CN104815979A - 成型体的制造方法、结构体的制造方法及被切削加工材料 - Google Patents
成型体的制造方法、结构体的制造方法及被切削加工材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104815979A CN104815979A CN201510015289.9A CN201510015289A CN104815979A CN 104815979 A CN104815979 A CN 104815979A CN 201510015289 A CN201510015289 A CN 201510015289A CN 104815979 A CN104815979 A CN 104815979A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formed body
- powder compact
- manufacture method
- metal dust
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明涉及成型体的制造方法、结构体的制造方法以及被切削加工材料。所述成型体的制造方法,其特征在于,具有:压粉工序,将含有金属粉末和粘结剂的组合物加压成型,从而获得相对于所述金属粉末的构成材料的真密度的相对密度为70%以上90%以下的压粉体;以及加工工序,对所述压粉体实施加工,从而获得成型体。
Description
技术领域
本发明涉及成型体的制造方法、结构体的制造方法以及被切削加工材料。
背景技术
目前,在制造由金属材料构成的所希望的形状的结构体上,已知有铸造法、锻造法、机械加工法、放电加工法、激光加工法、压力加工法、粉末冶金法等。
例如,在专利文献1中,已经公开了一种方法,其制造作为牙科用植入的上部结构物的金属框架,包括:将原材料安装于五轴控制加工中心的步骤;一边调整加工位置以及倾斜度,一边从一个面加工原材料的步骤;使原材料翻转,从另一个面加工原材料,从而制造金属框架的步骤。
根据这种方法,即使不是具有高度技术的熟练人员,也能够容易地制造高精度的金属框架。
另一方面,根据加工产品的用途不同,有时使用被称为像超硬合金这样加工难的难加工材或难切削材的材料作为金属材料。在用加工中心等加工难加工材料时,必须使加工速度变得十分地慢。因此,就会在金属框架的制造上需要很长的时间,存在制造效率低这样的问题。
另外,由于加工难加工的材料,因此加工工具的磨损快,也存在加工精度易于变动这样的问题。
并且,为了在抑制加工工具与原材料的摩擦的同时,冷却加工工具或原材料,还使用大量的切削油。因此,必须清洗制造后的金属框架,从而导致了制造效率下降或环境负荷增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-215854号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供能够在短时间内容易地制造目标形状的结构体的结构体制造方法、能够在短时间内容易地制造通过被烧制而成为目标形状的结构体的成型体的成型体的制造方法以及通过被供于切削加工而能够在短时间内容易地削出目标形状的成型体的被切削加工材料。
上述目的通过下述的本发明而达成。
本发明的成型体的制造方法,其特征在于,具有:压粉工序,将含有金属粉末和粘结剂的组合物加压成型,从而获得相对于所述金属粉末的构成材料的真密度的相对密度为70%以上90%以下的压粉体;以及加工工序,对所述压粉体实施加工,从而获得成型体。
由此,能够在压粉体中使高被削性与高保形性兼容,因而能够在短时间内容易地制造通过被烧制而成为目标形状的结构体的成型体。
在本发明的成型体的制造方法中,优选所述金属粉末的平均粒径为1μm以上15μm以下。
由此,获得可进行更加精密的加工、可高效地削出具有设计原样的形状的成型体的压粉体。
在本发明的成型体的制造方法中,优选所述粘结剂含有皂化度为90mol%以上98mol%以下的聚乙烯醇。
由此,在所得到的压粉体已经被供于加工工序时,可以获得匀质且压粉密度高的压粉体,能够对压粉体赋予更高的被削性。在这种压粉体中,由于金属粉末与粘结剂在内部均匀地分散着,因而成为不论实施怎样的加工,都难以发生龟裂或塌陷的压粉体。
在本发明的成型体的制造方法中,优选所述加工工序具有:一次加工工序,通过对所述压粉体实施一次加工,从而在应该成为所述成型体的区域的周围中保留一部分而形成贯通所述压粉体的加工痕;以及二次加工工序,通过对所述压粉体实施二次加工,除去所述一部分而使所述区域从所述压粉体分离,从而获得所述成型体。
由此,能够在成型体在一次加工工序的中途不从压粉体脱落而与压粉体一体化的状态下处理成型体。因此,能够对着压粉体的成为加工位置基准的点而维持成型体的位置,从而能够抑制成型体的加工精度在一次加工工序中下降。
在本发明的成型体的制造方法中,优选所述一部分成棒状,所述一部分的最小横截面积为0.2mm2以上75mm2以下。
由此,能够防止在一次加工工序中成型体从压粉体脱落,同时在二次加工工序中容易地切断所述一部分,从而能够抑制在那时成型体发生变形等。
本发明的结构体制造方法,其特征在于,烧制通过本发明的成型体的制造方法而得到的所述成型体,获得由金属烧结体构成的结构体。
由此,能够在短时间内容易地制造目标形状的结构体。
本发明的结构体制造方法,其特征在于,具有:通过对利用本发明的成型体的制造方法而得到的所述压粉体实施一次加工,从而在应该成为所述成型体的区域的周围中保留一部分而形成贯通所述压粉体的加工痕,从而获得所述成型体的工序;烧制所述成型体,从而获得金属烧结体的工序;以及除去所述金属烧结体中的对应于所述一部分的部分,从而获得结构体的工序。
由此,能够在短时间内容易地制造目标形状的结构体。
本发明的被切削加工材料,其特征在于,含有金属粉末和粘结剂,相对于所述金属粉末的构成材料的真密度的相对密度为70%以上90%以下,且被供于切削加工。
由此,获得通过被供于切削加工而能够在短时间内容易地削出目标形状的成型体的被切削加工材料。因此,通过烧制该成型体,能够制造目标形状的结构体。
附图说明
图1是示出应用了本发明的被切削加工材料的实施方式的压粉体的立体图。
图2是用于说明加工图1所示的压粉体的形态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的立体图。
图3是用于说明加工图1所示的压粉体的中途的状态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的俯视观察图。
图4是图3的A-A线截面图。
图5是图3的B-B线截面图。
图6是用于说明加工图1所示的压粉体的形态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的截面图。
图7是用于说明加工图1所示的压粉体的形态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的截面图。
图8是示出将图1所示的压粉体进行加工而成的成型体的图。
图9的(a)是示出将图8所示的成型体烧制而成的烧结体的图,是示出通过本发明的结构体制造方法的实施方式而制造后的结构体的俯视观察图,图9的(b)是示出通过组装图9的(a)所示的结构体而得到的钳子的俯视观察图。
图10是示出在样品No.1的结构体的制造中对压粉体实施了一次加工后的状态的照片。
图11是示出通过样品No.1的结构体的制造而得到的钳子的照片。
符号的说明
1压粉体;2成型体;3结构体;5加工工具;11主面;12主面;21成型体;22成型体;25连结部;26加工痕;27加工痕。
具体实施方式
以下,根据附图所示的优选实施方式而对本发明的成型体的制造方法、结构体的制造方法以及被切削加工材料详细地进行说明。
