JP3679462B2 - 焼結体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属粉末と有機バインダとの混練物からなる成形体を脱脂、焼結する焼結体の製造方法であって、２以上の部品からなり、互いが摺動可能となるような摺動複合体である焼結体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属部品、特に複雑形状である金属部品を多数個製造する方法として、金属粉末と有機バインダーとの混練物であるコンパウンドを射出成形法にて成形し、得られた成形体（グリ−ン体）を脱脂して脱脂体（ブラウン体）とし、これを焼結して焼結体（シンター体）とする、いわゆる金属粉末射出成形法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ 以下、ＭＩＭと称する。）のプロセスが広く用いられている。
【０００３】
このＭＩＭのプロセスを用いて、互いの部品同士が摺動するような摺動複合体を製造する方法が特開平６−９３３０６号公報に記載されている。この公報に記載された摺動複合体の製造方法について、図２４を用いて説明する。
摺動複合体１００は、両端が大径となっている円柱状のオス部材１０１と、オス部材１０１の軸部１０１ａを摺動自在なリング状のメス部材１０２とからなる。上記摺動複合体１００を製造するには、先にオス部材１０１を射出成形し、インサート成形法によりオス部材１０１と一体にメス部材１０２を成形する。そして、一体のまま脱脂、焼結し、摺動複合体を得ている。このとき、焼結後にオス部材１０１とメス部材１０２とが摺動可能となるように、上記オス部材１０１およびメス部材１０２の成形材料であるコンパウンドの収縮率は、メス部材１０２のものよりオス部材１０１のものの方を大きくしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によると、射出成形直後、オス部材１０１とメス部材１０２とが互いに接触している。この状態のまま焼結すると、オス部材１０１とメス部材１０２とが溶着し、確実に摺動しない場合がある。そのため、互いが摺動しあうような摺動部品１００を焼結によって得るのに、接触しあう双方の部材同士の間に、セラミックスの粉末、もしくは、溶媒等の分散剤にセラミックスの粉末を分散した分離剤と呼ばれるものを介在し、焼結時に、互いの部材同士が溶着するのを防止する技術が検討されている。
【０００５】
しかしながら、分離剤による分離効果（接触しあう双方の部材同士が、焼結工程を経ても溶着しない、という効果）を得るには、相応の分離剤の厚さが必要となる。上記のように分離剤を用いて焼結した摺動複合体には、塗布した分離剤の厚さと同じ大きさのクリアランスが形成されてしまい、分離剤の厚さより小さなクリアランスとすることはできなかった。つまり、焼結後の摺動複合体に必要以上のクリアランスが形成されてしまい、これによって、部品同士の摺動にガタが大きかった。
【０００６】
本発明は、摺動複合体を構成する部材同士が焼結時に溶着せず、かつ、焼結後の部材同士のクリアランスを必要最小限のものとする技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、金属粉末と有機バインダとの混練物によって第１の成形体を成形する第１の成形工程と、前記第１の成形体に主成分がセラミックス粉末からなる分離材を塗布する塗布工程と、前記分離材を塗布後に、前記第１の成形体に対して前記分離材を介して第２の成形体を成形する第２の成形工程と、を有し、前記成形後に脱脂・焼結して前記第１の成形体と前記第２の成形体とが摺動可能な摺動複合体を形成する焼結体の製造方法において、前記第１の成形体及び前記第２の成形体のうちオス側となる成形体がグリーン体からシンター体に至るまでに収縮する際の収縮率を、メス側となる成形体がグリーン体からシンター体に至るまでに収縮する際の収縮率より小さくしたものである。
【０００８】
（作用）
摺動複合体を構成する部材同士の接触部位に、セラミックスの粉末を介在するため、焼結時にオス部材とメス部材とが非接触のまま焼結される。また、オス部材の収縮率を、メス部材の収縮率より小さくしたため、塗布した分離剤の厚さに相当する部材同士のクリアランスは、脱脂、焼結時に小さくなる。また、上記収縮率の差を、焼結後に各部材同士が摺動可能なクリアランスを形成する程度とすることで、各部品同士が締まり嵌めとならない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、分割不可能な２部品からなる摺動複合体をＭＩＭのプロセスを用いて製造するものである。
