(57)【要約】【課題】高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよび造粒粉末、ならびに前記粉末冶金用金属粉末を用いて製造された高密度の焼結体を提供すること。【解決手段】本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｆｅが主成分であり、Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の割合で含まれ、Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割合で含まれ、Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、Ｎｂが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。また、オーステナイトの結晶構造を有していることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割合で含まれ、
Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｂが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする粉
末冶金用金属粉末。
【請求項２】
オーステナイトの結晶構造を有している請求項１に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項３】
Ｎｂの含有率に対するＺｒの含有率の比率Ｚｒ／Ｎｂは、０．３以上３以下である請求
項１または２に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項４】
Ｚｒの含有率とＮｂの含有率の合計が０．０５質量％以上０．６質量％以下である請求
項１ないし３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項５】
さらに、Ｍｏが１質量％以上５質量％以下の割合で含まれている請求項１ないし４のい
ずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項６】
平均粒径が０．５μｍ以上３０μｍ以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載
の粉末冶金用金属粉末。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属
粉末の粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とするコンパウンド。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特
徴とする造粒粉末。
【請求項９】
Ｆｅが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割合で含まれ、
Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｂが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれている粉末冶金用金属粉末
を焼結して製造されたことを特徴とする焼結体。
【請求項１０】
粒状をなし酸化ケイ素の含有率が相対的に高い第１領域と、前記第１領域よりも酸化ケ
イ素の含有率が相対的に低い第２領域と、を含む請求項９に記載の焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体に関するもので
ある。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金法では、金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形して成形
体を得た後、成形体を脱脂・焼結することにより、焼結体を製造する。このような焼結体
の製造過程では、金属粉末の粒子同士の間で原子の拡散現象が生じ、これにより成形体が
徐々に緻密化することによって焼結に至る。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＺｒおよびＳｉを含み、残部がＦｅ、ＣｏおよびＮｉからな
る群から選択される少なくとも１種と不可避元素とで構成された粉末冶金用金属粉末が提
案されている。このような粉末冶金用金属粉末によれば、Ｚｒの作用によって焼結性が向
上し、高密度の焼結体を容易に製造することができる。
【０００４】
このようにして得られた焼結体は、近年、各種機械部品や構造部品等に幅広く用いられ
るようになってきている。
【０００５】
ところが、焼結体の用途によっては、さらなる緻密化が必要とされている場合もある。
このような場合、焼結体に対してさらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）のような追加処
理を行うことで高密度化を図っているが、作業工数が大幅に増加するとともに高コスト化
を免れない。
【０００６】
そこで、追加処理等を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な金属粉末の実現に期
待が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−８７４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよ
び造粒粉末、ならびに前記粉末冶金用金属粉末を用いて製造された高密度の焼結体を提供
することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｆｅが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割合で含まれ、
Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｂが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、合金組成の最適化が図られ、粉末冶金用金属粉末の焼結時の緻密化を促進
することができる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な粉
末冶金用金属粉末が得られる。
【００１１】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、オーステナイトの結晶構造を有していることが好ま
しい。
【００１２】
これにより、製造される焼結体に対し、高い耐食性と大きな伸びを付与することができ
る。すなわち、高密度であるにもかかわらず、高い耐食性と大きな伸びとを有する焼結体
を製造し得る粉末冶金用金属粉末が得られる。
【００１３】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Ｎｂの含有率に対するＺｒの含有率の比率Ｚｒ／Ｎ
ｂは、０．３以上３以下であることが好ましい。
【００１４】
これにより、粉末冶金用金属粉末が焼成されたとき、Ｎｂ炭化物の析出とＺｒ炭化物の
析出のタイミングのずれを最適化することができる。その結果、成形体中に残存する空孔
を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を
最小限に抑えることができる。したがって、高密度で焼結体特性に優れた焼結体を製造可
能な粉末冶金用金属粉末が得られる。
【００１５】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、Ｚｒの含有率とＮｂの含有率の合計が０．０５質量
％以上０．６質量％以下であることが好ましい。
これにより、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。
【００１６】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Ｍｏが１質量％以上５質量％以下の割合で
含まれていることが好ましい。
【００１７】
これにより、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐食性を
より強化することができる。
【００１８】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、平均粒径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であること
が好ましい。
【００１９】
これにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特
性に優れた焼結体を製造することができる。
【００２０】
本発明のコンパウンドは、本発明の粉末冶金用金属粉末と、前記粉末冶金用金属粉末の
粒子同士を結着するバインダーと、を含むことを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能なコンパウンドが得られる。
【００２１】
本発明の造粒粉末は、本発明の粉末冶金用金属粉末を造粒してなることを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能な造粒粉末が得られる。
【００２２】
本発明の焼結体は、Ｆｅが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割合で含まれ、
Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｂが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれている粉末冶金用金属粉末
を焼結して製造されたことを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体が得られる。
【００２３】
本発明の焼結体は、粒状をなし酸化ケイ素の含有率が相対的に高い第１領域と、前記第
１領域よりも酸化ケイ素の含有率が相対的に低い第２領域と、を含むことが好ましい。
【００２４】
これにより、結晶内部の酸化物濃度の低下と、結晶粒の著しい成長の抑制とが図られ、
高密度でかつ機械的特性に優れた焼結体が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体について詳
細に説明する。
【００２６】
［粉末冶金用金属粉末］
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末について説明する。
【００２７】
粉末冶金では、粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形
した後、脱脂・焼結することにより、所望の形状の焼結体を得ることができる。このよう
な粉末冶金技術によれば、その他の冶金技術に比べ、複雑で微細な形状の焼結体をニアネ
ット（最終形状に近い形状）で製造することができるという利点を有する。
【００２８】
粉末冶金に用いられる粉末冶金用金属粉末としては、従来、その組成を適宜変えること
