铁基粉末冶金用混合粉和其制造方法、以及使用其制作的烧结体和烧结体的制造方法

摘要

本发明的铁基粉末冶金用混合粉包含：铁基粉末；和，CaS原料粉末，所述CaS原料粉末含有选自由III型无水硫酸钙、II型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙构成的组中的一种以上，其中，所述CaS原料粉末被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖。

说明书

技术领域

本发明涉及铁基粉末冶金用混合粉和其制造方法、以及使用其制作的烧结体和烧结体的制造方法，尤其涉及包含被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖的硫化钙粉末或半水硫酸钙粉末的铁基粉末冶金用混合粉和其制造方法、以及使用其制作的烧结体和烧结体的制造方法。

背景技术

粉末冶金作为各种机械部件的工业化生产方法被广泛使用。铁基粉末冶金的步骤中，首先，通过将铁基粉末和铜(Cu)粉末、镍(Ni)粉末等合金用粉末、石墨粉、润滑剂混合而准备混合粉。然后，将该混合粉填充到模具中并挤压成形，进行烧结，由此制作烧结体。最后，对该烧结体实施如钻孔加工、车削加工等切削加工，由此获得所期望形状的机械部件。

理想的粉末冶金，是以对于烧结体不实施切削加工而将该烧结体作为机械部件能够使用的方式来进行加工。但是，有时上述烧结会使原料粉末产生不均匀的收缩。近年，机械部件所要求的尺寸精度高，部件形状复杂化。因此，对烧结体实施切削加工日益成为必需。在这样的技术背景之下，对于烧结体赋予了被切削性，以便顺利加工该烧结体。

作为赋予上述被切削性的方案，有将硫化锰(MnS)粉末添加到混合粉中的方法。硫化锰粉末的添加对于如钻孔等相对低速的切削加工是有效的。但是，硫化锰粉末的添加存在如下问题：在近年的高速切削加工中未必也有效、发生烧结体污染、机械强度下降等。

专利文献1(日本专利公开公报特公昭52－16684号)公开了一种上述硫化锰的添加以外的、赋予被切削性的方法。专利文献1公开了一种烧结钢，其来自包含铁粉、所需量的碳和铜的铁系原料粉，并且含有0.1～1.0％的硫化钙(CaS)、0.1～2％的碳(C)和0.5～5.0％的铜(Cu)。

专利文献1公开的使铁系原料粉包含硫化钙的方案，存在机械部件的强度大幅降低、混合粉末经时变化而品质(product quality)不稳定等问题。此外，利用切削工具加工专利文献1公开的烧结钢时，切屑难以被微细地分割。由于该原因，难以说专利文献1公开的烧结钢优异到满足目前的切屑处理性要求的程度。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于：提供一种铁基粉末冶金用混合粉，能够制作具有稳定的品质和性能的烧结体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特公昭52－16684号

发明内容

本发明的铁基粉末冶金用混合粉，包含：铁基粉末；和，CaS原料粉末，所述CaS原料粉末含有选自由III型无水硫酸钙、II型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙构成的组中的一种以上，其中，所述CaS原料粉末被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖。

本发明的烧结体，通过烧结所述铁基粉末冶金用混合粉而制得。

本发明的铁基粉末冶金用混合粉的制造方法，包括：将CaS原料粉末用润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖的步骤，所述CaS原料粉末含有选自由III型无水硫酸钙、II型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙构成的组中的一种以上；以及，将所述经覆盖的CaS原料粉末和铁基粉末混合的步骤。

本发明的烧结体的制造方法，包括：烧结通过所述制造方法制作的铁基粉末冶金用混合粉，由此得到烧结体的步骤，其中，所述烧结体含有重量比率为0.01重量％以上且0.1重量％以下的CaS。

