JPH01198405A - 金属粉末射出成形用ポリアミド系バインダー - 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〉 本発明は金属粉末の射出成形に用いるポリアミド系バイ
ンダーの改良に関するものである。

〈従来技術およびその問題点〉 一般に金属粉末射出成形法による製品は、金属粉末材料
とバインダーとを混合し、成形、脱脂、焼結することに
よって製造され、この方法は、−般的な粉末冶金に比し
、より複雑な形でも一度に成形でき、後加−工が少なく
てすむうという利点がある。これらのことは特に小型の
金属部品の製造に際し、コストの面でたいへん有利とな
る。しかしながら、金属粉末射出成形法は、一般的な粉
末冶金法と異なりバインダー量を多く使用するため、特
に脱脂〜焼結工程で、形崩れ、ひびわれ、バインダーの
炭化などの現象が起り、それらは、この技術における解
決すべき問題となっている。

また、同様な技術を用いてアルミナセラミックスを作る
ことが知られているが、それと比較しても、通常、金属
粉末の真比重は７〜８であり、ア。

ルミナセラミックスの３．５〜３．９の約２倍であり、
そのためこの種の技術は脱脂中に自重による形崩れを右
こしやすいという欠点があった。そこで形崩れを防ごう
と高分子量成分を多量にバインダーとして用いると、脱
脂〜焼結工程において炭化部分を生じ、その結果不良製
品の生ずる原因となっていた。

このためバインダーの選択は金属粉末射出成形工程の成
否を左右する大きな要素である。

さらに、現在までに同様な目的で用いられているバイン
ダーは、主にバインダー成分に融点の異なるものをもち
い、脱脂工程で昇温中、徐々に液体の状態で成形体内か
ら流れ出させ、吸収材に吸収させるというもので（特公
昭６１−４８５６３号）、この方法によるとバインダー
が液状になるため、特に金属粉末のような比重の大きい
粉末に用いると脱脂工程中に、自身の重さに耐え切れず
形崩れがおこるという現象が見られた。

く問題を解決するための手段〉 本発明者はポリアミド系バインダーの前記二種類の成分
を徐々に気化させることにより、この問題の解決をはか
った。

さらに詳しくはポリアミドを中心とするアミド化合物を
用い、その特異的な親和力を発揮させることにより、成
形後のみならず脱脂時の保形性を確実にしたものである
。

すなわち本発明の金属粉末射出成形用バインダーは２種
類の成分を用いる。前記２種類の成分の一方（Ａ）はそ
の５０ｍｇを５℃／分の昇温下熱天秤でＮ２　中での重
量変化を調べた場合５０重量％減量する温度が３５０℃
を超え４７０℃以下であるような１または２以上のポリ
アミド樹脂であり、３５０℃以下ではバインダー全体と
しての加熱分解曲線がゆるやかにならないため、フクレ
あるいはひびわれ等の不良をひきおこし、４７０℃を超
えるとバインダー炭化の原因となり、好ましくない。さ
らに具体的に述べると、脂肪族カルボン酸やその酸塩化
物の如き反応性塩とポリアミンとのポリ縮合、あるいは
環状ラクタムの自己重合によって得られるポリアミド樹
脂等である。

前記酸原料としてはＣ３〜ＣＳ　４カルボン酸またはそ
の酸塩化物の如き反応性塩等が挙げられ、好ましくはＣ
２゜〜Ｃ１゜、さらに具体的にはダイマー酸等である。

これらの化合物は必要により混合して用いることができ
る。

前記ポリアミン原料としては、Ｃ２〜Ｃ＋Ｚのジアミン
、ポリエーテルジアミン等が挙げられ好ましくはエチレ
ンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、キシリレンジア
ミン及び分子量が１５０〜２５０のポリエーテルジアミ
ン等である。これらは必要により混合してもちいること
ができる。両者は縮合反応させてポリアミド樹脂とする
。

この成分（Ａ）は、全バインダー量の約２０〜６０重量
％の割合で使用する。

自重のある金属粉末を成型機シリンダー内で担うため高
分子量の樹脂の合計が全バインダー量の５０重量％前後
になることが好ましいが、その場合でも２０％以上成分
（Ａ）を用いないと脱脂時の保形性に支障をきたし、ま
た６０％より多く用いると炭化の原因となり、どちらの
場合も不良を生じる。

前記二種類の成分のうちの他方の成分（Ｂ）はその５０
ｍｇを５℃／分の昇温下熱天秤でＮ２中での重量変化を
調べた場合５０重量％減量する温度が１５０〜３５０℃
で分子量１３５〜６００であるようなｌまたは２以上の
アミド化合物である。

