JPH02163302A - 射出成形粉末冶金用組成物の製造方法 - 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、射出成形粉末冶金用として１吏用して手法精
度か優れている製品を製造することができる射出成形粉
末冶金用組成物の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、機械部品の多様化にともない複雑形状品に対する
要求が高まってきている。そこで、粉末冶金の分野にお
いて、プラスチックスの成形に用いる射出成形機とほぼ
同じ構造の射出成形機を用いて、金属粉末とバインダー
とを混合した組成物を射出成形し、成形品を、脱バイン
ダーした後、加熱焼結することによって複雑形状品を得
る射出成形粉末冶金法が行なわれている。この射出成形
粉末冶金法は、金属粉末組成物を形成する際のバインダ
ー量を多量に使用する必要があるために、脱バインダー
後の成形体は、多孔質のものとなり、焼結水密度が上ら
ない。そこで、射出成形用粉末として、通常の粉末冶金
に使用する金属粉末を使用せず、成形体を焼結したとき
高密度の焼結体が得られ易いような焼結性の高い微粉末
を用いるか、あるいは、射出成形時にバインダー量を減
らし得るような充填性に優れた球状の粒子形状をもった
粉末を用いて、高密度焼結体を得るような工夫がなされ
ている。すなわち、射出成形用原料粉末として、微粉の
水アトマイズ粉末や５０μｍ以下の分級された球状のガ
スアトマイズ粉末を用いて、これらの粉末をバインダー
と混合−混練して射出成形用組成物を製造することが行
なわれている。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、水アトマイズ法によって得られた粉末は
、微粉末ではあるが、粒子形状が不定形であるために、
組成物のバインダー量が４５容量％以上の多量を添加す
る必要があり、脱バインダー処理後の成形体の強度が弱
く、取扱い性が悪く、その上、焼結体中に、そりやボイ
ドなどの形状欠陥が生じるという問題がある。一方、ガ
スアトマイズ法によって得られた粉末は、平均粒径が５
０μｍ以上であり、射出成形粉末冶金に供する粉末とし
ては、粒度が粗いために組成物の射出成形性が悪く、そ
の上、成形体の焼結性も悪く、そのままでは焼結密度を
上げることができない。そのためにガスアトマイズ粉の
場合は、平均粒径５０μｍ以下のものに分級して用いる
ことが必要であり、ガスアトマイズ法によって得た粉末
の一部分しか使用できず、コスト高になる不利益がある
という問題があった。

本発明は、前記問題を解決し、寸法精度のよい射出成形
粉末冶金製品を製造し得る射出成形粉末冶金用組成物の
製造方法を得ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、前記問題を解決し、前記目的を達成する
ために鋭意研究を重ねた結果、機械的手段によって粒度
分布を変化させることなく不定形の金属粉末を球状化し
得るという知見に基づいて、機械的球状化処理した金属
粉末とバインダーとを特定割合に混練することによって
、射出成形用組成物のバインダー量を低減しながら目的
を達し得ることを見出して本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、形状が不定形で平均粒径が５０μ
ｍ以下の金属粉末を機械的球状化処理し、得られた球状
化した金属粉末１１容量部に対して９容量部以下のバイ
ンダーを混合−混線する射出成形粉末冶金用組成物の製
造方法である。

本発明において使用する形状が不定形の金属粉末として
は、たとえば、水アトマイズ法によって得た金属粉末で
あって、平均粒径が５０μｍ以下、好ましくは、２０μ
ｍ以下の金属粉末を使用する。

しかして、平均粒径を５０μｍ以下と限定したのは、５
０ノ１ｍを超えると、金属粉末の焼結活性度が低下し、
高密度の焼結体が得られないからである。

機械的球状化処理とは、たとえば、ジェットミル、ビン
ミル、ハンマーミルなどのような衝撃式粉砕機のような
機械的手段によって、形状が不定形の金属粉末を、粉末
同志あるいは硬度が高い部材の面に金属粉末を衝突させ
ることによって、不定形の金属粉末を球状化する手段で
あって、この球状化処理を１回行なうだけでもバインダ
ー量を低減できるが、数回繰返しても粒度分布に変化を
及ぼすことがなくバインダー量を低減し得るものである
。

又、バインダーとしては、金属粉末と化学反応を生じる
ことなく、加熱した際、組成物に流動性を付与でき、さ
らに、容易に脱バインダーできるといったような特性を
有する、たとえば、エチレン重合体やワックスのような
熱可塑性がある少な。

くとも１種類の化合物と、必要に応じて、適当な濡ノ゛
仁剤を添加して使用するものである。

球状化した金属粉末とバインダーとの混合比率は、金属
粉末１１容星部に対してバインダ−９容量部以下とする
。これは、バインダーが９容量部を超えると、脱バイン
ダー後の成形体強度がいちじるしく低下し、その上、焼
結処理した後の焼結体の密度が低く、形状や内部欠陥が
多い焼結体となるからである。

このように配合した金属粉末とバインダーとは、たとえ
ば、加熱されたプラネタリ−ミキサー中において十分に
混練する。

（実施例） 次に、本発明の実施例を述べる。

実施例　１ 水アトマイズ法によって製造された市販の５ＵＳ３１６
［粉（−３２５メツシユ、粒径４４μｍ以下）を、ビン
ミルを使用して、１回３０分間づつの球状化処理を１〜
５回繰返し行なった球状化ＳＯ３３１６１−粉を調整し
た。

