JP4595802B2

JP4595802B2 - 金属成形体とその製造方法

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Publication number: JP4595802B2
Application number: JP2005357435A
Authority: JP
Inventors: 晃裕樋上; 怜子小川; 寿一平澤; 康夫井戸
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP2007113107A

Description

本発明は、彫刻や切削等の細工を容易に行うことのできる金属成形体と、その金属成形体の製造方法に関するものである。

従来、この種の金属成形体として、銅、銀、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉄等の単体或いは２種以上の混合物又はそれらの合金よりなる平均粒径５〜４０μｍの金属粉９２〜９６重量％を主材とし、これに少なくとも接着剤として高密度ポリエチレン及びエチレン酢酸ビニール共重合体を混練し、可塑剤としてマイクロクリスタリンワックス及びパラフィンワックスを混練し、更に必要に応じてポロプロピレン、カルナバワックス、ステアリン酸などを混練した数種の有機バインダ８〜４重量％を混練し、更に適宜の形状に成形して混練成形体とする美術工芸用の金属材料（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。
このように構成された美術工芸用の金属材料は、上記金属粉９２〜９６重量％を主材とし、これに上記数種の有機バインダ８〜４重量％を混練し、更に適宜の形状に成形して混練成形体とすることにより製造される。この美術工芸用の金属材料には、任意の彫刻や切削等の細工が施された後、線収縮率を１０％に抑える条件で脱脂と焼結をする熱処理を施して仕上げられる。ここで脱脂とは、２３０〜３００℃程度で４〜６時間大気中で加熱処理することであり、焼結とは、７００〜１０００℃の高温で２〜３時間加熱処理することである。
特公平６−３７６４２号公報（請求項１及び２、明細書第３頁左欄第１４行目〜第１８行目）

しかし、上記従来の特許文献１に示された美術工芸用の金属材料では、主材である金属粉の平均粒径を５〜４０μｍという１つの範囲に設定しているため、金属密度が低く、焼成時の線収縮率が大きくなる不具合があった。
また、上記従来の特許文献１に示された美術工芸用の金属材料では、脱脂温度が２３０〜３００℃と低く、焼成工程が７００〜１０００℃と高いため、熱処理温度を２段階に変更しなければならず、熱処理工程が煩わしい問題点もあった。
本発明の第１の目的は、脱脂及び焼成時間を短縮できるとともに、脱脂及び焼成工程を含む熱処理工程を単純化できる、金属成形体の製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、金属密度を高くすることにより焼成時の線収縮率を低減できる、金属成形体とその製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、金属粒子を主材とし、残部に有機バインダを含む金属成形体の改良である。
その特徴ある構成は、金属粒子が、平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子と平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子の混合粒子からなり、第１金属粒子が２５〜７５重量％含まれ、第２金属粒子が５０〜２０重量％含まれ、第３金属粒子が２５〜５重量％含まれることを特徴とする。
この請求項１に記載された金属成形体では、第１金属粒子に、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子と、第１金属粒子より平均粒径の小さい第３金属粒子とを混合することにより、金属粒子の充填密度が請求項３の金属粒子の充填密度より高くなるので、有機バインダの含有量を更に少なくできる。これにより所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。

請求項２に係る発明は、アトマイズ法により平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子とを作製する工程と、アトマイズ法又は湿式還元法により平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子を作製する工程と、第１金属粒子と第２金属粒子と第３金属粒子と有機バインダとを混合する工程と、混合物を５０〜２００ＭＰａの圧力で０．５〜１２０秒間プレス成形する工程と、このプレス成形物を大気中で５〜１２０℃の温度に１〜４８時間保持して乾燥する工程とを含む金属成形体の製造方法である。
この請求項２に記載された金属成形体の製造方法では、第１金属粒子が、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子間に入り込み、第１及び第２金属粒子間に、第１金属粒子より平均粒径の小さい第３金属粒子が入り込むので、金属粒子の充填密度を請求項７の金属粒子の充填密度より高くすることができる。これにより所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。

以上述べたように、本発明によれば、金属粒子が、平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子と平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子の混合粒子からなり、第１金属粒子を２５〜７５重量％含み、第２金属粒子を５０〜２０重量％含み、第３金属粒子を２５〜５重量％含めば、第１金属粒子が、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子間に入り込み、第１及び第２金属粒子間に、第１金属粒子より平均粒径の小さい第３金属粒子が入り込むので、金属粒子の充填密度が更に高くなり、有機バインダの含有量を更に少なくできる。この結果、所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。