図１は本実施の形態にて製造する摺動複合体を示す図、図２はオス部材を成形する金型の構成および作用を説明するための図、図３はメス部材を成形する金型の構成および作用を説明するための図、図４〜図７は本実施の形態における摺動複合体の成形順序を説明するための図である。
【００１０】
まず、本実施の形態における摺動複合体の構成および製造方法の概略を説明する。
図１に示す摺動複合体は、２つの金属部品よりなる。これら金属部品は、シンター体であり、一方がオス部材２で、もう一方がオス部材２の軸部２ａを摺動自在なリング状のメス部材３である。オス部材２は、軸部２ａと軸部２ａの両端に軸部２ａより大径の円柱部２ｂとで形成され、メス部材３はオス部材２の軸部２ａにはめ込まれてある。上記構成からなる摺動複合体１において、メス部材３は、軸部２ａを摺動するとともに両端に円柱部２ｂにてそれぞれ係止されるものであり、オス部材２とメス部材３とは分割不可能となっている。
【００１１】
本実施の形態において、上記摺動複合体１は、インサート成形およびＭＩＭのプロセスを用いて製造するものである。従って、摺動複合体１を構成するオス部材２およびメス部材３は、初めは、コンパウンドを成形材料として射出成形したグリ−ン体である。よって、グリ−ン体時におけるオス部材２およびメス部材３を、以下、オス部材２´、メス部材３´と称する。また、オス部材２´とメス部材３´とを一体に成形したものを複合成形品１´と称する。
この複合成形品１´はグリ−ン体であり、これを脱脂してブラウン体、さらに焼結してシンター体とし、これで初めて摺動複合体１となるのである。
【００１２】
次に、オス部材２´を成形するオス成形型４について図２を用いて説明する。図２に示す通り、オス成形型４は、固定側金型５と可動側金型６とからなる。固定側金型５は、固定側取付板７に固定した固定側型板８およびロケートリング９（図示省略した射出成形機との位置決めに用いる。）と、固定側取付板７および固定側型板８に固定したマニホールド１０とからなる。一方、可動側金型６は、可動側取付板１１と、スペーサブロック１２を介して可動側取付板１１に固定された可動側型板１３と、成形体を突き出すための突き出しロッド１４と、突き出しロッド１４を摺動するための突き出し板１５とからなる。そして、固定側型板８と可動側型板１３とが密着することで、オス部材２´を成形するためのキャビティ１６が形成される。
【００１３】
次に、メス部材３´を成形するメス成形型１７について、図３を用いて説明する。メス成形型１７は、固定側金型５´を構成する固定側型板７および可動側金型６´を構成する可動側型板１３´に、先に成形されたオス部材２´（成形の順序については後述）を収めるためのキャビティ１８と、メス部材３´を成形するためのキャビティ１９とが形成されている。その他の構成は上記オス成形型４と同一の構成であるため、説明を省略する。
【００１４】
ここで、図２、図３に示したオス成形型４、メス成形型１７におけるキャビティ１６、１８、１９の具体的な寸法は、オス部材２およびメス部材３の寸法と、コンパウンドの収縮率と、より決まるのである。
上記の各寸法、収縮率は、以下の順序で決定した。
オス部材２の軸部２ａの外径寸法はφ３．６ｍｍとした。また、軸部２ａとメス部材３の内径とのクリアランスは、互いの軸芯を一致させた状態で、片側０．０５ｍｍとした。従って、メス部材３の内径は、φ３．７ｍｍとなる。また、オス部材２の成形に使用するコンパウンドＡの収縮率（線収縮）は、１０％と設定する。従って、軸部２ａ´の外径寸法は、φ４ｍｍとなる。
【００１５】
次に、脱脂および焼結時、オス部材２とメス部材３とが互いに溶着しない程度の分離剤の厚さを設定する。分離剤の塗布厚さは、分離効果が得られる限り薄くするのが望ましい。また、分離剤の厚さは、分離効果の程度、および、その構成要素によって様々に異なる。本実施の形態における分離剤の構成要素は、平均粒径１０μｍのＢＮ粉末と、このＢＮ粉末を分散した溶媒であるフロリナートである。一般的に、平均粒径が１０μｍの場合、その中には、３０μｍ程度の粉末も含まれる。つまり、分離剤の塗布を極薄くしても、最大で３０μｍの厚さとなる部分が生じる。また、余りに薄いと、分離効果を得られなくなってしまう。
【００１６】
これらのことから、十分な分離効果を得、かつ、一様に平滑な分離剤の塗布面を得るには、１００μｍ程度の塗布厚さが必要であり、また、適当である。そのため、本実施の形態では、分離剤の塗布厚さを１００μｍとした。この分離剤の厚さ（１００μｍ）と、オス部材２´の軸部２ａ´の外径寸法φ４ｍｍとから、メス部材３´の内径寸法はφ４．２ｍｍとなる。
【００１７】
以上述べた各寸法に基づいて、予め各キャビティ１６、１８、１９の加工をおこなう。
ところで、オス部材２とメス部材３とのクリアランス（片側０．０５ｍｍ）と軸部２ａの寸法（φ３．６ｍｍ）から、メス部材３の内径寸法は、３．７ｍｍとなる。また、上記メス部材３´の内径寸法４．２ｍｍと、メス部材３の内径寸法３．７ｍｍとから、メス部材３の収縮率は約１１．９％となる。
