(57)【要約】【課題】焼結後に高い強度を持つ焼結部品を得ることができる、安定した見掛密度を持ち、成形体の割れ欠けが起き難い粉末冶金用複合金属粉末及びその製造方法を提供する。【解決手段】銅以外の金属粉に銅又は銅合金を無電解めっきする際に、めっき液に塩素を添加し、塩素濃度を２００ｐｐｍ以下の範囲で制御することを特徴とする粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅以外の金属粉に銅又は銅合金を無電解めっきする際に、めっき液に塩素を添加し、塩素濃度を２００ｐｐｍ以下の範囲で制御することを特徴とする粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項２】
塩素濃度が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項３】
塩素濃度が１ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項４】
めっき液が硫酸銅溶液であることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項５】
塩素添加を、塩化物塩により行うことを特徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項６】
銅以外の金属粉が鉄粉であることを特徴とする請求項１〜５のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項７】
無電解めっきが銅と銅より卑な金属との置換めっきであることを特徴とする請求項１〜６のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項８】
無電解めっきした複合金属粉末の銅めっき品位が１０〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜７のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項９】
無電解めっきした複合金属粉末の銅めっき品位が２０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜７のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法。
【請求項１０】
複合金属粉末の見掛密度を２．００ｇ／ｃｍ３〜１．５０ｇ／ｃｍ３の範囲の、任意の見掛密度に調整できることを特徴とする請求項１〜９のそれぞれに記載の製造方法により得られた粉末冶金用複合金属粉末。
【請求項１１】
複合金属粉末のラトラ値が成形密度５．７５ｇ／ｃｍ３時で０．８０以下であることを特徴とする請求項１０に記載の粉末冶金用複合金属粉末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結機械部品、焼結軸受等の製造に用いる粉末冶金用複合金属粉末に関し、特に粉末冶金による成形時に重要な見掛密度を安定化させ、成形後のエッジ強さを示すラトラ値を向上させることのできる粉末冶金用複合金属粉末の製造方法及び粉末冶金用複合金属粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、焼結含油軸受、焼結機械部品等の用途に使用されている複合金属粉末は、原料粉の見掛密度などの特性や気温などの製造条件の変化により、製品すなわち銅を被覆した粉末の見掛密度が大きくばらつくという問題があった。
一般に、ラトラ値が高いと成形体の割れ欠けが起き易く、特に焼結含油軸受などの比較的小さい部品の場合、割れ欠けが製品率を大きく低下させるという問題を有しているため、ラトラ値の低い複合金属粉末が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、焼結後に高い強度を持つ焼結部品を得ることができ、原料や製造条件に関係なく、希望する見掛密度を持ち、ラトラ値の低い粉末冶金用複合金属粉末及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解決するために種々検討した結果、無電解めっき液中の塩素濃度が見掛密度やラトラ値に大きく影響を及ぼすことが分かった。そして、原料や製造条件によって、この塩素濃度を調整することにより、希望する見掛密度を持ち、ラトラ値の低い粉末冶金用複合金属粉末を安定して製造できるとの知見を得た。
【０００５】
本発明はこの知見に基づいて、
１．銅以外の金属粉に銅又は銅合金を無電解めっきする際に、めっき液に塩素を添加し、塩素濃度を２００ｐｐｍ以下の範囲で制御することを特徴とする粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
２．塩素濃度が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする上記１記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
