粉末冶金用铁基混合粉

摘要

本发明提出一种粉末冶金用铁基混合粉，不会伴随烧结体的机械特性的劣化而可以提高切削性。作为其解决方法，在向铁基粉末中混合有合金用粉末、切削性改善用粉末和润滑剂而得到的铁基混合粉中，切削性改善用粉末含有硫化锰粉、磷酸钙粉和/或羟磷灰石粉，或者为具有1～60μm的平均粒径的硫化锰粉和/或氟化钙粉。

权利要求

3

1.一种粉末冶金用铁基混合粉，用于得到密度为6.0～7.0Mg/m 的烧结部件，该铁基混合粉的构成如下：混合铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末以及润滑剂而构成铁基混合粉，其中，该切削性改善用粉末是平均粒径为1～10μm的硫化锰粉和平均粒径为20～60μm的氟化钙粉的混合粉末，而且该氟化钙粉的含量相对该硫化锰粉和该氟化钙粉的总量为20～80质量％，

并且该粉末冶金用铁基混合粉相对该铁基粉末、该合金用粉末和该切削性改善用粉末的总量总计含有0.1～1.5质量％的该切削性改善用粉末。

2.如权利要求1所述的粉末冶金用铁基混合粉，其中，还含有粘结材料。

3.如权利要求1或2所述的粉末冶金用铁基混合粉，其中，该铁基粉末为雾化铁粉、还原铁粉、完全合金化钢粉和部分合金化钢粉中的至少任意一种，而且该合金用粉末为石墨粉、铜粉、镍粉和钼粉中的至少任意一种。

4.一种铁基烧结体，其特征在于，对如权利要求2所述的粉末冶金用铁基混合粉进行加压成形，接着进行烧结而形成。

说明书

粉末冶金用铁基混合粉

技术领域

[0001] 本发明涉及一种粉末冶金用铁基混合粉，特别涉及一种可以改善烧结体的切削性的粉末冶金用铁基混合粉。

背景技术

[0002] 由于粉末冶金技术的进步，开始可以将高尺寸精度的复杂形状的部件制造成近似网状(にァネット形状)，并且在各个领域使用利用粉末冶金技术制得的制品。

[0003] 将铜粉、石墨粉等的合金用粉末、硬脂酸锌、硬脂酸锂等润滑剂混合于铁基粉末中而得到的铁基混合粉填充于金属模中后，进行加压成形，接着实施烧结处理制成烧结体，根据需要进行切削加工得到制品。这样制得的烧结体其空孔的含有率比较高，与炼钢、铸铁等熔炼材料相比切削阻力较高。因此，以往为了提高烧结体的切削性，向铁基混合粉末中添加Pb、Se、Te、Mn、S等各种粉末，或者向铁粉中合金化添加上述粉末。

[0004] 然而，Pb由于熔点为330℃比较低，因而在烧结过程中熔融并且在铁中不固溶，存在难以在基体中均匀分散的问题。而且，Se、Te使烧结体脆化，因而存在烧结体的机械特性显著劣化的问题。提出有为了改善切削性而在在这些粉末以外另外添加各种粉末的方案。

[0005] 作为一例，提出有作为促进修整(chipping)材料将高精度的无机化合物的粉末添加到铁基混合粉末中的方法。在该方法中，在切削时切削部位发生塑性变形时，该无机化合物粉末的粒子成为应力集中点，使切屑微细化，因而切削工具和切屑间的接触面积减小，摩擦阻力下降，从而可以防止工具磨损。例如在特开昭61-147801号公报中提出有将10μm
以下的硫化锰(MnS)粉混合于0.05～5质量％铁粉中的方案。而且，在特公昭46-39654
号公报中，提出有作为促进修整材料单独或者复合添加BaSO4、BaS的方案，进而在特开
2002-155301号公报中提出有复合添加CaF2、MgF2、SrF、BaF2等碱土类金属的氟化物的方
案，在特许3073526号公报中同样地提出有复合添加CaF2和BaF2的熔融混合物或者复合添
加CaF2和BaF2的熔融混合物以及MnS的方案。这种促进修整材料的添加，如上所述具有可
以降低切削工具与切屑间的接触面积，降低摩擦阻力的效果，但是不具有抑制摩擦生热的
氧化这样保护工具表面的功能。而且，在烧结体中存在的空孔与对工具施加断续的冲击，因而存在工具表面氧化带来的材质劣化的问题，或者存在断续冲击引起工具内部微细裂纹而
导致工具破裂的问题

[0006] 作为防止以氧化为代表的切削中的工具表面的变质的方法，提出有如下的方案：通过预先使低熔点的陶瓷分散在被切削材料中，切削时在加工面露出的陶瓷粒子因切削产
生摩擦热而软化，在工具表面附着后伸展，从而在工具表面形成膜，形成可以保护工具表面的所谓包层(ベラ一ダ )。例如，在特开平9-279204号公报中，公开了一种粉末冶金用铁
类混合粉末，以铁粉为主体，作为低熔点陶瓷粉末含有0.02～0.3质量％的CaO-Al2O3-SiO2类复合氧化物的粉末，该CaO-Al2O3-SiO2类复合氧化物具有钙长石相和/或钙黄长石相。然而，由于切削条件不同，工具和被切削材料的摩擦生热可能不充分，存在该低熔点陶瓷不软化，而不能形成工具保护膜的问题。

