JPH01301804A - 金型又は製品加工用母材 - 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、切削、折曲等各種機械的加工が極めて容易な
金属、セラミラフ又はサーメツト材の、金型又は製品加
工用母材に関する。

［従来の技術］ 例えば、金属て金型や製品（部品を含む）を加工するに
は、周知の如く鋳造、塑性加工、切削加工、放電加工等
の各種加工法か採用されている。

一方、特に小型精密の機械部品等の製品においては１例
えばロストワックス鋳造法、精密鍛造等の加工法ととも
に金属粉を用いた射出成型焼結法か知られ且つ用いられ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらの加工法は一長一短あり、例えば、鋼製
金型に好適な放電加工はその精度においては、比較的良
好であるか、加工速度や加工コスト上問題を残しており
、また、金属を切断することは切削工具の制約からその
金属の硬度上の制約かあり、一方、塑性加工にも比較的
大型の機械を用いざるを得す、一方、鋳造の適用範囲も
自ら限定されることは周知のとおりである。また、射出
成型焼結法は、クリーンパーッを射出成型後焼結するの
て、その適用範囲も−１−記小型精密のものに限られ、
必ずしも汎用性を備えたものとはいい難い。

本発明は、これら例えば金属加工に見られる制約や欠点
に鑑みてなされたちのて、特に切削、折曲、型押し等の
各種機械的加工を極めて容易に行い得る金型又は製品の
加工用母材を提供することを［１的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、１；記１」的に沿い鋭意研究した結果１例え
ば、焼結用の金属、セラミック、サーメットか粉末であ
ること、この粉末を３０ｇｍ以ドとしてこれをバインダ
ーて固化せしめれば、例えば、木材や石膏等を加工する
如くに容易に切削し得ること、バインダーに熱可塑性樹
脂やワックスを用いることにより、加熱時に、任意の形
状に折曲又は型押し等の各種変形のための加工かｊｉ７
能であること、その際のバインターの比率か４０乃至６
０体積％とされるべきか望ましく、かかる３０ｇｍ以下
の微粉末とじた金属、セラミック、サーメットとバイン
ターにより、中実一体のブロック状又はプレート状に成
型してなるものを、加工用母材とし、これに直接切削等
必要とされる各種二次加工を施した後、焼結することに
より、所定の加工済金属。

セラミック、サーメットの焼結体を得られることを見い
出して本発明をなすに至ったものてあって、即ち１本発
明は、金属、セラミック又はサーメットの微粉末とバイ
ンターとを備えて中実一体のプロ・νり又はプレートに
成型されてなるとともに、上記微粉末の粒径か実質的に
３０ＪＬｍ以下に規制されて分布し且つバインターが熱
可塑性樹脂乃至ワックスよりなり、該バインダーか４０
乃至６０体積％含有されてなることを特徴とする金型又
は製品加工用母材（請求第１項）に係り、これを要旨と
する。

そして、また、このとき該加工用１’ｔＪ材の表面に、
その成型時に例えば加圧力を加えることにより、バイン
ター成分を表面に滲出硬化せしめて、これによる保護層
な設けることにより、ムＩ材自体の耐衝撃性を向上し、
収光２輸送時等の破損を防１トし得ることを見い出して
、本発明をなしたものてあって、即ち、本発明は更に、
加工用ＩＱ材かバインター成分の滲出硬化保護層を表面
に追加的に備えてなることを特徴とする請求第１項の金
型又は製品加工用母材（請求第２項）に係り、これを要
旨としてなる。

本発明における微粉末は、加工用母材か所定の加工後に
焼結されるものであるため、焼結の対象とされ得る１例
えば、鉄、ステンレス、銅合金、アルミニウム合金、超
硬合金、貴金属等の各種金属、例えば、アルミナ、ジル
コニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の各種セラミック、
及びこれら金属、セラミックの混合物であるサーメット
を用いることかできる。従って、例えば金型用とすると
きは、鉄系の微粉末を用い、また、ベンタントの如き製
品用とするときは金、銀等の微粉末を用いたり、同様に
セラミック、サーメットを含めて、」二記各機械的加工
を施すべき、金属又は、機械部品を含む各種製品の用途
及び特性に合わせて適宜のものを選択し、又はその合金
乃至混合物を選定てきる。このとき、フィルター等多孔
質の製品用等とすることももとより可能である。

Ｌ記微粉末はその粒径が実質的に３０ｇｍ以下とされる
ことか必要てあり、更に具体的には、金属のとき０．１
から３０ｇｍ、セラミックのとき０．１から５ｇ、ｍ、
サーメットのとき、その金属は０．１から１４ｍ、その
セラミックは０．１から３０ＪＬｍとするのかよいか。

本発明においては、３０ルｍ’ｔａえることは望ましく
ない、即ち、これは、例えば、切削加工を施すに際し、
３０ｇｍ以上であれば、切削面か粗面となり焼結後滑ら
かな仕上り肌を得難くなり、また、折曲等の際、折曲面
ての粗面化等の欠点か生しることとなるかうてあり、こ
れらを常に３０ｇｍ以下とすることにより更に満足した
焼結後の仕」二す状態を得られる。従って。