前記温度条件が１５０℃より低いものは成形以前の段階
で気化が起こり、発泡、体積変化等の不都合を生じ、３
５０℃より高いものを用いるとバインダー全体としての
加熱分解曲線がゆるやかにならないため、フクレあるい
はひびわれ等の不良をひきおこすので好ましくない。さ
らに具体的に淳べると、（Ｂ）成分は脂肪酸またはその
酸塩化物の如き反応性塩と、ＮＨ３、脂肪族アミンまた
は脂環式アミンとから誘導されるアミド化合物である。

前記脂肪酸原料としてはＣ３〜Ｃ２２モノカルボン酸が
挙げられる。それらは必要により混合して用いることが
できる。またアミン原料としてはＣ，−％−Ｃ２，のモ
ノアミン、ピペラジンの如き複素環化合物があげられ、
それらは必要により混合して用いることができる。

両者は縮合反応させて分子量が１３５〜６００のアミド
化合物とする。

この成分（Ｂ）は、全バインダー量の約２０〜６０重量
％の割合で使用する。

理論に拘泥する意図はないが、従来のバインダーに用い
られる樹脂に比べ、本発明の成分（Ａ）、（Ｂ）は（ポ
リアミド樹脂などのアミド化合物に特有であるところの
）物質の表面に対して強い親和力を発揮するという性質
を有しており、それによって特に脱脂時の形崩れを防い
でいるものと考えられる。

要するに、本発明の特徴の一つはアミド結合を有する化
合物の使用にあり、それは、金属粒子との表面相互作用
によって、例えば球状ステンレス微粉などを金属粉末原
料として用いた場合でも良好な保形性を示すのである。

なお、本発明の効果を損なわないよう全バインダー量の
４０重量％を超えない程度に成分（Ａ）、（Ｂ）以外の
樹脂等を併用してもさしつかえない。

以上述べた成分（Ａ）及び成分（Ｂ）は、加熱、溶融、
混合し、更に必要によりシート状あるいはペレット状に
して用いる。これらのバインダーを金属粉末と混合して
成形材料として使用することができる。

又、別法として、金属粉末材料と各成分を直接混合して
もよい。

なお金属粉末の射出成形法としては、公知の射出成形法
のすべてを採用しうる。

〈本発明の効果〉 本発明のバインダーは従来のバインダーに比較して良好
な保形性を示し、その結果、より密度の高い、かつ金属
光沢のある良好な焼結成形品が得られる。従って本発明
のバインダーを用いることによって、さらに球状金属微
粉のような脱脂時形崩れしやすい材料を用いることも容
易になる。

〈実施例〉 〈実施例１〉 下記配合例に示す化合物をそれぞれポリ縮合して、成分
（Ａ）のポリアミド樹脂を製造した。

トール油からのダイマー酸　　５８０重量部（純度９５
％以上） エチレンジアミン　　　　　　　　４重量部ポリエーテ
ルジアミン　　　　２１６重量部（分子量２３０） この生成樹脂を以下（Ａ）−１という。

（Ａ）−１は樹脂量５０ｍｇを５℃／分の昇温下熱天秤
でＮ２　中での重量変化を調べたところ５０重量％神量
する温度が４１０℃であった。

次に、常法によりステアリルアミンとラウリン酸及び、
ピペラジンと酢酸とをそれぞれ縮合反応せしめ、（Ｂ）
−１及び（Ｂ）−２（アミド化合物）を得た。

（Ｂ）−１及び（Ｂ）−２は樹脂量５０ｍｇを５℃／分
の昇温下熱天秤でＮ２　中での重量変化を　。

調べたところ５０重量％減量する温度が、それぞれ２９
５℃及び２０５℃であった。

次にこのようにして得られた各原料（Ａ）−１〜（Ｂ）
−２等を下記の如き割合で混合した。

バインダー組成１ （Ａ）−１２００重量部 （Ｂ）−１４０重量部 （Ｂ）−２６０重量部 エチレンビス　　　　１００重量部 ラウリルアミド アセトアニリド　　　　３０重量部 〈実施例２〉 ステンレス微粉末〔水アトマイズ製法による５ＵＳ３０
４Ｌ、平均粒径８．４ミクロン〕　１００重量部に対し
て実施例１で得られたバインダー組成１のポリアミド系
バインダー１２重量部を加え１４０℃で加熱混練し、冷
却して粉砕し、成形用材料を得た。これを成形温度１４
０℃、圧力６６０にｇ／ｃｍ’　とうい条件で第１図に
示すようなコマ形に成形し、ついでＮ２　ガス中で常温
から５００℃まで４９時間、５００℃から１３００℃ま
で２時間で昇温し、焼結した。

密度７．７１％の金属光沢のある焼結体が得られた。結
果を表１に示す。

〈実施例３〉 ガスアトマイズ製法による球状ステンレス微粉末（ＳＵ
Ｓ　３１６　Ｌ、平均粒径１００ミフロン〕１０重量部
に対し実施例１で得られたバインダー６重量部を加え、
第１図に示すようなコマ形に成形し、実施例２と同じ条
件で焼結したところ同様な焼結体が得られた。結果を表
２に示す。

