高強度燒結成形體的製造方法及其製造裝置的製作方法

2023-05-30 09:22:11 1

專利名稱：高強度燒結成形體的製造方法及其製造裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高強度燒結成形體的製造方法及其製造裝置，其對混合粉末施加二次加壓成形密度高的粉末壓坯，對該粉末壓坯實施燒結處理並製造出機械強度進一步提高的燒結成形體。
背景技術：
通常，粉末冶金技術是先對金屬粉末加壓(壓縮)進行成形處理成形規定形狀的粉末壓坯，接著將粉末壓坯加熱到該金屬粉末的熔點附近的溫度並促使粒子間結合(固化)進行燒結處理的一系列技術。由此，可以用低成本製造出形狀複雜尺寸精度高的燒結成形體(機械產品)。再有，伴隨對機械部件更加小型輕量化的需求，要求提高粉末壓坯的機械強度。機械強度會伴隨粉末壓坯的密度增加得到大幅(雙曲線型)提高。作為有代表性的高密度化方法，提出一種將潤滑劑混合在金屬粉末中以此來減小摩擦阻力並加壓成形的方法(例如日本專利公開平成1-219101號公報)。還提出了很多旨在進一步提高密度的方案。這些方案大體分為改善潤滑劑本身，以及改善加壓成形、燒結處理所涉及的工藝。對於屬於前者的方案，可以舉出球狀炭分子和板狀炭分子組合在一起的碳分子複合體的方案(例如專利公開2009-280908號公報);25°C時的針入度是0.3mm IOmm的潤滑劑的方案(例如專利公開2010-37632號公報)。這些方案均為減小金屬粉末和模具間的摩擦阻力的方案。對於屬於後者的方案，已知的有熱成形、燒結粉末冶金方法(例如專利公開平2-156002號公報);二次壓鑄-二次燒結粉末冶金方法(例如專利公開平4-231404號公報)；以及初級成形-燒結粉末冶金方法(例如專利公開2001-181701號公報)。開始的熱成形燒結粉末冶金方法是通過預熱混合有固體潤滑劑及液體潤滑劑的金屬粉末使一部分潤滑劑熔化並使潤滑劑分散在粒子間，以此降低粒子間及粒子與模具間的摩擦阻力來提高成形性的。二次壓鑄一二次燒結粉末冶金方法是一種以在模子(模具)內對包含合金成分的鐵粉混合物加壓並生成初級的壓縮體，在870°C將該壓縮體預備燒結5分鐘並生成預燒結體，通過加壓該預燒結體而生成已二次壓鑄的預燒結體，此後在1000°C將已二次壓鑄的預燒結體燒結5分鐘來生成燒結部件的方法。最後的初級成形一燒結粉末冶金方法是一種提前預熱模具並使內面附著帶電的潤滑劑，接著向該模具內填充加熱的鐵基粉末混合物(鐵基粉末+潤滑劑粉末)，在規定溫度加壓成形製成鐵基粉末成形體，接著對鐵基粉末成形體實施燒結處理，進而進行光亮淬火，此後實施回火處理製造鐵基燒結體的方法。以上這些潤滑劑或加壓成形、燒結處理工藝涉及的任何改善方法也都難免會導致變得複雜且成本高昂。操作也 麻煩。而且，即便是不考慮這麼多的問題和影響，粉末壓坯的密度最高也就是7.4g/cm3 (真密度的94%)左右。進而，隨著燒結處理(高溫氣氛)的溫度和時間氧化加重。潤滑劑燃燒產生殘渣。這些都導致加壓成形的粉末壓坯品質降低。因此，實際生產時的密度在7.3g/cm3以下，機械強度不夠。尤其是考慮到用粉末壓坯製作電磁設備(電動機或變壓器等)用的磁心(磁芯)的話，這種程度的密度(7.3g/cm3以下)遠不能滿足需要。要減小損耗(鐵損、磁滯損耗)量提高磁通密度，就需要將粉末壓坯進一步高密度化，例如從平成21年度粉體粉末冶金協會秋季大會上的演講資料(株式會社豐田中央研究所提供)看可一目了然。關於該磁心用粉末壓坯的製造，提出一種二次成形-初級燒結(初級退火)粉末冶金方法(例如專利公開2002-343657號公報)。該專利申請的粉末冶金方法依據的技術事項是:如果在磁性金屬粉末表面形成含有矽樹脂和顏料的塗層的話，則其後即便進行高溫處理絕緣性也不會降低。即粉末壓坯磁心的製造方法特徵在於:把表面被覆有含矽樹脂和顏料的塗層的磁性粉末預成形製作成預成形體，以500°C以上的溫度對該預成形體實施熱處理成形熱處理體，接著對該熱處理體實施壓縮成形。由於在500°C以下則其後的壓縮成形時容易產生斷裂，在1000°C以上則會因絕緣塗層分解絕緣性消失，所以，熱處理用的溫度設置在500°C 1000°C範圍內。從防止預成形體氧化的觀點出發，該高溫處理可在真空中、非活性氣體氣氛或還原性氣體氣氛中進行。從而，與其他方案相比，變得更加複雜化、個別化，並且導致難於實現和實施，引起製造成本的答覆增加。不適於大量生產。

發明內容
發明要解決的技術問題然而，無論上述任何申請的方法、裝置(專利文獻I 7)，都無法滿足業界想要以低成本來切實製造出高機械強度燒結成形體的需求。而且，大多觀點認為機械強度依賴於最終的燒結處理。這一點，雖然有記載說可實施在高溫氣氛中的退火處理或燒結處理，但涉及加壓成形步驟的詳細情況並不明確。和加壓成形機的規格功能、加壓力與密度的關係或其極限相關的分析也未見有與新的改善相關的報導。此處，從伴隨小型輕量化而要求更高的機械強度的角度看，當務之急是開發出能切實穩定且低成本地製造出高強度燒結成形體的方法.裝置。本發明的目的是提供一種高強度燒結成形體的製造方法及其製造裝置，其可切實穩定且低成本地製造出高強度燒結成形體。解決技術問題的手段以往，加壓成形處理是將混合粉末確立為具體形態的處理，其被認為是高溫燒結處理的前一階段(預備)性的機械性處理，並且一直是這樣來處理的。即高強度化可認為是安排在作為最終步驟的燒結處理中。但是，如通過作為前一階段(預備)性的機械性處理的加壓成形處理的工作可大幅提高粉末壓坯的密度，則此後的燒結處理即便如前，結果也應可大幅提高燒結成形體的機械強度。本發明是 根據以下分析而創造出的，所述分析是加壓時潤滑劑的有效性、含有潤滑劑粉末的壓縮極限性、潤滑劑粉末在混合粉末內的空間佔有性、對基礎金屬粉末與潤滑劑粉末的空間配置狀態及其特性及殘渣(潤滑劑的凝固顆粒)殘留狀態、伴隨潤滑劑氣化的金屬粒間的局部性擴散及潤滑劑的最終處置方式的研究、以及一般的加壓成形機的特性、壓縮極限性及粉末壓坯的密度對強度或磁性的影響的分析。
