JP3471858B2 - 金属焼結部材の製造方法 - Google Patents
金属焼結部材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属焼結部材の製造方
法に関し、特に、所定の酸素含有量を有すると同時に内
部ガスの残存がないことから部材に膨れや変形がなく、
かつ部材表面が平滑な金属焼結部材を製造する方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】最近、金属クロムや金属ニッケル等で形
成された金属焼結部材は、半導体、電子材部品および乾
式めっき用の素材として広く用いられるようになってき
た。このような分野に用いる金属焼結部材は、酸素、炭
素および鉄等の不純物元素の低いことが求められてい
る。このような高純度の金属焼結部材を製造するための
高純度金属または合金の製造方法として、例えば、金属
クロムでは、特開昭５９−５６５４０号公報に開示され
ているような方法が知られている。この方法は、酸化物
の形態で存在するテルミット金属クロム中の酸素を還元
除去するために、熱処理時にそのテルミット金属クロム
に炭素を加え一緒に加熱する技術である。具体的には、
炭素とテルミット金属クロムの接触をよくするために、
テルミット金属クロムをまず粉砕してから炭素粉を加
え、さらに必要により塊状化剤をも添加して混合し、加
圧成形し、その後成形物を真空中で加熱する方法であ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
金属粉末を加圧成形する方法は、粉体の粒度のばらつき
や成形圧力の不均一等の理由によって不均一な密度の焼
結体ができたり、内部にガスが残存して体積膨張による
膨れ、酸化および変色した焼結体が得られる場合があ
る。従って、このような方法では、フランジ部品や歯車
部品等の形状の焼結部品を直接製造することができなか
った。また、焼結体を焼成するために、例えばステンレ
スや炭素で形成した形枠に入れて焼結すると、被焼結金
属と反応し合金や炭化物が生成されて鉄や炭素が不純物
として含まれることになる。さらに、ステンレスや炭素
で形成した形枠を用いると、金属焼結体表面に生成した
合金や炭化物が形枠から容易には剥離せず、焼結成形体
表面が損傷を受けることとなる。従って、密度が均一
で、内部ガス残留がなく、変色がなくかつ、表面の平滑
な金属焼結部材を得るためには、予め金属粉末の粒度を
調整し、加圧成形に細心の注意を払って成形し、焼成し
て得られた成形体を研磨する等の手段を講ずる必要があ
った。 【０００４】上記の特開昭５９−５６５４０号公報に開
示されている方法によって得られる低酸素金属クロム焼
結体の場合であっても、上記条件を満足するように、得
られた焼結体を再度粉砕し、加圧して所定の形状とし、
その後再度焼成することが必要である。 【０００５】本発明の目的は、煩雑な手段を講ずること
なく、任意の酸素含有量を有するとともに不純物汚染が
なく、さらには表面が平滑で内部ガス残留がなく所定の
形状を有する焼結金属部材を得ることができる金属焼結
部材の製造方法を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、金属粉末を所定の形状に成形した後加熱
焼成し、その金属の焼結部材を製造する方法において、
予め、被焼結金属と同じ金属、当該金属の酸化物又は当
該金属の炭化物の何れかのコーティングを施した所定形
状の形枠に、炭素質還元剤を混合した前記金属粉末を加
圧すること無しに充填し、次いで加熱焼成することを要
旨とする。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【作用】上記構成において、炭素質還元剤を混合した金
属粉末を焼成するに際し、焼結金属と同じ金属またはそ
の酸化物若しくは炭化物の何れかのコーティングを施し
た形枠中で加熱焼成することと、その混合粉末を形枠に
無加圧で充填することの要件を適宜組み合わせること
で、例えば鉄や炭素のような不純物に汚染されることな
く、かつ焼結成形後の部材を損傷することなく形枠から
取り出すことが可能となる。また、内部にガスの残留の
ない焼結成形部材を得ることができ、同時に炭素質還元
剤を混合することから任意の酸素含有量を有する金属焼
結部材を得ることが可能となる。この方法をさらに詳細
に説明すると、まず、所定の形状に成形するための形枠
に焼結金属と同一組成を有する金属のコーティングを施
す。コーティングの方法は特に限定されないが、乾式メ
ッキ法、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等で行う
ことが好ましい。コーティング材としては、上記金属の
酸化物又は炭化物としてもよい。このコーティング処理
により、不純物汚染防止や成形体表面の平滑さを達成す
ることが可能となる。ここで、形枠とは、所定の形状、
例えばフランジ部品、歯車部品等の形状としたもの、単
