JP2679871B2 - 焼結により正確な寸法の物品を製造する方法 - Google Patents
焼結により正確な寸法の物品を製造する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は少なくと一部が焼結によつて製造され、焼結
前少なくとも三つの粉末成分の混合物を含み、前記第１
成分は最大約150μｍの粒子サイズを有する主として鉄
系の金属よりなり、第２成分は銅およびりんを含みかつ
最大約150μｍの粒子サイズを有し、第３成分は少なく
とも銅を含む、正確な寸法の物品を製造する方法に関す
る。本発明はとくに少なくともある場合に本発明による
焼結方法を使用することによつて成形工具を製造する方
法に関する。
前少なくとも三つの粉末成分の混合物を含み、前記第１
成分は最大約150μｍの粒子サイズを有する主として鉄
系の金属よりなり、第２成分は銅およびりんを含みかつ
最大約150μｍの粒子サイズを有し、第３成分は少なく
とも銅を含む、正確な寸法の物品を製造する方法に関す
る。本発明はとくに少なくともある場合に本発明による
焼結方法を使用することによつて成形工具を製造する方
法に関する。
成形工具の製造は従来困難であるとともに時間がかか
り、したがつて比較的経費を要した。これは、そのよう
な工具が大型に製造されるとき、それらは高い精度で製
造されなければならず、その場合、製造は一般に一つの
鋼片から始まり、そこに所要の凹所および孔が加工され
る。この鋼片はフレームならびに型面として作用し、そ
こにシートのような成形される最終製品の金属部分が成
形される。
り、したがつて比較的経費を要した。これは、そのよう
な工具が大型に製造されるとき、それらは高い精度で製
造されなければならず、その場合、製造は一般に一つの
鋼片から始まり、そこに所要の凹所および孔が加工され
る。この鋼片はフレームならびに型面として作用し、そ
こにシートのような成形される最終製品の金属部分が成
形される。
また、成形するのが容易なある種の材料からダイを製
造し、その後ゴムダイヤフラム等によつて流体圧力を他
面にダイがある金属シートの一面に導入し、前記シート
をダイの形状に押圧することは、たとえば米国特許第30
21803号に開示されたように、公知である。この方法の
利点は、圧力がダイの形状に自動的に適合するため、こ
の場合シートを成形するのに予め成形された上方工具を
要しないことである。米国特許第399601号にはこの方法
の別の改良が記載され、それによれば、別のシートおよ
び部品はある程度接合されまたは積層される。これらの
方法は、容易に機械加工される材料がダイに使用される
とき、そのようなダイとして厚いシートに対して必要な
大きい力に耐えることができずまたダイが摩耗および／
または種目の数が多いとき破損するため、生産工程は比
較的短く加工されるシートは比較的薄いという欠点を有
する。
造し、その後ゴムダイヤフラム等によつて流体圧力を他
面にダイがある金属シートの一面に導入し、前記シート
をダイの形状に押圧することは、たとえば米国特許第30
21803号に開示されたように、公知である。この方法の
利点は、圧力がダイの形状に自動的に適合するため、こ
の場合シートを成形するのに予め成形された上方工具を
要しないことである。米国特許第399601号にはこの方法
の別の改良が記載され、それによれば、別のシートおよ
び部品はある程度接合されまたは積層される。これらの
方法は、容易に機械加工される材料がダイに使用される
とき、そのようなダイとして厚いシートに対して必要な
大きい力に耐えることができずまたダイが摩耗および／
または種目の数が多いとき破損するため、生産工程は比
較的短く加工されるシートは比較的薄いという欠点を有
する。
比較的強くかつ複雑な物品は溶融相焼結によつて製造
され、その場合、異なつた粉末成分が混合され、その後
混合物は型に供給された振動および／または圧縮により
収縮され、さらにその後混合物は加熱され成分の一方は
溶融し、他方の成分に一緒に結合する。この場合、毛管
作用により、溶融物は粉末粒子の間に充満し固化すると
きそれらを一緒に結合する。焼結自体はきわめて高圧下
または常圧のいずれでも実施することができる。この製
造方法は、物品が型からの除去また分離された物品とし
て焼結処理に耐えうるように緻密に製造することができ
るように、粉末の圧縮および／または振動が強くかつ正
確な型を必要とするため、必ずしも短い製造工程にまた
は個別製品の製造に利用することはできない。さらに、
焼結された物品は焼結中収縮し、品物は仕上げ処理をす
る必要が生ずる。
され、その場合、異なつた粉末成分が混合され、その後
混合物は型に供給された振動および／または圧縮により
収縮され、さらにその後混合物は加熱され成分の一方は
溶融し、他方の成分に一緒に結合する。この場合、毛管
作用により、溶融物は粉末粒子の間に充満し固化すると
きそれらを一緒に結合する。焼結自体はきわめて高圧下
または常圧のいずれでも実施することができる。この製
造方法は、物品が型からの除去また分離された物品とし
て焼結処理に耐えうるように緻密に製造することができ
るように、粉末の圧縮および／または振動が強くかつ正
確な型を必要とするため、必ずしも短い製造工程にまた
は個別製品の製造に利用することはできない。さらに、
焼結された物品は焼結中収縮し、品物は仕上げ処理をす
る必要が生ずる。
焼結後機械加工する必要のない寸法の正確な製品とす
ることが望ましい、主に磁性体の製造に対して粉末混合
物が開発され、その混合物を使用することにより、型に
供給されかつ型内で緻密な状態に圧縮された物品の焼結
中、収縮は消滅または解消した。そのような混合物は、
たとえば、スイス特許第414191号、同372293号、ヨーロ
ツパ特許第11989号および日本特許出願公告57−233041
号等の刊行物に開示されている。磁性のため、これらの
磁性混合物内の物品は比較的りんの含有量が高く、材料
の収縮傾向が増加する。これらの刊行物において銅の添