従って、メス部材３を成形するためのコンパウンドＢの収縮率は約１１．９％となるよう配合する。
【００１８】
次に、上記コンパウンドＡ、コンパウンドＢを、各収縮率に合わせて配合する。コンパウンドの収縮率は、コンパウンドに対して有機バインダが占める割合によって変化するものである。コンパウンドに対して有機バインダが占める容量と、グリ−ン体からシンター体に至るまでのコンパウンドの収縮率の関係を示すグラフを図２５に示す。図２５に示すものは一般的なものであるが、本実施の形態では、このグラフを基に、有機バインダの割合を決定する。尚、コンパウンド中に占める有機バインダの割合は、射出成形時の成形性、脱脂や焼結時の保形性、等を考慮し、２０〜６０％（線収縮で６〜２５％程度）となるように配合されることが多い。
【００１９】
本実施の形態では、コンパウンドＡは線収縮率が１０％としたため、図２５から、有機バインダが２９ｖｏｌ％含まれることが解る。従って、有機バインダーとしてポリスチレン１５ｖｏｌ％、アクリル１０ｖｏｌ％，ワックス２ｖｏｌ％，ステアリン酸２ｖｏｌ％と、金属粉末として平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末７１ｖｏｌ％とを混練機に投入し、混練後、造粒機に投入してペレット状にしたものをコンパウンドＡとする。
【００２０】
また、コンパウンドＢは線収縮率が１１．９％であるため、図２５から、有機バインダが３３ｖｏｌ％含まれることが解る。従って、有機バインダーとしてポリスチレン１７ｖｏｌ％、アクリル１２ｖｏｌ％，ワックス２ｖｏｌ％，ステアリン酸２ｖｏｌ％と、金属粉末として平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末６７ｖｏｌ％とを混練機に投入し、混練後、造粒機に投入してペレット状にしたものをコンパウンドＢとする。
以上で成形前の準備が完了する。
【００２１】
次に、図１にて示す摺動複合体１の製造順序について説明する。
まず、可動側金形５と固定側金型型６とを閉じ、マニホールドにて加熱、溶融したコンパウンドＡをキャビティ１６に射出し、図４に示す状態とする。射出成形の諸条件は公知のものである。成形後、図４に示す状態のまま、一定時間冷却し、しかる後、可動側金型５と固定側金型６とを開き、図５に示すように、突出しロッド１４によりオス部材２´をキャビティ１６より突き出す。そして、オス部材２´の軸部２ａ´に上記分離剤を塗布する。分離剤は、図示しないスプレー装置によって塗布した。
【００２２】
分離剤塗布後、オス部材２´を図３に示したメス成形型１７のキャビティ１８に挿入する。挿入したオス部材２´の軸部２ａ´の一部は、メス部材３´を成形するためのキャビティ１９の一部を形成する。そして、図６に示すように、可動側金型５と固定側金型６とを閉じ、マニホールドにて加熱溶融したコンパウンドＢをキャビティ１９に射出し、オス部材２´とメス部材３´とが分離剤（図示省略）を介して一体となった複合成形品１´を得る。
成形後、図６に示す状態のまま一定時間冷却し、しかる後、突出しロッド１４により、図７に示す如くメス成形型１７から複合成形品１´を取り出す。
尚、複合成形品１´はグリ−ン体であり、この状態でオス部材２´とメス部材３´とを摺動しようとすると破損してしまう。
【００２３】
次に、セッターと呼ばれるセラミックス製の皿（図示省略。本実施の形態では、アルミナ製）に上記複合成形品１´を載置する。上記セッターを図示省略した脱脂炉に投入し、大気雰囲気中、３２５℃で加熱し、上記複合成形体１´をグリ−ン体からブラウン体とする。このとき、分離剤の構成要素である溶媒のフロリナートは、加熱により揮発し、分離剤は、ＢＮ粉末のみとなる。脱脂後、ブラウン体となった複合成形品１´を載置したままの上記焼結皿を図示省略した焼結炉に投入し、Ａｒ雰囲気中、１３００℃の温度で焼結する。ここで、脱脂および焼結における上記以外の諸条件は公知のものであるため、説明を省略する。
【００２４】
焼結終了後、焼結炉より上記セッターを取出し、セッターよりシンター体となった摺動複合体１を取出す。摺動複合体１を構成するオス部材２とメス部材３との間には、分離剤として用いたＢＮ粉末が付着しているので、洗浄によりこれを除去する。本実施の形態では、洗浄液中に上記摺動複合体１を浸し、超音波をかけて洗浄した。
【００２５】
（作用）
オス部材２´とメス部材３´との間に介在しているＢＮ粉末は、オス部材２´およびメス部材３´を構成するＳＵＳ３１６Ｌとは、脱脂、焼結中において、何等反応することはなく、焼結後にも粉末の状態を維持し、オス部材２とメス部材３との間に介在しているから、オス部材２とメス部材３とが接触することはない。