具體而言，採用以往的方法，將如圖8A及圖8B所示在粉末壓坯115內殘留大量的廢料(殘渣等)108或空孔109。在該狀態下發現，即便是顯著或無限加大加壓力，也無法將粉末壓坯的密度(強度)提高到一定密度以上。本發明消除該原因並提高粉末壓坯的密度且以此為基礎再加上燒結的高強度化，最終結果是大幅提高燒結成形體的強度。本發明維持潤滑劑的粉末狀態並通過第一加壓成形形成初級粉末壓坯，接著通過加熱潤滑劑使其液化消除初級粉末壓坯內的潤滑樣式的改變，對該初級粉末壓坯施加二次加壓提高密度形成二次粉末壓坯，此後燒結二次粉末壓坯成形高強度燒結成形體。即其是在作為前一階段(預備)性的機械性處理的加壓成形中，積極並最大限度地提高作為燒結處理的高密度化的基礎的粉末壓坯的密度，以此提供可切實穩定並價格低廉地製造高強度燒結成形體的具有劃時代意義的方法和裝置。( I)本發明的一實施方式涉及的高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於，包含:加壓成形步驟，其加壓混合粉末形成粉末壓坯，所述混合粉末是基礎金屬粉末和潤滑劑粉末的混合物；燒結成形步驟，其燒結粉末壓坯形成機械強度高的燒結成形體；所述加壓成形步驟由第一加壓成形步驟、第二加壓成形步驟以及在這兩個步驟之間的加熱升溫步驟構成，第一加壓成形步驟在第一模具內未達到潤滑劑粉末熔點的常溫下向混合粉施加第一加壓力成形初級粉末壓坯，加熱升溫步驟加熱初級粉末壓坯使該初級粉末壓坯的溫度上升到相當於潤滑劑粉末的的熔點的溫度，第二加壓成形步驟是在預熱到相當於潤滑劑粉末的熔點溫度的第二模具內且在該相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度向初級粉末壓坯施加二次加壓力形成密度增加的二次粉末壓坯。(2)在上述高強度燒結成形體的製造方法中，可將潤滑劑粉末設為熔點在90°C 190 0C的溫度範圍內的低熔點潤滑劑。(3)在上述高強度燒結成形體的製造方法中，所述混合粉末是在所述基礎金屬粉末中混合0.03重量％ 0.10重量％的所述潤滑劑粉末，所述基礎金屬粉末是純鐵粉末，所述潤滑劑粉末是硬脂酸鋅粉末，選擇所述第一加壓力可將所述初級粉末壓坯的密度壓縮到7.0g/cm3 7.5g/cm3,選擇所述第二加壓力可將所述二次粉末壓還的密度壓縮到7.75g/cm3(4)在上述高強度燒結成形體的製造方法中，所述混合粉末是在所述基礎金屬粉末中混合0.03重量％ 0.10重量％的所述潤滑劑粉末，所述基礎金屬粉末是Fe-Si合金粉末，所述潤滑劑粉末是硬脂酸鋅粉末，選擇所述第一加壓力可將所述初級粉末壓坯的密度壓縮到真密度比為70% 85%，選擇所述第二加壓力可將所述二次粉末壓坯的密度壓縮到真密度比為85% 95%。(5)在上述高強度燒結成形體的製造方法中，可將第二加壓力設為與第一加壓力相等。(6)本發明的一實施方式涉及的高強度燒結成形體的製造裝置，具有:混合粉末供給機，其可向外部供給填充混合粉末，所述混合粉末是基礎金屬粉末和低熔點潤滑劑粉末的混合物；第一加壓成形機，其向該混合粉末供給機填充到第一模具的混合粉末施加第一加壓力成形初級粉末壓坯；加熱升溫機，其用於將從第一模具取出的初級粉末壓坯的溫度升高到相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度；第二加壓成形機，其具有可預熱到該相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度的第二模具，向裝入已預熱的第二模具中並已升溫好的初級粉末壓坯施加第二加壓力成形密度增加的二次粉末壓坯；以及燒結處理機，其對二次粉末壓坯實施燒結處理成形機械強度增加的燒結成形體。(7)在上述高強度燒結成形體的製造裝置中，可由一體組裝有所述加熱升溫機功能和所述第二加壓成形機的功能的加熱加壓成形機構成，並且加熱加壓成形機由多臺加熱加壓成形分機構成，且各加熱加壓成形分機在每個周期可選擇依次動作。發明效果採用上述(I)的實施方式，可切實穩定地製作高強度燒結成形體且可大幅降低製造成本。採用上述(2)的實施方式，可充分確保第一加壓步驟中潤滑劑的潤滑作用。而且，對潤滑劑種類的選擇空間大。採用上述(3)及上述(4)的實施方式，可高效製造出比以往成形方法成形的燒結成形體機械強度高的燒結成形體。採用上述(5)的實施方式，可降低加壓成形機的設備成本，容易進行加壓成形步驟的實施及其操作。可間接地進一步降低粉末壓坯的製造成本。採用上述(6)的實施方式，可切實實施上述(I) (5)涉及的高強度燒結成形體的製造方法並且易於實現操作簡單。採用上述(7)的實施方式，與上述(6)的實施方式相比裝置可更簡單化。可促進生產線的簡單化，使操作更 加容易。再有，可使第一加壓成形步驟、加熱升溫步驟、及第二加壓成形步驟的生產節拍協調一致。


圖1是用來說明本發明一實施方式涉及的高強度燒結成形體的製造方法的示意圖。圖2是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置及其動作的前視圖。圖3A是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中混合粉末的成形動作的示意圖，示出以第一模具成形初級粉末壓坯的狀態。圖3B是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中混合粉末的成形動作的圖，示出在第一模具內填充下一混合粉末的狀態。圖4是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中加壓力和以該加壓力得到的密度的關係的圖表，虛線A示出在第一模具的成形狀態，實線B示出在第二模具的成形狀態。圖5是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中二次粉末壓坯的斷裂面內部狀態的局部斷面放大圖。圖6A是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中環形燒結成形體(及二次粉末壓坯、初級粉末壓坯)的透視圖。圖6B是用來說明本發明第一實施方式涉及的高密度燒結成形體的製造裝置中細長圓軸形燒結成形體(及二次粉末壓坯、初級粉末壓坯)的透視圖。圖7是用來說明本發明第二實施方式設計的高強度燒結成形體的製造裝置及其動作的前視圖。圖8A是用來說明採用以往方法的熱處理後預備粉末壓坯的斷面內部狀態及其問題的局部斷面放大圖，示出在500°C 700°C進行熱處理後的情況。圖SB是用來說明採用以往方法的熱處理後預備粉末壓坯的斷面內部狀態及其問題的局部斷面放大圖，示出在700°C 1000°C進行熱處理後的情況。
