JPH02107703A - 射出成形用組成物 - 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） 本発明は金属もしくは合金粉末を射出成形層、焼結する
事により微細形状の精密機械部品を生産する際に用いら
れる射出成形用組成物に関する。

（従来の技術） 従来、粉末冶金法により得られていた焼結製品は成形用
組成物としての金属もしくは合金粉末をプレス成形した
后、焼結する方法にもとづいて生産されて居る為、三次
元的に複雑な形状を有する製品、薄肉部やナイフェツジ
部等の薄肉部を有する製品の製造は困難であった。

そこで上記方法の欠点を解消しようとして金属もしくは
合金粉末とバインダーからなる射出成形用組成物を所定
形状の金型に射出成形し、得られた射出成形体を加熱し
て脱バインダーした后に焼結処理を施して金属もしくは
合金焼結晶を入手する方法が提示されてる（特開昭５７
−１６１０３号、特開昭５７−２６１０５号）。

（発明が解決しようとする課題） 然し乍ら、前記方法は平均粒径が１０　ｊＬｍ以下の金
属もしくは合金粉末を使用する為、焼結密度の高い部品
が得られるが、逆に脱バインダーに長時間を要している
。その結果、製造コストが高くなるという経済的不利点
を招いていた。

脱バインダー時間を短縮させようとして分解速度の唱い
バインダーを用いると、脱バインダー工程で分解ガスに
より成形体にクラック、ふくれ、変形などの欠陥が生じ
易く、逆に、分解速度の遅いバインダーと早いバインダ
ーとを適宜混合調整して用いる試みも為されていが、こ
れによっても脱バインダー性は改善されていない。

こ１で、脱バインダー性の改善とは脱バインダーを終了
する迄の時間が短い事、処理温度が低くてすむ事、脱バ
インダー工程中に、成形体にクラック、ふくれ、変形等
の欠陥が生じない事を意味している。

本発明は、金属もしくは合金粉末を原料とする精密部品
の射出成形にあって、従来の組成物によってはなし得ら
れ難かった脱バインダー性の改善に用益する射出成形用
組成物を提供することを目的とすものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明者等は前掲の課題を解決する為の方策として金属
もしくは合金粉末とバインダーとの配合割合（容積比）
並びにバインダー組成毎の重量比を夫々変動させる方策
を種々重ねた結果、金属及び合金の１種もしくは２種以
上よりなる焼結用粉末と、バインダーとから成る組成物
であり、該バインダーは重量比にて１０〜８０％の低密
度ポリエチレン、１０〜８０％のパラフィン系ワックス
及び５〜３５％のホウ酸エステルを含み、上記焼結用粉
末と上記バインダーとの配合割合が容積比にて前者が３
０〜７０％、後者が７０〜３０％であることを特徴とす
る射出成形用組成物が前掲課題を解決出来る事を見出し
たものである。

本発明で用いられる焼結用粉末は純鉄、ステンレス鋼、
カルボニル鉄及び純コバルト等より選ばれた１種もしく
は２種以上、低密度ポリエチレンとしては市販品が、パ
ラフィン系ワックスは通常のパラフィンワックスが夫々
用い゛られる。ホウ酸エステルはトリグリコールジボレ
ート類、１−リアルキルボレート類、グリセロールボレ
ー１へ類、及びアルキンボレート類より選ばれた１種も
しくは２種以上であり、更に詳しくはトリグリコールジ
ボレート類煩としては、たとえば１，６−ビス（５−エ
チル−４−プロピル−１，３，２−ジオキサボラ−２−
シクロへキシルオキシ）ヘキサン、あるいは１．４−ビ
ス（５−エチル−４−プロピル−１，３，２−ジオキサ
ボラ−２−シクロへキシルオキシ）ブタンなど、またト
リアルキルボレート類としては、例えばトリメチルボレ
ート、１〜リエチルボレー１−、トリブチルボレート、
トリアミルボレートなど、またグリセロールボレート類
としては、たとえばグリセロールボレートステアレート
、ポリオキシエチレングリセロールボレー１〜パルミテ
ートなど、アルキンシボレート類としては、たとえばメ
チルジボレー１−、エチルシボレート類が挙げられる、
特に好ましいものとして、Ｉ・リグリコールシボレート
類が挙げられる。

