JP2005264277A - Method for producing metal member having void - Google Patents

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達也 大参
Kiyotaka Matsuura
清隆 松浦
Masayuki Kudo
昌行 工藤
Manabu Iguchi
学 井口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a metal member provided with a fine void at the inside without depending on the ductility of the kinds of metal, and in which the cross-sectional shape of the void can be made into the complicated one. <P>SOLUTION: A first compact 1 composed of a first mixture comprising first metal powder and a first binder is formed. The compact 1 is buried into a second mixture comprising second metal powder having a melting point higher than that of the first metal and a second binder to form a second compact 3. Both the first and second binders are removed from the compact 3. The compact 3 is heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal to melt the first metal, and a void 6 is formed on the region which has been occupied by the compact 1. The first metal is Cu, and the second metal is Fe or stainless steel. Both the binders can be removed by being heated at a temperature lower than the melting point of the first metal or being extracted with a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内部に微細な孔部等の空隙を備える金属部材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a metal member having a void such as a fine hole inside.

プラスチックの射出成形、金属の鋳造等に用いられる金型として、内部に冷却または加熱のための媒体が流通する管路を備えているものがある。   2. Description of the Related Art Some molds used for plastic injection molding, metal casting, and the like include a conduit through which a medium for cooling or heating flows.

前記金型等のように、内部に前記管路等の空隙を備える金属部材は、従来、金属成形体にドリルやエンドミル等による切削加工を施して該空隙を形成したり、金属粉末射出成形法(Metal Injection Molding)または精密鋳造法により該空隙を備える金属部材を直接形成することにより製造されている。しかし、ドリルやエンドミル等による切削加工では工具の形状や大きさにより、また前記金属粉末射出成形法、精密鋳造法等の方法はそれ自体が金型を用いて製造する方法であることにより、いずれも形成可能な空隙の形状と大きさとについて制約がある。このため、前記従来の方法では、前記管路として複雑な形状の空隙または微小な空隙を形成することが難しいとの問題がある。   A metal member having a gap such as the pipe line inside thereof, such as the mold, has conventionally been formed by subjecting a metal molded body to a cutting process using a drill, an end mill, or the like, or a metal powder injection molding method. It is manufactured by directly forming a metal member having the gap by (Metal Injection Molding) or precision casting. However, in cutting with a drill, end mill, etc., depending on the shape and size of the tool, and the methods such as the metal powder injection molding method and precision casting method are themselves methods using a mold, There are also restrictions on the shape and size of the voids that can be formed. For this reason, in the conventional method, there is a problem that it is difficult to form a gap having a complicated shape or a minute gap as the conduit.

一方、基体金属上に第1の金属材料を配置し、該基体金属と第1の金属材料との上に、第1の金属材料よりも融点の高い第2の金属材料を溶射して、溶射金属層を形成した後、第1の金属材料の融点よりも高く、第2の金属材料の融点よりも低い温度に加熱して第1の金属材料を溶解し、第1の金属の形状に対応する空間部を備える複合金属体を製造する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。   On the other hand, a first metal material is disposed on the base metal, and a second metal material having a melting point higher than that of the first metal material is sprayed on the base metal and the first metal material, thereby spraying. After forming the metal layer, the first metal material is melted by heating to a temperature higher than the melting point of the first metal material and lower than the melting point of the second metal material, corresponding to the shape of the first metal There is known a method of manufacturing a composite metal body having a space portion (see, for example, Patent Document 1).

ところが、前記の方法では、第1の金属材料の上に形成される第2の金属材料の層は、溶射により形成されるため、所望の厚さの層を形成するには、大きなエネルギーと時間とを要するとの問題がある。   However, in the above method, the layer of the second metal material formed on the first metal material is formed by thermal spraying. Therefore, it takes a great amount of energy and time to form a layer having a desired thickness. There is a problem that it requires.

