SM-4－スチーム処理によって耐食性を向上できる焼結材

鉄系焼結部品は、自動車部品、産業機械、モーター、OA機器をはじめ、さまざまな機械構造部品に幅広く使用されています。しかし、焼結材の内部には微細な気孔が存在するため、水分や湿気が材料内部に侵入し、酸化、赤錆、腐食が発生するリスクがあります。特に、長期間保管される製品や、高温多湿の環境で使用される製品では、十分な防錆対策が重要です。Peace-LonのSM-4は、旧JIS SMF4030相当の鉄系焼結材です。スチーム処理を施すことで、製品表面および一部の気孔内部にFe₃O₄の酸化皮膜を形成し、耐食性、表面硬度、耐摩耗性の向上が期待できます。

SM-4とは

SM-4は、機械構造部品に使用される鉄－銅系の焼結材です。製造工程では、金属粉末を金型内で圧縮成形した後、焼結によって金属粒子を結合させます。粉末冶金技術を用いることで、完成品に近い形状の部品を製造できるため、材料ロスを抑え、一部の切削加工工程を削減できる場合があります。SM-4は焼結後の状態で使用できるほか、製品ごとの要求特性に応じて、表面処理や熱処理を追加することも可能です。

SM-4の主な特長

• 旧JIS SMF4030相当材
• 銅を含む鉄系焼結材
• スチーム処理に対応
• 浸炭焼入れ・焼戻しに対応
• 耐食性の向上が期待できる
• 表面硬度および耐摩耗性を改善できる
• 幅広い機械構造部品に使用可能
• 粉末冶金による量産に適している

SM-4の材料成分

SM-4は鉄を主成分とし、銅の含有量は5％以下です。

鉄－銅系の材料構成により、SM-4は一般的な機械構造部品に使用できるほか、焼結後に各種後処理を施すことで、表面特性を改善できます。

SM-4の機械的性質

これらの機械的性質から、SM-4は、強度、安定性、焼結後の後処理対応が求められる各種機械部品に使用できます。※完成品の実際の特性は、焼結密度、形状、寸法、処理条件および各製品の要求仕様によって異なる場合があります。

鉄系焼結部品はなぜ錆びやすいのか

金属の無垢材とは異なり、焼結部品には内部に多数の微細な気孔が存在します。水分、湿気、酸素がこの気孔内に侵入すると、酸化が表面だけでなく、材料内部でも進行する可能性があります。特に、以下のような条件では腐食リスクが高まります。

• 高温多湿の環境
• 長期間の保管
• 屋外での使用
• 水分や湿気との接触
• 包装・保管条件が適切でない場合
• 防錆油の塗布が不均一、または保護効果が低下した場合

錆は外観品質を損なうだけでなく、表面を粗くし、摩擦を増加させ、組付け性に影響を与え、部品寿命を短縮する可能性があります。

スチーム処理によってSM-4の特性はどのように改善されるのか

スチーム処理は、水蒸気処理とも呼ばれ、主に鉄系焼結材または銅含有量の少ない鉄－銅系焼結材に適用される表面処理です。この処理では、部品を約400～600℃の水蒸気中で加熱します。制御された酸化反応により、製品表面および一部の気孔内部に、青黒色の磁性酸化鉄であるFe₃O₄が形成されます。Fe₃O₄の酸化皮膜により、以下の効果が期待できます。

• 水分や湿気と鉄系母材との直接接触を抑える
• 赤錆の発生リスクを低減する
• 気孔の一部を封止する
• 表面硬度を向上させる
• 耐摩耗性を改善する
• 気孔を通じた液体の浸透を抑える

このため、スチーム処理は防錆対策としてだけでなく、焼結部品の表面特性を改善する方法としても利用できます。

500時間の耐湿試験による評価

スチーム処理を施したSM-4部品は、以下の条件で試験されています。

• 温度：60℃
• 相対湿度：95％RH
• 試験時間：連続500時間

この結果から、スチーム処理は、高温多湿条件において焼結部品の表面状態を維持するために有効であることが示されています。※上記は特定の試験条件下で得られた結果です。実際の効果は、製品形状、焼結密度、処理条件、使用環境および各製品の評価基準によって異なる場合があります。

SM-4は浸炭焼入れ・焼戻しにも対応

SM-4は、スチーム処理だけでなく、浸炭焼入れ・焼戻しにも対応しています。処理方法は、それぞれの目的に応じて選定します。

耐食性や表面特性を改善したい場合には、スチーム処理が適しています。一方、摩擦や接触荷重に対応するため、より高い表面硬度が必要な場合には、浸炭焼入れ・焼戻しを検討できます。※処理方法は、製品形状、公差、荷重、摩擦条件、使用環境および目標寿命を考慮して選定する必要があります。

SM-4はどのような製品に適しているか

SM-4は、以下のような各種焼結部品への使用を検討できます。

• 機械構造部品
• 焼結ブッシュ
• リング形状部品
• モーター部品
• OA機器部品
• 家電製品部品
• 自動車部品
• 産業機械部品
• 比較的複雑な内周・外周形状を持つ部品
• 耐湿性、防錆性、表面特性の改善が求められる焼結部品

SM-4部品を焼結工法で製造するメリット

粉末冶金技術では、部品を完成寸法に近い形状まで成形できます。この製法には、以下のようなメリットがあります。

• 材料ロスを抑えられる
• 一部の切削加工工程を削減できる
• 量産に適している
• 製品間の寸法ばらつきを抑えやすい
• 比較的複雑な機械形状を成形できる
• スチーム処理、熱処理、仕上げ加工と組み合わせられる

ただし、厳しい公差が求められる箇所については、追加加工の必要性や、処理後の寸法管理を事前に評価する必要があります。

SM-4を検討すべきケース

以下のような課題がある場合、SM-4は有力な選択肢の一つです。

• 保管中に焼結部品が錆びる
• 高温多湿環境で製品を使用する
• 防錆油だけでは安定した効果が得られない
• 表面の耐食性を改善したい
• 表面硬度と耐摩耗性も向上させたい
• 焼結後に複数の後処理を選択できる材料を探している
• 量産に適した材料を探している
• 一部の切削加工工程を削減したい

Peace-Lon Vietnamの技術サポート

Peace-Lon Vietnamでは、焼結材の選定から表面処理、試作、量産まで一貫してサポートしています。使用環境、湿度、摩擦条件、寸法公差、保管期間、目標寿命などに基づき、以下の内容をご提案します。

• 適切な焼結材の選定
• スチーム処理方法
• 浸炭焼入れ・焼戻し方法
• 追加加工
• 検査および品質管理方法

焼結部品の錆でお困りの場合、耐食性を改善したい場合、または表面処理・熱処理に対応した焼結材をお探しの場合は、Peace-Lon Vietnamまでお問い合わせください。製品ごとの実際の使用条件に基づいて、適切な方法をご提案します。