これらのホウ酸エステルは１種または２種以上の組み合
わせとしても使用することができ、他の成分と混合する
際には、たとえばベンゼン、トルエン、キシレンなどの
溶剤に溶解して６０−８０重量％程度の溶液として配合
することが望ましく、これにより金属粉末と有機バイン
ダーの混合性が一層向上する。従って、この場合には、
バインダー組成物は、一定量の溶剤も成分として含有す
ることになる。

次に本発明の組成物を射出成形する際用いられる設備、
装置は従来プラスチックの射出成形に用いられている設
備、装置をそのま１利用出来るもので、加熱温度８０〜
２００　’Ｃ１射出圧力５００〜２０００　ｋｇ／ａ（
で加工される。

また、本発明の組成物を用いた精密成形品を上記設備で
加熱脱ガスする場合、酸化され易い粉末を処理する際に
は不活性ガスまたは還元性ガスの雰囲気下で、酸化され
にくい粉末を処理する際には大気中もしくは不活性ガス
雰囲気で行なう中で何れも１２〜ｂ 〜３００　’Ｃに加熱する事により脱バインダー処理を
終了する事が可能であり、従来の組成物を用いて製品を
入手せんとした場合に処理しなければならなかった１〜
ｂ ００〜５５０℃に高温処理する事が必要とされなくなっ
た為、脱バインダー処理での大幅な効率化をはかる事を
可能にした。

（作用） 本発明射出成形用組成物は既に述べたように射出成形の
后、加熱による脱バインダー処理をし。

続いて焼結処理を実施するが、下達によって理由づけら
れる重量％による成分組成範囲及び容積％による配合割
合を尊守する限り、前記の還元性ガス雰囲気下、大気下
もしくは不活性ガス雰囲気下いづれかに於ても１２〜ｂ 度で２５０〜３００℃に加熱する事により脱バインダー
処理を有利に終えることが可能で、これは従来の組成物
を用いた際の脱バインダー処理条件である１〜ｂ ℃の高温加熱と比較された際、本発明の有利性は顕著に
評価され得る。しかして、上記成分組成範囲及び配合割
合の限定理由は下記による。焼結用粉末としての金属又
は合金粉末の容積％を３０〜７０％としたが、これは焼
結用粉末の容積％が３０％未満となると組成物を射出成
形する際に組成物の流動性を持たせにく＼なり射出成形
作業が不可能となる為であると共に、射出成形体におけ
る焼結用粉末の充填密度が低くなって、最終焼結部品の
密度を向上させる事が固壁となる為である。

一方、焼結用粉末の容積％が７０％を越えると、射出成
形の強度の低下、或いは射出成形体の表面に面引けと称
する欠陥を生じ易くなり組成物の射出成形性を大幅に低
下させる為である。

又、バインダーの組成範囲として低密度ポリエチレンを
１０〜８０重量％含有させたが、これは低密度ポリエチ
レンが１０重量％未満であると射出成形体の強度並びに
形状保持性が低下し、脱バインダー処理に要する時間は
短くなるものの成形体表面に亀裂が生じ易くなる為であ
り、８０重量％を越えると、脱バインダー処理に要する
時間がいたづらに長くなる為である。

更に、パラフィン系ワックスを１０〜８０重量％含有さ
せているが、これは、パラフィン系ワックスの量が１０
重量％未満であると組成物の射出成形性が不充分であり
、脱バインダー処理時間が長くなると共に脱バインダー
処理温度も高くなって来るためである。

また、８０重量％を菖えると射出成形体の強度並びに形
状保持性が充分でなく成形体の取扱いが不可能になり易
い為である。

最後にホウ酸エステルを５〜３５重量％と限定したのは
、ホウ酸エステルが焼結用粉末とバインダーとの混和性
を向上させて粉末の均一分布をはかると共に、脱バイン
ダーに際して処理性を安定させるため、最終的に焼結晶
の密度並びに寸法精度を向上させる作用を為すものであ
って、５重量％未満であると混和性が改善されぬ為に脱
バインダー后の成形体に多孔質欠陥をまねき易くなる為
であり、３５重量％を越えると成形体の強度が低下して
しまう為である。

尚１組成物の混和に際しては射出成形時に金型と成形体
のは型性を向上させる意味から組成物について２０重量
％未満でステアリン酸を添加しても本組成物の効果を減
じるものはない事が確認されている。

（実施例） 平均粒径が１５μｍのアトマイズ法により得られたＳＵ
Ｓ　　６３０　（１７Ｃｒ　−４Ｎｉ−Ｆｅ）ステンレ
ス鋼粉末を用いて表１に示す組成を有する種々のバイン
ダーとを組み合わせてシャープなエツジを有する焼結製
品を製造した。