发明内容

[0007] 本发明目的在于有利地解决上述现有技术的问题，提供一种粉末冶金用铁基混合粉，不使烧结体的机械特性劣化而提高切削性。

[0008] 作为第一方式，本发明人等为了达到上述目的，作为切削性改善用粉末着眼于MnS，对切削性改善用粉末的复合添加对进一步提高切削性的影响进行研究。其结果，本发明人等作为切削性改善用粉末添加MnS之外，进而复合添加磷酸钙和/或羟磷灰石，得知与
单独添加MnS相比，不会伴随有机械特性的劣化而显著改善切削性。该切削性提高的正确
机理现在还不太明确，但是本发明人等考虑有如下理由。

[0009] 虽然认为MnS的切削性改善作用是使切屑微细化的所谓修整(chipping)效果，但是仅以该修整效果，由于工具表面直接与被切削材料接触，在大气中由于摩擦而生热，因而工具表面的氧化导致工具材质劣化，而不能显著降低工具磨损，也就是不能显著得到切削
性的改善。在添加MnS之外，还复合添加磷酸钙和/或羟磷灰石，并使它们在烧结体中分散，从而可以在通过MnS促进切屑的微细化的同时，使在切削时露出于加工面的磷酸钙粒子、
羟磷灰石粒子附着于工具的表面形成工具保护膜，从而防止或者抑制切削时工具表面的变
质，显著改善工具寿命。

[0010] 作为第二方式，本发明人等对可以提高烧结体的切削性的切削性改善用粉末进行研究，结果发现，为了达到这样的目的，添加平均粒径为1～60μm的硫化锰和/或氟化钙
粉末是有效的。

[0011] 本发明是在上述见解的基础上进行研究而完成的发明。也就是本发明的主旨如下。

[0012] 1)一种粉末冶金用铁基混合粉，构成如下：

[0013] 混合铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末以及润滑剂而构成铁基混合粉，其中，该切削性改善用粉末包括向硫化锰粉中添加磷酸钙粉和羟磷灰石粉中的至少一种。

[0014] 其中，该粉末冶金用铁基混合粉，相对铁基粉末、合金用粉和切削性改善用粉末的总量总计含有0.1～1.0质量％的该切削性改善用粉末。

[0015] 2)如1)所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，该切削性改善用粉末包括该磷酸钙粉，并且该磷酸钙粉为选自磷酸三钙、磷酸氢钙和磷酸二氢钙中的至少一种以上。

[0016] 3)如1)或2)所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，该切削性改善用粉末具有0.1～20μm的平均粒径。

[0017] 4)如1)～3)中任一项所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，还含有粘结材料。

[0018] 其中，优选该铁基粉末的一部分或者全部具有通过粘结材料粘固该合金用粉末和该切削性改善用粉末中的至少一种的表面。

[0019] 5)对如1)～4)中任一项所述的该粉末冶金用铁基混合粉进行加压成形，接着进行烧结而形成铁基烧结体。

[0020] 6)一种粉末冶金用铁基混合粉，构成如下：混合铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末以及润滑剂而构成铁基混合粉，其中，该切削性改善用粉末选自硫化锰粉、氟化钙粉中的至少一种，而且该切削性改善用粉末具有1～60μm的平均粒径，并且该粉末冶金用铁基混合粉相对该铁基粉末、该合金用粉末和该切削性改善用粉末的总量总计含有0.1～
1.5质量％的该切削性改善用粉末。

[0021] 7)如6)所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，由该硫化锰粉和该氟化钙粉中的至少一种构成的该粉末的粒度分布，与不添加该硫化锰粉或者该氟化钙粉而进行加压成形
和烧结得到的烧结体的空孔的尺寸分布相似。

[0022] 8)如6)或7)所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，该硫化锰粉的平均粒径为1～10μm，该氟化钙粉的平均粒径为20～60μm，该氟化钙粉的含量相对该硫化锰粉和该
氟化钙粉的总量为20～80质量％。

[0023] 9)如6)～8)中任一项所述的该粉末冶金用铁基混合粉，其中，还含有粘结材料。

[0024] 其中，优选该铁基粉末的一部分或者全部具有通过粘结材料粘固该合金用粉末和该切削性改善用粉末中的至少一种的表面。

[0025] 10)对如8)或9)所述的该粉末冶金用铁基混合粉进行加压成形，并进行烧结而形成铁基烧结体。

附图说明

[0026] 图1是示意地表示使用车刀进行车削试验时切削工具(车刀)的磨损状态(切削面磨损、主后面磨损和主后面磨损深度)的说明图。

[0027] 图2是示意地表示使用车刀进行车削试验时试样(作为铁基混合粉的最终制品的烧结体和工具(超硬制车刀)的关系的说明图。

[0028] 图3是示意地表示使用钻头进行切削试验时切削工具(钻头)外周部的磨损状态(外周主后面磨损和外周主后面最大磨损深度)的说明图。

[0029] 图4是在历时变化图表上表示使用钻头进行切削试验时扭矩和扭矩振幅的图。

具体实施方式

[0030] (第一实施方式)