３．塩素濃度が１ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
４．めっき液が硫酸銅溶液であることを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
５．塩素添加を、塩化物塩により行うことを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
６．銅以外の金属粉が鉄粉であることを特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
７．無電解めっきが銅と銅より卑な金属との置換めっきであることを特徴とする上記１〜６のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
８．無電解めっきした複合金属粉末の銅めっき品位が１０〜５０ｗｔ％であることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
９．無電解めっきした複合金属粉末の銅めっき品位が２０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記載の粉末冶金用複合金属粉末の製造方法
１０．複合金属粉末の見掛密度を２．００ｇ／ｃｍ３〜１．５０ｇ／ｃｍ３の範囲の、任意の見掛密度に調整できることを特徴とする上記１〜９のそれぞれに記載の製造方法により得られた粉末冶金用複合金属粉末
１１．複合金属粉末のラトラ値が成形密度５．７５ｇ／ｃｍ３時で０．８０以下であることを特徴とする上記１０に記載の粉末冶金用複合金属粉末、を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、銅以外の金属粉に銅又は銅合金を無電解めっきする際に、めっき液に塩素を添加し、塩素濃度を２００ｐｐｍ以下の範囲で制御して粉末冶金用複合金属粉末を製造するものである。
これによって、粉末冶金による成形時に重要な見掛密度を希望の値にすることができ、成形後のエッジ強さを示すラトラ値を向上させることができる粉末冶金用複合金属粉末を得ることができる。
特に、無電解めっき溶液への塩素の添加は、その量を適度に調節することにより、見掛密度を変化させることがきるという著しい効果がある。これは塩素の添加により、被めっき銅粉に析出する銅が針状に析出し易くなるためと考えられる。
しかし、めっき液中の塩素濃度を上げすぎると、見掛密度が軽くなり、粉末の流動性が悪くなったり、針状の銅析出で表面積が大きくなりすぎて、鍍銅鉄粉等の銅めっきした材料が錆易くなるといった問題が発生する。例えば、錆により酸化鉄等が形成された場合、含油軸受等に使用すると、鍍銅鉄粉等に含まれるこのような酸化鉄が軸を摩耗してしまうという問題が起こる。したがって、塩素の添加量は２００ｐｐｍ以下に制限することが必要である。
【０００７】
無電解めっき溶液中の塩素濃度は、特に見掛密度を安定化させ、成形後のエッジ強さを示すラトラ値を向上させるという観点からは、５０ｐｐｍ以下、さらには１ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ以下とすることが望ましい。未添加ではラトラ値が悪く、また５０ｐｐｍを超えると粉末が酸化し易くなるからである。
無電解めっき液としては、入手し易く品質が安定している硫酸銅溶液を使用するのが工程管理上及びコスト的にも望ましいが、銅イオンを含む溶液であれば、これに限定されるものではない。
また、塩素添加のために、通常塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩化物を使用することができきるが、この他の塩化物も使用できる。
【０００８】
被被覆金属粉としては鉄粉が代表的なものであるが、鉄粉以外に亜鉛粉、錫粉等を使用することもできる。また無電解めっきとしては、銅と銅より卑な金属との置換めっきを用いることができるが、銀、金等を用いることもできる。無電解めっきした複合金属粉末の銅めっき品位は、１０〜５０ｗｔ％、好ましくは２０〜３０ｗｔ％である。
以上によって、複合金属粉末の見掛密度を２．００ｇ／ｃｍ３〜１．５０ｇ／ｃｍ３の任意の密度に調節することができ、また複合金属粉末のラトラ値を０．８０以下とすることができる。
本発明の複合金属粉末によって、従来のように原料粉の見掛密度などの特性や気温などの製造条件の変化により、製品（めっきした粉末）の見掛密度が大きくばらつくということがなくなり、また成形後のエッジ強さを示すラトラ値が低く、成形体の割れ欠けが起き難くなるという大きな効果を有するものである。
【０００９】
【実施例及び比較例】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本実施例はあくまで１例であり、この例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するものである。
