜１６０）である。各銅粉末の添加量は、１．０ｗｔ％（比較例１、実施例１）、５．０ｗｔ％（比較例２、実施例２）、８．０ｗｔ％（実施例３）、１０．０ｗｔ％（比較例３）の４水準とした。何れの比較例、実施例についても、筒井理化学器械株式会社製のＶ型混合器で上記純鉄粉末と銅粉末、黒鉛、及び固体潤滑剤を４０分間混合して原料粉末を得た。然る後、合金工具鋼ＳＫＤ１１製の成形金型を使用し、フローティングダイ方式による一軸加圧成形によって、所定形状、ここでは板状の圧粉体を成形した。成形条件は９８０ＭＰａで室温とした。なお、この際、得られる圧粉体の長手方向寸法は６０ｍｍ、幅方向寸法は１２ｍｍ、厚み方向寸法は２ｍｍとした。
【００４６】
上述のようにして得られた圧粉体をプッシャー炉にて１２５０℃にまで加熱し９０分保持した。これにより圧粉体を焼結し、一次試験片（焼結体）を作製した。各一次試験片の焼結密度を表１に示す。なお、ここでいう焼結密度は、アルキメデス法により測定した焼結体の密度である。
【表１】
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【００４７】
（表面の観察）
また、各一次試験片の表面並びに断面をキーエンス（株）製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−５０００で観察し、撮影により表面画像並びに断面画像を取得した。代表例として、比較例１に係る一次試験片の表面画像を図６（ａ）に、実施例１に係る一次試験片の表面画像を図６（ｂ）にそれぞれ示すと共に、比較例２に係る一次試験片の表面画像を図７（ａ）に、実施例２に係る一次試験片の表面画像を図７（ｂ）にそれぞれ示す。また、比較例１に係る一次試験片の断面画像を図８（ａ）に、実施例１に係る一次試験片の断面画像を図８（ｂ）にそれぞれ示すと共に、比較例２に係る一次試験片の断面画像を図９（ａ）に、実施例２に係る一次試験片の断面画像を図９（ｂ）にそれぞれ示す。
【００４８】
（表面空孔率の測定）
また、取得した各表面画像につき三谷商事（株）のｗｉｎＲＯＯＦで所定の画像処理を施すことにより、各一次試験片の表面空孔率を測定した。各一次試験片の表面空孔率を表１に示す。
【００４９】
（母材強度の評価）
また、実施例１〜３、比較例１〜３と同一の組成及び条件で円筒状の焼結金属材を作製し、これら円筒状焼結金属材の強度（母材強度）を、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０７に準拠して実施した圧環強さの測定結果に基づき評価した。この試験は、万能試験機を用いて、ストローク制御で行った。試験時のストローク速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎとした。ここで圧環強さとは、圧環荷重から一定の方法で求められる円筒状焼結金属材の強度をいい、圧環荷重とは、円筒状焼結金属材を軸に平行な二面で圧縮して割れが生じ始めたときの荷重をいう。各一次試験片の母材強度を表１に示す。
【００５０】
（試験片の作製）
次に、上述の如く得られた一次試験片に異種材としての軽量体試験片（二次試験片）を接合することにより試験片（接合体）を作製した。具体的には、共に板状をなす一次試験片と二次試験片（ここではアルミニウム材としてのＡ５０５２）を用意し、一次試験片の長手方向一端部と二次試験片の長手方向一端部を重ね合せて、重ね合せた部分に厚み８０μｍの熱接着フィルムを介在させた状態で、ホットプレスにより１５０℃に加熱した。これにより、熱接着フィルムを介して一次試験片と二次試験片とを相互に固定し、試験片（接合体）を作製した。なお、この際の接着面積は５０ｍｍ2とした。
【００５１】
（接合強度の評価）
また、実施例１〜３、比較例１〜３に係る試験片の接合強度を、ＩＳＯ１９０９５−３に準じたせん断引っ張り試験により測定し、評価した。この試験は、万能試験機を用いて、ストローク制御で行った。試験時のストローク速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとした。各試験片の接合強度を表１に示す。
【００５２】
次に、評価結果について説明する。
【００５３】
（銅粉末の形状が接合強度に及ぼす影響）
表１から分かるように、銅粉末の形状が汎用の形状、すなわち球状ないし球状に近い形状の場合（比較例１〜３の場合）、銅粉末の添加量の多寡に関係なく、全体的に接合強度は低い値を示した。これに対して、銅粉末の形状が扁平形状をなす場合（実施例１〜３の場合）、銅粉末が汎用の球形状をなす場合と比べて、全体的に接合強度は高い値を示した。同一の配合量では、常に扁平銅粉を用いた場合のほうが、汎用の球状銅粉を用いた場合よりも表面空孔率が高い、との結果（表１）も、扁平銅粉を用いたほうが高い接合強度を示すことを裏付けている。以上の結果より、所定の形状（扁平形状）をなす銅粉末を焼結体表面の空孔形成剤として使用することにより、高密度でありながら他部材との間で高い接合強度を得ることのできる焼結体を製造できることが分かった。
【００５４】
（扁平銅粉の配合量が接合強度に及ぼす影響）
また、表１から分かるように、汎用の球状銅粉を用いた場合（比較例１〜３）、当該銅粉の配合量を増やすにつれて、焼結密度が低下した。また、配合量が増えても接合強度は全体的に低いままであった。これに対して、扁平銅粉を用いた場合（実施例１〜３）、当該銅粉の配合量が増えても、焼結密度の低下はほとんど見られなかった。また、配合量をある程度まで増やしたほうが（本実施例の組成だと、配合量を８．０ｗｔ％程度まで増やしたほうが）高い接合強度を得られることが分かった。
【符号の説明】
【００５５】
１      扁平銅粉
２      焼結体
３      表面
４      空孔（圧粉体の時点で存在）
５      空孔（焼結時の固溶で形成）
６      表層部
７      金属組織
８      銅組織
９      固溶体
１０    軽量体
１１    接着層
１１ａ  一部
１２    接合体
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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