JP2666878B2

JP2666878B2 - 焼結体製造における成形方法及び焼結体

Info

Publication number: JP2666878B2
Application number: JP5334272A
Authority: JP
Inventors: 邦宏豊田; 一男山口; 康治佐藤; 元佐藤
Original assignee: 株式会社パイロット
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH06279804A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の成形技術、特に
粉末冶金に適用して有効な技術に関し、例えば金属粉を
バインダーに分散させてなる焼結用材料をゴム製の成形
用型に流し込むことにより、指輪等の装身具を製造する
のに利用して有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の成形技術の一つとして粉末冶金技
術が知られている。この粉末冶金技術の中でも、３次元
的な複雑形状をした金属製品の成形が可能であるととも
に、完成品に極めて近い形状（ニアネットシェイプ）を
した焼結体が得られる、という理由から、射出成形技術
が注目されている。

【０００３】金属粉の射出成形技術が上述した利点を有
するのは、金属粉と熱可塑性樹脂等よりなるバインダー
とを混練してなる焼結用材料を成形用型内に高圧（例え
ば、数百〜数千kg・f／cm²）をかけて射出することによ
り、焼結用材料がその射出方向に対して交差する横穴な
どにも充填され、型内に焼結用材料が十分に行き亘るか
らである。このように射出成形技術によれば、複雑形状
の成形が可能であるが、高い射出圧に耐えるために成形
用型を弾力性のない材料、例えば主に金属で製作しなけ
ればならず、金型であるが故に形状の複雑さの程度にも
自ずと制限がある。即ち、例えば指輪等の装身具や美術
工芸品においては、その形状や模様に美的価値や芸術的
価値等が要求されるので、一般に極めて繊細な意匠とな
っているが、金型からの離型性等を考慮すると単純な形
状等が好ましいため、装身具等の繊細な形状や模様まで
も金型を用いて造形するのは不可能である。

【０００４】そこで、金型に代えて、成形用型を軟質ゴ
ムなどの弾性体で製作することが考えられる。即ち、ゴ
ム型を用いることにより、例えば成形体を型から抜く際
の、成形体の通り道（経路）が型の一部によって狭めら
れている、即ち成形体の一部が型の内部に埋没している
ような所謂アンダーカット部から、成形体を無理に引き
抜いたり、型をたわませて抜いたりすることができ、従
って、装身具や美術工芸品の繊細な形状や模様を造形す
ることが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たゴム型を用いる技術には、次のような問題のあること
が本発明者によってあきらかとされた。

【０００６】即ち、ゴム型には変形し易いという特性が
あるため、ゴム型が変形しないような条件で焼結用材料
を充填しなければならず、従来のような高圧をかけるこ
とはできない。そのような圧力を低く抑えるか或は圧力
を負荷しない条件下においても、型内に焼結用材料を十
分に行き亘らせるには、焼結用材料の流動性を高める、
即ち粘度を下げる必要がある。一般に、従来の射出成形
においては、焼結用材料を金属粉とバインダーとの混合
比で管理しているが、金属粉の形状（即ち、その尺度と
なる比表面積の大小）等の要因により同じ混合比でも粘
度が高くなることがある。金型の場合には、ある程度高
粘度の焼結用材料（その見掛け粘度は、バインダーの融
点以上の温度下で、且つ１０²〜１０³s^-1の剪断速度域
において１０³Pa・s程度である。）を用いるので、粘度
が高い方にずれることによる影響は少ないが、ゴム型の
場合には、低粘度の焼結用材料を用いるので、僅かに粘
度が高い方にずれるのは致命的である。

【０００７】つまり、ゴム型を用いる場合に、金属粉と
バインダーとの混合比をもって焼結用材料を管理して
も、良好な流動性が得られず、成形不良を惹き起こす虞
が極めて高い、というものである。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、型内に充填することにより極めて複雑な形状をした
金属製品を製造可能な、流動性に富む焼結用材料を提供
することを主たる目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、ゴム型内に充填する焼結用材料を粘度
で管理することが有効であると考え、鋭意研究を重ねた
結果、粘度の適正範囲を見い出し、本発明に至った。

