JPS591761B2 - 粉末冶金用ステンレス鋼粉末 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末冶金に使用される水噴霧ステンレス鋼粉末
において、シリコン、マンガンおよび炭素成分の調整お
よび酸素量を規定し、さらに粉末の形状および粒度分布
を規定して粉末特性を良好にしプレス成形性を向上せし
めた粉末冶金用ステンレス鋼粉末に関する。

ステンレス鋼粉末は水噴霧法により合金粉末の形で製造
することができるが、一般に鉄粉や低合金鋼配合の粉末
と比較してプレス成形時の圧粉密度が上がりにくく得ら
れる圧粉体の強度もかなり低い。

これは粉末冶金プロセスにおいて圧粉体を取扱いにくく
するだけでなく、焼結時の収縮が大きくなりやすく、金
型設計上からも好ましくない。

さらに高密度化するためにはより大きなプレス圧を必要
とする。

したがって本発明の目的はプレス成形−焼結性などに大
きく作用する粉末性状を適正にし、プレス成形性の改善
を図ることである。

水噴霧法は溶鋼流を高圧の水流により粉砕し粉末化する
もので生成する粉末は空気粉砕などによって得られるも
のより酸化物含有量は比較的低い。

またステンレス鋼粉末の場合は添加する合金成分として
のシリコン含有量を粉末特性を極端に損なわない程度に
できるけ多くし、その高温での酸化被膜作用により溶鋼
の粉砕時の表面酸化を防ぎ、かつ高温酸化しやすいマン
ガン含有量を低くすることにより粉末の酸素量を粉末冶
金用として使用可能な程度まで低くすることができる。

また、特に水噴霧処理後還元処理を行なわずに使用する
一般のステンレス鋼粉末の場合、前記酸素量以外に粉末
の性状も特性上重要な因子である。

そこでまず基礎的な調査として水噴霧法により得たＳＵ
Ｓ ３１６ Ｌステンレス鋼粉を対象に粉末冶金用とし
て通常用いられる一１００メツシュ粉をさらに一１００
メツシュ〜＋２００メツシュ、−２００メツシユ〜＋３
２５メツシユ、−３２５メツシユの３段階に区分し、そ
れらの粉末を適当な割合に混合した混合粉について圧縮
試験を行なったところ、粗い粉末が比較的少なく、かつ
−２００メツシユ〜＋３２５メツシユの粒子と一３２５
メツシュ粉の割合が約２：３の割合で混合されていると
密度が最大となる。

さらに、篩分けたもとの粉末の性状について詳しく調査
した結果前記混合比で密度を高くするには粉末の長短比
と密接な関係があることが分った１通常水噴霧ステンレ
ス鋼粉末の場合、この長短比は平均１．３以上であるが
、さらに−３２５メツシユ、−２００メツシユ〜＋３２
５メツシユ、−１００メツシユ〜＋２００メツシユと粗
粒になるにしたがって不規則形状化し、−１００メツシ
ユ〜＋２００メツシユの粒子の平均長短比と一２００メ
ツシュ〜＋３２５メツシュの粒子の平均長短比の差、お
よび−２００メツシユ〜＋３２５メツシユの粒子の平均
長短比と一３２５メツシュの粒子の平均長短比の差がそ
れぞれ０．０５以上である場合に、前記混合比の附近で
圧縮性がよく、かつ実際上も注湯条件や水噴霧条件を適
当に変えることにより製造可能であることが確認できた
。

本発明は前記の結果としてなされたものでその要旨は、 （１）粉末冶金用ステンレス鋼粉末において、炭素０．
０４％以下、シリコン０４５〜１．５％、マンガン０．
４１％以下、酸素０．４％以下の含有量であることを特
徴とする粉末冶金用ステンレス鋼粉末。