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。(第一實施方式)本高強度燒結成形體的製造裝置I如圖1 圖6B所示，具有混合粉末供給機10、第一加壓成形機20、加熱升溫機30、第二加壓成形機40以及燒結處理機80，可穩定切實地實施包含下列步驟的高強度燒結成形體的製造方法:加壓成形步驟，對包含基礎金屬粉末和潤滑劑粉末的混合粉末100加壓成形粉末壓坯110、115 ;燒結成形步驟，對粉末壓坯115進行燒結處理成形機械強度高的燒結成形體120。本高強度燒結成形體的製造方法的技術特徵是:加壓成形步驟由第一加壓成形步驟(PR2)、第二加壓成形步驟(PR5)和在這兩個步驟之間的加熱升溫步驟(圖1的PR3)構成，第一加壓成形步驟(PR2)為在第一模具(下模具21)內在未達到潤滑劑粉末熔點的常溫下向混合粉末100施加第一加壓力P1，可成形初級粉末壓坯110 ;加熱升溫步驟(PR3)為加熱初級粉末壓坯110，可使其溫度上升到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度；第二加壓成形步驟(PR5)為在預熱到相當於潤滑劑粉末的熔點溫度的第二模具(下模具41)內且在該相當於熔點的溫度向初級粉末壓坯110施加第二加壓力P2，可成形密度增加的二次粉末壓坯115。 作為該實施方式中整體的流程，如圖1所示，按照將製備步驟(PRO)所製備的混合粉末100填充到第一模具的混合粉末填充步驟(PRl)U次粉末壓坯成形步驟(PR2)、積極地將初級粉末壓坯110的溫度升溫到相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度的加熱升溫步驟(PR3)、將加熱的初級粉末壓坯110裝入第二模具內的步驟(PR4)、2次粉末壓坯成形步驟(PR5)及對二次粉末壓坯115進行燒結處理成形高強度燒結成形體120的燒結處理步驟(PR6)的順序實施。本申請說明書中所說的混合粉末100，是指基礎金屬粉末和低熔點潤滑劑粉末的混合物。再有，作為基礎金屬粉末，存在僅由一種主金屬粉末構成的情況，以及由一種主金屬粉末及在其中混合一種或多種合金成分粉末的情況，但無論是什麼情況都可以適用。低熔點是指以顯著低於基礎金屬粉末的熔點(溫度)的溫度(熔點)且可大幅抑制基礎金屬粉末氧化的溫度(溫度)。具體情況後文詳述。在示出高強度燒結成形體的製造裝置I的圖2中，配置在高強度成形生產線最左側(上遊側)的混合粉末供給機10是將混合粉末100填充到構成第一加壓成形機20的一部分的第一模具(下模具21)中的裝置。具有保留固定量的混合粉末100的功能及定量供給功能，可在初始位置(圖2、圖3A、圖3B中實線所示的位置)和第一模具(下模具21)的上方位置(圖3A、圖3B中虛線所示的位置)之間有選擇地整體往復移動。由於將混合粉末100均勻且充分地填充到第一模具(下模具21)內的每一處非常重要，所以混合粉末100必須是鬆散狀態。即由於第一模具(下模具21)的內部空間(腔體)的形狀是與產品形狀相對應的形狀，所以產品即便是形狀複雜或具有狹小部分的形狀，在保證初級粉末壓坯110的尺寸精度上，也不允許填充不均勻或不充分。該實施方式中的初級粉末壓坯110 (二次粉末壓坯115)是圖6A所示的環形，第一模具的內部空間(腔體)22成形與其對應的形狀。此處，用於減輕基礎金屬粉末的粒子間摩擦阻力及基礎金屬粉末和模具內面的摩擦阻力的潤滑劑，選擇常溫下鬆散狀態的固形物(非常小的粒狀)物。例如如果採用液狀的潤滑劑，則由於混合粉末100的粘度高且流動性低，所以無法均勻填充及充分填充。接著，在常溫下的第一模具(21)內且施加第一加壓力Pl使初級粉末壓坯110成形，在此期間，潤滑劑必須是固態且可穩定維持規定的潤滑作用。即便存在第一加壓力Pi的加壓導致溫度有些微上升的情況，同樣也應該能穩定維持。另一方面，從與初級粉末壓坯110成形後實施的加熱升溫步驟(PR3)的關係及抑制基礎金屬粉末的氧化來看，潤滑劑粉末的熔點需要設為與該基礎金屬粉末的熔點相比非常地低的熔點(低熔點)。在該實施方式中，潤滑劑粉末的熔點選擇為屬於90°C 190°C的溫度範圍內的低熔點。下限溫度(90°C)設為相比在初級粉末壓坯成形中即便發生某種程度的溫度上升估計也不會到達該溫度的值(70°C 80°C )的上限溫度(80°C )還有富裕的值(90°C )，進而著眼於其他的金屬皂的熔點(例如Il(TC)來進行選擇。即徹底消除了在初級粉末壓坯的加壓成形過程中潤滑油粉末熔解(液化)並流出的危險。上限溫度(190°C)選擇從潤滑劑粉末的種類涉及的選擇性放大的觀點看是最小值，而在加熱升溫步驟( PR3)時從抑制基礎金屬粉末的氧化的觀點看為最大值。即希望理解為該溫度範圍(90°C 190°C)的下限溫度和上限溫度不是極限值而是邊界值。因而可選擇性地採用屬於金屬皂的很多物質(硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等)作為潤滑劑粉末。另外，由於潤滑劑必須是粉末狀態，所以不能採用有粘性的液體如辛酸鋅等。在該實施方式中，採用熔點120°C的硬脂酸鋅粉末作為潤滑劑粉末。另外，在本發明中，否定了像專利文獻6的發明那樣使用溫度比加壓成形時模具溫度還低的(熔點)潤滑劑且從最初使潤滑劑熔解(液化)並進行加壓成形的方法。因為在初級粉末壓坯110成形結束以前如熔解的潤滑劑流出，則容易出現中途潤滑不足的部位，所以無法切實且穩定地進行加壓成形。