【００１０】
（実施例１）
高純度硫酸銅を溶解して銅濃度４０ｇ／Ｌの硫酸銅溶液を得た。この硫酸銅溶液中の塩素濃度は、１ｐｐｍ未満であった。この硫酸銅溶液に塩化ナトリウムを加えて、塩素濃度を６．８ｐｐｍに調整した。
次に、見掛密度２．４３ｇ／ｃｍ３の還元鉄粉を原料として、置換めっきにより銅２１ｗｔ％めっき鉄粉を製造した。これによって、見掛密度が１．９ｇ／ｃｍ３の銅めっき鉄粉を得ることができた。
なお、粉末の見掛密度の測定は、見掛密度測定試験（ＪＩＳ　Ｚ２５０４）に基づいて測定したものである。
【００１１】
（実施例２）
高純度硫酸銅を溶解して銅濃度４０ｇ／Ｌの硫酸銅溶液を得た。この硫酸銅溶液中の塩素濃度は、１ｐｐｍ未満であった。この硫酸銅溶液に塩化ナトリウムを加えて、塩素濃度を４．５ｐｐｍに調整した。
次に、見掛密度２．２５ｇ／ｃｍ３の、実施例１より小さい見掛密度の還元鉄粉を原料として、置換めっきにより銅２１ｗｔ％めっき鉄粉を製造した。
これによって、実施例１と同等の見掛密度が１．９１ｇ／ｃｍ３の銅めっき鉄粉を得ることができた。なお、粉末の見掛密度の測定は、実施例１と同じ測定法による。
実施例１と実施例２の対比から明らかなように、原料粉末の見掛密度が相違していても、塩素濃度の調整により、同等の見掛密度を有する複合粉末（銅めっき鉄粉）を製造することができるという著しい効果があることが確認できた。
【００１２】
（実施例３〜６）
高純度硫酸銅を溶解して銅濃度４０ｇ／Ｌの硫酸銅溶液を得た。この硫酸銅溶液中の塩素濃度は、１ｐｐｍ未満であった。この硫酸銅溶液に塩化ナトリウムを加えて、塩素濃度を２ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、５０ｐｐｍにそれぞれ調整した液（それぞれ順に、実施例３〜６の置換めっき液）を作製した。
次に、これらの液を使用して、見掛密度２．４７ｇ／ｃｍ３の還元鉄粉を原料として、置換めっきにより銅２１ｗｔ％めっき鉄粉を製造した。
表１に、これらの銅めっき鉄粉の見掛密度、ラトラ値、水素還元減量及び焼結軸受圧環強さを測定した結果を示す。なお、粉末の見掛密度の測定及びラトラ値の測定は、実施例１と同じ測定法による。
ラトラ値の測定は、金属圧粉体のラトラ試験法（日本粉末冶金工業会規格ＪＳＰＭ標準４−６９）基づいて測定し、圧粉体密度５．７５ｇ／ｃｍ３でのラトラ値と比較したものである。
金属粉末の酸化の度合を示す値として一般的である水素還元減量は、銅粉末試験方法（日本粉末冶金工業会規格ＪＰＭＡ　Ｐ−６４）に基づき測定した。
また、めっき鉄粉に対して潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）を０．５ｗｔ％混合して得た混合粉を使用し、１０φ×１８φ×７ｍｍＨの試験片を圧粉密度５．７５ｇ／ｃｍ３に成形し、メッシュベルト炉にて焼結温度７７０°Ｃ，焼結時間２０ｍｉｎ，アンモニア分解ガス雰囲気Ｎ２：Ｈ２＝１：３で焼結した。
この焼結体を焼結含油軸受の圧環強さ試験方法（ＪＩＳ Ｚ２５０７）にもとづき圧環強さと外径寸法変化率を測定した。
表１に示すように、見掛密度が１．９５〜１．５１ｇ／ｃｍ３の範囲にあり、ラトラ値は成形密度５．７５ｇ／ｃｍ３で０．７０％〜０．５６％の範囲にある好適な銅めっき鉄粉を得ることができた。
【００１３】
【表１】
2004010932.tif 000002
【００１４】
（比較例１〜２）
高純度硫酸銅を溶解して銅濃度４０ｇ／Ｌの硫酸銅溶液を得た。比較例１については、塩化ナトリウムを添加せず、比較例２については、この硫酸銅溶液に塩化ナトリウムを加えて、塩素濃度を２５０ｐｐｍに調整した。
次に、これらの液を使用して、見掛密度２．４７ｇ／ｃｍ３の還元鉄粉を原料として、置換めっきにより銅２１ｗｔ％めっき鉄粉を製造した。
表１に、これらの銅をめっきした鉄粉の見掛密度、ラトラ値、水素還元減量及び焼結軸受圧環強さを測定した結果を示す。なお、これら粉末特性の測定及びラトラ値の測定は、実施例３〜６と同じ測定法による。
表１に示すように、比較例１の塩素を添加していない場合（塩素濃度０ｐｐｍ）には、見掛密度が２．１１ｇ／ｃｍ３となり、密度の高いめっき粉末が得られたが、ラトラ値が０．９３％（圧粉体密度５．７５ｇ／ｃｍ３でのラトラ値と比較したもの）と高くなり、粉末成形時の割れや欠けが生じ易い。
他方、塩素を多量に添加した比較例２ではラトラ値は、実施例３〜６と差がないものの、めっき後の乾燥時に酸化し易く、水素還元減量が高くなる。このめっき鉄粉を使用した焼結体の強さを示す焼結軸受圧環強さも大きく低下していることが表１からも分かる。
【００１５】
【発明の効果】
以上に示す通り、本発明の複合金属粉末は、原料粉の見掛密度などの特性や気温などの製造条件の変化により、製品（めっきした粉末）の見掛密度が大きくばらつくことがなくなり、また成形後のエッジ強さを示すラトラ値が低く、成形体の割れ欠けが起き難くなるという著しい効果を有する。