(57)【要約】【課題】粉末冶金や射出成形等の用途に利用される金属粉末の防錆処理方法とそれに用いる防錆処理剤を提供すること。【解決手段】金属粉末表面を、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液で処理した後、脱水・乾燥処理して金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出させて皮膜を形成し、該皮膜により金属粉末表面の酸化を防止する金属粉末の防錆処理方法。また、金属粉末表面に適用される防錆処理剤であって、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液からなり、金属粉末の脱水・乾燥処理後において金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出して皮膜形成する防錆処理剤。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末表面を、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液で処理した後、脱水・乾燥処理して金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出させて皮膜を形成し、該皮膜により金属粉末表面の酸化を防止することを特徴とする金属粉末の防錆処理方法。
【請求項２】
水溶液としてアミノ基を含む有機化合物を含有したものを用い、金属粉末表面にアミノ基を含む有機化合物を同時に析出させるようにした請求項１に記載の金属粉末の防錆処理方法。
【請求項３】
金属粉末が水アトマイズ法により製造されるものである請求項１または２に記載の金属粉末の防錆処理方法。
【請求項４】
金属粉末表面に適用される防錆処理剤であって、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液からなり、金属粉末の脱水・乾燥処理後において金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出して皮膜形成することを特徴とする防錆処理剤。
【請求項５】
ホウ素として１〜２００００ｐｐｍ、ナトリウムとして１〜１００００ｐｐｍを含有している請求項４の防錆処理剤。
【請求項６】
０．００１〜１５ｗｔ％のアミノ基を含む有機化合物を含有している請求項４または５に記載の防錆処理剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉末冶金や射出成形等の用途に利用される金属粉末の防錆処理方法とそれに用いる防錆処理剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公昭５６−５１２０３号公報
【０００３】
従来から、金属粉末は電気・電子部品、磁性材料、射出成形等様々な分野で利用されており、近年では射出成形、ニアネットシェイプ等の金属部材の成形技術の発展や金属部材の高機能化に伴ない、より微細な金属粉末のニーズが高まってきている。但し、金属粉末は通常の金属部材に比較して比表面積が大きく、活性度も高いため、容易に酸化反応が進行し腐食反応が開始してしまうという現象があった。
一方、微細な金属粉末の作成方法としては、特許文献１に示されるように、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法が一般的に知られている。更には、ボールミル等を利用した機械的粉砕法や、湿式電解法による化学的粉化法等も知られている。そして、いずれの方法によって作成された金属粉末の表面も活性度が高いため、酸化反応が進行しやすいものである。しかも、微細な粉末にすればするほど、その金属粉末を使用して成形される金属部材の高機能化が期待される一方、金属粉末のより早い酸化、腐食反応の進行による金属特性の低下が危惧されている。
【０００４】
そこで、金属粉末を防錆処理することが必要となり、金属の一般的な防錆方法である油の塗布や、表面の塗装、めっき、化学的に表面への皮膜の作成等、様々な方法の適用が考えられている。しかしながら、粉末表面への防錆処理については油を使用することは困難であり、また塗装等では被覆性の問題や、化学的な処理についてもその金属粉末の金属特性を劣化させる行為につながる場合が多く、現時点では金属粉末の有効な防錆処理方法がないのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、空気の存在や加熱温度の変動等に起因する金属粉末表面の酸化、腐食反応を低減して錆の発生を防止することができ、また金属粉末の特性を低下させず、従ってその後の金属部材の特性自体も低下させることがない金属粉末の防錆処理方法とそれに用いる防錆処理剤を提供することを目的として完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、金属粉末表面を、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液で処理した後、脱水・乾燥処理して金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出させて皮膜を形成し、該皮膜により金属粉末表面の酸化を防止することを特徴とする金属粉末の防錆処理方法を第１の発明とする。