【００１０】本発明は、原料粉と熱可塑性樹脂からなる
バインダーとを混合してなる焼結用材料を成形する焼結
体製造における成形方法であって、上記原料粉として略
球形状の金属粉であるガスアトマイズ粉を用いて成形用
型への注入時の前記焼結用材料の１０ ^-1 〜１０s ^-1 の剪
断速度域における見掛け粘度が１５０Pa・s以下となる
ように管理し、次いで、弾性体よりなる成形用型に、１
０ｋｇ・ｆ／ｃｍ ² 以下の注入圧で、前記焼結用材料を
注入することを特徴とするものである。

【００１１】焼結用材料を成形用型に充填する際に、成
形用型の複雑な形状部分、例えば型内における焼結用材
料の主となる流れ方向に対して交差する横穴や微細な凹
部、に焼結用材料が流れ込むか否かは、焼結用材料の流
動性に依存している。そして、その流動性は、一般に、
原料粉の組成や形状や大きさ、バインダーの組成、或は
原料粉とバインダーの混合割合などの様々な要因により
変化する。それらの要因を如何様に変えようとも、好ま
しくは焼結用材料の見掛け粘度が上述した上限値（１５
０Pa・s）を越えない限り、焼結用材料は型内に満遍なく
充填されることになるが、本発明においては、原料粉と
してガスアトマイズ粉を用いることにより、見かけ粘度
が前記上限値を超えないように管理している。また、見
かけ粘度の前記上限値として、より好ましくは、成型用
型への注入時において、焼結用材料の１０^-1〜１０s^-1
の剪断速度域における見掛け粘度が、１２０Pa・s以下で
あるとよい。

【００１２】また、見掛け粘度が低いほど型に対する充
填性が向上するので、焼結用材料を低粘度に保つことの
意義に鑑みれば、特に見掛け粘度の下限値を決める必要
性は乏しいが、発明者の行った実験によれば、例えば
１．２Pa・s（バインダーの融点以上の温度下で、且つ１
０^-1〜１０s^-1の剪断速度域における値である。）の見
掛け粘度を有する焼結用材料を用いても、良好な形状の
ものが得られている。

【００１３】上述したように成形性の良否は、焼結用材
料の見掛け粘度により決まる、換言すれば見掛け粘度に
より成形性を制御することができるということである
が、成形用型から離型させた成形体の焼結時における収
縮率等を考慮すると、焼結用材料に占める原料粉の割合
は３０体積％以上であることが好ましい。そして、その
割合の上限値は高いほどよいが、上述した見掛け粘度の
上限値等を考慮すると、７０体積％以下であることが好
ましい。また、成形不良品の発生頻度など他の要因を考
慮すると、前記割合は、より好ましくは５０体積％以上
６５体積％未満、さらにより好ましくは５０体積％以上
６０体積％未満である。

【００１４】前記原料粉は上述のように金属のガスアト
マイズ粉であり、単一の金属元素よりなる金属でもよい
し、２種以上の金属元素を含む合金でもよい。例えばそ
の一例として挙げれば、金（Ａｕ）または金を含む合金
からなる粉体である。金以外にも白金（Ｐｔ）または白
金を含む合金、或いは銀（Ａｇ）または銀を含む合金な
どの貴金属でもよい。そして、原料粉として比表面積が
小さく、略球形状で、高いタップ密度の得られるガスア
トマイズ粉を用いることにより、後述の実施例にも示さ
れるように、焼結材料の成形用型への注入時の粘度を低
くすることがでる。

【００１５】金属の粉体の場合には、焼結用材料に占め
る金属粉の割合は、収縮率や見掛け粘度の上限値等の上
述した理由と同様の理由により、好ましくは７２．０重
量％以上９８．０重量％以下である。また、貴金属の粉
体の場合には、焼結用材料に占める貴金属粉の割合は、
同様の理由により、好ましくは７９．０重量％以上９
８．０重量％以下である。