すなわち、ステンレス鋼粉末にバインダーを表１に示す
量を添加し、混合、混練し、ギア形状に射出成形した。

この時の射出成形性を調べた結果を表１に示す。

次に、射出成形体を窒素ガス雰囲気中で加熱して、該成
形体の重量を加熱処理の前後で測定する事により確認し
、バインダー残量が成形体の１重量％以下になるまで脱
バインダー処理後、成形体の外観をｌｌｊｌｍした。そ
の結果を脱バインダーの加熱温度、時間とともに第１表
に示す。

成形体の外観が良好であるものを、次に１２５ｏ′Ｃで
１時間焼結処理したところ良好な焼結製品が得られた。

又、焼結晶の強度を「粉末冶金技術協会」標卆の板状試
験片により測定した結果を第２表に示す。数値は５回の
試験値の平均値を示す。

従来例１は良好な成形体が得られているが、射出成形圧
力が高く、さらに脱バインダー性が悪い例を示す。

従来例２はパラフィンワックスを多量に含んでいて脱バ
インダー温度が低く、時間も短いが脱バインダー後成形
体の一部が変形した例を示す。

従来例３は成形体の寸法収縮が大きく、脱バインダー温
度が高く、また脱バインダー時間が長い例である。更に
成形体にはクラックが生じている。

実験例１〜６は成分組成範囲もしくは配合割合を本発明
範囲外とした例で、このうち実験例１゜２は組成範囲は
本発明内であるが配合割合が発明外のものを示し、実験
例３〜６は組成範囲が発明外、配合割合が発明内のもの
を示している。実験例１の難点は一部変形、実験例２の
欠点は成形不能、実験例３のそれは低強度、変形にあり
、実験４は成形性、外観が良好でありながら高温且つ長
時間加熱に問題がある。実験例５の欠点は変形、実験例
６のそれはバインダー分離及びポーラスにある。これに
反して、実施例１〜５のものは１６〜２６ｈｒと云う短
時間で２５０℃〜２８０℃と云う従来より低温加熱によ
っても成形性、外観ともども良好な結果を発揮している
。

（以下余白） 第２表 この他の実施例による焼結体の機械的性質を第３表に示
す。

（以下余白） この場合、バインダーの組成は何れもパラフィンワック
ス６０重量％、ポリエチレン２０重量％、ホウ酸エステ
ル系分散剤２０重量％とじた。

又、射出成形品を２５０℃にて１６時間脱バインダーし
た后の製品外観は何れも良好であった。

本発明は射出成形をする組成物として特に有効であるこ
とは、本発明実施例に用いたものと同一の組成の焼結用
粉末のみを用い通常の粉末冶金法による圧縮成形肩に焼
結した場合の機械的強度を示す第４表から明らかな所で
、第４表のものは第３表のものより機械的強度が低い値
を示している所から理解されるであろう。

（以下余白） （発明の効果） 本発明によれば、金属もしくは合金の焼結用粉末を用い
て得られる射出成形体の脱バインダー工程の処理時間を
最終製品の性状に何等の影響を与える事なく太幅に減縮
する事が容易になる為、特に形状複雑な薄物部品などに
於いて射出成形法による粉末冶金製品を廉価にして安定
した状態で供給する事を可能にし、精密工業界に寄与す
るところ大なるものである。

一以上一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属及び合金の１種もしくは２種以上よりなる焼結
   用粉末と、バインダーとから成る組成物であり、該バイ
   ンダーは重量比にて１０〜８０％の低密度ポリエチレン
   、１０〜８０％のパラフィン系ワックス及び５〜３５％
   のホウ酸エステルを含み、上記焼結用粉末と上記バイン
   ダーとの配合割合が容積比にて前者が３０〜７０％、後
   者が７０〜３０％であることを特徴とする射出成形用組
   成物。 ２、焼結用粉末が純鉄、ステンレス鋼、カルボニル鉄及
   び純コバルトより選ばれた１種もしくは２種以上の粉末
   であり、ホウ酸エステルがトリグリコールジボレート類
   、トリアルキルボレート類、グリセロールボレート類及
   びアルキンボレート類より選ばれた１種もしくは２種以
   上である請求項１記載の射出成形用組成物。 ３、脱バインダー処理が１２〜３０℃／ｈｒ、２５０〜
   ３００℃にて実施される請求項１又は２記載の射出成形
   用組成物。