更にアトマイズ法により平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子とを作製し、湿式還元法により平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子を作製し、第１金属粒子と第２金属粒子と第３金属粒子と有機バインダとを混合し、この混合物をプレス成形した後に乾燥させれば、第１金属粒子が、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子間に入り込み、第１及び第２金属粒子間に、第１金属粒子より平均粒径の小さい第３金属粒子が入り込むので、金属粒子の充填密度を更に高くすることができる。この結果、所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を参考の形態とともに図面に基づいて説明する。
＜参考の形態＞
金属成形体は、金属粒子を主材とし、残部に有機バインダを含む。この参考の形態では、金属粒子は銀粒子であり、有機バインダは、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、デキストリン及びカゼインからなる群より選ばれた１種又は２種以上のバインダである。この有機バインダには、フタル酸エステル、リン酸エステル、アジピン酸エステル及びセバシン酸エステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上の可塑剤を添加することが好ましい。フタル酸エステルとしては、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル等が挙げられ、アジピン酸エステルとしては、リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリス（2-エチルヘキシル）、リン酸トリス（ブトキシエチル）、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリキシレニル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸-2-エチルヘキシルジフェニル等が挙げられる。アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル等が挙げられ、セバシン酸エステルとしては、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル等が挙げられる。また上記有機バインダは、金属粒子９９．７〜９７重量％、好ましくは９９．５〜９８重量％に対して、０．３〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量％含まれ、上記可塑剤は、有機バインダ１００重量％に対して、０．５〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％含まれる。ここで、有機バインダとしてウレタン樹脂を用いれば、ウレタン樹脂の柔軟性及び高接着性を金属成形体に付与でき、有機バインダとしてウレタン樹脂以外の樹脂を用いれば、金属成形体の柔軟性が乏しくなって切削性能が低下するけれども少量の使用で高接着性を金属成形体に付与でき、更に可塑剤を添加すれば、金属成形体に柔軟性を付与できるとともに金属成形体の切削性能を向上できる。なお、有機バインダの含有割合を０．５〜２重量％の範囲に限定したのは、柔軟性及び高接着性の双方、或いは高接着性を金属成形体に付与するためである。また可塑剤の添加割合を０．５〜３０重量％の範囲に限定したのは、０．５重量％未満では金属成形体の切削性能を向上できず、３０重量％を越えると金属成形体が脆くなり切削時に容易に折れたり或いは割れてしまうからである。

金属粒子は、平均粒径３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍの第１金属粒子と、平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子との混合粒子からなり、第１金属粒子は２５重量％以上かつ１００重量％未満、好ましくは５０〜８５重量％含まれ、第２金属粒子は０重量％を越えかつ７５重量％以下、好ましくは１５〜５０重量％含まれる。ここで、第１金属粒子の平均粒径を３〜８μｍの範囲に限定したのは、３μｍ未満では金属成形体の密度を高くすることができず焼成時の線収縮率が大きくなってしまい、８μｍを越えると低温で焼結できなくなって低温焼結性が低下してしまうからである。また第２金属粒子の平均粒径を１５〜２５μｍの範囲に限定したのは、１５μｍ未満では平均粒径の異なる２種類の金属粒子を混合することによる高密度化の効果が発現せず、２５μｍを越えるとデザインを施すための切削時にカッター等の刃が金属成形体に引っ掛かったり金属成形体の表面を滑らかにすることが難しいからである。更に第１金属粒子の含有量を２５重量％以上かつ１００重量％未満の範囲に限定し、第２金属粒子の含有量を０重量％を越えかつ７５重量％以下の範囲に限定したのは、第１金属粒子が２５重量％未満でありかつ第２金属粒子が７５重量％を越えると、低温で焼結できなくなって低温焼結性が低下してしまうからである。一方、上記金属成形体は、加圧成形により、表面に位置し真球度が９５％を越える金属粒子のうち、真球度が８０〜９５％に変化した金属粒子を５〜２０％、好ましくは８〜１５％含む。ここで、真球度が８０〜９５％に変化した金属粒子の含有量を５〜２０％の範囲に限定したのは、５％未満では低温焼結化の効果が小さく、２０％を越えるとデザインを施すための切削時にカッター等の刃が金属成形体に引っ掛かったり表面の焼結が速く進行し過ぎて金属成形体に膨れが発生してしまうからである。