前記問題を解決するために、本発明者らは、内部に微小な空隙を備える金属部材の製造方法について、既に特許出願している。前記製造方法は、Al等の第1の金属からなる成形体を、Ni、Fe、Ti等の第1の金属よりも融点の高い第2の金属の粉末中に埋設して、該成形体を内包する粉末成形体を形成し、該粉末成形体を、第1の金属の融点より高く、第2の金属の融点より低い温度で加熱するというものである。このようにすると、第1の金属が溶融されて、溶融した第1の金属が第2の金属の粉末の間隙に移動し、第1の金属からなる成形体が占めていた領域に空隙が形成される一方、溶融した第1の金属と第2の金属の粉末とが焼結して固化せしめられ、内部に微小な空隙を備える金属部材を容易に形成することができる(特願2003−78240明細書参照)。   In order to solve the above problem, the present inventors have already filed a patent application for a method for producing a metal member having a minute gap inside. In the manufacturing method, a molded body made of a first metal such as Al is embedded in a powder of a second metal having a melting point higher than that of the first metal such as Ni, Fe, Ti, etc. A powder compact to be included is formed, and the powder compact is heated at a temperature higher than the melting point of the first metal and lower than the melting point of the second metal. In this way, the first metal is melted, the melted first metal moves to the gap between the powders of the second metal, and a void is formed in the region occupied by the compact made of the first metal. On the other hand, the molten first metal powder and second metal powder are sintered and solidified, so that a metal member having a minute void inside can be easily formed (Japanese Patent Application No. 2003-78240). See the description).

このような方法によれば、第1の金属の成形体を曲線状あるいは折れ曲がって蛇行した形状等としておくことにより、前記金属成形体の内部に第1の金属の成形体に対応する形状の空隙が形成されるので、該空隙を冷媒または熱媒が流通する管路として利用することができる。また、第1の金属としてAlを用い、第2の金属としてNiを用いる場合には、前記空隙の表面にAlとNiとの金属間化合物であるニッケルアルミナイドからなる被覆層を形成することができる。   According to such a method, by forming the first metal molded body in a curved shape or a meandering shape that is meandering, a void having a shape corresponding to the first metal molded body is formed inside the metal molded body. Therefore, the gap can be used as a conduit through which the refrigerant or the heat medium flows. When Al is used as the first metal and Ni is used as the second metal, a coating layer made of nickel aluminide, which is an intermetallic compound of Al and Ni, can be formed on the surface of the gap. .

しかし、前記方法では、予め第1の金属により成形体を形成しておく必要があるため、該成形体の大きさ、特に直径に制限があり、さらに微細な空隙を形成することが難しい。   However, in the above method, since it is necessary to form a molded body from the first metal in advance, the size, particularly the diameter, of the molded body is limited, and it is difficult to form fine voids.

そこで、本発明者らはさらに、Zn等の融点の低い第1の金属からなる線材を、第1の金属よりも融点の高いAl等の第2の金属からなる成形体中に該成形体の長さ方向に沿って貫通させて配設して予備成形体を形成し、該予備成形体を長さ方向に沿って延伸した後、第1の金属の融点より高く、第2の金属の融点より低い温度で加熱する金属部材の製造方法についても既に特許出願している(特願2003−389683明細書参照)。   Therefore, the present inventors further put a wire made of a first metal having a low melting point such as Zn into a formed body made of a second metal such as Al having a melting point higher than that of the first metal. A preform is formed by penetrating along the length direction, and after the preform is stretched along the length direction, the melting point of the second metal is higher than the melting point of the first metal. A patent application has already been filed for a method for producing a metal member that is heated at a lower temperature (see Japanese Patent Application No. 2003-389683).

前記製造方法によれば、前記予備成形体を長さ方向に沿って線引き加工、圧延加工等により延伸することにより、前記第1の金属からなる線材を内包して長さに垂直な方向の断面積が低減されている長尺状部材を形成することができる。そこで、前記長尺状部材を前記温度に加熱して、前記線材を溶融すると共に第1の金属を第2の金属に固溶せしめ、該線材が占めていた領域に空隙を形成することにより、内部に微細な空隙を備える金属部材を形成することができる。前記製造方法では、さらに、前記金属部材を曲げ加工等によりコイル状等の複雑な形状とした後、Al,Mg等の軽金属で鋳ぐるみにすることにより、Al,Mg等からなり内部に微細な空隙を備える鋳ぐるみ成形体を容易に形成することができる。   According to the manufacturing method, the preform is stretched along the length direction by drawing, rolling, or the like, so that the wire made of the first metal is included and cut in a direction perpendicular to the length. A long member having a reduced area can be formed. Therefore, by heating the elongate member to the temperature, melting the wire rod and dissolving the first metal in the second metal, forming a void in the region occupied by the wire rod, A metal member having fine voids inside can be formed. In the manufacturing method, the metal member is further formed into a complicated shape such as a coil shape by bending or the like, and then cast into a light metal such as Al or Mg, so that the metal member is made of Al, Mg or the like and has a fine inside. It is possible to easily form a cast-shaped article having a gap.