图1是示出应用了本发明的被切削加工材料的实施方式的压粉体的立体图。图2是用于说明加工图1所示的压粉体的形态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的立体图。图3是用于说明加工图1所示的压粉体的中途的状态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的俯视观察图。图4是图3的A-A线截面图。图5是图3的B-B线截面图。图6、7分别是用于说明加工图1所示的压粉体的形态的图,是用于说明本发明的成型体的制造方法的实施方式的截面图。图8是示出将图1所示的压粉体进行加工而成的成型体的图。图9的(a)是示出将图8所示的成型体烧制而成的烧结体的图,是示出通过本发明的结构体制造方法的实施方式而制造后的结构体的俯视观察图,图9的(b)是示出通过组装图9的(a)所示的结构体而得到的钳子的俯视观察图。
此外,在以下的说明中,为了说明上的方便起见,将图4、5的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。
(成型体的制造方法)
本实施方式所涉及的成型体的制造方法具有:压粉工序,将含有金属粉末和粘结剂的组合物加压成型,从而获得图1所示的压粉体1;以及成型体加工工序,使用图2所示那样的加工工具5而对压粉体1实施加工,从而获得图3所示的成型体2。按这种方式得到的成型体2通过被供于后述的结构体制造方法而被烧制,从而成为烧结体。该烧结体是具有高精度地反映了成型体形状的形状的烧结体,能够用作为图9所示那样的结构体3。以下,对各工序依次进行说明。
(1)压粉工序
首先,将含有金属粉末和粘结剂的组合物加压成型,从而获得压粉体(本发明的被切削加工材料的实施方式)1。该压粉体1为了通过被供于后述的成型体加工工序而削出所希望的形状的成型体2而使用。即,压粉体1兼具能够承受住切削加工的机械强度和被加工性。
(1-1)组合物的调制
首先,调制含有金属粉末和粘结剂的组合物。该组合物主要含有金属粉末和粘结剂。
(金属粉末)
金属粉末是金属材料的粉末。该金属材料不特别地限制,只要是能够烧结的材料,则可以为任何的金属材料。如果举出一例,则可以列举出:Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Ir、Pt、Au、Pb、Bi等单体或者含有这些元素的合金等。另外,该金属粉末即可以是将组成互不相同的两种以上的粉末混合而成的混合粉末,也可以是金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末。
其中,作为Fe基合金,可以列举出:例如,不锈钢、低碳素钢、碳素钢、耐热钢、模具钢、高速工具钢、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金等。
另外,作为Ni基合金,可以列举出:例如,Ni-Cr-Fe基合金、Ni-Cr-Mo基合金、Ni-Fe基合金等。
另外,作为Co基合金,可以列举出:例如,Co-Cr基合金、Co-Cr-Mo基合金、Co-Al-W基合金等。
另外,作为Ti基合金,可以列举出:例如,Ti与Al、V、Nb、Zr、Ta、Mo等金属元素的合金,具体来说,可以列举出Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb等。
另外,作为Al基合金,可以列举出:例如硬铝等。
另外,作为构成陶瓷粉末的陶瓷材料,可以列举出:例如像氧化铝、氧化镁、氧化铍、氧化锆、氧化钇、镁橄榄石、块滑石、硅灰石、莫来石、堇青石、铁素体、赛隆、氧化铈这样的氧化物类陶瓷材料;像氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化钨这样的非氧化物类陶瓷材料等。
并且,在上述那样的材料中,也可以含有所谓的难加工材料。在本发明中,能够不管金属材料或陶瓷材料本身的被加工性而制造目标形状的结构体3。因此,通过使用难加工材料的金属粉末,从而能够容易地制造在现有的方法中难以制造的难加工材料的各种结构体3。那时,由于能够不管结构体3的形状而制造尺寸精度高的结构体,因而能够制造附加价值高的结构体,在这一方面上有用。
另外,金属粉末的平均粒径优选为1μm以上15μm以下左右,更优选为2μm以上10μm以下左右。通过使用具有这样的平均粒径的金属粉末,压粉体1成为更加精密的加工变为可能,能够高效地削出具有设计原样的形状的成型体的压粉体。即,如果金属粉末的平均粒径低于上述下限值,则压粉体1整体的机械强度就下降,因而根据在后述的成型体加工工序中被削出的成型体的大小或形状的不同,有可能在加工对象的压粉体1上发生龟裂或塌陷。另外,由于金属粉末的填充性下降,因而金属粉末在压粉体1中的含有率降低。由此,将从压粉体1削出后的成型体在后述的烧制工序中烧制了时,有可能收缩率增大,从而烧结体的尺寸精度下降。另一方面,如果金属粉末的平均粒径超过上述上限值,则在后述的成型体加工工序中加工工具碰撞到金属粉末粒子的概率变高,加工面的平坦性变得易于受到损害,因而根据要削出的成型体的形状不同,有可能成型体的尺寸精度会下降。
此外,金属粉末的平均粒径就是在通过激光衍射法而得到的粒度分布上质量基准的粒度的累积自小径侧起为50%时的粒径。
另外,金属粉末的最大粒径优选为10μm以上100μm以下左右,更优选为10μm以上50μm以下左右。通过使用具有这样的最大粒径的金属粉末,能够特别地提高金属粉末在压粉体1中的填充性。其结果,能够削出在成型体加工工序中的加工精度高且在加工面的平坦性上卓越的成型体2。此外,该高填充性由于主要受金属粉末粒子彼此的填充方式所左右,因而通过在将金属粉末的平均粒径设定于上述范围内的同时,将最大粒径设定于上述范围内,从而该粒子彼此的填充方式就变得特别地良好,可以认为是起因于此而获得的特性。
金属粉末的最大粒径就是在通过激光衍射法而得到的粒度分布上质量基准的粒度的累积自小径侧起为99.9%时的粒径。
并且,在将金属粉末的平均粒径设为D50、将在对金属粉末通过激光衍射法得到的粒度分布上质量基准的粒度的累积自小径侧起为10%时的粒径设为D10、将同样地自小径侧起为90%时的粒径设为D90时,(D90-D10)/D50优选为0.5以上5以下,更优选为1.0以上3.5以下。从金属粉末在压粉体1中的填充性这一观点而言,满足这种条件的金属粉末特别地有用。即,满足这种条件的金属粉末由于粒度分布比较窄,因此就变得能够在压粉时对压粉体1的整体施加更均匀的压缩力。因此,在所获得的压粉体1中,密度变得更加均匀,并且,压粉时的残余应力的变化也被抑制得较小。其结果,成型体21、22就变得难以随着应力在后述的成型体加工工序中释放而变形,并且,后述的烧结时的收缩率变得更加均等,因而能够将随收缩带来的尺寸精度的下降抑制到最小限度。
另外,作为金属粉末,可以使用通过例如雾化法(例如水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羰基法、粉碎法等各种粉末法制造的粉末。
其中,优选使用是通过雾化法制造的金属粉末,更优选使用是通过水雾化法或高速旋转水流雾化法制造的金属粉末。雾化法是一种通过使熔融金属(金属熔液)撞击于高速喷射后的流体(液体或气体)而将金属熔液微粉化,同时冷却,从而制造金属粉末的方法。通过利用这种雾化法来制造金属粉末,能够高效地制造极其微小的粉末。并且,所获得的粉末的粒子形状通过表面张力的作用而变得接近于球形状。因此,在含有这种金属粉末的组合物被加压成型而成为了压粉体1时,可以获得填充率高的压粉体1。
并且,在将金属粉末粒子的短径设为S[μm]、长径设为L[μm]时,由S/L定义的纵横比的平均值优选为0.4以上1以下左右,更优选为0.6以上0.9以下左右。这种纵横比的金属粉末由于其形状变得比较地接近于球形,因而可以提高被压粉了时的填充率。其结果,能够使压粉体1的相对密度最优化。
此外,所谓上述长径,就是在粒子的投影像中所能够取得的最大长度;所谓上述短径,就是在正交于该最大长度的方向上的最大长度。而且,对100个粒子求出纵横比,将其平均值作为上述的“纵横比的平均值”。
另外,金属粉末的振实密度优选为3.5g/cm3以上,更优选为4g/cm3以上。如果是振实密度这样大的金属粉末,则在获得压粉体1时,粒子间的填充性就变得特别地高。因此,最终能够获得相对密度被最适化后的压粉体1。此外,上限值不特别地限制,可以容许至例如金属粉末的真密度程度。
(粘结剂)