このように構成された金属成形体を製造する方法を説明する。
先ず水アトマイズ法、ガスアトマイズ法等のアトマイズ法により、平均粒径３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍの第１金属粒子と、平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子を作製する。ここで、第１及び第２金属粒子をアトマイズ法で作製するのは、第１及び第２金属粒子の表面に付着する不純物が少なく、焼結し易いからである。次いで２５重量％以上かつ１００重量％未満、好ましくは５０〜８５重量％の第１金属粒子と、０重量％を越えかつ７５重量％以下、好ましくは１５〜５０重量％の第２金属粒子とを混合する。第１及び第２金属粒子の混合には、乳鉢、ボールミル、ロッキングミキサ、Ｖブレンダー、シェーカーなどが用いられるが、粉末の乾式混合に適するものであればどのような混合手段を用いてもよい。上記第１及び第２金属粒子の混合粉末と有機バインダとを混合する。有機バインダは、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、デキストリン及びカゼインからなる群より選ばれた１種又は２種以上のバインダであり、第１及び第２金属粒子の合計量９９．７〜９７重量％、好ましくは９９．５〜９８重量％に対して、０．３〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量％混合する。また有機バインダには、金属成形体の切削性能を向上させるために、フタル酸エステル、リン酸エステル、アジピン酸エステル及びセバシン酸エステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上の可塑剤を添加してもよい。ここで、有機バインダとして、ウレタン樹脂バインダを用いる場合、セランダーＤＢ−１７、セランダーＤＢ−１９、セランダーＤＢ−２０（（株）ユケン工業製）などを用いることが好ましい。また上記有機バインダは、水、アルコール（エタノール）、ケトン、トルエン、キシレン等の溶剤に溶解していても、或いはエマルジョンとなっていてもよい。

上記有機バインダの混合割合は溶剤を含まない正味の混合割合である。また上記第１及び第２金属粒子の混合粉末と有機バインダとの混合物は、有機バインダで第１及び第２金属粒子が接着された比較的粒径の大きな粉末状であり、必要に応じて開口径０．５〜１．２ｍｍのふるいを通して再造粒することが好ましい。この再造粒により、プレス成形時に上記粉末状の混合物を取扱い易くなる。次に上記混合物を、５０〜２００ＭＰａ、好ましくは７５〜１５０ＭＰａの圧力で、０．５〜１２０秒間、好ましくは５〜６０秒間、更に好ましくは１０〜３０秒間プレス成形する。ここで、混合物のプレス成形時の圧力を５０〜２００ＭＰａの範囲に限定し、混合物のプレス成形時間を０．５〜１２０秒間の範囲に限定したのは、上記(a)の記載と同様の理由による。更にこのプレス成形物を、大気中で５〜１２０℃、好ましくは２５〜８０℃の温度に、１〜４８時間、好ましくは２〜２４時間保持して乾燥する。ここで、プレス成形物の乾燥温度を５〜１２０℃の範囲に限定したのは、上記(a)の記載と同様の理由による。またプレス成形物の乾燥時間を１〜４８時間の範囲に限定したのは、上記(a)の記載と同様の理由による。なお、上記第１及び第２金属粒子の混合粉末と有機バインダとの混合物に離型剤を添加してもよく、或いはプレス成形型に離型剤を塗布してもよい。

このように製造された金属成形体では、有機バインダが、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のバインダであるので、金属粘土の乾燥体と同等か或いはそれ以上の切削性及び強度（硬度及び可塑性）を有する。この結果、金属成形体に所望のデザインを容易に切削できるとともに、金属成形体を比較的容易に取扱うことができる。
また金属成形体に含まれる有機バインダが、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のバインダであり、第１金属粒子が、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子間に入り込むことにより、金属粒子の充填密度が高くなって、有機バインダの含有量が少なくなり、かつ金属成形体をプレス成形しているため、所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。
更に金属成形体を焼成して得られた焼成体の密度も高いため、金属単体としての性質、例えば金属特有の重量感や光沢を容易に出すことができる。

