(57)【要約】  【課題】  高密度の焼結製品を得る。  【解決手段】  金属粉をダイス内で仮圧縮成形して予備プリフォームを形成する。前記予備プリフォームに潤滑剤を塗布し、この潤滑剤を塗布した予備プリフォームをダイス内で本圧縮成形する。前記本圧縮成形した予備プリフォームを仮焼結して冷間鍛造用焼結プリフォームを形成し、この焼結プリフォームを冷間鍛造し、密度を高めて、焼結製品を製造する。【選択図】  図１
2004091929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤及びカーボンが混合され、前記潤滑剤は０．６％以下である金属粉をダイス内で仮圧縮成形して予備プリフォームを形成する仮成形工程と、
　その後直接、前記予備プリフォームに潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、
　前記潤滑剤を塗布した予備プリフォームをダイス内で本圧縮成形する本成形工程と、
　前記本圧縮成形した予備プリフォームを仮焼結して冷間鍛造用焼結プリフォームを得る仮焼結工程と、
　前記焼結プリフォームを冷間鍛造する冷間鍛造工程と、を有して焼結製品を製造することを特徴とする焼結冷間鍛造方法。
【請求項２】
予備プリフォームを本圧縮した本成形工程の密度が、７．４ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする焼結冷間鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種焼結製品を製造する焼結冷間鍛造方法に関し、特に高密度組成の焼結製品を得ることができる焼結冷間鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結冷間鍛造方法は、金属粉を圧縮成形して冷間鍛造用焼結プリフォームを形成した後、このプリフォームに冷間鍛造及び焼結を施すことにより、最終の焼結製品を得るものであり、機械的強度の高い製品を得るために、高密度組成の焼結製品を得ることが望まれている。
【０００３】
ところで、この焼結冷間鍛造方法においては、プリフォームの成形及び冷間鍛造はダイス内で行われるため、このプリフォームとダイスとの焼付き防止に注意を払う必要がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、潤滑剤を１％添加混合した金属粉を圧縮成形した予備プリフォームを仮焼結して、冷間鍛造用焼結プリフォームを形成し、この焼結プリフォームに潤滑剤を塗布した後、冷間鍛造及び焼結をする改良された技術が開示してある。この改良された技術によれば、前記冷間鍛造の工程を仮圧縮成形する工程と本圧縮成形する工程とから構成し、これら仮圧縮成形工程と本圧縮成形工程との間で、即ち本圧縮成形工程の前に焼結プリフォームから潤滑剤を負圧によって吸引除去するようにしてある。これによって、プリフォーム内に残留する潤滑油がプリフォーム内部の微小空隙の圧潰消滅を妨げてポーラス状となることを防止することにより、製品の密度を高めるようにしてある。その結果、冷間鍛造後に、密度が７．４〜７．５ｇ／ｃｍ３の製品が得られる。
【特許文献１】特開平１−１２３００５号公報。
【０００５】
即ち、前記従来例によれば、予備プリフォームを圧縮成形する金属粉に１％の潤滑剤を添加している。これは、予備プリフォームを圧縮成形する場合に、予備プリフォームとダイスとの間の焼付きを防止するために有効なものであるけれども、この潤滑剤が圧縮成形時におけるプリフォーム内部の微小空間の圧潰消滅の妨げとなり、高密度の予備プリフォームが得られない。このため、前記予備プリフォームを冷間鍛造するときの焼付き防止のために予備プリフォームの表面に潤滑剤を塗布すると、この潤滑剤が予備プリフォームの内部に侵入して、冷間鍛造時の高密度化の妨げとなる。そこで、前記従来例によれば、この潤滑剤を冷間鍛造の本圧縮成形工程の前に吸引除去して高密度化を図るのであり、これによって冷間鍛造後に得られる製品の密度は７．４〜７．５ｇ／ｃｍ３程度となるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来例の製造方法によって、更に高密度組成の焼結製品を得ようとすると、冷間鍛造の成形圧力を高めなければならず、冷間鍛造時に製品の割れ等が発生する虞がある。発明者らの研究によれば、より高密度組成の焼結製品を得るには、冷間鍛造前の予備プリフォームの密度を高くしておくことが重要であることを知見した。
【０００７】