作为粘结剂,可以列举出:例如,聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸类树脂;聚苯乙烯等苯乙烯类树脂;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯;聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基吡咯烷酮或它们的共聚物等各种树脂;或者,甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等多糖类;高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘结剂,能够将这些中的一种或两种以上混合而使用。
压粉体1中的粘结剂的含有率虽然根据压粉体1的相对密度和金属粉末的组成等不同而自然决定,但是作为一例,优选为10体积%以上70体积%以下左右,更优选为20体积%以上60体积%以下左右。如果粘结剂的含有率为上述范围内,则在压粉体1被供于了后述的成型体加工工序时,能够获得高的被削性。即,如果粘结剂的含有率低于上述下限值,则存在于金属粉末粒子彼此之间的粘结剂量就会减少,因而金属粉末粒子彼此的粘结力变弱,有可能在加工时压粉体1发生变形。另一方面,如果粘结剂的含有率超过上述上限值,则压粉体1中的金属粉末的含有率就要相对地下降。因此,有可能成型体在烧结时的收缩率增大,从而烧结体的尺寸精度下降。
另外,在这些中,粘结剂尤其优选将聚乙烯醇以及丙烯酸类树脂中的至少一方作为主材料,更优选将双方的混合物作为主材料。将这样的成分作为主材料的粘结剂能够特别地提高压粉体1的被削性。即,含有如此的粘结剂的压粉体1,由于在被供于了后述的成型体加工工序时,通过加工工具而获得的加工性(被削性)特别地高,因而成为易于加工成设计原样的形状的压粉体。其结果,能够特别高效地削出具有设计原样的形状的成型体。
粘结剂中的聚乙烯醇的含有率以及丙烯酸类树脂的含有率分别优选为5质量%以上100质量%以下,更优选为10质量%以上95质量%以下。通过将聚乙烯醇的含有率以及丙烯酸类树脂的含有率分别设定于上述范围内,从而能够使压粉体1的被削性与保形性兼容。因此,能够由压粉体1削出设计原样的形状,从而获得尺寸精度更高的成型体。
另外,在同时使用聚乙烯醇和丙烯酸类树脂的情况下,在将丙烯酸类树脂的含有率设为1时,优选,聚乙烯醇的含有率以质量比而为0.2以上5以下,更优选为0.5以上3以下。通过将聚乙烯醇和丙烯酸类树脂的混合率设定于上述范围内,从而能够使压粉体1的被削性与保形性更加高度地兼容,能够在成型体加工工序中削出尺寸精度格外高的成型体。
此外,在这种情况下,也可以使用使聚乙烯醇和丙烯酸类树脂共聚而成的共聚物。通过使用这种共聚物,从而在上述那样的同时使用的效果变得更加显著的同时,压粉体1的匀质性变得特别地高,因而有助于成型体的尺寸精度的提高。
作为如此的共聚物,例如,可以列举出将丙烯酸类树脂与被部分皂化后的聚乙烯醇共聚了的共聚物等。
其中,作为聚乙烯醇,优选使用其皂化度为90mol%以上98mol%以下的聚乙烯醇,更优选使用为92mol%以上94mol%以下的聚乙烯醇。这样的聚乙烯醇在压粉体1被供于了后述的成型体加工工序时,有助于对压粉体1赋予更高的被削性。取得如此的效果的理由虽然尚不明确,但作为理由之一,可以列举出通过聚乙烯醇的皂化度处于上述范围内,从而聚乙烯醇的羟基的含有率被最优化。即,如果羟基的含有率被最优化,则在将金属粉末造粒时,聚乙烯醇就变得容易存在于金属粒子彼此之间,从而造粒性增高。这可以认为,是由于通过羟基的含有率被最优化,从而金属粉末与聚乙烯醇之间的氢键的强度增大了。如果通过这种方式而造粒性增高,则就能够容易地制造粒度分布整齐的造粒粉末,通过使用如此的造粒粉末,从而能够获得匀质且压粉密度高的压粉体1。这样的压粉体1,由于金属粉末与粘结剂在内部均匀地分散着,因而成为不论实施怎样的加工,都难以产生龟裂或塌陷的压粉体。
此外,上述的聚乙烯醇的皂化度依照JISK6726规定的方法测定。
另外,作为聚乙烯醇,优选使用其聚合度为100以上3000以下左右的聚乙烯醇,更优选使用200以上2500以下左右的聚乙烯醇。这样的聚乙烯醇在压粉体1被供于了后述的成型体加工工序时,能够提高由粘结剂所带来的金属粉末粒子彼此的结合性,因而有助于对压粉体1赋予更高的被削性。另外,通过聚合度处于上述范围内,聚乙烯醇对极性溶剂的溶解性变得良好。因此,当制造压粉体1而将金属粉末造粒了时,由于含有聚乙烯醇的粘结剂一边均匀地附着于金属粉末粒子的周围,一边被造粒,因此获得更加匀质的压粉体1。如此的压粉体1使不论实施怎样的加工,都削出设计原样的形状的成型体变为可能。
此外,上述的聚乙烯醇的聚合度依照JISK6726规定的方法而测定。
另外,在压粉体1中,除了金属粉末和粘结剂以外,也可以根据需要而添加分散剂、润滑剂、增塑剂、防氧化剂、防锈剂、表面活性剂、脱脂促进剂等各种添加剂。在这种情况下,这些添加剂的总量优选以成为压粉体1中的10质量%以下的方式而设定。
其中,作为增塑剂,可以列举出:例如邻苯二甲酸酯(例如:DOP、DEP、DBP)、己二酸酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯等,能够将这些中的一种或两种以上混合而使用。
另外,作为润滑剂,可以列举出:例如,蜡类、高级脂肪酸、醇类、脂肪酸金属盐、非离子表面活性剂、硅酮类润滑剂等,可以使用这些中的一种或两种以上的混合物。
其中,作为蜡类,可以列举出:例如,像堪地里拉蜡、巴西棕榈蜡、米糠蜡、木蜡、霍霍巴油这样的植物类蜡;像蜂蜡、羊毛脂、鲸蜡这样的动物类蜡;像褐煤蜡、地蜡、白蜡这样的矿物类蜡;像石蜡、微晶蜡、凡士林这样的石油类蜡等天然蜡;聚乙烯蜡这样的合成烃;褐煤蜡衍生物、石蜡衍生物、微晶蜡衍生物这样的改性蜡;硬化蓖麻油、硬化蓖麻油衍生物这样的氢化蜡;12-羟基硬脂酸这样的脂肪酸;硬脂酸酰胺这样的酸酰胺;邻苯二甲酰亚胺这样的酯等合成蜡。
另外,作为高级脂肪酸,可以列举出:例如,硬脂酸、油酸、亚油酸等,尤其是如月桂酸、十四烷酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸这样的饱和脂肪酸优选使用。
另外,作为醇类,可以列举出:例如,多元醇、聚乙二醇、聚甘油等,尤其是鲸蜡醇、硬脂醇、油醇、甘露醇等优选使用。
另外,作为脂肪酸金属盐,可以列举出:例如,像月桂酸、硬脂酸、琥珀酸、硬脂酰乳酸、乳酸、邻苯二甲酸、安息香酸、羟基硬脂酸、蓖麻油酸、环烷酸、油酸、棕榈酸、芥酸这样的高级脂肪酸与像Li、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Sn、Pb、Cd这样的金属的化合物,尤其是硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、油酸钙、油酸锌、油酸镁等优选使用。
另外,作为非离子表面活性剂类润滑剂,可以列举出:例如ElectrostripperTS-2、ElectrostripperTS-3(均为花王株式会社制)等。
另外,作为硅酮类润滑剂,可以列举出:例如,二甲基聚硅氧烷及其改性物、羧基改性硅酮、α-甲基苯乙烯改性硅酮、α-烯烃改性硅酮、聚醚改性硅酮、氟改性硅酮、亲水性特殊改性硅酮、烯烃聚醚改性硅酮、环氧改性硅酮、氨基改性硅酮、酰胺基改性硅酮、醇改性硅酮等。
在这些中,组合物尤其优选含有润滑剂作为添加剂,并优选含有高级脂肪酸以及脂肪酸金属盐中的至少一种。这些添加剂在能够特别地提高金属粉末粒子彼此的润滑性的同时,还能够特别地抑制向粘结剂的不良影响。因此,能够更加提高上述的粘结剂所带来的被削性。即,通过润滑剂提高金属粉末粒子彼此的润滑性,从而在压粉体1由加工工具加工时,能够使金属粉末粒子彼此的摩擦阻力或加工工具与金属粉末粒子的摩擦阻力变小,能够抑制由于加工引起的压粉体1意外变形(龟裂或塌陷等)的产生。因此,如此的含有润滑剂的压粉体1就是使在被供于了后述的成型体加工工序时,特别高效地削出具有设计原样的形状的成型体变为可能的压粉体。
并且,在用于制造压粉体1的组合物中,也可以根据需要而含有溶剂。该溶剂只要是能够溶解或分散粘结剂的溶剂,则就不特别地限定,除了水之外,还可以使用松油醇、丁基卡必醇、丙酮、甲苯等有机溶剂。
另外,该组合物根据需要既可以呈经过造粒工艺而得到的造粒粉末的形态,也可以呈经过混炼工艺而得到的混炼物的形态。这些形态可以根据后述的组合物的成型方法不同而适当选择。