再有，潤滑劑粉末的量設為根據試驗研究的經驗法則選出的值(混合粉末總量的0.02重量％ 0.12重量％)。優選為0.03重量％ 0.10重量％。0.03重量％是到初級粉末壓坯110的成形結束為止可確保最佳的潤滑作用的值，0.10重量％是從混合粉末100成形初級粉末壓坯110時用於得到期待的壓縮比的最佳值。下述的各實施例是採用這些值而進行的。第一加壓成形機20是向混合粉末供給機10所填充在第一模具21中的混合粉末100施加第一加壓力Pl成形初級粉末壓坯110的裝置，在該實施方式中是衝壓機結構。在圖2中，模具由工作檯側的下模具21和衝頭5側的上模具25構成。下模具21的腔體22設置為與初級粉末壓坯110的形狀(環形)對應的形狀(環形管形狀)。上模具25設置為可擠壓進下模具21 (22)內的形狀，靠衝頭5做升降運動。在腔體22的下方，嵌裝有可在上下方向移動的可動部件23。可動部件23通過貫穿設置在底面GL以下的通孔24向上突起的頂出杆(圖示省略)移動到上方。即可把模具[21 (22)]內的初級粉末壓坯110上推到傳送面HL。從外部看，具有作為將模具[21 (22)]內的初級粉末壓坯110取出到外部(HL)的第一取出裝置的功能。在初級粉末壓坯110送到加熱升溫機30側後，可動部件23與頂出杆一同返回到初始位置。不過，也可用其他特殊裝置形成第一取出裝置。參照圖4來說明第一加壓成形機20中的加壓力P (第一加壓力Pl)和與之對應而得到的初級粉末壓坯110的密度P的關係。橫軸以指數表示加壓力P。該實施方式中最大能力(加壓力P)為lOTon/cm2，將此設為橫軸指數100。Pb是模具破損壓力，橫軸指數為140 (HWcm2)0縱軸以指數表示密度P。縱軸指數(100)是密度P (7.6g/cm3)。並且，縱軸指數102 相當於密度 P (7.75g/cm3)。密度 P (7.0g/cm3,7.5g/cm3)相當於縱軸指數(92、98)。如果提高第一加壓力P1，則第一加壓成形機20得到的密度P如虛線(A)所示隨曲線而升高。在第一加壓力Pl (橫軸指數100)下密度P變為7.6g/cm3。即便將第一加壓力Pl升高到這以上的值，密度P的提高也是微小的。模具破損的可能性很大。以往，以加壓成形機(衝壓機械)的最大能力加壓所得到的密度P無法滿足需要時，必須裝備更大型的衝壓機械。但是，即便例如最大能力增加1.5倍，密度P的提高也是微小的。因而現在的情況是勉強接受以現有衝壓機械得到低密度P (例如7.5g/cm3)。

此處，如果直接利用現有衝壓機械，可從縱軸指數100 (7.6g/cm3)提高到102(7.75g/cm3)，就可以認為具有劃時代意義。即如果可將密度P提高2%，則可大幅提高磁特性。為實現上述內容，設置為通過加熱由第一加壓成形機20成形的初級粉末壓坯110促使潤滑劑熔解(液化)，此後以第二加壓成形機40實施第二次加壓成形處理。如果在第二加壓成形機40中加壓初級粉末壓坯110，則如圖4中實線B所示可達到相當於縱軸指數102的高密度(7.75g/cm3)。詳細情況在第二加壓成形機40的說明中再進行敘述。加熱升溫機30是加熱從第一模具21取出的初級粉末壓坯110，將該初級粉末壓坯Iio的溫度積極升高到相當於所述潤滑劑粉末的熔點溫度的裝置。在圖2中，加熱升溫機30包含未圖示的熱風產生源、噴氣罩31、排氣循環罩33等，向定位在絲網狀保持部材32上的初級粉末壓坯110噴出熱風進行加熱，將其溫度升高到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(120°C)。在下述的各實施例中，硬脂酸鋅熔點也是120°C。在與第一加壓成形處理的關係中說明該低溫加熱處理技術的意義。如果觀察下模具21 (22)內填充的混合粉體100，則可知在與基礎金屬粉末的關係中潤滑劑粉末的存在有較稀疏的部分和較緻密的部分。緻密部分可減小基礎金屬粉末的粒子間的摩擦阻力及基礎金屬粉末和模具內面的摩擦阻力。稀疏部分必然會使這些摩擦阻力增大。在第一加壓成形機20的加壓過程中，緻密部分由於摩擦小而壓縮性優越，容易進行壓縮。稀疏部分由於摩擦大而壓縮性差，壓縮慢。無論哪種，都會出現難於進行與預先設定的第一加壓力Pl的值對應的壓縮的情況。即出現壓縮極限。在這種狀態下放大從模具21取出的初級粉末壓坯110的斷面加以觀察，則在上述緻密部分的部位，與基礎金屬粉末被壓接為一個整體。但是，也混有潤滑劑粉末。是稀疏部分的部位，在壓接的基礎金屬粉末間殘存有微小的間隙(空間)。幾乎見不到潤滑劑粉末。
因而如果從緻密部分的部位除去潤滑劑粉末，則可產生可壓縮的間隙。如果可向稀疏部分的部位的間隙補給潤滑劑，則可提高該部分的壓縮性。
即加熱第一加壓成形結束後的初級粉末壓坯110升溫到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(1200C )，就可使潤滑劑粉末熔解(液化)提高其流動性。從緻密部分的部位熔出的潤滑劑浸入其周圍且補給到稀疏部分的部位。因此，可減小基礎金屬粉末的粒子間的摩擦阻力，潤滑劑粉末所佔的空間也變得可壓縮。基礎金屬粉末的粒子與模具內面的摩擦阻力也可減小。
需要特別指出的是，以往方法(例如上述專利文獻5、上述專利文獻7)和本發明的技術思想完全不同。
以往方法認為粉末壓坯成形僅是燒結成形的預備(前一階段)處理，其中設為在高溫氣氛(500°C IOO(TC)下對預備成形體(相當於初級粉末壓坯110)進行熱處理(去除變形)。事實上推測該以往熱處理正是粉末壓坯品質惡化及阻礙強度提高的根源。
根據實驗研究，如在上述的500°C 1000°C涉及的低溫側範圍(500°C 700°C)內對粉末壓坯進行熱處理則潤滑劑熔化。此後恢復常溫，則潤滑劑凝固，金屬粒子間結合。於是在粉末壓坯中，如圖8A所示，空孔內或金屬粒子(101)間的空隙部殘留有很多潤滑劑的凝固顆粒的殘渣(廢料108)。