しかしながら、前記従来例にあっては、予備プリフォームを圧縮成形する金属粉に１％添加した潤滑剤が圧縮成形時におけるプリフォーム内部の微小空間の圧潰消滅の妨げとなり、高密度の予備プリフォームを得ることが困難になる。その結果、冷間鍛造後に、高密度組成の焼結製品を得ることが困難となるのである。
【０００８】
本発明は上記従来の実情に鑑みて案出されたもので、更に高密度組成の焼結製品を得ることができる焼結冷間鍛造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで請求項１記載の発明は、潤滑剤及びカーボンが混合され、前記潤滑剤は０．６％以下である金属粉をダイス内で仮圧縮成形して予備プリフォームを形成する仮成形工程と、その後直接、前記予備プリフォームに潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、前記潤滑剤を塗布した予備プリフォームをダイス内で本圧縮成形する本成形工程と、前記本圧縮成形した予備プリフォームを仮焼結して冷間鍛造用焼結プリフォームを得る仮焼結工程と、前記焼結プリフォームを冷間鍛造する冷間鍛造工程と、を有して焼結製品を製造することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記予備プリフォームを本圧縮した本成形工程の密度が、７．４ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、密度の高い焼結製品を得るためには、前記金属粉には潤滑剤を添加しないのが好ましいが、潤滑剤を混合添加する場合には０．６％以下とする。この金属粉をダイス内で仮圧縮成形して得られる予備プリフォームの密度は、５．５ｇ／ｃｍ３程度、好ましくは５．０〜６．５ｇ／ｃｍ３ とする。この仮成形工程で予備プリフォームの密度を高くすると、潤滑剤塗布工程で潤滑剤が予備プリフォーム内に侵入することが可及的に防止できる反面、金属粉に添加する潤滑剤が少量であるために、仮成形中にプリフォームとダイスとの間で焼付きを生じ易くなるものである。
【００１２】
前記予備プリフォームに塗布する潤滑剤はステアリン酸亜鉛等の通常の冷間鍛造に用いられる各種潤滑剤が適用可能である。
【００１３】
前記本成形工程では、潤滑剤を塗布した予備プリフォームを本圧縮成形して、プリフォームの密度を、好ましくは７．４ｇ／ｃｍ３ 以上に高める。この本成形工程での密度が低いと、冷間鍛造工程の前に冷間鍛造用焼結プリフォームに塗布する潤滑剤がプリフォーム内に侵入することになり、冷間鍛造工程で製品の密度を高めるうえで好ましくない。
【００１４】
前記仮焼結工程は、好ましくは７００〜９００℃以下で行い、カーボンの拡散を防止し、所定の硬さの冷間鍛造用焼結プリフォームを得る。
【００１５】
前記冷間鍛造工程では、冷間鍛造用焼結プリフォームに所定の潤滑剤を塗布した後、この冷間鍛造用焼結プリフォームがダイス内で加圧成形される。前記冷間鍛造工程では、予備プリフォームの密度が７．４ｇ／ｃｍ３以上に高められているから、７．５ｇ／ｃｍ３ 以上の密度に鍛造することができ、高密度組成の製品が容易に得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高密度組成の焼結製品が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態を示す焼結冷間鍛造方法の工程説明図である。図において、１は仮成形工程で、この仮成形工程１では、金属粉を仮成形ダイス内に充填し、このダイス内で圧粉成形して予備プリフォームを成形する。前記金属粉に潤滑剤を混合添加する場合には０．６％以下とする。潤滑剤の量を増加させると、得られるプリフォームの密度を高めることが困難になる。前記仮成形工程では密度が５．０〜６．５ｇ／ｃｍ３の予備プリフォームを成形する。
【００１９】
２は潤滑剤塗布工程である。この潤滑剤塗布工程２では、前記仮成形工程１で得られた予備プリフォームの所定箇所に、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を塗布する。
【００２０】
３は本成形工程である。この本成形工程３では、潤滑剤を塗布した予備プリフォームを本成形ダイス内に挿入して本圧縮成形し、予備プリフォームの密度を７．４ｇ／ｃｍ３以上に高める。
【００２１】
４は、前記本成形工程３で密度が高められた予備プリフォームを仮焼結する仮焼結工程である。この仮焼結工程４は、７００〜９００℃の還元雰囲気中で行い、カーボンの拡散を防止し、所定の硬さの冷間鍛造用プリフォームを得る。 
