JP2649945B2 - 金属粉末複合材の製造方法 - Google Patents
金属粉末複合材の製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粉末治金法によって金属製品を製造するため
の金属粉末の製造方法に係り、特に焼結前の射出成形体
等を製造するための金属粉末複合材の製造方法に関する
ものである。
の金属粉末の製造方法に係り、特に焼結前の射出成形体
等を製造するための金属粉末複合材の製造方法に関する
ものである。
［従来の技術］ 従来、焼結用の圧粉体を製造する方法としてはプレス
法が用いられてきている。この方法は粉末を金型に装入
して上下方向からパンチにより加圧することから圧粉体
の形状としては円柱、円筒のような比較的単純なものに
限定され、より複雑な形状の製品を得るには焼結後に切
削、研削等の後加工を施す必要があった。一方で窯業製
品の分野では原料粉末をパラフィンワックスなど有機系
のバインダーを混合、混練した材料を射出成形したもの
を加熱などにより脱バインダーし、その後焼結すること
により製品を得る技術が開発され、一部量産に応用され
ている。この方法によれば、通常のプラスチックと同様
に複雑形状の製品を高精度で効率良く製造することがで
きる。
法が用いられてきている。この方法は粉末を金型に装入
して上下方向からパンチにより加圧することから圧粉体
の形状としては円柱、円筒のような比較的単純なものに
限定され、より複雑な形状の製品を得るには焼結後に切
削、研削等の後加工を施す必要があった。一方で窯業製
品の分野では原料粉末をパラフィンワックスなど有機系
のバインダーを混合、混練した材料を射出成形したもの
を加熱などにより脱バインダーし、その後焼結すること
により製品を得る技術が開発され、一部量産に応用され
ている。この方法によれば、通常のプラスチックと同様
に複雑形状の製品を高精度で効率良く製造することがで
きる。
この製造行程では焼結前の脱バインダーを如何に効率
良く行うかが最大の技術的課題であり、窯業製品では原
料粉末が酸化物である場合が多く、酸化性雰囲気で加熱
を行えば、有機バインダーが分解揮散するとともに燃焼
してガス化するので、比較的容易であるのに対して、金
属製品では酸化は製品の特性低下を起こすので、窯業製
品と必ずしも同様に処理できない。この例に端的に示さ
れるように金属製品と窯業製品の間には原料粉末の諸特
性に相違があり、射出成形法を金属焼結製品の製造工程
に応用するには種々の問題があった。ところが、近年の
バインダー処法技術、脱バインダー技術の進展には著し
いものがあり、金属焼結製品へも射出成形法を応用する
ことが多方面で検討されている。
良く行うかが最大の技術的課題であり、窯業製品では原
料粉末が酸化物である場合が多く、酸化性雰囲気で加熱
を行えば、有機バインダーが分解揮散するとともに燃焼
してガス化するので、比較的容易であるのに対して、金
属製品では酸化は製品の特性低下を起こすので、窯業製
品と必ずしも同様に処理できない。この例に端的に示さ
れるように金属製品と窯業製品の間には原料粉末の諸特
性に相違があり、射出成形法を金属焼結製品の製造工程
に応用するには種々の問題があった。ところが、近年の
バインダー処法技術、脱バインダー技術の進展には著し
いものがあり、金属焼結製品へも射出成形法を応用する
ことが多方面で検討されている。
しかし、このような状況を生起したのは、むしろアト
マイズ法と呼ばれる金属粉末の製造技術の進展に負うと
ころが大きく、この技術の展開が前記技術の進展を促し
たと言っても良い。
マイズ法と呼ばれる金属粉末の製造技術の進展に負うと
ころが大きく、この技術の展開が前記技術の進展を促し
たと言っても良い。
アトマイズ法はノズルを通じて流出する溶融金属に高
圧流体を吹き付けて溶融金属を噴霧化するもので、溶融
噴霧法とも呼ばれ、次に挙げる利点から金属粉末製造法
の主流となっている。
圧流体を吹き付けて溶融金属を噴霧化するもので、溶融
噴霧法とも呼ばれ、次に挙げる利点から金属粉末製造法
の主流となっている。
１）比較的粒径のそろった金属微粉末が得られる。
２）合金の粉末でも容易に得られる。
３）連続生産に適していて、吹き付け流体の圧力調整に
よって粒径を容易に制御できる。
よって粒径を容易に制御できる。
そして前記の射出成形を利用して焼結用の成形体を製
造するための金属粉末に要求される特性としては、焼結
性に着目するとなるべく粒径は小で、10μｍ以下が望ま
しく、成形性に着目すると球に近い形状であることが望
ましい。
造するための金属粉末に要求される特性としては、焼結
性に着目するとなるべく粒径は小で、10μｍ以下が望ま