に底板と側壁を組み合わせた方形や円柱形の枡型等の形
状の容器をいう。形枠の材質は特に限定されるものでは
ないが、焼成、離型等の条件を考慮すれば炭素、カルシ
ア、イットリア等の材質が好ましい。次いで、上記形枠
に予め粉砕した金属粉末と炭素質還元剤の混合物を無加
圧で充填する。その後、混合物を充填した形枠を好まし
くは真空中、または不活性雰囲気の加熱炉中で焼成し成
形部材を得る。ここで、金属粉末とは、クロム、マンガ
ン、チタンおよびニッケル等の金属粉末や上記金属その
他の組み合わせになる合金粉をいい、これらの金属粉末
と炭素質還元剤の混合物を無加圧で形枠に充填すること
で、酸素含有量が低く、かつ成形体内部にガスの残存が
なく、変色、酸化、膨れおよび変形のない焼結成形部材
を得ることが可能となる。焼結の条件は、特に限定され
るものではないが、真空中または不活性ガス中で、例え
ばクロムの場合は、１２００〜１５００℃の温度で焼結
することが好ましい。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【実施例】 実施例１ 焼結品の酸素含有量を１００ppm 以下を目標として、表
１に示す組成の電解金属クロム粉（−４８メッシュ）１
００部にたいし、炭素粉末（−２００メッシュ）を金属
クロム粉中の酸素に対し原子比で０．９となるように配
合・混合して、金属クロムのコーティング（膜厚１ミク
ロン）を施した形枠３個（カーボン製内径５０mmφ、高
さ１０mm）に加圧することなしに満杯となるように充填
し、その後、真空加熱炉中で、０．２トール減圧下で１
３５０℃、４時間熱処理した。 【００１３】得られた焼結品の組成を表２に示す。同表から、目標の
酸素含有量を有しカーボンの汚染のない焼結品が得られ
た。また、得られた焼結品は、ガス成分が少なく、膨れ
等の変形や変色がなく、真空炉中より取り出したときに
形枠からの離脱が極めて容易であった。 【００１４】 【００１５】 【００１６】実施例２ 焼結品の酸素含有量２５００ppm を目標として、前記表
１に示したものと同様の組成の電解金属クロム粉（−４
８メッシュ）１００部に対し、炭素粉末（−２００メッ
シュ）を金属クロム粉中の酸素に対して原子比で０．４
となるように配合・混合して、金属クロムのコーティン
グ（膜厚１ミクロン）を施した形枠（カーボン製内径５
０mmφ、高さ１０mm）に加圧することなしに満杯となる
ように充填し、その後、真空加熱炉中で、０．２トール
減圧下で１３５０℃、４時間熱処理した。 【００１７】得られた焼結品の組成を表３に示す。同表
から、目標の酸素含有量を有し、カーボンの汚染のない
焼結品が得られた。また、得られた焼結品は、真空炉中
より取り出した後の形枠からの離脱が極めて容易であっ
た。 【００１８】 【００１９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め、被焼結金属と同じ金属、当該金属の酸化物又は当
該金属の炭化物の何れかのコーティングを施した所定形
状の形枠に、炭素質還元剤を混合した金属粉末を加圧す
ること無しに充填し、次いで、加熱焼成するようにした
ため、煩雑な手段を講ずることなく、任意の酸素含有量
を有するとともに不純物汚染がなく、さらには表面が平
滑で内部ガス残留がなく所定の形状を有する焼結金属部
材を得ることができる。 【００２０】 【００２１】
法に関し、特に、所定の酸素含有量を有すると同時に内
部ガスの残存がないことから部材に膨れや変形がなく、
かつ部材表面が平滑な金属焼結部材を製造する方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】最近、金属クロムや金属ニッケル等で形
成された金属焼結部材は、半導体、電子材部品および乾
式めっき用の素材として広く用いられるようになってき
た。このような分野に用いる金属焼結部材は、酸素、炭
素および鉄等の不純物元素の低いことが求められてい
る。このような高純度の金属焼結部材を製造するための
高純度金属または合金の製造方法として、例えば、金属
クロムでは、特開昭５９−５６５４０号公報に開示され
ているような方法が知られている。この方法は、酸化物
の形態で存在するテルミット金属クロム中の酸素を還元
除去するために、熱処理時にそのテルミット金属クロム
に炭素を加え一緒に加熱する技術である。具体的には、
炭素とテルミット金属クロムの接触をよくするために、
テルミット金属クロムをまず粉砕してから炭素粉を加
え、さらに必要により塊状化剤をも添加して混合し、加
圧成形し、その後成形物を真空中で加熱する方法であ
る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
金属粉末を加圧成形する方法は、粉体の粒度のばらつき
や成形圧力の不均一等の理由によって不均一な密度の焼
結体ができたり、内部にガスが残存して体積膨張による
膨れ、酸化および変色した焼結体が得られる場合があ
