JP3978916B2 - Method for manufacturing sintered parts - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属粉末射出成形方法に関し、特に複数の金属材料で構成される部品の製造を行う金属粉末射出成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の金属粉末射出成形方法としては、特開平5−59407号公報に示されたものがある。これは、金属粉末とバインダとの混練体を射出成形により成形してグリーン体を得て、複数のグリーン体を所望の形状に組立てる。組立てたグリーン体は、脱脂して複合成形体を水素と不活性ガスの混合ガスであって露点−30℃以下の雰囲気中で750℃以下の温度を開始温度とし500℃以上750℃以下の温度を終了温度とする加熱処理をおこなってから、焼結するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した方法では、複数のグリーン体を別々に成形した後、組立て用に専用の工作機械が必要となる。工作機械においては、複数のグリーン体毎に成形精度の誤差が生じているため、例えば同心軸上に複数のグリーン体を組立てたくても、前記誤差により組立てたグリーン体の同心度が十分得られない場合がある。
【0004】
また、金属粉末射出成形方法ではない方法で複数の金属材料を一体にした部品を製造する方法としては、特開平5−237678号公報に開示されたものがある。これは、強磁性である電磁アクチュエータ部材の改質部分にニッケル箔を巻き付け、その部分にレーザービームを照射してニッケルをアクチュエータ部材に合金化させ、この部分を非磁性又は弱磁性に改質して、磁性部材と非磁性部材とが一体となった部品を得るものである。
【0005】
しかしながら、この方法では、非磁性又は弱磁性部分を形成するために、ニッケル箔を強磁性部材の表面に巻き付けて改質しているので、表面上は非磁性又は弱磁性になるものの内部においては改質されない。また、非磁性又は弱磁性部分と強磁性部分との境界面は、この方法において明確に制御できず、所望の境界面を得ることはできない。
【0006】
故に、本発明は、金属粉末射出成形方法において、複数の金属材料が一体となった焼結部品を安価に精度良く製造し、また、強磁性材と非磁性材との境界面を任意に設定可能な焼結部品の製造方法を提供することを、その技術的課題をするものである。
【0007】
【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の発明は、キャビティ内への第1注入口以外の注入口を開閉可能なスライド型を備え、キャビティ内に金属粉末とバインダとの第1混練体を第1注入口より噴射して凝固させた後、スライド型を移動してキャビティを拡張しつつ順次注入口を開口し、第1混練体とは異なる材質の混練体を順次噴射し凝固させて複数の金属材料よりなるグリーン体を得、グリーン体を脱脂、焼結するようにしたので、複数の金属材料よりなるグリーン体を組立てる必要がなく、外観精度の良いグリーン体を得ることができるのである。また、混練体を順次に注入していくので、別の混練体との境界面との接着が注入時の加圧により促進されるため、境界面で材質の異なる混練体が剥がれるということがないのである。
【0008】
また、請求項2の発明によれば、第1の金属粉末とバインダの混練体を円筒状のキャビティ内に噴射して凝固させた後、キャビティ内に配設した円筒のスライド型を移動してキャビティを拡張して円筒状の第1空間を得て、第1空間に第2の金属粉末とバインダの混練体を噴射して凝固させた後、更にスライド型を移動してキャビティを拡張して円筒状の第2空間を得て、第2空間に第3の金属粉末とバインダの混練体を噴射して凝固した3層の混練体よりなるグリーン体を得て、該グリーン体を脱脂、焼結するようにしたので、金属材料の各層の軸心が同心上に存在する精度の良い円筒状のグリーン体を得ることができるのである。
【0009】
更に、請求項3の発明によれば、請求項2の発明において、第1の金属粉末と第3の金属粉末とが同一の磁性材で、第2の金属粉末が非磁性材としたので、磁性材と非磁性材との境界面を任意に設定できる部品を得ることができるのである。
【0010】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る金属粉末射出成形装置の断面図である。図2は本発明に係る金属粉末射出成形装置により成形されるグリーン体及び製品の斜視図である。
【0011】
先ず実施の形態に基づく構成を説明する。
【0012】
図1に示されるように、金属粉末射出成形装置1は、成形されるグリーン体10の外形を形成する径の異なる連続した孔2a、2bが開けられた固定型2と、孔2a側の開口を塞ぐ移動型3と、孔2b側の開口を塞ぐノックアウトピン4及び円筒状のパンチ5とから構成される。
【0013】
固定型2は、金属粉末とバインダとの混練体を注入される注入口2cが径の大きい孔2aに、軸方向に並列した注入口2d、2eが径の小さな孔2bにそれぞれ連通するように形成されている。移動型3は、孔2a側の開口を塞ぐ基部3cと、基部3cから突出した孔2aより径の小さな凸部3aと、凸部3aから突出した孔2bより径の小さなピン3bとが形成されている。ピン3bの先端側には、孔2b側の開口を塞ぐように、孔2bとピン3bとの間を摺動可能な円筒状のパンチ5と、パンチ5内を摺動可能で、かつ、ピン3bと同径でピン3bの先端面と当接するノックアウトピン4とが配置されている。
