(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
【請求項２】
Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２４質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上３２質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で５質量％以上１８質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．４質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．２質量％以上０．６質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０３質量％以上０．２質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０３質量％以上０．２質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
【請求項３】
Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１８質量％以上２３質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが９質量％以上３６質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で７質量％以上１６質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．５質量％以上１質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．３質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０５質量％以上０．１質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０５質量％以上０．１質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。
【請求項４】
さらに、Ｆｅが０．５質量％以上５質量％以下の割合で含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項５】
さらに、Ｆｅが０．８質量％以上３質量％以下の割合で含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項６】
さらに、Ｆｅが１質量％以上２．５質量％以下の割合で含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項７】
前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．３以上３以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項８】
前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．５以上２以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項９】
前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．７５以上１．３以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項１０】
前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．０５質量％以上０．６質量％以下である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項１１】
前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．１０質量％以上０．４８質量％以下である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項１２】
前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．１２質量％以上０．２４質量％以下である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項１３】
平均粒径が０．５μｍ以上３０μｍ以下である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末を含むことを特徴とするコンパウンド。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の粉末冶金用金属粉末を含むことを特徴とする造粒粉末。
【請求項１６】
Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする焼結体。
【請求項１７】
請求項１６に記載の焼結体を含むことを特徴とする耐熱部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および耐熱部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金法では、金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形して成形体を得た後、成形体を脱脂・焼結することにより、焼結体を製造する。このような焼結体の製造過程では、金属粉末の粒子同士の間で原子の拡散現象が生じ、これにより成形体が徐々に緻密化することによって焼結に至る。
【０００３】
例えば、特許文献１には、１５〜３０原子％の希土類金属を含み、残部が遷移金属からなる合金粉末が焼結されてなる光磁気記録媒体用ターゲットが提案されている。そして、このターゲットは、耐食性を改善する元素として、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等を１５原子％以下で添加することが開示されている。これにより、特許文献１に記載の発明では、ターゲットの機械的強度の向上が図られている。
【０００４】
一方、特許文献２には、ＺｒおよびＳｉを含み、残部がＦｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１種と不可避元素とで構成された粉末冶金用金属粉末が提案されている。このような粉末冶金用金属粉末によれば、焼結性の向上が図られることにより、高密度の焼結体を容易に製造することができる。かかる焼結体は、近年、各種機械部品や構造部品等に幅広く用いられるようになってきている。
【０００５】
ところが、焼結体の用途によっては、さらなる緻密化が必要とされている場合もある。このような場合、焼結体に対してさらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）のような追加処理を行うことで高密度化を図っているが、作業工数が大幅に増加するとともに高コスト化を免れない。
【０００６】
そこで、追加処理等を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な金属粉末の実現に期待が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３０２４６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−８７４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末、コンパウンドおよび造粒粉末、ならびに高密度の焼結体および耐熱部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１５質量％以上２４質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが７質量％以上３２質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で５質量％以上１８質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．４質量％以上１．２質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．２質量％以上０．６質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０３質量％以上０．２質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０３質量％以上０．２質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１８質量％以上２３質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが９質量％以上３６質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で７質量％以上１６質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．５質量％以上１質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．３質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０５質量％以上０．１質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０５質量％以上０．１質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、合金組成の最適化が図られ、粉末冶金用金属粉末の焼結時の緻密化を促進することができる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。
【００１１】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Ｆｅが０．５質量％以上５質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Ｆｅが０．８質量％以上３質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、Ｆｅが１質量％以上２．５質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。
これにより、製造される焼結体の機械的特性をより高めることができる。
【００１２】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．３以上３以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．５以上２以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率を前記第１元素の原子量で除した値をＸ１とし、前記第２元素の含有率を前記第２元素の原子量で除した値をＸ２としたとき、Ｘ１／Ｘ２は、０．７５以上１．３以下であることが好ましい。
【００１３】
これにより、粉末冶金用金属粉末が焼成されたとき、第１元素の炭化物等の析出と第２元素の炭化物等の析出のタイミングのずれを最適化することができる。その結果、成形体中に残存する空孔を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最小限に抑えることができる。したがって、高密度で焼結体特性に優れた焼結体を製造可能な粉末冶金用金属粉末が得られる。
【００１４】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．０５質量％以上０．６質量％以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．１０質量％以上０．４８質量％以下であることが好ましい。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、前記第１元素の含有率と前記第２元素の含有率の合計が０．１２質量％以上０．２４質量％以下であることが好ましい。
これにより、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。
【００１５】
本発明の粉末冶金用金属粉末では、平均粒径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
これにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。
【００１７】
本発明のコンパウンドは、本発明の粉末冶金用金属粉末を含むことを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能なコンパウンドが得られる。
【００１８】
本発明の造粒粉末は、本発明の粉末冶金用金属粉末を含むことを特徴とする。
これにより、高密度の焼結体を製造可能な造粒粉末が得られる。
【００１９】
本発明の焼結体は、Ｃｏが主成分であり、
Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、
Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、
ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、
Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、
Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、ＮｂおよびＨｆからなる群から選択される１種の元素を第１元素とし、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が前記第１元素より大きい元素または元素周期表における族が前記第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が前記第１元素より大きい元素を第２元素としたとき、
前記第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、
前記第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体が得られる。
【００２０】
本発明の耐熱部品は、本発明の焼結体を含むことを特徴とする。
これにより、追加処理を施すことなく、高密度で耐熱性に優れた耐熱部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の耐熱部品の第１実施形態を適用したターボチャージャー用ノズルベーンを示す側面図（翼部を平面視したときの図）である。
【図２】図１に示すノズルベーンの平面図である。
【図３】図１に示すノズルベーンの背面図である。
【図４】本発明の耐熱部品の第２実施形態を適用した圧縮機翼を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および耐熱部品について詳細に説明する。
【００２３】
［粉末冶金用金属粉末］
まず、本発明の粉末冶金用金属粉末について説明する。
【００２４】
粉末冶金では、粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、所望の形状に成形した後、脱脂・焼結することにより、所望の形状の焼結体を得ることができる。このような粉末冶金技術によれば、その他の冶金技術に比べ、複雑で微細な形状の焼結体をニアネット（最終形状に近い形状）で製造することができるという利点を有する。
【００２５】
粉末冶金に用いられる粉末冶金用金属粉末としては、従来、その組成を適宜変えることにより、製造される焼結体の高密度化を図る試みがなされてきた。しかしながら、焼結体には空孔が形成され易いため、溶製材と同等の機械的特性を得るには、焼結体においてさらなる高密度化を図る必要があった。
【００２６】
そこで、従来では、得られた焼結体に対し、さらに熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）等の追加処理を施すことにより、高密度化を図ることもあった。しかしながら、このような追加処理は、多くの手間やコストを伴うため、焼結体の用途を広げる際の足かせとなる。
【００２７】
上記のような問題に鑑み、本発明者は、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を得るための条件について鋭意検討を重ねた。その結果、金属粉末を構成する合金の組成を最適化することにより、焼結体の高密度化が図られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２８】
具体的には、本発明の粉末冶金用金属粉末は、Ｃｏが主成分であり、Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、後述する第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、後述する第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。このような金属粉末によれば、合金組成の最適化が図られた結果、焼結時の緻密化を特に高めることができる。その結果、追加処理を施すことなく、高密度の焼結体を製造することができる。
【００２９】
そして、焼結体の高密度化が図られることで、機械的特性に優れた焼結体が得られることになる。このような焼結体は、例えば機械部品や構造部品といった外力（荷重）が加わる用途にも幅広く適用可能なものとなる。
【００３０】
なお、第１元素とは、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの７元素からなる群から選択される１種の元素である。また、第２元素とは、前記７元素からなる群から選択される１種の元素であって元素周期表における族が第１元素よりも大きい元素、または、前記７元素からなる群から選択される１種の元素であるとともに元素周期表における族が第１元素と同じでかつ元素周期表における周期が第１元素より大きい元素である。
【００３１】
以下、本発明の粉末冶金用金属粉末の合金組成についてさらに詳述する。なお、以下の説明では、粉末冶金用金属粉末を単に「金属粉末」ということもある。
【００３２】
（Ｃｒ）
Ｃｒ（クロム）は、製造される焼結体に耐食性および耐酸化性を付与する元素であり、Ｃｒを含む金属粉末を用いることで、長期にわたって高い機械的特性を維持し得る焼結体が得られる。このため、例えば高温に曝されたとしてもその機能を維持し得る構造部品を実現することができる。
【００３３】
金属粉末におけるＣｒの含有率は、１０質量％以上２５質量％以下とされるが、好ましくは１５質量％以上２４質量％以下とされ、より好ましくは１８質量％以上２３質量％以下とされる。Ｃｒの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性が不十分になり、耐熱性が低下する。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、焼結性が低下し、焼結体の高密度化が困難になる。これにより、製造される焼結体の耐食性（耐熱性）を高めることが困難になる。
【００３４】
（Ｎｉ）
Ｎｉ（ニッケル）は、Ｃｒとともに添加されることにより、焼結体の表面に形成されるクロム酸化物層の孔食や腐食の進展速度が引き下げられ、焼結体の高温下での強度（耐熱性）を高める。また、オーステナイト化が図られることにより、高温下においても焼結体中の結晶相の安定化が図られるため、かかる観点からも焼結体の耐熱性を図ることができる。
【００３５】
金属粉末におけるＮｉの含有率は、５質量％以上４０質量％以下とされるが、好ましくは７質量％以上３７質量％以下とされ、より好ましくは９質量％以上３６質量％以下とされる。Ｎｉの含有率が前記下限値を下回ると、耐食性や耐熱性が低下する。一方、Ｎｉの含有率が前記上限値を上回ると、相対的にＣｒやＣｏの含有量が低下するため、耐食性や耐熱性が低下する。
【００３６】
（ＭｏおよびＷ）
Ｍｏ（モリブデン）およびＷ（タングステン）は、それぞれ製造される焼結体の耐熱性を強化する。ＭｏおよびＷは、それぞれＣと結合して炭化物を形成するが、この炭化物が高温強度を高めると考えられる。また、Ｃｒと組み合わせて用いられることにより、高温下においても焼結体の機械的強度や硬度を高めることができる。したがって、焼結体の耐熱性を高めることができる。
【００３７】
金属粉末は、ＭｏおよびＷの少なくとも一方を含む。そして、金属粉末におけるＭｏおよびＷの含有率は、ＭｏおよびＷの合計で２質量％以上２０質量％以下とされるが、好ましくは５質量％以上１８質量％以下とされ、より好ましくは７質量％以上１６質量％以下とされる。ＭｏおよびＷの合計の含有率が前記下限値を下回ると、焼結体の耐熱性を十分に高めることができないおそれがある。一方、ＭｏおよびＷの合計の含有率が前記上限値を上回ると、金属間化合物が多く形成されて焼結体が脆化するおそれがある。
【００３８】
なお、金属粉末がＭｏとＷの双方を含む場合、ＭｏとＷの比率は、特に限定されないものの、質量比で１０：９０以上９０：１０以下であるのが好ましく、２０：８０以上８０：２０以下であるのがより好ましい。
【００３９】
（Ｓｉ）
Ｓｉ（ケイ素）は、製造される焼結体の耐食性および機械的特性を高めるように作用する。Ｓｉの添加によって合金中では、Ｃｏ等の金属元素の酸化物が還元される一方、Ｓｉの一部が酸化した酸化ケイ素が生成される。酸化ケイ素としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２等が挙げられる。このような酸化ケイ素は、金属粉末の焼結時において金属結晶が成長する際に、金属結晶が著しく肥大化するのを抑制する。このため、Ｓｉが添加された合金では、金属結晶の粒径が小さく抑えられることとなり、焼結体の耐食性および機械的特性をより高めることができる。特に、Ｓｉ原子が置換型元素としてＣｏ原子を置換することにより、結晶構造がやや歪み、ヤング率が高くなる。したがって、Ｓｉを添加することにより、優れた機械的特性、特に優れたヤング率を得ることができる。その結果、より高い耐変形性を高温下でも有する焼結体が得られる。
【００４０】
金属粉末におけるＳｉの含有率は、０．３質量％以上１．５質量％以下とされるが、０．４質量％以上１．２質量％以下であるのが好ましく、０．５質量％以上１質量％以下であるのがより好ましい。Ｓｉの含有率が前記下限値を下回ると、焼成条件によっては、酸化ケイ素の量が少なくなり過ぎるため、金属粉末の焼結時において金属結晶が肥大し易くなるおそれがある。一方、Ｓｉの含有率が前記上限値を上回ると、焼成条件によっては、酸化ケイ素の量が多くなり過ぎるため、酸化ケイ素が空間的に連続して分布する領域が生じ易くなる。この領域では、機械的特性が低下する可能性が高くなる。
【００４１】
（Ｃ）
Ｃ（炭素）は、後述する第１元素や第２元素と併用されることで、焼結性を特に高め、高密度化を図ることができる。具体的には、第１元素や第２元素は、それぞれがＣと結合することにより、炭化物を生成する。この炭化物が分散して析出することにより、結晶粒の著しい成長を防止する効果が生じる。このような効果が得られる明確な理由は不明であるが、理由の１つとして、分散した析出物が障害となって結晶粒の著しい成長を阻害するため、結晶粒のサイズのバラツキが抑えられることが考えられる。これにより、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止されるため、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が得られる。
【００４２】
金属粉末におけるＣの含有率は、０．０５質量％以上０．８質量％以下とされるが、好ましくは０．２質量％以上０．６質量％以下とされ、より好ましくは０．３質量％以上０．５質量％以下とされる。Ｃの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、結晶粒が成長し易くなり、焼結体の機械的特性が不十分になる。一方、Ｃの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、Ｃが多くなり過ぎるため、かえって焼結性が低下する。
【００４３】
（第１元素および第２元素）
第１元素および第２元素は、炭化物や酸化物（以下、まとめて「炭化物等」ともいう。）を析出させる。そして、この析出した炭化物等は、金属粉末が焼結するとき、結晶粒の著しい成長を阻害すると考えられる。その結果、前述したように、焼結体中に空孔が生じ難くなるとともに、結晶粒の肥大化が防止され、高密度でかつ機械的特性の高い焼結体が得られる。
【００４４】
加えて、詳しくは後述するが、析出した炭化物等が結晶粒界において酸化ケイ素の集積を促進し、その結果、結晶粒の肥大化を抑えつつ、焼結の促進と高密度化とが図られる。
【００４５】
ところで、第１元素および第２元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される２種の元素であるが、長周期型元素周期表の３Ａ族または４Ａ族に属する元素（Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ）を含むことが好ましい。第１元素および第２元素の少なくとも一方として３Ａ族または４Ａ族に属する元素を含むことにより、焼結中において、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素が除去され、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。
【００４６】
また、第１元素は、前述したように、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であればよいが、好ましくは前記群のうち、長周期型元素周期表の３Ａ族または４Ａ族に属する元素とされる。前記群のうちの３Ａ族または４Ａ族に属する元素は、金属粉末中に酸化物として含まれている酸素を除去し、金属粉末の焼結性を特に高めることができる。これにより、焼結後に結晶粒内に残存する酸素濃度の低減を図ることができる。その結果、焼結体の酸素含有率の低減を図り、高密度化を図ることができる。また、これらの元素は、活性が高い元素であるため、速やかな原子拡散をもたらすと考えられる。このため、この原子拡散が駆動力となって金属粉末の粒子間距離が効率よく縮まり、粒子間にネックを形成することによって成形体の緻密化が促進される。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００４７】
一方、第２元素は、前述したように、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される１種の元素であって、かつ、第１元素とは異なる元素であればよいが、好ましくは前記群のうち、長周期型元素周期表の５Ａ族に属する元素とされる。前記群のうち５Ａ族に属する元素は、特に、前述した炭化物等を効率よく析出させるため、焼結時の結晶粒の著しい成長を効率よく阻害することができる。その結果、微細な結晶粒の生成を促進させ、焼結体の高密度化と機械的特性の向上とを図ることができる。