【００２６】
また、オス部材２（２´）の収縮率を、メス部材３（３´）の収縮率より小さくしたため、オス部材２とメス部材３との間隔は、焼結による収縮が進むにつれて、小さくなる。つまり、塗布した分離剤を構成するＢＮ粉末の層の厚さが縮小することになるのであるが、オス部材２とメス部材３との間隔が狭くなるのに伴って、ＢＮ粉末が凝集されてその嵩密度が上がることで、この縮小代を吸収している。
【００２７】
（効果）
オス部材とメス部材との間にセラミックスの粉末を介在することで、オス部材とメス部材とを非接触のまま脱脂、焼結することができるので、オス部材とメス部材とが溶着するようなことはない。
また、脱脂から焼結に至るまでのオス部材の収縮率を、メス部材の収縮率より小さくし、かつ、この収縮率の差に基づく焼結後のオス部材とメス部材との間隔を、焼結後、オス部材とメス部材とが摺動するのに必要なクリアランスとすることにより、オス部材とメス部材とが締りばめとなることがなく、摺動可能となる。つまり、焼結時にオス部材とメス部材とが互いに溶着しない、という分離効果を得るのに十分な分離剤の厚さを分離剤塗布時に確保しつつ、焼結後、オス部材とメス部材とを小さなクリアランスとして互いに摺動可能なものとすることができる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、金属粉末として、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末を用いたがこれに限らず、その他のステンレス鋼や、チタン、銅等の他の焼結性金属を使用してもよい。また、金属以外のセラミックス粉末を用いてもよい。この場合、オス部材もしくはメス部材を構成するセラミックス粉末の焼結温度よりも、分離剤を構成するセラミックス粉末の焼結温度の方が高いものを選ぶ必要がある。また、分離剤として使用したセラミックス粉末には、ＢＮ粉末の他に、アルミナ、酸化ジルコニア、酸化チタン、カーボン等をしようしてもよい。また、コンパウンドＡ，Ｂを構成する有機バインダーとしては、上記したものに限らず、一般的にＭＩＭにて用いられているものであれば、いずれのものを使用してもよい。
【００２９】
尚、本実施の形態では、第１の成形体としてオス部材２を成形した後に、第２の成形体としてメス部材３を成形したが、第１の成形体としてメス部材３を成形した後に、メス部材３と一体的に第２の成形体としてオス部材２を成形してもよい。この場合、分離剤は、メス部材３に塗布することとなる。（メス部材３を第１の成形体とする場合の成形型の図示は省略する。）
【００３０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、摺動複合体として、２種類の環状の構造体を多数個交互に連結してなる湾曲管を、ＭＩＭのプロセスにて製造するものである。
図８〜図１１を用いて、本実施の形態における湾曲管、および、その構成部品について説明する。
図８は本実施の形態における湾曲管を示す図、図９は図８に示す湾曲管を湾曲した状態を示す図、図１０は図８、図９にて示す湾曲管を構成するオス環体の形状を示す図、図１１は図８、図９にて示す湾曲管を構成するメス環体の形状を示す図である。
【００３１】
図８に示す通り、本実施の形態における湾曲管２０は、オス環体２１とメス環体２２とを交互に連結してなるものである。オス環体２１とメス環体２２とは互いが摺動して屈曲可能となっており、これによって、湾曲管２０は、図９に示す如く全体的に湾曲する。
この湾曲管２０は、ＭＩＭのプロセスを用いて製造されるものである。
湾曲管２０を構成するオス環体２１およびメス環体２２は、初めは、コンパウンドを成形材料として射出成形したグリ−ン体である。従って、グリ−ン体時におけるオス環体２１およびメス環体２２を、以下、オス環体２１´およびメス環体２２´と称する。また、オス環体２１´とメス環体２２´とを一体に成形したものを、複合成形品２０´と称する。
複合成形品２０´を脱脂してブラウン体とし、さらに焼結してシンター体とし、これで初めて湾曲管２０とする。
【００３２】
上記湾曲管２０を構成するオス環体２１およびメス環体２２の詳細な形状を以下に説明する。尚、これらの形状は、オス環体２１´およびメス環体２２´の形状と同一である。
オス環体２１は、図１０（ａ）、（ｂ）に示す通り、筒状を呈する胴部２１ａと、胴部２１ａの外周に平面部２１ｂと突起部２１ｃを有する。平面部２１ｂは、１つのオス環体２１に４カ所設けられており、それら全ては、互いに平行な平面で、かつ、２つづつ同一平面内となっている。また、突起２１ｃは、上記平面部２１ｂの全てに設けたものであり、その形状は円柱状で、その軸芯は上記平面部２１ｂおよび上記胴部２１ａの軸芯に対してすべて直交している。