により、製造される焼結体の高密度化を図る試みがなされてきた。しかしながら、焼結体
には空孔が形成され易いため、溶製材と同等の機械的特性を得るには、焼結体においてさ
らなる高密度化を図る必要があった。
【００２９】
そこで、従来では、得られた焼結体に対し、さらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）等
の追加処理を施すことにより、高密度化を図っていた。しかしながら、このような追加処
理は、多くの手間やコストを伴うため、焼結体の用途を広げる際の足かせとなる。
【００３０】
上記のような問題に鑑み、本発明者は、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を得
るための条件について鋭意検討を重ねた。その結果、金属粉末を構成する合金の組成を最
適化することにより、焼結体の高密度化が図られることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【００３１】
具体的には、本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｃｒが１５質量％以上２６質量％以下の
割合で含まれ、Ｎｉが７質量％以上２２質量％以下の割合で含まれ、Ｓｉが０．３質量％
以上１．２質量％以下の割合で含まれ、Ｃが０．００５質量％以上０．３質量％以下の割
合で含まれ、Ｚｒが０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、Ｎｂが０．０
１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、残部がＦｅおよびその他の元素で構成さ
れている金属粉末である。このような金属粉末によれば、合金組成の最適化が図られた結
果、焼結時の緻密化を特に高めることができる。その結果、追加処理を施すことなく、高
密度の焼結体を製造することができる。
【００３２】
そして、焼結体の高密度化が図られることで、機械的特性に優れた焼結体が得られるこ
とになる。このような焼結体は、例えば機械部品や構造部品といった外力（荷重）が加わ
る用途にも幅広く適用可能なものとなる。
【００３３】
以下、本発明の粉末冶金用金属粉末の合金組成についてさらに詳述する。なお、以下の
説明では、粉末冶金用金属粉末を単に「金属粉末」ということもある。
【００３４】
Ｃｒ（クロム）は、製造される焼結体に耐食性を付与する元素であり、Ｃｒを含む金属
粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。
【００３５】
金属粉末におけるＣｒの含有率は、１５質量％以上２６質量％以下とされるが、好まし
くは１５．５質量％以上２５質量％以下とされ、より好ましくは１６質量％以上２１質量
％以下とされ、さらに好ましくは１６質量％以上２０質量％以下とされる。Ｃｒの含有率
が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性が不十分に
なる。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、焼結性が低
下し、焼結体の高密度化が困難になる。
【００３６】
なお、Ｃｒの含有率は、後述するＮｉやＭｏの含有率に応じてさらに好ましい範囲が規
定される。例えば、Ｎｉの含有率が７質量％以上２２質量％以下であり、かつ、Ｍｏの含
有率が１．２質量％未満である場合には、Ｃｒの含有率が１８質量％以上２０質量％以下
であるのがさらに好ましい。一方、Ｎｉの含有率が１０質量％以上２２質量％以下であり
、かつ、Ｍｏの含有率が１．２質量％以上５質量％以下である場合には、Ｃｒの含有率が
１６質量％以上１８質量％未満であるのがさらに好ましい。
【００３７】
Ｎｉは、やはり、製造される焼結体に耐食性や耐熱性を付与する元素である。
金属粉末におけるＮｉの含有率は、７質量％以上２２質量％以下とされるが、好ましく
は７．５質量％以上１７質量％以下とされ、より好ましくは８質量％以上１５質量％以下
とされる。Ｎｉの含有率を前記範囲内に設定することで、長期にわたって機械的特性に優
れた焼結体が得られる。
【００３８】
なお、Ｎｉの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結
体の耐食性や耐熱性を十分に高められないおそれがあり、一方、Ｎｉの含有率が前記上限
値を上回ると、かえって耐食性や耐熱性が低下するおそれがある。
【００３９】
Ｓｉ（ケイ素）は、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素で
あり、Ｓｉを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る
焼結体が得られる。
【００４０】
金属粉末におけるＳｉの含有率は、０．３質量％以上１．２質量％以下とされるが、好
ましくは０．４質量％以上１質量％以下とされ、より好ましくは０．５質量％以上０．９
質量％以下とされる。Ｓｉの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、Ｓ
ｉを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の耐食性や機械的特性が低下する
。一方、Ｓｉの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｓｉが多くなり
過ぎるため、かえって耐食性や機械的特性が低下する。
【００４１】
Ｃ（炭素）は、後述するＺｒやＮｂと併用されることで、焼結性を特に高めることがで
きる。具体的には、ＺｒやＮｂは、それぞれがＣと結合することにより、ＺｒＣやＮｂＣ
等の炭化物を生成する。このＺｒＣやＮｂＣといった炭化物が分散して析出することによ
り、結晶粒の著しい成長を防止する効果が生じる。このような効果が得られる明確な理由
は不明であるが、理由の１つとして、分散した析出物が障害となって結晶粒の著しい成長
を阻害するため、結晶粒のサイズのバラツキが抑えられることが考えられる。これにより
、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止されるため、高密度で
かつ機械的特性の高い焼結体が得られる。
【００４２】
金属粉末におけるＣの含有率は、０．００５質量％以上０．３質量％以下とされるが、
好ましくは０．００８質量％以上０．１５質量％以下とされ、より好ましくは０．０１質
量％以上０．０８質量％以下とされる。Ｃの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成
によっては、結晶粒が成長し易くなり、焼結体の機械的特性が不十分になる。一方、Ｃの
含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｃが多くなり過ぎるため、かえ
って焼結性が低下する。
【００４３】
Ｚｒ（ジルコニウム）は、Ｆｅに対して固溶し低融点相を形成するが、この低融点相は
金属粉末の焼結時において速やかな原子拡散をもたらす。そして、この原子拡散が駆動力
となって金属粉末の粒子間距離が急速に縮まり、粒子間にネックを形成する。その結果、
成形体の緻密化が進行し、速やかに焼結する。
【００４４】
一方、Ｚｒの原子半径は、Ｆｅの原子半径に比べてやや大きい。具体的には、Ｆｅの原
子半径は約０．１１７ｎｍであり、Ｚｒの原子半径は約０．１４５ｎｍである。このため
、ＺｒはＦｅに対して固溶するものの、完全な固溶には至らず、一部のＺｒはＺｒＣ等の
Ｚｒ炭化物やＺｒＯ２等のＺｒ酸化物（以下、まとめて「Ｚｒ炭化物等」という。）とし
て析出する。そして、この析出したＺｒ炭化物等は、金属粉末が焼結するとき、結晶粒の
著しい成長を阻害すると考えられる。その結果、前述したように、焼結体中に空孔が生じ
難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止され、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が
得られる。
【００４５】
加えて、詳しくは後述するが、析出したＺｒ炭化物等が結晶粒界において酸化ケイ素の
集積を促進し、その結果、結晶粒の肥大化を抑えつつ、焼結の促進と高密度化とが図られ
る。
【００４６】
また、Ｚｒはフェライト生成元素であるため、体心立方格子相を析出させる。この体心
立方格子相は、他の結晶格子相に比べて焼結性に優れているため、焼結体の高密度化に寄
与する。
【００４７】
また、Ｚｒは、金属粉末に酸化物として含まれている酸素を除去する脱酸剤として作用
する。このため、焼結性低下の一因となっている酸素の含有量を低下させることができ、
焼結体の高密度化をさらに高めることができる。
【００４８】
金属粉末におけるＺｒの含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、
好ましくは０．０３質量％以上０．２質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％
以上０．１質量％以下とされる。Ｚｒの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によ
っては、Ｚｒを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分に
なる。一方、Ｚｒの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｚｒが多く
なり過ぎるため、前述した炭化物の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれ
る。
【００４９】
Ｎｂ（ニオブ）も、その原子半径は、Ｆｅの原子半径に比べてやや大きいが、Ｚｒの原
子半径よりはわずかに小さい。具体的には、Ｆｅの原子半径は約０．１１７ｎｍであり、
Ｎｂの原子半径は約０．１３４ｎｍである。このため、一部のＮｂはＮｂＣ等のＮｂ炭化
物やＮｂ２Ｏ５等のＮｂ酸化物（以下、まとめて「Ｎｂ炭化物等」という。）として析出
する。したがって、焼結の際には、Ｚｒ炭化物等とＮｂ炭化物等がそれぞれ析出し、それ
らの析出物が結晶粒の著しい成長を阻害するとともに、結晶粒界において酸化ケイ素の集
積を促進すると考えられる。
【００５０】
一方、このようなＺｒ炭化物等やＮｂ炭化物等の析出は、Ｎｂ炭化物等の析出よりも、
Ｚｒ炭化物等の析出の方が、より低温領域において始まる。この理由は明確ではないが、
ＺｒとＮｂの原子半径の差が関与していると考えられる。そして、このように炭化物が析
出する温度領域が異なることで、金属粉末が焼結する際、Ｎｂ炭化物等の析出による効果
とＺｒ炭化物等の析出による効果が発現するタイミングがずれると推測される。このよう
に炭化物が析出するタイミングがずれることにより、空孔の生成が抑えられ、緻密な焼結
体が得られるものと考えられる。すなわち、Ｎｂ炭化物等とＺｒ炭化物等の双方が存在し
ていることにより、高密度化を図りつつ、結晶粒の肥大化を抑制することが可能になると
考えられる。
【００５１】
金属粉末におけるＮｂの含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、