【００１６】ここで、バインダーは、原料粉に流動性を
付与するとともに成形体の形状を保持するためのもの
で、従来の金属粉の射出成形技術に用いられるものと同
様にワックスやポリマーなどからなる熱可塑性樹脂であ
る。そして、多種多様な樹脂の中から原料粉や成形用型
の素材等に応じて適当なものを選ぶか、２種以上を混合
して適当なバインダーを作ればよい。特に、本発明のバ
インダーとしては、特開平３−６４４０１に記載された
金属粉末射出成形用ポリアミド系バインダーを好適に用
いることができる。上記ポリアミド系バインダーとは、
Ｃ36二酸を、８０％以上含有する重合脂肪酸、炭素数６
〜１０個の脂肪族ジカルボン酸、エチレンジアミン及び
キシレンジアミンのそれぞれを、ほぼ等モル用い縮合し
て得られる、平均分子量２万以上のポリアミド樹脂成分
と、エチレンジアミン１モル及び炭素数１０から１４個
の飽和脂肪族モノカルボン酸２モルを縮合して得られる
アミド化合物と、Ｎ、Ｎ’−ジアセチルピペラジンとか
らなるものである。また、このポリアミド系バインダー
の融点は、１４０℃付近であり、このポリアミド系バイ
ンダーを用いた焼結材料の成形温度は１５０℃〜１６０
℃とすることが好ましい。また、本発明のバインダーと
しては、ワックス系バインダーを用いることができ、例
えば、中京油脂株式会社製のＥ−１９４（融点８１℃）
を用いることができる。

【００１７】本発明における特徴のうちの他の一つは、
原料粉とバインダーとを混合してなる焼結用材料を成形
用型により所望の形状に成形してなる成形体を焼結する
ことにより得られた焼結体であって、前記成形用型の分
割面に対応する仮想面に対して同じ側に、突部および凹
部の何れか一方または両方が、少なくとも２個、それら
の軸線が互いに異なる方向をなして形成されている、と
いうことである。

【００１８】ここで、成形用型の分割面とは、成形用型
が２片以上の型本体（中子となるものも含む。）を組み
合わせてなる型の場合に、それら型本体同士の境界面の
ことを意味する。また、成形用型の分割面に対応する仮
想面とは、焼結体において仮想される面であり、分割面
にて合わされた２片の型本体に挟まれることにより成形
されてなる部位を分割面が横切ると仮想した場合の面の
ことを意味する。

【００１９】具体的には、焼結体の、複数の型本体のう
ちの少なくとも一片の型本体により成形される部位に、
当該型本体から焼結前の成形体を抜く際の抜き方向に対
して交差する方向の軸線を有する突部または凹部が、少
なくとも一箇所設けられている、ということである。従
って、金型などの硬質の成形用型から成形体を離型させ
ることができないので、金型を用いてはこの焼結体を作
ることができない。

【００２０】この様な形状を有する焼結体として、例え
ば指輪、イヤリング、ブレスレットなどの装身具が挙げ
られる。また、装身具以外にも、美術工芸品なども挙げ
られる。これら装身具や美術工芸品などには、繊細な意
匠が施されており、そのため、上述した抜き方向に対し
て交差する方向の軸線を有する突部または凹部、即ち所
謂アンダーカット部が設けられることが多い。なお、焼
結体には、装身具および美術工芸品に限らず、機械部品
など、従来より焼結により製造されるものも含まれるの
はいうまでもない。

【００２１】本発明における特徴のうちのさらに他の一
つは、原料粉とバインダーとを混合してなる焼結用材料
を充填する成形用型であって、弾性体よりなる、という
ことである。

【００２２】具体的には、その弾性体は軟質ゴムであ
る。軟質ゴム以外にも、成形用型から成形体を引き抜く
際に、型を弾性変形させることにより成形体を破損させ
ることなく型から引き抜くことができれば、弾性を有す
る樹脂、例えばゴム状弾性体であるウレタンゴム、など
でもよい。ここで、弾性体には粘弾性体も含まれる。

【００２３】ニアネットシャイプの焼結体を得るために
は、上述したように弾性に富む成形用型に、弾性変形が
生じないような条件の下で、焼結用材料を注入しなけれ
ばならない。そのためには、注入時に焼結用材料にかけ
る注入圧力（射出成形における射出圧力に相当する。）
を、好ましくは１０kg・f／cm²以下、より好ましくは５k
g・f／cm²以下、さらにより好ましくは３kg・f／cm²以下
にするのがよい。