しかしながら、特願2003−389683明細書記載の製造方法では、使用できる金属種が優れた延性を備えているものに限定される上、形成される空隙の断面形状が第1の金属からなる線材の断面形状を相似的に縮小したものとなるので複雑な断面形状を備える空隙を形成することが難しいという不都合がある。
特開平11−279742号公報 特開平10−219474号公報
However, in the production method described in the specification of Japanese Patent Application No. 2003-389683, the metal species that can be used are not limited to those having excellent ductility, and the cross-sectional shape of the gap formed is a wire made of the first metal. Since the cross-sectional shape is reduced in a similar manner, it is difficult to form a void having a complicated cross-sectional shape.
JP 11-279742 A JP-A-10-219474

本発明は、かかる不都合を解消して、金属種の延性によらず内部に微細な空隙を備える金属部材を製造することができ、しかも該空隙の断面形状を複雑な形状とすることができる金属部材の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention eliminates such inconvenience, and can manufacture a metal member having a fine void inside regardless of the ductility of the metal species, and can make the cross-sectional shape of the void into a complicated shape. It aims at providing the manufacturing method of a member.

かかる目的を達成するために、本発明の製造方法は、第1の金属の粉末と第1の金属の融点よりも低い温度で除去できる第1のバインダーとを含む第1の混合物からなる第1の成形体を形成する工程と、第1の成形体を、第1の金属よりも融点の高い第2の金属の粉末と第1の金属の融点よりも低い温度で除去できる第2のバインダーとを含む第2の混合物中に埋設して、第1の成形体を内包する第2の成形体を形成する工程と、第2の成形体から第1、第2の両バインダーを除去する工程と、第1、第2の両バインダーが除去された第2の成形体を、第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱し、第1の金属を溶融して、溶融した第1の金属を第2の金属の粉末の間隙に移動せしめ、第1の成形体が占めていた領域に空隙を形成する一方、第2の金属の粉末と溶融した第1の金属とを焼結して固化せしめる工程とを備えることを特徴とする。   In order to achieve this object, the production method of the present invention includes a first mixture comprising a first metal powder and a first binder that can be removed at a temperature lower than the melting point of the first metal. A step of forming the molded body, a second metal powder having a melting point higher than that of the first metal, and a second binder capable of being removed at a temperature lower than the melting point of the first metal. A step of forming a second molded body embedded in the second mixture containing the first molded body and a step of removing both the first and second binders from the second molded body. The second molded body from which both the first and second binders are removed is heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal to melt the first metal. The molten first metal is moved into the gap between the powders of the second metal, and the area occupied by the first molded body While forming the gap, characterized in that it comprises a step of allowed to solidify by sintering the first metal and molten powder of the second metal.

本発明の製造方法では、まず、第1の金属の粉末を第1のバインダーと混合し、得られた第1の混合物から第1の成形体を形成する。前記第1の混合物は、第1の金属の粉末が第1のバインダーと混合されていることにより適度の粘性と流動性とを備えているので、前記第1の成形体に微細な断面積と複雑な断面形状とを付与することができる。   In the production method of the present invention, first, a first metal powder is mixed with a first binder, and a first molded body is formed from the obtained first mixture. Since the first mixture has appropriate viscosity and fluidity by mixing the first metal powder with the first binder, the first molded body has a fine cross-sectional area and A complicated cross-sectional shape can be provided.

本発明の製造方法では、次に、第2の金属の粉末を第2のバインダーと混合して得られた第2の混合物中に、第1の成形体を埋設して、前記第1の成形体を内包する第2の成形体を形成する。このとき前記第2の混合物は、第2の金属の粉末が第2のバインダーと混合されていることにより適度の粘性と流動性とを備えており、前記第1の成形体の形状に沿って、その形状を損なうことなく、該第1の成形体を埋設することができる。   Next, in the manufacturing method of the present invention, a first molded body is embedded in a second mixture obtained by mixing a second metal powder with a second binder, and the first molding is performed. A second molded body containing the body is formed. At this time, the second mixture has appropriate viscosity and fluidity by mixing the second metal powder with the second binder, and follows the shape of the first molded body. The first molded body can be embedded without impairing its shape.

本発明の製造方法では、次に、第2の成形体から第1、第2の両バインダーを除去する。そして、第1、第2の両バインダーが除去された第2の成形体を、第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱する。このようにすると、第1の金属が溶融されて、溶融した第1の金属が第2の金属の粉末の間隙に移動して、第1の成形体が占めていた領域に空隙が形成される。そこで、溶融した第1の金属と、第2の金属の粉末とを焼結して固化せしめることにより、内部に前記空隙を備える金属部材を得ることができる。   In the production method of the present invention, next, both the first and second binders are removed from the second molded body. Then, the second molded body from which both the first and second binders are removed is heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal. In this way, the first metal is melted, and the melted first metal moves to the gap between the powders of the second metal, and a void is formed in the region occupied by the first molded body. . Then, the metal member provided with the said space | gap inside can be obtained by sintering and solidifying the fuse | melted 1st metal and 2nd metal powder.