[0031] 本实施方式的粉末冶金用铁基混合粉是混合铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末和润滑剂而得到的铁基混合粉。

[0032] <切削性改善用粉末>

[0033] 在本实施方式中，作为切削性改善用粉末，含有硫化锰，此外还含有磷酸钙粉和/或羟磷灰石粉。而且还可以含有氟化钙等碱土类金属的氟化物。

[0034] 作为切削性改善用粉末的硫化锰，在烧结体的切削时成为应力的集中点，具有使切屑微细化，降低切削工具和切屑的接触面积，降低摩擦阻力，改善切削性的作用。硫化锰的含量优选为切削性改善用粉末总量的10～80质量％。如果硫化锰的含量不足切削性
改善用粉末总量的10质量％，则不能显著得到上述效果。另一方面，如果超过80质量％，
则烧结体的机械特性劣化，并且形成工具保护膜的成分量减少，工具表面劣化，工具寿命降低。使用的硫化锰粉的粒径优选根据用途适当选择，但是优选平均粒径为0.1～20μm。平
均粒径如果不足0.1μm，则应力集中点过于分散，切屑的微细化效果降低。另一方面，如果超过20μm而较大，则铁基混合粉的压缩性降低而不优选。更为优选下限为1μm，上限为
10μm。粉末的粒径使用通过激光衍射散射法测定的值，平均粒径是作为累积质量百分比为
50的粒径而得到的值。

[0035] 在本实施方式中，作为切削性改善用粉末除了MnS之外，还含有磷酸钙粉和/或羟磷灰石粉。

[0036] 磷酸钙和羟磷灰石分散于烧结体中，在切削时露出于烧结体的加工面，在切削时附着于工具表面，形成工具保护膜。通过形成工具保护膜，可以防止或者抑制氧化等工具的变质，可以延长工具寿命，改善切削性。而且，即使含有磷酸钙、羟磷灰石，在烧结时也不会和铁基粉末反应，几乎不会使烧结体的机械特性劣化。可以单独含有磷酸钙、羟磷灰石，也可以复合含有。复合含有比单独含有的效果要显著。添加的磷酸钙粉、羟磷灰石粉的平均粒径优选为0.1～20μm，更为优选1～10μm。磷酸钙粉、羟磷灰石粉的平均粒径如果不到
0.1μm，则粒子埋没于烧结体基体中而不能形成工具保护膜，另一方面，如果超过20μm，则难以在工具表面形成均匀的膜，工具表面温度上升，工具的氧化继续进行，并且软化的切屑附着于刀尖，被切削面(完成切削面)的粗糙度变大，因而不优选。

[0037] 在本实施方式中使用的磷酸钙可以适当地任意使用磷酸三钙(Ca3(PO4)2)、磷酸氢钙(CaHPO4、CaHPO4·2H2O)、和磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2·H2O)。而且从工具保护膜稳定性的观点出发，较为优选使用磷酸三钙(Ca3(PO4)2)、磷酸氢钙(CaHPO4、CaHPO4·2H2O)。

[0038] 羟磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)具有与磷酸钙相同的作用，可以单独或者与磷酸钙复合含有。

[0039] 在MnS、磷酸钙粉和/或羟磷灰石粉之外，还可以含有碱土类金属的氟化物。作为碱土类金属的氟化物，例如有氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡等。而且，碱土类金属的氟化物的含量优选在以下所述的切削性改善用粉末的总含量的范围内。

[0040] 在本实施方式的粉末冶金用铁基混合粉中，优选含有的切削性改善用粉末相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量总计为0.1～1.0质量％。如果切削性改
善用粉末的总含量不足0.1质量％，则不能使切削性显著提高。另一方面，如果超过1.0质
量％，则压缩性降低，压坏强度的降低变得显著，因而不优选。如果切削性改善用粉末的含量在该范围内，则烧结体的尺寸变化率也小，在尺寸精度上也没有问题。因此，使切削性改善用粉末的含量相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量总计为0.1～1.0
质量％。优选相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量为0.3～0.5质量％。

[0041] 而且从混合粉的均质性的观点出发优选使切削性改善用粉末的最大粒径为45μm以下。更为优选在20μm以下。如上所述，优选使MnS等的切削性改善用粉末的平均粒径
为0.1～20μm，更为优选1～10μm。

[0042] <铁基粉末、合金用粉末和润滑剂>

[0043] 在本实施方式中使用的铁基粉末，雾化铁粉、还原铁粉等纯铁粉都可以适用。而且，在铁粉之外，还可以适用以合金元素预先进行合金化的完全合金化钢粉、或者在铁粉或者完全合金化钢粉的表面以合金元素进行部分合金化的部分合金化钢粉。而且即使对它们
进行混合使用也毫无问题。