【0014】
キャビティ6は、孔2aの壁面と、孔2bの壁面と、移動型3の基部3cの先端面と、凸部3a及びピン3bの外周面及び先端面と、パンチ5の先端面と、ノックアウトピン4の先端面とから形成される。また、キャビティ6は、パンチ5とノックアウトピン4とを移動させることにより、容積を変化させることができる。
【0015】
本発明の実施の形態においては、注入口2c、2eには、それぞれ磁性をもつ金属粉末である18Cr系ステンレス粉末とバインダとの混練体が加圧供給される。注入口2dには、非磁性の金属粉末である18Cr−Ni系ステンレス粉末とバインダとの混練体が加圧供給される。バインダとしては、熱可塑性樹脂のポリエチレンや、ポリプロピレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体等をベースとし、ワックスと低分子量添加剤を混合したものが使用される。
【0016】
しかし、金属粉末は、それぞれの注入口2c、2d、2eへ供給される混練体に含有されているものが異なっても良い。また、金属粉末の材料特性は、磁性又は非磁性について特に限定する必要のない場合は、他の材料特性により金属粉末を選定し、例えばステンレス鋼、チタン(合金)、Fe−Ni系合金、Co基合金、Ni基合金、高速度鋼等から選定しても良い。
【0017】
金属粉末の粒子形状としては、球形で粒子の大きさが10μm以下が望ましく、混練体においては、金属粉末がバインダに対して45〜65体積%で、かつ、重量比が約9割を占めるように調整されていると良い。
【0018】
次に実施の形態に基づく作動について説明する。
【0019】
第1段階においては、図1(a)に示されるように、パンチ5は、ピン3bの半分以上を被覆し、注入口2cを開口し、注入口2d、2eを閉口した状態となっている。このとき、キャビティ6は、孔2aの壁面と、孔2bの壁面と、移動型3の基部3cの先端面と、ピン3bの外周面と、凸部3aの先端面及び外周面と、パンチ5の先端面とから形成される。
【0020】
注入口2cには、第1の金属粉末とバインダとの混練体が、金属粉末射出成形装置1の外で約150℃〜200℃に加熱されたものが供給される。次に、加熱された第1の金属粉末とバインダとの混練体は、圧力150〜1000kgf/cm2程度がかけられて、プランジャ速度20〜200mm/secで注入口2cから約60℃に加熱されているキャビティ6内に注入され、凝固して第1のグリーン体10aを形成する。
【0021】
次に、第1のグリーン体10aがキャビティ6内である程度凝固すると、第2段階において、図1(b)に示されるように、パンチ5は、第1段階に比べキャビティ6を拡張する方向に移動して、注入口2dを開口し、注入口2eが閉口した状態となる。パンチ5の移動に伴い、キャビティ6(第1空間)は、第1のグリーン体10aの先端面と、孔2bの壁面と、ピン3bの外周面と、凸部3aの先端面及び外周面と、パンチ5の先端面とから形成される。
【0022】
注入口2dには、第2の金属粉末とバインダとの混練体が第1段階と同じような条件で供給される。第2の金属粉末とバインダとの混練体は、注入口2dからキャビティ6内に注入され、凝固して第1のグリーン体10aと合体することにより、第2のグリーン体10bを形成する。
【0023】
更に、第2のグリーン体10bがキャビティ6内である程度凝固すると、第3段階において、図1(c)に示されるように、パンチ5は、第2段階に比べ更にキャビティ6を拡張する方向に移動して、注入口2eを開口する。パンチ5と共にノックアウトピン4も同方向に移動し、キャビティ6(第2空間)は、第2のグリーン体10bの先端面と、孔2bの壁面と、パンチ5及びノックアウトピン4の先端面と、ピン3bの外周面及び先端面とから形成される。
【0024】
注入口2eには、第1段階で使用された第1の金属粉末とバインダとの混練体が第1段階と同じ条件で供給される。第1の金属粉末とバインダとの混練体は、注入口2eからキャビティ6内に注入され、凝固して第2のグリーン体10bと合体することにより、グリーン体10を形成する。
【0025】
グリーン体10は、移動型3を固定型2内から引き抜き、孔2a側を開口してノックアウトピン4を孔2a方向へ移動させることにより、グリーン体10を押し出すことにより金属粉末射出成形装置1から取り出される。
【0026】
グリーン体10を取り出した後、バインダを含有しているグリーン体10は、炉に入れられて、バインダを構成する各成分の融点を超す熱分解温度(約600℃以内)まで徐々に昇温され、グリーン体10の肉厚にもよるが十分な時間(10〜72時間)をかけてバインダが液状又はガス状の分解物されて、グリーン体10内からバインダが除去され、ブラウン体11を得る。バインダの除去については、溶媒例えばトリクロロエチレンにグリーン体10をつけて、一部のバインダを溶解して除去した後に、炉へ入れても良い。
【0027】
次に、ブラウン体11は、水素雰囲気下又は高真空下で、金属の融点の80%以上から融点直下の温度まで昇温され、焼結されて図2に示されるような製品12となる。製品12は、ブラウン体11の15〜25%の収縮量で成形される。
