(57)【要約】【課題】流動性やホッパ排出性に優れるとともに、幅の狭い金型への充填性に優れた鉄基粉末混合物を提供する。【解決手段】鉄基粉末に、０．０２〜５．０質量％の帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％以上　〜１．２０質量％未満混合する。また、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末との合計で、鉄基粉末混合物全量に対し０．５〜１．２質量％混合してもよい。なお、鉄基粉末を、結合剤を介して表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着させてなる鉄基粉末としてもよい。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基粉末に少なくとも遊離潤滑剤粉末を混合してなる鉄基粉末混合物であって、前記遊離潤滑剤粉末を、０．０２〜　５．０質量％の帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末とし、該遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％以上〜１．２０質量％未満含むことを特徴とする鉄基粉末混合物。
【請求項２】
前記遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、合金用粉末および／または切削性改善用粉末を混合することを特徴とする請求項１に記載の鉄基粉末混合物。
【請求項３】
前記遊離潤滑剤粉末が、前記帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を含み、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末との合計量が、鉄基粉末混合物全量に対し０．５〜１．２質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄基粉末混合物。
【請求項４】
鉄基粉末に少なくとも遊離潤滑剤粉末を混合してなる鉄基粉末混合物であって、前記鉄基粉末を結合剤を介して表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着させてなる鉄基粉末とし、前記遊離潤滑剤粉末を、０．０２〜５．０質量％の帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末とし、該遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％以上〜１．２０質量％未満含有することを特徴とする鉄基粉末混合物。
【請求項５】
前記遊離潤滑剤粉末が、前記帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を含み、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末との合計含有量が、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％超〜１．２０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の鉄基粉末混合物。
【請求項６】
前記結合剤の含有量が、鉄基粉末混合物全量に対して０．１〜１．０質量％であることを特徴とする請求項４または５に記載の鉄基粉末混合物。
【請求項７】
前記帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末が、スプレー造粒法で製造された潤滑剤であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の鉄基粉末混合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末冶金用鉄基粉末混合物に係り、とくに粉末冶金用としての流動性やホッパからの排出性、幅狭の金型への充填性に優れた鉄基粉末混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末冶金用鉄基粉末混合物は、鉄基粉末としての鉄粉に、銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉等の合金用粉末と、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等の潤滑剤粉末とを混合し、さらに必要に応じてＭｎＳなどの切削性改善用粉末を混合して製造するのが一般的である。
【０００３】
しかし、このような粉末冶金用鉄基粉末混合物は、大きさ、形状および密度の異なる複数の粉末を含んでいるため、混合後の輸送、ホッパへの装入およびホッパからの排出、または金型充填時に、混合物の中で粉末が均一に分布しなくなり、偏析を生じやすいという欠点を有している。
これら偏析が生じた混合物を、加圧（圧縮）成形して成形体（圧粉体ともいう）とし、その成形体を焼結して最終製品とすると、製品毎に組成がばらついたり、寸法および強度が大きくばらつき、不良品が多発することになる。さらに、鉄基粉末に混合する銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉等は、いずれも鉄基粉末より微粉末であるため、比表面積（単位重量に対する表面積の割合）が大きく、流動性が低下する。このため、混合物の成形用金型への充填速度が低下し、成形体の生産速度を低下させる。
