JP2003147408A - 金属粉末成形体の焼結方法 - Google Patents

金属粉末成形体の焼結方法

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JP2003147408A JP2001338494A JP2001338494A JP2003147408A JP 2003147408 A JP2003147408 A JP 2003147408A JP 2001338494 A JP2001338494 A JP 2001338494A JP 2001338494 A JP2001338494 A JP 2001338494A JP 2003147408 A JP2003147408 A JP 2003147408A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アルミナトレーを使用した金属粉末焼結体の焼
結方法において、アルミナ汚染の防止し、外観表面の良
好な焼結体を製造する。 【解決手段】金属粉末成形体の焼結において、該成形体
を載置するアルミナトレーに硝酸マグネシウム六水和物
の水溶液もしくはこれのアルコール溶液を塗付して焼結
することを特徴とする金属粉末成形体の焼結方法であ
り、さらに金属粉末成形体が金属粉末射出成形体である
ことを特徴とする焼結方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属粉末及び有機
バインダとの混練物を成形し、脱脂、焼結工程を経て焼
結体とする金属粉末成形法の焼結方法に関する。特に、
金属粉末の成形方法が金属粉末射出成形法である成形体
の焼結方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複雑な小物形状で高密度な金属部品を大
量生産する方法としては、金属粉末射出成形(Meta
l Injection Molding(以下、MI
M))法が用いられている。このMIM法は、金属粉末
と有機バインダとを混練し粉砕したもの、若しくはペレ
ット化したものを混練体(コンパウンド)として射出成
形機に供給し、加熱シリンダー内によって加熱した後、
所定の金型に射出成形を行って成形体(グリーン体)を
作製する。その後、セラミックスからなる焼結用治具
(トレー)上にグリーン体を載置し、グリーン体から有
機バインダ成分を除去する脱脂を行って脱脂体とする。
この脱脂工程は、加熱炉に挿入、脱脂溶剤に浸漬もしく
は、焼結炉中で低温で実施する方法等がある。さらに、
この脱脂体をトレーに載置した状態のままで焼結炉内に
移して焼結を行い、その後、焼結炉内を冷却して金属粉
末焼結体とするものである。このような従来方法におい
て、上記脱脂および焼結工程時、グリーン体を載置する
焼結用治具(トレー)が必要であるが、コスト面および
汎用面からアルミナを主成分とするトレーを使用してい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、真空下もし
くは減圧下(以下、真空下という)での焼結では、トレ
ーの主成分であるアルミナの一部が揮発する為、冷却工
程に入る前の焼結最高温度域では、トレーの主成分であ
るアルミナが飛散している。この状態で、従来のように
一定温度領域内で焼結炉内に不活性ガスを封入して冷却
を行うと、飛散していたアルミナが焼結炉内の冷却に伴
って固化し、固化したアルミナが焼結体表面、焼結炉壁
および焼結用治具に付着する。この付着により、焼結体
は表面汚染による外観不良になっている。また、焼結体
表面への付着により、焼結体表層部が本来の成分と異な
るものともなっている。さらに、連続して焼結炉および
焼結用治具等を使用する場合、高温真空下での焼結時に
これらに付着していたアルミナが再揮発飛散し、不活性
ガス封入時の冷却の際にアルミナトレーからのアルミナ
の飛散分も加わって焼結体、焼結炉の炉壁およびトレー
への付着量が増加する。すなわち、アルミナによる汚染
雰囲気を醸成する問題点となっている。
【0004】本発明は、上述のアルミナ汚染の問題を考
慮してなされたものであり、金属粉末成形体の焼結時に
トレーの主成分であるアルミナの蒸発を防止することに
より、焼結体表面や焼結炉の炉壁、トレー表面へのアル
ミナの付着および汚染を防止し、焼結体の外観不良をな
くし、かつ焼結体表層部の本来の成分を確保することが
できる金属粉末成形体の焼結方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、金属粉末成形体の脱脂、焼結工程におい
て、セラミックスの高温における状態、揮発性状等を種
々検討し、硝酸マグネシウム六水和物が高温に加熱され
ることにより、マグネシアとなり、さらに高温において
アルミナとスピネル構造を作るため、焼結の際、トレー
から揮発するアルミナが防止でき、焼結体の表面に対し
て付着をより少なくすることが出来ることを見出し、本
発明に到達した。
【0006】すなわち、金属粉末成形体の焼結におい
て、該成形体を載置するアルミナトレーに硝酸マグネシ
ウム六水和物の水溶液もしくは該アルコール溶液を塗付
して焼結することを特徴とする金属粉末成形体の焼結方
法である。さらに、硝酸マグネシウム六水和物の水溶液
もしくは該アルコール溶液の濃度が5〜50質量%であ
ることを特徴とするの金属粉末成形体の焼結方法であ
る。好ましくは、20質量%以上40質量%以下の範囲
であり、アルミナトレーは前記溶液を塗布後、300℃
から1000℃で予熱した後冷却し、焼結用トレーとな
すことを特徴とする金属粉末成形体の焼結方法である。
また、金属粉末成形体が金属粉末射出成形体であること
を特徴とする金属粉末成形体の焼結方法である。
【発明の実施の形態】
【0007】以下、本発明に係る実施の形態を説明す
る。まず、金属粉末成形体を載置するアルミナトレーを
準備し、このトレーに硝酸マグネシウム六水和物の水溶