る。従って、このような方法では、フランジ部品や歯車
部品等の形状の焼結部品を直接製造することができなか
った。また、焼結体を焼成するために、例えばステンレ
スや炭素で形成した形枠に入れて焼結すると、被焼結金
属と反応し合金や炭化物が生成されて鉄や炭素が不純物
として含まれることになる。さらに、ステンレスや炭素
で形成した形枠を用いると、金属焼結体表面に生成した
合金や炭化物が形枠から容易には剥離せず、焼結成形体
表面が損傷を受けることとなる。従って、密度が均一
で、内部ガス残留がなく、変色がなくかつ、表面の平滑
な金属焼結部材を得るためには、予め金属粉末の粒度を
調整し、加圧成形に細心の注意を払って成形し、焼成し
て得られた成形体を研磨する等の手段を講ずる必要があ
った。 【０００４】上記の特開昭５９−５６５４０号公報に開
示されている方法によって得られる低酸素金属クロム焼
結体の場合であっても、上記条件を満足するように、得
られた焼結体を再度粉砕し、加圧して所定の形状とし、
その後再度焼成することが必要である。 【０００５】本発明の目的は、煩雑な手段を講ずること
なく、任意の酸素含有量を有するとともに不純物汚染が
なく、さらには表面が平滑で内部ガス残留がなく所定の
形状を有する焼結金属部材を得ることができる金属焼結
部材の製造方法を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、金属粉末を所定の形状に成形した後加熱
焼成し、その金属の焼結部材を製造する方法において、
予め、被焼結金属と同じ金属、当該金属の酸化物又は当
該金属の炭化物の何れかのコーティングを施した所定形
状の形枠に、炭素質還元剤を混合した前記金属粉末を加
圧すること無しに充填し、次いで加熱焼成することを要
旨とする。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【作用】上記構成において、炭素質還元剤を混合した金
属粉末を焼成するに際し、焼結金属と同じ金属またはそ
の酸化物若しくは炭化物の何れかのコーティングを施し
た形枠中で加熱焼成することと、その混合粉末を形枠に
無加圧で充填することの要件を適宜組み合わせること
で、例えば鉄や炭素のような不純物に汚染されることな
く、かつ焼結成形後の部材を損傷することなく形枠から
取り出すことが可能となる。また、内部にガスの残留の
ない焼結成形部材を得ることができ、同時に炭素質還元
剤を混合することから任意の酸素含有量を有する金属焼
結部材を得ることが可能となる。この方法をさらに詳細
に説明すると、まず、所定の形状に成形するための形枠
に焼結金属と同一組成を有する金属のコーティングを施
す。コーティングの方法は特に限定されないが、乾式メ
ッキ法、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等で行う
ことが好ましい。コーティング材としては、上記金属の
酸化物又は炭化物としてもよい。このコーティング処理
により、不純物汚染防止や成形体表面の平滑さを達成す
ることが可能となる。ここで、形枠とは、所定の形状、
例えばフランジ部品、歯車部品等の形状としたもの、単
に底板と側壁を組み合わせた方形や円柱形の枡型等の形
状の容器をいう。形枠の材質は特に限定されるものでは
ないが、焼成、離型等の条件を考慮すれば炭素、カルシ
ア、イットリア等の材質が好ましい。次いで、上記形枠
に予め粉砕した金属粉末と炭素質還元剤の混合物を無加
圧で充填する。その後、混合物を充填した形枠を好まし
くは真空中、または不活性雰囲気の加熱炉中で焼成し成
形部材を得る。ここで、金属粉末とは、クロム、マンガ
ン、チタンおよびニッケル等の金属粉末や上記金属その
他の組み合わせになる合金粉をいい、これらの金属粉末
と炭素質還元剤の混合物を無加圧で形枠に充填すること
で、酸素含有量が低く、かつ成形体内部にガスの残存が
なく、変色、酸化、膨れおよび変形のない焼結成形部材
を得ることが可能となる。焼結の条件は、特に限定され
るものではないが、真空中または不活性ガス中で、例え
ばクロムの場合は、１２００〜１５００℃の温度で焼結
することが好ましい。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【実施例】 実施例１ 焼結品の酸素含有量を１００ppm 以下を目標として、表
１に示す組成の電解金属クロム粉（−４８メッシュ）１
００部にたいし、炭素粉末（−２００メッシュ）を金属
クロム粉中の酸素に対し原子比で０．９となるように配
合・混合して、金属クロムのコーティング（膜厚１ミク
ロン）を施した形枠３個（カーボン製内径５０mmφ、高
さ１０mm）に加圧することなしに満杯となるように充填
し、その後、真空加熱炉中で、０．２トール減圧下で１
３５０℃、４時間熱処理した。 【００１３】得られた焼結品の組成を表２に示す。同表から、目標の
酸素含有量を有しカーボンの汚染のない焼結品が得られ
た。また、得られた焼結品は、ガス成分が少なく、膨れ
