JP3497566B2

JP3497566B2 - 金属粉末焼結部品の製造方法

Info

Publication number: JP3497566B2
Application number: JP16628194A
Authority: JP
Inventors: 卓弥児玉
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JPH0813005A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構成部品相互間に摺動
関係を有する金属粉末焼結部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような金属粉末焼結部品
は、例えば特開昭５９−２２９４０３号公報に開示され
るように、金属粉末と有機バインダとを特定の配合で混
練したコンパウンドにより射出成形を行い、その後脱脂
工程、焼結工程を経て製造されている。このとき、得よ
うとする焼結部品の形状により、型割り等について金型
の機構が複雑となってしまい、その金型作製が困難な場
合には、焼結部品を複数の部品に分割し、別々の射出成
形を行った後にこれらを組み合わせることになるが、上
記公報には複数部品の組合わせ、組立て方法に関しては
具体的な開示がされていない。一方、プラスチック成形
では、組立て工程を削除するため、既に公知であるイン
サート成形法を用いて複数の部品を射出成形時に一体化
させる方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属粉
末の射出成形法にインサート成形を適用した場合、射出
成形体（グリーンパーツ）を一体化することはできて
も、焼結により個々の部品の接触部が凝集するため、焼
結後に摺動する製品を製造することはできない。このた
め、結局、個々の部品をそれぞれ別個に焼結した後、別
途組立てを行わなければならない。したがって、工程の
増加により製品コストが高くなってしまうという問題が
生じていた。

【０００４】請求項１、２に係る発明は、かかる従来
の問題点に鑑みてなされたもので、工程数が少なく、低
コストにして製造できる金属粉末焼結部品の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、金属粉末と有機バインダと
を混練したコンパウンドを所望の形状に射出成形する工
程と、この射出成形体を脱脂する工程と、得られた脱脂
体を焼結する工程とからなり、摺動部を有する金属粉末
焼結部品の製造方法において、予めセラミツクス被膜が
施された甲部品を射出成形金型のキャビティ部に配置
し、その甲部品の周辺に前記コンパウンドにより乙部品
の射出成形を行う際に、甲部品と乙部品との摺動部に前
記コンパウンドに含有される有機バインダの主成分材料
からなるスペーサを介在させた状態で射出成形を行うこ
ととした。

【０００６】

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１にかか
る発明において、前記金型内で射出成形により嵌合した
甲部品および乙部品を一体で取り出した後、これを脱
脂、焼結することを特徴とする。

【０００８】すなわち、本発明は、構成部品相互間に摺
動部を有する金属粉末焼結部品を金属粉末射出成形法に
より金型内部で事後摺動可能なように組み立てる方法で
ある。

【０００９】図１に斜視図を、図２に縦断平面図を示す
ような製品１の組立てを行う場合を例にして、本発明の
概念を図３および図４に基づき説明する。製品１は、部
品（甲部品）ａと部品（乙部品）ｂとの２つの部品から
なり、両者は嵌合部２において摺動するようになってい
る。

【００１０】図３に示すように、先ず予め表面に、粉末
もしくは蒸着によるセラミックス被膜３を施してある部
品ａを金型４の可動側入子５（キャビティ）にパーティ
ングより挿入し、次に金型を閉じて部品ａと可動側入子
５と固定側入子６とにより囲まれる部分にて部品ｂを成
形し得るキャビティ部を形成する。このキャビティ部に
おいて、２部品の嵌合部２には、その一部に、コンパウ
ンドに含まれる有機バインダの主成分であるプラスチッ
ク材料にて作製されたスペーサ１９を配置し、射出成形
機より金型４の前記キャビティ部にコンパウンドを射出
すると、嵌合部２において、スペーサ１９を介して部品
ｂが形成される。保圧、冷却工程の後、一体化し、図４
に示すように、製品１になり得る形状をなした部品ａお
よび部品ｂを金型より取り出し、この後部品ａおよびｂ
を一体のままで脱脂、焼結を行い、金属製品１を得る。

