(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の粉末と、
平均粒径が５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であり、凝集体を形成していないか、凝集径２００ｎｍ以下の凝集体を形成している金属酸化物粒子と、
潤滑剤と、が混合されており、
前記金属酸化物粒子は、ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｉＯ２から選択される少なくとも１種の金属酸化物を主成分としてなり、
前記金属酸化物粒子の添加量は、全体の質量に対して、０．１質量％以上、０．２質量％以下であり、
前記潤滑剤は、金属石鹸またはアミド類であり、
前記潤滑剤の添加量は、全体の質量に対して、０．５質量％以上、１．０質量％以下であることを特徴とする焼結用粉末。
【請求項２】
前記金属酸化物粒子は、純度９０質量％以上の単金属酸化物よりなることを特徴とする請求項１に記載の焼結用粉末。
【請求項３】
前記金属酸化物粒子の平均粒径は、２０ｎｍ以下であり、
前記金属酸化物粒子の凝集体の凝集径は１０〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結用粉末。
【請求項４】
前記金属酸化物粒子は、有機分子によって表面処理されていないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焼結用粉末。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の焼結用粉末の成形体が焼成されてなることを特徴とする焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結用粉末および焼結体に関し、さらに詳しくは、金属粉末を主成分としてなり、焼結体を製造するのに用いられる焼結用粉末、およびそのような焼結用粉末を用いて製造される焼結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を所定の形状に成形したうえで焼結した焼結体が、機械部品等の金属部品を製造する材料として用いられる。この際、焼結体を所定の金属部品の形状に加工するために、切削等の機械加工が行われる。
【０００３】
焼結体の切削性を高めることを目的として、原料となる焼結用粉末の組成が考案させれている。例えば、特許文献１においては、金属粉末に、ガラス、窒化ホウ素、タルク等よりなる非金属粉末を添加・混合し、該混合物を焼結させた快削焼結材が開示されている。非金属粉末としては、５〜１００μｍ程度の粒径を有するものが使用されている。
【０００４】
また、特許文献２においては、鉄基粉末または鋼基粉末用の機械加工性改善および（または）耐摩耗性改善用補助粉末として、ＭｎＳおよびＴｅまたはＴｅ化合物および（または）ＳｅまたはＳｅ化合物からなるものを用いることが開示されている。
【０００５】
特許文献３においては、鉄をベースとした粉末に加えて、フィロケイ酸塩からなる粉末状の機械加工性改善添加剤を含む粉末組成物が記載されている。フィロケイ酸塩からなる添加剤としては、ＡｌおよびＳｉを含む複合酸化物が複数列挙されている。添加剤の粒径は、５０μｍ未満であることが好ましいとされているが、１μｍ未満である場合、均一な粉末混合物を得ることが困難である可能性があるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−９３８４２号公報
【特許文献２】特表平５−５０７１１８号公報
【特許文献３】特表２０１２−５１３５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
焼結体の切削性を向上させるために、原料となる焼結用粉末に、快削成分として、粒子を混合する場合に、特許文献１および特許文献３に記載されるように、粒子がミクロンオーダーの粒径を有していると、焼結体において、その粒子が破断等の損傷の起点となりやすい。また、特許文献２に記載されるように、ＭｎＳ等を焼結用粉末に添加すれば、高い切削性向上の効果が得られるものの、ＭｎＳ等は塩水等によって腐食されやすく、焼結体の耐食性が低くなってしまう。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、金属粉末を主成分とする焼結用粉末において、得られる焼結体において、高い切削性が得られるとともに、破断および腐食を抑制することができる焼結用粉末、およびそのような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】