従って、本発明の製造方法によれば、第1、第2の金属が延性に乏しい場合にも内部に微細な空隙を備える金属部材を製造することができ、しかも該空隙の断面形状を複雑な形状とすることができる。   Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, even when the first and second metals are poor in ductility, it is possible to manufacture a metal member having fine voids inside, and the cross-sectional shape of the voids is complicated. It can be a shape.

また、本発明の製造方法によれば、溶融した第1の金属が第2の金属に固溶することによって形成される合金または金属間化合物により、前記第1の成形体が占めていた領域に形成された空隙の周壁を形成することができる。   Further, according to the manufacturing method of the present invention, the region formed by the first molded body is formed by an alloy or an intermetallic compound formed by dissolving the molten first metal in the second metal. A peripheral wall of the formed gap can be formed.

従来、反応により金属間化合物を形成する混合金属粉末を金属材料の表面に塗布して加熱することにより、該金属材料の表面に該混合金属粉末から生成した金属間化合物からなる被覆層を形成する方法が知られている(例えば、前記特許文献2参照)。しかし、このような方法では、金属部材の内部に形成された空隙の表面に、前記金属間化合物からなる周壁を形成することは難しい。   Conventionally, a mixed metal powder that forms an intermetallic compound by reaction is applied to the surface of a metal material and heated to form a coating layer made of the intermetallic compound generated from the mixed metal powder on the surface of the metal material. A method is known (see, for example, Patent Document 2). However, in such a method, it is difficult to form a peripheral wall made of the intermetallic compound on the surface of the void formed inside the metal member.

この点、本発明の製造方法によれば、前記第2の成形体内に配設された前記第1の成形体を溶融することにより、前記第1の金属を第2の金属に固溶させることができる。従って、第1の金属と第2の金属とから合金または金属間化合物を生成させることにより、前記第1の成形体が占めていた領域に形成される空隙の表面に、該合金または金属間化合物からなる周壁を容易に形成することができる。   In this regard, according to the manufacturing method of the present invention, the first metal is dissolved in the second metal by melting the first molded body disposed in the second molded body. Can do. Therefore, by forming an alloy or intermetallic compound from the first metal and the second metal, the alloy or intermetallic compound is formed on the surface of the void formed in the region occupied by the first molded body. A peripheral wall made of can be easily formed.

本発明の製造方法において、前記第1の金属としてはAl,Siから選択される1種以上の金属を用いることができ、前記第2の金属としてはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wから選択される1種以上の金属を用いることができる。前記第1の金属がAlである場合には、前記周壁を形成する金属間化合物として、前記第2の金属との遷移金属アルミナイドが生成する。前記遷移金属アルミナイドには、NiAl等のように耐熱性と耐腐食性とに優れているもの等がある。また、前記第1の金属がSiである場合には、前記周壁を形成する金属間化合物として、前記第2の金属との遷移金属シリサイドが生成する。   In the production method of the present invention, the first metal can be one or more metals selected from Al and Si, and the second metal can be Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co. One or more metals selected from Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W can be used. When the first metal is Al, a transition metal aluminide with the second metal is generated as an intermetallic compound that forms the peripheral wall. Some of the transition metal aluminides are excellent in heat resistance and corrosion resistance, such as NiAl. Further, when the first metal is Si, a transition metal silicide with the second metal is generated as an intermetallic compound that forms the peripheral wall.

また、前記第1の金属としてZnを用いる場合には、前記第2の金属としてAlを用いることができ、前記第1の金属としてCuを用いる場合には、前記第2の金属としてFeまたはステンレス鋼を用いることができる。   When Zn is used as the first metal, Al can be used as the second metal, and when Cu is used as the first metal, Fe or stainless steel is used as the second metal. Steel can be used.

本発明の製造方法において、第1、第2の両バインダーは、第1の金属の融点よりも低い温度に加熱することにより除去できるものであることを特徴とする。この結果、前記第1、第2の両バインダーは、第1の金属の融点よりも低い温度に加熱することにより、溶融、蒸発したり、熱分解することにより除去される。   In the production method of the present invention, both the first and second binders can be removed by heating to a temperature lower than the melting point of the first metal. As a result, both the first and second binders are removed by heating to a temperature lower than the melting point of the first metal, melting, evaporating, or pyrolyzing.