具体实施方式

为了达到上述目的，本发明人研究了专利文献1公开的烧结体为什么会随着时间的经过而品质和性能下降。并且，本发明人查明了：若烧结体包含硫化钙和半水硫酸钙(以下将这两种成分记作“CaS成分”)，则该烧结体的品质和性能下降。即，本发明人发现了：CaS成分会吸收大气中的水分而变成硫酸钙二水合物(CaSO₄·2H₂O)；并且，CaS成分会通过硬化反应而聚集成63μm以上的粗粒。据此，明确了：CaS成分在混合粉或烧结体中不均匀分散而会使烧结体的被切削性降低；并且，CaS成分所吸附的水分在烧结中膨胀形成水蒸汽，从而会使烧结体的强度降低。

本发明人基于上述见解，对不易吸收水分的CaS成分的构成进一步进行了深入研究，从而完成了以下所示的本发明。

根据本发明，可以提供一种铁基粉末冶金用混合粉，能够制作具有稳定的品质和性能的烧结体。

以下，对本发明的铁基粉末冶金用混合粉和其制造方法进行具体说明。

＜铁基粉末冶金用混合粉＞

本发明的铁基粉末冶金用混合粉是将铁基粉末与CaS原料粉末混合而成的混合粉，所述CaS原料粉末含有选自由III型无水硫酸钙、II型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙构成的组中的一种以上。该CaS原料粉末的特征在于：被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖。上述混合粉中可以适当添加如3元系氧化物、2元系氧化物、合金用粉末、石墨粉末、润滑剂、粘结剂等各种添加剂。除了这些以外，在铁基粉末冶金用混合粉的制造过程中，该混合粉也可以包含微量的不可避免的杂质。将本发明的铁基粉末冶金用混合粉填充到模具等中并进行成形，其后进行烧结，由此可以得到烧结体。对由此制作的烧结体实施切削加工，就可以用于各种机械部件。该烧结体的用途和制造方法将在后文叙述。

＜铁基粉末＞

铁基粉末是构成铁基粉末冶金用混合粉的主要构成成分，相对于铁基粉末冶金用混合粉整体优选以60重量％以上的重量比率来被包含。需要说明的是，该铁基粉末的重量％是指在除了润滑剂以外的铁基粉末冶金用混合粉总重量中所占的比率。以下，在规定各成分的重量％时，其规定都是指在除了润滑剂以外的铁基粉末冶金用混合粉总重量中所占的重量比率。

作为上述铁基粉末，可以使用：如雾化铁粉、还原铁粉等纯铁粉；部分扩散合金化钢粉；完全合金化钢粉；或者，使合金成分在完全合金化钢粉中部分扩散而得的混合型钢粉等。铁基粉末的体积平均粒径优选50μm以上，更优选70μm以上。在铁基粉末的体积平均粒径为50μm以上的情况下，处理性优异。此外，铁基粉末的体积平均粒径优选200μm以下，更优选100μm以下。在铁基粉末的体积平均粒径为200μm以下的情况下，容易进行精密形状的成形且得到充分的强度。

＜CaS原料粉末＞

本发明的铁基粉末冶金用混合粉的特征在于：包含CaS原料粉末，所述CaS原料粉末含有选自由III型无水硫酸钙、II型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙构成的组中的一种以上，并且，该CaS原料粉末被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖。通过使用被润滑剂和/或粘结剂覆盖的CaS原料粉末，可以抑制CaS原料粉末的吸水性，因此可以使烧结体的各种性能稳定地提高。

以往，作为进行烧结而成为CaS的原料，添加硫化钙(CaS)、二水石膏(CaSO₄·2H₂O)、III型无水硫酸钙(III型CaSO₄)、半水石膏(CaSO₄·1/2H₂O)等。但是，上述各成分随着时间的经过而吸收水分，有时使烧结体的被切削性降低。此外，进行烧结而成为CaS的原料中所吸收的水分有时会在烧结中膨胀而形成水蒸汽，使烧结体的密度降低，或者高温的水蒸汽将烧结体内的铁基粉末氧化而使烧结体的强度降低。相对与此，在本发明中，由于如上所述地添加被润滑剂或粘结剂覆盖的CaS原料粉末，因此即使以被包含于铁基粉末冶金用混合粉的状态保管一段时期，CaS原料粉末也不易吸收水分。通过所述效果，预设的烧结体的各特性(烧结体密度、压环强度、被切削性等)得以稳定化。并且，上述经覆盖的CaS原料粉末在烧结后变成CaS，可以提高烧结体的被切削性。