＜実施の形態＞
金属粒子は、平均粒径３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍの第１金属粒子と、平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子と、平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子の混合粒子からなり、第１金属粒子は２５〜７５重量％、好ましくは４０〜６０重量％含まれ、第２金属粒子は５０〜２０重量％、好ましくは４５〜３０重量％含まれ、第３金属粒子は２５〜５重量％、好ましくは１５〜１０重量％含まれる。この第１〜第３金属粒子の混合には、乳鉢、ボールミル、ロッキングミキサ、Ｖブレンダー、シェーカーなどが用いられるが、粉末の乾式混合に適するものであればどのような混合手段を用いてもよい。また第３金属粒子の平均粒径を０．５〜１μｍの範囲に限定したのは、０．５μｍ未満では第３金属粒子の表面積が大きくなって多くのバインダを必要とし高密度化できず、１μｍを越えると第１金属粒子の平均粒径と大差がなくなって添加効果を期待できないからである。更に第３金属粒子の含有量を２５〜５重量％の範囲に限定したのは、この範囲外では金属粒子の充填密度が低下するからである。一方、上記金属成形体は、加圧成形により、表面に位置し真球度が９５％を越える金属粒子のうち、真球度が８０〜９５％に変化した金属粒子を５〜２０％、好ましくは８〜１５％含む。ここで、真球度が８０〜９５％に変化した金属粒子の含有量を５〜２０％の範囲に限定したのは、上記参考の形態と同様の理由による。

このように構成された金属成形体を製造する方法を説明する。
先ず水アトマイズ法、ガスアトマイズ法等のアトマイズ法により、平均粒径３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍの第１金属粒子と、平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子を作製する。ここで、第１及び第２金属粒子をアトマイズ法で作製するのは、参考の形態の(b)と同様の理由による。一方、アトマイズ法又は湿式還元法により平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子を作製する。ここで、第３金属粒子を湿式還元法で作製した場合、このサイズの金属粒子を作り易く、焼結性もアトマイズ法により作製された金属粒子と遜色のない金属粒子を作製できるという利点がある。次いで第１金属粒子２５〜７５重量％、好ましくは４０〜６０重量％と、第２金属粒子５０〜２０重量％、好ましくは４５〜３０重量％と、第３金属粒子２５〜５重量％、好ましくは１５〜１０重量％とを混合する。この第１〜第３金属粒子の混合には、乳鉢、ボールミル、ロッキングミキサ、Ｖブレンダー、シェーカーなどが用いられるが、粉末の乾式混合に適するものであればどのような混合手段を用いてもよい。上記第１〜第３金属粒子の混合粉末と有機バインダとを混合する。有機バインダは、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、デキストリン及びカゼインからなる群より選ばれた１種又は２種以上のバインダであり、第１〜第３金属粒子の合計量９９．７〜９７重量％、好ましくは９９．２５〜９７．５重量％に対して、０．３〜３重量％、好ましくは０．７５〜２．５重量％混合する。また有機バインダには、金属成形体の切削性能を向上させるために、フタル酸エステル、リン酸エステル、アジピン酸エステル及びセバシン酸エステルからなる群より選ばれた１種又は２種以上の可塑剤を添加してもよい。

ここで、上記有機バインダは、溶剤に溶解していても、或いはエマルジョンとなっていてもよい。上記有機バインダの混合割合は溶剤を含まない正味の混合割合である。また上記第１〜第３金属粒子の混合粉末と有機バインダとの混合物は、有機バインダで第１〜第３金属粒子が接着された比較的粒径の大きな粉末状であり、必要に応じて開口径０．５〜１．２ｍｍのふるいを通して再造粒することが好ましい。この再造粒により、プレス成形時に上記粉末状の混合物を取扱い易くなる。次に上記混合物を、５０〜２００ＭＰａ、好ましくは７５〜１５０ＭＰａの圧力で、０．５〜１２０秒間、好ましくは５〜６０秒間、更に好ましくは１０〜３０秒間プレス成形する。ここで、混合物のプレス成形圧力を５０〜２００ＭＰａの範囲に限定し、混合物のプレス成形時間を０．５〜１２０秒間の範囲に限定したのは、参考の形態の記載と同様の理由による。更にこのプレス成形物を、大気中で５〜１２０℃、好ましくは２５〜８０℃の温度に、１〜４８時間、好ましくは２〜２４時間保持して乾燥する。ここで、プレス成形物の乾燥温度を５〜１２０℃の範囲に限定し、プレス成形物の乾燥時間を１〜４８時間の範囲に限定したのは、参考の形態の記載と同様の理由による。なお、上記第１〜第３金属粒子の混合粉末と有機バインダとの混合物に離型剤を添加してもよく、或いはプレス成形型に離型剤を塗布してもよい。