【００４８】
なお、上述したような元素からなる第１元素と第２元素との組み合わせでは、それぞれの効果が互いに阻害し合うことなく発揮される。このため、このような第１元素および第２元素を含む金属粉末は、とりわけ高密度な焼結体を製造可能なものとなる。
【００４９】
また、より好ましくは、第１元素が４Ａ族に属する元素であり、第２元素がＮｂである組み合わせが採用される。
【００５０】
また、さらに好ましくは、第１元素がＺｒまたはＨｆであり、第２元素がＮｂである組み合わせが採用される。
このような組み合わせが採用されることにより、上述した効果がより顕著になる。
【００５１】
また、これらの元素のうち、Ｚｒはフェライト生成元素であるため、体心立方格子相を析出させる。この体心立方格子相は、他の結晶格子相に比べて焼結性に優れているため、焼結体の高密度化に寄与する。
【００５２】
金属粉末における第１元素の含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、好ましくは０．０３質量％以上０．２質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％以上０．１質量％以下とされる。第１元素の含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、第１元素を添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、第１元素の含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、第１元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。
【００５３】
金属粉末における第２元素の含有率は、０．０１質量％以上０．５質量％以下とされるが、好ましくは０．０３質量％以上０．２質量％以下とされ、より好ましくは０．０５質量％以上０．１質量％以下とされる。第２元素の含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、第２元素を添加する効果が希薄になるため、製造される焼結体の高密度化が不十分になる。一方、第２元素の含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、第２元素が多くなり過ぎるため、前述した炭化物等の比率が多くなり過ぎて、かえって高密度化が損なわれる。
【００５４】
なお、前述したように、第１元素および第２元素は、それぞれ炭化物等を析出させるが、第１元素として前述したように３Ａ族または４Ａ族に属する元素を選択し、第２元素として前述したように５Ａ族に属する元素を選択した場合、金属粉末を焼結する際に、第１元素の炭化物等が析出するタイミングと第２元素の炭化物等が析出するタイミングとが互いにずれると推測される。このように炭化物等が析出するタイミングがずれることにより、焼結が徐々に進行することになるため、空孔の生成が抑えられ、緻密な焼結体が得られるものと考えられる。すなわち、第１元素の炭化物等と第２元素の炭化物等の双方が存在していることにより、高密度化を図りつつ、結晶粒の肥大化を抑制することが可能になると考えられる。
【００５５】
また、第１元素の含有率と第２元素の含有率の比率は、第１元素として選択された元素の原子量および第２元素として選択された元素の原子量を考慮して設定されるのが好ましい。
【００５６】
具体的には、第１元素をＥ１とし、第２元素をＥ２としたとき、第１元素Ｅ１の含有率（質量％）を第１元素の原子量で除した値を指数Ｘ１とし、第２元素Ｅ２の含有率（質量％）を第２元素の原子量で除した値を指数Ｘ２としたとき、指数Ｘ２に対する指数Ｘ１の比率Ｘ１／Ｘ２は０．３以上３以下であるのが好ましく、０．５以上２以下であるのがより好ましく、０．７５以上１．３以下であるのがさらに好ましい。Ｘ１／Ｘ２を前記範囲内に設定することにより、金属粉末が焼成されたとき、第１元素の炭化物等の析出のタイミングと第２元素の炭化物等の析出のタイミングとのずれを最適化することができる。これにより、成形体中に残存する空孔を内側から順次掃き出すようにして排出することができるので、焼結体中に生じる空孔を最小限に抑えることができる。したがって、Ｘ１／Ｘ２を前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。また、第１元素の原子数と第２元素の原子数とのバランスが最適化されるため、第１元素によってもたらされる効果と第２元素によってもたらされる効果とが相乗的に発揮され、とりわけ高密度の焼結体を得ることができる。
【００５７】
ここで、第１元素および第２元素の具体的な組み合わせの例について、上述した比率Ｘ１／Ｘ２の範囲に基づき、第２元素Ｅ２の含有率（質量％）に対する第１元素Ｅ１の含有率（質量％）の比率Ｅ１／Ｅ２についても算出する。
【００５８】
例えば、第１元素Ｅ１がＺｒであり、第２元素Ｅ２がＮｂである場合、Ｚｒの原子量が９１．２であり、Ｎｂの原子量が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．２９以上２．９５以下であるのが好ましく、０．４９以上１．９６以下であるのがより好ましい。
【００５９】
また、第１元素Ｅ１がＨｆであり、第２元素Ｅ２がＮｂである場合、Ｈｆの原子量が１７８．５であり、Ｎｂの原子量が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．５８以上５．７６以下であるのが好ましく、０．９６以上３．８４以下であるのがより好ましい。
【００６０】
また、第１元素Ｅ１がＴｉであり、第２元素Ｅ２がＮｂである場合、Ｔｉの原子量が４７．９であり、Ｎｂの原子量が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５５以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０３以下であるのがより好ましい。
【００６１】
また、第１元素Ｅ１がＮｂであり、第２元素Ｅ２がＴａである場合、Ｎｂの原子量が９２．９であり、Ｔａの原子量が１８０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５４以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０３以下であるのがより好ましい。
【００６２】
また、第１元素Ｅ１がＹであり、第２元素Ｅ２がＮｂである場合、Ｙの原子量が８８．９であり、Ｎｂの原子量が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．２９以上２．８７以下であるのが好ましく、０．４８以上１．９１以下であるのがより好ましい。
【００６３】
また、第１元素Ｅ１がＶであり、第２元素Ｅ２がＮｂである場合、Ｖの原子量が５０．９であり、Ｎｂの原子量が９２．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１６以上１．６４以下であるのが好ましく、０．２７以上１．１０以下であるのがより好ましい。
【００６４】
また、第１元素Ｅ１がＴｉであり、第２元素Ｅ２がＺｒである場合、Ｔｉの原子量が４７．９であり、Ｚｒの原子量が９１．２であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１６以上１．５８以下であるのが好ましく、０．２６以上１．０５以下であるのがより好ましい。
【００６５】
また、第１元素Ｅ１がＺｒであり、第２元素Ｅ２がＴａである場合、Ｚｒの原子量が９１．２であり、Ｔａの原子量が１８０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．１５以上１．５１以下であるのが好ましく、０．２５以上１．０１以下であるのがより好ましい。
【００６６】
また、第１元素Ｅ１がＺｒであり、第２元素Ｅ２がＶである場合、Ｚｒの原子量が９１．２であり、Ｖの原子量が５０．９であることから、Ｅ１／Ｅ２は０．５４以上５．３８以下であるのが好ましく、０．９０以上３．５８以下であるのがより好ましい。
【００６７】
なお、上述する組み合わせ以外についても、上記と同様にしてＥ１／Ｅ２を算出することができる。
【００６８】
また、第１元素Ｅ１の含有率と第２元素Ｅ２の含有率の合計をＥ１＋Ｅ２としたとき、Ｅ１＋Ｅ２は０．０５質量％以上０．６質量％以下であるのが好ましく、０．１０質量％以上０．４８質量％以下であるのがより好ましく、０．１２質量％以上０．２４質量％以下であるのがさらに好ましい。第１元素の含有率と第２元素の含有率の合計を前記範囲内に設定することで、金属粉末が焼成される際に第１元素または第２元素が十分に作用するための量が確保されるので、製造される焼結体の高密度化が必要かつ十分なものとなる。
【００６９】
また、Ｓｉの含有率に対する第１元素Ｅ１の含有率と第２元素Ｅ２の含有率の合計の比率を（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉとしたとき、（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉは０．０３以上２以下であるのが好ましく、０．０５以上１以下であるのがより好ましく、０．１以上０．５以下であるのがさらに好ましい。（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｓｉを前記範囲内に設定することで、Ｓｉを添加した場合の靭性の低下等が、第１元素および第２元素の添加によって十分に補われる。その結果、高密度であるにもかかわらず、靭性といった機械的特性に優れ、かつ、Ｓｉに由来する耐食性にも優れた焼結体が得られる。
【００７０】
加えて、第１元素および第２元素が適量添加されることにより、焼結体中の結晶粒界において、第１元素の炭化物等および第２元素の炭化物等が「核」となり、酸化ケイ素の集積が起こると考えられる。酸化ケイ素が結晶粒界に集積することにより、結晶粒内の酸化物濃度が低下するため、焼結の促進が図られる。その結果、焼結体の高密度化がさらに促進されるものと考えられる。
【００７１】
さらには、析出した酸化ケイ素は、集積する過程において結晶粒界の三重点に移動し易いので、この点での結晶成長が抑制される（ピン留め効果）。その結果、結晶粒の著しい成長が抑制され、より微細な結晶を有する焼結体が得られる。このような焼結体は、機械的特性が特に高いものとなる。
【００７２】
さらには、Ｃの含有率に対する第１元素Ｅ１の含有率と第２元素Ｅ２の含有率の合計の比率を（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃとしたとき、（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃは０．０５以上３以下であるのが好ましく、０．１以上２以下であるのがより好ましく、０．２以上１以下であるのがさらに好ましい。（Ｅ１＋Ｅ２）／Ｃを前記範囲内に設定することで、Ｃを添加した場合の硬度の上昇および靭性の低下と、第１元素および第２元素の添加によってもたらされる高密度化とを両立させることができる。その結果、引張強さや靭性といった機械的特性に優れた焼結体が得られる。
【００７３】
なお、金属粉末には、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａからなる群から選択される２種の元素が含まれていればよいが、この群から選択される元素であって、この２種の元素とは異なる元素がさらに含まれていてもよい。すなわち、金属粉末には、前記群から選択される３種以上の元素が含まれていてもよい。これにより、組み合わせ方によって多少異なるものの、前述した効果をさらに増強することができる。
【００７４】
（その他の元素）
本発明の粉末冶金用金属粉末は、上述した元素の他、必要に応じて、さらにＦｅ、Ｂ、ＭｎおよびＳのうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれていてもよい。
Ｆｅ（鉄）は、製造される焼結体に高い機械的特性を付与する。
金属粉末におけるＦｅの含有率は、特に限定されないが、０．５質量％以上５質量％以下であるのが好ましく、０．８質量％以上３質量％以下であるのがより好ましく、１質量％以上２．５質量％以下であるのがさらに好ましい。金属粉末におけるＦｅの含有率を前記範囲内に設定することにより、製造される焼結体の機械的特性をより高めることができる。
【００７５】
なお、Ｆｅの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、焼結体の機械的特性を十分に高めることができないおそれがある。一方、Ｆｅの含有率が前記上限値を上回ると、全体の組成によっては、焼結体の耐食性や耐酸化性が低下するおそれがある。
【００７６】
Ｂ（ホウ素）は、結晶粒界を強化して焼結体の高温強度および延性を向上させる。
金属粉末におけるＢの含有率は、特に限定されないが、０．００２質量％以上０．１質量％以下であるのが好ましく、０．００４質量％以上０．０５質量％以下であるのがより好ましく、０．００６質量％以上０．０２質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｂの含有率を前記範囲内に設定することで、耐熱性および伸びに優れた焼結体が得られる。
【００７７】
なお、Ｂの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐熱性が低下したり脆性が増したりするおそれがある。一方、Ｂの含有率が前記上限値を上回ると、かえって耐熱性や延性が低下するおそれがある。
【００７８】
Ｍｎ（マンガン）は、Ｓｉと同様、製造される焼結体に耐食性および高い機械的特性を付与する。