機械的加工を施す加工用母材として粒径は更に微細とさ
れることか良く、これに用いる金属及びセラミックもよ
り微細にし、特に望ましくは、例えば、１０７１ｍ以下
とすることか更に極めて良好な焼結後の仕−１二つ状ｙ
悪をそのまま得る一ヒて有効である。

なお、用いる微粉末の粒径の下限は、これを１−記に示
したように、Ｏ，Ｉｇｍとすれば足り、殊更にそれ以下
のものを用いなければならない理由は特にない。

微粉末とともに用いられるバインターは、熱可塑性樹脂
乃至ワックスか用いられる。これは、Ｗｉ粉末の焼結の
前工程において、加熱分解による脱バインターを行うた
めてあり、もとより、これをなし難い熱硬化性樹脂は用
い得ない６熱可塑性樹脂は例えばポリプロピレン、ポリ
エチレン、メタアクリル酸エチル等が、ワックスはカル
ナウバワックスやパラフィンワックス等が特に好適であ
る。

バインダーは熱可塑性樹脂及び／又はワックスを４０乃
全６０体積％用いることとする。これは、４０体積％以
下であると、上記加工用母材の機械的加工か微粉末密度
か高すぎて行い難く、また、極めて耐衝撃性において劣
ることとなり、加工用母材の販売、輸送、加工等に不適
となるかうてあり、また、６０体積％以りのときは、逆
に、比較的比重の軽い微粉末を用いた場合にも、バイン
ター成分か多すぎる結果、所定形状の微粉末焼結かなし
難くなる上、その焼結時の加工用母材に対する収縮率か
極めて大きくなるからであり、従フて、−船釣にこの焼
結時の対加工用母材に対する収縮率の限度において、６
０体積％を超えることは望ましくない。

なお、鉄系等金属の微粉末を用いるとき、一般に、バイ
ンター量は４５乃至５５体積％程度とすることか望まし
く、また、この加工用母材の生産に当フては、重量％に
換算してその比率によるのか、簡便である。

微粉末とバインダーは、これを充分に混練した後、ブロ
ック状又はプレート状に成型して加工用母材とする。成
型は、例えば、１００乃至１５０°Ｃ程度に加熱した金
型内にこれを充填して、２０乃至５０　Ｋ　ｇ／Ｃｍ’
で加圧成型（ホットプレス）して方形状、円筒状、角柱
状等の各用途に応した形状に合わせたブロック状乃至同
様に加圧成型して、平板や中央部を少しく肉盛りした等
のプレート状とする。また、成型に際しては１例えば、
ダイ、シリンダーを１５０℃程度に加熱して吐出量２０
０　Ｋ　ｇ　／　Ｈｒで押出成型した後、所定寸法にこ
れを切断することか可能で、更にその他のインジェクシ
ョン成型。

カレンダー成型等を得るべき加工用母材の寸法、形状に
合わせて適宜選択することかできる。

このように混線後成型した加工用母材は前記ブロック状
又はプレート状として、中実一体で且つその微粉末は均
一に分布されたものとされる。

ところて、例えば、上記金型成型時の例えば、３０　Ｋ
　ｇ　／　Ｃｍ程度の加圧力により、金型内壁に接触し
た部分に軟化バインダーを滲出しせしめることにより、
成型後の加工用母材の表面に該バインダー成分の滲出硬
化保護層を形成せしめることが可能で望ましい。このバ
インダーの滲出は加圧力と加圧時間の相関関係により形
成し得るか、一般に０．１乃至０．５ミリメートル程度
又は必要あるときはそれ以上の厚さとなるようにするこ
とがよく、このとき、保護層は、加工用母材と一体に且
つ、微粉末の殆んど分布しない状態とされてこれを被覆
し、該被覆部分に前記耐衝撃性を付与する上、微粉末を
金属乃至サーメットとしたときその酸化を防１にし防錆
性能を有するに至る。

機械加工した加工用母材は焼結されるが、焼結は所定雰
囲気中での脱バインダーを含め射出成型焼結法の常法に
より行うことかてき、その条件は特に限定されない。

なお、加工用母材は焼結により収縮するから、加工用母
材を販売するに際しては、収縮率をバインター量に応じ
て表示し、機械的加工はこの収縮率に応じて、これを予
定して行うことかよく、これにより所定形状寸法を備え
た金型乃至製品を得ることかてきる。

また、もとより１機械的加工と焼結後、例えばメツキ、
塗装の表面処理、熱処理等を施すことを妨げず、更に、
本発明加工用母材は、その大きさ、寸法、形状等を含め
各具体的実施に当って前記発明の要旨に反しない限り様
〃に実施し得ることは当業者の容易に知得されるところ
である。

