粉末冶金用粉末混合物およびその製造方法
【課題】合金用粉末等の偏析が生じにくく、しかも流動性に優れ且つ成形時における金型界面との潤滑性にも優れた粉末冶金用粉末混合物を提供する。
【解決手段】鉄基粉末１に有機結合剤３１を介して合金用粉末３０を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層２、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層３、表面改質剤による被覆層４を有する。濡れ改善剤の被覆層の作用によって合金用粉末／有機結合剤の被覆層で鉄基粉末表面を均一に被覆することができるので、合金粉末の偏析を防止できるとともに、金型との潤滑性を高めることができ、さらに、表面改質剤の被覆層の作用によって高い流動性が得られる。
【解決手段】鉄基粉末１に有機結合剤３１を介して合金用粉末３０を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層２、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層３、表面改質剤による被覆層４を有する。濡れ改善剤の被覆層の作用によって合金用粉末／有機結合剤の被覆層で鉄基粉末表面を均一に被覆することができるので、合金粉末の偏析を防止できるとともに、金型との潤滑性を高めることができ、さらに、表面改質剤の被覆層の作用によって高い流動性が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄基粉末を主体とする粉末冶金用の粉末混合物とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄基粉末を主体とする粉末冶金用の粉末混合物は、鉄粉等の鉄基粉末に、銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉等の合金用粉末と、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸リチウム等の潤滑剤を混合し、さらに必要に応じて、ＭｎＳ等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。
しかし、このような粉末混合物は、大きさ、形状および密度の異なる複数種の粉末の混合体であるため、混合後の輸送時、ホッパーへの装入やホッパーからの排出時、さらには金型充填時などに、混合体の中で粉末が均一に分布しなくなり、偏析を生じ易いという問題がある。
【０００３】
このような偏析が生じた粉末混合物を、金型を用いて加圧（圧縮）成形して成形体（以下、「圧粉体」という。）とし、この圧粉体を焼結して最終製品にした場合、製品毎に組成、さらには寸法や強度に大きなバラツキを生じ、不良品が多発することになる。特に、鉄基粉末に混合する合金用粉末の多くは、鉄基粉末よりも微粉であるため、このような合金用粉末を混合した場合には、上記したバラツキの程度が一層大きくなる。
このような粉末冶金用粉末混合物の偏析を防止するために、有機結合剤によって鉄基粉末表面に合金用粉末を付着させる技術（偏析防止処理）が知られているが、有機結合剤の付着力（分子間力）が大きいため粉末混合物の流動性が小さくなり、ホッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化するという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、有機結合剤による偏析防止処理を施した粉末混合物に、金属酸化物やカーボンブラック等のナノ粒子を添加し、このナノ粒子によるコロの効果で粒子間の付着力を低下させ、粉末混合物の流動性を高めるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
【特許文献１】特表２００８−５０５２４９号公報
【特許文献２】特表２００３−５０８６３５号公報
【特許文献３】特表２００２−５１５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３のように粉末混合物にナノ粒子を添加すると、流動性は改善されるが、その一方で、成形時における金型界面との潤滑性が低下してしまうため、成形圧力や成形後の抜出し力を大きくする必要が生じるとともに、特に大型で複雑な形状の部品に欠陥を生じやすい。
したがって本発明の目的は、合金用粉末等の偏析が生じにくく、しかも流動性に優れ且つ成形時における金型界面との潤滑性にも優れた粉末冶金用粉末混合物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような粉末冶金用粉末混合物を安定して製造することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下のような知見を得た。
（a）有機結合剤により鉄基粉末表面に合金用粉末等の添加粉末を付着させる方法（偏析防止処理）を採る場合、有機結合剤と鉄基粉末表面との濡れ性が悪いため、有機結合剤が凹凸のある鉄基粉末表面の凹部に偏在する傾向があり、このため有機結合剤で被覆されない部分（地の鉄がむき出しの状態の部分）が生じ、適切な偏析防止効果が得られない。このような問題に対しては、事前に鉄基粉末表面を濡れ改善剤で処理しておくことが有効であり、これにより鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆することができる。
【０００７】
（b）一方、鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆すると、粒子間の付着力が増加して流動性が小さくなり（有機結合剤が不均一に被覆される従来技術よりも、さらに流動性が小さくなる）、このためポッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化する。このような問題に対しては、鉄基粉末表面を合金用粉末を含む有機結合剤で被覆した上から、さらに表面改質剤で被覆することが有効であり、これにより粒子間の付着力が低減して流動性が効果的に改善する。
（c）鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆することにより、合金用粉末の偏析が防止できるだけでなく、成形時における金型界面との潤滑性も向上するため、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、部品欠陥の発生も少なくすることができる。また、流動性を高めるために従来技術で用いているようなナノ粒子を添加する必要がないため、この点からも成形時の潤滑性を確保しやすい。
