專利名稱：：熔滲用粉末的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及熔滲于鐵和鐵基合金粉末或鐵基混合粉末的成形體的熔滲用粉末(銅基合金粉末或銅基混合粉末)。
背景技術：
：在鐵系燒結部件的制造中，為了使機械部件高密度化、高強度化、高韌性化而確立了銅合金的熔滲法的技術。一般在熔滲法中，是使具有氣孔的鐵系壓粉體或燒結體，與較之熔點低的銅合金的壓粉體(稱之為熔滲材)接觸而使之加熱。熔融的熔滲材利用毛細管現(xiàn)象熔滲到基材中，熔滲體由于氣孔減少，利用密度的上升和封孔效果，機械性提高。此外，由于基材和熔滲用粉末發(fā)生合金化反應，燒結熔滲部件其機械的強度、硬度、電傳導性、耐腐蝕性、耐磨耗性得到改善。一般作為熔滲用粉末所要求的特性，要求有如下等特性高的熔滲率(浸透到基材中的熔滲材重量對于搭載于基材上的熔滲材的重量的比)；熔滲材的殘留物(殘渣)不會附著在基材上，或者即使附著也能夠容易地除去。為了滿足這樣的要求，提出有一種在銅一鐵一錳系粉末中添加鋅0.55質量％、鋁0.030.1質量％、硅0.12質量％的熔滲用粉末(例如下述的專利文獻l)。專利文獻1特開昭55—141501號公報鋅用于提高熔滲率而被添加，鋁和硅是為了使殘渣容易剝離而被添加。但是盡管如此，關于熔滲率還不能說得到了充分高的值。
發(fā)明內容本發(fā)明其課題是，改良所述專利文獻l所述的技術，提供熔滲性更優(yōu)異的熔滲用粉末(熔滲材)。本發(fā)明以解決這樣的現(xiàn)有問題點為目的而進行，研究了各種熔滲材組成，其結果發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明的熔滲用粉末。即，本發(fā)明的熔滲用粉末以如下為特征以質量％計在鐵為27%、錳為17%、鋅為0.55°/。、鋁為0.030.1%、余量由銅構成的組成的原料粉末中，混合鋁、硅、鋯、鈦、鎂的至少任意一種的氧化物0.11%。使用了本發(fā)明的熔滲用粉末的燒結熔滲機械部件能夠獲得高的熔滲率，因此可實現(xiàn)高密度化和高強度化。另外由于能夠得到良好的殘渣的剝離性，因此帶來生產性提高。具體實施方式以下，詳細說明本發(fā)明的熔滲用粉末的組成范圍。在本發(fā)明的熔滲用粉末中，鐵如歷來所知的，其添加是用于防止熔滲體表面的侵蝕，鐵的含量為27質量％。當?shù)陀?質量％時，該效果小，若比7質量°/。多，則會提高熔滲用粉末的熔點，因此不為優(yōu)選。錳的添加與鐵的添加一樣，如歷來已知的，其效果是改善基材與殘渣的剝離性和防止基材的侵蝕，錳的含量為17質量％，低于1質量°/。時，這些效果小，若比7質量％多，則殘渣的量增加，熔滲率變低，因此不為優(yōu)選。鋅的添加是用于降低熔滲用粉末的熔點，其在基材的侵蝕防止和熔滲率的改善上有效。此外還有改善熔滲材與基材的潤濕性的效果。鋅的含量為0.55質量％。當添加量低于0.5質量％時，上述效果小，若比5質量%多，則在熔滲過程中鋅的蒸發(fā)量變多，熔滲材的成品率降低。另外，蒸發(fā)的鋅還有污損燒結爐的可能性，因此不為優(yōu)選。鋁的含量在0.030.1質量°/。的范圍內具有提高熔滲性的效果。當?shù)陀?.03質量％時，該效果小，若比0.1質量％多，則殘渣的量變多，因此熔滲率變低而不為優(yōu)選。在現(xiàn)有的熔滲用粉末中，雖然硅的添加是出于防止殘渣附著于基材的目的，但是，因為其具有使熔滲率降低的缺點，所以在本發(fā)明中將硅除外，以實現(xiàn)熔滲率的提高。鋁、硅、鋯、鈦、鎂的氧化物在熔滲后成為殘渣，改善與基材的剝離性。在本發(fā)明中，熔滲材中不添加硅，而是添加上述氧化物的至少任意1種，從而能夠獲得比現(xiàn)有的熔滲材更高的熔滲率，并能夠得到與現(xiàn)有同樣良好的殘渣的剝離性。作為本發(fā)明的熔滲用粉末所使用的金屬氧化物，使用鋁、硅、鋯、鈦、鎂的氧化物。更優(yōu)選的可列舉鋁、硅、鈦。在本發(fā)明中，通過在熔滲用粉末中以規(guī)定量調配上述的氧化物，與熔滲用粉末中不含上述氧化物的現(xiàn)有的熔滲用粉末(例如所述專利文獻1記載的)相比，其熔滲率更高，殘渣的剝離性更優(yōu)異。上述氧化物的添加量，在0.11質量％的范圍內能夠得到良好的殘渣的剝離性。當?shù)陀?.1質量％時得不到該效果，若比1質量％多，則熔滲率降低，因此不為優(yōu)選。本發(fā)明的熔滲用粉末，即使是根據(jù)通常的方法(例如霧化(atomize)粉末、還原粉末)制成粉末的各金屬粉或合金粉的混合粉末，也不會對其特性產生絲毫影響。上述熔滲材的原料粉末的平均粒徑優(yōu)選為l300|am。在混合有平均粒徑超過300pm的原料粉末時，其成為成分偏析的原因。另外在使用霧化粉末時有成形性惡化的可能性。若低于l)im，則有操作的問題以及在經濟性上也昂貴，因此不為優(yōu)選。上述熔滲材中所添加的氧化物的粉末可以是市場銷售的，為了得到高的熔滲率，作為平均粒徑優(yōu)選使用0.0015pm的粉末。在混合有平均粒徑超過5pm的粉末時，其成為成分偏析的原因。若低于0.001pm，則有操作的問題以及在經濟性上也昂貴，因此不為優(yōu)選。在熔滲材的成形時，雖然會添加0.3l,0質量。/。的潤滑劑，但在本發(fā)明的熔滲材中，這對其特性不會造成絲毫影響。一般所使用的熔滲法，有一段熔滲法和二段熔滲法，一段熔滲法是使基材(鐵基壓粉體)與熔滲材(銅基壓粉體)接觸，在還原氣氛內同時加熱兩者，同時進行基材的燒結和熔滲，二段熔滲法是首先一次加熱基材而進行預備燒結后，再使該燒結體與熔滲材接觸進行二次加熱，從而進行熔滲。在一段熔滲法中，由于加熱時的氣體排放等會有妨礙熔滲的進行的要能性，為了作業(yè)的穩(wěn)定化而優(yōu)選二段熔滲法。另外在二段熔滲法中，在預備加熱的階段因為粉末粒子間堅固地結合，所以能夠得到堅固的骨骼結構。雖然在經濟性這一點上優(yōu)選一段熔滲法，但是在熔滲特性這一點上則優(yōu)選二段熔滲法。本發(fā)明的熔滲用粉末，通過二段熔滲當然能夠得到良好的熔滲特性，但即使在一段熔滲法中也能夠獲得良好和熔滲特性。以下，更具體地說明本發(fā)明的熔滲用粉末的實施例。本發(fā)明的熔滲材用粉末組成顯示在表1中。