上記課題を解決するために、本発明にかかる焼結用粉末は、金属粉末と、平均粒径が５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の金属酸化物粒子と、が混合されたものである。
【００１０】
ここで、前記金属酸化物粒子は、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２から選択される少なくとも１種の金属酸化物を主成分としてなるとよい。また、前記焼結用粉末における前記金属酸化物粒子の添加量は、０．０３質量％以上、０．７質量％以下であるとよい。そして、前記金属酸化物粒子は、純度９０質量％以上の単金属酸化物よりなるとよい。
【００１１】
本発明にかかる焼結体は、上記のような焼結用粉末の成形体が焼成されてなるものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記発明にかかる焼結用粉末は、ナノサイズの金属酸化物粒子が金属粉末に添加されていることにより、高い切削性を有する焼結体を製造することができる。また、焼結体において、金属酸化物粒子が破断等の損傷の起点となりにくい。加えて、金属酸化物粒子は腐食を受けにくいので、焼結体の耐食性を損なうものではない。
【００１３】
ここで、金属酸化物粒子が、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２から選択される少なくとも１種の金属酸化物を主成分としてなる場合には、これらの金属酸化物のナノ粒子が、高い分散性と化学的安定性を有することにより、焼結体において、優れた快削性と耐食性を得ることができる。また、粒径や粒子形状がよく制御されたナノサイズの粒子を低コストで利用することができる。
【００１４】
また、焼結用粉末における金属酸化物粒子の添加量が、０．０３質量％以上、０．７質量％以下である場合には、焼結体において、十分に高い快削性が得られるとともに、切削抵抗の上昇を回避しやすくなる。
【００１５】
そして、金属酸化物粒子が、純度９０質量％以上の単金属酸化物よりなる場合には、焼結体において、不純物の存在による切削性や強度のばらつきが生じにくい。そして、焼結時に、溶融や軟化、化学反応等、意図しない変化が起きにくく、また、環境負荷となるような物質を排出しにくい。
【００１６】
上記発明にかかる焼結体は、金属粉末に、ナノサイズの金属酸化物粒子が混合された焼結用粉末を原料としているため、切削性に優れている。また、添加粒子を起点とする破断等の損傷を受けにくく、耐食性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】コーナー逃げ面摩耗幅の評価方法を示す図であり、ドリルの刃先部分を示している。
【図２】ＳｉＯ２ナノ粒子を含む焼結用粉末を用いて製造した焼結体の透過電子顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態にかかる焼結用粉末および焼結体について、詳細に説明する。
【００１９】
本発明の実施形態にかかる焼結用粉末は、プレス成形等によって所定の形状に成形されたうえで、焼結され、焼結体となる。焼結体は、切削等の機械加工を受け、機械部品等の金属部品とされる。本発明の実施形態にかかる焼結体は、成形および焼結を経て得られた焼結体に加え、さらに機械加工を経た金属部品を包含するものである。
【００２０】
＜焼結用粉末＞
【００２１】
本発明の一実施形態にかかる焼結用粉末は、金属粉末と、快削成分としての金属酸化物粒子を混合したものである。焼結用粉末はさらに、潤滑剤を含んでいることが好ましい。
【００２２】
（金属粉末）
金属粉末は、単体金属よりなっても、合金よりなってもよい。焼結体において、高強度等の特性を発揮する観点から、金属粉末は、合金よりなることが好ましい、合金の種類は特に限定されないが、高強度を有し、かつ耐食性の高い焼結体を得る観点から、ＳＵＳ３０４（Ｌ）、ＳＵＳ４３４（Ｌ）、ＳＵＳ３１６（Ｌ）、ＳＵＳ４１０（Ｌ）、ＳＵＳ３２９Ｊ１等のステンレス鋼を好適に用いることができる。ステンレス鋼以外の鉄基合金や、銅基合金よりなる金属粉末も、高強度を有する焼結体を得られる材料として、好適に用いることができる。
【００２３】
金属粉末の粒径は特に指定されず、例えば１〜１０００μｍの幅広い粒径の粉末を使用することができる。ただし、金属酸化物粒子との混合の均一性、汎用性等の観点から、金属粉末の粒径は、３０μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましい。また、金属粉末としては、水噴霧法、ガス噴霧法、メルトスピニング法、回転電極法、還元法等、種々の方法で製造されたものを用いることができる。