また、金属粉末表面に適用される防錆処理剤であって、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液からなり、金属粉末の脱水・乾燥処理後において金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出して皮膜形成することを特徴とする防錆処理剤を第２の発明とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明は、金属粉末表面を、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液で処理した後、脱水・乾燥処理して金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出させて皮膜を形成し、該皮膜により金属粉末表面の酸化を防止するようにした金属粉末の防錆処理方法である。
また、金属粉末表面に適用される防錆処理剤であって、ホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液からなり、金属粉末の脱水・乾燥処理後において金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出して皮膜形成するようにした防錆処理剤である。
即ち、本発明者は金属粉末の防錆処理について種々検討を重ねた結果、腐食反応を制御するためには、金属粉末表面に、ガラス成分を水に溶解させた溶液を、噴霧し、乾燥してホウ素とナトリウムを含む無機化合物を金属粉末表面に析出させることにより、所望の防錆効果が得られることを確認し、本発明を完成するに至ったのである。
なお、金属粉末表面への濡れ性を改善するために、前記水溶液にアミノ基を含む有機化合物を含有させることも好ましい。また金属粉末が水アトマイズ法により製造されるものである場合、前記水溶液を水アトマイズ工程中の噴霧水に添加することができ、効率よく防錆処理した金属粉末を製造することが可能となる。
【０００８】
本発明の対象とする金属粉末は特に限定されるものではなく、鉄粉末、ステンレス粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｃｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金粉末、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ系合金粉末、Ｆｅ−Ｔｉ系合金粉末、ネオジ鉄ホウ素等の希土類含有金属粉末など、すべての金属粉末に適用可能である。なお、金属粉末の粒径についても何ら限定されるものでない。
【０００９】
また、前記金属粉末の粉砕方法は、各種の噴射法やボールミル等を利用した機械的粉砕法や化学的粉砕法などいずれの湿式粉砕法も利用することができる。
特に、水アトマイズ法によるときは、粉砕工程として水噴霧・脱水・乾燥という工程を経るが前記水噴霧工程に用いる水として本発明の防錆処理水溶液を用いることにより、同時に防錆処理が可能となり好ましい。
即ち、金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを含む無機化合物を含有する水溶液を満遍なく噴霧し乾燥することによって、表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出・皮膜化し、粉末製造時直後からの粉末表面の腐食反応を防止することとなる。また、空気の存在や加熱温度の変動等が発生した際や金属粉末の製造時、更にはその後、乾燥にいたるまで工程の腐食も防止して、錆のない優れた品質の金属粉末を得ることができることとなる。
【００１０】
防錆処理剤としては、水溶液としてはホウ素が１〜２００００ｐｐｍ、ナトリウムが１〜１００００ｐｐｍの割合で含有されたものとする。
ホウ素およびナトリウムが１ｐｐｍ未満では金属粉末表面に十分なガラス成分を析出・皮膜化することが難しく、一方、ホウ素が２００００ｐｐｍ、ナトリウムが１００００ｐｐｍより多いと均一な噴霧が難しくなるからである。なお、前記ホウ素としては、硼砂、ホウ酸等、更にはホウ酸や硼砂のような無機塩をホウ素源とすることもできる。
【００１１】
更に、防錆処理剤用水溶液として、０．００１〜１５ｗｔ％の割合でアミノ基を含む有機化合物を含有させることが好ましい。これは、有機化合物の含有により金属粉末表面の濡れ性が向上し、防錆処理剤用水溶液が満遍なく均一に塗布できるからである。更に、各種の界面活性剤を適宜加えることも可能である。
ここで、有機化合物の含有量を０．００１〜１５ｗｔ％の範囲としたのは、極微量でもその効果を得ることができるが、０．１ｗｔ％以上とすることにより、非常に良好な防錆効果を得ることができるためである。一方、添加量は多い方が防錆効果は向上するが、添加量が１５ｗｔ％を超えると金属粉末乾燥後の残留炭素量が多くなってしまい、粉末冶金、金属粉末射出成形用の原料として適正が悪くなり、煩雑な脱炭素工程が必要となってしまうとともに、防錆効果も逆に低下する傾向を有するからである。好ましくは１０ｗｔ％以下がよい。
【００１２】