【００１１】

【作用】金型４は、射出成形体が後に焼結で収縮するこ
とを見込んで設計されている。図４に示すように、部品
ａと可動側入子５と固定側入子６とにより囲まれる部分
にて部品ｂを成形し得るキャビティ部にコンパウンドを
射出し、保圧、冷却後取出した成形体は、嵌合部２で部
品ａ、部品ｂおよびスペーサ１９が組み付いており、部
品ｂにはこれを形成したスプール７およびランナ８が付
属している。この時、予め挿入した部品ａを内側より新
たに成形した部品ｂが成形体内部圧力により押圧し、ま
た成形後の金型寸法からの収縮が小さく、クリアランス
がないため、部品ａと部品ｂとは一体となり摺動しな
い。この後、金型４から取り出した一体化した製品は、
図４に示すように、ゲート１１から部品ｂを切り離し、
一体のまま脱脂工程に投入される。このとき、スペーサ
１９はコンパウンドに含まれる有機バインダの主成分で
あるプラスチックでできているため、脱脂により分解さ
れ、完全に消失し、クリアランスを生じる。更に焼結工
程を経るが、金属粉末焼結体は焼結工程において、粒界
の成長に伴う凝集により収縮する。よって、スペーサ１
９は、収縮に伴い、後にクリアランスを無くす方向への
収縮を生じる部分に配置する必要があり、また、嵌合部
２において部品ａと部品ｂは、予め部品ａに施されたセ
ラミックス被膜３にコンパウンド中の金属粉末が直接触
れず、接触面が完全に分離されているために嵌合部２で
の凝集が起こらず、部品ｂの焼結収縮に伴い嵌合部２に
クリアランスが生じるため、これらクリアランスにより
焼結後にも部品が相互に凝集しあわずに摺動可能な製品
１の製造が可能となる。

【００１２】なお、スペーサの使用は、焼結収縮に伴い
嵌合部がクリアランスを失ってしまう方向に収縮する場
合に限る。

【００１３】

【実施例】［実施例１］（構成）図５に斜視図を、図６に縦断平面図を示すよう
な製品を製造するものとして、図７および図８に基づき
実施例１を説明する。２つの部品ｃと部品ｄとは接点部
９を中心として回転し、その部分にて摺動する。

【００１４】部品ｄを金属粉末焼結法により得、予め焼
結体として準備し、その表面部にはｃ−ＢＮのセラミッ
クス微粉末が塗布されセラミックス被膜３が施されてい
る。この部品ｄには、アクリル樹脂（有機バインダの主
成分）で作られたスペーサ１９を図５の通り配し、これ
を金型４の可動側にパーティングより挿入し、金型４を
閉じて部品ｄと可動側入子５と固定側入子６とにより囲
まれる部分にて部品ｃを成形し得るキャビティ部を形成
する。射出成形機より金型４の前記キャビティ部に、金
属微粉末がＳＵＳ３１６Ｌ、有機バインダがワックス、
ポリスチレン、アクリル樹脂であるコンパウンドを射出
して部品ｃを形成し、部品ｄの穴部１０にて部品ｃを嵌
合して部品ｃおよび部品ｄを一体化する。保圧、冷却工
程の後、一体化した部品ｃおよび部品ｄを、部品ｃのス
プール７およびランナ８を有したまま金型より取り出
す。この後、部品ｃをゲート１１より切り離し、一体化
したまま脱脂、焼結を行い、摺動部を有した金属粉末焼
結部品を得る。

