(57)【要約】【課題】低熱膨張特性を有するプレス焼結部品を製造する保形性および焼結性に優れた原料粉末を提供する。【解決手段】希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合した低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。また、希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよびその他の元素を合計で５元素％以下含む粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合した低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。上記粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造すること。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【請求項２】
希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよびその他の元素を合計で５元素％以下含む粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【請求項３】
希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造し、該粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【請求項４】
希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよびその他の元素を合計で５元素％以下含む粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造し、該粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した原料粉末を用いてプレス焼結したことを特徴とする焼結部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低熱膨張特性を有するプレス焼結部品を製造する保形性および焼結性に優れた原料粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の焼結市場においては、焼結部品のニアネットシェイプ化、高密度化がますます進む一方で、例えば光通信機器やパソコン用部品等で使用環境が数百度になり熱膨張による寸法変化が無視できない用途がある。このような用途に対する低熱膨張焼結部品用原料粉末の開発が求められている。（例えば、文献「粉体および粉末冶金」４１（１９９４）ｐ６７１において、「粉末射出成形法により作製したコバール焼結体の特性評価」と題し、低膨張焼結材が検討されている）。しかしながら、高保形性、高密度および低熱膨張を満足するプレス焼結用原料粉末に関する例は見られない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、代表的な低熱膨張合金としてインバー合金（Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ）があるが、例えばインバー合金やパーマロイ合金のようなＦｅーＮｉ合金はオーステナイト域での焼結となるため、一般的に高密度焼結部品を得ることが困難である。そこで、Ｎｉ粉末と焼結性の良いフェライト相のＦｅ粉末を混合し焼結する方法などが検討されている。（例えば、文献「粉体および粉末冶金」４７（２０００）ｐ１２６１において、「ＭＩＭプロセスにおけるＦｅ−５０ｍａｓｓ％Ｎｉの磁気特性改善」と題し、Ｆｅ粉、Ｎｉ粉の混合が検討されている）。しかしながら、水アトマイズ粉、カルボニール粉、還元粉などのような表面に厚い酸化膜を生成している粉末を原料として使用すると高密度焼結は困難である。
【０００４】
さらに、低酸素を特徴とするガスアトマイズ粉を焼結に使用し高密度焼結体を得る研究も行われている。例えば、文献「粉体および粉末冶金」４４（１９９７）ｐ４２７１において、「金属粉末射出成形法によるＳＵＳ３０４Ｌ焼結体の機械的性質に及ぼす粉末特性の影響」なる技術内容が開示されている。しかしながら、一般的に球形をしているガスアトマイズ粉は保形性が悪く、プレス成形体のハンドリングが困難でありバインダーなどを使用することが必要なため工程が煩雑になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解決するため、発明者らは鋭意開発を進めた結果、ガスアトマイズ法により製造した粉末に、フェライト相のＦｅ基不定形状粉末を質量比で５０％以下混合した粉末を使用することで、良好な保形性、焼結性および低熱膨張特性を有する焼結用原料粉末を提供するものである。その発明の要旨とするところは、
（１）希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【０００６】
（２）希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよびその他の元素を合計で５元素％以下含む粉末に、フェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
（３）希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造し、該粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末。
【０００７】
（４）希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよびその他の元素を合計で５元素％以下含む粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造し、該粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合したことを特徴とする低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、希土類元素の少なくとも１種類を０．３〜５．０元素％およびＮｉを３４〜５０元素％含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる粉末を５ｖｏｌ％以上の窒素ガスを含むガスによりアトマイズにて製造し、該粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉を５０質量％以下混合した低熱膨張特性を有するプレス焼結部品における原料粉末にある。希土類元素の添加量が０．３元素％未満の場合は、不定形状化の効果が小さいため、保形性の改善が十分でない。また、５．０元素％を超えると保形性の改善効果が飽和することから、希土類元素を０．３〜５．０元素％とした。
【０００９】
噴霧ガスの窒素混合量が５％未満では不定形状化の効果が小さいために保形性の改善が十分でない。さらに、Ｎｉ含有量が３４元素％未満、または、５０元素％を超えると熱膨張率が増大する。また、フェライト相のＦｅ基不定形状粉末を混合することで、焼結性を損なうことなく保形性を向上させることができる。また、混合量が質量比で５０％を超えると熱膨張率が増大する。
【００１０】
本発明における希土類元素とは、周期律表３Ａ族に属するＳｃ、Ｙおよびランタノイドに分類された原子番号５７〜７１の元素のことである。原因は定かでないが、不定形状化に及ぼす効果は、ＭｍよりＹの方が大きい傾向にある。
上記手段によりアトマイズした粉末の形状は不定形状であり冷間成形後の保形性が良好である。また、粉末表面の酸化物被膜も薄く焼結性に優れる。不定形状化の原理については定かでないが、希土類元素は窒化物生成エネルギーが低いため、アトマイズ直後にこれらの微細な窒化物が粉末表面および粉末中に分散し、粉末が表面張力により球状化するのを妨げているものと推測される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成の合金を真空誘導溶解炉にて溶解し、溶解量１２００ｇを出湯温度１６５０℃、噴霧圧４ＭＰａ、噴霧ガスは表１に示すガスを用いてガスアトマイズ法により製造した後、−１５０μｍに分級して粉末を得た。この粉末にフェライト相を有するＦｅ基不定形状粉末として粒度−１５０μｍである市販の還元鉄粉を混合した混合粉末を焼結した。その結果を表１に示すように、保形性、室温から１００℃までの熱膨張率および焼結密度で評価した。
【００１２】
なお、上記評価方法としては、保形性については、ラトラ試験（ＪＰＭＡ　Ｐ１１−１９９２）：５８８ＭＰａにてφ１０×１０Ｌに成形した試験片を使用し測定した。また、室温から１００℃までの熱膨張率については、５８８ＭＰａにてφ１０×１０Ｌに成形した圧粉体を、真空中にて１１２０℃で３０ｍｉｎ焼結した焼結体を用いて測定した。さらに、焼結密度については、５８８ＭＰａにてφ１０×１０Ｌに成形した圧粉体を、真空中にて１１２０℃で３０ｍｉｎ焼結した焼結体を用い、表面を湿式研磨した後体積重量法を用い密度測定した。
【００１３】
【表１】
2004068078.tif 000002
【００１４】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜６は本発明例であり、Ｎｏ．７〜１３は比較例である。比較例Ｎｏ．７は希土類元素含有量が少ないために、保形性が劣る。比較例Ｎｏ．８は希土類元素含有量の高いことを示しており、この場合には保形性の改善効果が飽和することから、これ以上の添加にはあまり効果がないことを示している。比較例Ｎｏ．９はＮｉ量が低いために、低熱膨張特性が劣る。比較例Ｎｏ．１０はＮｉ量が高いために、同じく低熱膨張特性が劣る。比較例Ｎｏ．１１は噴霧ガス中にＮ２　が低いために、保形性が劣る。比較例Ｎｏ．１２は還元鉄粉の混合量が高いために、低熱膨張特性が劣る。比較例Ｎｏ．１３は水噴霧を使用しているために、相対密度が低い。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜６のいずれについても保形性、低熱膨張特性および相対密度において優れていることが分かる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により保形性の良好な圧粉体および高密度、低熱膨張特性を有する焼結体の原料粉末を提供することが出来る極めて優れた効果を奏するものである。