其中,造粒粉末的平均粒径虽然没有特别的限制,但是优选为10μm以上300μm以下,更优选为30μm以上150μm以下。由此,在后述的压粉体1的制造中,加压力就变得易于施加于造粒粉末。其结果,可以获得在加工容易性和保形性上都卓越的压粉体1。
此外,造粒粉末的平均粒径就是在通过激光衍射法得到的粒度分布上质量基准的粒度的累积自小径侧起为50%时的粒径。
并且,造粒粉末的平均粒径优选为其所含有的金属粉末的平均粒径的2倍以上30倍以下,更优选为3倍以上20倍以下。通过将造粒粉末的平均粒径设定于上述范围内,从而能够更加提高压粉体1的加工容易性和保形性。
(1-2)压粉体的制造
接下来,将调制后的组合物加压成型,获得压粉体1。
成型方法没有特别的限制,而可以列举出:压制成型法、挤出成型法、注射成型法等。
压制成型法中的成型压力优选为10MPa以上1000MPa以下(0.1t/cm2以上10t/cm2以下)左右,更优选为50MPa以上300MPa以下左右。
另外,压制成型法中的成型温度作为组合物的温度而优选为20℃以上70℃以下左右。
挤出成型法中的成型压力优选为10MPa以上500MPa以下(0.1t/cm2以上5t/cm2以下)左右,更优选为50MPa以上200MPa以下左右。
另外,挤出成型法中的成型温度作为组合物的温度而优选为80℃以上210℃以下左右。
注射成型法中的成型压力优选为10MPa以上500MPa以下(0.1t/cm2以上5t/cm2以下)左右,更优选为50MPa以上200MPa以下左右。
另外,注射成型法中的成型温度作为组合物的温度而优选为80℃以上210℃以下左右。
通过将成型压力以及成型温度设定于上述范围内,从而获得具有高的相对密度且在机械特性上卓越的压粉体1。即,通过金属粉末粒子彼此适度地填充,从而压粉体1的机械特性变得十分地高,从而获得能够承受住后述的成型体加工工序的压粉体1。并且,利用上述成型温度,粘结剂熔融,其后通过被冷却而固化,从而金属粉末粒子彼此经由粘结剂而被固定。从这样的观点来说,也能够提高压粉体1的机械特性。然后,通过对这样的压粉体1实施加工,从而能够高效地削出尺寸精度高的成型体2。
在此,含有金属粉末和粘结剂等的压粉体1在成型体加工工序中的被削性和保形性由其压粉状态所左右。
本发明人对这样的被削性与保形性的平衡反复进行了专心研究。于是得出:在将压粉体1的相对密度设定为了70%以上90%以下时,能够在压粉体1中使高被削性与高保形性兼容,直至完成了本发明。
即,由于考虑到如果压粉体1的相对密度低于上述下限值,则金属粉末或粘结剂在压粉体1中的填充性就降低,或者金属粉末在压粉体1中的含有率降低,因此,其结果有可能在成型体加工工序中压粉体1变得易于变形,或者在烧结时压粉体2的收缩率大而易于变形。另一方面,由于考虑到如果压粉体1的相对密度超过上述上限值,则压粉时的应力就变得易于残留于压粉体1内,或者粘结剂在压粉体1中的含有率下降而机械强度降低,因此,其结果有可能在成型体加工工序中已残留于压粉体1中的应力被释放而压粉体1变得易于变形,或者因与加工工具的干涉而压粉体1变得易于变形。
此外,压粉体1的相对密度通过测定压粉体1的密度,再算出该密度对金属粉末的构成材料的真密度的相对值而求出。
另外,压粉体1的形状没有特别的限制,可以为例如长方体、立方体、球体、多边形柱状体等,而图1所示的压粉体1呈圆盘状(圆柱状)。这种形状的压粉体1由于压粉时的压缩力对组合物易于均等地施加,因而成为更加匀质的压粉体。因此,通过使用呈圆盘状的压粉体1,从而能够高效地削出目标形状的成型体2。
此外,在后述的成型体加工工序中,将就通过对呈圆盘状的压粉体1中的相当于圆柱的2个底面的主面11以及主面12(参照图1)实施加工,从而削出成型体2的例子进行说明。
(2)成型体加工工序
下面,如图2所示,对已获得的压粉体1实施机械加工(成型体加工工序)。由此,从压粉体1削出预期的形状。在本实施方式中,作为一例,将对削出如图3所示那样的2个成型体21、22的情况进行说明。此外,在本说明书中,也有时将这些2个成型体21、22统一称为“成型体2”。
此外,在该成型体加工工序中,虽然也可以做到通过一次的机械加工而从压粉体1一次性地削出成型体2,但是在本实施方式中,对将成型体加工工序分为了“一次加工工序”和“二次加工工序”两次的情况进行说明。
(2-1)一次加工工序
首先,对图1所示的压粉体1实施一次加工(一次加工工序)。
图3所示的压粉体1示出了成型体加工工序的中途即一次加工工序后的状态,在该压粉体1内已经被削出的2个成型体21、22成为构成最终被用作为手术器具的钳子的2个结构体。这些结构体就是通过被组装而成为开闭自如的“剪子”状的钳子的结构体。
在图3~图5所示的压粉体1上,形成有以包围2个成型体21、22的周围的方式而设置的、使其贯通压粉体1而构成的加工痕26和不使其贯通的加工痕27。在一次加工工序中,通过利用机械加工而形成这种加工痕26、27,从而削出了目标形状的成型体2。
另外,在由加工痕26完全地包围了各成型体21、22的情况下,成型体21、22就会从压粉体1脱落,因此为了防止该脱落,在一次加工工序中,在2个成型体21、22的周围,局部设置有无加工痕26的部分。该部分是成型体21、22与压粉体1连结的连结部25。通过设置这种连结部25,成型体21、22就会在一次加工工序的中途不从压粉体1脱落而与压粉体1一体化的状态下被处理。因此,能够对着压粉体1的成为加工位置基准的点而维持成型体21、22的位置,从而能够抑制成型体21、22的加工精度在一次加工工序中的下降。此外,也可以不形成加工痕26,由加工痕27包围各成型体21、22。在这种情况下,虽然在后述的二次加工工序中应该加工的体积增多,但是,能够更加地抑制成型体21、22的加工精度在一次加工中的下降。
另外,图3~5所示的连结部25通过形成不贯通压粉体1的加工痕27而被成型为细长的棒状,以很少的横截面积连结了成型体21、22与压粉体1之间。因此,在二次加工工序中,能够以很弱的力切断该连结部25。其结果,能够在防止成型体21、22随连结部25的切断作业而变形或毁坏的同时,使成型体21、22从压粉体1分离。
另外,图3所示的连结部25沿着各成型体21、22的周围而各个每一定间隔地设置有多个。由此,各成型体21、22的负重被分散到各连结部25上,因此各连结部25的折断或各成型体21、22的变形等就会受到抑制。在各成型体21、22的周围设置连结部25的间隔根据各成型体21、22的厚度或大小、连结部25的最小横截面积、压粉体1的相对密度等适当设定,而作为一例,可以为1mm以上50mm以下左右。
此外,图3所示的各连结部25的形状只是一个例子,而可以为任何形状。例如,各连结部25的横截面形状为圆形、多边形以及其它形状均可。在那种情况下,各连结部25的最小横截面积优选为0.2mm2以上75mm2以下,更优选为0.5mm2以上50mm2以下。通过将各连结部25的最小横截面积设定于上述范围内,从而能够防止在一次加工工序中成型体21、22从压粉体1脱落,同时在后述的二次加工工序中容易地切断各连结部25,从而能够抑制在那时成型体21、22发生变形等。
即,在各连结部25的最小横截面积低于上述下限值的情况下,各连结部25的机械强度就变得不足,从而连结部25就会折断,根据成型体21、22的形状不同,有可能随着其折断而发生变形。另一方面,在各连结部25的最小横截面积超过上述上限值的情况下,在后述的二次加工工序中各连结部25就变得难以切断,从而有可能在切断作业时成型体21、22上带有变形等。
此外,在考虑了后述的二次加工工序中的工作效率的情况下,最好是被设于各成型体21、22上的连结部25的个数尽可能少且各连结部25的最小横截面积尽可能地小,但是,在考虑了一次加工工序中的成型体21、22的变形难易性的情况下,最好是被设于各成型体21、22上的连结部25的个数尽可能多且各连结部25的最小横截面积尽可能地大,因此,只要做到立足于这些情况来决定连结部25的个数和最小横截面积就可以。
图4是图3的A-A线截面图,各连结部25呈具有平行于压粉体1的主面11、12的长轴的细长棒状,其长度L虽然可以根据加工工具的直径而适当设定,但是,优选为0.1mm以上10mm以下左右,更优选为0.5mm以上8mm以下左右。