しく、成形性に着目すると球に近い形状であることが望
ましい。
ところが、従来のアトマイズ技術では、たとえば平均
粒径40μｍ程度以下の粒径を具備した金属粉末を得るこ
とは容易ではない。この方法で粉末を微細化するには吹
き付ける流体の噴射圧を高めれば良い。というのは流体
の噴射圧力が高くなると流体の流速が増し、噴霧時の運
動エネルギーが増大することによると考えられるからで
ある。
粒径40μｍ程度以下の粒径を具備した金属粉末を得るこ
とは容易ではない。この方法で粉末を微細化するには吹
き付ける流体の噴射圧を高めれば良い。というのは流体
の噴射圧力が高くなると流体の流速が増し、噴霧時の運
動エネルギーが増大することによると考えられるからで
ある。
このような観点から超高圧水アトマイズ法や超高圧ガ
スアトマイズ法が検討され、粉末の微細化技術の進展に
寄与している。
スアトマイズ法が検討され、粉末の微細化技術の進展に
寄与している。
一方で、一般に流体の運動エネルギーを決定する因子
として流体の速度と流体の質量、即ち密度が挙げられ、
このため一般にガスアトマイズ法よりも水アトマイズ法
の方が微細な粉末が得られ易い一因となっていると考え
られる。
として流体の速度と流体の質量、即ち密度が挙げられ、
このため一般にガスアトマイズ法よりも水アトマイズ法
の方が微細な粉末が得られ易い一因となっていると考え
られる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし水アトマイズ法は噴霧媒が水であるため、工業
的には安価な方法であるが、噴霧時に金属粉末の酸化が
避けられず、得られる金属粉末は1.0％前後の酸素を含
有する場合が多く、焼結時の緻密化を妨げる原因とな
り、金属粉末の還元処理工程を必要とする場合が多い。
この対策として噴霧媒として有機溶媒、鉱物油、動植物
油等を用いる方法が提案されているが、この場合は粉末
に噴霧媒の熱分解に生成物に由来する炭素が付着するこ
とがあり、特に浸炭し易い金属では問題が多い。
的には安価な方法であるが、噴霧時に金属粉末の酸化が
避けられず、得られる金属粉末は1.0％前後の酸素を含
有する場合が多く、焼結時の緻密化を妨げる原因とな
り、金属粉末の還元処理工程を必要とする場合が多い。
この対策として噴霧媒として有機溶媒、鉱物油、動植物
油等を用いる方法が提案されているが、この場合は粉末
に噴霧媒の熱分解に生成物に由来する炭素が付着するこ
とがあり、特に浸炭し易い金属では問題が多い。
本発明の技術的課題は，アトマイズ法を利用して微細
で且つ酸素含有量の少ない金属粉末と有機物質とよりな
る金属粉末複合材を製造する方法を提供することにあ
る。
で且つ酸素含有量の少ない金属粉末と有機物質とよりな
る金属粉末複合材を製造する方法を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記観点に鑑み，本発明者らは，前記噴霧媒体として
水を使用した場合と，有機溶媒，鉱物油，動植物油等を
使用した場合との長所を生かし，短所を相互に補う方法
を検討した結果，本発明をなすに至ったものである。
水を使用した場合と，有機溶媒，鉱物油，動植物油等を
使用した場合との長所を生かし，短所を相互に補う方法
を検討した結果，本発明をなすに至ったものである。
即ち，本発明によれば、アトマイズ法で流出する溶融
金属に噴霧媒を衝突させて冷却し金属微粉末を生成する
粉末生成工程を含み，有機物質で被覆された金属微粉末
を得る金属粉末複合材の製造方法において，上記噴霧媒
として，非水溶性有機物質を水中に分散させた懸濁液ま
たは乳濁液を用いることを特徴とする金属粉末複合材の
製造方法が得られる。
金属に噴霧媒を衝突させて冷却し金属微粉末を生成する
粉末生成工程を含み，有機物質で被覆された金属微粉末
を得る金属粉末複合材の製造方法において，上記噴霧媒
として，非水溶性有機物質を水中に分散させた懸濁液ま
たは乳濁液を用いることを特徴とする金属粉末複合材の
製造方法が得られる。
即ち、本発明の特徴とするところはアトマイズ法にお
いて噴霧媒として非水溶性物質を水中に分散させたも
の、エマルジョン（乳濁液），サスペンジョン（懸濁
液）等を用いるところにある。そして、このエマルジョ
ン（乳濁液），サスペンジョン（懸濁液）等は界面活性
剤によって非水溶性有機物質を水中に安定分散させた懸
濁液もしくは乳濁液を使用することが望ましい。
いて噴霧媒として非水溶性物質を水中に分散させたも
の、エマルジョン（乳濁液），サスペンジョン（懸濁
液）等を用いるところにある。そして、このエマルジョ
ン（乳濁液），サスペンジョン（懸濁液）等は界面活性
剤によって非水溶性有機物質を水中に安定分散させた懸
