(57)【要約】  本発明は、１０〜２０重量％のＣｒ、０．５〜５重量％のＭｏ、及び１〜２重量％のＣを含む、加圧焼結成分の生成に好適な耐摩耗性鉄系粉末に関する。この粉末は、プレ合金化水噴霧鉄系粉末粒子と、前記プレ合金化粉末粒子上に拡散接合された炭化クロム粒子とを含むことを特徴とする。本発明はまた、この粉末を生成する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０〜２０重量％のＣｒと、
０．５〜５重量％のＭｏと、
１〜２重量％のＣと
を含む鉄系粉末であって、プレ合金化水噴霧鉄系粉末粒子と、前記プレ合金化粉末粒子上に拡散接合された炭化クロム粒子とを含むことを特徴とする、鉄系粉末。
【請求項２】
炭化クロム粒子が、８〜４５μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１に記載の鉄系粉末。
【請求項３】
炭化クロム粒子が、１０〜３０μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１に記載の鉄系粉末。
【請求項４】
粉末が、５〜３０体積％の炭化クロムを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄系粉末。
【請求項５】
１０〜１５ｗｔ％のＣｒ、１〜１．５ｗｔ％のＭｏ、０．５〜１．５ｗｔ％のＶ、０．５〜１．５ｗｔ％のＳｉ、１〜２ｗｔ％のＣ、及び残りとしてＦｅからなる、請求項１から４のいずれか一項に記載の鉄系粉末。
【請求項６】
プレ合金化水噴霧鉄系粉末の粒子を、炭化クロムの粒子と混合するステップと、
混合物をアニールするステップであって、それにより炭化クロムの粒子が前記プレ合金化粉末の粒子上に拡散接合されるステップと
を含む、鉄系粉末を生成する方法。
【請求項７】
炭化クロム粒子が、８〜４５μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
炭化クロム粒子が、１０〜３０μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
プレ合金化粉末が、２〜１０重量％のＣｒ、０．５〜５重量％のＭｏ、及び０．１〜１重量％のＣを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
プレ合金化粉末が、３〜７重量％のＣｒ、１〜２重量％のＭｏ、０．２〜０．５重量％のＣ、及び残りとしてＦｅからなる、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄系粉末に関する。特に、本発明は、耐摩耗性生成物の生成に好適な粉末に関連する。
【背景技術】
【０００２】
高い耐摩耗性を有する生成物が広範囲にわたり使用されており、既存の生成物と同じ、又はそれに勝る性能を有する、より安価な生成物が常に必要とされている。
【０００３】
高い耐摩耗性を有する生成物の製造は、鉄粉末、又は炭化物の形態で炭素を含む鉄系粉末等の粉末を基とすることができる。
【０００４】
一般に、炭化物は非常に硬く高い融点を有し、この特徴は、多くの用途においてそれらに高い耐摩耗性を付与する。この耐摩耗性により、炭化物はしばしば、例えば、ドリル、旋盤、弁座等のための鋼等、高い耐摩耗性を必要とする高速度鋼（ＨＳＳ）等の鋼の成分として望ましいものとなる。Ｍｏ、Ｗ、及びＶは、強固な炭化物を形成する元素であるが、これは、耐摩耗性生成物の生成にとってそれらの元素を特に興味深いものにしている。Ｃｒは、もう１つの炭化物形成元素である。
【０００５】
Ｅ．Ｐａｇｏｕｎｉｓらによる、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａ２４６、１９９８年、２２１〜２３４頁の論文は、Ｃｒ３Ｃ３等のセラミック粉末と乾燥混合される鋼粉末から調製される耐摩耗性材料の調製について開示している。
【０００６】
この出版物から知られた材料は、良好な耐摩耗特性を有するが、それと同じか又はそれに勝る性能を有する、より安価な生成物の必要性が存在する。また、この出版物において示唆されている分離の問題を示さない粉末の必要性も存在する。
【０００７】
したがって、Ｗ、Ｖ、及びＮｂ等の高価な金属を含まないようにできれば有利である。また、材料を単純でコスト効率の良い様式で調製できれば有益である。
【発明の概要】
【０００８】
そこで、良好な耐摩耗性の点で優れた安価な材料が、鉄系粉末から得ることができることが判明した。より具体的には、鉄系粉末は、１０〜２０重量％のＣｒ、０．５〜５重量％のＭｏ、及び１〜２重量％のＣを含み、それにより、鉄系粉末は、プレ合金化水噴霧鉄系粉末粒子と、前記プレ合金化粉末粒子上に拡散接合された炭化クロム粒子とを含むことを特徴とする。
【０００９】
クロムは、従来の高い耐摩耗性を有する粉末及び硬質相に使用されるような他の金属よりも、非常に安価で簡単に入手可能な炭化物形成金属であるため、主要な炭化物形成金属としてクロムを使用すると、粉末、ひいては圧密生成物をより安価に生成することができる。また、本発明に従い、主要な炭化物形成金属としてクロムを使用して、弁座用途等の適正な耐摩耗性を有する粉末を得ることができることが、予想外にも示された。