〈実施例４〉 下記配合例に示す化合物をそれぞれポリ縮合して、成分
（Ａ）のポリアミド樹脂を製造した。

トール油からのダイマー酸　　２３２　重量部アゼライ
ン酸　　　　　　　　１１２．８重量部エチレンジアミ
ン　　　　　　　１８．５重量部メタキシリレンジアミ
ン　　　　９５．２重量部この生成樹脂を以下（Ａ）−
２という。

（Ａ）−２は樹脂量５０ｍｇを５℃／分の昇温下熱天秤
でＮ２　中での重量変化を調べた場合５０重量％減量す
る温度が４２５℃であった。

次に、以下に示す化合物をそれぞれ反応させ、エポキシ
誘導樹脂を得る。

ビスフェノールＡ　　　　　　７６０重量部ステアリル
アミン　　　　　　２７７重量部モノエタノールアミン
　　　　　６１重１Ｎ前記（Ｂ）−１その他を用い、下
記の如き割合で混合した。

バインダー組成２ （Ａ）−２１００重量部 エポシキ誘導樹脂　　　　　　１００重量部（Ｂ）−１
２０重量部 （Ｂ）−２６０重量部 エチレンビスラウリル　　　　１００重量部アミド アセドアニアリド　　　　　　　３０重量部ジブチルフ
タレート　　　　　　２０重量部なお、エチレンビスラ
ウリルアミド及びアセトアニリドは前記成分（Ｂ）に属
するアミド化合物で、樹脂量５０ｍｇを５℃／分の昇温
下熱天秤でＮ２　中での重量変化を調べたところ、５０
重量％減量する温度がそれぞれ３１０℃及び１７５℃で
あった。

〈実施例５．６〉 実施例２で使用したと同じステンレス微粉末１００重量
部に対し実施例４では得られたポリアミド系バインダー
１２重量部を加え、実施例２と同様な工程を経て、密度
７．６９の金属光沢のある焼結体を得た。

°また、ガスアトマイズ製法による球状ステンレス微粉
末（ＳＵＳ３１６Ｌ、平均粒径１０ミクロン）１００重
、置部に対し実施例４で得られたポリアミド系バインダ
ー６重量部を加え、同条件で焼結し、同様な焼結体を得
た。結果をそれぞれ表１および表２に示す。

〈比較例１〜６〉 比較のため従来のバインダーである下記組成のバインダ
ーを使用して実施例２ふよび実施例３で使用したと同じ
ステンレス粉末を用いてそれぞれ実施例２と同じコマ形
に成形し実施例２と同じ工程により焼結晶を得た。

バインダー組成Ｃ ＥＶＡ樹脂　　　　　　３．５２重量部アクリル樹脂　
　　　　２．６４重量部パラフィンワックス　　２．６
４重量部ジブチルフタレート　　１．２０重量部バイン
ダー組成り ＥＶＡ樹脂　　　　　　３．２０重量部アクリル樹脂　
　　　　３．００重量部パラフィンワックス　　２．６
０重量部ジブチルフタレート　　１．６０重量部ステア
リン酸　　　　　０．９０重量部バインダー組成Ｅ ポリプロピレン　　　　４．４０重量部天然ワックス　
　　　　３．３０重量部パラフィンワックス　　３．３
０重量部大半のものが形崩れをしてしまい、得られた焼
結体には光沢が無かった。結果を表１〜２に併せて示す
。

なお、比較例１〜６のバインダーは本来アルミナ等の支
持粉体中に埋めて形崩れを防がなくてはならないが、本
発明のポリアミド系バインダーの優位性を明瞭にするた
め、支持粉体を使用せず、全て同じ条件で実験を行なっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で金属粉末から成形した焼結前の成形品
の形状を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の成分（Ａ）がその５０ｍｇを５℃／分の昇
   温下熱天秤でＮ＿２中での重量変化を調べた場合５０重
   量％減量する温度が３５０℃を超え４７０℃以下である
   ような１または２以上のポリアミド樹脂であり、他方の
   成分（Ｂ）がその５０ｍｇを５℃／分の昇温下熱天秤で
   Ｎ＿２中での重量変化を調べた場合５０重量％減量する
   温度が１５０℃〜３５０℃で分子量が１３５〜６００の
   １または２以上のアミド化合物であるような、二種類の
   成分（Ａ）、（Ｂ）からなることを特徴とする金属粉末
   射出成形用ポリアミド系バインダー。
2. （２）二種類の成分（Ａ）、（Ｂ）の合計が全バインダ
   ー量の６０重量％以上である、請求項（１）記載の金属
   粉末射出成形用ポリアミド系バインダー。