加は体積成長を増強し、すなわち、りんとは反対の作用
を奏することが認められる。しかして、これらの刊行物
は、最終製品として、90％以上の鉄、残部は銅、りんお
よび多分炭素および他の合金成分を含有する混合物を開
示している。さらに、これらの刊行物には粉末混合物の
種々の成分の粒子サイズは物品の収縮に影響することが
記載されている。
ることが望ましい、主に磁性体の製造に対して粉末混合
物が開発され、その混合物を使用することにより、型に
供給されかつ型内で緻密な状態に圧縮された物品の焼結
中、収縮は消滅または解消した。そのような混合物は、
たとえば、スイス特許第414191号、同372293号、ヨーロ
ツパ特許第11989号および日本特許出願公告57−233041
号等の刊行物に開示されている。磁性のため、これらの
磁性混合物内の物品は比較的りんの含有量が高く、材料
の収縮傾向が増加する。これらの刊行物において銅の添
加は体積成長を増強し、すなわち、りんとは反対の作用
を奏することが認められる。しかして、これらの刊行物
は、最終製品として、90％以上の鉄、残部は銅、りんお
よび多分炭素および他の合金成分を含有する混合物を開
示している。さらに、これらの刊行物には粉末混合物の
種々の成分の粒子サイズは物品の収縮に影響することが
記載されている。
従来公知の方法は、簡単で製造容易な型を使用する寸
法の正確な焼結された部品を製造するためそれらを使用
することが可能でなく、品物を、少なくともそれ程には
圧縮されないような、また高圧で焼結を実施する必要が
ないような、物品の焼結を必要とする欠点を有する。圧
縮なしでかつ大気圧で焼結されるとき、物品は焼結中と
くに大きい収縮の傾向を有する。したがつて、従来は収
縮が１％以下で焼結物品を製造することはまつたくでき
なかつた。この収縮は多数の刊行物によればかなり大き
くこの方法は使用できない。したがつて、加圧されない
また稠密化されない焼結は製造方法として自由に成形さ
れる部品の製造、すなわち引き続いて仕上げ加工をうけ
ない、たとえばプラスチック部品の押出しに必要な押出
工具の製造にほとんど使用されない。この方法を使用し
ないことは、この方法で焼結された物品の強度が一般に
使用される鋼の強度と同じ程度でないこと、および焼結
材料から製造された押出ダイのみでは押出しにおいて発
生する圧力に耐えられないことのためである。
法の正確な焼結された部品を製造するためそれらを使用
することが可能でなく、品物を、少なくともそれ程には
圧縮されないような、また高圧で焼結を実施する必要が
ないような、物品の焼結を必要とする欠点を有する。圧
縮なしでかつ大気圧で焼結されるとき、物品は焼結中と
くに大きい収縮の傾向を有する。したがつて、従来は収
縮が１％以下で焼結物品を製造することはまつたくでき
なかつた。この収縮は多数の刊行物によればかなり大き
くこの方法は使用できない。したがつて、加圧されない
また稠密化されない焼結は製造方法として自由に成形さ
れる部品の製造、すなわち引き続いて仕上げ加工をうけ
ない、たとえばプラスチック部品の押出しに必要な押出
工具の製造にほとんど使用されない。この方法を使用し
ないことは、この方法で焼結された物品の強度が一般に
使用される鋼の強度と同じ程度でないこと、および焼結
材料から製造された押出ダイのみでは押出しにおいて発
生する圧力に耐えられないことのためである。
本発明の目的は焼結中収縮しないまたは僅かしか収縮
しないので、焼結された物品がきわめて正確な寸法を有
する、焼結物品の製造方法を提供することである。本発
明の目的は焼結前に物品の製造に使用する粉末の圧縮ま
たは製造中の高圧を必要とせず、その場合粉末の供給用
の型は構造的に軽くかつ簡単である。この種の方法を提
供することにある。また本発明の目的は製造された品物
がたとえば押出ダイ、深絞り工具または他の成形工具等
として使用しうる大きい強度を付与されるこの種の方法
を提供することにある。本発明のなお別の目的は、それ
を使用することにより所定の場合に必要とされる物品の
最終製品の表面部分が一定の材料であり、構造部品とし
て最終製品の内部に作動装置に必要な成分を設けること
ができる、この種の方法を提供することである。
しないので、焼結された物品がきわめて正確な寸法を有
する、焼結物品の製造方法を提供することである。本発
明の目的は焼結前に物品の製造に使用する粉末の圧縮ま
たは製造中の高圧を必要とせず、その場合粉末の供給用
の型は構造的に軽くかつ簡単である。この種の方法を提
供することにある。また本発明の目的は製造された品物
がたとえば押出ダイ、深絞り工具または他の成形工具等
として使用しうる大きい強度を付与されるこの種の方法
を提供することにある。本発明のなお別の目的は、それ
を使用することにより所定の場合に必要とされる物品の
最終製品の表面部分が一定の材料であり、構造部品とし
て最終製品の内部に作動装置に必要な成分を設けること
ができる、この種の方法を提供することである。
本発明による方法により、決定的な改善が上記欠点に
対して得られ、上記目的は達成される。この目的を達成
するため、本発明による方法は本発明の請求の範囲に記
載された方法を特徴としている。
対して得られ、上記目的は達成される。この目的を達成
するため、本発明による方法は本発明の請求の範囲に記
載された方法を特徴としている。
本発明のもつとも重要な利点は、簡単かつ安価な最初
の型を使用することによつて、最初の粉末材料をうけ入
れるのに適した型凹所を形成しうること、および本発明
による材料は焼結中収縮しないで、その場合、製造工程
が短くとも、工具部品等のような形状および寸法が高度
に正確な製品を製造することができることである。本発
明によつて製造される製品の収縮は通常0.1％であり、
その場合たとえば工具の製造は、圧縮および加圧が必要
でないため、型の高い精度および簡単さのため、従来要
した数分の一の費用で実施することができる。しかしな
がら、前記工具等のような本発明によつて製造される製
