JP2013524006A5 - - Google Patents
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Description
アルミニウム材料の金属射出成形は、この技術に関する特許は存在するが、工業上まだ充分に確立されていない。これは、アルミニウム合金の焼結機構が上記の材料のそれとは完全に異なっているという事実のためである。アルミニウム粉末の表面の非還元性の酸化物は、焼結に対する大きな障害となっている。この理由のために、刊行物は、無酸素雰囲気について記載するのみである。
発明の開示
本発明者らはこの目的を、金属射出成形によるアルミニウム合金をベースとする成形品の製造方法を提供することにより達成した。この方法は、以下のステップを含んでいる。
ａ）金属粉末および／または１以上の金属合金粉末の形態の所望の合金に含まれる金属を、バインダと混合させることにより供給原料を製造し、
ｂ）前記供給原料を射出成形することによりグリーン体を製造し、
ｃ）触媒脱脂および／または溶剤脱脂および／または熱脱脂によってグリーン体から少なくとも部分的にバインダを除去することによりブラウン体を製造し、
ｄ）前記少なくとも部分的に脱脂されたブラウン体を焼結して所望の成形品を得る。
ここで本発明の方法は、ステップｃ）で、任意にその前に１以上の脱脂ステップが行われた後に、（残留）バインダを除去するために熱脱脂が少なくとも酸素を０．５体積％含む雰囲気内で行われ、バインダが完全に除去され、その後に、このようにして得られた、完全に脱脂されたブラウン体を焼結することを特徴としている。
本発明者らはこの目的を、金属射出成形によるアルミニウム合金をベースとする成形品の製造方法を提供することにより達成した。この方法は、以下のステップを含んでいる。
ａ）金属粉末および／または１以上の金属合金粉末の形態の所望の合金に含まれる金属を、バインダと混合させることにより供給原料を製造し、
ｂ）前記供給原料を射出成形することによりグリーン体を製造し、
ｃ）触媒脱脂および／または溶剤脱脂および／または熱脱脂によってグリーン体から少なくとも部分的にバインダを除去することによりブラウン体を製造し、
ｄ）前記少なくとも部分的に脱脂されたブラウン体を焼結して所望の成形品を得る。
ここで本発明の方法は、ステップｃ）で、任意にその前に１以上の脱脂ステップが行われた後に、（残留）バインダを除去するために熱脱脂が少なくとも酸素を０．５体積％含む雰囲気内で行われ、バインダが完全に除去され、その後に、このようにして得られた、完全に脱脂されたブラウン体を焼結することを特徴としている。
本方法は、アルミニウム合金の高純度の成形品を産生する。ステップｃ）においてバインダを完全に除去するため、合金化金属とプラスチック材料との望ましくない反応が生じないためである。雰囲気中に存在する酸素のため、比較的低い温度であっても、バインダの完全な除去が達成される。酸素の存在は完全に防ぐべきとする現在の教示に反して、本発明者らは、少量の酸素（少なくとも０．５体積％）はアルミニウムの酸化を大幅には増加させず、より早い、完全な脱脂に寄与することを見出した。粉末混合物の組成および温度条件に応じて、例えば２０〜１００体積％の酸素含有量が適用される。これは、純Ｏ２ガスを使用することさえ可能であることを意味している。
本発明の方法のステップｃ）での脱脂は、バインダが完全に除去される酸素の存在中での１つの熱脱脂ステップを備えても良い。代替的に、１以上の先行する脱脂ステップが行われてバインダの大部分を除去し、その後に、本発明の熱脱脂ステップを行い、酸素の存在中で残りのバインダを除去するようにしてもよい。先行する脱脂ステップもまた、熱脱脂ステップ（酸素の非存在下または同様に酸素の存在下）であってもよい。これは、脱脂のための様々な処理パラメータ（例えば、異なる温度で、または異なる雰囲気中（例えば、酸素の有無、空気または純酸素、等）で）を用いて複数のステップの熱脱脂処理を行うことも可能であることを意味している。
本発明の方法の個々のステップにおける各雰囲気の組成は、ステップｃ）の熱脱脂のために酸素が存在することを除いて、いかなる特定の制限も受けるものではなく、当業者は、各ステップの各粉末混合物に最適な雰囲気を選択することができ、真空も選択肢である。しかし、焼結ステップｄ）は、極端に乾燥した、窒素含有雰囲気（つまり純窒素）内で、標準圧または減圧下（「分圧焼結」）で、または、窒素と純不活性ガス（ヘリウム、アルゴン）の、好ましくは、−４０℃より下の露点を有する、混合気中で、行われることが好ましい。窒素の存在が、生じている金属融解物との粉末粒子の濡れ性を著しく促進するためである。
引張試験棒の脱脂と焼結
最初に、第１の熱脱脂が、５０ｌのオーブン内で、空気（５００ｌ／時）中、１８０℃、１４時間、行われた。重量損失は２７．０％であった。
その後、第２の熱脱脂が、純酸素中で１時間以内、４２０℃までの温度で行われ、その後、再度、６６５℃に設定されたオーブン温度で１時間焼結された。
結果
長さの収縮：９．５％
棒直径の収縮：１１．４％
焼結密度：２．１３ｇ／ｃｍ３
最初に、第１の熱脱脂が、５０ｌのオーブン内で、空気（５００ｌ／時）中、１８０℃、１４時間、行われた。重量損失は２７．０％であった。
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結果
長さの収縮：９．５％
棒直径の収縮：１１．４％
焼結密度：２．１３ｇ／ｃｍ３
引張試験棒の脱脂と焼結
最初に、触媒脱脂が、５０ｌのオーブン内で、窒素（５００ｌ／時）中２体積％のＨＮＯ３（工業グレード）を用いて、１４０℃、１０時間、行われた。重量損失は２２．１％であった。その後、ビーズ状の外部成長が表面上に観察された。それは、ＨＮＯ３とのＭｇの反応によって形成されたと考えられた。
その後、熱脱脂が、実施例３に記載のように、純酸素中で１時間以内、４２０℃までの温度で行われ、その後、再度、６６５℃に設定されたオーブン温度で１時間焼結された。
結果
長さの収縮：１０．７％
棒直径の収縮：１４．６５％
焼結密度：２．３６ｇ／ｃｍ３
最初に、触媒脱脂が、５０ｌのオーブン内で、窒素（５００ｌ／時）中２体積％のＨＮＯ３（工業グレード）を用いて、１４０℃、１０時間、行われた。重量損失は２２．１％であった。その後、ビーズ状の外部成長が表面上に観察された。それは、ＨＮＯ３とのＭｇの反応によって形成されたと考えられた。
その後、熱脱脂が、実施例３に記載のように、純酸素中で１時間以内、４２０℃までの温度で行われ、その後、再度、６６５℃に設定されたオーブン温度で１時間焼結された。
結果
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