［作　　用］ 本発明の加工用母材は、既に説明したところから明らか
なように、これを例えば販売し、ユーザーにおいて所定
の機械的加工を施した後、焼結設備のある収光元等てこ
れを焼結して、完成品の金５（例えば、プレス、ロスト
ワックス、射出成型用の試作又は量産用等）又は製品（
例えば、工業部品、身装品、工芸美術品の試作品又は販
売品等）とする。

この機械的加工は１例えば、加工用母材゛を常温下で切
削（手加工又は機械加工）してツロツク状のものを金型
や製品用とし、プレート状のものを製品用とする他、加
熱下てこれらに型押しや折曲加りを施して製品用として
用いる。

また、請求第２項にあっては、加工用母材におけるバイ
ンター成分の滲出硬化保護層か加−Ｌ用ＩＱ材に耐衝撃
性及び微粉末の種類によって防錆性を付与する作用を有
する。

［実　施　例］ （１）１０ルｍ以下の粒径を有する鉄系微粉末５０体積
％と、メタアクリル酸二チル３０体積％、パラフィンワ
ックス２０体積％とを混練機により充分に混練し、これ
を直ちに１００°Ｃに加熱した方形状金型内に充填して
、３０Ｋｇ／Ｃｒｎ’の加圧力により約１０分間加圧し
て、−辺か略１０ｃｍの立方体フロック状とするととも
に表面にＱ、３ｍｍ程度厚のバインター成分による滲出
硬化保護層を備えた加工用母材を得た。

これに、彫刻刀により、身装用ベンタントの金型成型面
を刻設し、然る後これを常法に従って焼結した。

その結果、その体積において、約４５体積％収縮した美
麗な成型面を持つペンダント成型用金型を得た。

（２）２０ルｍ以下の粒径を有する鉄系微粉末５５体積
％と、メタアクリル酸二チル３０体積％。

パラフィンワックス１５体積％よりなるバインダーＩ　
Ｑ　用峻％を上記実施例（１）と同様に混練後金型成型
して、１．５ｍ厚の最大５Ｃｍ径の略楕円平板のプレー
ト状とし、同しく保１ｉ層を備えた加工用母材を得た。

これに彫刻刀により、装飾用の模様を表裏に刻、没して
、常法により焼結した。

その結果その体積において約４０％収縮した美麗な表面
を持つペンダント部品を得、次いてこれに金メツキを施
したところ、美麗な身装用ベンタントの製品を得た。

［発明の効果］ 本発明は、請求第１項において、金属、セラミック又は
サーメットの微粉末とバインターとを備えて中実一体の
ブロック又はプレートに成型されてなるとともに、上記
微粉末の粒径か実質的に３０μｍ以下に規制されて分布
しほつバインターか熱可塑性樹脂乃至ワックスよりなり
、該バインダーか４０乃至６０体積％含有されてなるこ
とを特徴とするから、加工用母材は、それ自体常温て加
工自在性を有し、これに直接手加工又は機械加工の如何
を問わず、極めて容易に切削加工等を施すことか可能と
される一方、加熱することにより、バインター成分を軟
化させて、折曲や型押し加工をも施すことかてき、これ
らを焼結することにより、それ自体硬度の高くその加工
が困難て、特殊装置や大型機械を必要とした金属、セラ
ミック、サーメツト製の金型又は製品を極めて容易且つ
簡易にまた必要量に応した数量得ることか可能とされる
。

従って、この加工用母材はこれを独立した商品として販
売することにより、購入者たるユーザーにおいて、例え
ば試作用或いは少量生産用の金型又は製品用に加工した
後、焼結することによりその最終品を簡易迅速且つ経済
的に得ることか可能であり、新規にして、且つ実用性の
極めて大きい加工用母材を提供することかてきる。

また、請求第２項において、この加工用ＲＪ材の表面に
そのバインター成分の滲出硬化保護層を追加的に備えて
なることを特徴とするから、微粉末の成型体にあり得る
耐衝撃性に劣る欠点を解消してこれを向上し、且つ、金
属微粉末を用いた加工用母材にあってはその防錆性を確
保てき、従って、本発明加工用母材を商品として版売、
流通、在庫等としてもその商品価値を低下させない一方
、これに機械的加工を施すに際しても、その取扱いを簡
便化するＬで有効である。

本発明はこのように、硬度か高く一般にその機械的加工
か困難な金属、セラミック、サーメットの加工を上記構
成により極めて簡易且つ確実として前記発明の目的を達
成したものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属、セラミック又はサーメットの微粉末とバイ
   ンダーとを備えて中実一体のブロック又はプレートに成
   型されてなるとともに、上記微粉末の粒径が実質的に３
   ０μｍ以下に規制されて分布し且つバインダーが熱可塑
   性樹脂乃至ワックスよりなり、該バインダーが４０乃至
   ６０体積％含有されてなることを特徴とする金型又は製
   品加工用母材。
2. （２）加工用母材がバインダー成分の滲出硬化保護層を
   表面に追加的に備えてなることを特徴とする請求第１項
   の金型又は製品加工用母材。