（２）粉末冶金用ステンレス鋼粉末において炭素０．０
４％以下、シリコン０．５〜１．５％、マンガン０．４
％以下、酸素０．４％以下の含有量で、−１００メツシ
ュ部分における粉末を一１００メツシュ〜＋２００メツ
シュ、−２００メツシユ〜＋３２５メツシユおよび一３
２５メツシュの３＠類に区分した場合に、（−１００メ
ツシユ〜＋２００メツシユの粒子の平均長短比）−（−
２００メツシユ〜＋３２５メツシユの粒子の平均長短比
）≧０．０５、（−２００メツシユ〜＋３２５メツシユ
の粒子の平均長短比）−（−３２５メツシユの粒子の平
均長短比）≧０．０５であり、しかも−１００メツシユ
〜＋２００メツシユの粒子の占める割合が１／３以下で
一２００メツシュ〜＋３２５メツシュの粒子トー３２５
メツシュの粒子との割合が１：１〜１：３の範囲となる
ように調整したことを特徴とする粉末冶金用ステンレス
鋼粉末、である。

実施例 １ あらかじめ溶製したＳＵＳ ３１６ Ｌ相当のステンレ
ス鋼母材を約５０ｋｇずつ再溶解した。

その後、溶鋼温度および噴霧雰囲気の組成などを若干変
化させ、水圧６０ｋｇ／ｃｙｙｔで溶鋼流を水噴霧した
。

得られたＳＵＳ ３１６ステンレス鋼粉末を脱水乾燥後
−１００メツシユに篩分けたときの化学成分は第１表に
示すとおりである。

得られた各鋼粉をＪＳＰＭＩ−６４による圧縮試験を行
なった結果プレス圧−圧粉密度の関係を第１図に示す。

第１図に示すように（０）０．５％以上を含む銅粉では
それ以下の酸素量の銅粉と比較して圧粉密度が急減して
おり、圧縮性が劣化する。

実施例 ２ 実施例１において圧縮性が良好であった酸素含有量とし
て０．５％を越えないようにし、かつ噴霧条件を変える
ことにより粒度分布および粒子形状の異なる銅粉を製造
した。

得られた鋼粉の化学成分を第２表に、また粒度分布およ
び長短比を第３表に示す。

これらの銅粉をＪＳＰＭｌ −６４による圧縮試験を行
ない、得られたプレス圧−圧粉密度の関係を第２図に示
す。

第２図に示すように一３２５メツシュの粒子が少なく一
１００メツシュ〜＋２００メツシュの粒子が多い粒度分
布をもつ鋼粉０２）および（１３）は、そうでない銅粉
（１）およびａυに比較して圧粉密度は低く圧縮性が劣
る。

また、各相互の平均長短比の差が小さい鋼粉（２］）も
圧粉密度が低い。

以上の実施例より炭素０．０４％以下、シリコン０．５
〜１．５％、マンガン０．４％以下、酸素０．４％以下
の含有量で、さらには適正粒度分布でしかも適正な形状
を有していることがプレス特性、圧縮特性を良好にする
ことが認められる。

次に各数値の限定理由を記載する。

炭素：炭素が多くなるとプレス成形時の加工硬化が目立
ち圧粉密度比が相対的に減少し圧縮性を減する。

このため炭素は０．０４％以下が好ましい。

シリコン：シリコン含有量が少ないと表面酸化が多くな
り、また多すぎると粉末形状が極端な不規則形状となり
かえって圧縮性を損なう。

このためシリコンは０．５〜１．５％が好ましい。

マンガン：マンガン含有量が多いと粉末が球状化するう
えに表面酸化が多くなるためプレス成形性が劣るが０．
４％以下なら問題ない。

酸素：酸素量が０．５％以上になると圧縮性が極端に悪
くなるため０．４％以下が好ましい。

粒度分布：粒度分布は圧縮性が良好な範囲として、−１
００メツシュ部分における一１００メツシュ〜＋２００
メツシュの粒子の占める割合を１／３以下、−２００メ
ツシユ〜＋３２５メツシユの粒子と一３２５メツシュの
粒子との割合かに１〜１：３、好ましくは２：３とする
必要がある。