在其中的高溫側範圍(700°C IOO(TC)的熱處理中，隨著溫度變高，潤滑劑經歷熔化氣化的過程。因此，雖然分解凝固部分(108)有減少的傾向，但此後在金屬粒(101)間的接觸面上開始擴散，在一部分晶界中燒結局部進行。例如，是鐵粉時，以750V 760°C在金屬粒間的接觸面開始局部擴散。即如果以這樣的高溫進行熱處理，則如圖8B所示，潤滑劑氣化的部分殘留成為空孔109，再變為在金屬粉末間的一部分中存在局部擴散接合部(局部燒結)128的狀態。
因而，如果對熱處理後的粉末壓坯再次進行壓縮處理(常溫加壓處理)，則在低溫側範圍時，內部的殘留物無法排出到成形體外部，廢料(殘渣等)108直接留在粉末壓坯內(圖8A)。而在高溫側範圍時，由於與低溫側範圍時相比廢料(殘渣等)108雖少，但產生金屬晶界的局部燒結處128，所以破壞該燒結處減少空孔109，變為提高密度的加工。產生局部燒結(128)時，第二次的加壓成形壓力變得非常大，從模具強度上的極限看，粉末壓坯的密度上升是有極限的。結果是在高溫氣氛(500°C IOO(TC)下進行了熱處理時，第二次加壓成形後的成形體非常脆弱，機械強度低。而且，必須提高第二次加壓成形壓力，這就需要加壓能力高的衝壓機及耐高壓模具，所以非常不利於節約設備成本。
但是，本發明是將粉末壓坯升溫到潤滑劑熔點並以維持該溫度的狀態對粉末壓坯110進行第二次粉末壓坯成形加工。在保持在該溫度的粉末壓坯Iio的內部，不發生碳化，潤滑劑熔化變為可流動狀態。在該狀態下，如進行衝壓機械等加壓成形加工，則存在於內部的熔化狀態的潤滑劑被擠壓出來，從粉末壓坯Iio流到外部。結果是如圖5所示，在該加壓成形加工結束後的粉末壓坯(二次粉末壓坯115)內幾乎無廢料(殘渣等)108殘留。即可成形密度和機械強度極高的粉末壓坯115。
用於執行該第二次粉末壓坯成形加工的第二加壓成形機40具有可事先預熱到相當於潤滑劑粉末的熔點溫度 的第二模具41，是向已預熱的第二模具41中裝入已升溫好的初級粉末壓坯110施加第二加壓力P2成形高密度的二次粉末壓坯115的裝置。
另外，在該實施方式中第二加壓成形機40的最大能力(加壓力P)與第一加壓成形機20的情況同樣是lOTon/cm2。因而第一加壓成形機20和第二加壓成形機40可由一臺衝壓機械構成，各上模具25、45靠圖2所示共用的衝頭5來同步升降。從這一點看，該裝置經濟實惠，可降低二次粉末壓坯115的製造成本。
另外，第二加壓力P2的值在第一加壓力的值以上即可。例如第一加壓成形機20和第二加壓成形機40由兩臺衝壓機械構成，也可將第二加壓成形機40的最大能力(加壓力P)和第一加壓成形機20的最大能力(加壓力P)設置為彼此不相同。
在圖2中模具由工作檯側的下模具41和衝頭5側的上模具45構成。下模具41的腔體42形狀(環形管形狀)設置為下部與加壓成形體115的形狀(環形形狀)對應，上部設置為略大於可初級粉末壓坯110的形態。上模具45設置為可擠壓進下模具41 (42)內的形態，靠衝頭5做升降運動。腔體42的下方在上下方向可移動地嵌裝有可動部件43。另夕卜，模具(41)和上述模具(21)可進行相當於與壓縮對象(110和115)的上下方向尺寸差的高度(位置)調整。
可動部件43通過貫穿設置在底面高度GL以下的通孔44向上突起的頂出杆(圖示省略)移動到上方。即可把第二模具[41 (42)]內的二次粉末壓坯115上推到傳送面HL。從外部看，具有作為將模具[41 (42)]內的二次粉末壓坯115取出到外部(HL)的第二取出裝置的功能。另外，也可用其他特殊裝置形成第二取出裝置。二次粉末壓坯115被排出到排出槽59中，從加熱升溫機30接收新的初級粉末壓還110後,可動部件43與頂出杆一同返回到初始位置。
在第二模具[41 (42)]中安裝有可變更設定溫度的預熱裝置47。該預熱裝置47在接收初級粉末壓坯成形110 (被安裝)之前，將第二模具[41 (42)]加熱(預熱)到相當於潤滑劑粉末(硬脂酸鋅)的熔點的溫度(120°C)。對已升溫好的初級粉末壓坯110可不冷卻而接收。由此，可防止先前熔解(液化)的潤滑劑再次固化並確保潤滑作用。
在該意義上，預熱裝置47設為可在二次粉末壓坯115加壓成形結束之前持續加熱。由於如此可進一步提高加壓成形中熔解的潤滑劑向所有方向的流動性，因而不僅可將粒子間也可將粒子與模具41 (42)間的摩擦阻力大幅減小並保持之。
另外，預熱裝置47設置為電熱方式，但也可以用熱油或熱水循環方式等來實施。
用圖4說明第二加壓成形機40中的加壓力(第二加壓力P2)和與之對應得到的二次粉末壓坯115的密度P的關係。
第二加壓成形機40得到的密度P如實線B所示的直線。即與第一加壓成形機20的情況(虛線A)不同，密度P並非隨著第二加壓力P2提高而漸漸升高。即到超過第一加壓成形步驟中最終的第一加壓力Pl (例如橫軸指數50、75或85)之前密度P不會升高。如果第二加壓力P2—旦超過最終的第一加壓力P1，則密度P即一下升高。第二加壓成形可理解為好像連續不斷地進行第一加壓成形的方式。
因而在第一加壓成形步驟中，變為可以不用在任何時候都將第一加壓力Pl上升直到與最大能力相對應的值(橫軸指數100)。即可排除在壓縮極限以後繼續進行第一加壓成形時浪費的時間、消耗的能量。使製造成本降低。再有，由於變得易於避免超過橫軸指數100的超負荷運轉，所以不必擔心模具破損。整體上運轉操作容易並可安全且穩定地運用。
在下述各實施例中，可將第一加壓力Pl選擇設定為可將密度P升高到7.0g/cm3 7.5g/cm3的壓力(縱軸指數92 98的任意值)進行成形處理。選擇7.5g/cm3 (縱軸指數98)作為不進入縱軸指數100以上的危險領域的上限值，選擇7.0g/cm3 (縱軸指數92)設為相對上限值存在一定距離的下限值。旨在便於操作(加壓設定等)及運轉。第二加壓力P2設為相當於縱軸指數92 ( 98) 100的壓力，可製造與縱軸指數102對應的密度P(7.75g/cm3)的二次粉末壓坯115。
在圖2中，燒結處理機80在該實施方式中由連續式燒結爐形成，以傳送帶(圖示省略)使通過排出槽59導入的二次粉末壓坯115低速連續移動，並以規定溫度進行規定時間的燒結處理。可高效且均勻地進行對多個二次粉末壓坯115進行燒結處理。即可製造強度更高的燒結成形體120。在圖3中，省略了燒結處理機80的圖示。另外，燒結處理機80也可由批量式燒結爐形成。