原料ＳＵＳ　３１６　Ｌ粉及び球状［ヒ処理１〜５回行
なった各球状化ＳＵＳ　３１６　Ｌ粉に、バインダーと
して、エチレン共重合体を使用して、それぞれ添加量を
変え加熱混練した組成物として、プラスチックスの流れ
性評価（ＪＩＳ　Ｋ　７２１０）に使用するメルＩ、フ
ローインデックサーを使用し、組成物を１５０℃に加熱
し、オリフィス管から流出する組成物の流量が１００　
ｇ／’分となったときのバインダー量を、その組成物の
球形化金属粉末に対する好適なバインダー量として決定
した。

このようにして得られた各組成物を射出成形粉末冶金法
によって、プラスチックスの射出成形に１吏用する射出
成形機と同様な装置を使用して、１０燗入１５ｍｍｘ７
ｍｍの板片形状に成形した後、公知の方法でバインダー
を加熱除去する脱バインダー処理を経て、真空雰囲気中
で１０℃／分の昇温速度で８００℃まで加熱した後、ａ
ＯＯ℃で６０分間保持して脱ガス処理を行ない、１３５
０℃まで２０℃／′分の昇温速度で加熱し、１３５０℃
で６０分間保持した後、冷却を行なう焼結処理を行なっ
て焼結体を製造した。

水アトマイズＳＯ３３１６Ｌ粉の球状化処理前（比較例
に相当する）及び球状化処理を５回繰返して行なった後
の粒度分布を測定し、結果を表１に示し、球状化処理前
（比較例に相当する）及び５凹球状化処理を行なった後
の走査電子顕微鏡写真を撮影した結果を第１図に示す。

なお、第１図（ｉ）は球状化処理前、（１１）は球状化
処理後を示す。

次に、球状化処理前（比較例に相当する）及び各球状化
処理口ごとの金属粉末について、容器中に振動を加えな
がら金属粉末を充填したときの密度としてタップ密度を
求め、球状化処理回数との関係を第２図に示し、球状化
処理回数と組成物のバインダー量との関係を第２図に示
す。

さらに、球状化処理をせずに焼結体を製造したとき（比
較例に相当する）及び球状化処理口ごとの金属粉末を使
用して焼結体をそれぞれ製造し、それぞれについて１０
団の辺の寸法測定を行ない、これらの結果を表２に示し
た。

表　　１ これらの結果から、表１に示されるように、球状化処理
によっては、金属粉末の粒度分布が変化せずに、第１図
に示すように、粉末粒子が球状となり、この結果、第２
図に示すように、金属粉末のタップ密度すなわち充填性
か向上し、金属粉末をピンミルによる球状化処理を１回
以上行なうことによって、組成物のバインダー量を４５
容量％以下、すなわら金属粉末１１容量部に対して９容
置部以下に低減することができ、表２に示すように、焼
結時の収縮量を低下させることができ寸法精度が向上し
得ることがわかる。

実施例　２ ジェットミルを使用して球状化処理を１〜３回行なうよ
うにした以外は、実施例１と同様にして組成物を調製し
、焼結体を製造した。これらの操１ｔの間及び後に、実
施例１と同様な各測定を行ない、ジエッｌへミルによる
球状化処理前後の粒度分布を表３に示し、球状化処理前
後における粒子形状を走査電子顕微鏡によって撮影した
結果を第３図に示し、球状化処理回数に対する金属粉末
のタップ密度及びバインダー量との関係を第４図に示す
。なお、本例においても、球状化処理前のものは、実施
例１同様に比較例に相当するものである。

表　　３ これらの結果から、この例においても実施例１と同様に
、ジェットミルによる処理によって、粒度分布を変える
ことなく球状（ヒし得、この結果、バインダー量を４５
容量％以下に低減し得ることが認められた。

（発明の効果〉 本発明は、特定粒径で不定形の金属粉末を機械的球状化
処理した後に、特定割合に球状化金属粉末とバインダー
とを配合する組成物とするものであるから、金属粉末の
粒度分布を変えることなく球状化し得、バインダー量を
低減し得、焼結１水とした場合の寸法精度を向上し、欠
陥を減少し得るなど顕著な効果か認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ｉｌ及び（ｉｉ）は、本発明に使用する金属粉
末の球状化処理前（ｉ）及びピンミルによる球状（ヒケ
８理を５回繰返し行なったｒ＆　（ｉｉ　）の粒子形状
例を走査電子顕微鏡によって示すＸ線写真、第２図は、
ピンミルによる球状化処理回数とバインダー量及びタッ
プ密度との関１系を示す図、第３図（ｉｌ及び四ｉ）は
、ジエツＩ・ミルを使用した場合の第１図と同様なＸ線
写真、第４図は、ジェットミルを使用した場合の第２図
と同様な図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）形状が不定形で平均粒径が５０μｍ以下の金属粉末
   を機械的球状化処理し、得られた球状化した金属粉末１
   １容量部に対して９容量部以下のバインダーを混合−混
   練することを特徴とする射出成形粉末冶金用組成物の製
   造方法。