【００２４】

【作用】上記した手段によれば、バインダーの融点以上
の温度下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域におけ
る焼結用材料の見掛け粘度が、１５０Pa・s以下であるた
め、原料粉の組成や形状や大きさ、バインダーの組成、
或は原料粉とバインダーの混合割合などの様々な要因を
如何様に変えようとも、成形用型の細かく複雑な形状部
分にまで焼結用材料が流れ込む。

【００２５】焼結用材料に占める原料粉の割合を、３０
体積％以上７０体積％以下、金属粉の場合には７２．０
重量％以上９８．０重量％以下、貴金属粉の場合には７
９．０重量％以上９８．０重量％以下にすることによ
り、成形体の焼結時における収縮率や成形後の形状保持
性などの、粉末の焼結プロセスに特有の様々な要因が良
好に保たれる。

【００２６】焼結用材料の原料粉が金属、特に金または
金を含む合金、白金または白金を含む合金、或いは銀ま
たは銀を含む合金などの貴金属よりなる粉体であるた
め、この焼結用材料を、指輪などの装身具と相補的な形
状をなす成形用型に充填し、それにより得られた成形体
を焼結することによって、貴金属よりなる指輪などが容
易に得られる。

【００２７】焼結体の、成形用型の分割面に対応する仮
想面に対して同じ側に、少なくとも２個の突部（または
凹部）が、それらの軸線が互いに異なる方向をなして形
成されているため、金型などの硬質の成形用型から成形
体を離型させることができないが、例えば本発明の一特
徴であるゴム型を用いることにより、成形体を無理に引
き抜いたり、型をたわませて抜いたりすることができ
る。従って、従来手彫り法や精密鋳造法（ロストワック
ス法）により製造していた、繊細で三次元的に複雑な形
状をなす指輪などの装身具が、手彫り法に比べて短時間
のうちに大量に、またロストワックス法（製品と同数の
鋳型が必要である。）に比べて極めて少ない個数（例え
ば、一つ）の成形用型（ロストワックスにおける鋳型に
相当する型）から大量に、得られる。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明の具体的な例として、指輪を
作る場合を挙げ、その特徴とするところを明らかとす
る。

【００２９】先ず、銀合金などの加工容易な金属塊を用
意し、これを切削および研磨することにより、図１に示
す指輪１よりもやや大きめのマスターモデルを作製し
た。このマスターモデルをゴム基材で包み、そのゴム基
材を加硫により固化させた後、複数片に分割し、マスタ
ーモデルを取り出して、図２および図３に示すような、
マスターモデルと相補的な形状をなす成形用型２（ゴム
型）を作製した。以下に例示列挙する実施例において
は、この成形用型２を用いた。なお、指輪１および成形
用型２の特徴等に付いては後述する。

【００３０】（実施例１）平均粒子径２４μｍの金合金（１８Ｋ）粉末よりなる原
料粉を５０vol％（体積％）と、５０vol％のバインダー
とを混合し、混練機で十分に混練してペレット状のコン
パウンドよりなる焼結用材料を得た。これを重量比で表
すと、１８Ｋ粉末９３．２wt％（重量％）、バインダー
６．８wt％である。なお、実施例１〜実施例１０におい
ては、バインダーとして、上述のポリアミド系バインダ
ーを用いた。

【００３１】このコンパウンドの見掛け粘度は、バイン
ダーの融点（上述のポリアミド系バインダーの融点）以
上の温度下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域にお
いて、８１．６Pa・sであった。なお、この粘度測定に付
いては、回転粘度計よりなるレオメーターを用いて行っ
た。

【００３２】続いて、例えばロストワックス用ワックス
ポットを用いて、コンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、１．５kg・f／cm²の注入
圧力で注入した。バインダーの固化後、ゴム型を分割
し、その型をたわませたり、弾性変形させたりすること
により、ゴム型からマスターモデルと同じ形状をした指
輪の原形、即ち成形体を取り出した。