品は使用するのに十分な強度を有する。
の型を使用することによつて、最初の粉末材料をうけ入
れるのに適した型凹所を形成しうること、および本発明
による材料は焼結中収縮しないで、その場合、製造工程
が短くとも、工具部品等のような形状および寸法が高度
に正確な製品を製造することができることである。本発
明によつて製造される製品の収縮は通常0.1％であり、
その場合たとえば工具の製造は、圧縮および加圧が必要
でないため、型の高い精度および簡単さのため、従来要
した数分の一の費用で実施することができる。しかしな
がら、前記工具等のような本発明によつて製造される製
品は使用するのに十分な強度を有する。
本発明は下記に添付図面を参照して一層詳細に説明さ
れる。
れる。
第１図は予備の型によつて物品を製造する自体公知の
方法を示し、第２図は予備の型によつて製造する自体公
知の原理を示し、第３図は型によつてシートを形成する
自体公知の方法を示し、第４図は第３図に示された自体
公知の方法の、改善を示し、第５図は焼結物品を製造す
る本発明による方法の一実施例を示し、第６図は焼結物
品を製造する本発明の方法の別の実施例を示す。
方法を示し、第２図は予備の型によつて製造する自体公
知の原理を示し、第３図は型によつてシートを形成する
自体公知の方法を示し、第４図は第３図に示された自体
公知の方法の、改善を示し、第５図は焼結物品を製造す
る本発明による方法の一実施例を示し、第６図は焼結物
品を製造する本発明の方法の別の実施例を示す。
第１図は仕上げ工具または工具の半部を使用して製造
される物品の型10を示す。型は木、プラスチツク等のよ
うな適当な容易に加工しうる材料から製造することがで
きる。型の上には、予備の型11として、たとえば固化し
うるシリコンゴムが成型される。その後予備の型11は型
10から分離され、その後セラミツク材料12′が予備の凹
所に成型され、その材料は予備の型11内にある間に乾燥
される。その後固体のセラミック混合物塊は予備の型か
ら外され稠密なセラミツク塊12を製造するため焼成され
る。このようにして本発明の方法に使用されるセラミツ
クダイ12がえられ、このダイは最初の型10にきわめて精
密に対応し、下記に記載するように焼結中にもその寸法
精度を維持する。上記成形型可能なセラミツク混合物1
2′は適当な市販の型のものとすることができこれ以上
説明しない。
される物品の型10を示す。型は木、プラスチツク等のよ
うな適当な容易に加工しうる材料から製造することがで
きる。型の上には、予備の型11として、たとえば固化し
うるシリコンゴムが成型される。その後予備の型11は型
10から分離され、その後セラミツク材料12′が予備の凹
所に成型され、その材料は予備の型11内にある間に乾燥
される。その後固体のセラミック混合物塊は予備の型か
ら外され稠密なセラミツク塊12を製造するため焼成され
る。このようにして本発明の方法に使用されるセラミツ
クダイ12がえられ、このダイは最初の型10にきわめて精
密に対応し、下記に記載するように焼結中にもその寸法
精度を維持する。上記成形型可能なセラミツク混合物1
2′は適当な市販の型のものとすることができこれ以上
説明しない。
第３図は型を製造するため本発明に関連して使用しう
る別の方法を示す。その方法において仕上げ工具または
その部分によつて製造される物品の型10が使用される。
しかして、また、型10は木、プラスチツク、アルミニウ
ム、亜鉛等のような容易に加工しうる材料から製造され
る。型10の上には第３図に点線で示された真直ぐな金属
シート９′が通常設置され、その上にゴムのダイヤフラ
ム８の上の、この装置の上方の空間７にはたとえば流体
圧が導入され、そしてゴムのダイヤフラム８を介してこ
の圧力はシートを型10の面に沿つて成形する。成形され
た金属シートは下記に記載するように焼結用型の構造部
分として本発明の方法において使用される。第４図はこ
のシート成形法の改善を示し、最初に成形されたシート
９は型10上に残され、別のシート６が型10とシート９よ
りなる部分の上に設置され、ゴムのダイヤフラムがその
場所に戻された後、このシート６は型およびシート９に
押付けられる。その後シート６および９の組合わせは型
の上から除去され単一のシートとして下記に記載される
ように使用することができる。シート９および６は同じ
材料または異なつた材料とすることができるか、もしく
は二枚重ねて使用することができる。このようにして、
構造は所要の強度を備えることができかつ／または別の
所要の性質を備えることができる。
る別の方法を示す。その方法において仕上げ工具または
その部分によつて製造される物品の型10が使用される。
しかして、また、型10は木、プラスチツク、アルミニウ
ム、亜鉛等のような容易に加工しうる材料から製造され
る。型10の上には第３図に点線で示された真直ぐな金属
シート９′が通常設置され、その上にゴムのダイヤフラ
ム８の上の、この装置の上方の空間７にはたとえば流体
圧が導入され、そしてゴムのダイヤフラム８を介してこ
の圧力はシートを型10の面に沿つて成形する。成形され
た金属シートは下記に記載するように焼結用型の構造部
分として本発明の方法において使用される。第４図はこ
のシート成形法の改善を示し、最初に成形されたシート
９は型10上に残され、別のシート６が型10とシート９よ
りなる部分の上に設置され、ゴムのダイヤフラムがその
場所に戻された後、このシート６は型およびシート９に
押付けられる。その後シート６および９の組合わせは型
の上から除去され単一のシートとして下記に記載される
ように使用することができる。シート９および６は同じ
材料または異なつた材料とすることができるか、もしく
は二枚重ねて使用することができる。このようにして、
構造は所要の強度を備えることができかつ／または別の
所要の性質を備えることができる。
同時に、本発明による構造部分は、たとえば、上記の
ように製造された型凹所の第１の壁の寸法よりいく分大