金属粉末におけるＭｎの含有率は、特に限定されないが、０．００５質量％以上０．３質量％以下であるのが好ましく、０．０１質量％以上０．１質量％以下であるのがより好ましい。Ｍｎの含有率を前記範囲内に設定することで、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。また、高温時（赤熱時）の脆性の増大を抑制することができる。
【００７９】
なお、Ｍｎの含有率が前記下限値を下回ると、全体の組成によっては、製造される焼結体の耐食性や機械的特性を十分に高められないおそれがあり、一方、Ｍｎの含有率が前記上限値を上回ると、かえって耐食性や機械的特性が低下するおそれがある。
【００８０】
Ｓ（硫黄）は、製造される焼結体の被削性を高める。
金属粉末におけるＳの含有率は、特に限定されないが、０．５質量％以下であるのが好ましく、０．０１質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましい。Ｓの含有率を前記範囲内に設定することで、製造される焼結体の密度の大幅な低下を招くことなく、製造される焼結体の被削性をより高めることができる。
【００８１】
この他、本発明の粉末冶金用金属粉末には、Ｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｄ等が添加されていてもよい。その場合、これらの元素の含有率は、特に限定されないが、それぞれ０．０５質量％以下であるのが好ましく、合計でも０．２質量％未満であるのが好ましい。なお、これらの元素は、不可避的に含まれていてもよい。
【００８２】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末には、不純物が含まれていてもよい。不純物としては、上述した元素以外の全ての元素が挙げられ、具体的には、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉ等が挙げられる。これらの不純物の混入量は、各々の元素が前述した必須元素の各含有量よりも少なくなるように制御されているのが好ましい。また、これらの不純物の混入量は、各々の元素が０．０３質量％未満となるように設定されるのが好ましく、０．０２質量％未満となるように設定されるのがより好ましい。また、合計でも０．３質量％未満とされるのが好ましく、０．２質量％未満とされるのがより好ましい。なお、これらの元素は、その含有率が前記範囲内であれば、前述したような効果が阻害されないので、意図的に添加されていてもよい。
【００８３】
一方、Ｏ（酸素）も、意図的に添加されたり不可避的に混入したりしてもよいが、その量は０．８質量％以下程度であるのが好ましく、０．５質量％以下程度であるのがより好ましい。金属粉末中の酸素量をこの程度に収めることで、焼結性が高くなり、高密度で機械的特性に優れた焼結体が得られる。なお、下限値は特に設定されないが、量産容易性等の観点から０．０３質量％以上であるのが好ましい。
【００８４】
Ｃｏ（コバルト）は、本発明の粉末冶金用金属粉末を構成する合金のうち含有率が最も高い成分（主成分）であり、焼結体の特性に大きな影響を及ぼす。Ｃｏの含有率は、特に限定されないが、４５質量％以上であるのが好ましく、５０質量％以上であるのがより好ましい。
【００８５】
また、粉末冶金用金属粉末の組成比は、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７（２０００）に規定された鉄及び鋼−原子吸光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５８（２００７）に規定された鉄及び鋼−ＩＣＰ発光分光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５３（２００２）に規定された鉄及び鋼−スパーク放電発光分光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５６（１９９７）に規定された鉄及び鋼−蛍光Ｘ線分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１〜Ｇ  １２３７に規定された重量・滴定・吸光光度法等により特定することができる。具体的には、例えばＳＰＥＣＴＲＯ社製固体発光分光分析装置（スパーク放電発光分光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａ）や、（株）リガク製ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）が挙げられる。
【００８６】
なお、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１〜Ｇ  １２３７は、下記の通りである。
ＪＩＳ  Ｇ  １２１１（２０１１）  鉄及び鋼−炭素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１２（１９９７）  鉄及び鋼−けい素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１３（２００１）  鉄及び鋼中のマンガン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１４（１９９８）  鉄及び鋼−りん定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１５（２０１０）  鉄及び鋼−硫黄定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１６（１９９７）  鉄及び鋼−ニッケル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１７（２００５）  鉄及び鋼−クロム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１８（１９９９）  鉄及び鋼−モリブデン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２１９（１９９７）  鉄及び鋼−銅定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２０（１９９４）  鉄及び鋼−タングステン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２１（１９９８）  鉄及び鋼−バナジウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２２（１９９９）  鉄及び鋼−コバルト定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２３（１９９７）  鉄及び鋼−チタン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２４（２００１）  鉄及び鋼中のアルミニウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２５（２００６）  鉄及び鋼−ひ素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２６（１９９４）  鉄及び鋼−すず定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２７（１９９９）  鉄及び鋼中のほう素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２８（２００６）  鉄及び鋼−窒素定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２２９（１９９４）  鋼−鉛定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３２（１９８０）  鋼中のジルコニウム定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３３（１９９４）  鋼−セレン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３４（１９８１）  鋼中のテルル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３５（１９８１）  鉄及び鋼中のアンチモン定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３６（１９９２）  鋼中のタンタル定量方法
ＪＩＳ  Ｇ  １２３７（１９９７）  鉄及び鋼−ニオブ定量方法
【００８７】
また、Ｃ（炭素）およびＳ（硫黄）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１（２０１１）に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）−赤外線吸収法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ−２００が挙げられる。
【００８８】
さらに、Ｎ（窒素）およびＯ（酸素）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２２８（２００６）に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、ＪＩＳ  Ｚ  ２６１３（２００６）に規定された金属材料の酸素定量方法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置、ＴＣ−３００／ＥＦ−３００が挙げられる。
【００８９】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下であるのがさらに好ましい。このような粒径の粉末冶金用金属粉末を用いることにより、焼結体中に残存する空孔が極めて少なくなるため、特に高密度で機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。
【００９０】
なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。
【００９１】
また、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記下限値を下回った場合、成形し難い形状を成形する際に成形性が低下し、焼結密度が低下するおそれがあり、前記上限値を上回った場合、成形時に粒子間の隙間が大きくなるので、やはり焼結密度が低下するおそれがある。
【００９２】
また、粉末冶金用金属粉末の粒度分布は、できるだけ狭いのが好ましい。具体的には、粉末冶金用金属粉末の平均粒径が前記範囲内であれば、最大粒径が２００μｍ以下であるのが好ましく、１５０μｍ以下であるのがより好ましい。粉末冶金用金属粉末の最大粒径を前記範囲内に制御することにより、粉末冶金用金属粉末の粒度分布をより狭くすることができ、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００９３】
なお、上記の最大粒径とは、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から９９．９％となるときの粒径のことをいう。
【００９４】
また、粉末冶金用金属粉末の粒子の短径をＳ［μｍ］とし、長径をＬ［μｍ］としたとき、Ｓ／Ｌで定義されるアスペクト比の平均値は、０．４以上１以下程度であるのが好ましく、０．７以上１以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の粉末冶金用金属粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、成形された際の充填率が高められる。その結果、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【００９５】
なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、長径に直交する方向においてとりうる最大長さである。また、アスペクト比の平均値は、１００個以上の粒子について測定されたアスペクト比の値の平均値として求められる。
【００９６】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末のタップ密度は、３．５ｇ／ｃｍ３以上であるのが好ましく、４ｇ／ｃｍ３以上であるのがより好ましい。このようにタップ密度が大きい粉末冶金用金属粉末であれば、成形体を得る際に、粒子間の充填性が特に高くなる。このため、最終的に、特に緻密な焼結体を得ることができる。
【００９７】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末の比表面積は、特に限定されないが、０．１ｍ２／ｇ以上であるのが好ましく、０．２ｍ２／ｇ以上であるのがより好ましい。このように比表面積の広い粉末冶金用金属粉末であれば、表面の活性（表面エネルギー）が高くなるため、より少ないエネルギーの付与でも容易に焼結することができる。したがって、成形体を焼結する際に、成形体の内側と外側とで焼結速度の差が生じ難くなり、内側に空孔が残存して焼結密度が低下するのを抑制することができる。
【００９８】
また、本発明の粉末冶金用金属粉末は、単一の組成の粒子のみからなる粉末（プレアロイ粉末）であってもよいが、互いに組成の異なる複数種の粒子を混合してなる混合粉末（プレミックス粉末）であってもよい。プレミックス粉末の場合、それ全体で前述したような組成比を満たしていればよい。これにより、プレミックス粉末は、前述したのと同様の効果をもたらし、高密度な焼結体の製造を可能にする。
【００９９】