實施例(實施例1)作為基材使用如下這種壓粉體將在鐵一1.5%銅一1%碳中添加有硬脂酸鋅(zincstearate)0.8%的混合粉末13.7g成形為30X12mm的棱柱狀，并使其密度達到6.3g/cm3。作為熔滲材使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5ium的Ti02粉末1.0%，將此混合粉末3.158(相對于基材的氣孔為80vol%的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。在基材壓粉體之上搭載熔滲材壓粉體并進行一段熔滲。以55(TC加熱30分鐘脫蠟后，以1110。C加熱30分鐘。燒結爐內的氣氛為氫比氮為3比1的混合氣體氣氛。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例2)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅_0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的Ti02粉末0.6%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例3)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的1102粉末0.3%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例4)作為基材，使用以與實施例I相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5|am的Ti02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例5)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體將銅粉、鐵粉、銅一30%錳粉、銅一20%鋅粉、銅一7%鋁粉進行混合，使這些的粉末與實施例3為同組成，并添加平均粒徑0.5nm的Ti02粉末0.3%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol%的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表l中。(實施例6)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的八1203粉末0.1%,將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例7)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的Si02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例8)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5|im的A1203粉末0.1%和Si02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例9)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為烙滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5jLxm的Zr02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例10)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的MgO粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例11)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一2%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的TK)2粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例12)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一7%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的TK)2粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80voP/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例13)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一1%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5jim的Ti02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80voP/o的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例14)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4°/。