CaS原料粉末优选含有硫化钙和半水硫酸钙中的任一者或两者作为主要成分，还可以含有二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)、II型无水硫酸钙(II型CaSO₄)、III型无水硫酸钙(III型CaSO₄)等。

在此，“CaS原料粉末被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖”包括：CaS原料粉末的全个表面被润滑剂和粘结剂中的任一者或两者覆盖的方式；和，局部被覆盖的方式。上述润滑剂和/或粘结剂的厚度只要是III型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙不接触外部的大气的厚度则没有特别限定。优选上述厚度在CaS原料粉末的表面是均匀的，但也可以局部性存在厚的部分或薄的部分。

上述润滑剂的添加量可以适当设定，相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量优选为0.1重量％以上且1.5重量％以下。此外，粘结剂的添加量可以适当设定，相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量优选为0.02重量％以上且0.5重量％以下。在过量添加润滑剂和粘结剂的情况下，挤压成形时的压缩性降低，从而密度降低。相反地，在润滑剂和粘结剂的添加过少的情况下，上述CaS原料粉末容易与外部的大气接触或者挤压成形时难以从模具脱模，因此有可能损伤模具。

上述利用润滑剂的覆盖可以通过在混合容器中将CaS原料粉末与润滑剂一起混合后，加热而进行。或者可以预先准备经覆盖的CaS原料粉末，或者可以用热熔法在CaS原料粉末的表面覆盖润滑剂。热熔法的步骤是，首先，将润滑剂与构成铁基粉末冶金用混合粉的除润滑剂以外的各粉末一起填充到混合容器中。接着，将该各粉末一边加热一边进行混合，然后冷却到室温。由此，构成铁基粉末冶金用混合粉的各粉末分别被润滑剂覆盖。

进而，作为另一覆盖方法，将构成铁基粉末冶金用混合粉的各粉末中除润滑剂以外的全部粉末填充到混合容器中。其后，在该混合容器中添加将粘结剂溶解于溶剂而成的粘结剂溶液并进行混合。然后，使包含于粘结剂溶液中的溶剂挥发。最后，可以通过添加润滑剂而将CaS原料粉末用润滑剂和/或粘结剂覆盖。该情况下，各粉末分别被润滑剂和/或粘结剂覆盖。该工序的详细情况将在后文叙述。

CaS原料粉末优选以烧结后的CaS的重量比率达到0.01重量％以上且0.1重量％以下的方式被包含在铁基粉末冶金用混合粉中。更优选以烧结后的CaS的重量比率达到0.02重量％以上的方式包含CaS原料粉末，进一步优选以烧结后的CaS的重量比率达到0.03重量％以上的方式包含CaS原料粉末。以这样的重量比率包含CaS的烧结体的被切削性特别优异。另一方面，优选以烧结后的CaS的重量比率达到0.09重量％以下的方式包含CaS原料粉末，更优选以达到0.08重量％以下的方式来包含。通过以这样的重量比率包含CaS，可以提高烧结体的强度。

在此，“烧结后的CaS的重量比率”是指在对铁基粉末冶金用混合粉进行烧结而得到的烧结体中CaS所占的重量比率。该烧结后的烧结体所含的CaS的重量比率可以通过烧结前所含的CaS原料粉末的重量比率来调整。

就烧结体所含的CaS的重量比率而言，其通过钻孔等对烧结体进行加工而采集试样片，对该试样片所含的Ca的重量进行定量分析，将得到的Ca的重量换算成CaS的重量，则计算出。该换算通过除以Ca的原子量(40.078)并乘以CaS的分子量(72.143)来进行。Ca在烧结时几乎不会反应且不会消失，因此Ca的重量在烧结前后不变，Ca和S以1∶1键合。