このように製造された金属成形体では、有機バインダが、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のバインダであるので、金属粘土の乾燥体と同等か或いはそれ以上の切削性及び強度（硬度及び可塑性）を有する。この結果、金属成形体に所望のデザインを容易に切削できるとともに、金属成形体を比較的容易に取扱うことができる。
また金属成形体に含まれる有機バインダが、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のバインダであり、第１金属粒子が、この第１金属粒子より平均粒径の大きい第２金属粒子間に入り込み、第１及び第２金属粒子間に、第１金属粒子より平均粒径の小さい第３金属粒子が入り込むことにより、金属粒子の充填密度が更に高くなって、有機バインダの含有量が更に少なくなり、かつ金属成形体をプレス成形しているため、所定のデザインを切削した金属成形体を脱脂及び焼成すると、その脱脂及び焼成時間を更に短縮できるとともに、焼成時の線収縮率を更に低減できる。
更に金属成形体を焼成して得られた焼成体の密度も更に高いため、金属単体としての性質、例えば金属特有の重量感や光沢を容易に出すことができる。

なお、上記参考の形態及び実施の形態では、金属粒子として銀粒子を挙げたが、金粒子、白金粒子、銅粒子、ニッケル粒子などでもよい。
また、上記参考の形態及び実施の形態では、銀粒子を含む金属成形体の脱脂及び焼成温度を５００〜９３０℃、好ましくは５５０〜９００℃の範囲内の温度に設定したが、金粒子を含む金属成形体では、脱脂及び焼成温度を５００〜９５０℃、好ましくは５５０〜９２０℃の範囲内の温度に設定し、白金粒子を含む金属成形体では、脱脂及び焼成温度を６００〜１７００℃、好ましくは８００〜１０００℃の範囲内の温度に設定する。また銅粒子を含む金属成形体では、脱脂及び焼成温度を５００〜９８０℃、好ましくは５５０〜９２０℃の範囲内の温度に設定し、ニッケル粒子を含む金属成形体では、脱脂及び焼成温度を５００〜１３００℃、好ましくは５５０〜１０００℃の範囲内の温度に設定する。
更に、上記参考の形態及び実施の形態では、脱脂温度を焼成温度と同一とし、脱脂時間を０．５〜２分間、好ましくは１〜１．５分間としたが、脱脂温度を焼成温度より低い３００〜７００℃、好ましくは３５０〜４５０℃とし、脱脂時間は０．５〜２分間、好ましくは１〜１．５分間としてもよい。一方、金属粒子として金粒子、銅粒子又はニッケル粒子を用いる場合には、脱脂温度を焼成温度より低い３００〜７００℃、好ましくは３５０〜４５０℃とし、脱脂時間は０．５〜２分間、好ましくは１〜１．５分間としてもよく、金属粒子として白金粒子を用いる場合には、脱脂温度を焼成温度より低い３００〜９００℃、好ましくは３５０〜４５０℃とし、脱脂時間は０．５〜２分間、好ましくは１〜１．５分間としてもよい。

次に本発明の実施例を参考例及び比較例とともに詳しく説明する。
＜参考例１＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子７５重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子２５重量％とをロッキングミキサで１０分間混合し、ウレタン樹脂バインダ（（株）ユケン工業製：セランダーＤＢ−１７）を第１及び第２金属粒子の合計量９９．２５重量％に対して０．７５重量％添加し、乳鉢にて１０分間混合した。この混合物を開口径０．８５ｍｍのふるいにかけ、粒径が０．８５ｍｍ以下の混合物を所定の形状の金型に充填して、１００ＭＰａのプレス圧にて３０秒間成形し、この成形体を大気中６０℃で２４時間乾燥させて金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１とした。
＜参考例２＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子のみを用い、平均粒径２０μｍの第２銀粒子を用いなかったこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例２とした。