【００１５】（作用）アクリル樹脂のスペーサ１９を配
した部品ｄと可動側入子５と固定側入子６とにより囲ま
れる部分にて部品ｃを成形し得るキャビティ部に、金属
微粉末がＳＵＳ３１６Ｌ、有機バインダがワックス、ポ
リスチレン、アクリル樹脂からなるコンパウンドを射出
し、保圧、冷却後取り出した成形体は、嵌合部２で部品
ｃおよび部品ｄ、スペーサ１９が組み付いており、部品
ｃにはこれを形成したスプール７、ランナ８が付属して
いる。このとき、予め挿入した部品ｄを穴部１０の内側
より新たに成形した部品ｃがスペーサ１９を介して成形
体内部圧力により押圧し、また成形後の穴部１０寸法か
らの収縮が小さく、クリアランスがないため、製品は一
体化し、摺動しない。この後、ゲート１１から部品ｃを
切り離し、脱脂工程に投入すると、脱脂により部品ｃを
形成しているコンパウンド中の有機バインダが分解さ
れ、ＳＵＳ３１６Ｌの微粉末と極若干量の分解しきれな
かったバインダ成分のみが残る。

【００１６】一方、スペーサ１９は、その成分が有機バ
インダの主成分であるアクリル樹脂であるため、脱脂に
より完全に消失しクリアランスになる。この後、更に焼
結工程を経るが、金属粉末焼結体は焼結工程において、
粒界の成長に伴う凝集により収縮し、また、嵌合部２に
おいて部品ｃと部品ｄは、予め部品ｄに施されたセラミ
ックス被膜３に嵌合部１２が完全に分離されているた
め、嵌合部２で部品ｃおよび部品ｄが相互に凝集しあう
ことがなく、また、部品ｃの収縮に伴いクリアランスが
生じることにより製品は摺動可能となり、部品ｄは予め
形成された部分に部品が脱落しないようなアンダーカッ
ト部１３を有しているため、製品は脱落・分離しないで
摺動が可能となる。

【００１７】（効果）上記方法により、摺動を有する製品が金型４内
にて射出成形と共に組み付けることが可能となり、ま
た、これにより組立てが自動化されるため、低コストで
摺動製品の製造が可能となる。

【００１８】［実施例２］（構成）本実施例では、実施例１における部品をＳＵＳ
３１６Ｌの圧延材を機械加工で得る他は実施例１と同じ
構成となるので説明を省略する。

【００１９】（作用）実施例１と同じ作用となるので説
明を省略する。

【００２０】（効果）これらの方法により、摺動を有する製品が、部
品の一方が機械加工品でも金型内に挿入して実施例１と
同様に射出成形と共に他方の部品と組付けることが可能
となり、また、これにより組立てが自動化されるため、
実施例１と同様に低コストで摺動製品の製造が可能とな
る。

【００２１】［実施例３］（構成）図９に斜視図を、図１０に横断側面図を示すよ
うな製品を製造するものとして、図１１および図１２に
基づき実施例３を説明する。図１１は図１０におけるＡ
−Ａ’線矢視を金型内で見たものである。２つの部品
ｅ，ｆは、部品ｆ上にて部品ｅが軸方向にスライドする
ものである。

【００２２】部品ｅを金属粉末焼結法による得、予め焼
結体として準備し、表面部にはアルミナ蒸着のセラミッ
クス被膜３が施されている。この部品ｅを金型４の可動
側にパーティングよりポリスチレン製（有機バインダの
主成分に対応）のスペーサ１９を配して挿入し、金型４
を閉じて部品ｅと可動側入子５とスペーサ１９と固定側
入子６とにより囲まれる部分にて部品ｆを成形し得るキ
ャビティ部を形成する。

【００２３】射出成形機より金型４の前記キャビティ部
に、金属微粉末がＳＵＳ３１６Ｌ、有機バインダがワッ
クス、ポリスチレン、アクリル樹脂からなるコンパウン
ドを射出して部品ｆを形成し、部品ｅのレール部１４に
て部品ｆが嵌合して部品ｅおよび部品ｆはスペーサ１９
を介して一体化する。保圧、冷却工程の後、一体化した
部品ｅおよび部品ｆは部品ｆのスプール７およびランナ
８と共に金型４より取り出す。この後、部品ｆはゲート
１１より切り離し、一体化したまま脱脂、焼結を行う。