CaS原料粉末的体积平均粒径优选0.1μm以上，更优选0.5μm以上，进一步优选1μm以上。此外，CaS原料粉末的体积平均粒径优选60μm以下，更优选30μm以下，进一步优选20μm以下。这样的体积平均粒径的CaS原料粉末，例如可以将市售的CaS原料粉末用公知的粉碎机粉碎并分级而得到。此外，由II型无水硫酸钙构成的CaS原料粉末，例如可以将半水石膏在350℃以上且900℃以下加热，保持1小时以上且10小时以下，然后对其进行粉碎并分级而得到。CaS原料粉末的体积平均粒径越小，则即使CaS原料粉末的添加量减少也能够提高烧结体的被切削性。上述体积平均粒径为使用激光衍射式粒度分布测定装置(日机装制Microtrac“MODEL9320－X100”)得到的粒度分布中的累计值为50％的粒度D₅₀的值。

＜润滑剂＞

覆盖CaS原料粉末的润滑剂是为了抑制III型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙的吸湿性而添加的。该润滑剂还具有如下功能：使在模具内压缩铁基粉末冶金用混合粉而得到的成形体容易从模具取出。即，通过在铁基粉末冶金用混合粉中添加润滑剂，来可以降低从模具取出成形体时的取出压力(withdrawing pressure)，从而可以防止成形体的裂纹和模具的损伤。此外，使用热熔法的情况下，润滑剂发挥使合金用粉末和石墨粉末附着在铁基粉末的表面上的功能，因此还可以防止铁基混合粉末的偏析。需要说明的是，在覆盖CaS原料粉末的润滑剂之外，既可以在制作铁基粉末冶金用混合粉的过程中添加润滑剂，也可以在将铁基粉末冶金用混合粉填充到模具中时，在模具的表面涂布润滑剂。

相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量，润滑剂优选被包含0.01重量％以上，更优选被包含0.1重量％以上，进一步优选被包含0.2重量％以上。通过使润滑剂的含量为0.01重量％以上，容易得到抑制CaS原料粉末与外部的大气接触从而烧结体的性能稳定的效果。此外，相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量，润滑剂优选被包含1.5重量％以下，更优选被包含1.2重量％以下，进一步优选被包含1.0重量％以下。通过使润滑剂的含量为1.5重量％以下，容易得到高密度的烧结体，可以得到强度高的烧结体。

上述润滑剂优选使用蜡系润滑剂，从使合金用粉末、石墨粉末等附着在铁基粉末表面的性能良好且容易减轻铁基混合粉末的偏析的观点出发，更优选使用酰胺系润滑剂。作为酰胺系润滑剂，可以列举硬脂酸单酰胺、脂肪酸酰胺、酰胺蜡等。作为酰胺系润滑剂以外的润滑剂，可以使用选自由烃系蜡、硬脂酸锌和交联(甲基)丙烯酸烷基酯树脂构成的组中的一种以上。

＜粘结剂＞

覆盖CaS原料粉末的粘结剂是为了抑制III型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙的吸湿性且防止铁基混合粉末的偏析而添加的。粘结剂还具有使合金用粉末附着在铁基粉末表面的功能。需要说明的是，在覆盖CaS原料粉末的粘结剂之外，还可以在制作铁基粉末冶金用混合粉的过程中添加粘结剂。

就用粘结剂覆盖CaS原料粉末的步骤而言，首先将粘结剂溶解于如甲苯等有机溶剂，从而准备含有粘结剂的有机溶剂。然后，将该有机溶液与CaS原料粉末混合。最后，使有机溶剂挥发，从而使粘结剂覆盖在CaS原料粉末上。

粘结剂更优选使用选自由苯乙烯·丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁烯系聚合物和甲基丙烯酸系聚合物构成的组中的一种以上。作为丁烯系聚合物，优选使用：由丁烯单独构成的1－丁烯均聚物；或者，丁烯与烯烃的共聚物。作为该烯烃，优选低级烯烃，优选乙烯或丙烯。作为甲基丙烯酸系聚合物，可以使用选自由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯构成的组中的一种以上。