【００２４】
（金属酸化物粒子）
本焼結用粉末に快削成分として混合する金属酸化物粒子は、平均粒径が、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のナノ粒子よりなっている。
【００２５】
金属酸化物の細粒が、得られる焼結体の中に分散されることで、切削を行う際に、工具と焼結体の間の摩擦抵抗が低減され、焼結体の切削性が向上する。特に、金属酸化物がナノサイズの小さな粒径を有しており、焼結体中で高分散されること、また大きな比表面積を有することにより、摩擦係数の低減による切削性向上の効果が、顕著に得られる。さらに、金属酸化物粒子がナノサイズの小さな粒径を有していることで、焼結体において、金属酸化物粒子が破断等の損傷の起点となりにくい。破断が起こりにくくなることで、引張強度に代表される焼結体の材料強度が高くなる。また、金属酸化物は、化学的に安定であり、腐食を受けにくいので、焼結体の耐食性を低下させる要因となりにくい。
【００２６】
金属酸化物粒子の平均粒径は、１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下、特に２０ｎｍ以下であることが好ましい。粒径が小さいほど、焼結体の切削性の向上および破断等の損傷の回避に高い効果を発揮する。平均粒径の下限を５ｎｍとしているのは、粒径５ｎｍ未満の粒子は工業的に製造が困難だからである。なお、本明細書においては、特に指定しないかぎり、粒径とは、粒子の一次粒径を指す。
【００２７】
金属酸化物粒子の粒径は、レーザー回折のよる粒度分布測定、あるいは透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による画像解析等、公知の粒径計測法によって見積もることができる。概ね粒径１００ｎｍ以下の微細な粒子に対しては、ＴＥＭによる画像解析を用いると、正確にその粒径を評価することができる。平均粒径としては、Ｄ５０値を採用すればよい。
【００２８】
金属酸化物粒子は、球状、立方体等の多面体状、ロッド状、不定形等、どのような形状を有していてもよい。しかし、球状である場合が特に好適である。球状のナノ粒子は、凝集を起こしにくく、金属粉末中での分散性も高いため、焼結体において、特に高い切削性向上の効果、破断防止の効果が得られるからである。金属酸化物粒子の形状は、ＴＥＭを用いて評価することができる。なお、金属酸化物粒子が球状以外の形状をとる場合には、粒径は、球体積相当径として評価すればよい。
【００２９】
金属酸化物粒子は、凝集せずに単粒子の状態で、焼結用粉末中、そして焼結体中に分散していることが好ましい。その方が、焼結体の切削性の向上や破断等の損傷の回避に高い効果を発揮するからである。ただし、十分な切削性向上および損傷回避の効果が得られるならば、一部に凝集体が含まれていてもよく、たとえば、金属酸化物粒子全体の個数のうち、２０％以下程度の粒子が凝集体となっていてもよい。また、凝集体が含まれる場合に、凝集体全体の粒径が、上記で粒子の一次粒径の上限値として規定している２００ｎｍ以下の範囲に入っていることが好ましい。
【００３０】
金属酸化物粒子を構成する金属酸化物の種類は特に限定されないが、化学的安定性が高く、焼結時の温度（例えば１０００〜１３００℃）で、実質的に、溶融や軟化等の変性、化学反応、凝集等の変化を起こさないものであることが好ましい。金属酸化物は、単金属酸化物であっても、複合金属酸化物であってもよいが、高温での化学的安定性や製造コスト等の観点から、単金属酸化物であることが好ましい。
【００３１】
金属酸化物粒子は、純度９０質量％以上、好ましくは９７質量％以上の単金属酸化物よりなることが、特に好ましい。金属酸化物粒子がそのような高い純度を有することで、焼結体において、不純物の存在による切削性や材料強度のばらつきが生じにくい。また、焼結時の高温によって、粒子中に含有される他成分との化学反応等、意図しない変化が起こりにくい。ここで、想定される他成分としては、主成分以外の金属酸化物（単金属酸化物および／または複合金属酸化物）、製造工程に由来する水や有機溶媒等の不純物、表面処理剤等を挙げることができる。有機物等の不純物が多量に含有されると、焼結時に、環境負荷物質を排出してしまう可能性もある。
【００３２】
金属酸化物粒子を構成する好適な単金属酸化物として、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２を挙げることができる。これらの金属酸化物のナノ粒子は、金属粉末中で高い分散性を示し、切削性向上の効果に優れる。また、化学的安定性に優れるため、腐食等の変性を起こしにくい。高温での安定性も高く、焼結による影響も小さい。また、これらの金属酸化物のナノ粒子としては、粒径および粒子形状がよく制御された良質なものを、低コストで製造することができる。特に、ＳｉＯ２は、上記各特性に優れている。