（d）以上により、合金用粉末等の偏析が生じにくく、しかも流動性に優れ、且つ成形時における金型界面との潤滑性にも優れた粉末冶金用粉末混合物が得られる。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層、表面改質剤による被覆層を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［2］上記［1］の粉末冶金用粉末混合物において、濡れ改善剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［3］上記［1］または［2］の粉末冶金用粉末混合物において、表面改質剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤、シロキサンコーティング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【０００９】
［4］上記［2］または［3］の粉末冶金用粉末混合物において、カップリング剤が、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［5］上記［2］または［3］の粉末冶金用粉末混合物において、非イオン系界面活性剤が、アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［6］上記［3］の粉末冶金用粉末混合物において、シロキサンコーティング剤が、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの粉末冶金用粉末混合物において、さらに、鉄基粉末から遊離した潤滑剤を含むことを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【００１０】
［8］鉄基粉末に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、鉄基粉末の表面に濡れ改善剤による被覆層を形成する工程（Ａ）と、該工程（Ａ）を経た鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより、前記濡れ改善剤による被覆層の上に、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層を形成する工程（Ｂ）と、該工程（Ｂ）を経た鉄基粉末に表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、前記合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層の上に、表面改質剤による被覆層を形成する工程（Ｃ）を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
［9］上記［8］の製造方法において、工程（Ｃ）において若しくは工程（Ｃ）の完了後に、鉄基粉末に潤滑剤を添加して混合することにより、潤滑剤を鉄基粉末から遊離した状態で含ませることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粉末冶金用粉末混合物は、合金用粉末等の偏析が生じにくいため、均一な組成、強度の部品を製造することができ、しかも、優れた流動性を有するので、ホッパーからの排出性や成形時の金型への充填性にも優れ、さらに、成形時における金型界面との潤滑性にも優れるため、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、大型で複雑な形状の部品であっても欠陥を生じることなく製造することができる。また、本発明の製造方法によれば、このような優れた性能を有する粉末冶金用粉末混合物を安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の粉末冶金用粉末混合物（以下、単に「粉末混合物」という）は、鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させる粉末混合物であり、鉄基粉末表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層（以下、説明の便宜上「濡れ改善剤層」という）、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層（以下、説明の便宜上「合金用粉末／有機結合剤層」という）、表面改質剤による被覆層（以下、説明の便宜上「表面改質剤層」という）を有するものである。
本発明の粉末混合物を構成する鉄基粉末としては、例えば、純鉄粉、合金鋼粉、純鉄粉に合金成分を部分的に拡散付着させた部分拡散合金化鋼粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００１３】
図１は、本発明の粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示したものであり、１は鉄基粉末、２は鉄基粉末１の表面に形成された濡れ改善剤層、３はこの濡れ改善剤層２の上層に形成された合金用粉末／有機結合剤層（３０は合金用粉末、３１は有機結合剤）、４はこの合金用粉末／有機結合剤層３の上層に形成された表面改質剤層である。一方、図２は、従来の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示したものであり、鉄基粉末１の表面に合金用粉末と有機結合剤の被覆５（５０は合金用粉末、５１は有機結合剤）を有するものであるが、この被覆５は鉄基粉末表面の凹部に偏在し、凸部は地の鉄がむき出しの状態となっている。
【００１４】
前記濡れ改善剤層２を構成する濡れ改善剤としては、例えば、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などのカップリング剤；アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン系界面活性剤などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
濡れ改善剤層２は、通常、上記のような濡れ改善剤を含む溶液を鉄基粉末に添加して混合した後、乾燥することにより形成することができる。
【００１５】
このような濡れ改善剤層２を鉄基粉末１の表面に設けることにより、有機結合剤との濡れ性が改善し、合金用粉末／有機結合剤層３を鉄基粉末１の表面全体に均一に形成する（鉄基粉末表面を均一に偏析防止処理する）ことができる。これにより合金用粉末等の偏析を防止することができ、また、成形時における潤滑性が向上し、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることが可能になる。
粉末混合物中での濡れ改善剤の含有量は、少なすぎると均一な被覆の濡れ改善剤層２が形成できず、多すぎると圧粉密度の低下や焼結体の強度低下を招く。このため濡れ改善剤の含有量は、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０１〜０．２mass％（すなわち、鉄基粉末＋合金用粉末の合計１００質量部に対して０．０１〜０．２質量部）程度が適当である。
【００１６】
前記合金用粉末／有機結合剤層３を構成する合金用粉末（副原料）としては、例えば、銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎなどの合金成分を含む粉末などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