相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量，粘结剂优选被包含0.01重量％以上，更优选被包含0.05重量％以上。通过包含0.01重量％以上的粘结剂，可以抑制III型无水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙和半水硫酸钙的吸湿性。此外，相对于铁基粉末冶金用混合粉的重量，粘结剂优选被包含0.5重量％以下，更优选被包含0.4重量％以下，进一步优选被包含0.3重量％以下。通过将粘结剂的含量设为0.5重量％以下，在挤压成形时容易得到高密度的成形体。

＜3元系氧化物＞

为了提高将烧结体长时间切削加工时的被切削性，可以添加3元系氧化物。上述3元系氧化物，其与CaS原料粉末的添加协同地，会显著提高烧结体的被切削性。在此，3元系氧化物是指3种元素的复合氧化物，具体优选选自由Ca、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Mn、Fe和Zn构成的组中的3种元素的复合氧化物，更优选Ca-Al-Si系氧化物、Ca-Mg-Si系氧化物等。作为Ca-Al-Si系氧化物，可以列举2CaO·Al₂O₃·SiO₂等。作为Ca-Mg-Si系氧化物，可以列举2CaO·MgO·2SiO₂等。其中，优选添加2CaO·Al₂O₃·SiO₂。上述2CaO·Al₂O₃·SiO₂与切削工具中或切削工具上施加的涂层所含的TiO₂反应，在切削工具的表面形成保护皮膜，因此可以显著提高切削工具的耐摩耗性。

对于3元系氧化物的形状没有特别限定，优选：球形；或者，圆形稍微变形而成的形状，即大体具有圆形的形状。

3元系氧化物的体积平均粒径的下限优选0.1μm以上，更优选0.5μm以上，进一步优选1μm以上。体积平均粒径越小，越具有少量添加也可以提高烧结体的被切削性的倾向。此外，3元系氧化物的体积平均粒径的上限优选15μm以下，更优选10μm以下，进一步优选9μm以下。在体积平均粒径过大的情况下，难以提高烧结体的被切削性。3元系氧化物的体积平均粒径为通过与上述CaS原料粉末同样的测定方法测定出的值。

3元系氧化物的含量下限优选0.01重量％以上，更优选0.03重量％以上，进一步优选0.05重量％以上。此外，3元系氧化物的含量上限优选0.25重量％以下，更优选0.2重量％以下，进一步优选0.15重量％以下。通过以这样的重量比率来包含，可以得到既抑制成本又在长期切削加工中被切削性优异的烧结体。通过将3元系氧化物与CaS原料组合使用，即使3元系氧化物的添加量少，也可以提高长期切削加工中的被切削性。

就3元系氧化物与烧结后的CaS的重量比而言，优选以1∶9～9∶1的比例来包含，更优选3∶7～9∶1，进一步优选4∶6～7∶3。通过以这样的重量比包含两成分，可以显著提高烧结体的被切削性。

＜2元系氧化物＞

为了提高对烧结体进行切削加工时的切削初期的被切削性，可以添加2元系氧化物。在此，2元系氧化物是指两种元素的复合氧化物，具体优选选自由Ca、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Mn、Fe和Zn构成的组中的两种元素的复合氧化物，更优选Ca-Al系氧化物、Ca-Si系氧化物等。作为Ca-Al系氧化物，可以列举CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃等。作为Ca-Si系氧化物，可以列举2CaO·SiO₂等。

2元系氧化物的形状、体积平均粒径、其测定方法以及重量比率优选与上述3元系氧化物的各特征相同。

＜2元系氧化物和3元系氧化物＞

本发明的铁基粉末冶金用混合粉优选包含以合计重量计为0.02重量％以上且0.3重量％以下的2元系氧化物和3元系氧化物两者。上述氧化物的合计重量优选0.05重量％以上，更优选0.1重量％以上。从成本的观点出发，2元系氧化物和3元系氧化物的重量比率越少越优选。此外，上述氧化物的合计重量优选0.25重量％以下，更优选0.2重量％以下。通过氧化物的合计重量为0.25重量％以下，可以确保烧结体的压环强度足够。