[0044] 而且，作为本实施方式中使用的合金用粉末，例如有石墨粉、铜粉、镍粉、钼粉等各种金属粉末，优选根据期望的制品特性进行适当选定而含有规定量，但是为了不使烧结体的机械强度降低，合金用粉末优选相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量
限定在0.1～4质量％的范围内。该含量更为优选在2质量％以下，进而优选在1.0质量％
以下。

[0045] 而且，作为本实施方式的铁基混合粉中含有的润滑剂，优选为硬脂酸锌、硬脂酸锂等的金属皂、或者为蜡等。润滑剂的配合量在本发明中不作特别限定，但是相对铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末的总量的100质量份数，为0.2～1.5质量份数。如果润滑剂的配合量不到0.2质量份数，则与金属模的摩擦增加，拔模力增大，金属模寿命降低。另一方面，如果超过1.5质量份数而较多，则成形密度降低，烧结体密度降低。

[0046] <制造方法>

[0047] 接着，对本实施方式的铁基混合粉的优选制造方法进行说明。

[0048] 向上述的铁基粉末中配合规定量的合金用粉末、切削性改善用粉末以及润滑剂，优选使用V型混合机、双锥体混合机等通常公知的混合机，一次混合形成铁基混合粉，或者分成两次以上混合形成铁基混合粉。可以使用实施了防偏析处理的铁基粉末制成铁基混合
粉末，该防偏析处理，使用粘结剂将合金用粉末和/或切削性改善用粉末的一部分或者全
部粘固该铁基粉末的一部分或者全部的表面上。由此，可以得到少有偏析且流动性更加优
良的铁基混合粉。

[0049] 作为防偏析处理，可以使用特许第3004800号公报记载的方法。也就是将合金用粉末和/或切削性改善用粉末与具有粘接粉末粒子彼此的作用的特定有机物(以后只称为
粘结材料)一同混合于铁基粉末中，接着加热至粘结材料的熔点(粘结材料为两种以上时
为粘结材料的熔点中的最低值)的10℃以上，优选加热至熔点的15℃以上。通过该加热，
使至少一种的粘结材料熔融后冷却固化，使合金用粉末和/或切削性改善用粉末粘固在铁
基粉末表面，如果不到上述的下限温度，则不能发挥粘结材料的粘结功能。如果粘结材料为两种以上，进而优选上述加热温度为这些粘结材料的熔点中的最高值以下的温度。如果超
过该温度，则可能由热分解等导致粘结功能的降低或者料斗排出性能降低。

[0050] 粘结材料为高级脂肪酸或者高级脂肪酸酰胺，优选为选自硬脂酸、油酰胺、硬脂酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酰胺和乙撑双硬脂酰胺的熔融混合物中的1种或者2种以上，或者为选自油酸、锭子油、涡轮机油中的1种或者2种以上与硬脂酸锌的加热熔融物。此外，
蜡在本发明中也可以作为粘结材料使用。

[0051] 在本实施方式中，粘结材料的含量相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善粒子粉的总量的100质量份数，优选为0.1～1.0质量份数。如果不足0.1质量份数，则不能得
到合金用粉末等的防偏析效果。另一方面，如果超过1.0质量份数而含有，则铁基混合粉的填充性降低。

[0052] 本实施方式的铁基混合粉当然不限定于通过上述制造方法得到。

[0053] <适用>

[0054] 本实施方式的铁基混合粉适用一般的粉末冶金的施工方法，可以供于制造机械部件。具体而言，将本实施方式的铁基混合粉填充于金属模并进行压缩成形后，根据需要进行精整(sizing)，进行烧结，制成烧结体。在烧结后进行渗碳淬火、光亮淬火、高频淬火等热处理，制成制品。当然可以随时进行切削加工等加工，制成规定尺寸的制品(机械部件等)。

[0055] (实施例1)

[0056] 向作为铁基粉末的雾化纯铁粉A(商标：JIP301A(JFE钢铁(股份)制)或雾化纯铁粉B(商标：JIP206A(JFE钢铁(股份)制))100kg中，配合作为合金用粉末的如表1所示
配合量的石墨粉(平均粒径：4μm)或者电解铜粉(平均粒径：35μm)、和作为切削性改善
用粉末的如表1所示的种类、粒径及配合量的切削性改善用粉末与润滑剂，装入V型混合机
中，进行均匀混合，制成铁基混合粉。合金用粉末以及切削性改善用粉末的配合量为相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量的质量％。润滑剂使用硬脂酸锌(平均粒
径：20μm)，相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量的100质量份数，为表1所示的配合量(质量份数)。在一部分铁基混合粉中，作为比较例不进行切削性改善用粉末
的配合。