アミノ基を含む有機化合物としては、第１アミン、第２アミン、第３アミンのいずれであってもよく、公知の各種のものが例示される。具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン等の各種のアルキルアミン；一般式Ｈｘ  Ｎ（Ｒ１  −ＯＨ）ｙで示される［但し、Ｒ１  ：（ＣＨ２  ）ｎ  ］等の各種のアルカノールアミン；  アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン等の不飽和アミン；等が例示される。メチルアミン、一般式Ｈｘ  Ｎ（Ｒ１  −ＯＨ）ｙ  で示される［但し、Ｒ１  ：（ＣＨ２  ）ｎ  ］アルカノールアミン等は好適に用いられる。また、オレイン酸、カプロン酸、ステアリン酸等やこれらの中和塩、およびカルボン酸アミン等は好適に適用される。なお、このような有機化合物は、必要に応じて複数を併用してもよい。また、オレイン酸等の水に不溶性の有機化合物を用いる際には、中和して有機塩としてもよく、また、界面活性剤、アルコールやケトンなどの溶剤、ワックスやラノリンなどを用いることもできる。
【００１３】
使用する防錆用水溶液の濃度は、金属粉末の腐食しやすさ等に応じて適宜決定すればよいが、溶液の輸送コストの低減を図るために例えば１０〜４００倍程度に濃縮した形で製作しておき、使用時において適正濃度に希釈して使用することも可能である。
【００１４】
このように本発明では、金属粉末表面にホウ素およびナトリウムを主原料とするガラス成分を析出・皮膜化させることにより、粉末表面の腐食反応を有効に防止できることとなる。具体的には、粉末製造工程において防錆水溶液と金属粉末とからなるスラリーから水を分離・除去して、金属粉末の脱水・乾燥が完全に終了するまでの間、従来法では金属粉末表面の腐食は進行することとなるが、本発明では防錆水溶液中のガラス成分が金属表面に皮膜を形成し、酸化劣化を確実に防止するのである。
従って、本発明によれば、加熱乾燥時の腐食が好適に防止され、酸素量の少ない、すなわち錆の無い高品質な金属粉末が容易に生産できることとなる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げ説明する。
［実施例１］
金属粉末をろ紙をしいたガラス製シャーレ上にＦｅ粉末を０．５０ｇ散布した後、所定溶液を３ｃｃ滴下し、上面からシャーレで蓋をする。その後４０℃にセットした乾燥機中で保管し、各時間ごとに取り出して金属粉末の状態を観察した結果を表２に示す。
実験に使用した溶液Ａ〜Ｇの各溶液における構成比は表１に示すとおりのものである。なお、表１中のＤＥＡは、アルカノールアミンとしてジエタノールアミンを添加したものである。
また、防錆能力テストは平均１００μｍの純鉄粉末試薬を用いてＤＩＮ規格（ＤＩＮ  ５６３６０１２）に準拠した方法により行った。
【００１６】
【表１】
2004263231.tif 000002
【００１７】
【表２】
2004263231.tif 000003
実施例テストにおける錆発生レベルは表３の基準で判断した値である。
【００１８】
【表３】
2004263231.tif 000004
【００１９】
［実施例２］
長手方向が１５０μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁性粉末（扁平）について、同様にＤＩＮ規格（ＤＩＮ  ５６３６０１２）に準拠した方法により、水溶液の防錆能力テストを行った。
得られた結果は表４に示す通りである。
【００２０】
【表４】
2004263231.tif 000005
【００２１】
［実施例３］
水アトマイズの噴霧水に本発明の防錆処理水溶液を添加して、乾燥・分級後に得られた金属粉末の酸素量を測定した。
使用金属    Ｆｅ７３Ｓｉ１０Ｂ１５Ｃ２（ａｔ％）
防錆処理水溶液    Ｂ２Ｏ３：Ｎａ２Ｂ４Ｏ７＝５６：４４（モル比）の割合で混合した無機粉末が水溶液中で０．１％となるように調整した。更に、濡れ性の向上を図るために界面活性剤としてジエタノールアミドを０．１％添加した。
金属を真空溶融部で溶融してタンディッシュより流出させ、これに噴霧水を８０ＭＰａで噴射して金属粉末を得た。得られた金属粉末の酸素量を窒素酸素計で測定した結果は１００〜２００ｐｐｍであり、表面に吸着しているＢ、Ｎａはそれぞれ１２０ｐｐｍ、６５ｐｐｍであった。また、表面を顕微鏡観察した結果、錆は全く観察されなかった。また、ＳＩＭＳで粉末表面より内部の酸素量を測定した結果、０．５〜０．６μｍの深さから一定の酸素量となった状態であることが確認できた。
一方、水にジエタノールアミドだけを添加した噴射水を用いた場合は、酸素量が１２００〜２５００ｐｐｍであり、表面に錆の発生も見られた。
【００２２】
［実施例４］
実施例３と同様の方法で、水アトマイズ法によりＣｕ−１０ｍａｓｓ％Ｓｎ合金を用いて金属粉末を製造した。防錆処理水溶液は、界面活性剤としてラウリン酸ジエタノールアミドを同量添加した他は実施例３と同じである。得られた金属粉末表面を顕微鏡観察した結果、錆は全く観察されなかった。更に、８５℃−Ｒｈ９５％の環境試験で２４時間経過後も錆の発生は見られなかった。
【００２３】
［実施例５］
実施例１に示す組成の１０倍液を作成し、使用の際に適正に希釈して用いた場合も実施例１と同様に十分な防錆効果が確認できた。このような濃縮液の場合は輸送・保管を容易に行うことができ取扱性に優れたものであった。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は空気の存在や加熱温度の変動等に起因する金属粉末表面の酸化、腐食反応を低減して錆の発生を防止することができ、また金属粉末の特性を低下させず、従ってその後の金属部材の特性自体も低下させることがないものである。
よって、本発明は従来の問題点を一掃した金属粉末の防錆処理方法とそれに用いる防錆処理剤として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。