【００３３】
金属酸化物粒子は、凝集を防止することや、分散性を高めることを目的として、有機分子等により、表面処理されていてもよい。しかし、上記のように、焼結時の意図しない変化や環境負荷物質の排出を避ける観点から、金属酸化物粒子は、高純度の金属酸化物よりなることが好ましく、表面処理されている場合であっても、表面処理剤の含有量は、金属酸化物の純度が９０質量％以上、好ましくは９７％以上となる範囲に抑えられていることが好ましい。より好ましくは、金属酸化物粒子は表面処理されていない方がよい。例えば、球状のＳｉＯ２粒子を用いる場合に、表面処理を行わなくても、十分に粒子間の凝集を避け、金属粉末中で高分散させることができる。
【００３４】
ナノサイズの金属酸化物粒子は、上記のように、高い分散性と大きな比表面積を有することで、焼結用粉末に少量添加するだけで、焼結体の切削性を向上させる効果を得ることができる。焼結用粉末における金属酸化物粒子の添加量は、焼結用粉末全体の質量に対して、０．０３質量％以上とすることで、焼結体における切削性の向上を特に効果的に達成することができる。添加量が、０．０５質量％以上、特に０．１０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、金属酸化物粒子の添加量が多すぎると、焼結体において、切削時に抵抗を発生させる原因となる。また、焼結体の材料強度を低下させる原因にもなる。添加量を０．７質量％以下とすることで、切削抵抗を低く抑えるとともに、材料強度を確保しやすくなる。添加量は、０．５０質量％以下、特に０．２０質量％以下であれば、さらに好ましい。金属酸化物粒子としては、１種類のものを用いても、組成、粒径、粒子形状等の異なる複数のものを混合して用いてもよい。
【００３５】
金属酸化物のナノ粒子を製造する方法としては、種々の方法が知られており、ここでも、公知の製造方法を適宜適用して、金属酸化物粒子を準備すればよい。例えば、水熱合成法やゾルゲル法、アルコキシド法等の化学的合成法、蒸発法、スパッタリング法、粉砕法等の物理的方法を挙げることができる。また、金属酸化物粒子を金属粉末に添加する方法としては、ダブルコーン式、Ｖコーン式等の混合機を用いて混合を行えばよい。金属酸化物粒子が、添加前の状態で、ある程度の凝集を起こしていたとしても、混合工程で、凝集を解消できる場合がある。
【００３６】
（潤滑剤）
潤滑剤は、焼結用粉末に対してプレス成形を行う際に、成形性の向上、高密度化、金型潤滑性の確保等の役割を果たす。潤滑剤は、焼結時に気化してしまい、焼結体の中には実質的に残存しない。
【００３７】
潤滑剤としては、焼結用金属粉末に添加される潤滑剤として公知のものを用いればよい。例えば、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸や、エチレンビスステアリン酸アミド等のアミド類を用いることができる。
【００３８】
潤滑剤の添加量は、焼結用粉末全体の質量に対して、０．０３質量％以上とすることが好ましい。それよりも添加量を少なくすると、潤滑作用が十分に得られない可能性や、焼結体の密度が十分に上げられない可能性があるからである。一方、潤滑剤の添加量は、０．７質量％以下とすることが好ましい。潤滑剤の含有量が多すぎると、焼結体に空孔が生じる可能性があるからである。潤滑剤を添加する方法としては、ダブルコーン式、Ｖコーン式等の混合機を用いて金属粉末と金属酸化物粒子を混合する際に、潤滑剤もともに混合すればよい。
【００３９】
焼結用粉末には、焼結体の切削性を低下させず、かつ耐食性を損なわない範囲において、潤滑剤以外にも、成分を添加してもよい。そのような添加成分としては、鉄粉末、銅粉末、炭素粉末等を挙げることができる。
【００４０】
＜焼結体＞
本発明の一実施形態にかかる焼結体は、上記のような焼結用粉末を原料として得られる。
【００４１】
まず、上記のような焼結用粉末を金型に充填し、油圧プレス機等を用いて、所望の形状にプレス成形する。そして、得られた成形体に対して、焼結（熱処理）を行う。焼結により、金属粉末間の界面を融着させ、結合力を向上させることができる。焼結温度は、金属粉末の組成に依存するが、例えば、金属粉末がステンレス鋼よりなる場合に、１０００〜１３００℃の焼結温度を挙げることができる。焼結は、連続式、バッチ式等の焼結炉で行うことができる。また、焼結雰囲気としては、真空、アンモニア分解ガス、水素、窒素、アルゴン等を用いることができる。
【００４２】