プレミックス粉末の具体例としては、例えば、前述した組成比からＣ（炭素）を減じた粉末とＣ粉末（炭素粉末）との混合粉末や、前述した組成比から第１元素および第２元素を減じた粉末と第１元素の粉末と第２元素の粉末との混合粉末等が挙げられる。なお、混合粉末における複数種の粉末の組み合わせは、特に限定されず、いかなる組み合わせであってもよい。
【０１００】
［焼結体の製造方法］
次に、このような本発明の粉末冶金用金属粉末を用いて焼結体を製造する方法について説明する。
【０１０１】
焼結体を製造する方法は、［Ａ］焼結体製造用の組成物を用意する組成物調製工程と、［Ｂ］成形体を製造する成形工程と、［Ｃ］脱脂処理を施す脱脂工程と、［Ｄ］焼成を行う焼成工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【０１０２】
［Ａ］組成物調製工程
まず、前述した実施形態に係る粉末冶金用金属粉末と、バインダーとを用意し、これらを混練機により混練し、混練物を得る。
【０１０３】
この混練物（本発明のコンパウンドの実施形態）は、粉末冶金用金属粉末を含み、これが均一に分散している。すなわち、混練物は、粉末冶金用金属粉末と、その粒子同士を結着するバインダーと、を含む。このような混練物（コンパウンド）によれば、高密度の焼結体を容易に製造することができる。
【０１０４】
本発明の粉末冶金用金属粉末は、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。
【０１０５】
このうち、本発明の粉末冶金用金属粉末は、アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであるのがより好ましい。アトマイズ法は、溶融金属（溶湯）を、高速で噴射された流体（液体または気体）に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。粉末冶金用金属粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、成形した際に充填率の高いものが得られる。すなわち、高密度な焼結体を製造可能な粉末を得ることができる。
【０１０６】
なお、アトマイズ法として、水アトマイズ法を用いた場合、溶融金属に向けて噴射される水（以下、「アトマイズ水」という。）の圧力は、特に限定されないが、好ましくは７５ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（７５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされ、より好ましくは、９０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（９００ｋｇｆ／ｃｍ２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされる。
【０１０７】
また、アトマイズ水の水温も、特に限定されないが、好ましくは１℃以上２０℃以下程度とされる。
【０１０８】
さらに、アトマイズ水は、溶湯の落下経路上に頂点を有し、外径が下方に向かって漸減するような円錐状に噴射される場合が多い。この場合、アトマイズ水が形成する円錐の頂角は、１０°以上４０°以下程度であるのが好ましく、１５°以上３５°以下程度であるのがより好ましい。これにより、前述したような組成の粉末冶金用金属粉末を、確実に製造することができる。
【０１０９】
また、水アトマイズ法（特に高速回転水流アトマイズ法）によれば、とりわけ速く溶湯を冷却することができる。このため、広い合金組成において高品質な粉末が得られる。
【０１１０】
また、アトマイズ法において溶湯を冷却する際の冷却速度は、１×１０４℃／ｓ以上であるのが好ましく、１×１０５℃／ｓ以上であるのがより好ましい。このような急速な冷却により、均質な粉末冶金用金属粉末が得られる。その結果、高品質な焼結体を得ることができる。
【０１１１】
なお、このようにして得られた粉末冶金用金属粉末に対し、必要に応じて、分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。
【０１１２】
一方、バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１１３】
また、バインダーの含有率は、混練物全体の２質量％以上２０質量％以下程度であるのが好ましく、５質量％以上１０質量％以下程度であるのがより好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、成形性よく成形体を形成することができるとともに、密度を高め、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、これにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。すなわち、高密度でかつ寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【０１１４】
また、混練物中には、必要に応じて、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１１５】
さらに、混練物中には、粉末冶金用金属粉末、バインダー、可塑剤の他に、例えば、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じ添加することができる。
【０１１６】
なお、混練条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の金属組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度：５０℃以上２００℃以下程度、混練時間：１５分以上２１０分以下程度とすることができる。
【０１１７】
また、混練物は、必要に応じ、ペレット（小塊）化される。ペレットの粒径は、例えば、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度とされる。
【０１１８】
なお、後述する成形方法によっては、混練物に代えて、造粒粉末を製造するようにしてもよい。これらの混練物および造粒粉末等が、後述する成形工程に供される組成物の一例である。
【０１１９】
本発明の造粒粉末の実施形態は、前述した実施形態に係る粉末冶金用金属粉末を含み、これに造粒処理を施すことにより、複数個の金属粒子同士をバインダーで結着してなるものである。このような造粒粉末によれば、高密度の焼結体を容易に製造することができる。
【０１２０】
造粒粉末の製造に用いられるバインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１２１】
このうち、バインダーとしては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むものが好ましい。これらのバインダー成分は、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粉末を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。
【０１２２】
また、バインダーの含有率は、造粒粉末全体の０．２質量％以上１０質量％以下程度であるのが好ましく、０．３質量％以上５質量％以下程度であるのがより好ましく、０．３質量％以上２質量％以下であるのがさらに好ましい。バインダーの含有率が前記範囲内であることにより、著しく大きな粒子が造粒されたり、造粒されていない金属粒子が大量に残存してしまったりするのを抑制しつつ、造粒粉末を効率よく形成することができる。また、成形性が向上するため、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、バインダーの含有率を前記範囲内としたことにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。
【０１２３】
さらに、造粒粉末中には、必要に応じて、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物が添加されていてもよい。
【０１２４】
一方、造粒処理としては、例えば、スプレードライ（噴霧乾燥）法、転動造粒法、流動層造粒法、転動流動造粒法等が挙げられる。
【０１２５】
なお、造粒処理では、必要に応じて、バインダーを溶解する溶媒が用いられる。かかる溶媒としては、例えば、水、四塩化炭素のような無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒のような有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上の混合物が用いられる。
【０１２６】
造粒粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下程度であるのが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下程度であるのがより好ましく、２５μｍ以上６０μｍ以下程度であるのがさらに好ましい。このような粒径の造粒粉末は、良好な流動性を有し、成形型の形状をより忠実に反映させ得るものとなる。
【０１２７】
なお、平均粒径は、レーザー回折法により得られた質量基準での累積粒度分布において、累積量が小径側から５０％になるときの粒径として求められる。
【０１２８】
［Ｂ］成形工程
次に、混練物または造粒粉末を成形して、目的の焼結体と同形状の成形体を製造する。
【０１２９】
成形体の製造方法（成形方法）としては、特に限定されず、例えば、圧粉成形（圧縮成形）法、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法、押出成形法、３次元成形法（３Ｄ造形法）等の各種成形法を用いることができる。
【０１３０】
このうち、圧粉成形法の場合の成形条件は、用いる粉末冶金用金属粉末の組成や粒径、バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件によって異なるが、成形圧力が２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下（２ｔ／ｃｍ２以上１０ｔ／ｃｍ２以下）程度であるのが好ましい。
【０１３１】
また、金属粉末射出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、射出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ２以上５ｔ／ｃｍ２以下）程度であるのが好ましい。
【０１３２】
また、押出成形法の場合の成形条件は、諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、押出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ２以上５ｔ／ｃｍ２以下）程度であるのが好ましい。
【０１３３】
このようにして得られた成形体は、金属粉末の複数の粒子の間隙に、バインダーが一様に分布した状態となる。
【０１３４】
また、３次元成形法の具体例としては、例えば、材料押出堆積法、マテリアルジェッティング法、バインダージェッティング法、光造形法等が挙げられる。
【０１３５】
なお、作製される成形体の形状寸法は、以降の脱脂工程および焼成工程における成形体の収縮分を見込んで決定される。
【０１３６】
［Ｃ］脱脂工程
次に、得られた成形体に脱脂処理（脱バインダー処理）を施し、脱脂体を得る。
【０１３７】
具体的には、成形体を加熱して、バインダーを分解することにより、成形体中からバインダーを除去して、脱脂処理がなされる。この脱脂処理は、例えば、成形体を加熱する方法、バインダーを分解するガスに成形体を曝す方法等が挙げられる。
【０１３８】
成形体を加熱する方法を用いる場合、成形体の加熱条件は、バインダーの組成や配合量によって若干異なるものの、温度１００℃以上７５０℃以下×０．１時間以上２０時間以下程度であるのが好ましく、１５０℃以上６００℃以下×０．５時間以上１５時間以下程度であるのがより好ましい。これにより、成形体を焼結させることなく、成形体の脱脂を必要かつ十分に行うことができる。その結果、脱脂体の内部にバインダー成分が多量に残留してしまうのを確実に防止することができる。
【０１３９】
また、成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、大気のような酸化性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。
【０１４０】
一方、バインダーを分解するガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。
なお、このような脱脂工程は、脱脂条件の異なる複数の過程（ステップ）に分けて行うことにより、成形体中のバインダーをより速やかに、そして、成形体に残存させないように分解・除去することができる。
【０１４１】
また、必要に応じて、脱脂体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的に寸法精度の高い焼結体を容易に得ることができる。
【０１４２】
［Ｄ］焼成工程
前記工程［Ｃ］で得られた脱脂体を、焼成炉で焼成して焼結体を得る。
【０１４３】
この焼結により、粉末冶金用金属粉末は、粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。この際、前述したようなメカニズムによって、脱脂体が速やかに焼結される。その結果、全体的に緻密な高密度の焼結体が得られる。
【０１４４】
焼成温度は、成形体および脱脂体の製造に用いた粉末冶金用金属粉末の組成や粒径等によって異なるが、一例として９８０℃以上１４５０℃以下程度とされる。また、好ましくは１０５０℃以上１３５０℃以下程度とされる。
【０１４５】
また、焼成時間は、０．２時間以上７時間以下とされるが、好ましくは１時間以上６時間以下程度とされる。