濁液もしくは乳濁液を使用することが望ましい。
噴霧媒としてエマルジョン（乳濁液），サスペンジョ
ン（懸濁液）等を使用することによる利点は水の持つ大
きな熱容量によって噴霧時の溶湯の熱を奪い、有機物質
の熱分解を抑制するとともに、粉末を有機物で被覆する
ことにより酸化を抑制することができることである。ア
トマイズ後は真空乾燥等の方法で水分を除き、有機物質
は抽出等の操作で除くことができるが、この有機物質と
して適当なポリマー等を使用すれば、水分の除去操作の
み施すことにより、ポリマー等で均一に被覆された金属
微粉末が得られ、この複合材を粉砕して射出成形用材料
とすることができることも本発明の優れた点である。ま
た該有機物質として水よりも高い密度を有するものを使
用すれば、噴霧時の運動エネルギーの増加にもつなが
り、粉末微細化にも寄与する。次に本発明による実施例
を図面を参照して説明する。
ン（懸濁液）等を使用することによる利点は水の持つ大
きな熱容量によって噴霧時の溶湯の熱を奪い、有機物質
の熱分解を抑制するとともに、粉末を有機物で被覆する
ことにより酸化を抑制することができることである。ア
トマイズ後は真空乾燥等の方法で水分を除き、有機物質
は抽出等の操作で除くことができるが、この有機物質と
して適当なポリマー等を使用すれば、水分の除去操作の
み施すことにより、ポリマー等で均一に被覆された金属
微粉末が得られ、この複合材を粉砕して射出成形用材料
とすることができることも本発明の優れた点である。ま
た該有機物質として水よりも高い密度を有するものを使
用すれば、噴霧時の運動エネルギーの増加にもつなが
り、粉末微細化にも寄与する。次に本発明による実施例
を図面を参照して説明する。
［実施例］ 第１図は本発明の金属粉末複合材の製造方法を実施す
べく構成された粉末製造装置の一例を示す図である。こ
の図において、装置は噴霧媒１が噴霧ノズル２より常に
一定温度、一定流量で噴霧されるべく、循環装置内に粉
末回収フィルター３、熱交換器４、タンク５、大容量加
圧装置６が、配置された構造となっている。粉末の製造
には第１表に示す組成にあらかじめ調整された母合金を
用い、噴霧媒として乳化重合法によって製造されるポリ
酢酸ビニルエマルジョンとポリメタクリル酸ブチルエマ
ルジョンを50対50に混合された固形分50wt％の懸濁液を
用いた。粉末作製条件は、第２表に示した通りである。
又噴霧媒に従来の技術である水を使用して得られた金属
微粉末を比較材とした。従って、加圧装置６により加圧
された噴霧媒は、噴霧ノズル２に送り出され、るつぼ７
から流下する溶融金属に衝突して，溶融金属と共に噴霧
させ製造容器内に蓄えられる。容器内の粉末は脱水する
事により有機物質に被覆された金属微粉末よりなる金属
粉末複合材が得られる。噴霧時の上ずみは、粉末回収フ
ィルタ３を通過し、ろ過され、熱交換器に送られ、タン
ク５に貯蔵され再び加圧装置６に吸い上げられる。以上
のように噴霧媒は循環し、再利用される。
べく構成された粉末製造装置の一例を示す図である。こ
の図において、装置は噴霧媒１が噴霧ノズル２より常に
一定温度、一定流量で噴霧されるべく、循環装置内に粉
末回収フィルター３、熱交換器４、タンク５、大容量加
圧装置６が、配置された構造となっている。粉末の製造
には第１表に示す組成にあらかじめ調整された母合金を
用い、噴霧媒として乳化重合法によって製造されるポリ
酢酸ビニルエマルジョンとポリメタクリル酸ブチルエマ
ルジョンを50対50に混合された固形分50wt％の懸濁液を
用いた。粉末作製条件は、第２表に示した通りである。
又噴霧媒に従来の技術である水を使用して得られた金属
微粉末を比較材とした。従って、加圧装置６により加圧
された噴霧媒は、噴霧ノズル２に送り出され、るつぼ７
から流下する溶融金属に衝突して，溶融金属と共に噴霧
させ製造容器内に蓄えられる。容器内の粉末は脱水する
事により有機物質に被覆された金属微粉末よりなる金属
粉末複合材が得られる。噴霧時の上ずみは、粉末回収フ
ィルタ３を通過し、ろ過され、熱交換器に送られ、タン
ク５に貯蔵され再び加圧装置６に吸い上げられる。以上
のように噴霧媒は循環し、再利用される。
第２図は、上記方法によって作製された、金属粉末複
合材の粒度分布を示す図である。
合材の粒度分布を示す図である。
同時に比較材の粒度分布を図示した。実線12で示され
る実施例に係る粉末は、破線22で示される水アトマイズ
法で作製した金属微粉末に比較して、分布が低粒度側に
移行し、又、50％平均粒径も明らかに低下することが確
認され、本発明の目的である微細化を達成することがで
きた。
る実施例に係る粉末は、破線22で示される水アトマイズ
法で作製した金属微粉末に比較して、分布が低粒度側に