粉末混合物中での合金用粉末の含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末中での割合で０．１〜１０mass％程度であり、例えば、鉄基粉末が純鉄粉の場合には、合金用粉末として、鉄基粉末＋合金用粉末中での割合で銅粉を１〜３質量％、黒鉛粉を０．３〜１．０質量％程度含有するのが一般である。
【００１７】
同じく有機結合剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸リチウムなどのような金属石鹸；エチレンビスステアリン酸アミドなどのようなビスアミドを含む脂肪酸アミド；ステアリン酸モノアミド、エルカ酸アミドなどのようなモノアミドを含む脂肪酸アミド；オレイン酸、ステアリン酸などのような脂肪酸；ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどのような熱可塑性樹脂、などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
有機結合剤は、合金用粉末を鉄基粉末に付着させるのに足る量添加すればよく、粉末混合物中での含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０５〜０．８質量％程度とするのが一般である。
合金用粉末／有機結合剤層３は、合金用粉末と有機結合剤を鉄基粉末（濡れ改善剤層２を有する鉄基粉末１）に添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより形成することができる。
【００１８】
前記表面改質剤層４を構成する表面改質剤としては、例えば、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などのカップリング剤；アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン系界面活性剤；ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンなどのシロキサンコーティング剤などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
表面改質剤層４は、通常、上記のような表面改質剤を含む溶液を鉄基粉末１（濡れ改善剤層２と合金用粉末／有機結合剤層３を有する鉄基粉末１）に添加して混合した後、乾燥することにより形成することができる。
【００１９】
鉄基粉末１を合金用粉末／有機結合剤層３で均一に被覆すると、粒子間の付着力が増加して流動性が小さくなり、ポッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化する。これに対して本発明では、合金用粉末／有機結合剤層３の上層に表面改質剤層４を設けることにより、粒子間の付着力が低減することで高い流動性が得られる。すなわち、表面改質剤を構成する界面活性剤、カップリング剤、シロキサンコーティング剤は、１分子中に疎水基と親水基を有しているが、鉄基粉末表面を覆った有機結合剤の表面には、そのうちの疎水性の部分が配位するため、表面改質剤層４は親水性を有することになる。特に、カップリング剤を用いた場合には、その親水基（シラノール基、チタノール基など）は、Ｈ２Ｏと反応してＳｉＯ２やＴｉＯ２に変化するので、いずれにしても、これら親水基は分子間力を低減し、これにより流動性が高まり、ホッパーからの排出性、キャビティーへの充填性が向上する。
【００２０】
一方、鉄基粉末が合金用粉末／有機結合剤層で均一に被覆されていない場合には、有機結合剤がある部分は上記と同様に分子間力が低減するが、有機結合剤がない部分は親水性であるため、表面改質剤層４に相当する最外層を設けた場合、これを構成する界面活性剤やカップリング剤の分子中の親水基は鉄表面に配位し、このため最外層は疎水性の有機層となってしまう。この場合には、従来の粉末混合物と同様、分子間力が大きくなり、界面活性剤やカップリング剤の効果が打ち消されてしまう。したがって、鉄基粉末１の表面は、合金用粉末／有機結合剤層３で均一に被覆しておく必要がある。
粉末混合物中での表面改質剤の含有量は、少なすぎると均一な被覆の表面改質剤層４が形成できず、多すぎると圧粉密度の低下や焼結体の強度低下を招く。このため表面改質剤の含有量は、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０１〜０．２mass％程度が適当である。
【００２１】
以上のように、鉄基粉末１の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤層２、合金用粉末／有機結合剤層３、表面改質剤層４を形成することにより、（1）合金用粉末等の偏析が生じにくい、（2）高い流動性を有し、ホッパーからの排出性や成形時の金型への充填性に優れる、（3）成形時における潤滑性に優れ、成形圧の低減化、金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、部品欠陥の発生も少なくすることができる、などの性能を兼ね備えた粉末混合物とすることができる。
なお、本発明では、従来技術で用いているようなナノ粒子（例えば、金属酸化物、カーボンブラック等）の添加を排除するものではないが、本発明の粉末混合物はナノ粒子を添加しなくても高い流動性が得られ、一方において、ナノ粒子を添加すると成形時における金型界面との潤滑性が低下するので、ナノ粒子は添加しない方が好ましい。
【００２２】
本発明の粉末混合物は、さらに、潤滑剤、切削改善剤などの鉄基粉末から遊離した添加剤（合金用粉末や有機結合剤のように鉄基粉末に付着した添加剤でないこと）を含むことができる。
潤滑剤は、成形時の抜出し力を低減させるために添加される。この潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸リチウムなどのような金属石鹸；エチレンビスステアリン酸アミドなどのようなビスアミドを含む脂肪酸アミド；ステアリン酸モノアミド、エルカ酸アミドなどのようなモノアミドを含む脂肪酸アミド；オレイン酸、ステアリン酸などのような脂肪酸；ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどのような熱可塑性樹脂、などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
粉末混合物中での潤滑剤の含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．１〜２mass％程度である。
【００２３】
次に、本発明の粉末混合物の製造方法について説明する。
まず、鉄基粉末１に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、適度な温度（通常、１００℃程度）で乾燥させ、濡れ改善剤の溶媒や濡れ改善剤と水との反応生成物であるアルコール類（例えば、界面活性剤の場合には溶媒、カップリング剤の場合には溶媒および水との反応生成物であるアルコール類）などを蒸散させることで、濡れ改善剤層２を形成する（以上、工程Ａ）。