鐵一7%錳一2%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的Ti02粉末0.1%,將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例15)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一0.5%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的Ti02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例16)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一5%鋅一0.07%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的1102粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例17)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.03%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5pm的Ti02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80voP/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(實施例18)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5°/。錳一2%鋅一0.1%鋁的粉末中添加平均粒徑0.5nm的Ti02粉末0.1%,將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80volM的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(比較例1)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體將由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁—0.1%硅粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(比較例2)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體將由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07%鋁一0.6%硅粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80voP/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表l中。(比較例3)作為基材，使用以與實施例1相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體將由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.07。/。鋁一P/。硅粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80volo/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(比較例4)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體在由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2%鋅一0.1%鋁一0.6%硅粉末中添加平均粒徑0.5Mm的Ti02粉末0.1%，將此混合粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80voP/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。(比較例5)作為基材，使用以與實施例l相同的方法制成的基材。作為熔滲材，使用如下這種壓粉體將由霧化法制成的銅一4%鐵一2.5%錳一2°/。鋅一0.07%鋁粉末3.15g(相對于基材的氣孔為80vol。/。的熔滲材的量)以壓力500MPa成形為30X12mm的棱柱狀。以與實施例1同樣的方法熔滲上述壓粉體。得到的熔滲體的特性一并顯示在表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>敘，容冶后從:t&參體殘渣剝離的狀態(tài)":用手指剝落時從館;參體取得殘徵但在館港體上有若千殘萑附著的狀態(tài)如實施例118所示，在本發(fā)明的熔滲材用粉末的組成的范圍中，無論哪個熔滲材其熔滲率均在93%以上，與比較例14相比，能夠得到高出其510%左右的熔滲率。另外實施例118的熔滲材的殘渣與比較例14同樣，在熔滲后成為已經從熔滲體上剝離的狀態(tài)，能夠得到良好的剝離性。如比較例5所示，不含硅的熔滲材雖然能夠得到高的熔滲率，但是在浸滲體上附著有一些殘渣。本發(fā)明的熔滲用粉末即使不含硅，仍能夠得到良好的殘留剝離性。實施例118的熔滲體的硬度(洛氏硬度B)比較例14高，能夠得到90以上的值。如以上詳細闡述，本發(fā)明的熔滲用粉末其熔滲率高，熔滲材的殘渣的剝離性優(yōu)異。由于熔滲率比現(xiàn)有的熔滲材提高，從而能夠降低熔滲材的使用量，因此在經濟性上占優(yōu)勢。另外本發(fā)明的熔滲材，既具有良好的殘渣的剝離性，又能夠得到比現(xiàn)有使用的熔滲材更高的熔滲率，因此可以具有至今為止無法獲得的熔滲體的特性。產業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的熔滲材用粉末，因為向鐵基基材的熔滲性優(yōu)異，所以可提高熔滲體的密度，改善機械的強度、硬度等。權利要求1.一種熔滲用粉末，其特征在于，在鐵為2～7質量％、錳為1～7質量％、鋅為0.5～5質量％、鋁為0.03～0.1質量％、余量由銅構成的組成的原料粉末中，混合0.1～1質量％的鋁、硅、鋯、鈦、鎂中的至少任一種的氧化物。全文摘要本發(fā)明的目的在于，提供一種銅基熔滲材用粉末，其能夠得到對于鐵基基材高的熔滲率。在能夠得到對于鐵基基材高的熔滲率的本發(fā)明的熔滲用粉末中，是以質量％計，在鐵為2～7％、錳為1～7％、鋅為0.5～5％、鋁為0.03～0.1％、余量由銅構成的組成的原料粉末中，混合鋁、硅、鋯、鈦、鎂的至少任意一種的氧化物0.1～1％。文檔編號C23C10/00GK101333640SQ200810128880公開日2008年12月31日申請日期2008年6月24日優(yōu)先權日2007年6月29日發(fā)明者寺居臣治,小山忠司申請人:福田金屬箔粉工業(yè)株式會社