另外,各连结部25的厚度t优选设定为长度L的5%以上90%以下左右,更优选设定为10%以上80%以下左右。由此,各连结部25就成为具有对于支撑各成型体21、22足够的机械强度的连结部。
图3的A-A线沿连结部25的长轴而画出,B-B线以横截加工痕26的方式而画出。
图5是该B-B线截面图,在未设有连结部25的部分上,成型体2经由加工痕26而与压粉体1隔离。因此,在图3所示的压粉体1中,只需要在二次加工工序中切断连结部25,就能够使通过加工痕26的形成而已被削出的成型体21、22始终高尺寸精度地从压粉体1分离。
此外,在压粉体1上实施一次加工时,压粉体1通常以其主面11、12的任意一个接触于加工装置的工作台的上面的方式而被载置。因此,在一次加工中,为了形成具有图4、5所示那样的截面形状的加工痕26、27,可以按如下方式进行:例如,如图6所示,首先,从主面11一侧进行加工,其后,使压粉体1的表里翻转,如图7所示那样从主面12一侧进行加工。如果如此地进行,则在一次加工时,对于隐藏于成型体21、22的暗处的部位,也能够进行加工。
但是,根据压粉体1的保持方法的不同,也有时不需要该压粉体1的翻转作业。例如,在具有压粉体1的外周部分等不用于成型体21、22的形成的区域的情况下,通过只保持该区域,从而能够不进行压粉体1的翻转这样的调换作业而进行一次加工工序。在这种情况下,优选使用可以进行多轴控制的加工装置。
在一次加工上,能够使用任何的加工装置。例如,可以列举出:加工中心、铣床、钻床、车床等。其中,优选使用具备有CAM(computer aidedmanufacturing:计算机辅助制造)系统的加工装置。在CAM系统中,可以进行能够忠实地再现通过CAD(computer aided design:计算机辅助设计)系统设计好的模型那样精密的加工。因此,即使不是熟练技术员等,也能够高效地削出接近于目标形状的成型体21、22,在这一方面上是有用的。
(2-2)二次加工工序
接下来,对一次加工工序后的压粉体1实施二次加工(二次加工工序)。
图8示出通过成型体加工工序即二次加工工序而得到的成型体21、22的状态。
图8所示的成型体21、22是通过切断、除去图3所示的各连结部25的二次加工而得到的产品。这些连结部25虽然是由含有金属粉末的压粉体构成的,却具有对于支撑成型体21、22必要且足够的机械特性,可塑性也高。这可以认为,正是由于含有连结部25的压粉体1的机械特性是主要取决于由粘结剂产生的、将金属粉末粒子彼此结合的力和金属粉末粒子彼此的摩擦阻力的特性而获得的效果。因此,切断、除去连结部25比较容易,在将连结部25除去后的痕迹上,易于获得平滑面,具有这样的优点。即,能够使几乎不受将连结部25除去后的影响而尺寸精度高的成型体21、22从压粉体1分离。
并且,切断、除去连结部25的二次加工由于加工所需的力小且成为加工对象的体积有限,因而除了由上述那样的加工装置进行的加工以外,还能够手工进行。
以上,对成型体加工工序进行了说明,但是,在成型体加工工序中将工序分开的次数不限于上述的两次,也可以分成三次以上。
此外,由于成型体2在后述的烧制工序中收缩,因而在本成型体加工工序中,根据其收缩量而以烧结体的形状和大小变为目标产品的方式适当设定成型体2的形状和大小。
(结构体的制造方法)
(第1实施方式)
首先,对本发明的结构体制造方法的第1实施方式进行说明。
本实施方式所涉及的结构体制造方法具有烧制通过上述实施方式所涉及的成型体的制造方法而制造后的成型体2,从而获得烧结体的工序。通过这种方式而获得图9所示的结构体3。
(1)烧制工序
首先,也可以在烧制之前,对成型体2实施脱脂处理。通过实施脱脂处理(脱除粘结剂处理),从而获得脱脂体。
具体而言,通过加热成型体2而使粘结剂分解,从而从成型体2中除去,通过该过程而进行脱脂处理。
作为该脱脂处理,可以列举出例如加热成型体2的方法、将成型体2暴露于分解粘结剂的气体的方法等。
在采用加热成型体2的方法的情况下,成型体2的加热条件虽然根据粘结剂的组成或混合量而有些不同,但是优选为温度100℃以上750℃以下×0.1小时以上20小时以下的程度,更优选为150℃以上600℃以下×0.5小时以上15小时以下的程度。由此,能够不使成型体2烧结而必要且充分地进行成型体2的脱脂。其结果,能够防止粘结剂成分大量地残留于脱脂体的内部。
另外,作为加热成型体2时的环境,没有特别的限制,可以列举出:氢这样的还原性气体环境;氮、氩这样的惰性气体环境;大气这样的氧化性气体环境或者将这些环境减压后的减压环境等。
另一方面,作为分解粘结剂的气体,可以列举出例如臭氧气体等。
并且,这种脱脂工序通过分为脱脂条件不同的多个过程(步骤)而进行,从而能够更加迅速而又以不使其残存于成型体2的方式分解、除去成型体2中的粘结剂。
另外,也可以根据需要而对脱脂体实施切削、研磨、切断等机械加工。脱脂体由于硬度比较低且比较地富于可塑性,因而能够在防止脱脂体的形状塌陷的同时,容易地实施机械加工。根据这种机械加工,能够容易地获得最终尺寸精度高的烧结体。
此外,在成型体2中的粘结剂量少的情况下,有时能够在后述的烧制处理中兼带脱脂处理,因而在那种情况下,能够省略脱脂处理。
接着,对脱脂体(或者成型体2)实施烧制处理。
通过该烧制,脱脂体中的金属粉末在粒子彼此的界面上发生扩散,直至烧结。由此,获得金属粉末的烧结体,从而获得结构体3。
烧制温度根据已用于成型体2的制造的金属粉末的组成或粒径等不同而不同,而作为一例,可以设定为980℃以上1330℃以下左右。另外,优选设定为1050℃以上1260℃以下左右。
另外,烧制时间可以设定为0.2小时以上7小时以下,但优选设定为1小时以上6小时以下左右。
此外,在烧制工序中,也可以在中途使烧结温度和后述的烧制环境变化。
通过将烧制条件设定于这样的范围,从而能够在防止烧结过度进行而成为过烧结,从而晶体组织肥大化的同时,使整个脱脂体充分地烧结。其结果,能够获得高密度且在机械特性上卓越的烧结体。
另外,烧制时的环境没有特别的限制,但在考虑了防止金属粉末显著氧化的情况下,优选使用如氢这样的还原性环境、如氩这样的惰性气体环境或者将这些环境减压后的减压环境等。
此外,在图9所示的结构体3中,图9的(a)所示的结构体3是将成型体2烧制后的结构体,图9的(b)所示的结构体3是将图9的(a)所示的结构体3组装后的结构体,是作为手术用具之一的钳子。
如以上那样,根据本发明的结构体制造方法,通过加工金属粉末粒子彼此由粘结剂粘结而成的压粉体1而削出具有目标形状的成型体2,再通过对其烧制而获得了目标形状的烧结体(结构体3)。因此,与在金属材料上实施加工的情况相比,能够非常容易且短时间地进行加工作业,还能够提高加工精度。其结果,能够在短时间内容易地获得目标形状的结构体3。
并且,由于加工精度高,因而能够通过CAM系统而使由CAD系统生成的设计数据忠实地反映至成型体2的形状上。因此,即使不是具有高度的技术的熟练人员,也能够制造目标形状的结构体3。
并且,即使压粉体1中所含有的金属粉末为难加工材料或难削材料的粉末,压粉体1的被削性也几乎不受其影响。因此,即使对于由难加工材料构成的结构体3,也仍然能够在短时间内容易地获得目标形状的产品。
另外,在压粉体1的切削加工中,在压粉体1与加工工具5之间所发生的摩擦与在金属材料上实施切削加工的情况相比非常地小。因此,在本发明中,无需使用加工工具5等的冷却所需要的切削油,从而能够抑制由切削油的接触所引起的金属粉末的变质、劣化。并且,切削油的清洗也变得不需要,因而能够一面抑制环境负荷,一面谋求结构体3制造的低成本化。
并且,由于在压粉体1与加工工具5之间所发生的摩擦小,因而能够抑制加工工具5的磨损。因此,加工工具5的寿命延长,相应地,能够谋求低成本化以及高效率化。
(第2实施方式)
接下来,对本发明的结构体制造方法的第2实施方式进行说明。
以下,对第2实施方式进行说明,但是,在以下的说明中,以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明,而对于同样的事项,省略其说明。
本实施方式除了烧制工序位于相当于一次加工工序的工序与相当于二次加工工序的工序之间以外,与第1实施方式都同样。因此,相当于第1实施方式的二次加工工序的工序(后述的“烧结体加工工序”)不是对压粉体1的加工工序,而是对将压粉体1烧结而成的烧结体的加工工序。