粉末の長短比二連常水噴霧して得られるステンレス鋼粉
末の長短比は１．３以上であるが、さらに−３２５メツ
シユ、−２００メツシュ〜＋３２５メツシュ、−１００
メツシユ〜＋２００メツシユと粗粒になるにしたがって
不規則形状化し、−１００メツシユ〜＋２００メツシユ
の粒子の平均長短比と一２００メツシュ〜＋３２５メツ
シュの粒子の平均長短比の差、および−２００メツシユ
〜＋３２５メツシユの粒子の平均長短比と一３２５メツ
シュの粒子の平均長短比の差がそれぞれ０．０５以上で
ある場合に圧縮性が良好となる。

なお、以上の実施例ではオーステナイト系ステンレス鋼
の代表的な５ＵＳ３１６Ｌについて示したが、その他の
オーステナイト系ステンレス鋼をはじめとしてクロム系
ステンレス鋼などについても同様の効果が得られること
を確認しており、又実施例３としてクロム系、クロム−
モリブデン系について示す。

第４表にはその化学成分及び粒度分布、長短比を示し、
更にプレス圧−圧粉密度との関係における酸素含有量の
影響を第３図に、又同じく粒度分布等の影響を第４図に
示す。

五３１と五３３、五３４と煮３６、五３７と五３９はそ
れぞれメツシュ毎の粒子の割合及び平均長短比をはゾ同
一レベルの粒度分布となるよう調整したステンレス鋼で
あって（０）０．４％を越えたもの（Ａ３３、Ａ３６、
扁３９）は圧粉密度が急減しており圧縮性が劣化する。

又、（０）＜０．４％においてメツシュ毎の粒子割合及
び平均長短比を各種変化させた結果−１００メツシユ〜
＋２００メツシユの粒子の占める割合が多いもの（Ａ；
：３８）及び粒子間相互の平均長短比が０．０５未満の
もの（Ａ３２）或いは一２００メツシュ〜＋３２５メツ
シュの粒子と一３２５メツシュの粒子との割合が１：１
〜１：３の範囲外のものＣＡ；：、３５ ）は圧粉密度
の低いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳＵＳ ３１６ Ｌステンレス鋼粉末の圧粉密
度とプレス圧との関係におけるステンレス鋼粉末の酸素
含有量の影響を示す図。 第２図は５ＵＳ３１６Ｌステンレス鋼粉末の圧粉密度と
プレス圧との関係におけるステンレス鋼粉末の粒度分布
および平均長短比の影響を示す図である。 第３図はクロム系、クロム−モリブデン系ステンレス鋼
粉末の圧粉密度とプレス圧との関係におけるステンレス
鋼粉末の酸素含有量の影響を示す図。 第４図は同じく粒度分布及び平均長短比の影響を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉末冶金用ステンレス鋼粉末において、炭素０．０
   ４％以下、シリコン０．５〜１．５％、マンガン０．４
   ％以下、酸素０．４％以下の含有量であることを特徴と
   する粉末冶金用ステンレス鋼粉末。 ２ 粉末冶金用ステンレス鋼粉末において、炭素０．０
   ４％以下、シリコン０．５〜１．５％、マンガン０．４
   ％以下、酸素０．４％以下の含有量で、−１００メツシ
   ュ部分における粉末を一１００メツシュ〜＋２００メツ
   シュ、−２００メツシュ〜＋３２５−メツシュおよび一
   ３２５メツシュの３種類に区分した場合に、（−１００
   メツシュ〜＋２００メツシ：Ｌ（Ｄ粒子の平均長短比）
   −（−２００メツシユ〜＋３２５メツシユの粒子の平均
   長短比）≧０．０５、（−２００メツシユ〜＋３２５メ
   ツシユの粒子の平均長短比）−（−３２５メツシユの粒
   子の平均長短比）≧０．０５であり、しかも−１００メ
   ツシユ〜＋２００メツシユの粒子の占める割合が１／３
   以下で一２００メツシュ〜＋３２５メツシュの粒子と一
   ３２５メツシュの粒子との割合が１：１〜１：３の範囲
   となるように調整したことを特徴とする粉末冶金用ステ
   ンレス鋼粉末。