等の変形や変色がなく、真空炉中より取り出したときに
形枠からの離脱が極めて容易であった。 【００１４】 【００１５】 【００１６】実施例２ 焼結品の酸素含有量２５００ppm を目標として、前記表
１に示したものと同様の組成の電解金属クロム粉（−４
８メッシュ）１００部に対し、炭素粉末（−２００メッ
シュ）を金属クロム粉中の酸素に対して原子比で０．４
となるように配合・混合して、金属クロムのコーティン
グ（膜厚１ミクロン）を施した形枠（カーボン製内径５
０mmφ、高さ１０mm）に加圧することなしに満杯となる
ように充填し、その後、真空加熱炉中で、０．２トール
減圧下で１３５０℃、４時間熱処理した。 【００１７】得られた焼結品の組成を表３に示す。同表
から、目標の酸素含有量を有し、カーボンの汚染のない
焼結品が得られた。また、得られた焼結品は、真空炉中
より取り出した後の形枠からの離脱が極めて容易であっ
た。 【００１８】 【００１９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め、被焼結金属と同じ金属、当該金属の酸化物又は当
該金属の炭化物の何れかのコーティングを施した所定形
状の形枠に、炭素質還元剤を混合した金属粉末を加圧す
ること無しに充填し、次いで、加熱焼成するようにした
ため、煩雑な手段を講ずることなく、任意の酸素含有量
を有するとともに不純物汚染がなく、さらには表面が平
滑で内部ガス残留がなく所定の形状を有する焼結金属部
材を得ることができる。 【００２０】 【００２１】
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フロントページの続き
(72)発明者 奥冨 功
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(72)発明者 関口 薫旦
神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地
株式会社東芝 横浜事業所内
(56)参考文献 特開 平２−247301（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−176802（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−141308（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 5/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 充填しようとする金属粉末と同じ金属、
当該金属の酸化物、当該金属の炭化物の何れかを用いて
乾式メッキ法によりコーティングを施した所定形状の形
枠に、炭素質還元剤を混合した前記金属粉末を加圧する
こと無しに充填し、次いで加熱焼成することを特徴とす
る金属焼結部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20759593A JP3471858B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 金属焼結部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20759593A JP3471858B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 金属焼結部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0762403A JPH0762403A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3471858B2 true JP3471858B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=16542380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20759593A Expired - Lifetime JP3471858B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 金属焼結部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471858B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP20759593A patent/JP3471858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0762403A (ja) | 1995-03-07 |
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