このとき、本発明の製造方法では、第2の成形体を、まず第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱して両バインダーを除去し、次いで第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱するようにする。第2の成形体を、第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱すると、埋設されている第1の成形体も含めて第2の成形体からバインダーが除去され、第2の金属からなる成形体中に第1の金属からなる成形体が埋設されている状態となる。そこで、次に、第2の金属からなる成形体を、埋設されている第1の金属からなる成形体と共に、第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱することにより、第1の金属が溶融され、内部に前記空隙を備える金属部材を得ることができる。   At this time, in the production method of the present invention, the second molded body is first heated to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders, and both binders are removed. Next, heating is performed at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal. When the second molded body is heated to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders, the second molded body including the embedded first molded body is also included. Thus, the binder is removed, and the molded body made of the first metal is embedded in the molded body made of the second metal. Therefore, next, the formed body made of the second metal is heated together with the embedded formed body made of the first metal at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal. As a result, the first metal is melted, and a metal member having the voids therein can be obtained.

また、本発明の製造方法において、第1、第2の両バインダーは、第1の金属の融点よりも低い温度で溶媒により抽出することにより除去できるものであってもよい。   In the production method of the present invention, both the first and second binders may be removed by extraction with a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本実施形態の製造方法を示す斜視図であり、図2は図1のII−II線断面図である。また、図3は本実施形態の製造方法により得られる金属部材を示す斜視図であり、図4は図3のIV−IV線断面図である。   Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the manufacturing method of the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 3 is a perspective view showing a metal member obtained by the manufacturing method of the present embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.

本実施形態の製造方法では、まず、第1の金属の粉末を第1のバインダーと混合して第1の混合物を形成する。第1の金属としては、後述の第2の金属がTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wから選択される1種以上の金属である場合には、Al,Siから選択される1種以上の金属を用いることができる。また、第1の金属としては、後述の第2の金属がAlの場合にはZnを用いることができ、後述の第2の金属がFeまたはステンレス鋼である場合にはCuを用いることができる。   In the manufacturing method of the present embodiment, first, a first metal powder is mixed with a first binder to form a first mixture. As the first metal, one or more metals selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W are used as the second metal described later. In this case, one or more metals selected from Al and Si can be used. As the first metal, Zn can be used when the second metal described later is Al, and Cu can be used when the second metal described later is Fe or stainless steel. .

また、前記第1のバインダーは、前記第1の金属の融点よりも低い温度に加熱することにより、或いは前記第1の金属の融点よりも低い温度で溶媒により抽出することにより除去できるものであれば、無機バインダーでもよく、ポリエチレングリコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、パラフィン、蜜蝋とテレピン油との混合物等の有機バインダーであってもよいが、粘性と流動性との調整が容易なことから蜜蝋とテレピン油との混合物を好適に用いることができる。   The first binder can be removed by heating to a temperature lower than the melting point of the first metal or by extraction with a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal. For example, an inorganic binder may be used, and an organic binder such as polyethylene glycol, polyethylene, polypropylene, polystyrene, paraffin, a mixture of beeswax and turpentine oil may be used. A mixture with turpentine oil can be preferably used.

前記第1の金属の粉末は、前記第1のバインダーと混合することにより、適度の粘性と流動性とを備える第1の混合物となり、該混合物を任意の形状に成形することにより、図1,2に示す第1の成形体1を得ることができる。前記成形は、例えば前記第1の混合物をノズルの先端から押し出すことにより行うことができ、該ノズルの形状に一致した断面形状を備える第1の成形体1を形成することができる。   When the first metal powder is mixed with the first binder, it becomes a first mixture having an appropriate viscosity and fluidity, and the mixture is formed into an arbitrary shape as shown in FIG. 1 can be obtained. The molding can be performed, for example, by extruding the first mixture from the tip of the nozzle, and the first molded body 1 having a cross-sectional shape that matches the shape of the nozzle can be formed.

次に、第2の金属の粉末を第2のバインダーと混合して第2の混合物を形成する。第2の金属としては、前記第1の金属がAl,Siから選択される1種以上の金属である場合には、Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wから選択される1種以上の金属を用いることができる。また、第2の金属としては、前記第1の金属がZnの場合にはAlを用いることができ、前記第1の金属がCuである場合にはFeまたはステンレス鋼を用いることができる。   Next, the second metal powder is mixed with the second binder to form a second mixture. As the second metal, when the first metal is one or more metals selected from Al and Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, and Nb are used. One or more metals selected from Mo, Hf, Ta, and W can be used. As the second metal, Al can be used when the first metal is Zn, and Fe or stainless steel can be used when the first metal is Cu.