【０００４】
このような粉末冶金用鉄基粉末混合物の偏析を防止するために、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に、鉄基粉末表面に合金用粉末などを付着させる技術が、さらに例えば、特許文献４に、遊離潤滑剤を混合する技術が提案されている。
しかし、これらの技術で得られた鉄基粉末混合物は、流動性やホッパ排出性に必ずしも優れない場合があった。これは、とくに、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛やステアリン酸リチウムなどの金属石鹸を含まない潤滑剤を用いたときに顕著であった。
【０００５】
このような問題に対して、例えば、特許文献５には、鉄基粉末に、少なくとも１種以上の合金用粉末と融点の異なる２種以上のワックスを加えて一次混合し、一次混合工程中あるいは一次混合後に昇温してワックスの部分溶融物を生成させ、ついで二次混合しながら冷却し、ワックスの部分溶融物を冷却固着させ、部分溶融物の結合力で鉄基粉末粒子表面に合金用粉末を固着させ、さらに冷却時に金属石鹸またはワックスと、０．００１〜１重量％の帯電防止剤を加えて三次混合する、流動性に優れ見かけ密度の安定な粉末冶金用鉄基粉末混合物の製造方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献５に記載された技術で製造された鉄基混合物は、ネジ式チューブコンベアで搬送した場合に搬送コイルの回転により印加される剪断力により、帯電防止剤同志が凝集し流動性が低下するという問題が残されていた。このような問題に対し、特許文献６には、鉄基粉末に、帯電防止剤を０．０２〜１質量％含有する遊離潤滑剤粉を混合粉全量に対し０．１〜０．５質量％混合し、あるいはさらに合金用粉および／または切削性改善粉を混合した粉末冶金用鉄基混合粉が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１−２１９１０１号公報
【特許文献２】
特開平２−２１７４０３号公報
【特許文献３】
特開平３−１６２５０２号公報
【特許文献４】
特開平５−１４８５０５号公報
【特許文献５】
特開平９−７１８０１号公報
【特許文献６】
特開２０００−３５５７０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、鉄基粉末混合物には、流動性として、偏析を生じることなく成形用金型への充填速度が高いことに加えて、狭幅の金型にも完全に充填可能であることが求められている。このような要求に対し、特許文献６に記載された技術で製造された鉄基混合粉では、まだ十分なレベルの流動性を有するまでに至っていないという問題が残されていた。
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、流動性やホッパ排出性に優れるとともに、幅の狭い金型への充填性に優れた鉄基粉末混合物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、鉄基粉末混合物の幅狭の金型への充填性を検討した。その結果、鉄基粉末混合物の充填性は、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤の形状に大きく依存することを見出した。
まず、本発明の基礎となった実験結果について説明する。
【００１１】
鉄基粉末としてのアトマイズ鉄粉に、合金用粉末として、鉄基粉末と合金用粉末の合計に対し２質量％の銅粉と０．７５質量％の黒鉛粉と、さらに結合剤として、鉄基粉末と合金用粉末の合計量１００重量部に対し、ステアリン酸アミドの溶融物０．３重量部を加熱混合し、鉄基粉末表面に合金用粉末を固着処理した。
ついで、表面に合金粉末を固着処理した鉄基粉末に、帯電防止剤を０．２質量％含有させた遊離潤滑剤を混合し、鉄基粉末混合物を得た。帯電防止剤を含有させた遊離潤滑剤の配合量は、鉄基粉末混合物全量に対し０．４質量％とした。なお、帯電防止剤は、ＨＬＢ（親水性親油性バランス）が１０．５のポリオキシエチレンラウリルエーテルを用い、遊離潤滑剤はエチレンビスステアリン酸アミドを用いた。
【００１２】
なお、使用した帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤は、潤滑剤を溶融させた後、帯電防止剤を添加、混合し、スプレー造粒法で製造したものを用いた（本発明品）場合と、潤滑剤を溶融させた後、帯電防止剤を添加し、さらに混合した後、冷却し、粉砕、分級して製造したものを用いた　（従来品）場合と２通りとした。使用した遊離潤滑剤の走査型電子顕微鏡写真の一例を図３に示す。図３（ａ）に示す本発明品の場合はほぼ球状であるが、図３（ｂ）に示す従来品の場合には、不定形であった。
【００１３】
これら鉄基粉末混合物：１５０ｇを１００×２０×６０ｍｍの大きさの粉箱（図１参照）に装入した。