就2元系氧化物与烧结后的CaS的重量比而言，优选以1∶9～9∶1的比例来包含，更优选3∶6～9∶1，进一步优选4∶6～7∶3。通过以这样的重量比包含两成分，可以制作切削初期的被切削性优异的烧结体。

＜合金用粉末＞

为了促进铁基粉末彼此的结合且提高烧结后的烧结体的强度，可以添加合金用粉末。相对于铁基粉末冶金用混合粉整体，优选包含0.1重量％以上且10重量％以下的该合金用粉末。在0.1重量％以上的情况下，可以提高烧结体的强度，此外，在10重量％以下的情况下，可以确保烧结体烧结时的尺寸精度。

作为上述合金用粉末，可以列举：铜(Cu)粉、镍(Ni)粉、Mo粉、Cr粉、V粉、Si粉、Mn粉等非铁金属粉末；氧化亚铜粉末等。可以单独使用其中一种，也可以组合使用其中两种以上。

＜铁基粉末冶金用混合粉的制造方法＞

本发明的铁基粉末冶金用混合粉，例如可以通过以下(1)～(3)的制造方法来制作。

(1)利用润滑剂来覆盖CaS原料粉末的表面。然后，将该经覆盖的CaS原料粉末、铁基粉末和其它成分的粉末用机械搅拌式混合机混合，从而制作铁基粉末冶金用混合粉。

(2)不利用润滑剂预先覆盖CaS原料粉末的表面，而是在密闭容器内将全部成分的粉末一边加热一边混合。然后，用热熔法用润滑剂覆盖全部成分的粉末表面，从而制作铁基粉末冶金用混合粉。

(3)将构成铁基粉末冶金用混合粉的各粉末中除润滑剂以外的全部粉末添加到密闭容器中。其后，在该密闭容器中添加溶解有粘结剂的有机溶液并混合，然后使上述有机溶剂挥发。最后，在密闭容器内添加润滑剂，将构成铁基粉末冶金用混合粉的各粉末混合。由此用润滑剂和/或粘结剂覆盖除了润滑剂以外的全部粉末的表面，从而制作铁基粉末冶金用混合粉。上述CaS原料粉末的体积平均粒径优选为0.1μm以上且60μm以下。

就热熔法中的加热温度而言，最适温度根据润滑剂的熔点而不同，例如优选50℃以上且150℃以下。在加热温度设为50℃以上的情况下，容易提高润滑剂的流动性。在加热温度设为150℃以下的情况下，在混合粉制作的工序中可以抑制铁基粉末的氧化，并且可以降低加热所需要的成本。

热熔法的加热时间优选为10分钟以上且5小时以下。加热温度越高则越可以缩短加热时间。在加热时间短的情况下，有难以用润滑剂和/或粘结剂覆盖CaS原料粉末的整个表面的可能性。

本发明的铁基粉末冶金用混合粉例如可以如下制作：使用机械搅拌式混合机，将铁基粉末和上述制作的CaS原料粉末混合，由此制作。除了这些粉末以外，还可以适当添加如3元系氧化物、合金用粉末、石墨粉末、2元系氧化物、粘结剂、润滑剂等各种添加剂。作为上述机械搅拌式混合器，例如可以列举高速混合机、垂直螺旋混合机、V型混合机、双锥形混合器等。就上述各粉末的混合顺序而言，没有特别限定。就混合温度而言，没有特别限定，但是，从在混合工序中抑制铁基粉末的氧化的观点出发，优选150℃以下。

＜烧结体的制造方法＞

将上述制作的铁基粉末冶金用混合粉填充到模具中后，施加300MPa以上且1200MPa以下的压力，从而制造压粉成形体。此时的成形温度优选25℃以上且150℃以下。

利用通常的烧结方法来烧结上述制作的压粉成形体，由此可以得到烧结体。烧结条件可以为非氧化性气氛或还原性气氛。上述压粉成形体优选在氮气气氛、氮气和氢气的混合气氛、或者烃等气氛中在1000℃以上且1300℃以下的温度下进行5分钟以上且60分钟以下的烧结。