(1)压粉工序
首先,通过与第1实施方式同样的方式而获得压粉体1。
(2)成型体加工工序
接着,通过与第1实施方式的一次加工工序同样的方式而获得形成有成型体2以及各连结部25的压粉体1。此外,在本实施方式中,只指对压粉体1的一次加工工序作为成型体加工工序。
(3)烧制工序
接着,对形成有成型体2以及各连结部25的压粉体1实施烧制处理。由此,形成有成型体2以及各连结部25的压粉体1达到烧结,获得烧结体。
(4)烧结体加工工序
接着,对已获得的烧结体实施与第1实施方式的二次加工工序同样的加工。即,切断、除去烧结体中的、相当于连结部25的部位。由此,获得成型体2的烧结体即结构体3。
在以上那种第2实施方式中,在烧结体加工工序中应该加工的部分也是烧结体中的相当于连结部25的部位,是与整个烧结体的大小相比非常小的加工面积就可解决的部位。因此,能够高效地进行烧结体加工工序,并且,在加工时,成型体2的形状难以受到影响,因而与第1实施方式同样,能够容易地获得尺寸精度高的烧结体(结构体3)。
于是,在以上那种第2实施方式中,也获得与第1实施方式同样的作用、效果。
以上,虽然根据优选的实施方式,对本发明的成型体的制造方法、结构体的制造方法以及被切削加工材料进行了说明,但本发明并非限于此。
(实施例)
接下来,对本发明的具体实施例进行说明。
1.压粉体的制造
(样品No.1)
(1)首先,将Co-Cr-Mo-Si-N基合金的原材料在高频感应炉中熔融,同时通过高速旋转水流雾化法将其粉末化,从而获得了金属粉末。接着,使用开孔为150μm的标准筛而进行了分级。将在后面说明所得到的金属粉末的合金组成。此外,在合金组成的鉴定上,使用了SPECTRO公司制固体发光光谱分析装置(火花发光分析装置),型号:SPECTROLAB,类型:LAVMB08A。另外,在C(碳)的定量分析上,使用了LECO公司制碳、硫分析装置CS-200。
Co-Cr-Mo-Si-N基合金的组成比:Co为主成分,Cr的含有率为26质量%以上35质量%以下,Mo的含有率为5质量%以上12质量%以下,Si的含有率为0.3质量%以上2.0质量%以下,N的含有率为0.09质量%以上0.5质量%以下。
另外,Co-Cr-Mo-Si-N基合金的维氏硬度为500,真密度为8.32g/cm3。
(2)接着,将粘结剂溶解于水而调制了粘结剂溶液。此外,水在粘结剂溶液中的量设定为每1g粘结剂50g。另外,作为粘结剂,使用了聚乙烯醇。此外,所使用的聚乙烯醇的物性正如表1所示那样。
(3)接着,将金属粉末投入到了造粒装置的处理容器内。然后,一边使粘结剂溶液从造粒装置的喷嘴向处理容器内的金属粉末喷雾,一边对金属粉末转动、造粒,获得了造粒粉末(组合物)。
(4)接着,使用已得到的造粒粉末,在以下的成型条件下成型而获得了压粉体。所得到的压粉体是直径100mm、厚度15mm的圆盘状。另外,压粉体的相对密度为84%。
(成型条件)
成型方法:压制成型
成型压力:100MPa(1t/cm2)
(5)接着,使用五轴加工机对已获得的压粉体实施了切削加工(一次加工)。由此,在压粉体中,以图3所示的成型体和连结部被削出的方式形成了加工痕。此外,图3所示的成型体是能够成为用作为手术器具的钳子用的结构体的成型体。另外,在加工的中途,进行了使压粉体的表里翻转的作业。并且,在切削加工时,未使用切削油。
此外,连结部的最小横截面积确认了分别包括在1mm2以上10mm2以下的范围内。
将显示对压粉体1实施了一次加工后的状态的照片示于图10。
(6)接着,实施了切断、除去连结部的加工(二次加工)。由此,使如图8所示那样的成型体从压粉体进行了分离。
(7)接着,在以下的脱脂条件下对被削出后的成型体实施脱脂处理,获得了脱脂体。
(脱脂条件)
加热温度:470℃
加热时间:1个小时
加热环境:氮环境
(8)接着,在以下的烧制条件下对已得到的脱脂体实施烧制处理,获得了如图9的(a)所示那样的烧结体(结构体)。
(烧制条件)
加热温度:1300℃
加热时间:3个小时
加热环境:氩环境
(9)接着,组装已得到的烧结体,从而获得了如图9的(b)所示那样的钳子(结构体)。
将通过这种方式获得的钳子的照片示出于图11。
(样品No.2~17)
除了如表1所示那样地变更了压粉体的制造条件以外,分别通过与样品No.1同样的方式而获得了钳子(结构体)。此外,表中记载的ASTM F75指ASTM规格中的钴铬合金的铸造材料F75。另外,表中记载的SKU51是JIS规格中所规定的高速工具钢的一种。
(样品No.18)
准备了满足作为钴铬合金铸造材料的ASTM规格的F75的铸锭。
接着,使用五轴加工机而对该铸锭实施了切削加工。由此,从铸锭削出了如图9的(a)所示那样的部件。另外,在切削加工时,使用了切削油。于是,用清洗用的有机溶剂对已削出的部件进行了清洗。
接着,组装已得到的部件,从而获得了如图9的(b)所示那样的钳子。
(样品No.19、20)
除了如表1所示那样地变更了压粉体的制造条件以外,分别通过与样品No.1同样的方式而获得了钳子(结构体)。
到此为止,将各样品No.结构体的制造条件示出于表1中。
此外,在表1中,对相当于本发明的样品,显示为“实施例”,对不相当于本发明的样品,显示为“比较例”。
2.结构体的评价
2.1尺寸精度的测定
对各样品No.的结构体测定了其尺寸。然后,比较测定后的尺寸和设计数据的尺寸,按照以下的评价基准而评价了尺寸精度。
(尺寸精度的评价基准)
◎:尺寸精度非常地高(与设计值的偏离量不足0.2mm)
○:尺寸精度高(与设计值的偏离量为0.2mm以上0.5mm以下)
△:尺寸精度稍高(与设计值的偏离量为0.5mm以上0.7mm以下)
×:尺寸精度低(与设计值的偏离量为0.7mm以上)
2.2加工时间的评价
在获得各样品No.的结构体时,求出了直至由压粉体削出成型体为止所需要的时间(加工时间)。接着,在将直至削出No.16的成型体为止所需要的时间设为1时,求出了直至削出各样品No.的成型体为止所需要的时间的相对值。然后,按照以下的评价基准而评价了所求得的相对值。
(加工时间的评价基准)
◎:加工时间非常短(相对值不足0.7)
○:加工时间短(相对值为0.7以上0.85以下)
△:加工时间稍短(相对值为0.85以上1以下)
×:加工时间长(相对值为1以上)
2.3加工面的表面粗糙度的评价
对各样品No.的结构体,按照以下的评价基准而评价了相当于从压粉体削出了时的加工面的面的表面粗糙度。
(加工面的表面粗糙度的评价基准)
◎:表面粗糙度非常小
○:表面粗糙度小
△:表面粗糙度稍小
×:表面粗糙度大
到此为止,将2.1~2.3的评价结果示出于表1。
表1
从表1中可以清楚地看出,采用相当于实施例的方法所制造的结构体是尺寸精度高的产品。另外,结构体的制造所需要的时间相对地短,并且,加工面的表面粗糙度小,平滑性比较高。
另一方面,采用相当于比较例的方法所制造的结构体,其尺寸精度低。由此情况可看出,不论压粉体的相对密度过低还是过高,所制造的结构体的尺寸精度都下降。另外,可知,在由铸锭削出结构体的情况下,虽然尺寸精度很高,但是加工所需要的时间却非常地长。
Claims (8)
1.一种成型体的制造方法,其特征在于,具有:
压粉工序,将含有金属粉末和粘结剂的组合物加压成型,从而获得相对于所述金属粉末的构成材料的真密度的相对密度为70%以上90%以下的压粉体;以及
加工工序,对所述压粉体实施加工,从而获得成型体。
2.根据权利要求1所述的成型体的制造方法,其特征在于,所述金属粉末的平均粒径为1μm以上15μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的成型体的制造方法,其特征在于,所述粘结剂含有皂化度为90mol%以上98mol%以下的聚乙烯醇。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的成型体的制造方法,其特征在于,所述加工工序具有:
一次加工工序,通过对所述压粉体实施一次加工,从而在应该成为所述成型体的区域的周围中保留一部分而形成贯通所述压粉体的加工痕;以及
二次加工工序,通过对所述压粉体实施二次加工,除去所述一部分而使所述区域从所述压粉体分离,从而获得所述成型体。
5.根据权利要求4所述的成型体的制造方法,其特征在于,