焼結体は、適宜、切削等の機械加工を得て、所望の形状を有する金属部品とすることができる。金属粉末がステンレス鋼よりなる場合に、製造される金属部品としては、自動車、家電品等の機械部品、電気部品等を挙げることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００４４】
＜試験方法＞
（焼結用粉末および焼結体の製造）
表１および表２に示す各成分を混合し、実施例１〜３５および比較例１〜８にかかる焼結用粉末を調製した。比較例７を除いて、快削成分は、金属酸化物粒子よりなり、いずれも、表面処理を行っていない球状の粒子を用いた。
【００４５】
得られた焼結用粉末を金型に充填し、プレス成形した。金型としては、φ１１ｍｍ（切削性評価、引張強度評価用）またはφ１５ｍｍ（耐食性評価用）の円柱型のものを用い、プレス荷重は、７ｔｏｎ／ｃｍ２とした。そして、得られた成形体に対して、５００℃で１時間の脱ロウ後、１１７０℃で１時間の焼結を行った。このようにして、実施例１〜３５および比較例１〜８にかかる焼結体を得た。
【００４６】
（切削性の評価）
各焼結体について、ドリル試験により、切削性の評価を行った。評価には、ＪＩＳ  Ｂ  ４３１３に則ったドリル装置を用いた。ドリルの刃を焼結体の面に垂直に配置し、以下の条件にて、２７ｍｍの距離にわたり、切削を行った。
・ドリル材質：ＳＫＨ５１（φ５ｍｍ）
・切削速度：Ｖ＝３０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ
・乾式条件にて切削
【００４７】
その後、ドリルの刃先を観察し、コーナー逃げ面摩耗幅を計測した。コーナー逃げ面摩耗幅は、図１に、刃先１において、符号Ｗｏで示すように、切削方向Ｒに沿った、コーナー逃げ面の摩耗の幅（奥行き）として計測した。試験は３回行い、コーナー逃げ面摩耗幅として、３回の積算値（合計値）を採用した。
【００４８】
（引張強度の評価）
各焼結体について、破断の起こりにくさを評価するため、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１およびＪＩＳ  Ｚ  ２５５９に従って、引張強度試験を行った。
【００４９】
（耐食性の評価）
各実施例および比較例にかかる焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に従って、中性塩水噴霧試験を実施した。４８時間後に目視にて腐食の有無、腐食の程度を観察した。そして、快削成分を添加していない場合を基準として、腐食の程度を比較した。
【００５０】
（金属酸化物粒子の分散状態の確認）
焼結体における金属酸化物粒子の分散状態を確認するために、実施例１７にかかる焼結体に対して、ＴＥＭ観察を行った。
【００５１】
観察用試料は、抽出レプリカ法にて準備した。つまり、焼結体を鏡面研磨したうえで、ＳｉＯ２粒子とカーボン膜との間の吸着性を向上させるために、ビレラ液による腐食を行った。そして、研磨、腐食を経た表面にカーボン蒸着を行ったうえで、ビレラ液を用いて膜剥離処理を行った。得られたカーボン膜に対して、水洗浄と、１２０℃で３０分以上の乾燥を行った。このようにして作成した試料を、真空中に導入した。ＴＥＭの測定は、日立製作所製「Ｈ９０００−ＮＡＲ」を用いて、加速電圧３００ｋＶ、倍率５０，０００倍にて行った。
【００５２】
＜試験結果＞
図２に、ＴＥＭ観察像を示す。像において、符号Ａおよび符号Ｂで示したように、濃いグレーで観察されている構造が、ＳｉＯ２粒子に対応している。これらの構造がＳｉＯ２粒子に対応していることは、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）において、担体由来のピークを除いては、ＳｉとＯのピークのみが観察されていることにより、確認した。
【００５３】
図２の像によると、大部分のＳｉＯ２粒子が、符号Ｂで示す粒子のように、粒径１０ｎｍ程度の円状の領域として観察されており、焼結体中で、球形状を保ったまま、凝集せずに、分散していることが分かる。少数の粒子は、符号Ａで示す粒子のように、凝集を起こしているように見えるが、その凝集径は、１０〜２０ｎｍ程度に収まっている。このように、ＳｉＯ２粒子は、焼結体中で、大部分が凝集せずに分散され、一部凝集している粒子も概ね２０ｎｍ程度の凝集径を有して分散していることが確認された。なお、ＳｉＯ２粒子が、画像全体の中で偏って存在しているのは、金属粉末の粒界にのみＳｉＯ２粒子が入ることができるからである。
【００５４】
下の表１および表２に、実施例１〜３５および比較例１〜８について、焼結用粉末の組成とともに、コーナー逃げ面摩耗幅（切削性または被削性）、引張強度（破断の起こりにくさ）の評価結果を示す。
【００５５】