きい寸法の凹所15を鋼部分14に加工することにより、工
具の他の半分13に対して製造することができる。この凹
所15はたとえば研削により、格別の寸法的要求なしに、
精密でなく製造することができる。鋼フレーム14はまた
一つ以上の通路16を備え、通路16はフレーム14外側から
凹所15に延び、そこを通つて焼結される粉末混合物17が
型凹所17に供給される。
ように製造された型凹所の第１の壁の寸法よりいく分大
きい寸法の凹所15を鋼部分14に加工することにより、工
具の他の半分13に対して製造することができる。この凹
所15はたとえば研削により、格別の寸法的要求なしに、
精密でなく製造することができる。鋼フレーム14はまた
一つ以上の通路16を備え、通路16はフレーム14外側から
凹所15に延び、そこを通つて焼結される粉末混合物17が
型凹所17に供給される。
型凹所を形成する本発明による二つの方法は第５図お
よび第６図に示されている。第５図の実施例において、
セラミツク材料の型部分12は鋼フレーム14の頂部に配置
される。鋼フレーム14およびセラミツク型部分12は、互
いに、端部18においてそれらが粉末が通る緻密な継手を
形成するような寸法にされている。凹所15の面19は金属
フレーム14およびセラミツク塊12の面20に研削され、そ
の面は型凹所21の間の、最初の型10の有効面５に対応す
る。第６図の実施例において、型の半部13は主として上
記と同じ方法で製造され、その場合鋼塊14の研削された
凹所15はその面19に対して型凹所22の反対側壁部分を形
成する。この場合、型凹所の第１の壁部分24は型10に対
して形成されたシートよりなるか、またはシート６、９
から形成された層３よりなるか、またとくに、型から離
れたその側面よりなつている。換言すれば、第４図およ
び第６図を比較するとき、シート６の外面24は型凹所の
第１壁部分を構成する。最初の型10に向かう第２シート
９の面23は、型凹所22から離れている。また、複合シー
ト３の端部はそれらの端部区域18がフレーム部分14の対
応する区域に密に嵌合するような寸法にされている。
よび第６図に示されている。第５図の実施例において、
セラミツク材料の型部分12は鋼フレーム14の頂部に配置
される。鋼フレーム14およびセラミツク型部分12は、互
いに、端部18においてそれらが粉末が通る緻密な継手を
形成するような寸法にされている。凹所15の面19は金属
フレーム14およびセラミツク塊12の面20に研削され、そ
の面は型凹所21の間の、最初の型10の有効面５に対応す
る。第６図の実施例において、型の半部13は主として上
記と同じ方法で製造され、その場合鋼塊14の研削された
凹所15はその面19に対して型凹所22の反対側壁部分を形
成する。この場合、型凹所の第１の壁部分24は型10に対
して形成されたシートよりなるか、またはシート６、９
から形成された層３よりなるか、またとくに、型から離
れたその側面よりなつている。換言すれば、第４図およ
び第６図を比較するとき、シート６の外面24は型凹所の
第１壁部分を構成する。最初の型10に向かう第２シート
９の面23は、型凹所22から離れている。また、複合シー
ト３の端部はそれらの端部区域18がフレーム部分14の対
応する区域に密に嵌合するような寸法にされている。
その後、本発明による粉末混合物17が自体公知の装置
により通路16を通つて型凹所に供給されそこに充填され
る。その後型凹所21または各型22内の材料は適当な温度
で焼結され、そのとき焼結される材料は同時にその場合
型凹所内の金属部分に拡散溶接される。第５図の場合凹
所21内で焼結される材料は鋼製フレーム14の壁19に拡散
溶接されて強い冶金的結合を形成し、一方焼結される材
料はセラミツク性型部分12の面20を湿潤することはでき
ない。その結果焼結が完了して製品が冷却するとセラミ
ク部分12は除去可能となり、そこでフレームの焼結され
た部分には最初の型の面５の正確な寸法の痕跡である面
20の圧痕が残り、それは最初の形状に従う正確な寸法を
もつた製品を製造するのに使用される。
により通路16を通つて型凹所に供給されそこに充填され
る。その後型凹所21または各型22内の材料は適当な温度
で焼結され、そのとき焼結される材料は同時にその場合
型凹所内の金属部分に拡散溶接される。第５図の場合凹
所21内で焼結される材料は鋼製フレーム14の壁19に拡散
溶接されて強い冶金的結合を形成し、一方焼結される材
料はセラミツク性型部分12の面20を湿潤することはでき
ない。その結果焼結が完了して製品が冷却するとセラミ
ク部分12は除去可能となり、そこでフレームの焼結され
た部分には最初の型の面５の正確な寸法の痕跡である面
20の圧痕が残り、それは最初の形状に従う正確な寸法を
もつた製品を製造するのに使用される。
第６図の実施例において、凹所22内で焼結される材料
は金属フレーム面19ならびに他の半型の金属面24に拡散
焼結し、その場合形成される製品からは何も分離するこ
とはできない。しかしながら、面23が最初の型面４の正
確な圧痕または痕跡であるため、この製造された工具に
よつて最初の形状に従う正確な寸法もつた製品を製造す
ることができる。
は金属フレーム面19ならびに他の半型の金属面24に拡散
焼結し、その場合形成される製品からは何も分離するこ
とはできない。しかしながら、面23が最初の型面４の正
確な圧痕または痕跡であるため、この製造された工具に
よつて最初の形状に従う正確な寸法もつた製品を製造す
ることができる。
目標とする寸法精度が達成されるそのような方法によ
る焼結方法を指向するため、本発明による粉末混合物が
使用され、前記混合物は膨張作用を有し通常の粉末混合
物の収縮傾向を補償する成分を有する。粉末の膨張部分
は少なくとも二つの異なつた粉末成分からなり、その第
１成分は主として鉄系の金属好ましくは主としてニツケ
ルよりなり、第２成分は銅およびりんを含有している。
本発明によれば、第３成分は銅系合金で、粉末混合物に
おいて、主として必要のとき最終製品の繊細な面および