次いで、この濡れ改善処理がなされた鉄基粉末（濡れ改善剤層２を有する鉄基粉末１）に副原料である合金用粉末（例えば、黒鉛粉、銅粉）を有機結合剤とともに添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ撹拌混合した後、冷却して有機結合剤を固化させる（以上、工程Ｂ）。これにより、濡れ改善剤層２の上層に合金用粉末が有機結合剤を介して付着した合金用粉末／有機結合剤層３が形成される。ここで、濡れ改善剤層２の作用によって有機結合剤は鉄基粉末全体を均一に被覆するので、鉄基粉末全体を被覆する合金用粉末／有機結合剤層３が形成される。
【００２４】
このようにして合金用粉末／有機結合剤層３が形成された鉄基粉末１に対して、表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、適度な温度（通常、１００℃程度）で乾燥させ、表面改質剤の溶媒や表面改質剤と水との反応生成物であるアルコール類（例えば、界面活性剤の場合には溶媒、カップリング剤の場合には溶媒および水との反応生成物であるアルコール類）などを蒸散させることで、表面改質剤層４を形成する（以上、工程Ｃ）。また、シロキサンコーティング剤の場合には、加熱しながらＵＶを照射することで、表面を硬化させる。
潤滑剤を添加する場合、上記工程Ｃにおいて表面改質剤と同時に添加してもよいし、表面改質剤層４を形成した後（工程Ｃの完了後）に添加してもよい。潤滑剤を添加する場合には、ヘンシェルミキサーのような撹拌翼型ミキサー、Ｖ型ブレンダーやダブルコーンミキサーのような容器回転型ミキサーなどにより混合がなされる。
【００２５】
本発明の粉末混合物は、一般の粉末冶金における工法を適用して、機械部品の製造に供することができる。具体的には、粉末混合物を金型に充填して圧縮成形した後、必要に応じてサイジングを行い、焼結して焼結体とする。焼結後さらに浸炭焼入れ、光輝焼き入れ、高周波焼入れなどの熱処理を施し、製品（機械部品）とする。
このような機械部品の製造において、本発明の粉末混合物は、合金用粉末など偏析がないため、バラツキのない均一な組成、強度を有する製品を得ることができ、また、高い流動性を有するので金型への充填性にも優れ、且つ成形時における成形性や金型からの抜出し性にも優れるので、大型で複雑な形状の部品であっても容易に製造することができる。
【実施例】
【００２６】
［本発明例］
鉄基粉末として純鉄粉を用い、これに表１に示す合金用粉末（副原料）、有機結合剤、濡れ改善剤、表面改質剤および潤滑剤を配合し、さきに説明した製造方法に従い本発明例の粉末混合物を製造した。
また、鉄基粉末として純鉄粉を用い、これに表２に示す合金用粉末（副原料）、有機結合剤および潤滑剤を配合し、比較例の粉末混合物を製造した。この製造工程では、鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ撹拌混合した後に、冷却して有機結合剤を固化させ、しかる後、潤滑剤を添加して混合した。
【００２７】
このようにして得られた本発明例および比較例の粉末混合物について、以下のような方法で充填性と圧粉特性の評価を行った。
（1）充填性の評価
図３に示す充填試験機を用い、以下のようにして充填率と充填のバラツキを測定した。長さ２０ｍｍ、深さ４０ｍｍ、幅０．５ｍｍのキャビティー内に供試粉を充填した。粉箱は図中の矢印方向に移動し、その移動速度は２００ｍｍ／秒とした。また、キャビティー上での粉箱の保持時間は０．５秒とした。充填後の充填密度（充填質量／キャビティー体積）を充填前の見かけ密度の百分率で表したものを充填率とした（充填率１００％で完全充填）。また、同じ試験を１０回繰り返し、その充填率のバラツキを充填率の標準偏差で表した。
（2）圧粉特性の評価
供試粉を室温、５８８ＭＰａの加圧成形で１１ｍｍφ×１１ｍｍＨの円筒状の成形品とし、得られた成形品を金型から抜き出すときの抜出し力を測定するとともに、成形品の密度を測定した。
【００２８】
以上の評価結果を表１および表２に併せて示す。これによれば、表２に示す比較例の粉末混合物は、充填性が著しく劣っている。これに対して表１に示す本発明例の粉末混合物は、充填性、圧粉特性（密度、抜出力）ともに非常に良好な結果が得られている。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示す説明図
【図２】従来の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示す説明図
【図３】実施例で充填性の評価試験に用いた充填試験機を示す説明図
【符号の説明】
【００３２】
１ 鉄基粉末
２ 濡れ改善剤層
３ 合金用粉末／有機結合剤層
４ 表面改質剤層
３０ 合金用粉末
３１ 有機結合剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄基粉末を主体とする粉末冶金用の粉末混合物とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄基粉末を主体とする粉末冶金用の粉末混合物は、鉄粉等の鉄基粉末に、銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉等の合金用粉末と、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸リチウム等の潤滑剤を混合し、さらに必要に応じて、ＭｎＳ等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。
しかし、このような粉末混合物は、大きさ、形状および密度の異なる複数種の粉末の混合体であるため、混合後の輸送時、ホッパーへの装入やホッパーからの排出時、さらには金型充填時などに、混合体の中で粉末が均一に分布しなくなり、偏析を生じ易いという問題がある。
【０００３】
このような偏析が生じた粉末混合物を、金型を用いて加圧（圧縮）成形して成形体（以下、「圧粉体」という。）とし、この圧粉体を焼結して最終製品にした場合、製品毎に組成、さらには寸法や強度に大きなバラツキを生じ、不良品が多発することになる。特に、鉄基粉末に混合する合金用粉末の多くは、鉄基粉末よりも微粉であるため、このような合金用粉末を混合した場合には、上記したバラツキの程度が一層大きくなる。
このような粉末冶金用粉末混合物の偏析を防止するために、有機結合剤によって鉄基粉末表面に合金用粉末を付着させる技術（偏析防止処理）が知られているが、有機結合剤の付着力（分子間力）が大きいため粉末混合物の流動性が小さくなり、ホッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化するという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、有機結合剤による偏析防止処理を施した粉末混合物に、金属酸化物やカーボンブラック等のナノ粒子を添加し、このナノ粒子によるコロの効果で粒子間の付着力を低下させ、粉末混合物の流動性を高めるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