また、前記第2のバインダーは、前記第1の金属の融点よりも低い温度に加熱することにより、或いは前記第1の金属の融点よりも低い温度で溶媒により抽出することにより除去できるものであれば、無機バインダーでもよく、ポリエチレングリコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、パラフィン、蜜蝋とテレピン油との混合物等の有機バインダーであってもよいが、粘性と流動性との調整が容易なことから蜜蝋とテレピン油との混合物を好適に用いることができる。   The second binder can be removed by heating to a temperature lower than the melting point of the first metal or by extraction with a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal. For example, an inorganic binder may be used, and an organic binder such as polyethylene glycol, polyethylene, polypropylene, polystyrene, paraffin, a mixture of beeswax and turpentine oil may be used. A mixture with turpentine oil can be preferably used.

前記第2の金属の粉末は、前記第2のバインダーと混合することにより、適度の粘性と流動性とを備える第2の混合物となり、図1,2に示すように、第1の成形体1を第2の混合物2中に埋設するときに、成形体1の形状を損なうことなく第2の成形体3を形成することができる。   The second metal powder is mixed with the second binder to form a second mixture having an appropriate viscosity and fluidity. As shown in FIGS. Can be formed in the second mixture 2 without impairing the shape of the molded body 1.

このとき、第2の成形体3は、埋設された第1の成形体1と共に、可塑性を備えているので、長さ方向に延伸して断面積を減少させたり、延伸後さらに変形させる成形加工を容易に行うことができる。このようにすることにより、第1の成形体を線材とすると共に、該線材を内包して長さに垂直な方向の断面積が低減されている長尺状部材を容易に形成することができる。また、第2の成形体3と同様にして形成された他の複数の成形体をまとめて1つにした後、前述のように延伸してもよく、複雑な断面形状を備える長尺状部材を容易に形成することができる。   At this time, since the second molded body 3 has plasticity together with the embedded first molded body 1, it is stretched in the length direction to reduce the cross-sectional area, or further deformed after stretching. Can be easily performed. By doing in this way, while using the 1st molded object as a wire, the elongate member which includes this wire and the cross-sectional area of the direction perpendicular | vertical to length is reduced can be formed easily. . In addition, a plurality of other molded bodies formed in the same manner as the second molded body 3 may be combined into one and then stretched as described above, and a long member having a complicated cross-sectional shape Can be easily formed.

本実施形態の製造方法では、次に、第2の成形体3を、第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱する。このようにすると、両バインダーが、溶融、蒸発または熱分解されて除去され、第1の成形体1は第1の金属の粉末のみからなる成形体4となり、第2の成形体3は第2の金属の粉末のみからなる成形体5となる。   In the manufacturing method of the present embodiment, the second molded body 3 is then heated to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders. In this way, both binders are removed by melting, evaporation or thermal decomposition, the first molded body 1 becomes a molded body 4 made of only the first metal powder, and the second molded body 3 becomes the second molded body 4. It becomes the molded object 5 which consists only of metal powder of this.

そこで、次に、成形体5を埋設されている成形体4と共に加圧成形して粉末成形体を形成した後、該粉末成形体を第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱する。このようにすると、第1の金属が溶融されて、溶融した第1の金属が第2の金属の粉末の間隙に移動して、図3,4に示すように、第1の成形体1が占めていた領域に空隙6が形成される。そして、溶融した第1の金属と、第2の金属の粉末とが焼結されて固化せしめられることにより、内部に空隙6を備える金属部材7を得ることができる。このとき、空隙6の周壁6aは、第1の金属が第2の金属に固溶することにより生成した合金または金属間化合物により形成されている。   Therefore, after forming the powder compact by press molding the compact 5 together with the embedded compact 4, the powder compact is lower than the melting point of the second metal and the melting point of the first metal. Heat at a higher temperature. As a result, the first metal is melted, and the melted first metal moves into the gap between the powders of the second metal, and as shown in FIGS. A gap 6 is formed in the occupied area. And the metal member 7 provided with the space | gap 6 inside can be obtained by sintering and solidifying the fuse | melted 1st metal and the powder of the 2nd metal. At this time, the peripheral wall 6a of the gap 6 is formed of an alloy or an intermetallic compound generated by dissolving the first metal in the second metal.

