JPH01131052A - 焼結体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形によるグリーン体成形工程を経て形
成される金属やセラミックス等の焼結体の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

一般に金属及びセラミックスの焼結体は、原料の骨材と
バインダ等を混合し、混練し、１００〜１３０℃の範囲
内の温度で成形された後、加熱焼結して製造されている
。この製造工程において。

焼結前のグリーン成形体は金属及びセラミックスの粉末
を圧縮成形した圧粉体である。このグリーン成形体は１
通常上下方向からパンチにより加圧にて成形され、得ら
れる成形体の形状としては円柱・円筒のような比較的単
純な構造のものに制約されている。そして複雑な形状の
製品を得るには。

さらに成形後、焼結し、焼結上シの製品に切削。

研削等の後加工を必要とする。

一方、いわゆるエンジニアリングセラミックス等を中心
とした窯業製品の分野では、原料粉末に１０〜２０重量
％の有機バインダを加゛え、混合。

混練し、続いて射出成形、押出成形を行うことにより複
雑形状のグリーン成形体を得て、さらに脱バインダと焼
結等の焼結工程を経て焼結製品とすることが行なわれ始
められておシ、この方法は注目されつつある。

近年、混合、混線技術、射出成形技術の発展に伴いこの
ような焼結体の製造方法は、金属製品にも適用が試みら
れている。このような射出成形法。

押出成形法は９本来はプラスチック材料の成形に適用さ
れて来ており。

複雑な形状の製品を精度良く量産するのに適している。

このため、押出成形法や射出成形法はプラスチック材料
のみでなく金属やセラミックス焼結体の製造へ応用する
ことによシ、従来の製造法では不可能であった製品を低
コストで市場に提供できる等数々の利点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、量産性という観点からこの製造工程全体
を見ると、グリーン・成形体の成形工程は。

前述のように非常に量産性に優れているものの続く焼結
工程の脱バインダする際に、加熱によってバインダを分
解、揮発させようとすると５〜ｂいと成形体に亀裂、ふ
くれ、だれ等の変形が生じるという問題を含んでいる。

そして、成形工程において容易で迅速という、長所を焼
結体の製造時間短縮に十分生かせないという不都合があ
った。

本発明は、前記欠点を鑑みてなされており焼結工程にお
いて、グリーン成形体の脱バインダ時間を短縮するため
に、成形されたグリーン成形体の脱バインダ性を向上さ
せるバインダ処決を有する焼結体の製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、金属及びセラミックスに有機高分子バ
インダを添加した原料を得る原料調製工程と、この原料
を所定の形状に成形し、グリーン成形体を得る成形工程
と、グリーン成形体を加熱に焼結し、焼結体を得る焼結
工程とを含み、前記予め定められた有機高分子バインダ
は、前記の成形工程の少くとも一方において架橋化でき
る物質を含んでいることを特徴とする焼結体の製造方法
が得られる。

ここで一般に、射出成形に供されるプラスチック材料は
、熱可塑性ポリマーであシ、所定の温度以上で加熱する
と溶融して流動するようになることから、焼結工程にお
いて脱バインダのために成形体を加熱するとポリマーの
種類によって程度の差はあるものの、必然的に溶融して
流動し、成形体のいわゆる″だれ′の原因となる。また
、”ふく九″′、＠亀裂”の原因は焼結工程の脱バイン
ダの際に加熱された成形体のバインダが熱分解してガス
を発生するがこのバインダの分解反応が急激であると、
成形体内部で発生したガスの体積が成形表面に拡散し揮
散し切れなくなるためであると考えられる。即ち、この
揮散し切れなかった状態の分解ガスは、バインダ溶融粘
度が高い場合にはパふくれ”、低い場合は°割れ″の原
因となる。

従って、成形体の加熱時においてバインダが溶融しない
で、ガス化、揮散すれば、このような変形という現象は
大幅に減少する。すなわちバインダに、有機過酸化物の
ような架橋助剤を添加することあるいは熱硬化性高分子
を混合することによって、射出成形後、迅速に成形体中
のバインダが架橋反応を起こして硬化する。すなわち架
橋化するため徐々に昇温すること等の必要がなく脱パイ
ンダニ程の加工時間を短縮できる。

本発明に使用される架橋助剤としては。

ジクミルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベン
ゾイルツク−オキサイド、アゾビスイソブチロニトリル
が使用し得る。

また、熱硬化性高分子としては例えば、エポキシ樹脂が
使用できるが、これらに限定されるものではない。

また、この架橋助剤と、熱硬化性高分子を添加したもの
の架橋反応は、成形直後に成形体自身が持っている余熱
で十分に促進されるが、バインダ融点以下の温度にて加
熱しても良い。

〔実施例〕

本発明の実施例について９図面を参照しながら説明する
。

臥″′Ｆ憩日 実施例１ 本発明の実施例１に係る成形体の製造方法を述べる。

水アトマイズ法によって作られた平均粒径１０μｍのＮ
ｉ粉末１００重量部に、低密度ポリエチレン５重量部、
エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、低密度ポ
リエチレン５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体３
重量部、ポリエチレンワックス２重量部、ジブチルフタ
レート１重量部、及びブチル・ぐ−オキサイド０．５重
量部を加えて加圧ニーダ中にて１２０℃で１０分間混練
し、冷却後粉砕して射出成形用原料として射出温度１５
０℃で、環状に成形し、室温に放冷して第１の成形体を
得だ。