【００３３】その成形体を、大気雰囲気中において、３
６０℃まで１時間当り１０℃ずつ昇温させ、３６０℃で
２時間保持することにより、成形体からバインダーを除
去させた。脱バインダー後の成形体を、８８０℃の水素
雰囲気中において３時間にわたり焼結することにより、
指輪の焼結体を得た。そして、その焼結体から製品以外
の部分を切り取り、研磨等の後加工をして指輪を得た。

【００３４】実施例１で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【表１】

【００３５】（実施例２）平均粒子径１３μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を５７vol％（９４．８wt％）と、
４３vol％（５．２wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。このコンパウンドの見掛け粘度
は、バインダーの融点以上の温度下で、且つ１０^-1〜１
０s^-1の剪断速度域において、１０４．２Pa・sであっ
た。なお、この粘度測定に付いては、回転粘度計よりな
るレオメーターを用いて行った。

【００３６】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、２．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００３７】実施例２で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【００３８】（実施例３）平均粒子径３３μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を５３vol％（９３．９wt％）と、
４７vol％（６．１wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。このコンパウンドの見掛け粘度
は、バインダーの融点以上の温度下で、且つ１０^-1〜１
０s^-1の剪断速度域において、１１８．６Pa・sであっ
た。なお、この粘度測定に付いては、回転粘度計よりな
るレオメーターを用いて行った。

【００３９】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、３．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００４０】実施例３で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【００４１】（実施例４）平均粒子径１３μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を６０vol％（９５．４wt％）と、
４０vol％（４．６wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。このコンパウンドの見掛け粘度
は、バインダーの融点以上の温度下で、且つ１０^-1〜１
０s^-1の剪断速度域において、１２８．４Pa・sであっ
た。なお、この粘度測定に付いては、回転粘度計よりな
るレオメーターを用いて行った。

【００４２】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、３．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００４３】実施例４で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“△”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状でない部分には焼結用材料が充填された。
なお、指輪とは別に、実施例４と同一条件下において、
ペンダントトップ用の成形用型（図示せず）よりペンダ
ントトップ（図示およびその説明を省略する。）の完成
品を得た。これについては、成形不良箇所等がなく、良
好であった。

【００４４】（実施例５）平均粒子径２４μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を６５vol％（９６．２wt％）と、
３５vol％（３．８wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。このコンパウンドの見掛け粘度
は、バインダーの融点以上の温度下で、且つ１０^-1〜１
０s^-1の剪断速度域において、１６３．３Pa・sであっ
た。なお、この粘度測定に付いては、回転粘度計よりな
るレオメーターを用いて行った。

【００４５】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、５．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００４６】実施例５で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“×”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状でない部分にも焼結用材料が充填されなか
った。

【００４７】（実施例６）平均粒子径１２μｍのステン
レス（ＳＵＳ３１６Ｌ）粉末よりなる原料粉を５７vol
％（９０．４wt％）と、４３vol％（９．６wt％）のバ
インダーとから焼結用のコンパウンドを得た。このコン
パウンドの見掛け粘度は、バインダーの融点以上の温度
下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域において、３
０．０Pa・sであった。なお、この粘度測定に付いては、
回転粘度計よりなるレオメーターを用いて行った。

【００４８】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、３．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、ゴム型
から成形体を取り出した。

【００４９】そして、その成形体を、大気雰囲気中にお
いて、３２０℃まで１時間当り１０℃ずつ昇温させ、３
２０℃で２時間保持することにより、成形体からバイン
ダーを除去させた。脱バインダー後の成形体を、１３５
０℃の真空雰囲気下において２時間にわたり焼結し、そ
の焼結体から製品以外の部分を切り取り、研磨等の後加
工をして指輪を得た。

【００５０】実施例６で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【００５１】（実施例７）平均粒子径１２μｍのＳＵＳ
３１６Ｌ粉末よりなる原料粉を６０vol％（９１．４wt
％）と、４０vol％（８．６wt％）のバインダーとから
焼結用のコンパウンドを得た。このコンパウンドの見掛
け粘度は、バインダーの融点以上の温度下で、且つ１０
^-1〜１０s^-1の剪断速度域において、９８．０Pa・sであ
った。なお、この粘度測定に付いては、回転粘度計より
なるレオメーターを用いて行った。