【０１４６】
なお、焼成工程においては、途中で焼成温度や後述する焼成雰囲気を変化させるようにしてもよい。
【０１４７】
焼成条件をこのような範囲に設定することにより、焼結が進み過ぎて過焼結となり結晶組織が肥大化するのを防止しつつ、脱脂体全体を十分に焼結させることができる。その結果、高密度であり、かつ特に機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。
【０１４８】
また、焼成温度が比較的低温であることから、焼成炉による加熱温度を一定に制御し易く、したがって、脱脂体の温度も一定になり易い。その結果、より均質な焼結体を製造することができる。
【０１４９】
さらには、前述したような焼成温度は、一般的な焼成炉で十分に実現可能な焼成温度であるため、安価な焼成炉が利用可能であるとともに、ランニングコストも抑えることができる。換言すれば、前記焼成温度を超える場合には、特殊な耐熱材料を用いた高価な焼成炉を利用する必要があり、しかもランニングコストも高くなるおそれがある。
【０１５０】
また、焼成の際の雰囲気は、特に限定されないが、金属粉末の著しい酸化を防止することを考慮した場合、水素のような還元性ガス雰囲気、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が好ましく用いられる。
【０１５１】
なお、上述した一連の工程に代えて、すなわち、組成物調製工程、成形工程、脱脂工程および焼成工程に代えて、金属粉末にレーザー等のエネルギー線を照射して焼結させることにより焼結体を製造するようにしてもよい。この方法では、平らに敷き詰めた金属粉末に対してレーザー等のエネルギー線を照射し、照射領域において金属粉末を焼結させることにより、照射領域の形状に応じた任意の形状の焼結体を製造する（粉末焼結積層造形法）。これにより、より簡易に焼結体を製造することができる。
【０１５２】
このようにして得られた焼結体は、前述した実施形態に係る粉末冶金用金属粉末の組成を有するものとなる。
すなわち、本実施形態に係る焼結体は、Ｃｏが主成分であり、Ｃｒが１０質量％以上２５質量％以下の割合で含まれ、Ｎｉが５質量％以上４０質量％以下の割合で含まれ、ＭｏおよびＷの少なくとも一方が合計で２質量％以上２０質量％以下の割合で含まれ、Ｓｉが０．３質量％以上１．５質量％以下の割合で含まれ、Ｃが０．０５質量％以上０．８質量％以下の割合で含まれ、前述した第１元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれ、前述した第２元素が０．０１質量％以上０．５質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする。
【０１５３】
このような焼結体は、追加処理を施すことなく、高密度で機械的特性に優れたものとなる。すなわち、本発明の粉末冶金用金属粉末とバインダーとを含む組成物を、成形した後、脱脂・焼結して製造された焼結体は、従来の金属粉末を焼結してなる焼結体に比べて相対密度が高くなる。よって、本発明であれば、ＨＩＰ処理のような追加処理を施さなければ到達し得なかった高密度の焼結体を、追加処理なしに実現することができる。
【０１５４】
具体的には、本発明によれば、粉末冶金用金属粉末の組成によって若干異なるものの、一例として従来よりも２％以上の相対密度の向上が期待できる。
【０１５５】
その結果、得られた焼結体の相対密度は、一例として９７％以上になることが期待できる（好ましくは９８％以上、より好ましくは９８．５％以上）。このような範囲の相対密度を有する焼結体は、粉末冶金技術を利用することで目的とする形状に限りなく近い形状を有するものであるにもかかわらず、溶製材に匹敵する優れた機械的特性を有するものとなるため、ほとんど後加工を施すことなく各種の機械部品や構造部品等に適用可能なものとなる。
【０１５６】
また、得られた焼結体は、追加処理を施さなくても十分に高い密度と機械的特性とを有しているが、さらなる高密度化および機械的特性の向上を図るために、各種の追加処理が施されてもよい。
【０１５７】
この追加処理としては、例えば、前述したＨＩＰ処理のような高密度化を図る追加処理であってもよく、各種焼き入れ処理、各種サブゼロ処理、各種焼き戻し処理、各種焼き鈍し処理等であってもよい。これらの追加処理は単独で行われてもよく、複数が組み合わされて行われてもよい。
【０１５８】
また、上述した焼成工程や各種追加処理においては、金属粉末中（焼結体中）の軽元素が揮発し、最終的に得られる焼結体の組成は、金属粉末中の組成から若干変化している場合もある。
【０１５９】
例えば、Ｃについては、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の５％以上１００％以下の範囲内（好ましくは３０％以上１００％以下の範囲内）で変化する可能性がある。
【０１６０】
また、Ｏについても、工程条件や処理条件に応じて異なるものの、最終的な焼結体における含有率が、粉末冶金用金属粉末における含有率の１％以上５０％以下の範囲内（好ましくは３％以上５０％以下の範囲内）で変化する可能性がある。
【０１６１】
一方、前述したように、製造された焼結体は、必要に応じて行われる追加処理の一環でＨＩＰ処理に供されてもよい。ただし、本発明で得られる焼結体は、焼成工程の終了時点ですでに十分な高密度化が図られている。このため、さらにＨＩＰ処理を施したとしても、それ以上の高密度化は進み難い。
【０１６２】
加えて、ＨＩＰ処理では、圧力媒体を介して被処理物（焼結体）を加圧する必要があるため、被処理物が汚染されたり、汚染に伴って被処理物の組成や物性が意図しない変化を生じたり、汚染に伴って被処理物が変色したりするおそれがある。また、加圧されることにより被処理物内において残留応力が発生あるいは増加し、これが経時的に解放されるのに伴って変形や寸法精度の低下といった不具合の発生を招くおそれがある。
【０１６３】
これに対し、本発明によれば、このようなＨＩＰ処理を施すことなく、十分に密度の高い焼結体を製造可能であるため、ＨＩＰ処理を施した場合と同様の高密度化および高強度化が図られた焼結体を得ることができる。そして、このような焼結体は、汚染や変色、意図しない組成や物性の変化等が少なく、変形や寸法精度の低下といった不具合の発生も少ないものとなる。よって、本発明によれば、機械的強度および寸法精度が高く、耐久性に優れた焼結体を効率よく製造することができる。
【０１６４】
また、本発明で製造された焼結体は、機械的特性を向上させる目的の追加処理をほとんど必要としないため、組成や結晶組織が焼結体全体で均一になり易い。このため、構造的な等方性が高く、形状によらず全方位からの荷重に対する耐久性に優れたものとなる。
【０１６５】
［耐熱部品］
≪第１実施形態≫
本発明の耐熱部品は、例えば過給機用部品に適用可能である。後述する過給機用部品は、本発明の耐熱部品の第１実施形態であって、本実施形態に係る焼結体を含む。すなわち、後述する過給機用部品は、その少なくとも一部が本実施形態に係る焼結体で構成されている。このような過給機用部品は、追加処理を施すことなく、高密度で耐熱性に優れた耐熱部品となる。
【０１６６】
このような過給機用部品としては、例えば、ターボチャージャー用ノズルベーン、ターボチャージャー用タービンホイール、ウェストゲートバルブ、タービンハウジング等が挙げられる。これらの過給機用部品はいずれも、長期にわたって高温に曝されるとともに、場合によっては他の部品との間で摺動するため、耐摩耗性が要求される。前述したように、本発明の焼結体は、高密度であるため、優れた耐熱性および機械的特性を有する。このため、長期にわたる耐久性に優れた過給機用部品が得られる。
【０１６７】
以下、過給機用部品の例として、ターボチャージャー用ノズルベーン（以下、省略して「ノズルベーン」ともいう。）について説明する。ノズルベーンは、可変容量型ターボチャージャーに用いられ、ノズル開度を調整することによって過給圧を制御するための弁体である。
【０１６８】
図１は、本発明の耐熱部品の第１実施形態を適用したターボチャージャー用ノズルベーンを示す側面図（翼部を平面視したときの図）であり、図２は、図１に示すノズルベーンの平面図であり、図３は、図１に示すノズルベーンの背面図である。
【０１６９】
図１に示すノズルベーン１は、軸部１１および翼部１２を有している。
軸部１１は、その主要部の横断面形状が軸線１３を中心軸とする円形をなしている。この軸部１１は、その翼部１２側（図１にて左側）の部分が図示しないノズルマウントに回動可能に支持され、翼部１２とは反対側（図１にて右側）の部分が図示しないノズルプレートに固定される。これにより、軸線１３まわりに翼部１２を回動させてその角度を変化させることができ、ノズル開度を調整することができる。
【０１７０】
また、軸部１１の一端面（図１にて右側の端面）には、センター穴１４が形成されている。このセンター穴１４は、その横断面形状が円形をなし、その中心が軸線１３に一致するように形成されている。
【０１７１】
また、軸部１１の一端側（図１にて右側）の外周面には、軸線１３を介して互いに対向する一対の平坦部１５（２面カット部）が設けられている（図３参照）。
【０１７２】
このような各平坦部１５は、図示しないレバープレートに形成された当て付け面に当て付けられた状態で用いられる。軸部１１の軸線１３まわりの回動角が規制され、ノズルベーン１の軸線１３まわりの回動角を高精度に調整することができる。また、各平坦部１５は、翼部１２の突出方向（翼面）に対して角度θにて傾斜するように形成されている（図３参照）。
【０１７３】
一方、軸部１１の他端側（図１にて左側の端部）には、翼部１２が設けられている。すなわち、翼部１２は、軸部１１の一方の端部から突出するように設けられている。
【０１７４】
また、軸部１１の他端側には、軸部１１の外側に突出するフランジ部１６が形成されている。
【０１７５】
このような翼部１２は、その平面視にて、図１に示すように、軸部１１の軸線１３に垂直な方向に延在する帯状をなしている。また、軸部１１からの翼部１２の突出長さは、一端側（図１にて下側）が他端側（図１にて上側）よりも長くなっている。
【０１７６】
また、翼部１２の平面視での幅方向（図１にて左右方向）での両端部における縁部には、面取り１７、１８が施されている。
【０１７７】
また、図２、図３に示すように、翼部１２は、その厚さ方向に若干湾曲している。また、翼部１２は、その厚さが延在方向（突出方向）で各端へ向け漸減している。
【０１７８】
以上のようなノズルベーン１は、本発明の焼結体の実施形態で構成されている。本発明の焼結体は高密度であるため、ノズルベーン１は優れた耐熱性および機械的特性を有し、耐摩耗性に優れたものとなる。また、ノズルベーン１は複雑な形状であっても寸法精度の高いものとなる。その結果、長期にわたる耐久性に優れた過給機を実現することができる。
【０１７９】
≪第２実施形態≫
本発明の耐熱部品は、例えばジェットエンジン用部品や発電タービン用部品である圧縮機翼に適用可能である。かかる圧縮機翼は、本発明の耐熱部品の第２実施形態であって、その少なくとも一部が本発明の焼結体の実施形態で構成されている。
【０１８０】
図４は、本発明の耐熱部品の第２実施形態を適用した圧縮機翼を示す斜視図である。図４に示す圧縮機翼２は、互いに同心状に設けられた内側リム２１および外側リム２２と、これらの間に設けられるとともに内側リム２１の円周方向に並べられた翼部２３と、を備えている。内側リム２１および外側リム２２は、それぞれ環状をなしている。また、翼部２３は、湾曲した曲面を含む平板状をなしている。そして、翼部２３の翼端（端面）が、内側リム２１の外周面と外側リム２２の内周面とに結合されている。なお、図４は、圧縮機翼２の一部を切り出して図示したものである。
【０１８１】
このような圧縮機翼２は、ジェットエンジンや発電用ガスタービンを構成する部品の１つであり、翼部２３が気体を受けることによって内側リム２１のさらに内側に設けられているタービン軸を回転させる。これにより、ジェットエンジンや発電用ガスタービン内において圧縮機が気体を圧縮することができる。
【０１８２】
内側リム２１、外側リム２２および翼部２３は、互いに別の部材であってもよいが、図４に示す圧縮機翼２は、内側リム２１と外側リム２２と翼部２３とが一体になっている。このため、各部の相対的な位置精度が高く、圧縮機翼としての性能に優れている。そして、圧縮機翼２の全体を本発明の焼結体の実施形態で構成することにより、寸法精度に優れた圧縮機翼２が得られる。
【０１８３】
また、一般に圧縮機翼では、空力性能を向上させる必要性から、翼部の形状をより肉薄でかつ湾曲した曲面を含むような三次元形状にすることが求められている。
【０１８４】
かかる問題に対し、圧縮機翼２の全体が粉末冶金法で製造された焼結体で構成されていることにより、肉薄でかつ複雑な三次元形状を有する翼部２３を含んでいても、寸法精度の高い圧縮機翼２を実現することができる。
【０１８５】
また、本実施形態に係る焼結体は、高密度で耐熱性に優れているため、圧縮機翼２の機械的特性の向上にも寄与する。すなわち、一般に圧縮機翼は、空気流路を構成する部品であるため、高温下でも振動に対して十分な疲労強度や耐摩耗性等が求められる。
【０１８６】
かかる問題に対し、圧縮機翼２は、本実施形態に係る焼結体で構成されているため、高密度で耐熱性に優れるとともに十分な耐摩耗性を有している。したがって、長期にわたる耐久性に優れた圧縮機翼２が得られる。
【０１８７】
さらには、各種成形法を用いて製造されるため、圧縮機翼２の製造にあたっては、焼結後の後加工がほとんど必要ないか、あるいは加工量を少なく抑えられる。また、前述したように、高密度化が図られているため、ＨＩＰ処理のような追加処理も不要である。このため、製造コストの低減が図られるとともに、後加工痕がもたらす不具合の発生を最小限に留めることができる。
【０１８８】