通常鐵系的燒結溫度為1120°C左右，高溫燒結為1250°C左右。由於在溫度上升過程中也進行燒結，所以最高溫度的保持時間在30分左右就足夠了。在該實施方式中，燒結溫度及燒結時間(傳送帶速度)的值形成為可變更設定。
由於第2粉末壓坯115如圖5所示為幾乎無廢料(殘渣等)108殘留的狀態狀態(高密度)，所以金屬粒(101)和金屬粒(101)的接觸面積大。這意味著與以往方法相比以更短的燒結時間可得到與以往方法相同的面積的擴散結合。換言之，由於接觸面積大而可在更廣的面積促進擴散結合，所以可期待機械性(強度)的大幅提高。
進而，由於可通過最終步驟的燒結處理去除內部(扭曲)應力，所以無需退火處理。
在圖3B中，工件傳送裝置50形成為可將圖3A中第一取出裝置(23、24)從第一模具21取出的初級粉末壓坯110傳送到加熱升溫機30內的規定位置，可使升溫後的初級粉末壓坯110從加熱升溫機30內的規定位置傳送到第二模具41，可將第2取出手段(43、44)從第二模具41 取出的二次粉末壓坯115傳送到排出槽59。
該實施方式的工件傳送裝置50由圖3B所示的同步運轉的三個傳送杆51、52、53構成。傳送杆51、52、53在要求傳送時從圖3A的紙面深處側向近前(圖3B)的傳送生成線上推進，從左向右移動後退回到原始位置。裝入裝置(52、43、44)將已升溫的初級粉末壓坯110裝入預熱到相當於潤滑劑粉末熔點溫度的第二模具42中。
另外，工件傳送裝置也可包含向二維或三維方向驅動的機械手指等，由將工件依次傳送到各模具等的移送裝置等構成。再有，也可形成為可將二次粉末壓坯115傳送到燒結處理機80。
在此種實施方式涉及的高強度燒結成形體120的製造裝置I中，可實施下述高強度燒結成形方法。
(混合粉末的製備)
將基礎金屬粉末和0.03 ( 0.10)重量％的潤滑劑粉末(硬脂酸鋅粉末)混合製備出鬆散狀態的混合粉末100。以規定量補給到混合粉末供給機10中(圖1的步驟PRO)。
(混合粉末的填充)
在規定的時間，混合粉末供給機10如圖3B所示從規定位置(實線)移動到補給位置(虛線)。接著打開混合粉末供給機10的供給口，向第一加壓成形機20的空的下模具21(22)內填充定量的混合粉末100 (圖1的步驟PR1)。例如可在2秒鐘內填充。填充後關閉供給口，混合粉末供給機10返回規定位置(實線)。
(初級粉末壓坯的成形)
開始第一加壓成形處理，第一加壓成形機20的上模具25與圖2的衝頭5 —同下降，以第一加壓力Pl加壓下模具21 (22)內的混合粉末100。固態的潤滑劑發揮充分的潤滑作用。已壓縮的初級粉末壓坯110的密度P隨圖4的虛線(A)而升高。第一加壓力Pl一達到與橫軸指數(例如95)對應的壓力(9.5Ton/cm2)，則密度P升高到7.25g/cm3 (相當於縱軸指數95相當)。例如8秒鐘的加壓成形一結束，則如圖3A所示在模具(21)內成形初級粉末壓坯110 (圖1的步驟PR2)。其後上模具25靠衝頭5上升。另外，在第二加壓成形機40中可同步進行與之前的初級粉末壓坯110相關的第二加壓成形處理。
(初級粉末壓坯的取出)
第一取出裝置(23)啟動，初級粉末壓坯110被推高到傳遞面HL。即從下模具21取出。於是如圖3B所示工件傳送裝置50啟動，靠其傳送杆51將初級粉末壓坯110向加熱升溫機30傳送。在該階段，可動部件23返回到下方的初始位置。傳送後的初級粉末壓坯110被定位在圖3A所示的絲網狀保持部材(32)上。
(加熱升溫)
在圖3A中，加熱升溫機30啟動。從噴氣罩31噴出的熱風將初級粉末壓坯110升溫到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(120°C)(圖1的步驟PR3)。即潤滑劑熔解，靠其流動使初級粉末壓坯110內的潤滑劑分布變為均勻。加熱升溫時間例如是8秒 10秒。另外，熱風可通過絲網狀保持部材32、排氣循環罩33而循環再次使用。
(已升溫的初級粉末壓坯的安裝)
已升溫的初級粉末壓坯110如圖3B所示靠工件傳送裝置50 (傳送杆52)傳動到第二加壓成形機40，定位在下模具41的上方，安裝在下模具41 (42)內的可動部件43上(圖1的步驟PR4)。
(模具的預熱)
在第二加壓成形機40中，預熱裝置47啟動，在接收初級粉末壓坯110 (被裝入)以前，加熱模具[41 (42)]到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(120°C)。可防止之後接收的已升溫的初級粉末壓坯110內的潤滑劑再次固化。
(二次粉末壓坯的成形)
上模具45如圖3A所示與圖2的衝頭5 —同下降，開始以第二加壓力P2對下模具41 (42)內的初級粉末壓坯110加壓。液狀的潤滑劑充分起到潤滑作用。尤其是由於隨著加壓成形的進行潤滑劑向所有方向流出，所以不僅能高效減輕粒子間也能高效減輕粒子和模具間的摩擦阻力。已壓縮的初級粉末壓坯110的密度P隨著圖4的實線B而升高。即第二加壓力P2 —旦超過橫軸指數(例如95…加壓力9.5Ton/cm2)，則密度P從7.25g/cm3急速升高到與縱軸指數102相當的密度P (7.75g/cm3)。一將第二加壓力P2上升到橫軸指數100 (ΙΟΤοη/cm2)，則密度P (7.75g/cm3)整體變均勻。此處，例如8秒鐘的第二加壓成形處理一結束，則二次粉末壓坯115在模具(41)內成形(圖1的步驟PR5)。其後，上模具45靠衝頭5來上升。另外，在第一加壓成形機20中可同步進行與初級粉末壓坯110相關的第一加壓成形處理。
(二次粉末壓坯的取出)
第二取出裝置(43)啟動，二次粉末壓坯115被推高到傳送面HL。即從下模具41取出。於是如圖3B所示，工件傳送裝置50啟動，靠其傳送杆53將二次粉末壓坯115傳送到排出槽59。在這一階段，可動部件43返回到下方的初始位置。
(製造周期)
由於採用以上各步驟的粉末壓坯成形方法，可對依次供給填充的金屬粉末100同步實施第一加壓成形處理、加熱升溫處理及第二加壓成形處理，所以可在最長的加熱升溫處理時間(10秒)上加上工件傳送時間(例如2秒 4秒)後得到的12秒 14秒的周期時間內製造出二次粉末壓坯115。