【００５２】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、５．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例６と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００５３】実施例７で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“△”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状でない部分には焼結用材料が充填された。
なお、指輪とは別に、実施例７と同一条件下において、
ペンダントトップ用の成形用型（図示せず）よりペンダ
ントトップ（図示およびその説明を省略する。）の完成
品を得た。これについては、成形不良箇所等がなく、良
好であった。

【００５４】（実施例８）平均粒子径１５μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を５７vol％（９４．８wt％）と、
４３vol％（５．２wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。本例では、原料粉として比表面積
の小さい略球形状のガスアトマイズ粉を用いた。このコ
ンパウンドの見掛け粘度は、バインダーの融点以上の温
度下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域において、
２．８Pa・sであった。なお、この粘度測定に付いては、
スパイラル粘度計を用いて行った。

【００５５】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、３．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００５６】実施例８で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【００５７】（実施例９）平均粒子径１５μｍの１８Ｋ
粉末よりなる原料粉を６０vol％（９５．４wt％）と、
４０vol％（４．６wt％）のバインダーとから焼結用の
コンパウンドを得た。本例では、原料粉として比表面積
の小さい略球形状のガスアトマイズ粉を用いた。このコ
ンパウンドの見掛け粘度は、バインダーの融点以上の温
度下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域において、
５．３Pa・sであった。なお、この粘度測定に付いては、
スパイラル粘度計を用いて行った。

【００５８】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、４．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例１と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００５９】実施例９で得られた指輪においては、表１
の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細か
く複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好な
製品が得られた。

【００６０】（実施例１０）平均粒子径１２μｍのＳＵ
Ｓ３１６Ｌ粉末よりなる原料粉を６０vol％（９１．４w
t％）と、４０vol％（８．６wt％）のバインダーとから
焼結用のコンパウンドを得た。本例では、原料粉として
比表面積の小さい略球形状のガスアトマイズ粉を用い
た。このコンパウンドの見掛け粘度は、バインダーの融
点以上の温度下で、且つ１０^-1〜１０s^-1の剪断速度域
において、８．５Pa・sであった。なお、この粘度測定に
付いては、スパイラル粘度計を用いて行った。

【００６１】このコンパウンドをバインダーの融点以上
の温度に保ちながらゴム型に、４．０kg・f／cm²の注入
圧力で注入した後、上記実施例６と同様にして、バイン
ダー除去工程、焼結工程および後加工を経て指輪を得
た。

【００６２】実施例１０で得られた指輪においては、表
１の製品評価欄に“○”で示したように、成形用型の細
かく複雑な形状部分にまで焼結用材料が充填され、良好
な製品が得られた。上述の実施例１〜実施例１０の結果
に示されるように、成形用型への注入時の焼結用材料の
１０ ^-1 〜１０s ^-1 の剪断速度域における見掛け粘度が１
５０Pa・s以下に管理できれば、ほぼ良好な焼結体を得
ることができる。しかし、実施例５に示すように、同じ
バインダーを用い、原料粉の混合割合を上述の範囲とし
ても、焼結用材料の見掛け粘度が１５０Pa・sを超える
場合があるが、実施例８〜１０に示すようにガスアトマ
イズ粉を用いることにより、見掛け粘度をガスアトマイ
ズ粉以外の金属粉を用いた場合よりも、１／１０程度ま
で下げることが可能となる。従って、原料粉を略球形状
のガスアトマイズ粉とすることにより、焼結材料の見掛
け粘度を大幅に低下させることができるので、焼結材料
の成型用型への注入時の見掛け粘度を変化させる原料粉
の形状以外の要因、例えば、バインダーの組成、原料粉
とバインダーの混合割合などが多少変わっても、見掛け
粘度を上述の上限値以下に管理することが可能となる。

【００６３】次に、指輪１および成形用型２の一例に付
いて夫々説明する。図１に示すように、指輪１はリング
部１０および繊細で複雑な意匠の施された装飾部１１か
らなり、その装飾部１１の裏側にはリング部１０から連
続してなる下座部１２が設けられている。装飾部１１に
は、図には明瞭に表れていないが、突起部や凹部や孔な
どが形成されている。下座部１２は、細い線状体により
リング状に形成されてなる円環部１３と、その円環部１
３と装飾部１１の縁とを所々連結する細い線状体よりな
る複数の側条部１４とからなる。