以上、本発明の粉末冶金用金属粉末、コンパウンド、造粒粉末、焼結体および耐熱部品について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１８９】
例えば、本発明の焼結体は、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機（例えばロケット等）用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機のような電気機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品、原子力発電所、火力発電所、水力発電所、製油所、化学コンビナートのようなプラント用部品、時計用部品、金属食器、宝飾品、眼鏡フレームのような装飾品、手術用器具、人工骨、人工歯、人工歯根、歯列矯正用部品のような医療機器の他、あらゆる構造部品に用いられてもよい。
【０１９０】
さらに、本発明の耐熱部品は、前述した過給機用部品、ジェットエンジン用部品および発電タービン用部品の他、例えば、原子力用部品、ガスタービン用部品のような各種発電関連部品、自動車エンジン用部品、ロケットエンジン用部品のような各種エンジン部品、ボイラー用部品、熱交換器用部品、排ガス処理設備用部品、加熱炉用部品、燃料電池用部品、耐熱ボルト、耐熱ばね、耐熱バルブ等、あらゆる耐熱部品にも適用可能である。
【実施例】
【０１９１】
次に、本発明の実施例について説明する。
１．焼結体（Ｚｒ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１）
［１］まず、水アトマイズ法により製造された表１に示す組成の金属粉末を用意した。なお、用意した金属粉末の平均粒径を表４に示す。
また、表１に示す粉末の組成は、誘導結合高周波プラズマ発光分析法（ＩＣＰ分析法）により同定、定量した。なお、ＩＣＰ分析には、（株）リガク製、ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）を用いた。また、Ｃの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置（ＣＳ−２００）を用いた。さらに、Ｏの同定、定量には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置（ＴＣ−３００／ＥＦ−３００）を用いた。
【０１９２】
［２］次に、金属粉末と、ポリプロピレンおよびワックスの混合物（有機バインダー）とを、質量比で９：１となるよう秤量して混合し、混合原料を得た。
【０１９３】
［３］次に、この混合原料を混練機で混練し、コンパウンドを得た。
［４］次に、このコンパウンドを、以下に示す成形条件で、射出成形機にて成形し、成形体を作製した。
【０１９４】
＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）
【０１９５】
［５］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施し、脱脂体を得た。
【０１９６】
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：５００℃
・脱脂時間  ：１時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気
【０１９７】
［６］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。なお、焼結体の形状は、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状とした。
【０１９８】
＜焼成条件＞
・焼成温度  ：１２５０℃
・焼成時間  ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気
【０１９９】
（サンプルＮｏ．２〜３０）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．３０の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．１６、１７の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表１には、備考欄に「ガス」と表記している。
【０２００】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０２０１】
【表１】
0006372512.tif 000002
【０２０２】
なお、表１では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表１への記載は省略した。なお、表１に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２０３】
（サンプルＮｏ．３１）
［１］まず、表２に示す組成の金属粉末を、サンプルＮｏ．１の場合と同様、水アトマイズ法により製造した。なお、用意した金属粉末の平均粒径を表５に示す。
【０２０４】
［２］次に、スプレードライ法により、金属粉末を造粒した。このとき使用したバインダーはポリビニルアルコールであり、金属粉末１００質量部に対して１質量部になる量を使用した。また、ポリビニルアルコール１質量部に対して５０質量部の溶媒（イオン交換水）を使用した。これにより、平均粒径５０μｍの造粒粉末を得た。
【０２０５】
［３］次に、この造粒粉末を、以下に示す成形条件で圧粉成形した。なお、この成形には、プレス成形機を使用した。また、作製する成形体の形状は、２０ｍｍ角の立方体形状とした。
【０２０６】
＜成形条件＞
・材料温度：９０℃
・成形圧力：６００ＭＰａ（６ｔ／ｃｍ２）
【０２０７】
［４］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施し、脱脂体を得た。
【０２０８】
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：４５０℃
・脱脂時間  ：２時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気
【０２０９】
［５］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。
【０２１０】
＜焼成条件＞
・焼成温度  ：１２５０℃
・焼成時間  ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気
【０２１１】
（サンプルＮｏ．３２〜４５）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表２に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．３１の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．４５の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。また、サンプルＮｏ．３８、３９の焼結体は、それぞれガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用いて得られたものである。なお、表２には、備考欄に「ガス」と表記している。
【０２１２】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０２１３】
【表２】
0006372512.tif 000003
【０２１４】
なお、表２においては、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表２への記載は省略した。なお、表２に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２１５】
（サンプルＮｏ．４６）
［１］まず、水アトマイズ法により製造された表３に示す組成のプレミックス粉末を用意した。なお、ここでいう「プレミックス粉末」とは、表３に示す組成比からＣ（炭素）成分を減じた粉末とＣ粉末との混合粉末を指す。また、用意した金属粉末（Ｃ成分を減じた粉末）の平均粒径を表６に示す。
【０２１６】
［２］次に、プレミックス粉末と、ポリプロピレンおよびワックスの混合物（有機バインダー）とを、質量比で９：１となるよう秤量して混合し、混合原料を得た。
【０２１７】
［３］次に、この混合原料を混練機で混練し、コンパウンドを得た。
［４］次に、このコンパウンドを、以下に示す成形条件で、射出成形機にて成形し、成形体を作製した。
【０２１８】
＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）
【０２１９】
［５］次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で熱処理（脱脂処理）を施し、脱脂体を得た。
【０２２０】
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：５００℃
・脱脂時間  ：１時間（脱脂温度での保持時間）
・脱脂雰囲気：窒素雰囲気
【０２２１】
［６］次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。なお、焼結体の形状は、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円筒形状とした。
【０２２２】
＜焼成条件＞
・焼成温度  ：１２５０℃
・焼成時間  ：３時間（焼成温度での保持時間）
・焼成雰囲気：アルゴン雰囲気
【０２２３】
（サンプルＮｏ．４７〜６０）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表３に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．４６の場合と同様にして焼結体を得た。なお、サンプルＮｏ．６０の焼結体については、焼成後、下記の条件でＨＩＰ処理を施した。
【０２２４】
＜ＨＩＰ処理条件＞
・加熱温度  ：１１００℃
・加熱時間  ：２時間
・加圧力    ：１００ＭＰａ
【０２２５】
【表３】
0006372512.tif 000004
【０２２６】
なお、表３においては、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表３への記載は省略した。なお、表３に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２２７】
２．焼結体（Ｚｒ−Ｎｂ系）の評価
２．１  相対密度の評価
表１〜３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表４〜６に示す。
【０２２８】
２．２  硬度の評価
表１〜３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の試験方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２２９】
そして、測定した硬さについて、以下の評価基準にしたがって評価した。なお、評価にあたっては、各表の備考欄に「※１」と記載されているサンプルの硬さについて、それぞれの表に「※１の基準」と記載されているサンプルの硬さを１００としたときの相対値を以下の評価基準に照らすことにより評価した。同様に、表１の備考欄に「※２」と記載されているサンプルの硬さについては、表１に「※２の基準」と記載されているサンプルの硬さを１００としたときの相対値を、「※３」と記載されているサンプルの硬さについては、表１に「※３の基準」と記載されているサンプルの硬さを１００としたときの相対値を、「※４」と記載されているサンプルの硬さについては、表１に「※４の基準」と記載されているサンプルの硬さを１００としたときの相対値を、それぞれ以下の評価基準に照らすことにより評価した。
【０２３０】
＜ビッカース硬さの評価基準＞
Ａ：ビッカース硬さの相対値が１１０以上である
Ｂ：ビッカース硬さの相対値が１０５以上１１０未満である
Ｃ：ビッカース硬さの相対値が１００以上１０５未満である
Ｄ：ビッカース硬さの相対値が１００未満である
評価結果を表４〜６に示す。
【０２３１】
２．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１〜３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２３２】
そして、測定したこれらの物性値について、以下の評価基準にしたがって評価した。なお、評価にあたっては、各表の備考欄に「※１」と記載されているサンプルの物性値について、それぞれの表に「※１の基準」と記載されているサンプルの物性値を１００としたときの相対値を以下の評価基準に照らすことにより評価した。同様に、表１の備考欄に「※２」と記載されているサンプルの物性値については、表１に「※２の基準」と記載されているサンプルの物性値を１００としたときの相対値を、「※３」と記載されているサンプルの物性値については、表１に「※３の基準」と記載されているサンプルの物性値を１００としたときの相対値を、「※４」と記載されているサンプルの物性値については、表１に「※４の基準」と記載されているサンプルの物性値を１００としたときの相対値を、それぞれ以下の評価基準に照らすことにより評価した。
【０２３３】
＜引張強さの評価基準＞
Ａ：焼結体の引張強さの相対値が１０９以上である
Ｂ：焼結体の引張強さの相対値が１０６以上１０９未満である
Ｃ：焼結体の引張強さの相対値が１０３以上１０６未満である
Ｄ：焼結体の引張強さの相対値が１００以上１０３未満である
Ｅ：焼結体の引張強さの相対値が９７以上１００未満である
Ｆ：焼結体の引張強さの相対値が９７未満である
【０２３４】
＜０．２％耐力の評価基準＞
Ａ：焼結体の０．２％耐力の相対値が１０９以上である