耐食性評価の結果としては、ＳＵＳ３０４Ｌ粉末に各種金属酸化物粒子を添加している実施例１〜２７および比較例２，３においては、金属酸化物粒子を添加していない比較例１の場合と同様に、４８時間で腐食が発生しなかった。つまり、快削成分の添加によって、耐食性が低下しないことが分かった。一方、ＭｎＳを添加してる比較例４においては、腐食が発生しており、比較例１の場合よりも耐食性が低下していることが分かった。金属粉末の組成を変更している実施例２８，２９においても、快削成分を添加していない比較例５の場合に比べて、耐食性が低下しなかった。実施例３０，３１と比較例６、実施例３２，３３と比較例７、実施例３４，３５と比較例８との比較においても、同様の結果となり、快削成分としてＳｉＯ２粒子を添加することで、耐食性が低下しないことが分かった。
【００５６】
【表１】
0006766399.tif 000002
【００５７】
【表２】
0006766399.tif 000003
【００５８】
実施例１〜７では、ＳＵＳ３０４Ｌ粉末に粒径５０μｍのＳｉＯ２粒子を添加しており、その添加量を変化させている。ＳｉＯ２粒子を添加していない比較例１と比較して、各実施例において、ＳｉＯ２粒子を添加することで、コーナー逃げ面摩耗幅が大きく減少しており、切削性が向上していることが分かる。なかでも、添加量が０．０５〜０．２０質量％の場合（実施例２〜４）において、特に切削性が高くなっている。引張強度、つまり破断の起こりにくさを比較例１の場合と比較すると、実施例７のＳｉＯ２粒子を１．００質量％添加している場合には若干低下しているものの、それよりも添加量が少ない領域（実施例１〜６）においては、ＳｉＯ２粒子の添加によって、引張強度はほぼ変化していない。この結果は、ナノサイズの金属酸化物粒子を焼結用粉末に添加することで、焼結体の耐食性を損なうことなく、また破断の起こしやすさによって引張強度を大きく低下させることなく、切削性を高められることを示している。
【００５９】
実施例５および実施例８〜１１では、潤滑剤であるステアリン酸リチウムの添加量を変化させている。これによると、潤滑剤の添加量が１．５０質量％以下の領域（実施例５，８〜１０）においては、コーナー逃げ面摩耗幅が小さくなり、切削性が上がっているが、潤滑剤の添加量が２．００質量％になると（実施例１１）、コーナー逃げ面摩耗幅が大きくなり、切削性が下がっている。これは、潤滑剤を添加することで、焼結用粉末の成形性が上がるため、焼結体の切削性が上がるが、多量に添加すると、焼結時に空孔を生じることで、かえって切削性が下がっているものと解釈できる。
【００６０】
実施例５および実施例１２〜１５においては、用いる潤滑剤の種類を変化させている。これらを比較すると焼結体の切削性および引張強度は、ほぼ潤滑剤の種類に依存しないことが分かる。
【００６１】
実施例５および実施例１６〜２１、そして比較例２，３においては、ＳｉＯ２粒子の粒径を変化させている。粒径が２００ｎｍを超えている比較例２，３と比較して、粒径が２００ｎｍ以下となっている実施例５，１６〜２１において、コーナー逃げ面摩耗幅が小さくなり、切削性が高くなっている。また、引張強度が高くなり、破断が起こりにくくなっている。そして、実施例５，１６〜２１の中でも、ＳｉＯ２粒子の粒径が小さいほど、切削性が高くなっている。
【００６２】
実施例５および実施例２２〜２７、そして比較例４では、添加する快削成分の種類を変化させている。比較例４においては、快削成分としてＭｎＳを用いており、ＭｎＳの腐食されやすさに起因して、焼結体の耐食性が低くなっている。これに対し、種々の金属酸化物を快削成分として用いている各実施例においては、高い耐食性が得られている。
【００６３】
実施例２７および比較例４までは、全て金属粉末がＳＵＳ３０４Ｌよりなっていたが、比較例５および実施例２８，２９の系列、比較例６および実施例３０，３１の系列、比較例７および実施例３２，３３の系列、比較例８および実施例３４，３５の系列において、それぞれ金属粉末の種類を変化させている。金属粉末の種類によらず、比較例１および実施例１〜７の系列で見られたように、ＳｉＯ２粒子の添加によって、コーナー逃げ面摩耗幅が小さくなり、切削性が高められるとともに、引張強度および耐食性は損なわれないという結果が得られている。なお、金属粉末の組成の違いにより、コーナー逃げ面摩耗幅および引張強度の絶対値は異なっている。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１              ドリル刃先
Ｗｏ            コーナー逃げ面摩耗幅
Ｒ              切削方向
【図１】
0006766399.tif 000004
【図２】
0006766399.tif 000005