尚、本実施形態では、第2の成形体3を第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱した後、第1、第2の両バインダーが除去された成形体5を成形体4と共に加圧成形して粉末成形体とし、該粉末成形体を第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱している。しかし、第2の成形体3を直接第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱するようにしてもよく、このようにしても同一の結果を得ることができる。   In the present embodiment, after the second molded body 3 is heated to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders, both the first and second binders are The removed molded body 5 is pressure-molded together with the molded body 4 to form a powder molded body, and the powder molded body is heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal. However, the second molded body 3 may be directly heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal. In this way, the same result can be obtained. .

また、本実施形態では、第2の成形体3を、第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱することにより、第1、第2の両バインダーを除去している。しかし、第2の成形体3を、第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度で、溶媒に溶解させて抽出することにより、第1、第2の両バインダーを除去するようにしてもよい。   In the present embodiment, both the first and second bodies 3 are heated by heating the second molded body 3 to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders. The binder is removed. However, by extracting the second molded body 3 by dissolving it in a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal and removing both the first and second binders, the first and second Both binders may be removed.

さらに、本実施形態では、第1の金属の粉末と第1のバインダーとを混合して第1の混合物を形成するようにしているが、さらに第3の金属の粉末を添加するようにしてもよい。このようにすると、第1の成形体1における金属の配合を傾斜的に変化させたり、局所的に異なる配合とすることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the first metal powder and the first binder are mixed to form the first mixture. However, a third metal powder may be further added. Good. If it does in this way, the compounding of the metal in the 1st molded object 1 can be changed in gradient, or it can be set as a locally different mixing | blending.

例えば、第1の金属がAlであり、第2の金属がNiであるときに、Al粉末にさらに第3の金属の粉末としてSiの粉末を添加して第1の混合物を形成する。この結果、空隙6の周壁6aをNi−Al−Siの3元系金属間化合物とすることができる。   For example, when the first metal is Al and the second metal is Ni, Si powder as a third metal powder is further added to the Al powder to form the first mixture. As a result, the peripheral wall 6a of the gap 6 can be made of Ni—Al—Si ternary intermetallic compound.

次に、本発明の実施例を示す。   Next, examples of the present invention will be described.

本実施例では、まず、直径50μmのCu粉末と、蜜蝋と、テレピン油とを65:19:16の質量比で混合した後、テレピン油の一部を揮発させて、粘性と流動性とを備える第1の混合物を形成した。次に、第1の混合物をシリンジのノズルから押し出すことにより、図1,2に示す第1の成形体1として直径700μm、長さ10mmの線状体を形成した。   In this example, first, Cu powder having a diameter of 50 μm, beeswax and turpentine oil were mixed at a mass ratio of 65:19:16, and then a part of the turpentine oil was volatilized to obtain viscosity and fluidity. A first mixture comprising was formed. Next, a linear body having a diameter of 700 μm and a length of 10 mm was formed as the first molded body 1 shown in FIGS.

次に、直径10μm以下のステンレス鋼(SUS304)の粉末と、蜜蝋と、テレピン油とを65:19:16の質量比で混合した後、テレピン油の一部を揮発させて、粘性と流動性とを備える第2の混合物を形成した。次に、成形体1を第2の混合物2中に埋設し、第2の成形体3を形成した。   Next, powder of stainless steel (SUS304) having a diameter of 10 μm or less, beeswax and turpentine oil are mixed at a mass ratio of 65:19:16, and then a part of the turpentine oil is volatilized to obtain viscosity and fluidity. A second mixture comprising was formed. Next, the molded body 1 was embedded in the second mixture 2 to form a second molded body 3.

次に、成形体3をアルゴンガス気流中で、0.2K/秒の速度で573Kまで加熱し、この温度に3600秒間保持して、蜜蝋とテレピン油とを除去し、成形体4,5を得た。次に、成形体5を624MPaの圧力で加圧成形し、直径20mm、長さ15mmの粉末成形体を得た。   Next, the molded body 3 is heated to 573 K at a rate of 0.2 K / second in an argon gas stream, and held at this temperature for 3600 seconds to remove beeswax and turpentine oil. Obtained. Next, the compact 5 was pressure-molded at a pressure of 624 MPa to obtain a powder compact with a diameter of 20 mm and a length of 15 mm.