＜参考例３＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子５０重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子５０重量％とを混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例３とした。
＜参考例４＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子２５重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子７５重量％とを混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例４とした。
＜実施例１＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子２５重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子５０重量％と、平均粒径０．８μｍの第３銀粒子２５重量％を混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を実施例１とした。
＜実施例２＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子７５重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子２０重量％と、平均粒径０．８μｍの第３銀粒子５重量％を混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を実施例２とした。

＜参考例５＞
ウレタン樹脂バインダを第１及び第２金属粒子の合計量９９．７重量％に対して０．３重量％添加したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例５とした。
＜参考例６＞
ウレタン樹脂バインダを第１及び第２金属粒子の合計量９７重量％に対して３重量％添加したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例６とした。
＜参考例７＞
粒径０．８５ｍｍ以下の混合物を所定の形状の金型に充填して、５０ＭＰａのプレス圧にて３０秒間成形したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例７とした。
＜参考例８＞
粒径０．８５ｍｍ以下の混合物を所定の形状の金型に充填して、２００ＭＰａのプレス圧にて３０秒間成形したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例８とした。
＜参考例９＞
第１銀粒子の替えて第１金粒子を用い、第２銀粒子に替えて第２金粒子を用いたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例９とした。
＜参考例１０＞
第１銀粒子の替えて第１白金粒子を用い、第２銀粒子に替えて第２白金粒子を用いたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１０とした。

＜参考例１１＞
バインダとしてフェノール樹脂を用い、更にフェノール樹脂１００重量％に対しリン酸トリフェニルを１５重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１１とした。
＜参考例１２＞
バインダとしてエポキシ樹脂を用い、更にエポキシ樹脂１００重量％に対しリン酸トリキシレニルを１５重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１２とした。
＜参考例１３＞
バインダとしてスチレン樹脂を用い、更にスチレン樹脂１００重量％に対しフタル酸ジ-2-エチルヘキシルを１０重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１３とした。
＜参考例１４＞
バインダとしてアクリル樹脂を用い、更にアクリル樹脂１００重量％に対しフタル酸ジイソノニルを１０重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１４とした。

＜参考例１５＞
バインダとしてポリビニルアルコールを用い、更にポリビニルアルコール１００重量％に対しセバシン酸ジオクチルを８重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１５とした。
＜参考例１６＞
バインダとしてデキストリン及びカゼイン等量混合物を用い、更にこの等量混合物１００重量％に対しアジピン酸ジオクチルを１５重量％加えたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１６とした。
＜参考例１７＞
第１銀粒子に替えて第１銅粒子を用い、第２銀粒子に替えて第２銅粒子を用いたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１７とした。
＜参考例１８＞
第１銀粒子に替えて第１ニッケル粒子を用い、第２銀粒子に替えて第２ニッケル粒子を用いたこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を参考例１８とした。

＜比較例１＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子２０重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子８０重量％とを混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例１とした。
＜比較例２＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子３０重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子４０重量％と、平均粒径０．８μｍの第３銀粒子３０重量％とを混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例２とした。
＜比較例３＞
平均粒径５μｍの第１銀粒子８５重量％と、平均粒径２０μｍの第２銀粒子１０重量％と、平均粒径０．８μｍの第３銀粒子５重量％とを混合したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例３とした。
＜比較例４＞
ウレタン樹脂バインダを第１及び第２金属粒子の合計量９９．８重量％に対して０．２重量％添加したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例４とした。

＜比較例５＞
ウレタン樹脂バインダを第１及び第２金属粒子の合計量９６重量％に対して４重量％添加したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例５とした。
＜比較例６＞
粒径０．８５ｍｍ以下の混合物を所定の形状の金型に充填して、４０ＭＰａのプレス圧にて３０秒間成形したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例６とした。
＜比較例７＞
粒径０．８５ｍｍ以下の混合物を所定の形状の金型に充填して、２５０ＭＰａのプレス圧にて３０秒間成形したこと以外は、参考例１と同様にして金属成形体を作製した。この金属成形体を比較例７とした。