この粉箱を、図１に示すような配置で、２００ｍｍ／ｓの速度で金型方向に移動させ、金型の真上で１ｓ間停止・保持したのち後退させた。これにより、金型に鉄基粉末混合物が充填された。使用した金型は、キャビティの厚み：ｔｍｍ、長さ：６０ｍｍ、深さ：６０ｍｍの金型とした。なお、厚みｔｍｍは１、２、５ｍｍに変化させた。
【００１４】
充填後、４８８ＭＰａの圧力で成形し、得られた成形体の重量を測定し、充填密度（成形体重量／金型体積）を算出して、鉄基混合物の金型への充填性を評価した。得られた結果を、図２に示す。図２から、遊離潤滑剤として不定形のものを使用した鉄基粉末混合物（従来品）の場合には、金型のキャビティ厚みｔが小さくなるとともに、充填密度が減少することがわかる。例えば、金型のキャビティ厚みｔが、１ｍｍとなると、遊離潤滑剤として不定形のものを使用した場合には、見かけ密度の半分も充填されていないことがわかる。このように、金型のキャビテイ厚みが薄い場合には、遊離潤滑剤として不定形のものを用いた鉄基粉末混合物（従来品）は低い充填性しか有していないことが多い。
【００１５】
このような充填性の低い鉄基粉末混合物　（従来品）を用いて、例えば、ギア形状の金型へ充填し、成形体とした場合には、歯先の幅の狭い部位では、他の部位に比べ、充填密度が小さくなる。このような成形体を焼結した場合には、部位により収縮量が異なり、部品の寸法精度が低下する。一般に、充填密度が異なり成形密度が異なると、焼結時の寸法変化率が異なり、さらに焼結密度が異なるのである。したがって、充填密度が低いギア歯先の部位は、焼結密度が低くなりやすく、ひいては強度も低くなる。通常、ギヤにおいては歯先の部位に最大の応力が生じるため、歯先の部位は強度が高いことが要求され、充填密度が高いことが望ましいのである。
【００１６】
一方、図２から、ほぼ球状の遊離潤滑剤を使用した鉄基粉末混合物（本発明品）は、金型のキャビティ厚みが薄い場合でも、従来品よりも充填密度が高く、充填性にすぐれることがわかる。
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
【００１７】
すなわち、本発明の要旨はつぎの通りである。
（１）鉄基粉末に少なくとも遊離潤滑剤粉末を混合してなる鉄基粉末混合物であって、前記遊離潤滑剤粉末を、０．０２〜５．０質量％の帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末とし、該遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％以上〜１．２０質量％未満含むことを特徴とする鉄基粉末混合物。
（２）（１）において、前記遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、合金用粉末および／または切削性改善用粉末を混合することを特徴とする鉄基粉末混合物。
（３）（１）または（２）において、前記遊離潤滑剤粉末が、前記帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を含み、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末との合計量が、鉄基粉末混合物全量に対し０．５〜１．２質量％であることを特徴とする鉄基粉末混合物。
（４）鉄基粉末に少なくとも遊離潤滑剤粉末を混合してなる鉄基粉末混合物であって、前記鉄基粉末を結合剤を介して表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着させてなる鉄基粉末とし、前記遊離潤滑剤粉末を、０．０２〜５．０質量％の帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末とし、該遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％以上〜１．２０質量％未満含有することを特徴とする鉄基粉末混合物。
（５）（４）において、前記遊離潤滑剤粉末が、前記帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末に加えてさらに、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を含み、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末との合計含有量が、鉄基粉末混合物全量に対し０．１質量％超〜１．２０質量％以下であることを特徴とする鉄基粉末混合物。
（６）（４）または（５）において、前記結合剤の含有量が、鉄基粉末混合物全量に対して０．１〜１．０質量％であることを特徴とする鉄基粉末混合物。
（７）（１）ないし（６）のいずれかにおいて、前記帯電防止剤を含有し粉末形状がほぼ球状である遊離潤滑剤粉末が、スプレー造粒法で製造された潤滑剤であることを特徴とする鉄基粉末混合物。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の鉄基粉末混合物は、鉄基粉末に、潤滑剤粉末、あるいはさらに合金用粉末および／または切削性改善粉末を混合してなる粉末冶金用鉄基粉末混合物である。