【特許文献１】特表２００８−５０５２４９号公報
【特許文献２】特表２００３−５０８６３５号公報
【特許文献３】特表２００２−５１５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３のように粉末混合物にナノ粒子を添加すると、流動性は改善されるが、その一方で、成形時における金型界面との潤滑性が低下してしまうため、成形圧力や成形後の抜出し力を大きくする必要が生じるとともに、特に大型で複雑な形状の部品に欠陥を生じやすい。
したがって本発明の目的は、合金用粉末等の偏析が生じにくく、しかも流動性に優れ且つ成形時における金型界面との潤滑性にも優れた粉末冶金用粉末混合物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような粉末冶金用粉末混合物を安定して製造することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下のような知見を得た。
（a）有機結合剤により鉄基粉末表面に合金用粉末等の添加粉末を付着させる方法（偏析防止処理）を採る場合、有機結合剤と鉄基粉末表面との濡れ性が悪いため、有機結合剤が凹凸のある鉄基粉末表面の凹部に偏在する傾向があり、このため有機結合剤で被覆されない部分（地の鉄がむき出しの状態の部分）が生じ、適切な偏析防止効果が得られない。このような問題に対しては、事前に鉄基粉末表面を濡れ改善剤で処理しておくことが有効であり、これにより鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆することができる。
【０００７】
（b）一方、鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆すると、粒子間の付着力が増加して流動性が小さくなり（有機結合剤が不均一に被覆される従来技術よりも、さらに流動性が小さくなる）、このためポッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化する。このような問題に対しては、鉄基粉末表面を合金用粉末を含む有機結合剤で被覆した上から、さらに表面改質剤で被覆することが有効であり、これにより粒子間の付着力が低減して流動性が効果的に改善する。
（c）鉄基粉末表面を有機結合剤で均一に被覆することにより、合金用粉末の偏析が防止できるだけでなく、成形時における金型界面との潤滑性も向上するため、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、部品欠陥の発生も少なくすることができる。また、流動性を高めるために従来技術で用いているようなナノ粒子を添加する必要がないため、この点からも成形時の潤滑性を確保しやすい。
（d）以上により、合金用粉末等の偏析が生じにくく、しかも流動性に優れ、且つ成形時における金型界面との潤滑性にも優れた粉末冶金用粉末混合物が得られる。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層、表面改質剤による被覆層を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［2］上記［1］の粉末冶金用粉末混合物において、濡れ改善剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［3］上記［1］または［2］の粉末冶金用粉末混合物において、表面改質剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤、シロキサンコーティング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【０００９】
［4］上記［2］または［3］の粉末冶金用粉末混合物において、カップリング剤が、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［5］上記［2］または［3］の粉末冶金用粉末混合物において、非イオン系界面活性剤が、アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［6］上記［3］の粉末冶金用粉末混合物において、シロキサンコーティング剤が、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの粉末冶金用粉末混合物において、さらに、鉄基粉末から遊離した潤滑剤を含むことを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【００１０】
［8］鉄基粉末に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、鉄基粉末の表面に濡れ改善剤による被覆層を形成する工程（Ａ）と、該工程（Ａ）を経た鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより、前記濡れ改善剤による被覆層の上に、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層を形成する工程（Ｂ）と、該工程（Ｂ）を経た鉄基粉末に表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、前記合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層の上に、表面改質剤による被覆層を形成する工程（Ｃ）を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
［9］上記［8］の製造方法において、工程（Ｃ）において若しくは工程（Ｃ）の完了後に、鉄基粉末に潤滑剤を添加して混合することにより、潤滑剤を鉄基粉末から遊離した状態で含ませることを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粉末冶金用粉末混合物は、合金用粉末等の偏析が生じにくいため、均一な組成、強度の部品を製造することができ、しかも、優れた流動性を有するので、ホッパーからの排出性や成形時の金型への充填性にも優れ、さらに、成形時における金型界面との潤滑性にも優れるため、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、大型で複雑な形状の部品であっても欠陥を生じることなく製造することができる。また、本発明の製造方法によれば、このような優れた性能を有する粉末冶金用粉末混合物を安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の粉末冶金用粉末混合物（以下、単に「粉末混合物」という）は、鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させる粉末混合物であり、鉄基粉末表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層（以下、説明の便宜上「濡れ改善剤層」という）、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層（以下、説明の便宜上「合金用粉末／有機結合剤層」という）、表面改質剤による被覆層（以下、説明の便宜上「表面改質剤層」という）を有するものである。