＜比較試験１及び評価＞
実施例１及び２と参考例１〜１８と比較例１〜７の金属成形体の彫刻刀、カッタ、ルータ等による切削性を試験した。具体的には、項目Ａとして刃を金属成形体に入れるときの入り易さを、項目Ｂとして切削中の刃の運び易さを、項目Ｃとして切削面の美しさをそれぞれ評価し、その結果を表１に示した。なお、表１の項目Ａにおいて、『◎』は軽い力で切削できたことを示し、『○』は軽くはないが切削できることを示し、『×』は成形体が硬く切削が難しかったことを示す。また表１の項目Ｂにおいて、『◎』は滑らかで削り心地が良かったことを示し、『○』は滑らかだが少し力を要したことを示し、『×』は切削中に刃が引っ掛かったことを示す。更に表１の項目ＣＡにおいて、『◎』は刃の入った通りに切削できたことを示し、『○』は多少乱れるが気にならない程度であったことを示し、『×』は必要以上に削れてしまいイメージが崩れたことを示す。

一方、実施例１及び２と参考例１〜１８と比較例１〜７の金属成形体から縦×横×長さが２ｍｍ×４．８ｍｍ×４４ｍｍの棒状成形体をそれぞれ作製し、棒状成形体の両端を支持して中央部に荷重を加える３点曲げ試験を行い、棒状成形体が破壊したときの荷重を測定した。この破壊荷重から破壊時の曲げモーメントを算出し、この破壊時の曲げモーメントを断面係数で割って得られた曲げ強さを表１に示した。

また、実施例１及び２と参考例１〜１８と比較例１〜７の金属成形体を８００℃の電気炉に入れて１０分間焼成した。これらの焼成体の線収縮率、密度、変形及び焼結状態をそれぞれ測定して表１に示した。但し、参考例１７及び１８においては電気炉内に窒素若しくはアルゴンガスを導入し不活性雰囲気で焼成することにより焼成体の酸化を防止した。なお、真密度に近いほど完成度が高いため、密度は、（実測密度／真密度）×１００（％）から算出した密度比（％）として表１に示した。また等方的に収縮しないとイメージを損ねるため、真球の金属成形体を焼成し、変形は、［（焼成後の最大径−焼成後の最小径）／焼成後の最大径］×１００（％）から算出した変形率（％）として表１に示した。更に焼結状態は、電子顕微鏡で観察して焼結の可否を表１に示した。この表１の焼結の可否において、『○』は焼結が確認されたことを示し、『×』は焼結が不十分であったことを示す。

表１から明らかなように、切削性能の項目Ａについては、比較例５及び７が『×』であり、項目Ｂについては、比較例１、２及び７が『×』であり、項目Ｃについては、比較例２、４及び６が『×』であったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は項目Ａ〜Ｃについて、全て『◎』又は『○』であった。
また、抗折強度については、比較例２、４及び６が０．１９〜０．３３ＭＰａと低かったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は０．３８〜０．５３ＭＰａと高かった。
また、線収縮率については、比較例２及び６が７．６％及び８．０％と大きかったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は３．１〜６．８％と小さかった。
また、密度比については、比較例１及び５が８３％及び８４％と低かったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は８５〜９３％と高かった。
また変形率については、比較例２、３、５及び６が３．５〜４．２％と大きかったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は０．６〜１．８％と小さかった。
更に焼結の可否については、比較例１、３、５及び７が『×』であったのに対し、実施例１及び２と参考例１〜１８は全て『○』であった。

Claims

金属粒子を主材とし、残部に有機バインダを含む金属成形体において、
前記金属粒子が、平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子と平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子の混合粒子からなり、前記第１金属粒子が２５〜７５重量％含まれ、前記第２金属粒子が５０〜２０重量％含まれ、前記第３金属粒子が２５〜５重量％含まれることを特徴とする金属成形体。
アトマイズ法により平均粒径３〜８μｍの第１金属粒子と平均粒径１５〜２５μｍの第２金属粒子とを作製する工程と、
アトマイズ法又は湿式還元法により平均粒径０．５〜１μｍの第３金属粒子を作製する工程と、
前記第１金属粒子と前記第２金属粒子と前記第３金属粒子と有機バインダとを混合する工程と、
前記混合物を５０〜２００ＭＰａの圧力で０．５〜１２０秒間プレス成形する工程と、
前記プレス成形物を大気中で５〜１２０℃の温度に１〜４８時間保持して乾燥する工程と
を含む金属成形体の製造方法。