所述一部分成棒状,
所述一部分的最小横截面积为0.2mm2以上75mm2以下。
6.一种结构体的制造方法,其特征在于,烧制通过权利要求1至5中的任一项所述的成型体的制造方法而得到的所述成型体,获得由金属烧结体构成的结构体。
7.一种结构体的制造方法,其特征在于,具有:
通过对利用权利要求1至3中的任一项所述的成型体的制造方法而得到的所述压粉体实施一次加工,从而在应该成为所述成型体的区域的周围中保留一部分而形成贯通所述压粉体的加工痕,从而获得所述成型体的工序;
烧制所述成型体,从而获得金属烧结体的工序;以及
除去所述金属烧结体中的与所述一部分对应的部分,从而获得结构体的工序。
8.一种被切削加工材料,其特征在于,含有金属粉末和粘结剂,相对于所述金属粉末的构成材料的真密度的相对密度为70%以上90%以下,且被提供用于切削加工。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014-016648 | 2014-01-31 | ||
JP2014016648A JP6273869B2 (ja) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | 成形体の製造方法および構造体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104815979A true CN104815979A (zh) | 2015-08-05 |
CN104815979B CN104815979B (zh) | 2018-09-25 |
Family
ID=53726589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510015289.9A Active CN104815979B (zh) | 2014-01-31 | 2015-01-12 | 成型体的制造方法、结构体的制造方法及被切削加工材料 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150217371A1 (zh) |
JP (1) | JP6273869B2 (zh) |
CN (1) | CN104815979B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107598151A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-19 | 成都科宁达材料有限公司 | 一种含Ta的牙科用3D打印钴铬钼合金粉末及其制备方法 |
CN107921535A (zh) * | 2016-04-07 | 2018-04-17 | 住友电气工业株式会社 | 制作烧结体的方法及烧结体 |
CN110267756A (zh) * | 2017-02-08 | 2019-09-20 | 住友电工烧结合金株式会社 | 用于制造烧结部件的方法和烧结部件 |
CN111644628A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-09-11 | 浙江百达精工股份有限公司 | 粉末冶金零件制造方法 |
CN112935242A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 广东正信硬质材料技术研发有限公司 | 一种用于粉末冶金的粉末粘合剂及其制备方法 |
CN113427001A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-24 | 上海森永工程设备有限公司 | 一种多孔质烧结体的制备方法及多孔质烧结体 |
CN113976917A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-28 | 西安汇创贵金属新材料研究院有限公司 | 一种光固化增材制造贵金属生坯的脱脂方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6489394B1 (ja) * | 2018-03-02 | 2019-03-27 | 株式会社小西鋳造 | 鋳造用砂型の製造方法 |
JP6558614B1 (ja) * | 2019-02-13 | 2019-08-14 | 株式会社小西鋳造 | 砂ブロックの製造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55122804A (en) * | 1979-03-15 | 1980-09-20 | Toshiba Corp | Production of sintered part |
JPS6092404A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-24 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 粉末焼結品の製造方法 |
JPS63251130A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-18 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 小径ドリルの製造方法 |
JP2003305593A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-28 | Toyo Tanso Kk | 粉末成形体の製造方法 |
CN1647874A (zh) * | 2004-01-28 | 2005-08-03 | 博格华纳公司 | 一种制备具有复杂形状的烧结硬化粉末金属件的方法 |
CN101667496A (zh) * | 2008-09-03 | 2010-03-10 | 株式会社日立制作所 | 电触点及其制造方法以及电力开关 |
US20130167447A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Diamond Innovations, Inc. | Near-Net Cutting Tool Insert |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11315305A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
TW579531B (en) * | 2001-04-27 | 2004-03-11 | Tdk Corp | Process for producing granules for being molded into ferrite, granules for being molded into ferrite, green body and sintered body |
JP3849118B2 (ja) * | 2001-05-21 | 2006-11-22 | 鶴見曹達株式会社 | 粉末冶金法及び焼結金属体 |
US20060166159A1 (en) * | 2005-01-25 | 2006-07-27 | Norbert Abels | Laser shaping of green metal body used in manufacturing an orthodontic bracket |
JP5544928B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2014-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 造粒粉末および造粒粉末の製造方法 |
-
2014
- 2014-01-31 JP JP2014016648A patent/JP6273869B2/ja active Active
-
2015
- 2015-01-12 CN CN201510015289.9A patent/CN104815979B/zh active Active