本発明の粉末混合物を構成する鉄基粉末としては、例えば、純鉄粉、合金鋼粉、純鉄粉に合金成分を部分的に拡散付着させた部分拡散合金化鋼粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００１３】
図１は、本発明の粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示したものであり、１は鉄基粉末、２は鉄基粉末１の表面に形成された濡れ改善剤層、３はこの濡れ改善剤層２の上層に形成された合金用粉末／有機結合剤層（３０は合金用粉末、３１は有機結合剤）、４はこの合金用粉末／有機結合剤層３の上層に形成された表面改質剤層である。一方、図２は、従来の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示したものであり、鉄基粉末１の表面に合金用粉末と有機結合剤の被覆５（５０は合金用粉末、５１は有機結合剤）を有するものであるが、この被覆５は鉄基粉末表面の凹部に偏在し、凸部は地の鉄がむき出しの状態となっている。
【００１４】
前記濡れ改善剤層２を構成する濡れ改善剤としては、例えば、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などのカップリング剤；アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン系界面活性剤などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
濡れ改善剤層２は、通常、上記のような濡れ改善剤を含む溶液を鉄基粉末に添加して混合した後、乾燥することにより形成することができる。
【００１５】
このような濡れ改善剤層２を鉄基粉末１の表面に設けることにより、有機結合剤との濡れ性が改善し、合金用粉末／有機結合剤層３を鉄基粉末１の表面全体に均一に形成する（鉄基粉末表面を均一に偏析防止処理する）ことができる。これにより合金用粉末等の偏析を防止することができ、また、成形時における潤滑性が向上し、成形圧の低減化や金型からの抜出し力の低減化を図ることが可能になる。
粉末混合物中での濡れ改善剤の含有量は、少なすぎると均一な被覆の濡れ改善剤層２が形成できず、多すぎると圧粉密度の低下や焼結体の強度低下を招く。このため濡れ改善剤の含有量は、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０１〜０．２mass％（すなわち、鉄基粉末＋合金用粉末の合計１００質量部に対して０．０１〜０．２質量部）程度が適当である。
【００１６】
前記合金用粉末／有機結合剤層３を構成する合金用粉末（副原料）としては、例えば、銅粉、黒鉛粉、燐化鉄粉、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎなどの合金成分を含む粉末などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
粉末混合物中での合金用粉末の含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末中での割合で０．１〜１０mass％程度であり、例えば、鉄基粉末が純鉄粉の場合には、合金用粉末として、鉄基粉末＋合金用粉末中での割合で銅粉を１〜３質量％、黒鉛粉を０．３〜１．０質量％程度含有するのが一般である。
【００１７】
同じく有機結合剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸リチウムなどのような金属石鹸；エチレンビスステアリン酸アミドなどのようなビスアミドを含む脂肪酸アミド；ステアリン酸モノアミド、エルカ酸アミドなどのようなモノアミドを含む脂肪酸アミド；オレイン酸、ステアリン酸などのような脂肪酸；ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどのような熱可塑性樹脂、などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
有機結合剤は、合金用粉末を鉄基粉末に付着させるのに足る量添加すればよく、粉末混合物中での含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０５〜０．８質量％程度とするのが一般である。
合金用粉末／有機結合剤層３は、合金用粉末と有機結合剤を鉄基粉末（濡れ改善剤層２を有する鉄基粉末１）に添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより形成することができる。
【００１８】
前記表面改質剤層４を構成する表面改質剤としては、例えば、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などのカップリング剤；アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン系界面活性剤；ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンなどのシロキサンコーティング剤などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
表面改質剤層４は、通常、上記のような表面改質剤を含む溶液を鉄基粉末１（濡れ改善剤層２と合金用粉末／有機結合剤層３を有する鉄基粉末１）に添加して混合した後、乾燥することにより形成することができる。
【００１９】
鉄基粉末１を合金用粉末／有機結合剤層３で均一に被覆すると、粒子間の付着力が増加して流動性が小さくなり、ポッパーからの排出性や成形時のキャビティーへの充填性が悪化する。これに対して本発明では、合金用粉末／有機結合剤層３の上層に表面改質剤層４を設けることにより、粒子間の付着力が低減することで高い流動性が得られる。すなわち、表面改質剤を構成する界面活性剤、カップリング剤、シロキサンコーティング剤は、１分子中に疎水基と親水基を有しているが、鉄基粉末表面を覆った有機結合剤の表面には、そのうちの疎水性の部分が配位するため、表面改質剤層４は親水性を有することになる。特に、カップリング剤を用いた場合には、その親水基（シラノール基、チタノール基など）は、Ｈ２Ｏと反応してＳｉＯ２やＴｉＯ２に変化するので、いずれにしても、これら親水基は分子間力を低減し、これにより流動性が高まり、ホッパーからの排出性、キャビティーへの充填性が向上する。
【００２０】
一方、鉄基粉末が合金用粉末／有機結合剤層で均一に被覆されていない場合には、有機結合剤がある部分は上記と同様に分子間力が低減するが、有機結合剤がない部分は親水性であるため、表面改質剤層４に相当する最外層を設けた場合、これを構成する界面活性剤やカップリング剤の分子中の親水基は鉄表面に配位し、このため最外層は疎水性の有機層となってしまう。この場合には、従来の粉末混合物と同様、分子間力が大きくなり、界面活性剤やカップリング剤の効果が打ち消されてしまう。したがって、鉄基粉末１の表面は、合金用粉末／有機結合剤層３で均一に被覆しておく必要がある。