【００１０】
さらに、この粉末を使用することにより、異なる粒子サイズ及び異なる密度を有する、異なる合金元素の粉末、及び他の添加剤からなる粉末組成物を使用するとしばしば発生する分離の問題が回避される。また、発塵問題も低減又は排除される。
【００１１】
新たな鉄系粉末はまた、良好な圧縮性の点で優れている。
【００１２】
本発明によれば、この新たな粉末は、プレ合金化水噴霧鉄系粉末を炭化クロムの粉末と混合し、混合物をアニールして、それにより炭化クロムの粒子がプレ合金化粉末の粒子上に拡散接合されることにより、得ることができる。
【００１３】
さらに、通常、普通の高速度鋼は非常に小さいが、本発明によれば、比較的大きい炭化クロムを用いて同程度に有利な耐摩耗性を得ることができることも判明した。
【００１４】
圧密生成物がその体積全体にわたり一様な特性を有するためには、粉末の異なる化合物がすべて密に混合されることが重要である。異なる合金元素及び他の添加剤は、異なる粒子サイズ及び異なる密度を有することが多いため、粉末組成物は、これに対抗する策を講じない限り容易に分離する。本発明によれば、プレ合金化鉄系粉末を提供することにより、及び拡散接合により炭化物をこの鉄系粉末に接合することにより、分離の問題に対処している。したがって、粉末の異なる化合物がすべて互いに物理的に連結され、そのため得られる粉末は一様であり、取扱いにかかわらず分離の危険性がない。この粉末の調製はまた、他の粉末組成物では一般的な、グラファイト等の個々の化合物の微粒子の発塵を防ぐ。
【００１５】
炭化物をプレ合金化粉末粒子上に拡散接合することにより、対応する組成を有するが炭化物がプレ合金化粉末粒子内にある粉末よりも良好な圧縮性を有する粉末が得られる。
【００１６】
また、ガス噴霧又は製粉は比較的不規則な形態の粒子を生成するため、ガス噴霧又は製粉ではなく、水噴霧されるプレ合金化粉末によっても圧縮性は改善される。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
プレ合金化水噴霧鉄系粉末は、市販の、又はその他の経路で入手可能な鉄系粉末、例えばそれ自体良好な耐摩耗性を有するＨ１３（Ｐｏｗｄｒｅｘ）等の特殊鋼粉末であってもよい。
【００１８】
プレ合金化粉末は、好ましくは４０〜１００μｍの範囲、好ましくは約８０μｍの平均粒子サイズを有する。
【００１９】
プレ合金化粉末は、２〜１０重量％のクロム、０．５〜５重量％のモリブデン、及び０．１〜１重量％の炭素を含有し、残りは鉄、任意選択の他の合金元素、及び不可避の不純物である。プレ合金化粉末は、任意選択で、最高３重量％のタングステン、最高３重量％のバナジウム、及び最高２重量％のケイ素等、他の合金元素を含んでもよい。他の合金元素又は添加剤もまた任意選択で含まれてもよい。
【００２０】
好ましい実施形態において、プレ合金化粉末は、３〜７重量％のＣｒ、１〜２重量％のＭｏ、０．２〜０．５重量％のＣ、及び残りとしてＦｅからなる。
【００２１】
本発明の粉末の炭化物の主要部分は、拡散接合された炭化クロムであるが、上述のクロム、モリブデン、タングステン、及びバナジウム等のプレ合金化粉末における炭化物形成化合物によりある種の炭化物もまた形成され得る。
【００２２】
本発明の鉄系粉末の炭化クロムは、例えばＣｒ３Ｃ２を所望の粒子サイズに製粉することにより得ることができる。好都合なことに、炭化物粒子は４５μｍ未満のサイズに調製され、有利にも少なくとも８μｍの平均サイズ、好ましくは１０〜３０μｍの範囲の平均サイズに調製される。
【００２３】
拡散接合された炭化物は、有利にも、本発明の粉末の粒子の５〜３０体積％、好ましくは５〜１５体積％を占める。
【００２４】
好ましい実施形態において、本発明の拡散接合粉末は、１０〜１５ｗｔ％のＣｒ、１〜１．５ｗｔ％のＭｏ、０．５〜１．５ｗｔ％のＶ、０．５〜１．５ｗｔ％のＳｉ、１〜２ｗｔ％のＣ、及び残りとしてＦｅからなる。
【００２５】
本発明の拡散接合粉末は、圧密焼結して高い耐摩耗性を有する生成物を生成する前に、他の鉄系粉末、グラファイト、揮発性潤滑剤、固体潤滑剤、機械加工性促進剤等の他の粉末成分と混合されてもよい。例えば、本発明の粉末を、純鉄粉末及びグラファイト粉末、又はステンレススチール粉末と混合してもよい。圧密を促進して焼結中に揮発する、ろう、ステアレート、金属石鹸等の潤滑剤だけでなく、焼結生成物の使用中の摩擦を低減し、また前記焼結生成物の機械加工性を促進することもできる、ＭｎＳ、ＣａＦ２、ＭｏＳ２等の固体潤滑剤が加えられてもよい。また、他の機械加工性促進剤だけでなく、粉末冶金分野の他の従来の添加剤が加えられてもよい。
【００２６】
（実施例１）
Ｐｏｗｄｒｅｘから市販されている水噴霧特殊鋼、Ｈ１３（５％Ｃｒ、１．５％Ｍｏ、１％Ｖ、１％Ｓｉ、及び０．３５％Ｃ）を製粉炭化物粉末（Ｃｒ３Ｃ２、＜４５μｍ）と混合した。その後混合物を１０００℃で２日間真空アニールし、このようにして炭化物粒子をプレ合金化Ｈ１３粒子に拡散接合した。得られた拡散接合粉末は、１３ｗｔ％のＣｒ、１．３５ｗｔ％のＭｏ、０．９ｗｔ％のＶ、０．９ｗｔ％のＳｉ、１．７ｗｔ％のＣ、及び残りとしてＦｅからなっていた。
【国際調査報告】
2010504433.tif 000002
2010504433.tif 000003