JPH02107704A - 射出成形粉末焼結体の製造方法 - 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】 〔概要〕 金属粉末を射出成形して成形体を形成した後に高温焼成
して焼結体を得る製造方法に関し、成形体の脱脂時間を
短縮でき、且つ亀裂、膨れなどのない脱脂体を得ること
を目的とし、平均粒径が１０μｍ以上の金属粉末と溶融
粘度が低いバインダとを使用し、脱水現象が生じない程
度の低圧で射出成形を行い、射出成形体を得た後、この
射出成形体をバインダの溶融温度に加熱しながら加熱加
圧処理を行って脱水現象を生ぜしめてバインダを滲出さ
せ、次に通常の脱バインダ処理を行って脱脂体を得た後
、この脱脂体を焼結することにより射出成形粉末焼結体
の製造方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は射出成形体の脱脂時間を短縮した射出成形粉末
焼結体の製造方法に関する。

金属を用いて寸法精度の高い成形体を得るには切削加工
を行うのが通例であるが、材質が硬く、また脆くて旋盤
加工などが困難な加工品がある。

例えば、鉄・硅素（Ｆｅ−５ｉ）合金などの軟磁性合金
を用いて形成されるマグネット・ベースやモータのヨー
クなどがこれに当たり、材質が硬くて脆いために切削加
工による場合には製造収率が低下する。

一方、金属粉末を有機バインダと混合した後、必要とす
る形状に射出成形し、これを炉中に置き、徐々に昇温し
で熱可塑性樹脂を分解させて脱バインダ処理を行った後
に焼結する方法があり、この方法は上記のような材料の
加工に適し、製造収率が高いと云う特徴がある。

本発明は後者の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

射出成形粉末焼結体の製造工程は混練、射出成形、脱脂
、焼結の各工程から構成されている。

こ＼で、混練は原料となる金属粉末とを機バインダとを
混練して射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｌｄ）　
Ｌ／易くするものであるが、従来より平均粒径が１０μ
ｍ以下の原料粉末が、またバインダとしてはパラフィン
ワックス、ポリエチレン、ポリエチレングリコールなど
の低溶融粘度のバインダが使用されている。

こ−で、平均粒径として１０μｍ以下の粉末を使用する
理由は、射出成形体の取り扱い（ハンドリング）を容易
にするためには密に充填する必要があり、通常１　ｔｏ
ｎ／ｃｍ”程度の圧力を加えて成形が行われているが、
高圧が加わった場合に原料粉末とバインダとが分離する
現象（脱水現象）が起ることによる。

そして、脱水現象は原料粉末の平均粒径が大きくなるに
従って生じ易くなる。

そのため、平均粒径が１０μｍ以下の微粉末が使用され
ているが、原料粉末の平均粒径が小さくなるに従って材
料の価格は上昇している。

次に、成形体は焼結に先立って脱バインダ処理による脱
脂が必要である。

この脱バインダ処理は通常加熱によるバインダの熱分解
により行われるが、この際にバインダのガス化による体
積の膨張に起因して成形体に亀裂や膨れなどの不良が発
生し易い。

これを防止する方法として、成形体の置かれている雰囲
気を４〜１０　Ｋｇ／ｃｍ２に加圧しながら加熱するこ
とによりガス化による体積膨張を抑制しながらバインダ
を溶出分解・飛散させるなどの方法も行われているが、
基本的には昇温速度を緩やかにし、脱脂時間を長くとっ
てバインダの分解をゆっくりと行う方法がとられている
。

以上のように、従来は射出成形に当たって脱水を防くた
めに平均粒径が１０μｍ以下の微粉末を使用し、バイン
ダの使用量をなるべく少なくして高圧で射出成形を行っ
て成形品を作り、その後、長時間をかけてバインダの除
去を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上記したように従来は脱水現象を避けるために平均粒
径が１０μｍ以下の高価な微粉末を使用し、また長時間
をかけて脱バインダ処理を行っているために焼結体のコ
スト上昇を生じていることが問題で、この解決が低コス
ト化のための課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は平均粒径が１０μｍ以上の金属粉末と溶融
粘度が低いバインダとを使用し、脱水現象が生じない程
度の低圧で射出成形を行い、射出成形体を得た後、この
射出成形体をバインダの溶融温度に加熱しながら熱間静
水圧を加えて脱水現象を生じさせてバインダを滲出させ
、次に通常の脱バインダ処理を行って脱脂体を得た後、
この脱脂体を焼結する射出成形粉末焼結体の製造方法を
とることにより解決することができる。

〔作用〕

本発明は脱水現象を効果的に利用することにより焼結体
のコスト低減を実現するものである。

すなわち、本発明は今まで射出成形処理において脱水現
象を防ぐために平均粒径が１０μｍ以下の金属粉末を使
用していたのに対し、平均粒径が１０μｍ以上の粉末を
使用するものである。