粉末混合物中での表面改質剤の含有量は、少なすぎると均一な被覆の表面改質剤層４が形成できず、多すぎると圧粉密度の低下や焼結体の強度低下を招く。このため表面改質剤の含有量は、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．０１〜０．２mass％程度が適当である。
【００２１】
以上のように、鉄基粉末１の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤層２、合金用粉末／有機結合剤層３、表面改質剤層４を形成することにより、（1）合金用粉末等の偏析が生じにくい、（2）高い流動性を有し、ホッパーからの排出性や成形時の金型への充填性に優れる、（3）成形時における潤滑性に優れ、成形圧の低減化、金型からの抜出し力の低減化を図ることができ、部品欠陥の発生も少なくすることができる、などの性能を兼ね備えた粉末混合物とすることができる。
なお、本発明では、従来技術で用いているようなナノ粒子（例えば、金属酸化物、カーボンブラック等）の添加を排除するものではないが、本発明の粉末混合物はナノ粒子を添加しなくても高い流動性が得られ、一方において、ナノ粒子を添加すると成形時における金型界面との潤滑性が低下するので、ナノ粒子は添加しない方が好ましい。
【００２２】
本発明の粉末混合物は、さらに、潤滑剤、切削改善剤などの鉄基粉末から遊離した添加剤（合金用粉末や有機結合剤のように鉄基粉末に付着した添加剤でないこと）を含むことができる。
潤滑剤は、成形時の抜出し力を低減させるために添加される。この潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸リチウムなどのような金属石鹸；エチレンビスステアリン酸アミドなどのようなビスアミドを含む脂肪酸アミド；ステアリン酸モノアミド、エルカ酸アミドなどのようなモノアミドを含む脂肪酸アミド；オレイン酸、ステアリン酸などのような脂肪酸；ポリアミド、ポリエチレン、ポリアセタールなどのような熱可塑性樹脂、などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
粉末混合物中での潤滑剤の含有量は、通常、鉄基粉末＋合金用粉末の合計質量に対して０．１〜２mass％程度である。
【００２３】
次に、本発明の粉末混合物の製造方法について説明する。
まず、鉄基粉末１に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、適度な温度（通常、１００℃程度）で乾燥させ、濡れ改善剤の溶媒や濡れ改善剤と水との反応生成物であるアルコール類（例えば、界面活性剤の場合には溶媒、カップリング剤の場合には溶媒および水との反応生成物であるアルコール類）などを蒸散させることで、濡れ改善剤層２を形成する（以上、工程Ａ）。
次いで、この濡れ改善処理がなされた鉄基粉末（濡れ改善剤層２を有する鉄基粉末１）に副原料である合金用粉末（例えば、黒鉛粉、銅粉）を有機結合剤とともに添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ撹拌混合した後、冷却して有機結合剤を固化させる（以上、工程Ｂ）。これにより、濡れ改善剤層２の上層に合金用粉末が有機結合剤を介して付着した合金用粉末／有機結合剤層３が形成される。ここで、濡れ改善剤層２の作用によって有機結合剤は鉄基粉末全体を均一に被覆するので、鉄基粉末全体を被覆する合金用粉末／有機結合剤層３が形成される。
【００２４】
このようにして合金用粉末／有機結合剤層３が形成された鉄基粉末１に対して、表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、適度な温度（通常、１００℃程度）で乾燥させ、表面改質剤の溶媒や表面改質剤と水との反応生成物であるアルコール類（例えば、界面活性剤の場合には溶媒、カップリング剤の場合には溶媒および水との反応生成物であるアルコール類）などを蒸散させることで、表面改質剤層４を形成する（以上、工程Ｃ）。また、シロキサンコーティング剤の場合には、加熱しながらＵＶを照射することで、表面を硬化させる。
潤滑剤を添加する場合、上記工程Ｃにおいて表面改質剤と同時に添加してもよいし、表面改質剤層４を形成した後（工程Ｃの完了後）に添加してもよい。潤滑剤を添加する場合には、ヘンシェルミキサーのような撹拌翼型ミキサー、Ｖ型ブレンダーやダブルコーンミキサーのような容器回転型ミキサーなどにより混合がなされる。
【００２５】
本発明の粉末混合物は、一般の粉末冶金における工法を適用して、機械部品の製造に供することができる。具体的には、粉末混合物を金型に充填して圧縮成形した後、必要に応じてサイジングを行い、焼結して焼結体とする。焼結後さらに浸炭焼入れ、光輝焼き入れ、高周波焼入れなどの熱処理を施し、製品（機械部品）とする。
このような機械部品の製造において、本発明の粉末混合物は、合金用粉末など偏析がないため、バラツキのない均一な組成、強度を有する製品を得ることができ、また、高い流動性を有するので金型への充填性にも優れ、且つ成形時における成形性や金型からの抜出し性にも優れるので、大型で複雑な形状の部品であっても容易に製造することができる。
【実施例】
【００２６】
［本発明例］
鉄基粉末として純鉄粉を用い、これに表１に示す合金用粉末（副原料）、有機結合剤、濡れ改善剤、表面改質剤および潤滑剤を配合し、さきに説明した製造方法に従い本発明例の粉末混合物を製造した。
また、鉄基粉末として純鉄粉を用い、これに表２に示す合金用粉末（副原料）、有機結合剤および潤滑剤を配合し、比較例の粉末混合物を製造した。この製造工程では、鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ撹拌混合した後に、冷却して有機結合剤を固化させ、しかる後、潤滑剤を添加して混合した。
【００２７】
このようにして得られた本発明例および比較例の粉末混合物について、以下のような方法で充填性と圧粉特性の評価を行った。
（1）充填性の評価
図３に示す充填試験機を用い、以下のようにして充填率と充填のバラツキを測定した。長さ２０ｍｍ、深さ４０ｍｍ、幅０．５ｍｍのキャビティー内に供試粉を充填した。粉箱は図中の矢印方向に移動し、その移動速度は２００ｍｍ／秒とした。また、キャビティー上での粉箱の保持時間は０．５秒とした。充填後の充填密度（充填質量／キャビティー体積）を充填前の見かけ密度の百分率で表したものを充填率とした（充填率１００％で完全充填）。また、同じ試験を１０回繰り返し、その充填率のバラツキを充填率の標準偏差で表した。
（2）圧粉特性の評価
供試粉を室温、５８８ＭＰａの加圧成形で１１ｍｍφ×１１ｍｍＨの円筒状の成形品とし、得られた成形品を金型から抜き出すときの抜出し力を測定するとともに、成形品の密度を測定した。
【００２８】