【００６４】円環部１３の径方向の大きさは、装飾部１
１の径方向の大きさよりも小さくなっている。即ち、金
型等の硬質の成形用型では、装飾部１１と円環部１３と
の間から型を抜くことが不可能であるような形状をなし
ている。また、リング部１０から下座部１２に至る箇所
には、リング部１０の内側から凹部１５が形成されてい
るとともに、その凹部１５に至る貫通孔１６がリング部
１０の側面に形成されている。これら凹部１５および貫
通孔１６の形状も、金型等の硬質の成形用型では成形不
可能な形状である。なお、図１には、焼結後の後加工時
に切り取られる切取り部１７がリング部１０と一体とな
って形成されている状態が示されている。

【００６５】図２および図３に示すように、成形用型２
は、下台部２０、上台部２１、指輪１の装飾部１１を造
形する嵌合部２２、指輪１のリング部１０を形成するた
めの中子部２３とからなる。さらに中子部２３は、リン
グ部１０の内側に沿う略Ｕ字状の外環部２４と、指輪１
の装飾部１１と円環部１３との間に位置する頭部２５
と、それら外環部２４と頭部２５との間に位置する中間
部２６とからなる。これら下台部２０、上台部２１、嵌
合部２２および中子部２３はお互いに着脱可能となって
いる。

【００６６】そして、嵌合部２２には、装飾部１１の焼
結前における外側形状と相補的な形状をなす凹凸の模様
が形成されている。また、下台部２０、上台部２１、外
環部２４および頭部２５には、指輪１の、上述した円環
部１３、側条部１４、凹部１５および貫通孔１６を造形
するための繊細で複雑な形状（模様）が形成されてい
る。

【００６７】以上のように構成された成形用型２を以下
のようにして組み合わせる。即ち、下台部２０の嵌合凹
部２０ａに嵌合部２２を嵌合させるとともに、下台部２
０の着座部２０ｂに、外環部２４、中間部２６および頭
部２５を組み合わせてなる中子部２３を着座させる。そ
の上に上台部２１を、その合わせ部２１ｃ，２１ｄ，２
１ｅ，２１ｆと下台部２０の合わせ部２０ｃ，２０ｄ，
２０ｅ，２０ｆとを夫々合致させるようにして載せ、下
台部２０と上台部２１とを組み合わせる。

【００６８】このようにして組み合わせてなる成形用型
２に、すり鉢状の注入口（下台部２０および上台部２１
に夫々設けられた半すり鉢状部２０ｇ，２１ｇにより形
成される。）から焼結用材料を流し込み、バインダーが
固化した後、以下のようにして成形体を離型させる。即
ち、先ず下台部２０と上台部２１とを分割し、嵌合部２
２を抜き取ってから、下台部２０をたわませるなどして
弾性変形させながら、下台部２０から中子部２３ととも
に成形体を取り出す。続いて、外環部２４を弾性変形さ
せながら中間部２６から外し、さらにその中間部２６も
取り去る。その後、成形体の、焼結体における装飾部１
１と円環部１３の間の空間に対応する空間部分から、頭
部２５を捻るようにして弾性変形させながら取り出す。
特に、この頭部２５に付いては、弾性変形させない限
り、抜くことはできない。

【００６９】つまり、指輪１の円環部１３、側条部１
４、凹部１５および貫通孔１６などは、成形用型の分割
面に対応する仮想面に対して同じ側に形成されてなる、
互いに異なる方向の軸線を有する突部または凹部（所謂
アンダーカット部）となっている。従って、上述したよ
うに、これらの部位は何れも、金型等の硬質の成形用型
では、離型させることができない。しかしながら、成形
用型としてゴム型を用いることにより、離型させること
が可能となり、上述した様な複雑な形状の指輪１を容易
に製造することができる。なお、下台部２０、上台部２
１、嵌合部２２、外環部２４、頭部２５および中間部２
６には、離型性を考慮して、適宜、切れ込みが設けられ
ている。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、成形用型を弾性体とす
ることにより、焼結体の射出成形に際し、成型品が複雑
な形状でも成型用型を壊すことなく、成型品を脱型する
ことができるとともに、成型用型への焼結材料の注入圧
を１０ｋｇ・ｆ／ｃｍ ² 以下の低いものとすることによ
り、焼結材料の成形用型への注入時に弾性を有する成形
用型の変形等の問題が生じないようにすることができ、
かつ、上述のように注入圧を低いものとするとともに、
成型用型を複雑な形状としても、成型用型の焼結材料の
注入時の見掛け粘度を１５０Pa・s以下となるように管
理することで、複雑な形状の成形用型の内部の全てに焼
結用材料が行き亘るようにすることができる。