(燒結成形體的成形)
由排出槽59導入的二次粉末壓坯115，在燒結處理機80中被燒結處理。如圖5所示粉末壓坯115經燒結而變為被進一步高強度化的燒結成形體120。燒結成形體120可穩定供給(例如小型輕量複雜形狀且機械強度高的車用部件或機器用部件)，且可對降低這些部件的生產成本做出貢獻。
(實施例1)
在基礎金屬粉末(機械產品用純鐵粉末)中混合0.03 ( 0.10)重量％的潤滑劑粉末(硬脂酸鋅粉末)製備得到混合粉末100。以第一加壓力Pl加壓成形成形密度7.0 ( 7.5) g/cm3的初級粉末壓坯110。混合量設為0.03重量％時，可最順利地進行第一加壓成形步驟。對加熱升溫到120°C的初級粉末壓坯110以第二加壓力P2加壓成形得到相當於縱軸指數102的密度P (7.75g/cm3)的二次粉末壓坯115。此後，以1150°C對二次粉末壓坯115進行30分的燒結處理得到機械強度提高的燒結成形體120。機械強度(例如拉力)隨著密度的升高而增大。即在燒結處理的前一階段的第二加壓成形步驟中由於與以往方法時相比提高了密度，所以可更高效地製造出通過燒結而提高了機械強度的機械產品。另外，已確認的是向基礎金屬粉末中添加合金形成用金屬粉末時也可同樣成形。因此，即便是圖6B所示的細長圓軸形也可製造成高強度。
(實施例2)
在基礎金屬粉末(Fe-Si合金粉末)中混合0.03 ( 0.10)重量％的潤滑劑粉末(硬脂酸鋅粉末)製備出混合粉末100。以第一加壓力Pl加壓成形成形真密度比70% 85%的初級粉末壓坯110。混合量設為0.03重量％時，可最順利地進行第一加壓成形步驟。對加熱升溫到120°C的初級粉末壓坯110以第二加壓力P2加壓成形得到相當於縱軸指數102的真密度比85% 95%的二次粉末壓坯115。此後，以1150°C對二次粉末壓坯115進行30分的燒結處理得到機械強度提高的燒結成形體120。即可高效地生產出比採用以往成形法得到的燒結成形體機械強度更高的燒結成形體。
之後，採用這樣的實施方式，由於是在第一加壓成形步驟(第一模具內)且在未達到潤滑劑粉末的熔點的常溫下向混合粉末100施加第一加壓力Pl成形初級粉末壓坯110，在加熱升溫步驟中將初級粉末壓坯110升溫到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度，接著在第二加壓成形步驟中已預熱的暖機的第二模具內且以該相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度對初級粉末壓坯110施加第二加壓力P2成形將密度升高的二次粉末壓坯115，之後對二次粉末壓坯115進行燒結處理成形燒結成形 體的高強度燒結成形體的製造方法，所以可切實而穩定地製造高強度燒結成形體120並可大幅降低製造成本。
再有，由於潤滑劑粉末的熔點屬於低熔點，熔點在90°C 190°C的溫度範圍內，所以可有助於抑制氧化且增加潤滑劑的選擇性。
再有，無論將基礎金屬粉末變更為純鐵粉末或Fe-Si合金粉末的哪一種，還是將其他條件設為相同，都可穩定且低價地製造出與基礎金屬粉末種類相對應的出色的機械強度高的燒結成形體120。
再有，由於可將第二加壓力P2和第一加壓力Pl設為相等的值，所以容易進行加壓成形步驟的實施及操作，也可間接地幫助進一步降低粉末壓坯的製造成本，且在製造裝置時，可例如以一臺衝壓機械作為基礎而簡單構成。
綜上所述，相對於以往裝置(例如衝壓機械)在能力(圖4的橫軸指數100)上無法提高到相當於縱軸指數100的密度以上，採用本發明可使用同一裝置使密度升高到相當於縱軸指數102的密度。這一事實在該技術領域被讚譽為具有劃時代意義。
進而，由於製造裝置I由混合粉末供給機10、第一加壓成形機20、加熱升溫機30、第二加壓成形機40、以及燒結處理機80構成，所以可切實穩定地實施上述的高強度燒結成形體120的製造方法。
(第二實施方式)
該實施方式如圖7所示。與第一實施方式的情況相比，其特徵在於混合粉末供給機10、第一加壓成形機20及燒結處理機80照原樣設置，加熱升溫機30和第二加壓成形機40 —體構成。
即製造裝置I由一體組裝有第一實施方式時的加熱升溫機30功能和第二加壓成形機40的功能的加熱加壓成形機70形成。加熱加壓成形機70由多臺(在該實施方式中是兩臺)加熱加壓成形分機70A、70B形成，各加熱加壓成形分機70A、70B設置為通過未圖示的控制裝置在每個製造周期內可選擇依次動作。
各加熱加壓成形分機70A (70B)的基本構造設置為與第一實施方式中第二加壓成形機40相同。再有，各加熱加壓成形分機70A (70B)中，安裝有具備與第一實施方式的加熱升溫機30及預熱裝置47的各功能對應的複合功能的多功能型加熱裝置48。
即多功能型加熱裝置48設置為具有設定溫度切換功能的電熱方式。可事先(在接收初級粉末壓坯110以前)將下模具41預熱到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(120°C)。接收初級粉末壓坯110 後，加大切換可將初級粉末壓坯110整體加熱升溫到相當於潤滑劑的熔點的溫度(120°C)的發熱量。也可選擇切換加熱部位。在該加熱升溫結束後與第一實施方式的第二加壓成形機40的情況相同進行第二加熱成形處理。多功能型加熱裝置48工作，可在第二加熱成形處理中將初級粉末壓坯110的溫度保持在相當於潤滑劑的熔點的溫度(120。。)以上。
如圖7所示，各加熱加壓成形分機20、70A、70B設置為獨立衝壓機械結構，各衝頭5、5A、5B靠各機器用電動機的旋轉控制驅動其分別做升降運動。即各加熱加壓成形分機70A、70B的一個(另一個)進行加壓成形動作時另一個(一個)為預熱，不做加壓成形動作。考慮到加熱加壓成形機70與製造周期時間的關係即便設置為由三臺以上的加熱加壓成形分機形成的情況也是一樣。