【0028】
上述した実施の形態においては、パンチ5を円筒状のものにしているが、必ずしもこの形状である必要はなく、例えば、製品に環状部分でなく一部分のみに材料特性の異なるものを一体的に成形したい場合、プレート状のパンチを移動して混練体が供給される注入口を開口、閉口可能なようにして、パンチの移動に伴い形成される略長方形の空間により成形するようにしても良い。また、パンチ5の先端面は、製品12の端面を形成するために、軸方向に対して傾斜して形成されているが、金属粉末の異なる混練体の境界面を機能要求に合わせて、例えば磁性材と非磁性材との境界面を製品12の軸方向の直交方向で明確に分けたい場合、パンチ5の先端面を軸方向に対して垂直に形成すればよい。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る焼結部品の製造方法は、キャビティ内で複数の金属材料よりなるグリーン体が、一体的に成形されるので、複数の金属材料よりなるグリーン体を組立てる必要がなく、外観精度の良いグリーン体を得ることができるのである。また、混練体を順次に注入していくので、別の混練体との境界面との接着が注入時の加圧により促進されるため、境界面で材質の異なる混練体が剥がれるということがないのである。
【0030】
また、円筒状のキャビティ内に順次に、混練体が供給されるので、金属材料の各層の軸心が同心上に存在する精度の良い円筒状のグリーン体を得ることができるのである。
【0031】
更に、円筒状のキャビティ内順次に、磁性材の第1の金属粉末の混練体、非磁性の第2の金属粉末の混練体、磁性材の第1の金属粉末の混練体が供給されるようにしたので、磁性材と非磁性材との境界面を任意に設定できる部品を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属粉末射出成形装置の断面図。
【図2】本発明に係る金属粉末射出成形装置により成形されるグリーン体及び製品の斜視図。
【符号の説明】
1 金属粉末射出成形装置
2 固定型
3 移動型
4 ノックアウトピン
5 パンチ
6 キャビティ
10 グリーン体
11 ブラウン体
12 製品[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a metal powder injection molding method, and more particularly to a metal powder injection molding method for manufacturing a part composed of a plurality of metal materials.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of metal powder injection molding method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-59407. In this method, a kneaded body of metal powder and a binder is molded by injection molding to obtain a green body, and a plurality of green bodies are assembled into a desired shape. The assembled green body is degreased and the composite molded body is a mixed gas of hydrogen and an inert gas, and a temperature of 500 ° C. or higher and 750 ° C. or lower is started at a temperature of 750 ° C. or lower in an atmosphere having a dew point of −30 ° C. or lower. After carrying out the heat treatment with the final temperature, sintering is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described method requires a dedicated machine tool for assembling after separately forming a plurality of green bodies. In machine tools, there is an error in forming accuracy for each of the plurality of green bodies. For example, even if it is desired to assemble a plurality of green bodies on a concentric axis, the concentricity of the assembled green bodies can be sufficiently obtained. There may not be.