移行し、又、50％平均粒径も明らかに低下することが確
認され、本発明の目的である微細化を達成することがで
きた。
次に上記方法で作製した粉末の酸素含有量を測定した
結果を第３表に示す。第３表より従来の水アトマイズ金
属微粉末に比較して大きく減少することが判明し、なお
かつ、非水溶性有機物質で被覆された金属微粉末が得ら
れたことにより、還元 処理工程を経ずに粉末の乾燥のみで射出成形用原料粉末
としての使用が可能となった。
結果を第３表に示す。第３表より従来の水アトマイズ金
属微粉末に比較して大きく減少することが判明し、なお
かつ、非水溶性有機物質で被覆された金属微粉末が得ら
れたことにより、還元 処理工程を経ずに粉末の乾燥のみで射出成形用原料粉末
としての使用が可能となった。
［発明の効果］ 上述した発明によれば、噴霧媒に非水溶性有機物質の
分散系溶液を使用することにより、従来法の水アトマイ
ズ法に比較し微細化された金属微粉末が容易に得られる
と同時に、非水溶性有機物質でこの金属粉末が被覆され
ることにより、酸化をもたらす水分との接触機会が低下
し、粉末酸素含有量を大幅に低下した射出成形材料等の
金属粉末複合材の製造方法を提供することができる。
分散系溶液を使用することにより、従来法の水アトマイ
ズ法に比較し微細化された金属微粉末が容易に得られる
と同時に、非水溶性有機物質でこの金属粉末が被覆され
ることにより、酸化をもたらす水分との接触機会が低下
し、粉末酸素含有量を大幅に低下した射出成形材料等の
金属粉末複合材の製造方法を提供することができる。
第１図は本発明を実施する為の粉末製造装置の構成の一
例を示す図、第２図は本発明で作製した金属粉末複合材
の粒度分布を示す図である。 図中１は噴霧媒、２は噴霧ノズル、３は粉末原料回収フ
ィルター、４は熱交換器、５はタンク、６は大容量加圧
装置、７はるつぼである。
例を示す図、第２図は本発明で作製した金属粉末複合材
の粒度分布を示す図である。 図中１は噴霧媒、２は噴霧ノズル、３は粉末原料回収フ
ィルター、４は熱交換器、５はタンク、６は大容量加圧
装置、７はるつぼである。
Claims (1)
- 【請求項１】アトマイズ法で流出する溶融金属に噴霧媒
を衝突させて冷却し金属微粉末を生成する粉末生成行程
を含み，有機物質で被覆された金属微粉末を得る金属粉
末複合材の製造方法において，上記噴霧媒として，非水
溶性有機物質を水中に分散させた懸濁液または乳濁液を
用いることを特徴とする金属粉末複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122085A JP2649945B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 金属粉末複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63122085A JP2649945B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 金属粉末複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294805A JPH01294805A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2649945B2 true JP2649945B2 (ja) | 1997-09-03 |
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ID=14827281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63122085A Expired - Fee Related JP2649945B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 金属粉末複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649945B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210237154A1 (en) * | 2020-02-04 | 2021-08-05 | Seiko Epson Corporation | Metal powder production method and metal powder production apparatus |
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