[0057] 将这些铁基混合粉装入金属模中，进行压缩成形，制成成形体(环状试样A、B)。该环状试样A(外径35mmφ×内径14mmφ×高度10mm；根据JIS Z 2507的压环试验用成形体)用作压坏试验以及测定外径尺寸变化率，环状试样B(外径60mmφ×内径20mmφ×高
3
度25mm)用作车削试验。成形体的密度为6.6Mg/m 为一定。密度测定通过阿基米德法进
行。

[0058] 接着，在RX气体(32体积％H2-24体积％CO-0.3体积％CO2-余量N2)气氛中使用网带式炉在1130℃下进行20min的烧结，得到烧结体。对得到的烧结体进行压环强度试
验、车削试验。

[0059] 压环强度试验根据JIS Z 2507的规定而实施，求得压环强度。

[0060] 而且，在车削试验中重叠3个环状试样B的烧结体，形成长75mm的圆筒状，以对称轴为中心使其转动，使用超硬制(HTi05T)的车刀对该圆筒外周侧面进行切削，使用在横向
主后面的磨损深度(主后面磨损深度)到达0.5mm之前所车削的距离(车削距离)对烧
结体的切削性进行评价。车削条件为：切削速度：92m/min、进给量：0.03mm/rev、切削深度：
0.89mm。将横向主后面的磨损形态示意地表示于图1。并且在图2中表示切削时的车刀与
被切削材料(烧结体)的位置关系。

[0061] 而且在车削试验中，在车削距离4000m处暂时中止车削，在试样的切削面(切削完成面)上使用接触式表面粗糙度测量仪，根据JISB 0601-2001的规定，测定试样切削面的
表面粗糙度Rz。

[0062] 将得到的结果表示于表1。

[0063] 表1

[0064]合金用粉 烧结体特性
末 压
含量(质量 切削性改善用粉末(“-”表示不添加) 润滑剂 环 切削性
强
％)** 度
MnS 磷酸钙 羟磷灰石
总 种类： 表面
铁基混 平 含 含 平均 含量 含 粗
合粉 铁基粉 石 均 量 平均量 粒径 量 车削 备注
末种类墨 铜 粒 质种 粒 质 (μm) 质 (质 量(质 MPa距 糙度
No. 粉 径 量 径量 量 量 量份 离m Rz
粉 ％类* (μm) ％ ％ 数)*** μm
(μm)** ** **
％)
1 A 0.8 20 0.2 a 5.0 0.6 - - 0.8 725 29000 9.2 本发
2.0 明例
2 A 0.8 10 0.1 b 3.6 0.1 5.4 0.3 728 28000 9.8 本发
2.0 0.1 明例
3 A 0.8 4.8 0.1 - - - 1.3 0.5 730 30000 9.0 本发
2.0 0.4 明例
4 A 0.8 3.5 0.1 c 1.7 - - 725 27000 8.7 本发
2.0 0.05 0.15 明例
5 A 0.8 4.8 0.2 - - - 3.8 0.3 720 25000 8.8 本发
2.0 0.1 明例
6 B 0.9 - 4.8 0.4 - - - 1.3 0.5 610 30000 9.1 本发
0.1 明例
7 B 0.9 - 4.8 0.2 b 3.6 0.3 - - 0.5 615 28000 8.8 本发
硬脂酸 明例
8 B 0.7 - 4.8 0.3 b 1.7 0.2 - - 0.5 锌：0.8 611 24000 8.7 本发明例
9 B 0.7 - 5.3 0.3 b 3.6 0.2 - - 0.5 609 26000 8.9 本发明例
10 B 0.7 - 5.1 0.5 - - - - - 0.5 614 10000 9.0 比较例
11 B 0.7 - - - - - - - - - 614 4000 比较
15.3 例
12 A 0.8 10 0.4 - - - - - 0.4 729 6000 9.3 比较
2.0 例
13 B 0.7 - - - - - - 3.8 0.5 611 5000 9.1 比较
0.5 例
本发
14 A 0.8 25 0.2 a 5.0 0.6 - - - 750 12000 明例
2.0 14.1
****

[0065] *)a：磷酸三钙、b：磷酸氢钙、c：磷酸二氢钙

[0066] **)：相对铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末的总量

[0067] ***)：相对铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末的总量100质量份数

[0068] ****)：切削性改善用粉末平均粒径在优选范围以外的实施例

[0069] 本实施例都是烧结体的压环强度较高，到达工具寿命之前的车削距离较长，并且切削性优良的烧结体，作为铁基混合粉是具有优良特性的铁基混合粉。而且在本实施例中，切削后的表面粗糙度Rz降低，进而进行的精加工的负荷降低。另一方面，本实施例范围以
外的比较例的压环强度较低或者切削性低下。

[0070] (实施例2)