以上の評価結果を表１および表２に併せて示す。これによれば、表２に示す比較例の粉末混合物は、充填性が著しく劣っている。これに対して表１に示す本発明例の粉末混合物は、充填性、圧粉特性（密度、抜出力）ともに非常に良好な結果が得られている。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示す説明図
【図２】従来の粉末冶金用粉末混合物（鉄基粉末粒子とこれに付着した物質）の断面を模式的に示す説明図
【図３】実施例で充填性の評価試験に用いた充填試験機を示す説明図
【符号の説明】
【００３２】
１ 鉄基粉末
２ 濡れ改善剤層
３ 合金用粉末／有機結合剤層
４ 表面改質剤層
３０ 合金用粉末
３１ 有機結合剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、
鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層、表面改質剤による被覆層を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【請求項２】
濡れ改善剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項３】
表面改質剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤、シロキサンコーティング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項４】
カップリング剤が、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項５】
非イオン系界面活性剤が、アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項６】
シロキサンコーティング剤が、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項７】
さらに、鉄基粉末から遊離した潤滑剤を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項８】
鉄基粉末に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、鉄基粉末の表面に濡れ改善剤による被覆層を形成する工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）を経た鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより、前記濡れ改善剤による被覆層の上に、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層を形成する工程（Ｂ）と、
該工程（Ｂ）を経た鉄基粉末に表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、前記合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層の上に、表面改質剤による被覆層を形成する工程（Ｃ）を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【請求項９】
工程（Ｃ）において若しくは工程（Ｃ）の完了後に、鉄基粉末に潤滑剤を添加して混合することにより、潤滑剤を鉄基粉末から遊離した状態で含ませることを特徴とする請求項８に記載の粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【請求項１】
鉄基粉末に有機結合剤を介して合金用粉末を付着させた粉末冶金用粉末混合物において、
鉄基粉末の表面に、下層側から順に、濡れ改善剤による被覆層、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層、表面改質剤による被覆層を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物。
【請求項２】
濡れ改善剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項３】
表面改質剤が、カップリング剤、非イオン系界面活性剤、シロキサンコーティング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項４】
カップリング剤が、アルミネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項５】
非イオン系界面活性剤が、アセチレンアルコール、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項６】
シロキサンコーティング剤が、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、シロキサン変性ポリウレタン、オルガノポリシロキサン、アクリル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項７】
さらに、鉄基粉末から遊離した潤滑剤を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の粉末冶金用粉末混合物。
【請求項８】
鉄基粉末に濡れ改善剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、鉄基粉末の表面に濡れ改善剤による被覆層を形成する工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）を経た鉄基粉末に合金用粉末と有機結合剤を添加し、有機結合剤の融点以上の温度に加熱しつつ混合した後、冷却することにより、前記濡れ改善剤による被覆層の上に、合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層を形成する工程（Ｂ）と、
該工程（Ｂ）を経た鉄基粉末に表面改質剤を含む溶液を添加して混合した後、乾燥させることにより、前記合金用粉末と有機結合剤とを含む被覆層の上に、表面改質剤による被覆層を形成する工程（Ｃ）を有することを特徴とする粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【請求項９】
工程（Ｃ）において若しくは工程（Ｃ）の完了後に、鉄基粉末に潤滑剤を添加して混合することにより、潤滑剤を鉄基粉末から遊離した状態で含ませることを特徴とする請求項８に記載の粉末冶金用粉末混合物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１０６２９６（Ｐ２０１０−１０６２９６Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７６０８（Ｐ２００８−２７７６０８）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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