この場合、従来の加圧条件例えば１　ｔｏｎ／ｃｍ”程
度の圧力では当然に脱水現象が生じるので、成形圧を下
げて脱水現象が発生しない程度の低圧で射出成形を行う
必要がある。

こ＼で、脱水現象を生じない限度圧は粒径、バインダの
種類、添加量などにより変化し、−概には決められない
。

なお、充分な流動性を確保するためには、従来よりも若
干バインダの添加量を増しても差支えない。

次に、本発明は、脱バインダ処理として成形体を多孔質
で耐熱性のある基板の上に置き、これをアルミナ（Ａ１
ｚＯ＋）や二酸化硅素（ＳｉＯ□）のような耐熱性の粉
末の中に埋没し、熱間静水圧（Ｈ。

ｔ　Ｔｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ略称旧Ｐ）を加え
ながらバインダの溶融温度にまで加熱することにより脱
水現象を生じさせ、バインダを滲み出させ、多孔質な基
板あるいは粉末中に吸収させるものである。

この、熱間静水圧処理によりバインダの滲み出しとは逆
に成形体中の粉末は内部に集まるので、粉末が密に詰ま
ったものとなり、また、ハンドリングのために成形体中
にバインダを若干残す必要もない。

従って、成形体に含まれているバインダの量が少なく、
従来の脱脂工程にくらべて処理時間を短縮することがで
き、また亀裂や膨れなどは殆ど発生しない。

なお、金属粉末とバインダとを使用して加圧成形を行っ
た際、成る圧力以上では金属粉末とバインダとの可塑性
状態の混合物からバインダが滲みだすようにして金属粉
末とバインダに分離することを「脱水現象」と称する。

〔実施例〕

実施例１： 平均粒径２５μｍの鉄・クローム・ニッケル（Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ）合金粉末とワソスク系バインダとを混練し、
これを０．１　ｔｏｎ／ｃｍ”の低圧条件で射出成形し
、５Ｘ４Ｘ５０ｍｍの棒状試験片を得た。

なお、バインダの添加量は通常の添加量よりも５容量％
多い５０容量％とした。

この試験片を多孔質なアルミナ板の上に置き、これをア
ルミナ粉末中に埋没させ、バインダの溶融温度である８
０℃で２　ｔｏｎ／ｃｍ”の条件の熱間静水圧（ＨＩＰ
）を３０分加えた。

この熱間静水圧処理によりバインダは約６０％が滲み出
しており、試験片の大きさは少し減少して４．５　Ｘ３
．６　Ｘ４５＋ｎになった。

次に、この試験片を窒素（Ｎ２）雰囲気中で昇温速度を
１００℃／ｈで２０℃から４２０℃まで上昇させて脱脂
したが、亀裂や膨潤は発生しておらず、バインダは総て
飛散しているのに拘らずハンドリングは良好であり、こ
の試験片を焼結し密度が９４．５％の焼結体を得ること
ができた。

比較例１： 平均粒径が８μｍと１５μｍのＦ・＋−Ｃｒ−Ｎｉ合金
粉末を用い、実施例１と同じ方法で同一形状の試験片を
作った。

そして、実施例１と同じ条件の熱間静水圧（ＨＩＰ）を
３０分加えたが、平均粒径が８μｍのものは脱水現象は
発生しておらず、また１５μｍのものはバインダは２０
％しか滲出していなかった。

また、この試験片をＮ２雰囲気中で昇温速度を１００℃
／ｈで２０℃から４２０℃まで上昇させて脱脂したとこ
ろ、亀裂や膨潤が発生し良品を得ることができなかった
。

以上説明したように、脱水処理には熱間静水圧処理（旧
Ｐ）を用いるのがよいが、試験片が単純形状の場合には
ホットプレス（ＨＰ）や温間プレスを用いても同様な結
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば平均粒径が１０μｍ以上で比較的安価で
取り扱いの容易な金属粉末の使用が可能であり、熱間静
水圧処理（ＨＩＰ）に要する時間を加味しても従来の脱
脂時間を大幅に短縮することができる。

具体的には従来の脱脂法では４８時間程度の加熱が必要
であるが、本発明によれば熱間静水圧処理（ＨＩＰ）に
２時間また脱脂時間４時間程度となる。

また、亀裂や膨れがなく、ハンドリング性の良い脱脂体
を得ることができる。

以上のことから、本発明の実施により焼結体の低コスト
化が達成できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径が１０μｍ以上の金属粉末と溶融粘度が低いバ
   インダとを使用し、脱水現象が生じない程度の低圧で射
   出成形を行い、射出成形体を得た後、該射出成形体をバ
   インダの溶融温度に加熱しながら加熱加圧処理を行って
   脱水現象を生じさせ、バインダを滲出せしめ、次に通常
   の脱バインダ処理を行って脱脂体を得た後、該脱脂体を
   焼結することを特徴とする射出成形粉末焼結体の製造方
   法。