＜烧结体＞

如上制作的烧结体优选包含0.01重量％以上且0.1重量％以下的CaS。烧结体中的CaS的上限优选0.09重量％以下，更优选0.08重量％以下。此外，烧结体中的CaS的下限优选0.02重量％以上，更优选0.03重量％以上。该烧结体可以根据需要用切削工具等各种工具类进行加工，从而可以作为汽车、农机具、电动工具、家电产品的机械部件来使用。作为对上述烧结体进行加工的切削工具，例如可以列举钻头、立铣刀、切片加工用切削工具、车削加工用切削工具、铰刀、丝锥等。

根据上述实施方式的铁基粉末冶金用混合粉，由于用润滑剂或粘结剂覆盖了硫化钙和半水硫酸钙的表面，因此可以抑制这些成分的吸湿性，可以使烧结体的各种性能稳定地提高。

上述铁基粉末冶金用混合粉，由于还包含选自由Ca-Al-Si系氧化物和Ca-Mg-Si系氧化物构成的组中的一种以上3元系氧化物，因此可以提高长时间切削时的被切削性。

上述铁基粉末冶金用混合粉，由于以烧结后的CaS的重量比率达到0.01重量％以上且0.1重量％以下的方式包含CaS原料粉末，因此烧结后的烧结体的被切削性优异。

上述铁基粉末冶金用混合粉，由于以3元系氧化物与烧结后的CaS的重量比达到3：7～9：1的方式包含3元系氧化物和CaS原料粉末，因此可以提高长期切削时的被切削性。

由于上述CaS原料粉末的体积平均粒径为0.1μm以上且60μm以下，因此可以提高烧结体的被切削性。

使用上述铁基粉末冶金用混合粉制作的烧结体如被切削性等各特性稳定且优异。此外，通过上述制造方法制作的铁基粉末冶金用混合粉，由于CaS原料粉末不易吸收水分，因此显示出稳定的性能。

实施例

以下列举实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些例子限定。

(实施例1)

首先，对市售的硫化钙粉末用筛子以－63/+45μm(体积平均粒径54μm)进行了分级。将分级后的硫化钙粉末，按照烧结后的CaS的重量达到0.5重量％的分量加入到密闭容器中。在该密闭容器中添加了0.75重量％的酰胺系润滑剂(产品名：ACRAWAX C(LONZA公司制))。然后，一边加热到100℃一边混合10分钟，从而用酰胺系润滑剂来覆盖了硫化钙粉末的表面。

然后，相对于纯铁粉(产品名：ATOMEL 300M(株式会社神戸制钢所制))混合2重量％的铜粉末(产品名：CuATW－250(福田金属箔粉工业株式会社制))、0.8重量％的石墨粉(产品名CPB(日本石墨工业株式会社制))和上述制作的用润滑剂覆盖的硫化钙粉末，由此制作了铁基粉末冶金用混合粉。需要说明的是，以使烧结后的碳量达到0.75重量％的分量而添加了上述石墨粉。以使烧结后的CaS的重量达到0.5重量％的分量而添加了上述经覆盖的硫化钙粉末。

(实施例2)

实施例1中将硫化钙粉末和酰胺系润滑剂(产品名：ACRAWAX C(LONZA公司制))加入到密闭容器中并加热到100℃，而实施例2中则是将实施例1中使用的全部成分的粉末加入到密闭容器中，用热熔法加热到100℃并混合30分钟，从而用酰胺系润滑剂覆盖了全部成分的粉末的表面。然后冷却到室温，由此制作了铁基粉末冶金用混合粉。

(实施例3)