Ｂ：焼結体の０．２％耐力の相対値が１０６以上１０９未満である
Ｃ：焼結体の０．２％耐力の相対値が１０３以上１０６未満である
Ｄ：焼結体の０．２％耐力の相対値が１００以上１０３未満である
Ｅ：焼結体の０．２％耐力の相対値が９７以上１００未満である
Ｆ：焼結体の０．２％耐力の相対値が９７未満である
【０２３５】
＜伸びの評価基準＞
Ａ：焼結体の伸びの相対値が１１５以上である
Ｂ：焼結体の伸びの相対値が１１０以上１１５未満である
Ｃ：焼結体の伸びの相対値が１０５以上１１０未満である
Ｄ：焼結体の伸びの相対値が１００以上１０５未満である
Ｅ：焼結体の伸びの相対値が９５以上１００未満である
Ｆ：焼結体の伸びの相対値が９５未満である
以上の評価結果を表４〜６に示す。
【０２３６】
【表４】
0006372512.tif 000005
【０２３７】
【表５】
0006372512.tif 000006
【０２３８】
【表６】
0006372512.tif 000007
【０２３９】
表４〜６から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体（ＨＩＰ処理を施した焼結体を除く。）に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２４０】
一方、実施例に相当する焼結体と、ＨＩＰ処理を施した焼結体との間で、各物性値を比較したところ、いずれも同程度であることが認められた。
【０２４１】
３．焼結体（Ｈｆ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．６１〜７４）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表７に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。
【０２４２】
【表７】
0006372512.tif 000008
【０２４３】
なお、表７では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表７への記載は省略した。なお、表７に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２４４】
（サンプルＮｏ．７５〜８１）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表８に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．４６の場合と同様にして焼結体を得た。
【０２４５】
【表８】
0006372512.tif 000009
【０２４６】
なお、表８では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表８への記載は省略した。なお、表８に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２４７】
４．焼結体（Ｈｆ−Ｎｂ系）の評価
４．１  相対密度の評価
表７、８に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表９、１０に示す。
【０２４８】
４．２  硬度の評価
表７、８に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２４９】
そして、測定した硬さについて、２．２に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表９、１０に示す。
【０２５０】
４．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表７、８に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２５１】
そして、測定した物性値について、２．３に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表９、１０に示す。
【０２５２】
【表９】
0006372512.tif 000010
【０２５３】
【表１０】
0006372512.tif 000011
【０２５４】
表９、１０から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２５５】
５．焼結体（Ｔｉ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．８２〜９１）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。
【０２５６】
【表１１】
0006372512.tif 000012
【０２５７】
なお、表１１では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表１１への記載は省略した。なお、表１１に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２５８】
６．焼結体（Ｔｉ−Ｎｂ系）の評価
６．１  相対密度の評価
表１１に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１２に示す。
【０２５９】
６．２  硬度の評価
表１１に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２６０】
そして、測定した硬さについて、２．２に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１２に示す。
【０２６１】
６．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１１に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２６２】
そして、測定した物性値について、２．３に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１２に示す。
【０２６３】
【表１２】
0006372512.tif 000013
【０２６４】
表１２から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２６５】
７．焼結体（Ｎｂ−Ｔａ系）の製造
（サンプルＮｏ．９２〜１０１）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１３に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。
【０２６６】
【表１３】
0006372512.tif 000014
【０２６７】
なお、表１３では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表１３への記載は省略した。なお、表１３に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２６８】
８．焼結体（Ｎｂ−Ｔａ系）の評価
８．１  相対密度の評価
表１３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１４に示す。
【０２６９】
８．２  硬度の評価
表１３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２７０】
そして、測定した硬さについて、２．２に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１４に示す。
【０２７１】
８．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１３に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２７２】
そして、測定した物性値について、２．３に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１４に示す。
【０２７３】
【表１４】
0006372512.tif 000015
【０２７４】
表１４から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２７５】
９．焼結体（Ｙ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１０２〜１１２）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１５に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。
【０２７６】
【表１５】
0006372512.tif 000016
【０２７７】
なお、表１５では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表１５への記載は省略した。なお、表１５に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２７８】
１０．焼結体（Ｙ−Ｎｂ系）の評価
１０．１  相対密度の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１６に示す。
【０２７９】
１０．２  硬度の評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２８０】
そして、測定した硬さについて、２．２に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１６に示す。
【０２８１】
１０．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１５に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２８２】
そして、測定した物性値について、２．３に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１６に示す。
【０２８３】
【表１６】
0006372512.tif 000017
【０２８４】
表１６から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２８５】
１１．焼結体（Ｖ−Ｎｂ系）の製造
（サンプルＮｏ．１１３〜１２２）
粉末冶金用金属粉末の組成等を表１７に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１の焼結体の製造方法と同様にして焼結体を得た。
【０２８６】
【表１７】
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【０２８７】
なお、表１７では、各サンプルＮｏ．の粉末冶金用金属粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
また、各粉末冶金用金属粉末には、微量の不純物が含まれていたが、表１７への記載は省略した。なお、表１７に記載した実施例に係る金属粉末のＯ（酸素）の含有率は、いずれも０．５質量％以下であった。
【０２８８】
１２．焼結体（Ｖ−Ｎｂ系）の評価
１２．１  相対密度の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（２０００）に規定された焼結金属材料の密度を測定する方法に準じて、焼結密度を測定するとともに、各焼結体を製造するのに用いた粉末冶金用金属粉末の真密度を参照して、各焼結体の相対密度を算出した。
算出結果を表１８に示す。
【０２８９】
１２．２  硬度の評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４（２００９）に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて、ビッカース硬さを測定した。
【０２９０】
そして、測定した硬さについて、２．２に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１８に示す。
【０２９１】
１２．３  引張強さ、０．２％耐力および伸びの評価
表１７に示す各サンプルＮｏ．の金属粉末を用いて製造された焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に規定された金属材料引張試験方法に準じて、引張強さ、０．２％耐力および伸びを測定した。
【０２９２】
そして、測定した物性値について、２．３に記載した評価基準にしたがって評価した。
評価結果を表１８に示す。
【０２９３】
【表１８】
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【０２９４】
表１８から明らかなように、実施例に相当する焼結体は、比較例に相当する焼結体に比べて、相対密度が高いことが認められた。また、引張強さ、０．２％耐力および伸びといった特性についても、有意差があることが認められた。
【０２９５】
なお、表１〜１８に記載した例の他に、第１元素と第２元素の組み合わせ例として、Ｔｉ−Ｚｒ系、Ｚｒ−Ｔａ系、およびＺｒ−Ｖ系の金属粉末についても、上記と同様にして焼結体を製造したが、それぞれ、相対密度、硬度、引張強さ、耐力および伸びに関して上記と同様の傾向を示した。
【符号の説明】
【０２９６】
１…ノズルベーン、２…圧縮機翼、１１…軸部、１２…翼部、１３…軸線、１４…センター穴、１５…平坦部、１６…フランジ部、１７…面取り、１８…面取り、２１…内側リム、２２…外側リム、２３…翼部、θ…角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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