[0071] 向作为铁基粉末的雾化纯铁粉A(商标：JIP301A(JFE钢铁(股份)制))100kg中，配合作为合金用粉末的如表2所示配合量的石墨粉(平均粒径：18μm)或者电解铜粉(平
均粒径：35μm)、和作为切削性改善用粉末的如表2所示的种类、粒径及配合量的切削性改善用粉末、如表2所示种类、配合量的粘结材料，装入加热混合机中，加热至比粘结材料的最低熔点高15℃的140℃，进行混合后冷却，制成表面粘固有合金用粉末和切削性改善用
粉末的铁基粉末。合金用粉末以及切削性改善用粉末的含量为相对铁基粉末、合金用粉末
和切削性改善用粉末的总量的质量％。粘结材料的配合量为相对铁基粉末、合金用粉末和
切削性改善用粉末的总量的100质量份数的质量份数。

[0072] 接着，向这些实施了防偏析处理的铁基粉末中配合润滑剂，装入V型混合机中进行均匀混合，得到铁基混合粉。润滑剂为如表2所示的种类，相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量的100质量份数为如表2所示的配合量(质量份数)。

[0073] 将得到的铁基混合粉装入金属模中，进行压缩成形，与实施例1相同地制成成形体(环状试样A、B)。接着，与实施例1同样地在RX气体气氛中使用网带式炉在1130℃下
对这些成形体进行20min的烧结，得到烧结体。对得到的烧结体与实施例1相同地进行压
坏试验、车削试验。

[0074] 将得到的结果表示于表3。

[0075] 表2

[0076]合金用 防
粉 偏
铁 铁 末含量 切削性改善用粉末(“-”表示不添加) 粘结材料 析 润滑剂基 (质 处
混 基 量％)** 理
合
粉 粉
No. MnS 磷酸钙 羟磷灰 氟化钙 种类：配合量 种类：配合量
末 石 铜 石 总(质量 加(质
量 份数)*** 热 量份数)*** 备
种 墨 (质 温 注
粉 平 含 平 含 平 含 平 含量 度
类 均 量 均 量 均 量 均 量
粉 种 ℃
粒 质 粒 质 粒 质 粒 质
径 量 径 量 径 量 径 量 ％)
类*
％ ％ ％ ％
(μm)** (μm)** (μm)** (μm)
硬脂酸Zn：
A - - 5.0 0.1 0.35 140 硬脂酸Zn：本 发
21 0.8 2.0 4.8 0.2 a 5.0 0.2 0.5 0.4 明例
油酸0.1
硬脂酸Zn：
A - - 0.35 140 硬脂酸Zn：本 发
22 0.8 2.0 4.8 0.3 c 1.7 0.1 3.5 0.1 5.0 0.4 明例
油酸0.1
硬脂酰胺： 硬脂酸Zn：
B - - - - - 0.2 1400.16 本 发
23 0.9 4.8 0.1 b 1.3 0.4 5.0 乙撑双硬脂明例
乙撑双硬脂 酰
酰胺：0.2
胺：0.24
硬脂酰胺： 硬脂酸Zn：
B - - - - - 0.2 1400.1 本 发
24 0.9 4.8 0.3 b 3.8 0.2 5.0 乙撑双硬脂明例
乙撑双硬脂 酰
酰胺：0.2
胺：0.3
合金用 防
粉 偏
铁 铁 末含量 切削性改善用粉末(“-”表示不添加) 粘结材料 析 润滑剂基 (质 处
混 基 量％)** 理
合
粉 粉
No. MnS 磷酸钙 羟磷灰 氟化钙 种类：配合量 种类：配合量
末 石 铜 石 总(质量 加(质
量 份数)*** 热 量份数)*** 备
种 墨 (质 温 注
粉 平 含 平 含 平 含 平 含量 度
类 均 量 均 量 均 量 均 量
粉 种 ℃
粒 质 粒 质 粒 质 粒 质
径 量 径 量 径 量 径 量 ％)
类*
％ ％ ％ ％
(μm)** (μm)** (μm)** (μm)
硬脂酸Zn：
A - - - - - - 0.35 140 硬脂酸Zn：比 较
25 0.8 2.0 4.8 0.5 - 5.0 0.4 例
油酸0.1
硬脂酰胺： 硬脂酸Zn：
B - - - - - - - 0.2 1400.1 比 较
26 0.9 4.8 0.5 - 5.0 乙撑双硬脂例
乙撑双硬脂 酰
酰胺：0.2
胺：0.3

[0077] *)a：磷酸三钙、b：磷酸氢钙、c：磷酸二氢钙

[0078] **)：相对铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末的总量

[0079] ***)：相对铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末的总量100质量份数

[0080] 表3

[0081]铁基混合 烧结体特性
粉No. 备注
压环强度 切削性
MPa 车削距离m 表面粗糙度Rz
μm
21 730 28000 9.0 本发明例
22 727 27000 8.9 本发明例
23 625 25000 9.3 本发明例
铁基混合 烧结体特性
粉No. 备注
压环强度 切削性
MPa 车削距离m 表面粗糙度Rz
μm
24 623 28000 9.2 本发明例
25 725 6000 13.8 比较例
26 630 8000 15.2 比较例