好ましくは０．０３質量％以上０．２質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％
以上０．１質量％以下とされる。Ｎｂの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によ
っては、Ｎｂを添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分に
なる。一方、Ｎｂの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｎｂが多く
なり過ぎるため、前述した炭化物の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれ
る。
【００５２】
なお、Ｎｂの含有率に対するＺｒの含有率の比率をＺｒ／Ｎｂとしたとき、Ｚｒ／Ｎｂ
は０．３以上３以下であるのが好ましく、０．５以上２以下であるのがより好ましい。Ｚ
ｒ／Ｎｂを前記範囲内に設定することにより、Ｎｂ炭化物等の析出とＺｒ炭化物等の析出
のタイミングのずれを最適化することができる。これにより、成形体中に残存する空孔を
内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最
小限に抑えることができる。したがって、Ｚｒ／Ｎｂを前記範囲内に設定することで、高
密度で機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末を得ることができる。
【００５３】
また、Ｚｒの含有率とＮｂの含有率は、それぞれ前述した通りであるが、これらの合計
については０．０５質量％以上０．６質量％以下であるのが好ましく、０．１０質量％以
上０．４８質量％以下であるのがより好ましく、０．１２質量％以上０．２４質量％以下
であるのがさらに好ましい。Ｚｒの含有率とＮｂの含有率の合計を前記範囲内に設定する
ことで、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。
【００５４】
また、Ｓｉの含有率に対するＺｒの含有率とＮｂの含有率の合計の比率を（Ｚｒ＋Ｎｂ
）／Ｓｉとしたとき、（Ｚｒ＋Ｎｂ）／Ｓｉは０．１以上０．７以下であるのが好ましく
、０．１５以上０．６以下であるのがより好ましく、０．２以上０．５以下であるのがさ
らに好ましい。（Ｚｒ＋Ｎｂ）／Ｓｉを前記範囲内に設定することで、Ｓｉを添加した場
合の靭性の低下等が、ＺｒおよびＮｂの添加によって十分に補われる。その結果、高密度
であるにもかかわらず、靭性といった機械的特性に優れ、かつ、Ｓｉに由来する耐食性に
も優れた焼結体を製造可能な金属粉末が得られる。
【００５５】
加えて、ＺｒおよびＮｂが適量添加されることにより、焼結体中の結晶粒界において、
前述したようなＺｒ炭化物等および前述したようなＮｂ炭化物等が「核」となり、酸化ケ
イ素の集積が起こると考えられる。酸化ケイ素が結晶粒界に集積することにより、結晶内
部の酸化物濃度が低下するため、焼結の促進が図られる。その結果、焼結体の高密度化が
さらに促進されるものと考えられる。
【００５６】
さらには、析出した酸化ケイ素は、集積する過程において結晶粒界の三重点に移動し易
いので、この点での結晶成長が抑制される（ピン留め効果）。その結果、結晶粒の著しい
成長が抑制され、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。このような焼結体は、機械
的特性が特に高いものとなる。
【００５７】
また、集積した酸化ケイ素は、前述したように結晶粒界の三重点に位置し易く、そのた
め、粒状に成形される傾向にある。したがって、焼結体には、このような粒状をなし、酸
化ケイ素の含有率が相対的に高い第１領域と、第１領域よりも酸化ケイ素の含有率が相対
的に低い第２領域と、が形成され易くなる。第１領域が存在することで、前述したような
、結晶内部の酸化物濃度の低下と、結晶粒の著しい成長の抑制とが図られる。
【００５８】
なお、第１領域および第２領域について、それぞれ電子線マイクロアナライザー（ＥＰ
ＭＡ）による定性定量分析を行うと、第１領域では、Ｏ（酸素）が主元素となっている一
方、第２領域では、Ｆｅが主元素となる。前述したように、第１領域は、主に結晶粒界に
存在する一方、第２領域は、結晶内部に存在する。そこで、第１領域において、Ｏおよび
Ｓｉの２元素の含有率の和とＦｅの含有率とを比較すると、２元素の含有率の和はＦｅの
含有率より多くなっている。一方、第２領域では、ＯおよびＳｉの２元素の含有率の和は
、Ｆｅの含有率より圧倒的に小さい。これらのことから、第１領域では、ＳｉおよびＯの
集積が図られていることがわかる。具体的には、第１領域では、Ｓｉの含有率とＯの含有
率との和は、Ｆｅの含有率の１．５倍以上１００００倍以下になっているのが好ましい。
また、第１領域におけるＳｉの含有率は、第２領域におけるＳｉの含有率の３倍以上１０
０００倍以下になっているのが好ましい。
【００５９】
さらに、組成比によって異なる場合もあるが、Ｚｒの含有率およびＮｂの含有率の少な
くとも一方は、第１領域＞第２領域の関係を満足する。このことから、第１領域において
、前述したＺｒ炭化物等やＮｂ炭化物等が、酸化ケイ素が集積する際の核になっているこ
とを示している。具体例としては、第１領域におけるＺｒの含有率は、第２領域における
Ｚｒの含有率の３倍以上１００００倍以下になっているのが好ましい。同様に、第１領域
におけるＮｂの含有率は、第２領域におけるＮｂの含有率の３倍以上１００００倍以下に
なっているのが好ましい。
【００６０】
なお、上述したような酸化ケイ素の集積は、焼結体の緻密化の原因と１つと考えられる
。したがって、本発明により高密度化が図られた焼結体であっても、組成比によっては、
酸化ケイ素が集積していない場合もあると考えられる。
【００６１】
また、粒状をなす第１領域の直径は、焼結体全体におけるＳｉ含有率に応じて異なるも
のの、０．５μｍ以上１５μｍ以下程度とされ、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下程度
とされる。これにより、酸化ケイ素の集積に伴う焼結体の機械的特性の低下を抑えつつ、
焼結体の高密度化を十分に促進させることができる。
【００６２】
なお、第１領域の直径は、焼結体の断面の電子顕微鏡写真において、濃淡から特定され
る第１領域の面積と同じ面積を持つ円の直径（円相当径）の平均値として求めることがで
きる。平均値を求める際には１０個以上の測定値が用いられる。
【００６３】
さらには、Ｃの含有率に対するＺｒの含有率とＮｂの含有率の合計の比率を（Ｚｒ＋Ｎ
ｂ）／Ｃとしたとき、（Ｚｒ＋Ｎｂ）／Ｃは１以上１６以下であるのが好ましく、２以上
１３以下であるのがより好ましく、３以上１０以下であるのがさらに好ましい。（Ｚｒ＋
Ｎｂ）／Ｃを前記範囲内に設定することで、Ｃを添加した場合の硬度の上昇および靭性の
低下と、ＺｒおよびＮｂの添加によってもたらされる高密度化とを両立させることができ
る。その結果、引張強さや靭性といった機械的特性に優れた焼結体を製造可能な金属粉末
が得られる。
【００６４】
本発明の粉末冶金用金属粉末は、これらの元素の他、必要に応じてＭｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、
ＮおよびＳのうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。なお、これらの元素は、不可避
的に含まれる場合もある。
【００６５】
Ｍｎは、Ｓｉと同様、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する元素
である。
【００６６】
金属粉末におけるＭｎの含有率は、特に限定されないが、０．０１質量％以上３質量％
以下であるのが好ましく、０．０５質量％以上１質量％以下であるのがより好ましい。Ｍ
ｎの含有率を前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られ
る。
【００６７】
なお、Ｍｎの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結
体の耐食性や機械的特性を十分に高められないおそれがあり、一方、Ｍｎの含有率が前記
上限値を上回ると、かえって耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。
【００６８】
Ｍｏは、製造される焼結体の耐食性を強化する元素である。
金属粉末におけるＭｏの含有率は、特に限定されないが、１質量％以上５質量％以下で
あるのが好ましく、１．２質量％以上４質量％以下であるのがより好ましく、２質量％以
上３質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｍｏの含有率を前記範囲内に設定することで
、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐食性をより強化する
ことができる。
【００６９】
Ｃｕは、製造される焼結体の耐食性を強化する元素である。
金属粉末におけるＣｕの含有率は、特に限定されないが、５質量％以下であるのが好ま
しく、１質量％以上４質量％以下であるのがより好ましい。Ｃｕの含有率を前記範囲内に
設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐食性
をより強化することができる。
【００７０】
Ｎは、製造される焼結体の耐力等の機械的特性を高める元素である。
金属粉末におけるＮの含有率は、特に限定されないが、０．０３質量％以上１質量％以
下であるのが好ましく、０．０８質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましく、
０．１質量％以上０．２５質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｎの含有率を前記範囲
内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、焼結体の耐
力等の機械的特性をより高めることができる。
【００７１】
なお、Ｎが添加された金属粉末を製造するには、例えば、窒化した原料を用いる方法、
溶融金属に対して窒素ガスを導入する方法、製造された金属粉末に窒化処理を施す方法等
が用いられる。
【００７２】
Ｓは、製造される焼結体の被削性を高める元素である。
金属粉末におけるＳの含有率は、特に限定されないが、０．５質量％以下であるのが好
ましく、０．０１質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましい。Ｓの含有率を前
記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、製造
される焼結体の被削性をより高めることができる。
【００７３】
この他、本発明の粉末冶金用金属粉末には、Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ
ｄ、Ａｌ等が添加されていてもよい。その場合、これらの元素の含有率は、特に限定され
ないが、それぞれ０．１質量％未満であるのが好ましく、合計でも０．２質量％未満であ