【００２４】（作用）部品ｅと可動側入子５と固定側入
子６とにより囲まれる部分にて部品ｆを成形し得るキャ
ビティ部にコンパウンドを射出し、保圧、冷却後取り出
した成形体は、嵌合部（レール部１４およびレール溝１
５）で部品ｅおよび部品ｆがスペーサ１９を介して組み
付いており、部品ｆにはこれを形成したスプール７、ラ
ンナ８が付属している。このとき、予め挿入した部品ｅ
をレール溝１５の内側より新たに成形した部品ｆが成形
体内部圧力によりレール溝１５を押圧し、また成形後の
レール溝１５からの収縮が小さく、クリアランスがない
ため、製品は摺動しない。

【００２５】この後、ゲート１１から部品ｆを切り離
し、脱脂工程に投入する。この際、スペーサ１９は、有
機バインダの主成分であるポリスチレンであるため、こ
の脱脂において分解されて完全に消失し、クリアランス
が生じる。この後更に焼結工程を経るが、金属粉末焼結
体は焼結工程において、粒界の成長に伴う凝集により収
縮し、またレール部１４およびレール溝１５において部
品ｅと部品ｆは、予め部品ｅに施されたセラミックス被
膜３により完全に分離されており、更に上記クリアラン
スにより、焼結での凝集に伴った部品ｅへの食い込みが
起こらず、部品ｆの収縮に伴い更にクリアランスが生
じ、これにより製品は摺動可能になり、予め加工された
部品ｆは予め加工された部品ｅには脱落しないようなア
ンダーカットおよびストッパー１６を有しているため、
製品は脱落・分離しないので摺動が可能となる製品とな
る。

【００２６】（効果）上記方法により、スライド摺動を有する製品が
金型４内にて射出成形と共に組み付けることが可能とな
り、また、これにより組立てが自動化されるため、低コ
ストで摺動製品の製造が可能となる。

【００２７】なお、実施例１〜３において記載したコン
パウンド中の金属微粉末および有機バインダはこれに限
定されるものではなく、その他の物質でも同様の効果を
得ることが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、摺動部
を有する金属部品を金型内部にて事後摺動可能なよう
に、射出成形を行いつつ同時に組立て、これにより組立
て工程を排除することで低コストの金属摺動部品を製造
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で得る製品を示す斜視図である。

【図２】本発明で得る製品を示す縦断平面図である。

【図３】本発明を概念的に示す射出成形機の縦断面図で
ある。

【図４】本発明で得た製品を示す縦断平面図である。

【図５】実施例１で得る製品を示す斜視図である。

【図６】実施例１で得る製品を示す縦断平面図である。

【図７】実施例１で用いた射出成形機を示す縦断面図で
ある。

【図８】実施例１で得た製品を示す縦断平面図である。

【図９】実施例３で得る製品を示す斜視図である。

【図１０】実施例３で得る製品を示す横断側面図であ
る。

【図１１】実施例３で用いた射出成形機を示す縦断面図
である。

【図１２】実施例３で得た製品を示す横断側面図であ
る。

【符号の説明】

ａ〜ｆ部品１製品２嵌合部３セラミックス被膜４金型５可動側入子６固定側入子１９スペーサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末と有機バインダとを混練したコ
ンパウンドを所望の形状に射出成形する工程と、この射
出成形体を脱脂する工程と、得られた脱脂体を焼結する
工程とからなり、摺動部を有する金属粉末焼結部品の製
造方法において、予めセラミツクス被膜が施された甲部
品を射出成形金型のキャビティ部に配置し、その甲部品
の周辺に前記コンパウンドにより乙部品の射出成形を行
う際に、甲部品と乙部品との摺動部に前記コンパウンド
に含有される有機バインダの主成分材料からなるスペー
サを介在させた状態で射出成形を行うことを特徴とする
金属粉末焼結部品の製造方法。
【請求項２】前記金型内で射出成形により嵌合した甲
部品および乙部品を一体で取り出した後、これを脱脂、
焼結することを特徴とする請求項１記載の金属粉末焼結
部品の製造方法。