次に、前記粉末成形体を0.2K/秒の速度で1473Kまで加熱した後、0.4K/秒の速度で室温まで冷却した。この結果、図3,4に示すように、第1の成形体1が占めていた領域に空隙6を備える金属部材7が得られた。空隙6は、長径920μm、短径460μmの楕円形の断面形状で、長さ10mmの大きさを備えていた。   Next, the powder compact was heated to 1473 K at a rate of 0.2 K / sec and then cooled to room temperature at a rate of 0.4 K / sec. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, a metal member 7 having a gap 6 in the region occupied by the first molded body 1 was obtained. The gap 6 had an elliptical cross-sectional shape with a major axis of 920 μm and a minor axis of 460 μm, and had a length of 10 mm.

本発明の製造方法の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the manufacturing method of this invention. 図1のII−II線断面図。II-II sectional view taken on the line of FIG. 本発明の製造方法により得られる金属部材の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the metal member obtained by the manufacturing method of this invention. 図3のIV−IV線断面図。IV-IV sectional view taken on the line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1の成形体、 2…第2の混合物、 3…第2の成形体、 6…空隙、 7…金属部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st molded object, 2 ... 2nd mixture, 3 ... 2nd molded object, 6 ... Air gap, 7 ... Metal member.

Claims (7)

第1の金属の粉末と第1の金属の融点よりも低い温度で除去できる第1のバインダーとを含む第1の混合物からなる第1の成形体を形成する工程と、
第1の成形体を、第1の金属よりも融点の高い第2の金属の粉末と第1の金属の融点よりも低い温度で除去できる第2のバインダーとを含む第2の混合物中に埋設して、第1の成形体を内包する第2の成形体を形成する工程と、
第2の成形体から第1、第2の両バインダーを除去する工程と、
第1、第2の両バインダーが除去された第2の成形体を、第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱し、第1の金属を溶融して、溶融した第1の金属を第2の金属の粉末の間隙に移動せしめ、第1の成形体が占めていた領域に空隙を形成する一方、第2の金属の粉末と溶融した第1の金属とを焼結して固化せしめる工程とを備えることを特徴とする空隙を有する金属部材の製造方法。
Forming a first molded body comprising a first mixture comprising a first metal powder and a first binder that can be removed at a temperature lower than the melting point of the first metal;
The first molded body is embedded in a second mixture containing a second metal powder having a higher melting point than the first metal and a second binder that can be removed at a temperature lower than the melting point of the first metal. A step of forming a second molded body containing the first molded body;
Removing both the first and second binders from the second molded body;
The second molded body from which both the first and second binders have been removed is heated at a temperature lower than the melting point of the second metal and higher than the melting point of the first metal, and the first metal is melted, The molten first metal is moved to the gap between the second metal powders to form voids in the area occupied by the first molded body, while the second metal powder and the molten first metal A method for producing a metal member having voids, comprising the step of sintering and solidifying the material.
前記第1の金属はAl,Siから選択される1種以上の金属であり、前記第2の金属はTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,Wから選択される1種以上の金属であることを特徴とする請求項1記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   The first metal is one or more metals selected from Al and Si, and the second metal is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf. 2. The method for producing a metal member having voids according to claim 1, wherein the metal member is at least one metal selected from Ta, W. 前記第1の金属はZnであり、前記第2の金属はAlであることを特徴とする請求項1記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   2. The method for manufacturing a metal member having voids according to claim 1, wherein the first metal is Zn, and the second metal is Al. 前記第1の金属はCuであり、前記第2の金属はFeまたはステンレス鋼であることを特徴とする請求項1記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   2. The method for manufacturing a metal member having voids according to claim 1, wherein the first metal is Cu, and the second metal is Fe or stainless steel. 第1、第2の両バインダーは、第1の金属の融点よりも低い温度に加熱することにより除去できるものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   5. The void according to any one of claims 1 to 4, wherein both the first and second binders can be removed by heating to a temperature lower than the melting point of the first metal. The manufacturing method of the metal member which has. 第2の成形体を、第1の金属の融点よりも低く、第1、第2の両バインダーを除去できる温度に加熱して両バインダーを除去した後、第2の金属の融点より低く、第1の金属の融点より高い温度で加熱することを特徴とする請求項5記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   After the second molded body is heated to a temperature lower than the melting point of the first metal and capable of removing both the first and second binders to remove both binders, the second molded body is lower than the melting point of the second metal, The method for producing a metal member having voids according to claim 5, wherein heating is performed at a temperature higher than the melting point of the metal of 1. 第1、第2の両バインダーは、第1の金属の融点よりも低い温度で溶媒により抽出することにより除去できるものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の空隙を有する金属部材の製造方法。   5. The first and second binders can be removed by extraction with a solvent at a temperature lower than the melting point of the first metal. 6. The manufacturing method of the metal member which has the space | gap of this.
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