[0004]
Further, as a method of manufacturing a part in which a plurality of metal materials are integrated by a method other than the metal powder injection molding method, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-237678. This is done by winding a nickel foil around a modified part of a ferromagnetic electromagnetic actuator member and irradiating the part with a laser beam to alloy nickel into the actuator member, which is modified to be nonmagnetic or weakly magnetic. Thus, a component in which the magnetic member and the nonmagnetic member are integrated is obtained.
[0005]
However, in this method, in order to form a non-magnetic or weak magnetic part, the nickel foil is wound around the surface of the ferromagnetic member and modified, so that the surface becomes non-magnetic or weak magnetic inside. Not modified. Further, the boundary surface between the nonmagnetic or weakly magnetic portion and the ferromagnetic portion cannot be clearly controlled by this method, and a desired boundary surface cannot be obtained.
[0006]
Therefore, according to the present invention, in the metal powder injection molding method, a sintered part in which a plurality of metal materials are integrated is manufactured at low cost with high accuracy, and the interface between the ferromagnetic material and the nonmagnetic material is arbitrarily set. The technical problem is to provide a method for manufacturing a sintered part that is possible.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of
[0008]
According to the invention of
[0009]
Further, according to the invention of
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the invention of this application will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a metal powder injection molding apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a green body and a product molded by the metal powder injection molding apparatus according to the present invention.
[0011]
First, a configuration based on the embodiment will be described.
[0012]
As shown in FIG. 1, the metal powder
[0013]
In the
[0014]
The
[0015]
In the embodiment of the present invention, a kneaded body of 18Cr stainless steel powder, which is a magnetic metal powder, and a binder is pressurized and supplied to the
[0016]
However, the metal powders contained in the kneaded bodies supplied to the
[0017]
The particle shape of the metal powder is preferably spherical and has a particle size of 10 μm or less. In the kneaded body, the metal powder is 45 to 65% by volume with respect to the binder, and the weight ratio accounts for about 90%. It should be adjusted to.
[0018]
Next, the operation based on the embodiment will be described.
[0019]
In the first stage, as shown in FIG. 1A, the
[0020]
The
[0021]
Next, when the first
[0022]
A kneaded body of the second metal powder and the binder is supplied to the
[0023]
Further, when the second
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
After the
[0027]
Next, the
[0028]
In the above-described embodiment, the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, in the method for manufacturing a sintered part according to the present invention, since a green body made of a plurality of metal materials is integrally formed in the cavity, it is necessary to assemble a green body made of a plurality of metal materials. Thus, a green body with good appearance accuracy can be obtained. In addition, since the kneaded bodies are sequentially injected, adhesion to the boundary surface with another kneaded body is promoted by pressurization during injection, so that the kneaded bodies of different materials are not peeled off at the boundary surface. It is.
[0030]
In addition, since the kneaded body is sequentially supplied into the cylindrical cavity, it is possible to obtain a cylindrical green body with high accuracy in which the axial centers of the respective layers of the metal material are concentrically.
[0031]
Further, the kneaded body of the first metal powder of the magnetic material, the kneaded body of the non-magnetic second metal powder, and the kneaded body of the first metal powder of the magnetic material are supplied sequentially in the cylindrical cavity. Therefore, it is possible to obtain a component that can arbitrarily set the boundary surface between the magnetic material and the non-magnetic material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a metal powder injection molding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a green body and a product molded by the metal powder injection molding apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP36578898A Expired - Lifetime JP3978916B2 (en) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | Method for manufacturing sintered parts |
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-
1998
- 1998-12-24 JP JP36578898A patent/JP3978916B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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