尚、胴部２１ａ、平面部２１ｂ、突起２１ｃについて、これらがグリーン体時においては、以下、胴部２１ａ´、平面部２１ｂ´、突起２１ｃ´と称することとする。
【００３３】
一方、メス環体２２は、図１１（ａ）、（ｂ）に示す通り、筒状を呈する胴部２２ａと、胴部２２ａの軸方向に突出した耳部２２ｂと、耳部２２ｂにそれぞれ形成された円筒状の貫通孔である孔部２２ｃとからなる。孔部２２ｃは図１０に示したオス環体２１の突起２１ｃに、また、耳部２２ｂの内側の幅Ｄ２は図１０に示したオス環体２１の平面部２１ｂの幅ｄ２に対応するものである。
上記図１０、１１にてそれぞれ示したオス側環体２１とメス環体２２とは、おのおのに設けた突起２１ｃと孔部２２ｃとを嵌め合わせることで連結されるものである。このようにして複数個のオス環体２１およびメス環体２２を連結し、図８に示す湾曲管２０を構成する。
尚、胴部２２ａ、耳部２２ｂ、孔部２２ｃについて、これらがグリ−ン体時においては、以下、胴部２２ａ´、耳部２２ｂ´、孔部２２ｃ´と称する。
【００３４】
次に、図１２を用いて、図８〜１１にて示したオス環体２１およびメス環体２２を成形する金型装置について説明する。
図１２に示す通り、金型装置２３は、図示しない駆動手段によって軸方向（図１２中左右方向）にスライドする円柱状のスライドコア２４と、オス環体２１´およびメス環体２２´を成形するようスライドコア２４を中心に上下一対に備えられたオス成形型２５およびメス成形型２６と、成形後のオス環体２１に分離剤を塗布するスプレー装置２７と、からなる。
ここで、スライドコア２４は、オス環体２１´およびメス環体２２´の内径部分を成形する入子であるとともに、成形後のオス環体２１´およびメス環体２２´を支持する支持体でもある。
【００３５】
次に、図１２にて示したオス成形型２５の断面である図１３を用いて、オス成形型２５の構成を説明する。
オス成形金型２５は、主に一対の上型２８，下型２９より構成される。この上型２８，下型２９は、図示しない駆動手段にて、スライドコアの２４軸芯に対して直交する方向（図中矢印方向）に進退自在となっている。上型２８には、溶融したコンパウンドが通過する流路３０を有するとともに、流路３０内のコンパウンドの固化を防ぐヒータ３１が設けられたマニホールド３２が備えられている。流路３０はキャビティ３３に連通しており、キャビティ３３との境界であるゲート３４は、キャビティ３３側程先が細くなるテーパとなっている。
尚、下型２９は、マニホールド３２を有していない点以外は、上記上型２８と同様であるため、その説明を省略する。
【００３６】
次に、図１２においてオス成形型２５を矢印Ｓ１方向よりみた斜視図である図１４を用いて、上記上型２８のキャビティ３３側の形状について説明する。
上型２８には、破線にて示すスライドコア２４と同じ曲率の凹溝２８ａと、オス環体２１´の外径と同じ曲率である半円筒状の溝であるキャビティ３３を設けてある。このキャビティ３３には、図１０にて示すオス成形体２１´の平面部２１ｂ´および突起２１ｃ´を成形するための凹部２８ｂを設けてある。また、キャビティ３３は、ゲート３４を介して、図１３にて説明したマニホールド３２の流路３０連通している。
尚、図１３にて示す下型２９のキャビティ３３側の形状は、ゲート３４を有していない点を除いて図１４にて示したキャビティ３３側の形状と同一であるため、説明を省略する。
【００３７】
次に、図１２に示すメス成形型２６の断面図である図１５を用いて、メス成形型２６の構成を説明する。
メス成形型２６は、スライドコア２４を中心に一対の上型３５、下型３６より構成され、上型３５には、図１３にて示した上記オス成形型２５の上型２８と同様のマニホールド３２を備えている。
マニホールド３２のゲ−ト３４は、キャビティ３９に達している。
尚、下型３６は、マニホールドを有していない点以外は、上記上型２８と同様である。
【００３８】
次に、図１２におけるメス成形型２６を矢印Ｓ２方向よりみた状態を示す斜視図である図１６を用いて上型３５のキャビティ３９側の形状について説明する。上型３５に形成したキャビティ３９は、半円状の溝を呈している。この溝の曲率は、メス環体２２´の外径と同一である。キャビティ３９には、メス環体２２´の耳部２２ｃ´を成形するための凹部３５ａを形成している。また、キャビティ３９は、ゲート３４を介して、図１３にて説明したマニホールド３２の流路３０連通している。
尚、図１５にて示す下型３６のキャビティ３９側の形状は、ゲート３４を有していない点を除いて図１６にて示したキャビティ３９側の形状と同一であるため、説明を省略する。
【００３９】
また、上型３５各々が同一形状で板状のスライドＡ３７、Ｂ３８を、互いに対向配置して、一対のものとして備えている。