本発明では、潤滑剤粉末の一部または全部として、０．０２〜５．０質量％の帯電防止剤を含有したほぼ球状の遊離潤滑剤粉末を配合する。遊離潤滑剤粉末に帯電防止剤を含有させることにより、ネジ式チューブ型搬送機で生じる帯電防止剤同士の凝集を防止することができる。また、帯電防止剤の含有により、遊離潤滑剤粉末表面に多くの水分子を吸着させることができる。これにより、鉄基粉末混合物の流動性、特にホッパからの排出性を改善させることができる。
【００１９】
鉄基粉末混合物の充填性は、構成する粉体間（特に、潤滑剤同士、あるいは潤滑剤と結合材）の付着力、特に分子間力の大小に支配されると言われている（例えば、上ノ薗：粉体および粉末冶金，４５（１９９８），ｐ８４９）。分子間力は、粉体のハマカー係数に比例し、水分子は、潤滑剤に比べ小さい値をもつ。したがって、鉄基粉末混合物中に、表面に水分を吸着した潤滑剤を遊離粉末として配合することにより、鉄基粉末混合物の粉体間の分子間力が低減され、このため鉄基粉末混合物の流動性が向上するものと考えられる。
【００２０】
また、本発明では、鉄基粉末混合物に混合する、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末を、粉末粒子形状がほぼ球状のものとする。帯電防止剤を含有させ帯電防止処理を施した潤滑剤粉末の粉末粒子形状を「ほぼ球状」とすることにより、充填性がさらに改善される。本発明では、とくに遊離潤滑剤と帯電防止剤の溶融混合物をスプレー造粒法で造粒処理した潤滑剤粉末を用いることが好ましい。スプレー造粒法によれば、図３（ａ）に示すように潤滑剤粉末の表面がなめらかで、ほぼ球状の粉末とすることが可能である。図３（ａ）はスプレー造粒法で製造した帯電防止剤を含むエチレンビスステアリン酸アミドの走査型電子顕微鏡写真である。
【００２１】
スプレー造粒法により製造された粉末は、球状以外に、図４に示すような、中空球状、粒子の一部が落ちくぼんだ陥没球状（図４（ａ））あるいは２つの球状粒子が連結した重なり球状（図４（ｂ））など、完全に球状でない形状となる場合もあるが、何ら問題はなく使用が可能である。本発明では、球状と、これら陥没球状、重なり球状を含め「ほぼ球状」という。
【００２２】
遊離潤滑剤粉末中の帯電防止剤の含有量が、０．０２質量％未満では、上記した効果が認められない。一方、５．０質量％を超えると、鉄基粉末混合物の流動性を低下させる。このため、本発明では、遊離潤滑剤粉末中の帯電防止剤の含有量を０．０２〜５．０質量％に限定した。なお、使用する帯電防止剤は、遊離潤滑剤粉末表面への水分子吸着を増加させるものであればよく、特に限定されないが、下記に示す帯電防止剤が好ましい。
【００２３】
好ましい帯電防止剤としては、アルキル基の炭素数が１０〜２０であるアルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルカルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダソリニウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタインから選ばれる１種、ＨＬＢ（親水性親油性バランス）が１〜１０のソルビタン脂肪酸エステル、ＨＬＢが９〜１５のポリエキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル、ＨＬＢが９〜１５のポリエキシエチレンアルキルエーテル、ＨＬＢが５〜１５のポリエキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキル基の炭素数が１０〜２０のアルキルアルカノールアミド、ないしアルキル基の炭素数が１０〜２０のポリオキシエチレンアルキルアミンが好適である。特にアルキル基の炭素数が１０〜２０のアルキルカルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダソリニウムベタイン、ＨＬＢ９〜１５のポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルジエタノールアミド、およびアルキル基の炭素数が１０〜２０のポリオキシエチレンアルキルアミンがより好ましい。
【００２４】
また、帯電防止剤を含有するほぼ球状の遊離潤滑剤粉末として使用する潤滑剤は、脂肪酸および／または脂肪酸アミドとすることが好ましい。
脂肪酸、脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの溶融混合物、エチレンビスステアリン酸アミドから選ばれた１種または２種以上とするのが好ましい。
【００２５】
帯電防止剤を含有するほぼ球形の遊離潤滑剤粉末は、鉄基粉末混合物に、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１質量％以上〜１．２０質量％未満配合される。鉄基粉末混合物に、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末を配合することにより、鉄基粉末混合物の流動性、とくにホッパからの排出性ならびに充填性を改善させることができる。帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末は、金型中で加圧成形する際に、摩擦熱で溶融あるいは軟化して潤滑効果も発揮することは言うまでもない。
【００２６】