像此種實施方式的裝置，在以第一加熱成形機20對第3個初級粉末壓坯110進行加壓成形期間，一個加熱加壓成形分機70A (或70B)加熱升溫第2個初級粉末壓坯110並以另一個加熱加壓成形分機70B (或70A)對第I個初級粉末壓坯110加壓進行二次粉末壓坯的成型。再有，在此期間在燒結處理機80正處於對在此之前導入的多個二次粉末壓坯115進行燒結處理成形燒結成形體120的成形過程中。
這樣，採用該實施方式，由於只需將加熱加壓成形機70構建為由同一結構的多臺加壓成形分機70A、70B構成，所以與第一實施方式時相比可使裝置簡化。也可促進生產線的簡單化，變得更容易操作。再有，採用該實施方式，可使第一加壓步驟、加熱升溫步驟、及第二加壓步驟的生產節拍協調一致。
另外，也可將第一加壓成形機20和加熱加壓成形分機70A (或70B)或第一加壓成形機20及各加熱加壓成形分機70A、70B構成為一臺衝壓機械。
如上所述，對本發明的實施方式進行了詳細說明，但本領域技術人員很容易理解，在實際未脫離本發明的新穎特徵及效果的範圍內可以變形。從而，像這樣的變形例也包含在本發明的範圍內。
附圖標記說明
I高強度燒結成形體的製造裝置、10混合粉末供給機、20第一加壓成形機、30加熱升溫機、40第二加壓成形機、47預熱裝置、48多功能加熱裝置、50工件傳送裝置、70加熱加壓成形機、70A，70B加熱加壓成形分機、80燒結處理機、100混合粉末、101鐵粉、108廢料(殘渣)、109空孔、110初級粉末壓坯、115 二次粉末壓坯、120燒結成形體、128局 部燒結。
權利要求
1.一種高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於: 包含 加壓成形步驟，其加壓混合粉末成形粉末壓坯，所述混合粉末是基礎金屬粉末和潤滑劑粉末的混合物；以及 燒結成形步驟，其燒結粉末壓坯成形機械強度高的燒結成形體； 所述加壓成形步驟由第一加壓成形步驟、第二加壓成形步驟和在這兩個步驟之間的加熱升溫步驟構成； 第一加壓成形步驟是在第一模具內未達到所述潤滑劑粉末熔點的常溫下向所述混合粉末施加第一加壓力，成形初級粉末壓坯的步驟； 加熱升溫步驟是加熱初級粉末壓坯使該初級粉末壓坯的溫度上升到相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度的步驟； 第二加壓成形步驟是在已預熱到相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度的第二模具內且在該相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度下向所述初級粉末壓坯施加第二加壓力成形密度升高的二次粉末壓坯的步驟。
2.根據權利要求1所述的高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於: 所述潤滑劑粉末的熔點設為低熔點，溫度在90°C 190°C範圍內。
3.根據權利要求1·或2所述的高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於: 所述混合粉末是，在所述基礎金屬粉末中混合0.03重量％ 0.10重量％的所述潤滑劑粉末，所述基礎金屬粉末為純鐵粉，所述潤滑劑粉末為硬脂酸鋅粉末，且所述第一加壓力選擇可將所述初級粉末壓坯的密度壓縮到7.0g/cm3 7.5g/cm3的壓力，所述第二加壓力選擇可將所述二次粉末壓坯的密度壓縮到7.75g/cm3的壓力。
4.根據權利要求1或2所述的高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於: 所述混合粉末是，在所述基礎金屬粉末中混合0.03重量％ 0.10重量％的所述潤滑劑粉末，所述基礎金屬粉末為Fe-Si合金粉末，所述潤滑劑粉末為硬脂酸鋅粉末，且所述第一加壓力選擇可將所述初級粉末壓坯的密度壓縮到真密度比為70% 85%的壓力，所述第二加壓力選擇可將所述二次粉末壓坯的密度壓縮到真密度比為85% 95%的壓力。
5.根據權利要求1或2所述的高強度燒結成形體的製造方法，其特徵在於: 所述第二加壓力選擇與所述第一加壓力相等的值。
6.一種高強度燒結成形體的製造裝置，其特徵在於: 具有 混合粉末供給機，其向外部供給混合粉末，所述混合粉末是基礎金屬粉末和低熔點的潤滑劑粉末的混合物； 第一加壓成形機，其對使用該混合粉末供給機填充到第一模具的混合粉末施加第一加壓力成形初級粉末壓坯； 加熱升溫機，其用於使從第一模具取出的初級粉末壓坯的溫度上升到相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度； 第二加壓成形機，其具有可事先預熱到該相當於所述潤滑劑粉末的熔點的溫度的第二模具，對裝入已預熱完的第二模具中且已升溫完的初級粉末壓坯施加第二加壓力，成形密度升高的二次粉末壓坯；以及燒結處理機，其對二次粉末壓坯實施燒結處理，成形機械強度增強的燒結成形體。
7.根據權利要求6所述的高強度燒結成形體的製造裝置，其特徵在於: 其由一體組裝有所述加熱升溫機功能和所述第二加壓成形機功能的加熱加壓成形機形成，並且加熱加壓成形機由多臺加熱加壓成形分機形成，且各加熱加壓成形分機設置為在每個周期可選擇 依次動作。
全文摘要
在包含加壓成形步驟和燒結成形步驟的高強度燒結成形體的製造方法中，加壓成形步驟由包含加熱升溫步驟的第一加壓成形步驟和第二加壓成形步驟形成，第一加壓成形步驟在第一模具內未達到相當於潤滑劑粉末的熔點的常溫下，向混合粉末施加第一加壓力成形初級粉末壓坯，加熱升溫步驟加熱初級粉末壓坯將其溫度升溫到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度，第二加壓成形步驟在已預熱到該相當於潤滑劑粉末的熔點溫度的第二模具內且在該相當於潤滑劑粉末的熔點溫度下向初級粉末壓坯施加第二加壓力成形密度升高的二次粉末壓坯。
文檔編號B22F3/02GK103249510SQ201180058670
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者平井佳樹 申請人:會田工程技術有限公司