【００７１】さらに、原料粉をガスアトマイズ粉とする
ことにより、焼結材料の成型用型への注入時の見掛け粘
度を大幅に低下させることができるので、見掛け粘度を
変化させる原料粉の形状以外の要因、例えば、バインダ
ーの組成、原料粉とバインダーの混合割合などが多少変
わっても、上記見掛け粘度を、容易に１５０Pa・s以下
となるように管理することができる。すなわち、本発明
によれば、複雑な形状の焼結体でも毎回型を壊す事無く
製造することができるので、従来の手彫り法やロストワ
ックス法よりも低コストで大量に指輪などの装身具のよ
うな複雑な形状の焼結体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して製作した焼結体である指輪の
後加工前の全体斜視図である。

【図２】その指輪の成形に用いた成形用型の、下台部と
上台部とを分割した状態の分解斜視図である。

【図３】その成形用型の、下台部と嵌合部と中子部とを
分割した状態の分解斜視図である。

【符号の説明】

１指輪（焼結体）２成形用型

フロントページの続き (72)発明者佐藤元神奈川県平塚市西八幡１丁目４番３号株式会社パイロット平塚工場内 (56)参考文献特開昭63−223102（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−223103（ＪＰ，Ａ) 特開平４−17603（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−295031（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−219501（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−219502（ＪＰ，Ａ) 特開平３−44405（ＪＰ，Ａ) 特開平５−263102（ＪＰ，Ａ) 特開平５−132702（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原料粉と熱可塑性樹脂からなるバインダ
ーとを混合してなる焼結用材料を成形する焼結体製造に
おける成形方法であって、上記原料粉として略球形状の金属粉であるガスアトマイ
ズ粉を用いて成形用型への注入時の前記焼結用材料の１
０ ^-1 〜１０s ^-1 の剪断速度域における見掛け粘度が１５
０Pa・s以下となるように管理し、次いで、弾性体よりなる成形用型に、１０ｋｇ・ｆ／ｃ
ｍ ² 以下の注入圧で、前記焼結用材料を注入することを
特徴とする焼結体製造における成形方法。
【請求項２】前記焼結用材料に占める前記原料粉の割
合は、３０体積％以上で、且つ７０体積％以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の焼結体製造における成形
方法。
【請求項３】前記焼結用材料に占める前記原料粉の割
合は、７２．０重量％以上で、且つ９８．０重量％以下
であることを特徴とする請求項１または２記載の焼結体
製造における成形方法。
【請求項４】前記原料粉は、貴金属または貴金属を含
む合金であることを特徴とする請求項１または２記載の
焼結体製造における成形方法。
【請求項５】前記焼結用材料に占める前記原料粉の割
合は、７９．０重量％以上で、且つ９８．０重量％以下
であることを特徴とする請求項４記載の焼結体製造にお
ける成形方法。
【請求項６】前記成型用型が軟質ゴムからなることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の焼結体
製造における成形方法。
【請求項７】前記請求項１〜６のいずれか一つに記載
の焼結体製造における成形方法を用いて成形された焼結
用材料からバインダーを除去した後に、焼結して得られ
たことを特徴とする焼結体。
【請求項８】前記成形用型の分割面に対応する仮想面
に対して同じ側に、突部および凹部の何れか一方または
両方が、少なくとも２個、それらの軸線が互いに異なる
方向をなして形成されていることを特徴とする請求項７
記載の焼結体。
【請求項９】装身具であることを特徴とする請求項７
または８記載の焼結体。