るのが好ましい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれる場合もある。
【００７４】
さらに、本発明の粉末冶金用金属粉末には、不純物が含まれていてもよい。不純物とし
ては、上述したＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎ、Ｓ、
Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｄ、Ａｌ以外の全ての元素が挙げられ、具体的
には、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、
Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ等が挙げられる。
これらの不純物の混入量は、各々の元素がＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、ＺｒおよびＮｂの各
含有量よりも少なくなるように設定されているのが好ましい。また、これらの不純物の混
入量は、各々の元素が０．０３質量％未満となるように設定されるのが好ましく、０．０
２質量％未満となるように設定されるのがより好ましい。また、合計でも０．３質量％未
満とされるのが好ましく、０．２質量％未満とされるのがより好ましい。なお、これらの
元素は、その含有率が前記範囲内であれば、前述したような効果が阻害されないので、意
図的に添加されていてもよい。
【００７５】
一方、Ｏ（酸素）も、意図的に添加されたり不可避的に混入したりしてもよいが、その
量は０．８質量％以下程度であるのが好ましく、０．５質量％以下程度であるのがより好
ましい。金属粉末中の酸素量をこの程度に収めることで、焼結性が高くなり、高密度で機
械的特性に優れた焼結体が得られる。なお、下限値は特に設定されないが、量産容易性等
の観点から０．０３質量％以上であるのが好ましい。
【００７６】
Ｆｅは、本発明の粉末冶金用金属粉末を構成する合金のうち含有率が最も高い成分（主
成分）であり、焼結体の特性に大きな影響を及ぼす。Ｆｅの含有率は、特に限定されない
が、５０質量％以上であるのが好ましい。
【００７７】
また、粉末冶金用金属粉末の組成比は、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７（２０００）に
規定された鉄及び鋼−原子吸光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５８（２００７）に規定された
鉄及び鋼−ＩＣＰ発光分光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５３（２００２）に規定された鉄及
び鋼−スパーク放電発光分光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５６（１９９７）に規定された鉄
及び鋼−蛍光Ｘ線分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１〜Ｇ  １２３７に規定された重量・滴定
・吸光光度法等により特定することができる。具体的には、例えばＳＰＥＣＴＲＯ社製固
体発光分光分析装置（スパーク放電発光分光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、
タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａ）や、（株）リガク製ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）が挙
げられる。
【００７８】
なお、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１〜Ｇ  １２３７は、下記の通りである。
ＪＩＳ  Ｇ  １２１１（２０１１）  鉄及び鋼−炭素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１２（１９９７）  鉄及び鋼−けい素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１３（２００１）  鉄及び鋼中のマンガン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１４（１９９８）  鉄及び鋼−りん定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１５（２０１０）  鉄及び鋼−硫黄定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１６（１９９７）  鉄及び鋼−ニッケル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１７（２００５）  鉄及び鋼−クロム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１８（１９９９）  鉄及び鋼−モリブデン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１９（１９９７）  鉄及び鋼−銅定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２０（１９９４）  鉄及び鋼−タングステン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２１（１９９８）  鉄及び鋼−バナジウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２２（１９９９）  鉄及び鋼−コバルト定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２３（１９９７）  鉄及び鋼−チタン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２４（２００１）  鉄及び鋼中のアルミニウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２５（２００６）  鉄及び鋼−ひ素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２６（１９９４）  鉄及び鋼−すず定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２７（１９９９）  鉄及び鋼中のほう素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２８（２００６）  鉄及び鋼−窒素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２９（１９９４）  鋼−鉛定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３２（１９８０）  鋼中のジルコニウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３３（１９９４）  鋼−セレン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３４（１９８１）  鋼中のテルル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３５（１９８１）  鉄及び鋼中のアンチモン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３６（１９９２）  鋼中のタンタル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３７（１９９７）  鉄及び鋼−ニオブ定量方法
【００７９】
また、Ｃ（炭素）およびＳ（硫黄）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１（
２０１１）に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）−赤外線吸収法も用いら
れる。具体的には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ−２００が挙げられる。
【００８０】
さらに、Ｎ（窒素）およびＯ（酸素）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２２８
（２００６）に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、ＪＩＳ  Ｚ  ２６１３（２００６
）に規定された金属材料の酸素定量方法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製酸素・
窒素分析装置、ＴＣ−３００／ＥＦ−３００が挙げられる。
【００８１】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末は、オーステナイトの結晶構造を有しているのが好
ましい。オーステナイトの結晶構造は、焼結体に高い耐食性を付与するとともに、大きな
伸びを付与する。このため、かかる結晶構造を有する粉末冶金用金属粉末は、高密度であ
るにもかかわらず、高い耐食性と大きな伸びとを有する焼結体を製造し得るものとなる。
【００８２】
なお、粉末冶金用金属粉末がオーステナイトの結晶構造を有しているか否かは、例えば
Ｘ線回折法により判定することができる。
【００８３】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上３０μｍ以下である
のが好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以
下であるのがさらに好ましい。このような粒径の粉末冶金用金属粉末を用いることにより
、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼
結体を製造することができる。
【００８４】
なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において
、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。
【００８５】
また、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記下限値を下回った場合、成形し難い形状の
場合、成形性が低下し、焼結密度が低下するおそれがあり、前記上限値を上回った場合、
成形時に粒子間の隙間が大きくなるので、やはり焼結密度が低下するおそれがある。
【００８６】
また、粉末冶金用金属粉末の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、
粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が２００μｍ以下である
のが好ましく、１５０μｍ以下であるのがより好ましい。粉末冶金用金属粉末の最大粒径
を前記範囲内に制御することにより、粉末冶金用金属粉末の粒度分布をより狭くすること