[0082] 本实施方式都得到烧结体的压坏强度高，到达工具寿命之前的车削距离长且切削性优良的烧结体，作为铁基混合粉是具有优良特性的铁基混合粉。

[0083] (第二实施方式)

[0084] 第二实施方式是一种粉末冶金用铁基混合粉，是混合铁基粉末、合金用粉末、切削性改善用粉末以及润滑剂而形成的铁基混合粉末，其特征在于，使上述切削性改善用粉末为平均粒径为1～60μm的硫化锰粉和/或氟化钙粉，并且相对铁基粉末、合金用粉末以及
切削性改善用粉末的总量总计含有0.1～1.5质量％。而且，在本实施方式中，优选其特征
为，由硫化锰粉和氟化钙粉中的至少一种构成的粉末的粒度分布与不添加它们而进行成形
和烧结所得到的烧结体的空孔的尺寸分布相似。而且在本发明中，在以某些区域(后述)
的成形体密度的成形为目的时，优选硫化锰的平均粒径为1～10μm，氟化钙的平均粒径为
20～60μm，氟化钙的含量相对硫化锰和氟化钙的总量为20～80质量％。通过对这样的
成形体进行烧结，可以得到切削性极好的烧结体。

[0085] <切削性改善用粉末>

[0086] 本实施方式，其特征在于，作为切削性改善用粉末使用平均粒径为1～60μm的硫化锰粉和/或氟化钙粉。硫化锰粉和氟化钙粉的切削改善效果如上所述，是使切屑微细化
而得到的修整效果，但是由于在烧结体中存在的空孔给予工具断续的冲击，因而存在工具
表面氧化或者断续冲击引起的工具内部的微细裂纹导致材质劣化的问题。在本实施方式
中，由于由硫化锰粉和氟化钙粉中的至少一种构成的粉末的粒度分布与不添加它们而进行
成形和烧结所得到的烧结体的空孔的尺寸分布相似或者类似(更为优选大致相同)，因而
可以利用硫化锰粉和/或氟化钙粉的粒子有效地填充对本发明的铁基混合粉末进行成形
烧结所得到的烧结体的空孔，由于空孔减少，因而在烧结体内部形成空孔的自由表面与工
具的冲击所给予工具的断续冲击缓和，从而可以抑制工具表面的磨损或工具内部的微细裂
纹的产生，可以延长工具寿命，特别是本发明中，通过填充超过30μm的粗大的空孔可以降低很大的冲击。

[0087] 为了实现相似，例如有如下的工序。通过通常的筛分法按筛眼对上述硫化锰粉和/或氟化钙粉进行分级。另一方面对不含有切削性改善用的添加物(上述硫化锰粉或氟化
钙粉等)的铁基粉末混合物在规定的条件(与对本发明的铁基粉末混合物所实施的预定条
件相同的条件)下进行成形以及烧结，制成烧结体。使用光学显微镜对得到的烧结体的截
面进行摄影，将其图像读入计算机。针对该图像中的各空孔 算出与该空孔截面积具有相同面积的圆的直径，作为该空孔的尺寸。按照与上述筛分法相同的分级区分，以个数比率算出空孔的存在比率。将得到的存在比率作为“原来的空孔尺寸分布”。与每个该筛眼区间的存在比率大致相同地配合已分级的硫化锰和/或氟化钙粉，。

[0088] 当然优选硫化锰粉和/或氟化钙粉的平均粒径分布与原来的空孔尺寸分布在实质上相同(或者实质上等同)。然而这样的相同性不是必需的，只要具有很大的相似性(类
似性)就可以期待充分的效果。也就是通过进行改善(使两分布在实质上尽量接近相同)
两分布的相似性的处理，可以提高切削性改善效果。从而在上述的方法例中，筛眼区间的存在比率可以存在其比率的20％左右的不一致、以百分比计为10个百分点左右的不一致。在
后述的简易法中也是同样。

[0089] 此外，例如硫化锰粉和氟化钙粉的平均粒径不同时，作为简易法可以考虑下述的工序。以各自的平均粒径作为代表值的两组(例如以两平均粒径的算术平均值或者对数平
均值为边界的两组)的存在比率算出上述原来的空孔尺寸分布。使硫化锰粉和氟化钙粉的
比率与该存在比率大致相同(或者至少接近)而配合硫化锰粉和氟化钙粉。

[0090] 对于铁类泛用烧结部件的烧结密度为6.0～7.0Mg/m3的部件，作为简略的相似强化方法，优选满足以下的条件。硫化锰粉的平均粒径为1～10μm，氟化钙粉的平均粒径为
20～60μm，氟化钙的含量相对硫化锰粉和氟化钙粉的总量为20～80质量％。通过满足
该条件，可以在促进部件切削时的切屑的修整的同时，利用硫化锰粒子和氟化钙粒子填充
烧结体内部的空孔，有效地缓和断续冲击。