その強度の大部分を形成するが、それだけ使用されるな
らば焼結中いちじるしく収縮する。一方、ニツケル−銅
−りん混合物は焼結中膨潤して、収縮を補償する。各成
分は他方に対して可溶性でなければならない。第１成分
金属の溶融点は他の成分の溶融点よりかなり高くなけれ
ばならない。粒子サイズは第１成分が比較的大きい粒子
だけから構成され、すなわち小さい粒子は分離されるよ
うに選択される。第２成分の粒子サイズは小さいが、そ
の粒子サイズは結果に対してそれほど重要な意味を有し
ない。第１粉末成分はたとえばニツケルよりなり、その
粒子サイズ分布の最大範囲は約10〜200μｍであり約100
〜150μｍの範囲内の、たとえば100μｍの平均粒子サイ
ズを有する粉末を使用することが有利であり、その場合
粉末は約50μｍより小さい粒子を含まず、また150μｍ
より大きい粒子を含まない。第２粉末成分は、たとえ
ば、銅−りん化合物Cu3Pを含み、その場合この成分の平
均粒子サイズが50μｍより小さいことが有利である。第
３成分は青銅または黄銅であり、その合金成分は通常の
または基準に対応するすなわち市販のものとすることが
できる。第３成分の粒子サイズは、たとえば表面性質の
要求に従つて、約５〜20μｍの範囲で変化することがで
きる。ニツケルとCu3Pの量および割合ならびにそれらの
粒子サイズは、寸法の変化が中でもこの成分の粒子サイ
ズに関連するため、第３成分に適合される。
る焼結方法を指向するため、本発明による粉末混合物が
使用され、前記混合物は膨張作用を有し通常の粉末混合
物の収縮傾向を補償する成分を有する。粉末の膨張部分
は少なくとも二つの異なつた粉末成分からなり、その第
１成分は主として鉄系の金属好ましくは主としてニツケ
ルよりなり、第２成分は銅およびりんを含有している。
本発明によれば、第３成分は銅系合金で、粉末混合物に
おいて、主として必要のとき最終製品の繊細な面および
その強度の大部分を形成するが、それだけ使用されるな
らば焼結中いちじるしく収縮する。一方、ニツケル−銅
−りん混合物は焼結中膨潤して、収縮を補償する。各成
分は他方に対して可溶性でなければならない。第１成分
金属の溶融点は他の成分の溶融点よりかなり高くなけれ
ばならない。粒子サイズは第１成分が比較的大きい粒子
だけから構成され、すなわち小さい粒子は分離されるよ
うに選択される。第２成分の粒子サイズは小さいが、そ
の粒子サイズは結果に対してそれほど重要な意味を有し
ない。第１粉末成分はたとえばニツケルよりなり、その
粒子サイズ分布の最大範囲は約10〜200μｍであり約100
〜150μｍの範囲内の、たとえば100μｍの平均粒子サイ
ズを有する粉末を使用することが有利であり、その場合
粉末は約50μｍより小さい粒子を含まず、また150μｍ
より大きい粒子を含まない。第２粉末成分は、たとえ
ば、銅−りん化合物Cu3Pを含み、その場合この成分の平
均粒子サイズが50μｍより小さいことが有利である。第
３成分は青銅または黄銅であり、その合金成分は通常の
または基準に対応するすなわち市販のものとすることが
できる。第３成分の粒子サイズは、たとえば表面性質の
要求に従つて、約５〜20μｍの範囲で変化することがで
きる。ニツケルとCu3Pの量および割合ならびにそれらの
粒子サイズは、寸法の変化が中でもこの成分の粒子サイ
ズに関連するため、第３成分に適合される。
上記成分を、非収縮混合物を得るため、第３の主要成
分を約60〜75重量％、第２成分が約５〜10重量％使用さ
れるように組合わせることが有利と認められる。型凹所
に供給された後、混合物は最低800℃好ましくは約850℃
の温度で焼結される。
分を約60〜75重量％、第２成分が約５〜10重量％使用さ
れるように組合わせることが有利と認められる。型凹所
に供給された後、混合物は最低800℃好ましくは約850℃
の温度で焼結される。
本発明による上記非収縮材料は下記特徴の組合わせに
基づいている。全般的に、粉末冶金の採用はできるだけ
稠密なかつコンパクトな製品を得ることを意図してい
る。完全に密な製品の生産は、製品のすべての孔を充填
することが問題であるため、困難である。これは製品中
の材料が外側から内部に移動しなければならない状態を
生じ、そこで製品は収縮する。絶対的稠密性が要求され
るとき、このことはつねに予備焼結容積の減少、すなわ
ち収縮を意味する。しかしながら、本発明が関連する工
具の製造において、寸法の精度はもつとも重要な要求で
あり、他の性質はできるだけ達成されれればよい。しか
して、本発明は通常収縮成分（青銅、黄銅等）および膨
張成分を利用している。
基づいている。全般的に、粉末冶金の採用はできるだけ
稠密なかつコンパクトな製品を得ることを意図してい
る。完全に密な製品の生産は、製品のすべての孔を充填
することが問題であるため、困難である。これは製品中
の材料が外側から内部に移動しなければならない状態を
生じ、そこで製品は収縮する。絶対的稠密性が要求され
るとき、このことはつねに予備焼結容積の減少、すなわ
ち収縮を意味する。しかしながら、本発明が関連する工
具の製造において、寸法の精度はもつとも重要な要求で
あり、他の性質はできるだけ達成されれればよい。しか
して、本発明は通常収縮成分（青銅、黄銅等）および膨
張成分を利用している。
本発明の膨張合金成分の作用は、現象として下記のよ
うに説明することができる。なわち、材料が固体状態で
焼結されるとき、個々の粉末材料は実際上つねに収縮す
る。直線的収縮は製法に従つて１ないし15％の間で変化
する。この収縮はこの主要な成分に粉末成分または混合
物を添加することにより減少または解消することができ
る。そのような膨張粉末の組合わせは互いに溶融しうる
少なくとも二つの成分を含んでいる。焼結温度が粉末成
分の一方が溶融するような温度であるとき、これらの二
つの成分は互いに溶融する。しかしながら、小さい粒子
は大きいエネルギ含量を有し溶融物を形成する傾向が大
きい。非溶融成分として大きい粒子が使用されるとき、