ができ、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００８７】
なお、上記の最大粒径とは、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布
において、累積量が小径側から９９．９％となるときの粒径のことをいう。
【００８８】
また、粉末冶金用金属粉末の粒子の短径をＳ［μｍ］とし、長径をＬ［μｍ］としたと
き、Ｓ／Ｌで定義されるアスペクト比の平均値は、０．４以上１以下程度であるのが好ま
しく、０．７以上１以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の粉末冶
金用金属粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、成形された際の充填率が高めら
れる。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００８９】
なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、
長径に直交する方向においてとりうる最大長さである。また、アスペクト比の平均値は、
１００個以上の粒子について測定されたアスペクト比の値の平均値として求められる。
【００９０】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末のタップ密度は、３．５ｇ／ｃｍ３以上であるのが
好ましく、４ｇ／ｃｍ３以上であるのがより好ましい。このようにタップ密度が大きい粉
末冶金用金属粉末であれば、成形体を得る際に、粒子間の充填性が特に高くなる。このた
め、最終的に、特に緻密な焼結体を得ることができる。
【００９１】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末の比表面積は、特に限定されないが、０．１ｍ２／
ｇ以上であるのが好ましく、０．２ｍ２／ｇ以上であるのがより好ましい。このように比
表面積の広い粉末冶金用金属粉末であれば、表面の活性（表面エネルギー）が高くなるた
め、より少ないエネルギーの付与でも容易に焼結することができる。したがって、成形体
を焼結する際に、成形体の内側と外側とで焼結速度の差が生じ難くなり、内側に空孔が残
存して焼結密度が低下するのを抑制することができる。
【００９２】
［焼結体の製造方法］
次に、このような本発明の粉末冶金用金属粉末を用いて焼結体を製造する方法について
説明する。
【００９３】
焼結体を製造する方法は、［Ａ］焼結体製造用の組成物を用意する組成物調製工程と、
［Ｂ］成形体を製造する成形工程と、［Ｃ］脱脂処理を施す脱脂工程と、［Ｄ］焼成を行
う焼成工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【００９４】
［Ａ］組成物調製工程
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末と、バインダーとを用意し、これらを混練機により
混練し、混練物（組成物）を得る。
【００９５】
この混練物（本発明のコンパウンドの実施形態）中では、粉末冶金用金属粉末が均一に
分散している。
【００９６】
本発明の粉末冶金用金属粉末は、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガ
スアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各
種粉末化法により製造される。
【００９７】
このうち、本発明の粉末冶金用金属粉末は、アトマイズ法により製造されたものである
のが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法により製造されたもので
あるのがより好ましい。アトマイズ法は、溶融金属（溶湯）を、高速で噴射された流体（
液体または気体）に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉
末を製造する方法である。粉末冶金用金属粉末をこのようなアトマイズ法によって製造す
ることにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末
の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、成形した際に充填率の
高いものが得られる。すなわち、高密度な焼結体を製造可能な粉末を得ることができる。
【００９８】
なお、アトマイズ法として、水アトマイズ法を用いた場合、溶融金属に向けて噴射され
る水（以下、「アトマイズ水」という。）の圧力は、特に限定されないが、好ましくは７
５ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（７５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下
）程度とされ、より好ましくは、９０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（９００ｋｇｆ／ｃｍ
２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされる。
【００９９】
また、アトマイズ水の水温も、特に限定されないが、好ましくは１℃以上２０℃以下程
度とされる。
【０１００】
さらに、アトマイズ水は、溶湯の落下経路上に頂点を有し、外径が下方に向かって漸減
するような円錐状に噴射される場合が多い。この場合、アトマイズ水が形成する円錐の頂
角θは、１０°以上４０°以下程度であるのが好ましく、１５°以上３５°以下程度であ
るのがより好ましい。これにより、前述したような組成の粉末冶金用金属粉末を、確実に
製造することができる。
【０１０１】
また、水アトマイズ法（特に高速回転水流アトマイズ法）によれば、とりわけ速く溶湯
を冷却することができる。このため、広い合金組成において高品質な粉末が得られる。
【０１０２】
また、アトマイズ法において溶湯を冷却する際の冷却速度は、１×１０４℃／ｓ以上で
あるのが好ましく、１×１０５℃／ｓ以上であるのがより好ましい。このような急速な冷
却により、均質な粉末冶金用金属粉末が得られる。その結果、高品質な焼結体を得ること
ができる。
【０１０３】
なお、このようにして得られた粉末冶金用金属粉末に対し、必要に応じて、分級を行っ
てもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような
乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。
【０１０４】
一方、バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸
ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレ
ート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等
のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこ
れらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリ
ン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダ
ーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１０５】
また、バインダーの含有率は、混練物全体の２質量％以上２０質量％以下程度であるの
が好ましく、５質量％以上１０質量％以下程度であるのがより好ましい。バインダーの含
有率が前記範囲内であることにより、成形性よく成形体を形成することができるとともに
、密度を高め、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、こ
れにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得ら
れる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。すなわち、高密度でかつ寸法精度
の高い焼結体を得ることができる。
【０１０６】
また、混練物中には、必要に応じて、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤とし
ては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル
、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種また
は２種以上を混合して用いることができる。
【０１０７】
さらに、混練物中には、粉末冶金用金属粉末、バインダー、可塑剤の他に、例えば、滑
剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することがで
きる。
【０１０８】
なお、混練条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の金属組成や粒径、バインダーの組成、
およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度：５０
℃以上２００℃以下程度、混練時間：１５分以上２１０分以下程度とすることができる。
【０１０９】
また、混練物は、必要に応じ、ペレット（小塊）化される。ペレットの粒径は、例えば
、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度とされる。
【０１１０】
なお、後述する成形方法によっては、混練物に代えて、造粒粉末を製造するようにして
もよい。これらの混練物および造粒粉末等が、後述する成形工程に供される組成物の一例
である。
【０１１１】
本発明の造粒粉末の実施形態は、本発明の粉末冶金用金属粉末に造粒処理を施すことに
より、複数個の金属粒子同士をバインダーで結着してなるものである。
【０１１２】
造粒粉末の製造に用いられるバインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、
ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級
脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド
等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いる
ことができる。
【０１１３】
このうち、バインダーとしては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを
含むものが好ましい。これらのバインダー成分は、結着性が高いため、比較的少量であっ
ても効率よく造粒粉末を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂お
よび焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。
【０１１４】