【００２２】
５は冷間鍛造工程である。この冷間鍛造工程５は、前記仮焼結工程４を完了した冷間鍛造用プリフォームの所定箇所に潤滑剤を塗布し、この冷間鍛造用プリフォームを鍛造ダイス内に挿入して行う。この場合の成形圧力は最終製品の密度によって各種選択可能であるけれども、密度が７．５ｇ／ｃｍ３以上の製品を得るためには、７ｔｏｎ／ｃｍ２以上の圧力で加圧成形（鍛造）される。
【００２３】
前記冷間鍛造工程５での冷間鍛造に先立ち、通常の冷間鍛造で行われているのと同様に、冷間鍛造用プリフォームの所定箇所に潤滑剤を塗布するのであるが、この実施形態によれば、冷間鍛造用プリフォームの密度が７．４ｇ／ｃｍ３以上に高められているので、塗布した潤滑剤がプリフォームの内部に侵入することなく表面に滞留する。これによって、潤滑剤が冷間鍛造時のプリフォームとダイスとの間を潤滑して焼付きを防止することができ、効果的な冷間鍛造作業が成就される。また、潤滑剤がプリフォーム内に侵入することがないから、プリフォーム内に侵入した潤滑剤が鍛造時の微小空隙の圧潰消滅を妨げて製品の密度を高めることを困難とすることが、有利に回避される。
【００２４】
これによって、前記冷間鍛造工程５では、密度が７．５ｇ／ｃｍ３ 以上の製品を容易に得ることができる。
【００２５】
前記冷間鍛造工程５を終えた製品は、本焼結工程６において１１００℃〜１３００℃で焼結され、更に熱処理工程７において所定の熱処理が施される。
【００２６】
これによって、焼結体の密度が７．５ｇ／ｃｍ３ 以上の高密度組成の製品が容易に得られる。
【実施例】
【００２７】
具体的に次のような条件で実験した結果について説明する。
【００２８】
０．２％の潤滑剤を混合添加した金属粉をダイス内に充填して圧粉成形し、密度が５．５ｇ／ｃｍ３ の予備プリフォームを成形した。この予備プリフォームにステアリン酸亜鉛を塗布した後、本成形工程３のダイス内で８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力を以て加圧成形することにより、密度が７．４５ｇ／ｃｍ３の予備プリフォームが得られた。
【００２９】
ここで、前記金属粉に混合添加する潤滑剤の量を変化させ、潤滑剤の混合添加量が０．２％，０．３％，０．４％，０．５％，０．７５％である金属粉をそれぞれ仮圧縮成形して各種の予備プリフォームを形成し、この予備プリフォームを本圧縮成形した場合に、成形圧力と密度との関係は図２に示すような結果が得られた。即ち、潤滑剤を０．６％混合添加した場合には成形圧力を１０ｔｏｎ／ｃｍ２とすることにより密度が７．４１ｇ／ｃｍ３のプリフォームが得られた。つまり、成形圧力を１０ｔｏｎ／ｃｍ２として、密度が７．４ｇ／ｃｍ３の予備プリフォームを得るためには、金属粉に潤滑剤を０．６％混合添加することが可能である結果が得られた。
【００３０】
前記予備プリフォーム、即ち密度が７．４５ｇ／ｃｍ３ の予備プリフォームを７００〜９００℃の還元雰囲気中で仮焼結して、冷間鍛造用焼結プリフォームを形成し、この冷間鍛造用焼結プリフォームに潤滑剤を塗布した後、ダイス中で７ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力を以て加圧成形（冷間鍛造）した結果、密度が７．６２ｇ／ｃｍ３の製品が得られた。また、成形圧力を１０ｔｏｎ／ｃｍ２に上昇させた場合には、密度が７．６４ｇ／ｃｍ３の製品が得られた。また、成形圧力を１４ｔｏｎ／ｃｍ２に上昇させた場合には、密度が７．６６ｇ／ｃｍ３の製品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
　本発明に係る焼結冷間鍛造方法は、高密度組成の焼結製品が容易に得られることから、各種焼結製品を製造する焼結冷間鍛造方法、特に高密度組成の焼結製品を得ることができる焼結冷間鍛造方法等に好都合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を示す冷間鍛造焼結方法の工程説明図である。
【図２】金属粉に混合添加する潤滑剤の量をパラメータとして、本成形工程において得られた、成形圧力と密度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  仮成形工程
２  潤滑剤塗布工程
３  本成形工程
４  仮焼結工程
５  冷間鍛造工程
６  本焼結工程
【図１】
2004091929.tif 000003
【図２】
2004091929.tif 000004