溶融相の原子は固体相から溶融物に拡散するよりもかな
り迅速に固体相中に拡散する。このため、大きい粒子の
体積は小さい粒子が溶融するとき増加し、その場合、大
きい粒子の間の空間からのそれらの消失は品物の体積に
対してそれほどの意味をもたなくなる。
うに説明することができる。なわち、材料が固体状態で
焼結されるとき、個々の粉末材料は実際上つねに収縮す
る。直線的収縮は製法に従つて１ないし15％の間で変化
する。この収縮はこの主要な成分に粉末成分または混合
物を添加することにより減少または解消することができ
る。そのような膨張粉末の組合わせは互いに溶融しうる
少なくとも二つの成分を含んでいる。焼結温度が粉末成
分の一方が溶融するような温度であるとき、これらの二
つの成分は互いに溶融する。しかしながら、小さい粒子
は大きいエネルギ含量を有し溶融物を形成する傾向が大
きい。非溶融成分として大きい粒子が使用されるとき、
溶融相の原子は固体相から溶融物に拡散するよりもかな
り迅速に固体相中に拡散する。このため、大きい粒子の
体積は小さい粒子が溶融するとき増加し、その場合、大
きい粒子の間の空間からのそれらの消失は品物の体積に
対してそれほどの意味をもたなくなる。
工具とくにプラスチツク用工具の製造において、型の
組立ておよび粉末供給前に、最終使用点において製品を
冷却するため管25を、製品をその最終用途において加熱
するため電気抵抗を、または最終焼結製品内部に残りそ
の構造部分を構成する他の要素を型に設置することは、
それらが焼結される材料に（部品がセラミツクであるな
らば）拡散溶接されるかまたは機械的にロツクされるた
めに、可能である。
組立ておよび粉末供給前に、最終使用点において製品を
冷却するため管25を、製品をその最終用途において加熱
するため電気抵抗を、または最終焼結製品内部に残りそ
の構造部分を構成する他の要素を型に設置することは、
それらが焼結される材料に（部品がセラミツクであるな
らば）拡散溶接されるかまたは機械的にロツクされるた
めに、可能である。
上記材料、粒子サイズの数および焼結温度の適当な組
合わせにより、焼結中収縮がまつたくまたはほとんど生
ぜずまた望むときには膨張する製品を製造することが可
能である。これは一つまたは二つの一緒の成分によつて
生ずる体積増加が第３の主要な成分の収縮を補償するこ
とのためである。しかして、そのような条件は第２成分
が溶融し第１成分が固体である焼結温度において発生
し、その場合第２成分は第１成分が第２成分内で有する
よりも大きい第１成分内における溶解度を有し、第３成
分は固体である。この場合、第２成分から第１成分内に
拡散する原子はその体積を膨張し、それが外側から粒子
間空間への中向きの第３成分の原子の拡散を補償する。
合わせにより、焼結中収縮がまつたくまたはほとんど生
ぜずまた望むときには膨張する製品を製造することが可
能である。これは一つまたは二つの一緒の成分によつて
生ずる体積増加が第３の主要な成分の収縮を補償するこ
とのためである。しかして、そのような条件は第２成分
が溶融し第１成分が固体である焼結温度において発生
し、その場合第２成分は第１成分が第２成分内で有する
よりも大きい第１成分内における溶解度を有し、第３成
分は固体である。この場合、第２成分から第１成分内に
拡散する原子はその体積を膨張し、それが外側から粒子
間空間への中向きの第３成分の原子の拡散を補償する。
本発明により、鋼製または他の合金のフレームおよび
金属またはセラミツク対向型が使用されるとき、正確な
寸法の表面を備えまたすぐれた強度および密度を備えた
工具または他の品物を、焼結材料が構造部分に溶接され
るようになるとき、製造することが可能となる。本発明
による非収縮材料は、もちろん本発明に従つてまた金属
フレームなしに、たとえば二つのセラミツク半型の間で
使用することができ、その場合、最終焼結は焼結材料だ
けである。
金属またはセラミツク対向型が使用されるとき、正確な
寸法の表面を備えまたすぐれた強度および密度を備えた
工具または他の品物を、焼結材料が構造部分に溶接され
るようになるとき、製造することが可能となる。本発明
による非収縮材料は、もちろん本発明に従つてまた金属
フレームなしに、たとえば二つのセラミツク半型の間で
使用することができ、その場合、最終焼結は焼結材料だ
けである。
Claims (8)
- 【請求項１】焼結前少なくとも三つの粉末成分の混合物
を含み、前記第１成分は最大150μｍの粒子サイズを有
する主として鉄系の金属よりなり、前記第２成分は銅お
よびりんを含みかつ最大150μｍの粒子サイズを有し、
前記第３成分は少なくとも銅を含む、少なくとも部分的
に焼結材料から製造される寸法の正確な物品を製造する
方法であって、前記材料を製造するため、前記粉末混合
物は最大量の銅系合金である第３成分およびいちじるし
く少ない前記第１ならびに第２成分を含み、前記粉末混
合物は凹所構造の少なくとも二つの壁部分（19,および2
4;19,および20）の間に形成された凹所（21,22）に供給
され、前記粉末混合物の圧縮なしに、圧力なしにこの凹
所においてかつ前記第２成分の溶融点以上の温度で焼結
されることを特徴とする寸法の正確な物品を製造する方
法。 - 【請求項２】前記第３成分は主として青銅および／また
は黄銅であり、第２成分は主としてCu3P化合物であり、
第１成分は主としてニッケルであり、第１成分の最小粒
子サイズは50μｍでまたそれらの平均サイズは100μｍ
であり、第２成分の粒子サイズはいちじるしく小さく、
焼結は約800℃以上の温度で実施されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】60〜75重量％の第３成分、５〜10重量％の
第２成分、20〜30重量％の第１成分が混合されて前記材
料を構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】凹所（21,22）の第１壁部分（20,24）は金
属またはセラミック材料であり、第２壁部分（19）は金
属であり、その場合焼結中焼結される前記材料は同時に
前記型の金属壁部分に拡散溶接されるが前記セラミック
壁部分には拡散溶接しないで、焼結後物品からまた構造
物の残りから分離しうることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項５】第２金属壁部分（19）は金属部分（14）に
精密でなく機械加工された表面であり、第１セラミック
壁部分（20）は自体公知の方法で、セラミック混合物
（12）から、最初の型（10）から取られた予備型（11）
を介して成型、乾燥および焼成によって製造され、その
場合第１セラミック壁部分は最終製品の成形された使用
可能な表面を形成し前記金属部分は最終製品のフレーム
を形成することを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】第１金属壁部分（24）は型（10）に対して
自体公知の方法で流体圧によって金属シートから形成さ
れた部分（３または９）の一側であり、第２金属壁部分
（19）は前記金属部分（14）に粗雑に機械加工された表
面であり、その場合前記材料は両壁部分（19,24）に拡
散焼結し、他のシート側面（23）は最終製品の成形され
た使用可能な表面を構成し、前記金属部分は最終製品の
フレームを構成することを特徴とする請求項４に記載の
方法。 - 【請求項７】粉末材料を供給する前に、凹所（21,22）
に管、電気抵抗または最終製品の内部に残る他の要素
（25）が設置されることを特徴とする請求項４ないし６
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項８】前記金属部分（14）は、金属または金属合
金であり、前記金属シート（９）は金属または金属合金
および／または成型により、流体圧により、いく枚かの
シートを一枚づつ型の上に成形することによって成型さ
れた金属積層シート層（３）であることを特徴とする請
求項６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8901235-5 | 1989-04-07 | ||
| SE8901235A SE8901235D0 (sv) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Saett att framstaella sintrade foeremaal |
| SE8901359-3 | 1989-04-14 | ||
| SE8901359A SE464115B (sv) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Saett att framstaella ett formverktyg |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03505350A JPH03505350A (ja) | 1991-11-21 |
| JP2679871B2 true JP2679871B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=26660482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2506377A Expired - Fee Related JP2679871B2 (ja) | 1989-04-07 | 1990-03-28 | 焼結により正確な寸法の物品を製造する方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061439A (ja) |
| EP (1) | EP0420962B1 (ja) |
| JP (1) | JP2679871B2 (ja) |
| DE (1) | DE69005767T2 (ja) |
| DK (1) | DK0420962T3 (ja) |
| ES (1) | ES2049474T3 (ja) |
| FI (1) | FI91725C (ja) |
| WO (1) | WO1990011855A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5423899A (en) * | 1993-07-16 | 1995-06-13 | Newcomer Products, Inc. | Dispersion alloyed hard metal composites and method for producing same |
| SE9403165D0 (sv) * | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Electrolux Ab | Sätt att sintra föremål |
| DE19721595B4 (de) * | 1997-05-23 | 2006-07-06 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Material zur direkten Herstellung metallischer Funktionsmuster |
| US8079429B2 (en) * | 2008-06-04 | 2011-12-20 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming earth-boring tools using geometric compensation and tools formed by such methods |
| US10213833B2 (en) * | 2015-08-06 | 2019-02-26 | The Boeing Company | Method for forming tooling and fabricating parts therefrom |
| EP3184211A1 (fr) * | 2015-12-21 | 2017-06-28 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Matériau obtenu par compaction et densification de poudre(s) métallique(s) |
| US20260077537A1 (en) * | 2022-09-06 | 2026-03-19 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods of forming sintered articles and associated assemblies and components |
| CN119457088B (zh) * | 2024-10-24 | 2026-01-20 | 上海交通大学 | 一种铜粉烧结表面连通微通道散热热沉装置的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1206704B (de) * | 1964-06-03 | 1965-12-09 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Sinterform zur Herstellung von Platten |
| US3779717A (en) * | 1972-07-12 | 1973-12-18 | Kawecki Berylco Ind | Nickel-tantalum addition agent for incorporating tantalum in molten nickel systems |
| US3957508A (en) * | 1972-07-18 | 1976-05-18 | Square D Company | Electrical contact materials |
| SE408435B (sv) * | 1976-11-03 | 1979-06-11 | Hoeganaes Ab | Sett att framstella ett kopparhaltigt jernpulver |
| SE414191B (sv) * | 1978-05-03 | 1980-07-14 | Hoeganaes Ab | Sett att enligt patentet 7612217-5 framstella jernbaserat pulver |
| JPS5844004B2 (ja) * | 1979-07-29 | 1983-09-30 | 日吉工業株式会社 | 高圧作動油濾過用フィルタ−の製造方法 |
| DE3311865C1 (de) * | 1983-03-31 | 1984-11-08 | Seilstorfer GmbH & Co Metallurgische Verfahrenstechnik KG, 8012 Ottobrunn | Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Warmarbeits-Werkzeugform |
| US4544523A (en) * | 1983-10-17 | 1985-10-01 | Crucible Materials Corporation | Cladding method for producing a lined alloy article |
| JPS60224704A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-09 | Mazda Motor Corp | 低温焼結性粉末シ−ト |
| US4748837A (en) * | 1985-12-11 | 1988-06-07 | Hitachi, Ltd. | Method of forming spherical shells |
| DE3817350A1 (de) * | 1987-05-23 | 1988-12-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur herstellung von spiralfoermigen teilen sowie verfahren zur herstellung einer aluminiumpulverschmiedelegierung |
| US4971755A (en) * | 1989-03-20 | 1990-11-20 | Kawasaki Steel Corporation | Method for preparing powder metallurgical sintered product |
-
1990
- 1990-03-28 WO PCT/SE1990/000198 patent/WO1990011855A1/en not_active Ceased
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- 1990-03-28 US US07/613,582 patent/US5061439A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1990-03-28 DK DK90906406.5T patent/DK0420962T3/da active
- 1990-12-05 FI FI906026A patent/FI91725C/fi not_active IP Right Cessation
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| DE69005767D1 (de) | 1994-02-17 |
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