また、バインダーの含有率は、造粒粉末全体の０．２質量％以上１０質量％以下程度で
あるのが好ましく、０．３質量％以上５質量％以下程度であるのがより好ましく、０．３
質量％以上２質量％以下であるのがさらに好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内で
あることにより、著しく大きな粒子が造粒されたり、造粒されていない金属粒子が大量に
残存してしまうのを抑制しつつ、造粒粉末を効率よく形成することができる。また、成形
性が向上するため、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また
、バインダーの含有率を前記範囲内としたことにより、成形体と脱脂体との大きさの差、
いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止すること
ができる。
【０１１５】
さらに、造粒粉末中には、必要に応じて、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界
面活性剤等の各種添加物が添加されていてもよい。
【０１１６】
一方、造粒処理としては、例えば、スプレードライ（噴霧乾燥）法、転動造粒法、流動
層造粒法、転動流動造粒法等が挙げられる。
【０１１７】
なお、造粒処理では、必要に応じて、バインダーを溶解する溶媒が用いられる。かかる
溶媒としては、例えば、水、四塩化炭素のような無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール
系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系
溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶
媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒のような有機溶媒
等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上の混合物が用いられる。
【０１１８】
造粒粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下程度である
のが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下程度であるのがより好ましく、２５μｍ以上
６０μｍ以下程度であるのがさらに好ましい。このような粒径の造粒粉末は、良好な流動
性を有し、成形型の形状をより忠実に反映させ得るものとなる。
【０１１９】
なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において
、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。
【０１２０】
［Ｂ］成形工程
次に、混練物または造粒粉末を成形して、目的の焼結体と同形状の成形体を製造する。
【０１２１】
成形体の製造方法（成形方法）としては、特に限定されず、例えば、圧粉成形（圧縮成
形）法、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法、押出成形法等の各
種成形法を用いることができる。
【０１２２】
このうち、圧粉成形法の場合の成形条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の組成や粒径、
バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件によって異なるが、成形圧力が２０
０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下（２ｔ／ｃｍ２以上１０ｔ／ｃｍ２以下）程度であるの
が好ましい。
【０１２３】
また、金属粉末射出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温
度が８０℃以上２１０℃以下程度、射出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５
ｔ／ｃｍ２以上５ｔ／ｃｍ２以下）程度であるのが好ましい。
【０１２４】
また、押出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が８０
℃以上２１０℃以下程度、押出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ
２以上５ｔ／ｃｍ２以下）程度であるのが好ましい。
【０１２５】
このようにして得られた成形体は、金属粉末の複数の粒子の間隙に、バインダーが一様
に分布した状態となる。
【０１２６】
なお、作製される成形体の形状寸法は、以降の脱脂工程および焼成工程における成形体
の収縮分を見込んで決定される。
【０１２７】
［Ｃ］脱脂工程
次に、得られた成形体に脱脂処理（脱バインダー処理）を施し、脱脂体を得る。
【０１２８】
具体的には、成形体を加熱して、バインダーを分解することにより、成形体中からバイ
ンダーを除去して、脱脂処理がなされる。
【０１２９】
この脱脂処理は、例えば、成形体を加熱する方法、バインダーを分解するガスに成形体
を曝す方法等が挙げられる。
【０１３０】
成形体を加熱する方法を用いる場合、成形体の加熱条件は、バインダーの組成や配合量
によって若干異なるものの、温度１００℃以上７５０℃以下×０．１時間以上２０時間以
下程度であるのが好ましく、１５０℃以上６００℃以下×０．５時間以上１５時間以下程
度であるのがより好ましい。これにより、成形体を焼結させることなく、成形体の脱脂を
必要かつ十分に行うことができる。その結果、脱脂体の内部にバインダー成分が多量に残
留してしまうのを確実に防止することができる。
【０１３１】
また、成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、水素のような還元性ガス雰囲
気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、大気のような酸化性ガス雰囲気、または
これらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。
【０１３２】
一方、バインダーを分解するガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。
なお、このような脱脂工程は、脱脂条件の異なる複数の過程（ステップ）に分けて行う
ことにより、成形体中のバインダーをより速やかに、そして、成形体に残存させないよう
に分解・除去することができる。
【０１３３】
また、必要に応じて、脱脂体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにして
もよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形
状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工に
よれば、最終的に寸法精度の高い焼結体を容易に得ることができる。
【０１３４】
［Ｄ］焼成工程
前記工程［Ｃ］で得られた脱脂体を、焼成炉で焼成して焼結体を得る。
【０１３５】
この焼結により、粉末冶金用金属粉末は、粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。
この際、前述したようなメカニズムによって、脱脂体が速やかに焼結される。その結果、
全体的に緻密な高密度の焼結体が得られる。
【０１３６】
焼成温度は、成形体および脱脂体の製造に用いた粉末冶金用金属粉末の組成や粒径等に
よって異なるが、一例として９８０℃以上１３３０℃以下程度とされる。また、好ましく
は１０５０℃以上１２６０℃以下程度とされる。
【０１３７】
また、焼成時間は、０．２時間以上７時間以下とされるが、好ましくは１時間以上６時
間以下程度とされる。
【０１３８】
なお、焼成工程においては、途中で焼結温度や後述する焼成雰囲気を変化させるように
してもよい。
【０１３９】
焼成条件をこのような範囲に設定することにより、焼結が進み過ぎて過焼結となり結晶
組織が肥大化するのを防止しつつ、脱脂体全体を十分に焼結させることができる。その結
果、高密度であり、かつ特に機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。
【０１４０】
また、焼成温度が比較的低温であることから、焼成炉による加熱温度を一定に制御し易
く、したがって、脱脂体の温度も一定になり易い。その結果、より均質な焼結体を製造す
ることができる。
【０１４１】
さらには、前述したような焼成温度は、一般的な焼成炉で十分に実現可能な焼成温度で
あるため、安価な焼成炉が利用可能であるとともに、ランニングコストも抑えることがで
きる。換言すれば、前記焼成温度を超える場合には、特殊な耐熱材料を用いた高価な焼成
炉を利用する必要があり、しかもランニングコストも高くなるおそれがある。
【０１４２】
また、焼成の際の雰囲気は、特に限定されないが、金属粉末の著しい酸化を防止するこ
とを考慮した場合、水素のような還元性ガス雰囲気、アルゴンのような不活性ガス雰囲気
、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が好ましく用いられる。
【０１４３】
このようにして得られた焼結体は、高密度で機械的特性に優れたものとなる。すなわち
、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結
して製造された焼結体は、従来の金属粉末を焼結してなる焼結体に比べて相対密度が高く
なる。よって、本発明であれば、ＨＩＰ処理のような追加処理を施さなければ到達し得な
かった高密度の焼結体を、追加処理なしに実現することができる。
【０１４４】
具体的には、本発明によれば、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、
一例として従来よりも２％以上の相対密度の向上が期待できる。
【０１４５】
その結果、得られた焼結体の相対密度は、一例として９７％以上になることが期待でき
る（好ましくは９８％以上、より好ましくは９８．５％以上）。このような範囲の相対密
度を有する焼結体は、粉末冶金技術を利用することで目的とする形状に限りなく近い形状
を有するものであるにもかかわらず、溶製材に匹敵する優れた機械的特性を有するものと
なるため、ほとんど後加工を施すことなく各種の機械部品や構造部品等に適用可能なもの
となる。
【０１４６】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂
・焼結して製造された焼結体は、その引張強さや０．２％耐力が、従来の金属粉末を用い
て同様に焼結してなる焼結体の引張強さや０．２％耐力よりも大きくなる。これは、合金
組成を最適化したことにより、金属粉末の焼結性を高め、これにより製造される焼結体の
機械的特性が向上したためと考えられる。
【０１４７】
また、上述したようにして製造された焼結体は、その表面が高硬度のものとなる。具体