液もしくはこれのアルコール溶液を塗付する。本発明に
おいて、塗付する溶液の濃度は、5質量%以上50質量
%以下である。5質量%以下の濃度では、希薄溶液とな
るため、硝酸マグネシウムがアルミナを覆うのに不足で
ある。また、50質量%以下としたのは硝酸マグネシウ
ムの溶解限度が50%付近であるため、これ以上の添加
では効果が変わらないためである。本発明では、アルミ
ナ成分の焼結体および焼結炉壁への付着防止をより確実
にするため、20質量%以上40質量%以下の範囲がよ
り好ましい。
【0007】次に、そのトレーを予め加熱する。なお、
この際の雰囲気は大気、窒素(減圧、常圧)、アルゴン
(減圧、常圧)で良いが、これに限られることはない。
また、この時のトレーの加熱最高温度は300℃でも良
いが、アルミナとのスピネル構造化の効果のため、より
高い温度でかつ焼結が始まる前の温度である、加熱最高
温度を1000℃に設定した方がより好ましい。
【0008】ついで、このトレー上に成形体を置き、脱
脂および焼結を行う。この脱脂工程は、加熱炉に挿入、
脱脂溶剤に浸漬もしくは、焼結炉中で低温で実施する方
法等がありいずれの方法でもよい。焼結の際に使用され
る雰囲気は真空、窒素(減圧、常圧)、アルゴン(減
圧、常圧)と、なんでも良く、これに限定されるもので
はない。従って、本発明のように、焼結時に上記アルミ
ナトレーを使用することにより、焼結体の外観不良を低
減でき、しかも本来の焼結体表層部の品質を確保でき、
さらには焼結炉の汚染を防止して、良好な金属焼結体を
得ることが出来る。
【0009】
【実施例】(実施例)この実施例で使用したコンパウン
ドは、Fe−Co−Niの金属粉末と金属粉末に対する
有機バインダとして、パラフィンワックス、ポリプロピ
レン等を混練したものを用いた。この混練物を横型射出
成型機を使用し、10×20×7mmの箱型の成形体を
作製した。なお、成形温度は170℃、金型温度は35
℃と設定した。続いて、一次脱脂では脱脂溶剤に浸漬を
行い、その後、その脱脂体をアルミナのトレーに置き、
脱脂・焼結炉内にて二次脱脂及び焼結を連続的に行い、
金属粉末焼結体を作製した。なお、その際に使用したト
レーの作製に関しては、アルミナ純度99.6%、気孔
率11%のアルミナトレーに25%硝酸マグシウム六水
和物水溶液を塗付し、窒素減圧雰囲気で最高温度を10
00℃とし、保持時間を1時間30分と設定し、加熱し
た。また、この際使用したアルミナトレーは200X2
50mmで厚さ3mmの板状のトレーであったが、形状
については、脱脂体を載置できるものであれば、形状は
問わない。板状のものを数段重ね合せた形状とすること
もできる。前記では、硝酸マグシウム六水和物水溶液を
使用したが、これのアルコール溶液を使用してもよい。
常温下での塗布については、その揮発性からアルコール
溶液の方が作業効率が上がることは言うまでもない。
【0010】(比較例)比較例として、何も施していな
いアルミナトレーを使用し、実施例と同様に金属粉末焼
結体を作製した。なお、使用したコンパウンド、成形条
件および脱脂、焼結条件は実施例と同条件である。
【0011】ついで、作製した金属粉末焼結体表面のア
ルミナ汚染度を定量的に調べるために、EPMAを用い
てAl元素の面分析を実施し、比較を行った。表1にA
lより換算したアルミナ分析値を示す。
【0012】
【表1】
【0013】表1より、本実施例によるアルミナトレー
を使用したものは、比較例と較べアルミナ汚染が1/1
0であり効果があることが判った。また、本実施例によ
る金属粉末焼結体には、アルミナ汚染による外観不良が
見当たらず良好であった。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルミナ
トレーからのアルミナの蒸発は防止できるため、金属粉
末焼結体の外観不良を防止でき、しかも本来の焼結体表
層部の品質を確保でき、更には焼結炉内の炉壁等への付
着防止をより確実に少なくすることが出来るため、金属
粉末焼結体の製造にとって極めて重要な技術である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粉末成形体の焼結において、該成形
    体を載置するアルミナトレーに硝酸マグネシウム六水和
    物の水溶液もしくは該アルコール溶液を塗付して焼結す
    ることを特徴とする金属粉末成形体の焼結方法。
  2. 【請求項2】 硝酸マグネシウム六水和物の水溶液もし
    くは該アルコール溶液の濃度が5〜50質量%であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の金属粉末成形体の焼結方
    法。
  3. 【請求項3】 アルミナトレーは前記硝酸マグネシウム
    六水和物の水溶液もしくは該アルコール溶液を塗布後、
    300℃から1000℃で予熱した後冷却し、焼結用ト
    レーとなすことを特徴とする請求項1および請求項2に
    記載の金属粉末成形体の焼結方法。
  4. 【請求項4】 金属粉末成形体が金属粉末射出成形体で
    あることを特徴とする請求項1〜3に記載の金属粉末成
    形体の焼結方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270027A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Coki Engineering Inc 冷陰極放電管用電極の生産方法および生産システム、並びにそれに用いるトレー
JP2010001516A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Seiko Epson Corp 粉末冶金用金属粉末および焼結体の製造方法

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