- 2015-01-19 US US14/599,721 patent/US20150217371A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55122804A (en) * | 1979-03-15 | 1980-09-20 | Toshiba Corp | Production of sintered part |
JPS6092404A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-24 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 粉末焼結品の製造方法 |
JPS63251130A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-18 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 小径ドリルの製造方法 |
JP2003305593A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-28 | Toyo Tanso Kk | 粉末成形体の製造方法 |
CN1647874A (zh) * | 2004-01-28 | 2005-08-03 | 博格华纳公司 | 一种制备具有复杂形状的烧结硬化粉末金属件的方法 |
CN101667496A (zh) * | 2008-09-03 | 2010-03-10 | 株式会社日立制作所 | 电触点及其制造方法以及电力开关 |
US20130167447A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Diamond Innovations, Inc. | Near-Net Cutting Tool Insert |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107921535A (zh) * | 2016-04-07 | 2018-04-17 | 住友电气工业株式会社 | 制作烧结体的方法及烧结体 |
CN107921535B (zh) * | 2016-04-07 | 2020-06-30 | 住友电气工业株式会社 | 制作烧结体的方法及烧结体 |
CN110267756A (zh) * | 2017-02-08 | 2019-09-20 | 住友电工烧结合金株式会社 | 用于制造烧结部件的方法和烧结部件 |
CN110267756B (zh) * | 2017-02-08 | 2022-02-01 | 住友电工烧结合金株式会社 | 用于制造烧结部件的方法和烧结部件 |
CN107598151A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-19 | 成都科宁达材料有限公司 | 一种含Ta的牙科用3D打印钴铬钼合金粉末及其制备方法 |
CN111644628A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-09-11 | 浙江百达精工股份有限公司 | 粉末冶金零件制造方法 |
CN111644628B (zh) * | 2019-11-25 | 2022-07-05 | 浙江百达精工股份有限公司 | 双排轮齿制造方法 |
CN112935242A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 广东正信硬质材料技术研发有限公司 | 一种用于粉末冶金的粉末粘合剂及其制备方法 |
CN112935242B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-12-23 | 广东正信硬质材料技术研发有限公司 | 一种用于粉末冶金的粉末粘合剂及其制备方法 |
CN113427001A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-24 | 上海森永工程设备有限公司 | 一种多孔质烧结体的制备方法及多孔质烧结体 |
CN113976917A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-28 | 西安汇创贵金属新材料研究院有限公司 | 一种光固化增材制造贵金属生坯的脱脂方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104815979B (zh) | 2018-09-25 |
JP6273869B2 (ja) | 2018-02-07 |
US20150217371A1 (en) | 2015-08-06 |
JP2015143376A (ja) | 2015-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104815979A (zh) | 成型体的制造方法、结构体的制造方法及被切削加工材料 | |
EP0995525B1 (en) | Process for producing sintered product | |
CN108526469B (zh) | 金属粉末注射成形用复合物、成形体、烧结体及制造方法 | |
JP6509771B2 (ja) | 焼結体の製造方法 | |
JP6162311B1 (ja) | 積層造形法による粉末冶金焼結体の製造方法 | |
JP4661842B2 (ja) | 金属光造形用金属粉末の製造方法および金属光造形法 | |
JP5750974B2 (ja) | 研磨用メディア、研磨用メディアの製造方法および研磨方法 | |
JP2008248389A (ja) | 高密度ステンレス鋼製品およびその製造方法 | |
JP2019502823A (ja) | 超硬合金材料の製造方法 | |
CN104818410B (zh) | 牙科用的被切削加工用坯材以及粉末冶金用金属粉末 | |
CN105855566A (zh) | 一种钽、铌或其合金增材的制造方法 | |
CN105855534A (zh) | 粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末及烧结体 | |
CN104942278A (zh) | 粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体 | |
JP6855790B2 (ja) | 造粒粉末、造粒粉末の製造方法および焼結体の製造方法 | |
CN108500253B (zh) | 复合物、金属粉末成形体、烧结体的制造方法以及烧结体 | |
JP6484976B2 (ja) | 歯科用の被切削加工用ブランク材、粉末冶金用金属粉末、歯科用の陶材焼付用メタルフレームおよび歯科用補綴物 | |
US10858295B2 (en) | Composite particles, composite powder, method for manufacturing composite particles, and method for manufacturing composite member | |
JP2009299106A (ja) | 複合焼結体の製造方法および複合焼結体 | |
JP7094657B2 (ja) | 金属粉末射出成形用コンパウンドおよび金属粉末射出成形体 | |
JPS61235533A (ja) | 高耐熱性超硬合金 | |
WO2020217331A1 (ja) | 焼結体の製造システム及び製造方法 | |
JPH11315304A (ja) | 焼結体の製造方法 | |
JPH0860288A (ja) | センダスト系焼結合金の製造方法 | |
JPH11315306A (ja) | 焼結体の製造方法 | |
CN110856870A (zh) | 钛基工件及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |