JP3000641B2 - 超硬合金またはサーメット合金の製造方法 - Google Patents
超硬合金またはサーメット合金の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超硬合金またはサーメット合金の製造方
法に関するものであり、特に、超硬合金粉末またはサー
メット合金粉末を射出成形法によって所定の形状に成形
した後に有機バインダを除去して焼結する超硬合金また
はサーメット合金の製造方法に関するものである。
法に関するものであり、特に、超硬合金粉末またはサー
メット合金粉末を射出成形法によって所定の形状に成形
した後に有機バインダを除去して焼結する超硬合金また
はサーメット合金の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 超硬合金やサーメット合金は高融点材料である。その
ため、超硬合金焼結体やサーメット合金焼結体を得る場
合には、従来から、粉末原料をプレス成形またはCIP成
形した後に焼結するという粉末冶金法が採用されてい
る。しかしながら、この方法では、製造可能な形状に制
約が多い。複雑な最終形状を得るためには、焼結後にダ
イヤモンド砥石によって焼結体の研削を行なうことが必
要になり、非常なコスト高を招いていた。
ため、超硬合金焼結体やサーメット合金焼結体を得る場
合には、従来から、粉末原料をプレス成形またはCIP成
形した後に焼結するという粉末冶金法が採用されてい
る。しかしながら、この方法では、製造可能な形状に制
約が多い。複雑な最終形状を得るためには、焼結後にダ
イヤモンド砥石によって焼結体の研削を行なうことが必
要になり、非常なコスト高を招いていた。
プラスチックを射出成形法によって成形することが広
く知られている。特公昭62−33282号公報には、金属粉
末またはセラミックス粉末を有機バイダと混練し、これ
を射出成形によって複雑な形状の物品に成形する方法が
開示されている。
く知られている。特公昭62−33282号公報には、金属粉
末またはセラミックス粉末を有機バイダと混練し、これ
を射出成形によって複雑な形状の物品に成形する方法が
開示されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、超硬合金やサーメット合金に粉末射出
成形技術を適用した場合には、次のような問題が生じ
る。すなわち、超硬合金粉末やサーメット合金粉末は、
その粒径が約１μｍと微粉である。さらに、これらの合
金はその比重が大きい。さらに、合金中の炭素濃度の許
容量が小さい。このような超硬合金やサーメット合金の
材質的性質のため、脱バインダ処理中に変形や欠陥が生
じやすい。しかも、有機バインダの分解による残留炭素
の影響によって、良質な合金が得られない。このような
問題を回避するためには、非常に長時間の脱バインダ処
理を行なうことが必要となる。以上のような問題点が存
在するため、超硬合金およびサーメット合金に対する射
出成形技術はいまだほとんど実用化されていない。
成形技術を適用した場合には、次のような問題が生じ
る。すなわち、超硬合金粉末やサーメット合金粉末は、
その粒径が約１μｍと微粉である。さらに、これらの合
金はその比重が大きい。さらに、合金中の炭素濃度の許
容量が小さい。このような超硬合金やサーメット合金の
材質的性質のため、脱バインダ処理中に変形や欠陥が生
じやすい。しかも、有機バインダの分解による残留炭素
の影響によって、良質な合金が得られない。このような
問題を回避するためには、非常に長時間の脱バインダ処
理を行なうことが必要となる。以上のような問題点が存
在するため、超硬合金およびサーメット合金に対する射
出成形技術はいまだほとんど実用化されていない。
［発明の概要］ この発明の目的は、射出成形法によって効率よく超硬
合金粉末またはサーメット合金粉末を成形し、その後の
脱バインダ処理および焼結処理を経て高品質の超硬合金
またはサーメット合金を得ることのできる方法を提供す
ることである。
合金粉末またはサーメット合金粉末を成形し、その後の
脱バインダ処理および焼結処理を経て高品質の超硬合金
またはサーメット合金を得ることのできる方法を提供す
ることである。
この発明の他の目的は、脱バインダ処理時に成形体の
変形や欠陥を生じさせない方法を提供することである。
変形や欠陥を生じさせない方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、脱バインダ処理を短時
間で行なうことのできる方法を提供することである。
間で行なうことのできる方法を提供することである。
この発明にとって前提となるべき超硬合金またはサー
メット合金の製造方法は、超硬合金粉末またはサーメッ
ト合金粉末を有機バインダと混合・混練する工程と、こ
の混合粉末を射出成形法によって所定の形状に成形する
工程と、その後この成形体から有機バインダを除去して
焼結する工程とを備えている。このような方法におい
て、この発明は、有機バインダの除去を、第１除去工程
としてまず不活性ガス雰囲気中で行ない、引続いて第２
除去工程として1Torr以下の真空中で行なうことを特徴
とする。
メット合金の製造方法は、超硬合金粉末またはサーメッ
ト合金粉末を有機バインダと混合・混練する工程と、こ
の混合粉末を射出成形法によって所定の形状に成形する
工程と、その後この成形体から有機バインダを除去して
焼結する工程とを備えている。このような方法におい
て、この発明は、有機バインダの除去を、第１除去工程
としてまず不活性ガス雰囲気中で行ない、引続いて第２
除去工程として1Torr以下の真空中で行なうことを特徴
とする。
この発明の１つの局面では、有機バインダは、低温で
除去可能なグループと高温で除去されるグループとに区
分される複数種類のバインダを含む。有機バインダ中の
各バインダの組成は、有機バインダのみの不活性ガス大
気圧加熱減量テスト（TG）において低温除去グループが
全体の30％減量したとき、高温除去グループの減量率が
５％以内となる条件を満たすように選ばれている。好ま
しくは、低温除去グループに属するバインダの有機バイ
ンダ全体に占める割合は、30％以上90％以下とされる。
除去可能なグループと高温で除去されるグループとに区
分される複数種類のバインダを含む。有機バインダ中の
各バインダの組成は、有機バインダのみの不活性ガス大
気圧加熱減量テスト（TG）において低温除去グループが
全体の30％減量したとき、高温除去グループの減量率が
５％以内となる条件を満たすように選ばれている。好ま
しくは、低温除去グループに属するバインダの有機バイ
ンダ全体に占める割合は、30％以上90％以下とされる。
この発明の他の局面では、第１除去工程から第２除去
工程へ移行する温度は、次のような条件を満たすように
選ばれている。その条件とは、低温除去グループに属す
るバインダの除去された量が、有機バインダ全体に対し
て30％以上となり、かつ高温除去グループに属するバイ
ンダの残留割合が、有機バインダ全体に対して５％以上
であるという条件である。低温除去グループの主成分と
なるバインダとしては、親水性の極性基を持つ融点80℃
以下のワックス類が好ましい。
工程へ移行する温度は、次のような条件を満たすように
選ばれている。その条件とは、低温除去グループに属す
るバインダの除去された量が、有機バインダ全体に対し
て30％以上となり、かつ高温除去グループに属するバイ
ンダの残留割合が、有機バインダ全体に対して５％以上
であるという条件である。低温除去グループの主成分と
なるバインダとしては、親水性の極性基を持つ融点80℃
以下のワックス類が好ましい。
上述のような方法によって成形体中の有機バインダを
除去した後に、引続いて焼結処理を施すようにしてもよ
い。あるいは、有機バインダを除去した後に、一度冷却
し、その後に焼結するようにしてもよい。
除去した後に、引続いて焼結処理を施すようにしてもよ
い。あるいは、有機バインダを除去した後に、一度冷却
し、その後に焼結するようにしてもよい。
射出成形体は、粉末とバインダとで構成されており、
空隙はほとんどない。この状態で成形体を昇温すると、
まずバインダの膨張によってバインダが流出し、次に表
面からの蒸発によって脱バインダが進む。このような過
程によって30％の脱バインダが進行すると、成形体の内
部に表面まで連通している細孔が形成される。成形体の
内部に発生したガスは、この細孔を通って除去され、脱
バインダがさらに進行する。しかしながら、脱バインダ
が30％未満の状態で成形体内部にガスが発生するような
場合には、成形体に割れや膨れが生じてしまう。このよ
うな成形体の割れや膨れを生じさせないためには、脱バ
インダが30％に到達するまでは、緩やかな昇温速度で成
形体内部でのガスの発生を抑えなければならない。その
ため、脱バインダ処理は長時間を必要とする。バインダ
としては、可塑剤としてのワックス類と結合剤としての
高分子樹脂類とが必要となる。ワックス類は、低温で分
解することなく蒸発するので、脱バインダを比較的容易
に行なうことができる。一方、高分子樹脂類は、分解に
よって多量のガスを発生するので、脱バインダの初期に
おいて成形体に欠陥を生じさせやすい。
空隙はほとんどない。この状態で成形体を昇温すると、
まずバインダの膨張によってバインダが流出し、次に表
面からの蒸発によって脱バインダが進む。このような過
程によって30％の脱バインダが進行すると、成形体の内
部に表面まで連通している細孔が形成される。成形体の
内部に発生したガスは、この細孔を通って除去され、脱
バインダがさらに進行する。しかしながら、脱バインダ
が30％未満の状態で成形体内部にガスが発生するような
場合には、成形体に割れや膨れが生じてしまう。このよ
うな成形体の割れや膨れを生じさせないためには、脱バ
インダが30％に到達するまでは、緩やかな昇温速度で成
形体内部でのガスの発生を抑えなければならない。その
ため、脱バインダ処理は長時間を必要とする。バインダ
としては、可塑剤としてのワックス類と結合剤としての
高分子樹脂類とが必要となる。ワックス類は、低温で分
解することなく蒸発するので、脱バインダを比較的容易
に行なうことができる。一方、高分子樹脂類は、分解に
よって多量のガスを発生するので、脱バインダの初期に
おいて成形体に欠陥を生じさせやすい。
本願発明者は、上述のような点に着目し、本発明を成
すに至ったものである。具体的には、ワックス類が全体
の30％以上除去される温度に到達しても、分解を開始し
ない高分子樹脂を選択し、この高分子樹脂とワックス類
とを混合する。脱バインダ処理の初期状態においては、
ワックス類のみの蒸発によって30％以上の脱バインダを
進行させ、成形体内部に連続した細孔を形成する。細孔
が形成された後に、高分子樹脂の分解が開始されるよう
にする。
すに至ったものである。具体的には、ワックス類が全体
の30％以上除去される温度に到達しても、分解を開始し
ない高分子樹脂を選択し、この高分子樹脂とワックス類
とを混合する。脱バインダ処理の初期状態においては、
ワックス類のみの蒸発によって30％以上の脱バインダを
進行させ、成形体内部に連続した細孔を形成する。細孔
が形成された後に、高分子樹脂の分解が開始されるよう
にする。
低温除去グループの主成分ワックスとして、ヘキスト
ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、オ
ゾケライトワックス、オウリキュリワックス、キャンデ
リラワックス、ビーワックス、マイクロクリスタリンワ
ックス等が挙げられる。高温除去グループのバインダと
しては、低密度ポリエチレン、低分子量ポリエチレン、
エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、アクリル樹脂等
が挙げられる。
ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、オ
ゾケライトワックス、オウリキュリワックス、キャンデ
リラワックス、ビーワックス、マイクロクリスタリンワ
ックス等が挙げられる。高温除去グループのバインダと
しては、低密度ポリエチレン、低分子量ポリエチレン、
エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、アクリル樹脂等
が挙げられる。
脱バインダ処理の初期状態では、雰囲気圧力を大気圧
以上に保持することによって、成形体に欠陥が生じるの
を防止する。成形体内部に連続的な細孔が形成された後
では、雰囲気圧力を減圧状態にし、あるいは真空に近い
状態にすることによって、ガスの表面からの蒸発や、成
形体内部に発生したガスの離脱を促進する。
以上に保持することによって、成形体に欠陥が生じるの
を防止する。成形体内部に連続的な細孔が形成された後
では、雰囲気圧力を減圧状態にし、あるいは真空に近い
状態にすることによって、ガスの表面からの蒸発や、成
形体内部に発生したガスの離脱を促進する。
射出成形体の強度に注目してみる。結合剤である高分
子樹脂が除去されてしまうと、極度に粉末粒子間の結合
力が低下し、比重の大きい超硬合金等は崩壊してしま
う。これを防ぐためには、合金を形成する粉末同志を結
合させて強度を得ることが必要である。しかしながら、
合金粉末の表面は薄い酸化膜で覆われているので、拡散
による結合が生じにくい。本願発明者は、結合剤の除去
を真空状態で実施すれば、合金粉末の表面が周囲の炭素
によって還元され、その結果粉末間の結合力が生じるこ
とを見出した。こうして、本願発明では、真空状態での
脱バインダを促進することによって、粉末粒子同士を結
合させる。粉末粒子同士が結合していれば、脱バインダ
が終了するまで成形体は崩壊することがない。本願発明
の好ましい実施例では、脱バインダ処理を第１除去工程
および第２除去工程の２段階で行なっている。第１除去
工程は大気圧雰囲気下で行なわれ、第２除去工程は真空
雰囲気下で行なわれる。第１除去工程から第２除去工程
へ移行する際には、結合剤が少なくとも５％は残留して
いる必要がある。もしも結合剤の残留量が５％以下であ
れば、粉末粒子同士の結合力が生じる前に成形体は崩壊
してしまう。
子樹脂が除去されてしまうと、極度に粉末粒子間の結合
力が低下し、比重の大きい超硬合金等は崩壊してしま
う。これを防ぐためには、合金を形成する粉末同志を結
合させて強度を得ることが必要である。しかしながら、
合金粉末の表面は薄い酸化膜で覆われているので、拡散
による結合が生じにくい。本願発明者は、結合剤の除去
を真空状態で実施すれば、合金粉末の表面が周囲の炭素
によって還元され、その結果粉末間の結合力が生じるこ
とを見出した。こうして、本願発明では、真空状態での
脱バインダを促進することによって、粉末粒子同士を結
合させる。粉末粒子同士が結合していれば、脱バインダ
が終了するまで成形体は崩壊することがない。本願発明
の好ましい実施例では、脱バインダ処理を第１除去工程
および第２除去工程の２段階で行なっている。第１除去
工程は大気圧雰囲気下で行なわれ、第２除去工程は真空
雰囲気下で行なわれる。第１除去工程から第２除去工程
へ移行する際には、結合剤が少なくとも５％は残留して
いる必要がある。もしも結合剤の残留量が５％以下であ
れば、粉末粒子同士の結合力が生じる前に成形体は崩壊
してしまう。
次に、脱バインダ処理の雰囲気について述べる。第１
除去工程は、N2やArのような不活性ガス雰囲気中で行な
うのが望ましい。脱バインダ処理を空気等の酸化雰囲気
中で行なうと、脱バインダの進行途中でCo、Ni等の表面
酸化が進行してしまう。このような表面酸化層が存在し
ていると、第２除去工程において還元による結合力が低
下してしまう。また、脱バインダが進行して周囲雰囲気
に露出している部分のみの酸化が進行するため、合金内
の炭素濃度が不均一となり、焼結時に液相出現温度が不
均一となり、寸法精度を大きく低下させてしまう。第２
除去工程を真空中ではなくH2雰囲気中で行なうことによ
って合金粉末表面の酸化膜の還元を図ることが考えられ
る。しかし、H2雰囲気中で脱バインダ処理を行なえば、
超硬合金またはサーメット合金の硬質相形成成分である
炭化物のＣと水素とが反応し、CH4を生成させる反応も
同時に生じる。そのため、合金の炭素量を低下させてし
まうことになる。
除去工程は、N2やArのような不活性ガス雰囲気中で行な
うのが望ましい。脱バインダ処理を空気等の酸化雰囲気
中で行なうと、脱バインダの進行途中でCo、Ni等の表面
酸化が進行してしまう。このような表面酸化層が存在し
ていると、第２除去工程において還元による結合力が低
下してしまう。また、脱バインダが進行して周囲雰囲気
に露出している部分のみの酸化が進行するため、合金内
の炭素濃度が不均一となり、焼結時に液相出現温度が不
均一となり、寸法精度を大きく低下させてしまう。第２
除去工程を真空中ではなくH2雰囲気中で行なうことによ
って合金粉末表面の酸化膜の還元を図ることが考えられ
る。しかし、H2雰囲気中で脱バインダ処理を行なえば、
超硬合金またはサーメット合金の硬質相形成成分である
炭化物のＣと水素とが反応し、CH4を生成させる反応も
同時に生じる。そのため、合金の炭素量を低下させてし
まうことになる。
次にワックスの種類について述べる。超硬合金粉末や
サーメット合金粉末の表面は親水性である。一方、ｎ−
パラフィン等のワックスは疎水性である。そのため、ｎ
−パラフィン等のワックスと超硬合金粉末またはサーメ
ット合金粉末との濡れ性は悪い。そのため、射出成形に
必要な粘度を得るためには、より多くのワックスを用い
ることが必要になってくる。本願発明者は、種々のワッ
クスを検討した結果、親水性の極性基を持つある種の天
然ワックスを使えば、バインダの量を低減できることを
見出した。また、射出成形時に金型から成形体を取出す
際、ワックスは脆いので成形体が壊れ易い。このような
破壊を防止するためには、少なくとも融点が80℃以下の
ワックスを使用することが望ましい。親水性の極性基を
持つ融点80℃以下のワックスであれば、合成のものであ
っても天然のものであってもその効果に変わりはない。
なお、滑剤としてステアリン酸等を用いる場合がある
が、そのような微量添加剤を使用しても本発明の効果に
変わりはない。
サーメット合金粉末の表面は親水性である。一方、ｎ−
パラフィン等のワックスは疎水性である。そのため、ｎ
−パラフィン等のワックスと超硬合金粉末またはサーメ
ット合金粉末との濡れ性は悪い。そのため、射出成形に
必要な粘度を得るためには、より多くのワックスを用い
ることが必要になってくる。本願発明者は、種々のワッ
クスを検討した結果、親水性の極性基を持つある種の天
然ワックスを使えば、バインダの量を低減できることを
見出した。また、射出成形時に金型から成形体を取出す
際、ワックスは脆いので成形体が壊れ易い。このような
破壊を防止するためには、少なくとも融点が80℃以下の
ワックスを使用することが望ましい。親水性の極性基を
持つ融点80℃以下のワックスであれば、合成のものであ
っても天然のものであってもその効果に変わりはない。
なお、滑剤としてステアリン酸等を用いる場合がある
が、そのような微量添加剤を使用しても本発明の効果に
変わりはない。
［実施例］ 実施例１ 粒径２〜４μｍのWC粉末80％、粒径１〜２μｍのTiC
粉末10％、粒径２〜４μｍのCo粉末10％を湿式ボールミ
ルにて３時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％に
対してビーワックス6.0％、低分子量ポリエチレン1.0％
を添加し、120℃でそれらを30分間混練した。次に、こ
の原料混合体を冷却固化した後に粉砕し、粒径0.5〜2.0
mmの原料粒を作製した。次に、スローアウェイチップの
形状をした金型（20×20×6mm）にて射出成形を行なっ
て成形体を作製した。成形体を炉内に配置し、炉内をAr
雰囲気で１気圧に保った。Arの流量を３／分の条件で
425℃まで８℃／時間の昇温速度で炉内を昇温し、脱バ
インダ処理を行なった。次に、真空ポンプで炉内を0.5T
orr以下に保った状態で昇温速度50℃／時間で700℃まで
炉内を昇温し、１時間その温度に保持した後に冷却し
た。こうして、脱バインダ処理を終了した。次に、炉内
を0.05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時間で昇温
し、その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして
得られた焼結体には、何の欠陥もなく合金の特性として
も良好であった。なおこの実施例で用いたバインダの加
熱減量テストを実施したところ、N2の１気圧の条件下に
て425℃までにビーワックスは95％減量した。また、425
℃で低分子量ポリエチレンの減量は13％であった。
粉末10％、粒径２〜４μｍのCo粉末10％を湿式ボールミ
ルにて３時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％に
対してビーワックス6.0％、低分子量ポリエチレン1.0％
を添加し、120℃でそれらを30分間混練した。次に、こ
の原料混合体を冷却固化した後に粉砕し、粒径0.5〜2.0
mmの原料粒を作製した。次に、スローアウェイチップの
形状をした金型（20×20×6mm）にて射出成形を行なっ
て成形体を作製した。成形体を炉内に配置し、炉内をAr
雰囲気で１気圧に保った。Arの流量を３／分の条件で
425℃まで８℃／時間の昇温速度で炉内を昇温し、脱バ
インダ処理を行なった。次に、真空ポンプで炉内を0.5T
orr以下に保った状態で昇温速度50℃／時間で700℃まで
炉内を昇温し、１時間その温度に保持した後に冷却し
た。こうして、脱バインダ処理を終了した。次に、炉内
を0.05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時間で昇温
し、その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして
得られた焼結体には、何の欠陥もなく合金の特性として
も良好であった。なおこの実施例で用いたバインダの加
熱減量テストを実施したところ、N2の１気圧の条件下に
て425℃までにビーワックスは95％減量した。また、425
℃で低分子量ポリエチレンの減量は13％であった。
実施例２ 粒径0.5〜２μｍのWC粉末90％、粒径２〜４μｍのCo
粉末10％を湿式ボールミルにて20時間混合し、乾燥し
た。この混合粉末100％に対してカルナウバワックス5.5
％、低分子量ポリプロピレン1.0％を添加し、140℃で30
分間混練した。次に、この原料混合体を冷却固化した後
に粉砕し、粒径約0.5〜2.0mmの原料粒を作製した。次
に、スローアウェイチップの形状をした金型（20×20×
6mm）にて射出成形を行なった。この成形体を炉内に配
置した。炉内は、Ar雰囲気下で１気圧であり、流量３
／分の条件下で430℃まで10℃／時間の昇温速度で昇温
して初期の脱バインダ処理を行なった。次に、真空ポン
プで炉内を0.2Torr以下に保った状態で昇温速度50℃／
時間で700℃まで昇温し、その温度で１時間保持した。
こうして、脱バインダ処理を終了した。その後、炉内を
0.05Torrの真空にて1350℃まで200℃／時間で昇温し、
その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして得ら
れた焼結体には何の欠陥もなく、合金の特性としても良
好であった。なお、この実施例で用いたバインダに対し
て加熱減量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件
にて430℃までにカルナウバワックスは92％減量した。
また、430℃で低分子量ポリプロピレンの減量は８％で
あった。
粉末10％を湿式ボールミルにて20時間混合し、乾燥し
た。この混合粉末100％に対してカルナウバワックス5.5
％、低分子量ポリプロピレン1.0％を添加し、140℃で30
分間混練した。次に、この原料混合体を冷却固化した後
に粉砕し、粒径約0.5〜2.0mmの原料粒を作製した。次
に、スローアウェイチップの形状をした金型（20×20×
6mm）にて射出成形を行なった。この成形体を炉内に配
置した。炉内は、Ar雰囲気下で１気圧であり、流量３
／分の条件下で430℃まで10℃／時間の昇温速度で昇温
して初期の脱バインダ処理を行なった。次に、真空ポン
プで炉内を0.2Torr以下に保った状態で昇温速度50℃／
時間で700℃まで昇温し、その温度で１時間保持した。
こうして、脱バインダ処理を終了した。その後、炉内を
0.05Torrの真空にて1350℃まで200℃／時間で昇温し、
その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして得ら
れた焼結体には何の欠陥もなく、合金の特性としても良
好であった。なお、この実施例で用いたバインダに対し
て加熱減量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件
にて430℃までにカルナウバワックスは92％減量した。
また、430℃で低分子量ポリプロピレンの減量は８％で
あった。
実施例３ 粒径0.1〜１μｍのWC粉末88％、粒径２〜４μｍのCo
粉末６％、粒径２〜４μｍのNi粉末６％を湿式ボールミ
ルにて25時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％に
対しビーワックス0.5％、ｎ−パラフィン4.5％、ステア
リン酸0.2％、エチレン酢酸ビニル0.5％、低分子量ポリ
エチレン1.0％を添加し、120℃で30分間混練した。次
に、この原料混合体を冷却固化した後に粉砕し、粒径約
0.5〜2.0mmの原料粒を作製した。次に、スローアウェイ
チップの形状をした金型（20×20×6mm）にて射出成形
を行なった。この成形体を炉内に配置した。炉内をN2雰
囲気で１気圧にし、流量２／分の条件下で380℃まで1
3℃／時間の昇温速度で昇温し、初期の脱バインダ処理
を行なった。次に、真空ポンプで炉内を0.5Torr以下に
保った状態で昇温速度50℃／時間で700℃まで昇温し、
その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして、脱
バインダ処理を終了した。次に、炉内を0.05Torrの真空
にして1350℃まで200℃／時間で昇温し、その温度で１
時間保持した後に冷却した。こうして得られた焼結体に
は、何の欠陥もなく、合金の特性としても良好であっ
た。なお、この実施例で用いたバインダに対して加熱減
量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件にて380
℃までにビーワックスは60％、ｎ−パラフィンは100％
減量した。また、380℃で低分子量ポリエチレンの減量
は7.0％、エチレン酢酸ビニルの減量は10％であった。
粉末６％、粒径２〜４μｍのNi粉末６％を湿式ボールミ
ルにて25時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％に
対しビーワックス0.5％、ｎ−パラフィン4.5％、ステア
リン酸0.2％、エチレン酢酸ビニル0.5％、低分子量ポリ
エチレン1.0％を添加し、120℃で30分間混練した。次
に、この原料混合体を冷却固化した後に粉砕し、粒径約
0.5〜2.0mmの原料粒を作製した。次に、スローアウェイ
チップの形状をした金型（20×20×6mm）にて射出成形
を行なった。この成形体を炉内に配置した。炉内をN2雰
囲気で１気圧にし、流量２／分の条件下で380℃まで1
3℃／時間の昇温速度で昇温し、初期の脱バインダ処理
を行なった。次に、真空ポンプで炉内を0.5Torr以下に
保った状態で昇温速度50℃／時間で700℃まで昇温し、
その温度で１時間保持した後に冷却した。こうして、脱
バインダ処理を終了した。次に、炉内を0.05Torrの真空
にして1350℃まで200℃／時間で昇温し、その温度で１
時間保持した後に冷却した。こうして得られた焼結体に
は、何の欠陥もなく、合金の特性としても良好であっ
た。なお、この実施例で用いたバインダに対して加熱減
量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件にて380
℃までにビーワックスは60％、ｎ−パラフィンは100％
減量した。また、380℃で低分子量ポリエチレンの減量
は7.0％、エチレン酢酸ビニルの減量は10％であった。
実施例４ 粒径１〜２μｍのWC粉末88％、Co粉末12％を湿式ボー
ルミルにて15時間混合し、乾燥した。この混合粉末100
％に対しモンタンワックス5.5％、低密度ポリエチレン
0.8％を添加し、120℃で３時間混練した。次に、この原
料混合体を冷却固化した後に粉砕して粒径約0.5〜2.0mm
の原料粒を作製した。次にスローアウェイチップの形状
をした金型（20×20×6mm）にて射出成形を行なった。
この成形体を、炉内に配置した。炉内はAr雰囲気で１気
圧にし、流量３／分の条件で350℃まで10℃／時間の
昇温速度で昇温し、初期の脱バインダ処理を行なった。
次に、真空ポンプで炉内を0.5Torr以下に保った状態で
昇温速度50℃／時間で650℃まで昇温しその温度で１時
間保持した後に冷却し脱バインダ処理を終了した。次
に、炉内を0.05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時
間で昇温し１時間保持した後に冷却した。こうして得ら
れた焼結体には、何の欠陥もなく合金の特性としても良
好であった。この実施例で用いたバインダに対して加熱
減量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件にて35
0℃までにモンタンワックスの減量は93％、350℃で低密
度ポリエチレンの減量は測定上０％であった。
ルミルにて15時間混合し、乾燥した。この混合粉末100
％に対しモンタンワックス5.5％、低密度ポリエチレン
0.8％を添加し、120℃で３時間混練した。次に、この原
料混合体を冷却固化した後に粉砕して粒径約0.5〜2.0mm
の原料粒を作製した。次にスローアウェイチップの形状
をした金型（20×20×6mm）にて射出成形を行なった。
この成形体を、炉内に配置した。炉内はAr雰囲気で１気
圧にし、流量３／分の条件で350℃まで10℃／時間の
昇温速度で昇温し、初期の脱バインダ処理を行なった。
次に、真空ポンプで炉内を0.5Torr以下に保った状態で
昇温速度50℃／時間で650℃まで昇温しその温度で１時
間保持した後に冷却し脱バインダ処理を終了した。次
に、炉内を0.05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時
間で昇温し１時間保持した後に冷却した。こうして得ら
れた焼結体には、何の欠陥もなく合金の特性としても良
好であった。この実施例で用いたバインダに対して加熱
減量テストを実施したところ、N2、１気圧の条件にて35
0℃までにモンタンワックスの減量は93％、350℃で低密
度ポリエチレンの減量は測定上０％であった。
実施例５ 粒径0.5〜１μｍのサーメット粉末（TiCN50％、TaC10
％、Mo2C12％、WC13％、Ni5％、Co10％）を湿式ボール
ミルにて10時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％
に対しモンタンワックス7.8％、ｎ−パラフィン2.7％、
低密度ポリエチレン2.7％、ステアリン酸0.3％を添加
し、120℃で３時間混練した。次に、この原料混合体を
冷却固化した後に粉砕し、粒径約0.5〜2.0mmの原料粒を
作製した。次に、直径10mmのボールエンドミル形状の金
型へ射出成形を行ない、成形体を得た。この成形体を炉
内に配置した。炉内はAr雰囲気で１気圧とし、流量３
／分の条件下で350℃まで10℃／時間の昇温速度で昇温
し、初期の脱バインダ処理を行なった。次に、真空ポン
プで炉内を0.5Torr以下に保った状態で昇温速度50℃／
時間で650℃まで昇温し、その温度で１時間保持した後
に冷却して脱バインダ処理を終了した。次に、炉内を0.
05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時間で昇温し１
時間保持した後に冷却し、その後1350℃でHIP処理を行
なった。こうして得られた焼結体には、何の欠陥もな
く、合金の特性としても良好であった。この実施例で用
いたバインダに対して加熱減量テストを実施したとこ
ろ、N2、１気圧の条件にて350℃までにモンタンワック
スの減量は93％であり、ｎ−パラフィンの減量は100
％、また、350℃で低密度ポリプロピレンの減量は測定
上０％であった。
％、Mo2C12％、WC13％、Ni5％、Co10％）を湿式ボール
ミルにて10時間混合し、乾燥した。この混合粉末100％
に対しモンタンワックス7.8％、ｎ−パラフィン2.7％、
低密度ポリエチレン2.7％、ステアリン酸0.3％を添加
し、120℃で３時間混練した。次に、この原料混合体を
冷却固化した後に粉砕し、粒径約0.5〜2.0mmの原料粒を
作製した。次に、直径10mmのボールエンドミル形状の金
型へ射出成形を行ない、成形体を得た。この成形体を炉
内に配置した。炉内はAr雰囲気で１気圧とし、流量３
／分の条件下で350℃まで10℃／時間の昇温速度で昇温
し、初期の脱バインダ処理を行なった。次に、真空ポン
プで炉内を0.5Torr以下に保った状態で昇温速度50℃／
時間で650℃まで昇温し、その温度で１時間保持した後
に冷却して脱バインダ処理を終了した。次に、炉内を0.
05Torrの真空にして1400℃まで200℃／時間で昇温し１
時間保持した後に冷却し、その後1350℃でHIP処理を行
なった。こうして得られた焼結体には、何の欠陥もな
く、合金の特性としても良好であった。この実施例で用
いたバインダに対して加熱減量テストを実施したとこ
ろ、N2、１気圧の条件にて350℃までにモンタンワック
スの減量は93％であり、ｎ−パラフィンの減量は100
％、また、350℃で低密度ポリプロピレンの減量は測定
上０％であった。
実施例６ 実施例１と同じ条件で複数個の原料粒成形体を作製し
た。これらの成形体に対し、脱バインダ処理の第１除去
工程における昇温速度および第２除去工程への移行温度
を変化させて、脱バインダ後の状態を調べた。その結果
を、第２表に示す。また、ビーワックスおよび低分子量
ポリエチレン（PE）の加熱減量テストの結果を第１表に
示す。第１表および第２表の結果から明らかなように、
本発明方法によれば、脱バインダ後の状態が良好であ
り、脱バインダ時間の短縮化が図れる。
た。これらの成形体に対し、脱バインダ処理の第１除去
工程における昇温速度および第２除去工程への移行温度
を変化させて、脱バインダ後の状態を調べた。その結果
を、第２表に示す。また、ビーワックスおよび低分子量
ポリエチレン（PE）の加熱減量テストの結果を第１表に
示す。第１表および第２表の結果から明らかなように、
本発明方法によれば、脱バインダ後の状態が良好であ
り、脱バインダ時間の短縮化が図れる。
実施例７ 実施例１と同様の合金粉末を用い、バインダ組成とし
てビーワックスと低分子量ポリエチレン（PE）との割合
を変化させたサンプル８種類を作製し（テストNo.10〜1
7）、脱バインダテストを実施した。その結果を、第３
表に示す。第１除去工程から第２除去工程への移行温度
は、450℃とした。第３表の結果から明らかなように、
本発明の組成が良好であることが認められる。
てビーワックスと低分子量ポリエチレン（PE）との割合
を変化させたサンプル８種類を作製し（テストNo.10〜1
7）、脱バインダテストを実施した。その結果を、第３
表に示す。第１除去工程から第２除去工程への移行温度
は、450℃とした。第３表の結果から明らかなように、
本発明の組成が良好であることが認められる。
実施例９ 実施例３と同様の合金粉末を用い、バインダの種類と
組成とを変化させて脱バインダテストを実施した。その
結果を第４表に示す。なお、脱バインダ条件は実施例３
と同じであった。テストNo.18〜20は、良好な射出と脱
バインダとが可能であった。しかし、ｎ−パラフィンを
用いたテストNo.21は、ｎ−パラフィンの量を増加しな
ければ良好な射出ができなかった。また、テストNo.22
は、脱バインダ処理において変形を生じた。ビーワック
スとｎ−パラフィンとを1/1で混合したテストNo.23は、
若干のバインダ量の追加を要したが、脱バインダ時の変
形は見られなかった。
組成とを変化させて脱バインダテストを実施した。その
結果を第４表に示す。なお、脱バインダ条件は実施例３
と同じであった。テストNo.18〜20は、良好な射出と脱
バインダとが可能であった。しかし、ｎ−パラフィンを
用いたテストNo.21は、ｎ−パラフィンの量を増加しな
ければ良好な射出ができなかった。また、テストNo.22
は、脱バインダ処理において変形を生じた。ビーワック
スとｎ−パラフィンとを1/1で混合したテストNo.23は、
若干のバインダ量の追加を要したが、脱バインダ時の変
形は見られなかった。
実施例８ 第２表のテストNo.5と同様の製造方法において、第１
除去工程および第２除去工程の雰囲気を、第５表のテス
トNo.24〜30に示すごとく変化させた。第５表の結果か
ら明らかなように、本発明の雰囲気が有効であることが
認められる。テストNo.26および29の試料は、脱バイン
ダ時に崩壊したので、焼結工程までは進めなかった。そ
の他の試料は焼結工程まで進むことができた。
除去工程および第２除去工程の雰囲気を、第５表のテス
トNo.24〜30に示すごとく変化させた。第５表の結果か
ら明らかなように、本発明の雰囲気が有効であることが
認められる。テストNo.26および29の試料は、脱バイン
ダ時に崩壊したので、焼結工程までは進めなかった。そ
の他の試料は焼結工程まで進むことができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 3/10 C22C 1/05
Claims (3)
- 【請求項１】超硬合金粉末またはサーメット合金粉末を
有機バインダと混合・混練し、この混合粉末を射出成形
法によって所定の形状に成形し、その後この成形体から
有機バインダを除去して焼結することによって緻密な合
金を得る、超硬合金またはサーメット合金の製造方法に
おいて、 前記有機バインダの除去を、第１除去工程としてまず不
活性ガス雰囲気中で行ない、引続いて第２除去工程とし
て1Torr以下の真空中で行ない、 前記有機バインダは、低温で除去可能なグループと高温
で除去されるグループとに区分される複数種類のバイン
ダを含み、 ｉ種類のバインダを含む低温除去グループの各バインダ
の有機バインダ全体に占める割合をa1,a2,…,aiとし、
ｊ種類のバインダを含む高温除去グループの各バインダ
の有機バインダ全体に占める割合をb1,b2,…,bjとし
（Σai＋Σbj＝１）、低温除去グループに属する各バイ
ンダ単体の不活性ガス大気圧加熱減量テスト（TG）にお
いてある温度Ｔにおける減量率をxT1,xT2,…,xTiとし、
高温除去グループに属する各バインダ単体の不活性ガス
大気圧加熱減量テストにおいてある温度Ｔにおける減量
率をyT1,yT2,…,yTjとするとき、前記有機バインダ中の
各バインダの組成は、 Σ（ai×xTi）＝0.3となる温度Ｔにおいて Σ（bj×yTj）≦0.05 Σbj≧0.1 という条件を満たすように選ばれており、 前記低温除去グループは、親水性の極性基を持つ融点80
℃以下のワックス類を含むことを特徴とする、超硬合金
またはサーメット合金の製造方法。 - 【請求項２】前記第１除去工程から前記第２除去工程へ
移行する温度Ｔは、 Σai×xTi＞0.3 Σbj×（１−yTj）＞0.05 という条件を満たすように選ばれている、請求項１に記
載の超硬合金またはサーメット合金の製造方法。 - 【請求項３】前記第１除去工程から前記第２除去工程へ
移行する温度Ｔは、375℃以上450℃以下である、請求項
２に記載の超硬合金またはサーメット合金の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23884989 | 1989-09-14 | ||
| JP1-238849 | 1989-09-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177506A JPH03177506A (ja) | 1991-08-01 |
| JP3000641B2 true JP3000641B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=
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