的には、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、一例として表面のビッカ
ース硬度が１４０以上５００以下になることが期待される。また、好ましくは１５０以上
４００以下になることが期待される。このような硬度を有する焼結体は、特に高い耐久性
を有するものとなる。
【０１４８】
なお、追加処理を施さなくても、焼結体は十分に高い密度と機械的特性とを有している
が、さらなる高密度化および機械的特性の向上を図るために、各種の追加処理を施すよう
にしてもよい。
【０１４９】
この追加処理としては、例えば、前述したＨＩＰ処理のような高密度化を図る追加処理
であってもよく、各種焼き入れ処理、各種サブゼロ処理、各種焼き戻し処理等であっても
よい。これらの追加処理は単独で行われてもよく、複数が組み合わされて行われてもよい
。
【０１５０】
また、上述した焼成工程や各種追加処理においては、金属粉末中（焼結体中）の軽元素
が揮発し、最終的に得られる焼結体の組成は、金属粉末中の組成から若干変化している場
合もある。
【０１５１】
例えば、Ｃについては、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体に
おける含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の５％以上１００％以下の範囲内（
好ましくは３０％以上１００％以下の範囲内）で変化する可能性がある。
【０１５２】
また、Ｏについても、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体にお
ける含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の１％以上５０％以下の範囲内（好ま
しくは３％以上５０％以下の範囲内）で変化する可能性がある。
【０１５３】
一方、前述したように、製造された焼結体は、必要に応じて行われる追加処理の一環で
ＨＩＰ処理に供されてもよいが、ＨＩＰ処理を行っても十分な効果が発揮されない場合も
多い。ＨＩＰ処理では、焼結体のさらなる高密度化を図ることができるが、そもそも本発
明で得られる焼結体は、焼成工程の終了時点ですでに十分な高密度化が図られている。こ
のため、さらにＨＩＰ処理を施したとしても、それ以上の高密度化は進み難い。
【０１５４】
加えて、ＨＩＰ処理では、圧力媒体を介して被処理物を加圧する必要があるため、被処
理物が汚染されたり、汚染に伴って被処理物の組成や物性が意図しない変化を生じたり、
汚染に伴って被処理物が変色したりするおそれがある。また、加圧されることにより被処
理物内において残留応力が発生あるいは増加し、これが経時的に解放されるのに伴って変
形や寸法精度の低下といった不具合の発生を招くおそれがある。
【０１５５】
これに対し、本発明によれば、このようなＨＩＰ処理を施すことなく、十分に密度の高
い焼結体を製造可能であるため、ＨＩＰ処理を施した場合と同様の高密度化および高強度
化が図られた焼結体を得ることができる。そして、このような焼結体は、汚染や変色、意
図しない組成や物性の変化等が少なく、変形や寸法精度の低下といった不具合の発生も少
ないものとなる。よって、本発明によれば、機械的強度および寸法精度が高く、耐久性に
優れた焼結体を効率よく製造することができる。
【０１５６】
また、本発明で製造された焼結体は、機械的特性を向上させる目的の追加処理をほとん
ど必要としないため、組成や結晶組織が焼結体全体で均一になり易い。このため、構造的
な等方性が高く、形状によらず全方位からの荷重に対する耐久性に優れたものとなる。
【０１５７】
なお、このようにして製造された焼結体では、その表面近傍における空孔率が内部にお
ける空孔率よりも相対的に小さくなることが多いことが認められる。このようになる理由
は明確ではないが、ＺｒおよびＮｂが添加されることにより、成形体の内部よりも表面近
傍において、焼結反応がより進み易くなっているということが挙げられる。
【０１５８】
具体的には、焼結体の表面近傍の空孔率Ａ１とし、焼結体の内部の空孔率をＡ２とした
とき、Ａ２−Ａ１は０．１％以上３％以下であるのが好ましく、０．２％以上２％以下で
あるのがより好ましい。Ａ２−Ａ１がこのような範囲にある焼結体は、必要かつ十分な機
械的強度を有する一方、表面を容易に平坦化することを可能にする。すなわち、かかる焼
結体の表面を研磨することにより、鏡面性の高い表面を得ることができる。
【０１５９】
このような鏡面性の高い焼結体は、機械的強度が高くなるだけでなく、審美性に優れた
ものとなる。このため、かかる焼結体は、優れた美的外観が要求される用途にも好適に用
いられる。
【０１６０】
なお、焼結体の表面近傍の空孔率Ａ１とは、焼結体の断面のうち、表面から５０μｍの
深さの位置を中心に半径２５μｍの範囲内の空孔率のことをいう。また、焼結体の内部の
空孔率Ａ２とは、焼結体の断面のうち、表面から３００μｍの深さの位置を中心に半径２
５μｍの範囲内の空孔率のことをいう。これらの空孔率は、焼結体の断面を走査型電子顕
微鏡で観察し、前記範囲内に存在する空孔の面積を前記範囲の面積で除して得られた値で
ある。
【０１６１】
以上、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末および焼結体について、
好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１６２】
また、本発明の焼結体は、例えば、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船
舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機（例えばロケット等）用部品のような輸送機器用部
品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷
暖房機のような電気機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品、原子力
発電所、火力発電所、水力発電所、製油所、化学コンビナートのようなプラント用部品、
時計用部品、金属食器、宝飾品、眼鏡フレームのような装飾品の他、あらゆる構造部品に
用いられる。
【実施例】
【０１６３】
次に、本発明の実施例について説明する。
１．焼結体の製造
【０１６４】
（サンプルＮｏ．１）
［１］まず、水アトマイズ法により製造された表１に示す組成の金属粉末を用意した。
なお、この金属粉末の平均粒径は４．０５μｍ、タップ密度は４．２０ｇ／ｃｍ３、比表
面積は０．２３ｍ２／ｇであった。
【０１６５】
また、表１に示す粉末の組成は、誘導結合高周波プラズマ発光分析法（ＩＣＰ法）によ
り同定、定量した。また、ＩＣＰ分析には、（株）リガク製、ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１
２０型）を用いた。また、Ｃの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置（ＣＳ
−２００）を用いた。さらに、Ｏの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置（
ＴＣ−３００／ＥＦ−３００）を用いた。
【０１６６】
［２］次に、金属粉末と、ポリプロピレンおよびワックスの混合物（有機バインダー）
とを、質量比で９：１となるよう秤量して混合し、混合原料を得た。
［３］次に、この混合原料を混練機で混練し、コンパウンドを得た。
【０１６７】
［４］次に、このコンパウンドを、以下に示す成形条件で、射出成形機にて成形し、成
形体を作製した。
【０１６８】
＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）
【０１６９】
［５］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施
し、脱脂体を得た。
【０１７０】
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：５００℃
・脱脂時間  ：１時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気
【０１７１】
［６］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体
を得た。なお、焼結体の形状は、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状とした。
【０１７２】
＜焼成条件＞
・焼成温度  ：１１５０℃
・焼成時間  ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気
【０１７３】
（サンプルＮｏ．２〜３０）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮ
ｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．３０の焼結
体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．１８〜
２０の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られた
ものである。なお、表１には、備考欄に「ガス」と表記している。
【０１７４】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０１７５】
【表１】
2015180767.tif 000002
【０１７６】
なお、表１では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例
」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表１への記載は省略した。
【０１７７】
（サンプルＮｏ．３１〜４８）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮ
ｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．４８の焼結
体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．４１〜
４３の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られた
ものである。なお、表２には、備考欄に「ガス」と表記している。
【０１７８】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０１７９】
【表２】
2015180767.tif 000003
【０１８０】
なお、表２では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例
」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表２への記載は省略した。
【０１８１】
（サンプルＮｏ．４９〜６６）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表３に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮ
ｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．６６の焼結
体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．５９〜
６１の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られた
ものである。なお、表３には、備考欄に「ガス」と表記している。
【０１８２】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０１８３】
【表３】
2015180767.tif 000004
【０１８４】
なお、表３では、各サンプルＮｏ．の焼結体のうち、本発明に相当するものを「実施例
」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各焼結体には、微量の不純物が含まれていたが、表３への記載は省略した。
【０１８５】
（サンプルＮｏ．６７）
［１］まず、表４に示す組成の金属粉末を、サンプルＮｏ．１の場合と同様、水アトマ
イズ法により製造した。
【０１８６】
［２］次に、スプレードライ法により、金属粉末を造粒した。このとき使用したバイン
ダーはポリビニルアルコールであり、金属粉末１００質量部に対して１質量部になる量を
使用した。また、ポリビニルアルコール１質量部に対して５０質量部の溶媒（イオン交換
水）を使用した。これにより、平均粒径５０μｍの造粒粉末を得た。
【０１８７】
［３］次に、この造粒粉末を、以下に示す成形条件で圧粉成形した。なお、この成形に
は、プレス成形機を使用した。また、作製する成形体の形状は、２０ｍｍ角の立方体形状
とした。
【０１８８】
＜成形条件＞
・材料温度：９０℃
・成形圧力：６００ＭＰａ（６ｔ／ｃｍ２）
【０１８９】
［４］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施
し、脱脂体を得た。
【０１９０】
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：４５０℃
・脱脂時間  ：２時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気
【０１９１】
［５］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体
を得た。
【０１９２】
＜焼成条件＞
・焼成温度  ：１１５０℃
・焼成時間  ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気
【０１９３】
（サンプルＮｏ．６８〜８７）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表４に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮ
ｏ．６７の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．８７の焼結体について
は、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。
【０１９４】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０１９５】
【表４】
2015180767.tif 000005
【０１９６】
なお、表４においては、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末および焼結体のうち、
本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としてい
る。
【０１９７】
２．焼結体の評価
２．１  相対密度の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された
焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を
製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出
した。
算出結果を表５〜８に示す。
【０１９８】
２．２  ビッカース硬度の評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定された
ビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬度を測定した。
測定結果を表５〜８に示す。
【０１９９】
２．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
各サンプルＮｏ．の焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された
金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
そして、測定したこれらの物性値について、以下の評価基準にしたがって評価した。
【０２００】
＜引張強さの評価基準（表５、８）＞
Ａ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の引張強さが５１０ＭＰａ以上５２０ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の引張強さが５００ＭＰａ以上５１０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の引張強さが４９０ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の引張強さが４８０ＭＰａ以上４９０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の引張強さが４８０ＭＰａ未満である
【０２０１】
＜引張強さの評価基準（表６、７）＞
Ａ：焼結体の引張強さが５６０ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の引張強さが５５０ＭＰａ以上５６０ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の引張強さが５４０ＭＰａ以上５５０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の引張強さが５３０ＭＰａ以上５４０ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ以上５３０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の引張強さが５２０ＭＰａ未満である
【０２０２】
＜０．２％耐力の評価基準（表５、８）＞
Ａ：焼結体の０．２％耐力が１９５ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の０．２％耐力が１９０ＭＰａ以上１９５ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の０．２％耐力が１８５ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の０．２％耐力が１８０ＭＰａ以上１８５ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の０．２％耐力が１７５ＭＰａ以上１８０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の０．２％耐力が１７５ＭＰａ未満である
【０２０３】
＜０．２％耐力の評価基準（表６、７）＞
Ａ：焼結体の０．２％耐力が２２５ＭＰａ以上である
Ｂ：焼結体の０．２％耐力が２２０ＭＰａ以上２２５ＭＰａ未満である
Ｃ：焼結体の０．２％耐力が２１５ＭＰａ以上２２０ＭＰａ未満である
Ｄ：焼結体の０．２％耐力が２１０ＭＰａ以上２１５ＭＰａ未満である
Ｅ：焼結体の０．２％耐力が２０５ＭＰａ以上２１０ＭＰａ未満である
Ｆ：焼結体の０．２％耐力が２０５ＭＰａ未満である
【０２０４】
＜伸びの評価基準＞
Ａ：焼結体の伸びが４８％以上である
Ｂ：焼結体の伸びが４６％以上４８％未満である
Ｃ：焼結体の伸びが４４％以上４６％未満である
Ｄ：焼結体の伸びが４２％以上４４％未満である
Ｅ：焼結体の伸びが４０％以上４２％未満である
Ｆ：焼結体の伸びが４０％未満である
【０２０５】
以上の評価結果を表５〜８に示す。なお、上記のように、物性値によっては、表５、８
と表６、７とで、評価基準が異なる。
【０２０６】
【表５】
2015180767.tif 000006
【０２０７】
【表６】
2015180767.tif 000007
【０２０８】
【表７】
2015180767.tif 000008
【０２０９】
【表８】
2015180767.tif 000009
【０２１０】
表５〜８から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体（
ＨＩＰ処理を施した焼結体を除く。）に比べて、相対密度およびビッカース硬度が高いこ
とが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有
意差があることが認められた。
【０２１１】
一方、実施例に相当する焼結体と、ＨＩＰ処理を施した焼結体との間で、各物性値を比
較したところ、いずれも同程度であることが認められた。
【０２１２】
２．４  走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による焼結体の断面観察
実施例に相当する焼結体の断面について、走査型電子顕微鏡（日本電子製、ＪＸＡ−８
５００Ｆ）で観察像を取得した。なお、撮像時の加速電圧は１５ｋＶ、拡大倍率は１万倍
とした。
【０２１３】
観察の結果、各焼結体の断面には、観察像上で濃色を呈する粒状の領域（第１領域）と
、第１領域を囲むように位置し、淡色を呈する領域（第２領域）とが認められた。そこで
、第１領域の円相当径の平均値を求めたところ、いずれの焼結体においても、２μｍ以上
８μｍ以下の程度であった。
【０２１４】
次いで、電子線マイクロアナライザーにより、観察領域の定性定量分析を行った。その
結果、第１領域では、Ｓｉの含有率とＯの含有率との和が、Ｆｅの含有率の２．５倍から
３．５倍の間であった。また、第１領域におけるＳｉの含有率は、第２領域におけるＳｉ
の含有率の１４倍以上であった。また、第１領域におけるＺｒの含有率は、第２領域にお
けるＺｒの含有率の３倍以上であった。
【０２１５】
以上のことから、実施例に相当する焼結体では、Ｚｒ炭化物等を核にして酸化ケイ素が
集積していると認められる。
【０２１６】
これらのことから、本発明によれば、ＨＩＰ処理のような高密度化を図る追加処理を施
さなくても、焼結体に対し、ＨＩＰ処理を施したのと同様の高密度と優れた機械的特性と
を付与し得ることが明らかとなった。
【０２１７】
なお、実施例に相当する焼結体について、Ｘ線回折による結晶構造解析を行ったところ
、いずれもオーステナイトの結晶構造を主として有していることが認められた。