帯電防止剤を含有するほぼ球状の遊離潤滑剤粉末の含有量が、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１質量％未満では、鉄基粉末混合物の流動性が不足する。一方、１．２０質量％以上含有すると、吸着水量の増加のため却って鉄基粉末混合物の流動性が低下する。このため、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末の含有量は、鉄基粉末混合物の全量に対し０．１質量％以上〜１．２０質量％未満の範囲に限定した。
【００２７】
また、ほぼ球状の遊離潤滑剤粉末は、通常市販の、粉末冶金用潤滑剤粉末の大きさと同等の大きさでよい。例えば、マイクロトラック法で測定した平均粒径で１０〜８０μｍとすることが好ましい。より好ましくは１０〜６０μｍである。平均粒径が８０μｍより大きいと、焼結体中に粗大な気孔を生成させる。一方、平均粒径が１０μｍ未満と細かいと、実際的に安価に製造することが困難となる。また、流動性、ホッパ排出性、充填性が悪化するものと考えられる。
【００２８】
また、本発明では遊離潤滑剤粉末として、上記した帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末以外に、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を鉄基粉末混合物に混合してもよい。帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末は、鉄基粉末混合物が金型に充填され加圧成形される際に、摩擦熱で溶融あるいは軟化して潤滑効果を発揮する。その配合量は、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末との合計量で、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．５〜１．２質量％とすることが好ましい。遊離潤滑剤粉末の合計量が、０．５質量％未満では、潤滑効果が小さく、成形後の抜出し力が高くなる。一方、遊離潤滑剤粉末の合計量が、１．２質量％を超えると鉄基粉末混合物の流動性が劣化する。このようなことから、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末の合計量は、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．５〜１．２質量％の範囲に限定することが好ましい。
【００２９】
帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末として適用できる潤滑剤としては、熱可塑性樹脂、ステアリン酸、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの溶融混合物、エチレンビスステアリン酸アミド、分子量１万以下のポリエチレン、分子量１万以下のポリエチレンとエチレンビスステアリン酸アミドの溶融混合物が例示でき、これらのうちから選ばれた１種または２種以上を複合して適用することが好ましい。
【００３０】
熱可塑性樹脂としては、単量体であるアクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび芳香族ビニル化合物から選ばれた少なくとも１種を５０質量％以上含有し、かつ１次平均粒径が０．０３〜５００万の熱可塑性樹脂粉とすることが好ましい。また、焼結炉の汚染の極めて軽微な範囲で、ステアリン酸亜鉛や、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウムを１種または２種以上、遊離潤滑剤として使用することも可能である。なお、合計含有量で最大０．３質量％とすることが好ましい。
【００３１】
本発明では、鉄基粉末は、鋼材の製造時に生成される、ミルスケールや鉄鉱石を還元した還元鉄粉、溶鋼をアトマイズ処理して製造された、アトマイズ純鉄粉、アトマイズ合金鉄粉を用いるのが好ましい。また、Ｎｉ、Ｍｏなどを予め含有した溶鋼をアトマイズ処理した予合金アトマイズ粉やＮｉ、Ｍｏ、Ｃｕの一種以上を鉄基粉末の表面に拡散付着させた部分合金化粉を用いてもよい。また、本発明では、この鉄基粉末に、さらに、合金用粉末および／または切削性改善用粉末を配合することができる。
【００３２】
なお、充填性を考慮した場合、偏析防止処理を施した鉄基混合粉末においては、アトマイズ鉄粉単独で使用するよりも、アトマイズ純鉄粉に還元粉を、アトマイズ純鉄粉と還元粉の合計１００質量部に対して、１０〜４０質量部混合することが好ましい。
また、鉄基粉末に配合する合金用粉末としては、黒鉛粉、銅粉、各種合金元素粉等のうちから選ばれた１種または２種以上が好適である。合金用粉末の配合量は、製品焼結体に要求される機械的特性に合致して適宜決定されるが、鉄基粉末混合物の全量に対し、５．０質量％以下とするのが好ましい。合金用粉末の配合量が５．０質量％を超えると、鋼粉コストが高くなるという問題がある。
【００３３】
また、焼結体の切削性を改善する目的で配合する切削性改善用粉末としては、タルク、金属硫化物粉等が例示され、これらのうちから選ばれた１種または２種が、製品焼結体に要求される特性を考慮して、適宜、選定される。切削性改善用粉末の合計配合量は、鉄基粉末混合物の全量に対し、５．０質量％以下とするのが好ましい。切削性改善用粉末の合計配合量が５．０質量％を超えると、圧縮性が低下しやすい。
【００３４】
本発明では、鉄基粉末を、表面に結合剤を介して合金用粉末および／または切削性改善用粉末を固着処理を施し付着させてなる鉄基粉末としてもよい。合金用粉末、切削性改善用粉末を、鉄基粉末表面に付着（固着）させることにより、鉄基粉末混合物の偏析を防止することができる。本発明では、鉄基粉末表面への合金用粉末および／または切削性改善用粉末の付着（固着）処理は結合剤を介して行うことが好ましい。
【００３５】
なお、付着（固着）処理は、鉄基粉末に、合金用粉末および／または切削性改善用粉末を配合し、さらに結合剤を添加し、結合剤の融点以上の温度で加熱混合して、結合剤を溶融させ、鉄基粉体の表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着させ、冷却後に結合剤の結合力で鉄基粉末の表面にこれら粉末を固着させることが好ましい。
【００３６】
また、結合剤の含有量は、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１〜１．０質量％の範囲とすることが好ましい。結合剤の含有量が、０．１質量％未満では合金用粉末等の鉄基粉末表面への付着量が低下し、鉄基粉末混合物における合金用粉末等の偏析が増加する。一方、結合剤の添加量が１．０質量％を超えるとホッパ排出性が低下する。このため、結合剤の含有量は鉄基粉末混合物の全量に対し０．１〜１．０質量％の範囲とするのが好ましい。
【００３７】
なお、鉄基粉末の表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着（固着）させるに好適な結合剤としては、ステアリン酸、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アミドとエチレンビスステアリン酸アミドとの溶融混合物、エチレンビスステアリン酸アミドのうちから選ばれた１種または２種以上の溶融混合物が好ましい。
【００３８】
これらを結合剤として用いることにより、従来用いていた金属元素を含むステアリン酸亜鉛（融点１２０℃）と同様に、この鉄基粉末混合物を金型中で加圧成形する際に、摩擦熱で溶融ないし軟化させて、本来の潤滑剤の働きをさせることもできる。
結合剤を添加し、鉄基粉末表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を固着させた鉄基粉末に、さらに帯電防止剤を含有するほぼ球状の遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１質量％以上〜１．２０質量％未満配合する。帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉を配合することにより、鉄基粉末混合物の流動性、特にホッパからの排出性、充填性を改善させることができる。なお、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末の種類、および含有量の限定理由は、表面に合金用粉末および／または切削性改善粉末を固着させない場合と同様である。
【００３９】
さらに、上記した帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末以外に、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を、鉄基粉末混合物に添加してもよい。鉄基粉末の表面に合金用粉等を結合潤滑剤を介し固着させる場合には、その含有量は、帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤と帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤との合計量が、鉄基粉末混合物に全量に対し、０．１質量％超、１．２０質量％以下とすることが好ましい。
【００４０】
遊離潤滑剤粉末の合計量が、０．１質量％以下では、潤滑効果が少なく、成形後の抜出し力が高くなる。一方、遊離潤滑剤粉末の合計量が、１．２０質量％を超えると鉄基粉末混合物の流動性が劣化し、ホッパ排出性、充填性が低下する。このため、結合剤を含む場合には、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末と帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末の合計量を、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１質量％超、１．２０質量％以下の範囲に限定するのが好ましい。
【００４１】
次に、本発明の鉄基粉末混合物の好ましい製造方法について説明する。
鉄基粉末に、あるいはさらに合金用粉末および／または切削性改善用粉末と、所定量の帯電防止剤を含有させたほぼ球状の遊離潤滑剤粉末と、あるいはさらに帯電防止剤を含まない遊離潤滑剤粉末を添加し、混合して鉄基粉末混合物とする。
【００４２】
また、鉄基粉末に、合金用粉末および／または切削性改善用粉末と、結合剤を、鉄基粉末混合物の全量に対し、０．１〜１．０質量％添加し、混合した後、さらに、結合剤が１種の場合は、結合剤の融点より１０〜１００℃高い温度で、結合剤が２種以上からなる場合は、結合剤のうちの最低の融点より１０℃以上高く、結合剤のうちの最高の融点以下の温度で加熱しながら混合し、一部が溶融した結合剤により鉄基粉末表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を付着させ、引き続き冷却して、鉄基粉末表面に合金用粉末および／または切削性改善用粉末を結合剤により固着させる。ついで、６０℃以下の温度で所定量の帯電防止剤を含有させたほぼ球状の遊離潤滑剤粉末を、さらに必要に応じて、帯電防止剤を含有しない遊離潤滑剤粉末を添加し、混合し、鉄基粉末混合物とすることが好ましい。なお、帯電防止剤を含有させたほぼ球状の遊離潤滑剤粉末は、潤滑剤と帯電防止剤との溶融混合物をスプレー造粒法で造粒処理した潤滑剤粉末を用いることが好ましい。
【００４３】
上記のようにして得た鉄基粉末の表面に黒鉛粉等を付着させた鉄基粉末混合物中に、遊離潤滑剤を適量添加した後、遊離潤滑剤の二次粒子を破壊しにくいせん断力の混合機を使用して混合を実施することが好ましい。
これは、造粒した潤滑剤の破壊を防ぐことに有効であるためである。これらミキサを使うことにより、さらに優れた、流動性やホッパ排出性が優れる鉄基粉末を製造できる。
【００４４】
この混合機には、容器回転式、機械攪拌式、流動攪拌式、無攪拌式等の、混合粉体に与えるせん断力が小さい混合機が好適である。容器回転式混合機では、水平円筒型、傾斜円筒型、Ｖ型、二重円錐型、連続Ｖ型が好ましく、攪拌羽が内蔵されている混合機も好ましい。機械攪拌式混合機では、リボン型、スクリュー型、複軸パドル型、円錐形スクリュー型、回転円板型が好ましい。流動攪拌式混合機では、流動床式、旋回流動式、ジェットポンプ式が好ましい。
【００４５】
混合機の条件は、例えば、上記したＶ型容器回転式混合機を使用する場合、粒径が１０〜８０μｍの二次粒子を少なくとも２０ｍａｓｓ％残存させるためには、２リットルの容器の回転数を１０〜１００ｒｐｍとすることが好適である。ただし、混合条件は、上記の範囲に限定されるものではなく、遊離潤滑剤の二次粒子の凝集強度に応じて、適宜決定されるものである。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
使用した帯電防止剤を表１に、潤滑剤を表２に示す。また使用した熱可塑性樹脂からなる潤滑剤を表３に示す。
鉄基粉末として表４に示す粒度分布のアトマイズ鉄粉　（平均粒径：７５μｍ）と、合金用粉末として、鉄基粉末混合物全量に対し、２質量％の銅粉（平均粒径：２３μｍ）と、０．８質量％の天然黒鉛粉（平均粒径：１４μｍ）とを、表５に示す種類、配合量の遊離潤滑剤粉末とともに、Ｖブレンダで１５ｍｉｎ混合し、鉄基粉末混合物とした。
【００４７】
帯電防止剤を含む遊離潤滑剤粉末は、以下の手順で作製した。
潤滑剤をその融点より１０〜４０℃高い温度で溶融させ、さらに表５に示す含有量となるように帯電防止剤を添加し、混合した後、スプレードライ機を用いて造粒処理を行い、ほぼ球状の帯電防止剤を含有する潤滑剤粉末を得た。なお、得られた潤滑剤粉末の平均粒径はマイクロトラック法で測定して４０〜７５μｍであった。
【００４８】
また、溶融させた潤滑剤に表５に示す含有量となるように帯電防止剤を添加し、Ｖ型ミキサにて回転数３０ｒｐｍで１０分間混合した後、冷却し、粉砕、分級して、図３（ｂ）に示すような不定形（非球形）の帯電防止剤を含有する潤滑剤粉末を得て、比較例用とした。
得られた鉄基粉末混合物について、流動性、ホッパ排出性、充填性を測定した。また、これら鉄基粉末混合物を用いた成形体の抜き出し力を測定した。測定方法はつぎの通りとした。
【００４９】
（１）流動性
鉄基粉末混合物：１００ｇを、オリフィス径５ｍｍの容器に充填し、充填してから排出するまでの時間を測定し、流動度（ｓ／１００ｇ）を求め、この流動度で流動性を評価した。
（２）ホッパ排出性
底部中央にオリフィス（直径２．０ｍｍ）を設けた容器（内径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍ）に、鉄基粉末混合物：１０００ｇを充填し、このオリフィスを通して、鉄基粉末混合物１０００ｇがすべて排出させるまでの加振回数を求め、この加振回数でホッパ排出性を評価した。
【００５０】
（３）抜出し力
鉄基粉末混合物を金型に充填し、５ｔｏｎ／ｃｍ２（４９０ＭＰａ）の圧力で圧縮し、２５ｍｍφ×２０ｍｍ高さのタブレット（成形体）に成形したのち、金型から成形体を抜き出し、そのときの抜出し力を測定した。
（４）充填性試験
図１にその配置を模式的に示す装置を用いて、鉄基粉末混合物の充填性試験を実施した。鉄基粉末混合物（供試混合粉）：１５０ｇを充填した粉箱（１００×２０×６０ｍｍ）を、２００　ｍｍ／ｓの速度で金型方向に移動させ、ｔ＝１ｍｍのキャビテイを有する金型の真上で停止させ、１ｓ間保持し鉄基粉末混合物を金型に充填したのち後退させた。充填後、４８０ＭＰａの圧力で成形し成形体とした。ついで、得られた成形体の重量を測定し、充填密度｛＝（成形体重量）／（キャビテイの体積）｝を求めた。この充填密度を粉箱中の鉄基粉末混合物の見かけ密度で割った値を充填率とし、充填性を評価した。充填率が大きいほど、充填性がよいことを示す。
【００５１】
得られた結果を表５に示す。
【００５２】
【表１】
2004002964.tif 000003
【００５３】
【表２】
2004002964.tif 000004
【００５４】
【表３】
2004002964.tif 000005
【００５５】
【表４】
2004002964.tif 000006
【００５６】
【表５】
2004002964.tif 000007
【００５７】
本発明例は、流動性が１２．９〜１３．９ｓ／１００ｇ、ホッパ排出性が２回以下、抜出し力が１０．６〜１１．０ＭＰａ　，充填値が７１〜８０％と、成形体に抜出し力が低く、かつ優れた流動性、優れたホッパ排出性、優れた充填性を有する鉄基粉末混合物となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、流動性、ホッパ排出性、充填性のうちのいずれかあるいは全部が低下している。
【００５８】
（実施例２）
鉄基粉末として、表４に示す粒度分布を有するアトマイズ純鉄粉（平均粒径：７８μｍ　）を使用した。また一部では、鉄基粉末として、表４に示す粒度分布の還元鉄粉を全量（混合物Ｎｏ．２−８）、あるいはアトマイズ鉄粉１００質量部に対し３０質量部混合した。（混合物Ｎｏ．２−７）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　鉄基粉末に、合金用粉末として、鉄基粉末混合物全量に対し、２質量％の電気銅粉（平均粒径：２５μｍ）と、１質量％の黒鉛粉（平均粒径：２３μｍ）とを、表６に示す種類、配合量の結合剤とともに、加熱混合機に装入して十分に混合した。ついで、結合剤の（最低融点＋１０℃）以上、最高融点以下の温度で混合を続けながら加熱した　（これまでを１次混合という）。
【００５９】
ついで、混合しながら、８５℃以下に冷却した。さらに、４０℃まで冷却した後、表６に示す帯電防止剤を含む遊離潤滑剤粉を添加（常温添加）し、あるいはさらに、帯電防止剤を含まない遊離潤滑剤粉を添加し、均一になるように混合し（ここまでを２次混合という）たのち、混合物を加熱混合機から排出し、鉄基粉末混合物とした。混合機としてはＷコーン型ミキサを用い、回転数を６０ｒｐｍとして１０分間混合した。
【００６０】
得られた鉄基粉末混合物について、流動性、ホッパ排出性、充填性を測定した。また、これら鉄基粉末混合物を用いた成形体の抜出し力を測定した。また、得られた鉄基粉末混合物の偏析傾向を炭素付着度で調査した。
流動性、ホッパ排出性、成形体の抜出し力、充填性の測定方法は、実施例１と同様とした。なお、炭素付着度の測定方法は次のとおりである。
（５）炭素付着度
炭素付着度は、次式により算出した。
【００６１】
炭素の付着度＝［（１００メッシュ（１５０μｍ）を通過したものから２００メッシュ（７５μｍ）を通過しない範囲の粒度までの鉄基粉末混合物のＣ分析値）／（鉄基混合物のＣ分析値）］×１００（％）
この炭素の付着度が大きいほど、鉄基混合粉における黒鉛粉の偏析が小さい個とを意味する。
【００６２】
得られた結果を表６に示す。
【００６３】
【表６】
2004002964.tif 000008
【００６４】
【表７】
2004002964.tif 000009
【００６５】
本発明例は、流動性が１２．１〜１３．０ｓ／１００ｇ、ホッパ排出性が１回以下、抜出し力が１１．０〜１２．２ＭＰａ、炭素の付着度が８０％以上、充填率が７２％以上と、抜出し力も低く、偏析傾向も小さく、また優れた流動性、優れたホッパ排出性および優れた充填性を示している。なお、アトマイズ鉄粉に還元鉄粉を混合した混合物Ｎｏ．２−７および還元粉を用いた混合物Ｎｏ．２−８は充填性がさらに向上している。
【００６６】
これに対し、本発明の範囲を外れる比較例は、流動性およびホッパ排出性が低下している。混合物Ｎｏ．２−１８、Ｎｏ．２−１９、Ｎｏ．２−２０は、帯電防止剤を含む遊離潤滑剤粉の含有量が本発明の範囲を外れているため、流動性、ホッパ排出性、充填性が低下している。また、混合物Ｎｏ．２−２１、Ｎｏ．２−２２は、遊離潤滑剤粉中の帯電防止剤量が本発明の範囲を外れるため、流動性、ホッパ排出性と充填性が劣化している。また、混合物Ｎｏ．２−２３は帯電防止剤を含有する遊離潤滑剤粉末の形状がほぼ球状でないため、充填性に劣る。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、流動性、ホッパ排出性および幅狭い金型への充填性に優れた鉄基粉末混合物を得ることができ、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填性試験に好適に使用できる試験装置の概略を模式的に示す概略説明図である。
【図２】従来の鉄基粉末混合物　（従来品）と本発明の鉄基粉末混合物　（本発明品）の充填密度と金型キャビティ厚さとの関係を示すグラフである。
【図３】潤滑剤粉末の形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。（ａ）が本発明品に使用した潤滑剤粉末の例、（ｂ）が従来品に使用した潤滑剤粉末の例を示す。
【図４】粒子形状の一例を示す模式図である。（ａ）が陥没球の例、（ｂ）が重なり球の例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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