これらスライドＡ３７、Ｂ３８の先端はスライドコア２４（破線にて図示）の外径と同じ曲率である１／４円形状となっている。
また、スライドＡ３７、Ｂ３８は、図示しない駆動手段にて、上型３５内を矢印の方向に摺動自在となっている。
尚、下型２９のキャビティ３３側の形状は、ゲート３４を有していない点を除いて同一であるため、説明を省略する。
【００４０】
次に、上記スライドＡ３７、Ｂ３８の駆動について、図１７〜図１８を用いて説明する。
図１７は、図１５のＸ−Ｘ断面を示すものである。上記各スライドＡ３７、Ｂ３８を前進したとき、各スライドＡ３７、Ｂ３８の１／４円形状部分はスライドコア２４の外周に接触するとともに、対向しあう各スライドＡ３７、Ｂ３８の互いの先端同士は接触する。
このとき、スライドＡ３７、Ｂ３８は凹部３５ａに干渉せず、凹部３５ａの空間は確保される（下型３６の凹部３６ａも同様）。従って、凹部３５ａはスライドＡ３７、Ｂ３８を跨ぐこととなる。
【００４１】
図１８は、図１７の状態から、各スライドＡ３７、Ｂ３８を矢印方向に後退した状態を示すものである。図１８に示すように、スライドＡ３７、Ｂ３８の後退量は、少なくとも、凹部３５ａとスライドＡ３７、Ｂ３８の先端とが干渉しない程度離れる程度とする。
スライドがＡ３７、Ｂ３８が後退することで、メス環体２２´の耳部２２ｃ´を破損することなく、上型３５と下型３６とを開くことができる。
図１２に示す金型装置２３の全体の構成は以上の通りである。
【００４２】
次に、上記図１２〜１８にて示した金型装置２３にて、上記湾曲管２０を製造する手順を説明する。
まず、図１０（ａ），（ｂ）にて示すオス環体２１の寸法を決める。
突起２１ｃの外径寸法ｄ１はφ０．８ｍｍ、オス環体２１の胴部２１ａの外径寸法であるとともに平面部２１ｂの幅ｄ２はφ４ｍｍ、胴部２１ａの内径寸法ｄ３はφ３．２ｍｍ、とした。
【００４３】
次に、オス環体２１´を成形するための成形材料であるコンパウンドＣの、グリ−ン体からシンター体に至るまでの収縮率（線収縮）を設定する。本実施の形態では、コンパウンドＣの収縮率を２０％と設定した。従って、オス環体２１´の胴部２１ａ´の寸法はφ５ｍｍ、平面部２１ｂ´の幅ｄ２´は胴部２１ａ´の寸法と同様で５ｍｍ、突起２１ｃ´の外径寸法ｄ１´はφ１ｍｍ、胴部２１ａ´の内径寸法ｄ３´はφ４ｍｍ、となる。
これらのグリ−ン体時の寸法に合致するよう、上記図１２〜１４に示すオス成形型２５のキャビティおよびスライドコア２４を加工する。
【００４４】
次に、設定した上記収縮率から、コンパウンドＣの配合を行う。
コンパウンドＣは線収縮率が２０％であるため、図２５から、有機バインダが５１ｖｏｌ％含まれることが解る。従って、有機バインダーとしてポリスチレン２５ｖｏｌ％、アクリル２０ｖｏｌ％，ワックス３ｖｏｌ％，ステアリン酸３ｖｏｌ％と、金属粉末として平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末４９ｖｏｌ％とを混練機に投入し、混練後、造粒機に投入してペレット状にしたものをコンパウンドＣとする。
【００４５】
次に、オス環体２１とメス環体２２との溶着を防止する分離剤と、分離剤の厚さによって決定する各部寸法について説明する。
分離剤は、アクリル系樹脂を溶剤に溶いた分散剤に平均粒径１０μｍのＢＮ粉末を分散したものである。本実施の形態では、突起２１ｃ´と孔部２２ｃ´との間、平面部２１ｂ´と耳部２２ｂ´との間の２カ所に分離剤を介在することになる。まず、突起２１ｃ´と孔部２２ｃ´との間に介在する分離剤の厚さを決める。
【００４６】
本実施の形態では、突起２１ｃ´と孔部２２ｃ´との間に介在する分離剤の厚さを、上記第１の実施の形態と同様に１００μｍとした。
この分離剤の厚さと突起２１ｃ´の外径ｄ１´（１ｍｍ）とから、孔部２２ｃ´の内径Ｄ１´はφ１．２ｍｍとなる。
また、突起２１ｃの寸法Ｄ１（φ０．８ｍｍ）、および、オス環体２１とメス環体２２とを連結したときの突起２１ｃと孔部２２ｃとのクリアランス（本実施の形態では片側０．０５ｍｍ）から、メス環体２２の孔部２２ｃの径Ｄ１はφ０．９ｍｍとなる。
上記孔部２２ｃの径Ｄ１（φ０．９ｍｍ）と、孔部２２ｃ´の径Ｄ１´（φ１．２ｍｍ）から、メス環体２２のグリ−ン体からシンター体に至る収縮率は、線収縮で２５％となる。
【００４７】
また、平面部２１ｂの幅ｄ２（４ｍｍ）と、耳部２２ｂと平面部２１ｂとのクリアランス（本実施の形態では片側０．０５ｍｍとする）とから、耳部２２ｂの幅Ｄ２は４．１ｍｍとなる。
この耳部２２ｂの幅Ｄ２と、グリ−ン体からシンター体に至るまでのメス環体２２の収縮率（線収縮で２５％）とから、耳部２２ｂ´の幅Ｄ２´は５．４６７ｍｍとなる。
従って、平面部２１ｂ´と耳部２２ｂ´との間に塗布する分離剤の厚さは、上記耳部２２ｂ´の幅Ｄ２´（５．４６７ｍｍ）と、平面部２１ｂの幅Ｄ２（５ｍｍ）とから、０．４６７ｍｍとなる。