[0091] 在本实施方式中，粒径使用通过激光衍射散射法所测定的值，平均粒径根据50％累计透过粒径(d50)(质量基准)进行定义。此外，原来的空孔尺寸分布，利用扫描仪对实际上不添加切削性改善用成分而制成的烧结体的截面的光学显微镜照片进行电子图像化，对
图像的亮度进行二值化而分为亮部和暗部，将暗部作为空孔以像素数求出其截面积，算出
具有与各空孔截面积相同的圆面积的圆的直径，作为空孔尺寸，在此基础上，通过求出各尺寸的空孔的个数比率而数值化。

[0092] 为了有效地利用修整促进效果和断续冲击降低效果，优选相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量总计含有0.1～1.5质量％的该切削性改善用粉末。

[0093] <其他原料、制造方法以及适用>

[0094] 在本发明中使用的其他的优选原料，优选的制造方法以及优选的适用方式，只要没有特别明显的矛盾，则与第一实施方式的<铁基粉末、合金用粉末和润滑剂>、<制造方法>和<适用>完全一样。

[0095] (实施例3)

[0096] 向雾化纯铁粉A(商标：JIP260A(JFE钢铁(股份)制))100kg中，混合作为合金用粉末的石墨粉末(平均粒径4μm)，其相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的
总量为0.7质量％，并且作为切削性改善用粉末，混合规定配合量(质量％)的如表4所示
的平均粒径的硫化锰粉和氟化钙粉，并作为润滑剂混合硬脂酸锌(平均粒径：20μm)，其相对铁基粉末、合金用粉末和切削性改善用粉末的总量为0.8质量％。制成铁基混合粉。作
为比较例，也准备了在部分的铁基混合粉中添加有磷酸钙粉末、羟磷灰石粉末，并且不含有切削性改善用粉末的比较例。

[0097] 将这些铁基混合粉装入金属模中，进行压缩成形，制成根据JIS Z2507的外径35mm×内径14mm×高度10mm的压环强度试验用成形体)、和外径60mm×高度10mm的用
3
作钻头切削试验的成形体。成形密度为6.6Mg/m 为一定。接着使用网带式炉在氢5体积％
一余量氮的混合气体中在1150℃下对这些试样成形体进行20min的烧结，制成烧结体。得
3
到的烧结体的密度为6.5～6.7Mg/m。对于这些烧结体(试样)根据JIS Z 2507的规定
进行压环强度试验，接着进行切削试验。

[0098] 钻头切削试验，利用外径3.0mm的超硬制(HTi05T)的钻头在转速8000rpm、0.02mm/rev的条件下对上述片(tablet)状烧结体的平坦部进行钻头切削，在加工第200个
孔时，测定扭矩和其振幅作为切削阻力，并且对200个孔加工结束后的转头外周部的磨损
深度(外周主后面最大磨损深度)进行比较。钻头外周部的磨损的状态如图3所示。

[0099] 对于扭矩和其振幅，在图4中表示通过将被切削材料设置于切削动力测量仪(キ一スラ一公司製)中进行钻头切削加工而得到的切削时的扭矩的历时变化。由矩形波的高
度的平均值求出扭矩，由矩形波上的振幅求出扭矩的振幅。

[0100] 将以上的试验结果表示于表4。

[0101] 表4

[0102]铁基 切削性改善用粉末(添加量(质量％))*/ 烧结体特性
混合粉 平均粒径
钻头外周主后面 扭矩 扭矩振幅
MnS/ 磷酸氢 羟磷灰石/ CaF2/ 压环强 硬度 最大磨损深度 (Nm) (Nm)
4.97μm Ca/ 3.57μm 度 HRB (200孔后) (第200孔) (第200孔)
3.81μm 33.90μm (MPa) (mm)
实施例1 0.5 - - 0.2 445 37 0.035 0.07 0.07
实施例2 0.35 - - 0.35 453 34 0.038 0.07 0.06实施例3 0.2 - - 0.5 490 43 0.053 0.06 0.07
比较例1 - - - - 471 35 0.155 0.24 0.13
比较例2 0.7 - - - 455 34 0.041 0.11 0.12
比较例3 - 0.7 - - 460 34 0.100 0.20 0.15
比较例4 - - 0.7 - 476 37 0.095 0.12 0.12
比较例5 - - - 0.7 455 31 0.076 0.11 0.10

[0103] *)相对铁基粉末+合金用粉末+切削性改善用粉末的总量的值。“-”表示不添加。

[0104] 本实施例的烧结体的强度都没有大的劣化，而且钻头磨损量(外周主后面最大磨损深度)实质上也都至少在0.05mm以下。而且切削阻力(扭矩)和其振幅都小。切削阻
力的振幅与断续冲击相对应，根据本发明，由于可以有效地降低烧结体内部的空孔，因而断续冲击降低。与此相对，在本实施例以外的比较例(或者以往例)的工具磨损、切削阻力以
及切削阻力的振幅都增大，切削困难。

[0105] 如上所述，根据本实施方式(或者本发明)，可以不降低烧结体的机械特性而提高切削性，可以延长加工工具的寿命，可以提高切削加工所需要的烧结部件的生产性，可以在产业上得到特别的效果。