实施例3中，将实施例2中使用的酰胺系润滑剂替换成含有苯乙烯·丁二烯橡胶的甲苯溶液，将除了这一点以外与实施例2相同的各粉末进行了混合。以使甲苯挥发后的苯乙烯·丁二烯橡胶的重量达到0.1重量％的方式添加了前述甲苯溶液。然后，在100℃下使甲苯挥发，由此将苯乙烯·丁二烯橡胶覆盖在CaS原料粒子的表面。然后，添加与实施例1中使用的分量等量的实施例1中所使用的酰胺系润滑剂并混合，从而制作了实施例3的铁基粉末冶金用混合粉。

(比较例1～3)

比较例1中不添加CaS原料粉末，除了这一点以外与实施例1同样地制作了铁基粉末冶金用混合粉。比较例2和3使用了表1的“CaS成分”一栏中所示的CaS原料粉末但未用润滑剂和粘结剂进行覆盖，除此以外与实施例1同样地制作了铁基粉末冶金用混合粉。

使用上述各实施例和各比较例的铁基粉末冶金用混合粉制作了两种烧结体。一种是使用了刚制作后的铁基粉末冶金用混合粉的烧结体(以下记作“即时烧结体”)，另一种是使用了从制作起经过10天后的铁基粉末冶金用混合粉的烧结体(以下记作“10天后烧结体”)。

即时烧结体的制造步骤如下：首先，将刚制作后的铁基粉末冶金用混合粉填充到模具中，接着进行成形，以便得到呈外径64mm、内径24mm、厚度20mm的环形且成形密度为7.00g/cm³的试验片；然后，将该环形的试验片在10体积％H₂－N₂气氛中在1130℃烧结30分钟，由此制作了烧结体。另一方面，除了将制作后在大气中放置了10天以后的铁基粉末冶金用混合粉填充到模具中这一点不同以外，与即时烧结体同样地制作了10天后烧结体。

表1

＜评价＞

表1中，以“即时烧结体/10天后烧结体”形式记载了成形体密度、烧结体密度、压环强度和工具摩耗量的评价结果。该记载中夹着斜线，其左侧的值为即时烧结体的评价结果，其右侧的值为10天后烧结体的评价结果。

各实施例和各比较例的即时烧结体和10天后烧结体的成形体密度和烧结体密度采用了基于日本粉末冶金工业会标准(JPMA M 01)测定的值。此外，压环强度采用了基于JISZ 2507―2000进行测定而得到的值。压环强度越高则烧结体越不容易被破坏，表示强度越高。

对于各实施例和各比较例中制作的烧结体，使用金属陶瓷片(ISO型号：SNGN120408无断屑槽(non-breaker))以圆周速度160m/min、切深0.5mm/pass、进给0.1mm/rev、干式条件车削1150m，通过工具显微镜测定了此时切削工具的工具摩耗量(μm)。将其结果示于表1的“工具摩耗量”一栏。需要说明的是，工具摩耗量的值越小，则表示烧结体的被切削性越优异。

由表1所示的各实施例和各比较例的结果可知：通过如各实施例那样用润滑剂或粘结剂覆盖CaS原料粉末，即时烧结体和10天后烧结体的各种特性(烧结体密度、压环强度和工具摩耗量)几乎达到同等。另一方面，比较例2和3包含CaS本身或半水石膏作为CaS成分，但其表面未实施任何覆盖处理，因此10天后烧结体的各种特性与即时烧结体相比显著变差。

我们认为，在比较例2和3中，10天后烧结体的品质和性能变差的原因在于：在将铁基粉末冶金用混合粉放置10天的期间，铁基粉末冶金用混合粉中的CaS或半水石膏吸收了水分。即，我们认为，比较例2和3在10天的大气下保存中，铁基粉末冶金用混合粉中的CaS本身或半水石膏吸收了水分，从而产生了烧结体的密度下降或压环强度下降。需要说明的是，由于比较例1不含CaS成分，因此即时烧结体和10天后烧结体的工具摩耗量都显著高，烧结体的被切削性显著低。

由表1所示的结果明确了：通过将CaS原料粉末用润滑剂或粘结剂覆盖，即时烧结体和10天后烧结体的各种特性(烧结体密度、压环强度和工具摩耗量)几乎达到同等，烧结体的品质和性能稳定，显示出本发明的效果。