【００４８】
尚、胴部２２ａ´の内径寸法Ｄ３´は、胴部２１ａ´の内径寸法ｄ３´に合わせて４ｍｍとする。これは、スライドコア２４の寸法に合致するためである。従って、胴部２２ａの内径寸法Ｄ３は３ｍｍとなる。
【００４９】
次に、設定した上記収縮率から、コンパウンドＤの配合を行う。
コンパウンドＣは線収縮率が２５％であるため、図２５から、有機バインダが６０ｖｏｌ％含まれることが解る。従って、有機バインダーとしてポリスチレン３０ｖｏｌ％、アクリル２４ｖｏｌ％，ワックス３ｖｏｌ％，ステアリン酸３ｖｏｌ％と、金属粉末として平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末４０ｖｏｌ％とを混練機に投入し、混練後、造粒機に投入してペレット状にしたものをコンパウンドＤとする。
【００５０】
次に、上記コンパウンドＣ、Ｄ、および図１２〜１８金型装置２３を用いて、実際にオス環体２１´およびメス環体２２´を成形する。
成形の順序は、図１９〜２２を用いて説明する。
まず、第１の成形体として、オス環体２１´を成形する。図１９に示す通り、オス成形型２５を構成する上型２８と下型２９とを閉じ、マニホールド３２内に上記コンパウンドＣを供給する。上記コンパウンドＣをマニホールド３２内にて加熱溶融し、これをキャビティ３３内に射出する。射出後、一定時間成形型内で冷却した後、上型２８を上方に、下型２９を下方に開く。
型開き後、スライドコア２４を図２０中左方向に移動し、スプレー装置２７、によって、成形したオス環体２１´に分離剤を塗布する。塗布する分離剤の厚さは上記の通りである。
【００５１】
以上説明したのと同様の手順で、スライドコア２４上に、図１１にて示すメス環体２２´一つ分の間隔をおいて、所定の数のオス環体２１´を成形してゆく。そして、上記と同じ作業を繰り返し、所定の数のオス環体２１´を成形し、それぞれに分離剤を塗布する。
尚、分離剤の塗布は、所定数のオス環体２１´の成形が終了した後に、全てをまとめて行ってもよい。
【００５２】
所定数のオス環体２１´を成形し、それぞれに塗布した分離剤が乾燥した後、第２の成形体としてのメス環体２２´の成形に入る。
メス環体２２´の成形は以下の通りである。
まず、図２１に示す通り、すでに成形したオス環体２１´同士の間の中心をメス成形型２６を構成する上型３５と下型３６の中心に位置決し、上型３５と下型３６とを閉じ、キャビティ３９を構成する。また、型閉じと同時に、図１７に示すように、スライド３７、３８を前進し、スライドコア２４に当接する。このとき、すでに成形したオス環体２１´は、上型３５と下型３６との間に挟まれ、メス環体２２´を成形するキャビティ３９の一部を構成する。具体的には、図１０に示すオス環体２１´の突起２１ｃ´および平面部２１ｂ´が、図１１に示すメス環体２２´の孔部２２ｃ´と耳部２２ｂ´とを成形するキャビティ３９の一部となる。
【００５３】
以上のようにしてキャビティが形成された後、図２１に示す如くマニホールド３２内に上記コンパウンドＤを供給して加熱溶融し、キャビティ３９内に射出する。射出後、一定時間成形型内で冷却した後、図１８に示すようにスライド３７、３８を後退した後、図２２に示すように上型３５を上方に、下型３６を下方に開く。上記のような手順を繰り返し、上記オス環体２１´同士の間にメス環体２２´を成形し、複合成形品２０´とする。所定数（予め成形したオス環体２１´の数によって決まる）の成形が終了した後、図２２に示すように上型３５および下型３６を開き、スライドコア２４を複合成形品２０´より引き抜き、この複合成形品２０´を脱脂、焼結する。脱脂は大気雰囲気中、３３０℃でおこない、焼結は真空中、１３００℃でおこなった。
【００５４】
（作用）
オス環体２１´とメス環体２２´との間に介在している分離剤の構成要素であるＢＮ粉末は、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末の焼結時の温度においても、グリ−ン体の構成要素であるＳＵＳ３１６Ｌ粉末とは反応することがなく、粉末の状態を維持する。そのため、オス環体２１´とメス環体２２´とは互いに非接触のまま脱脂、焼結される。
また、オス環体２１の収縮率をメス環体２２の収縮率より小さく設定したことにより、脱脂および焼結時、塗布した当初の分離剤の厚さは縮小されることになるが、分離剤を構成するアクリル樹脂およびその溶剤が分解して除去されるに伴って残るＢＮ粉末が凝集するので、その縮小代は吸収される。
【００５５】
（効果）