第１図は、この第１のグリーン成形体の形状を示す。次
に、この第１の成形体を第１表に示すような、３℃／Ｈ
ｒで５００℃まで昇温し、　５Ｈｒ保持することと１５
℃／Ｈｒで５００℃まで昇温し５Ｈｒ保持する各条件に
て、脱バインダを行った。その結果を第１表に示す。

実施例２ 本発明の実施例２に係る成形体の製造方法を述べる。平
均粒径１μｍのアルミナ粉末１００重量部に１３０”Ｆ
（５５，４℃）ハラフィンワックスを１５重量部、ジク
ミルパ−オキサイドを０．５重量部を添加し、加圧ニー
ダにて１００℃で１０分間冷して、第１図の如き環状の
第２のグリーン成形体を得た。この第２成形体と実施例
１の第１の成形体と同条件にて行われた脱ノＺインダ結
果を、第１表に示す。

比較例１ 比較例１に係る成形体の製造方法を述べる。

水アトマイズ法によって作られた平均粒径１０μｍのＮ
ｉ粉末１００重量部に、低密度ポリエチレン５重量部、
エチレン−酢酸ビニル共重合体１００重量部、低密度ポ
リエチレン５重量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体３
重量部、ポリエチレンワックス２重量部、ブチルフタレ
ート１重量部を加えて加圧ニーダ中にて１２０℃で１０
分間混練し。

冷却後粉砕して、射出成形用原料として射出温度１５０
℃で環状に成形し、室温に放冷して第３のグリーン成形
体を得た。次にこの第３の成形体を第１表に示すよう左
３℃／Ｈｒで５００℃まで昇温し５Ｈｒ保持することと
、１５℃／Ｈｒで５００℃まで昇温し５Ｈｒ保持する条
件にて脱バインダを行った。

その結果を第１表に示す。

比較例２ 比較例２に係る成形体の製造方法を述べる。

平均粒径１μｍのアルミナ粉末１００重量部に１３０下
（５５，４℃）パラフィンワックスを１５重量部、ジク
ミル・ぐ−オキサイドを０．５重量部を添加し、加圧ニ
ーダにて１００℃で１０分間混練し冷却後粉砕して射出
成形原料とした。この原料を射出温度１３０℃で成形し
、室温にて放冷して第１図の如き環状の第４のグリーン
成形体を得た。

この第４の成形体を第１表の条件にて脱バインダを行っ
た。その結果を第１表に示す。

以下金白 従って実施例１．実施例２に係る製造方法によって製造
された第１のグリーン成形体及び第２のグリーン成形体
は、焼結工程において脱バインダ後、焼結することによ
シ、傷や変形のない焼結体が得られることは明らかであ
る。

〔効　果〕

以上述べたように２本発明によれば、押出成形。

射出成形等の成形の後のグリーン成形体に含有している
バインダに架橋構造をもたせ、成形されたグリーン成形
体は、焼結工程での加熱昇温の、脱バインダの際に、バ
インダの熱分解ガスによるパだれ″、″ふくれ″及びパ
割れ″を発生しない脱バインダ性を大幅に改善された焼
結体の製造方法が得られる。

さらに本発明によれば、成形工程が容易で変形を生じな
いという含有する有機高分子バインダの特性から、製造
の無駄がなく成形体の製造時間を短縮することができ、
このことは生産コスト低減に寄与するところは極めて犬
であシ、生産上実に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例に係る脱バインダ試験に供し
たグリーン成形体の形状を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．金属及びセラミックスのいずれか一方からなる粉末
   に，予め定められた有機高分子バインダを添加した原料
   を得る原料調製工程と， 前記原料を所定の形状に成形し，グリーン成形体を得る
   成形工程と， 前記グリーン成形体を加熱焼結して焼結体を得る焼結工
   程とを含み，前記予め定められた，有機高分子バインダ
   は前記成形工程及び焼結工程の少なくとも一方において
   架橋化できる物質を含んでいることを特徴とする焼結体
   の製造方法。
2. ２．前記バインダに含有された有機過酸化物及びアゾビ
   スイソブチロニトリルのいずれか一方からなる架橋助剤
   を含み，前記有機高分子バインダから選択された架橋助
   剤によって行われることを特徴とする特許請求範囲第１
   項記載の焼結体の製造方法。
3. ３．有機過酸化物は，ジクミルパーオキサイド，ブチル
   パーオキサイド，ベンゾイルパーオキサイドを含むグル
   ープから選択されたことを特徴とする特許請求範囲第２
   項記載の焼結体の製造方法。
4. ４．有機高分子バインダの架橋化は，架橋反応を行う官
   能基を有する有機高分子により行われることを特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載の焼結体の製造方法。
5. ５．有機高分子バインダの架橋化は前記バインダに含有
   された熱硬化樹脂によって行われることを特徴とする特
   許請求範囲第４項記載の焼結体の製造方法。
6. ６．熱硬化樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする
   特許請求範囲第５項記載の焼結体の製造方法。