本実施の形態によると、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、複数の部品からなる摺動複合体（ここでは湾曲管）を、成形と同時に組み立てることができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、上記第２の実施の形態において図１２に示すスライドコア２４の形成を変更したものである。
図２３は本実施の形態におけるスライドコア２４の断面を示すものである。
スライドコア２４には、軸方向に長いリブ２４ａを形成した。他の構成については第２の実施の形態と同様である。
【００５７】
（作用）
スライドコア２４に形成したリブ２４ａが、オス環体２１´およびメス環体２２´に、溝となって転写される。
そして、スライドコア２４上に成形したオス環体２１´およびメス環体２２´がリブ２４ａに引掛かり、スライドコア２４の円周方向への回転が防止される。他の作用については第２の実施の形態と同様である。
【００５８】
（効果）
成形したオス環体およびメス環体が、スライドコア上で回転することがないので、オス環体成形後、オス環体とメス環体とを一体に成形する際におけるオス環体とメス成形型との位置決め精度が向上する。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、摺動複合体を構成するオス側の成形体とメス側の成形体とを一体に成形し、脱脂、焼結するにあたり、脱脂、焼結時において互いの溶着するのを防ぐことができる。
また、同時に、オス側成形体とメス側成形体との焼結後のクリアランスを、焼結前のオス側成形体とメス側成形体とのクリアランスである分離剤の厚さよりも小さくするため、オス側成形体とメス側成形体とのガタを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における摺動複合体を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態におけるオス部材を成形する金型を示す断面図。
【図３】第１の実施の形態におけるメス部材を成形する金型を示す断面図。
【図４】第１の実施の形態におけるオス部材を成形した状態を示す断面図。
【図５】第１の実施の形態におけるオス部材を型より突出す状態を示す断面図。
【図６】第１の実施の形態におけるオス部材とメス部材とを一体成形する状態を示す断面図。
【図７】第１の実施の形態におけるオス部材とメス部材とを型より突出す状態を示す断面図。
【図８】第２の実施の形態における湾曲管を示す斜視図。
【図９】図８における湾曲管を湾曲した状態を示す斜視図。
【図１０】図８に示す湾曲管を構成するオス側環体を示す斜視図および断面図。
【図１１】図８に示す湾曲管を構成するメス側環体を示す斜視図および断面図。
【図１２】図８にて示す湾曲管を成形する金型装置の概略構成図。
【図１３】図１２にて示すオス成形型の構成を示す断面図。
【図１４】図１２における矢印Ｓ１方向からの斜視図。
【図１５】図１２にて示すメス成形型の構成を示す断面図。
【図１６】図１２における矢印Ｓ２方向からの斜視図。
【図１７】図１５のＸ−Ｘ断面図。
【図１８】図１７にて示すスライドを後退した状態を示す断面図。
【図１９】図１２にて示すオス成形型にてオス側環体を成形する状態を示す断面図。
【図２０】図１９にて示すオス側環体に分離剤を塗布する状態を示す断面図。
【図２１】図１２にて示すメス成形型にてメス側環体を成形する状態を示す断面図。
【図２２】図２１にて示すメス成形型を開いた状態を示す断面図。
【図２３】第３の実施の形態の構成を示す断面図。
【図２４】従来の方法にて成形する成形体を示す側面図。
【図２５】有機バインダの占める割合（ｖｏｌ％）と線収縮率の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 摺動複合体
２ オス部材
３ メス部材
４、２５ オス成形型
１７、２６ メス成形型
２０ 湾曲管
２１ オス側環体
２２ メス側環体

Claims (1)

1. 金属粉末と有機バインダとの混練物によって第１の成形体を成形する第１の成形工程と、
   前記第１の成形体に主成分がセラミックス粉末からなる分離材を塗布する塗布工程と、
   前記分離材を塗布後に、前記第１の成形体に対して前記分離材を介して第２の成形体を成形する第２の成形工程と、
   を有し、前記成形後に脱脂・焼結して前記第１の成形体と前記第２の成形体とが摺動可能な摺動複合体を形成する焼結体の製造方法において、
   前記第１の成形体及び前記第２の成形体のうちオス側となる成形体がグリーン体からシンター体に至るまでに収縮する際の収縮率を、メス側となる成形体がグリーン体からシンター体に至るまでに収縮する際の収縮率より小さくしたことを特徴とする焼結体の製造方法。

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