JPH02294405A - 射出成形金属部品の脱ワックス方法 - Google Patents
射出成形金属部品の脱ワックス方法Info
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- JPH02294405A JPH02294405A JP2096591A JP9659190A JPH02294405A JP H02294405 A JPH02294405 A JP H02294405A JP 2096591 A JP2096591 A JP 2096591A JP 9659190 A JP9659190 A JP 9659190A JP H02294405 A JPH02294405 A JP H02294405A
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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。
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／結合剤一混合物からの射出成形金属部
品〔金属射出成形法（ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎＭｏｕｌｄｉｎｇ ） ）からの脱ワックス法に係る
ものである。
品〔金属射出成形法（ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎＭｏｕｌｄｉｎｇ ） ）からの脱ワックス法に係る
ものである。
金属射出成形法（ ＭＩＭ ）の応用が、古典的なプレ
スおよび焼結技術では後加工なしには裂造することので
きないような複雑な形状の小部品の製造を可能にしてい
る。
スおよび焼結技術では後加工なしには裂造することので
きないような複雑な形状の小部品の製造を可能にしてい
る。
ＭＩＭにしばしば利用される合金は、Ｆｅ＋Ｆｅ−”
＋ Ｆｅ ｐおよびステンレス謂テある。
＋ Ｆｅ ｐおよびステンレス謂テある。
（従来技術）
この方法の基礎になる処理は、米国特許第４１９７１１
８号および第４ １１３ ４８０号の中に、みられる。
８号および第４ １１３ ４８０号の中に、みられる。
この場合には、しばしばカルボニル鉄粉末（ＣＥＰ）お
よび別の合金粉末との混合物である微粉状の金属粉末が
、結合剤と混合されて、射出成形法にょり成形部品の形
で成形される。次に焼結によって約９４％の最終密度成
形品が得られる。
よび別の合金粉末との混合物である微粉状の金属粉末が
、結合剤と混合されて、射出成形法にょり成形部品の形
で成形される。次に焼結によって約９４％の最終密度成
形品が得られる。
この結合剤は、混合物に、射出成形に必要な粘度を与え
るべきであり、これによって素地を形作ることができる
。次にこの結合剤を除去するのは、この方法の時間消費
を決め品質を決める因子となっている。
るべきであり、これによって素地を形作ることができる
。次にこの結合剤を除去するのは、この方法の時間消費
を決め品質を決める因子となっている。
結合剤として、低分子量、熱可塑性プラスチック、ワッ
クス、樹脂および特別な添加物からの多成分系が用いら
れるが、またセルロースペースノ水溶性結合剤も使用さ
れる。
クス、樹脂および特別な添加物からの多成分系が用いら
れるが、またセルロースペースノ水溶性結合剤も使用さ
れる。
いかなる結合剤システムが用いられるかは、第一に粉末
粒度および粉末形状に関係してくる。最終混合物に対す
る結合剤の重量比率は、はぼ７％と２０％との間にある
（米国特許第３ ９８９ ５１８号、英国特許第８０８
５８３号）。
粒度および粉末形状に関係してくる。最終混合物に対す
る結合剤の重量比率は、はぼ７％と２０％との間にある
（米国特許第３ ９８９ ５１８号、英国特許第８０８
５８３号）。
実際上では、益々熱可塑性バインダーが使用されている
。特にここでは、ポリエチレンおよびその低分子量ワッ
クスが挙げられる。
。特にここでは、ポリエチレンおよびその低分子量ワッ
クスが挙げられる。
結合剤の除去は、多くの方法で行なうことができる。例
えば、英国特許第７７９ ２４２号、米国特許第３ ９
８９ ５１８号および米国特許第４ ４３１ ４４９号
は、各種結合剤の熱分解を開示している。
えば、英国特許第７７９ ２４２号、米国特許第３ ９
８９ ５１８号および米国特許第４ ４３１ ４４９号
は、各種結合剤の熱分解を開示している。
しかしながら、また各種溶剤中に溶解させることで結合
剤を抽出する方法（米国特許第４ １９７ １１８号、
米国特許第４ ４０４ １６６号）および抽出を加圧下
に行なう方法（西ドイツ特許第３１ ２０ ５０１号）
等が、見出される。
剤を抽出する方法（米国特許第４ １９７ １１８号、
米国特許第４ ４０４ １６６号）および抽出を加圧下
に行なう方法（西ドイツ特許第３１ ２０ ５０１号）
等が、見出される。
しかしながら、ここでもまた実際上は、安価で、技術的
に迅速な熱分解法が支配的に普及している。
に迅速な熱分解法が支配的に普及している。
脱ワックス工程に必要な所要時間は非常に多種多様であ
って、数日間を要するものまである。
って、数日間を要するものまである。
このように長時間を必要とするのは、成形部品を急速に
加熱すると熱可塑性結合剤の液化および気化によって、
内部に強い圧上昇が起こるのを避けるためである。
加熱すると熱可塑性結合剤の液化および気化によって、
内部に強い圧上昇が起こるのを避けるためである。
従って急速に脱ワックスしようとすると、しばしば成形
部品の大きな変形が起こり、亀裂または発泡が生ずる結
果となる。
部品の大きな変形が起こり、亀裂または発泡が生ずる結
果となる。
ＭＩＭ一方法をさらに改良するためには、脱ワックスサ
イクルを短時間Ｋするような困難な努力が、行なわれな
ければならない時期になっている。
イクルを短時間Ｋするような困難な努力が、行なわれな
ければならない時期になっている。
（発明の目的）
従って本発明の使命は、金属／結合剤一混合物の必要と
する脱ワックスサイクルを短縮できるように変化させる
こと、およびこのようにして製造され焼結された部品の
密度を改良することにある。
する脱ワックスサイクルを短縮できるように変化させる
こと、およびこのようにして製造され焼結された部品の
密度を改良することにある。
（発明の構成）
この本発明の使命は、特許請求の範囲第１項から第６項
までの記載による特徴によって解決される。
までの記載による特徴によって解決される。
本発明は、特に金属／結合剤一混合物の金属部分Ｋ係る
ものである。この場合に、実用される結合剤としては、
４種類成分からなる合成樹脂混合物（長鎖ポリエチレン
および各種の異なった融点を有する３種類のポリエチレ
ンワックス）が用いられる。
ものである。この場合に、実用される結合剤としては、
４種類成分からなる合成樹脂混合物（長鎖ポリエチレン
および各種の異なった融点を有する３種類のポリエチレ
ンワックス）が用いられる。
このほかにまた、別の結合剤システム、例えばポリスチ
ロールおよびポリプロピレンも、使用することができる
。
ロールおよびポリプロピレンも、使用することができる
。
酸化鉄添加物が脱ワックスを容易にすると共に、同時に
また金属中の炭素含量を低下することもできることは、
驚くべきことであった。本発明方法を使用するのには、
金属／結合剤一混合物の金属として純粋な鉄を使用する
ことと、酸化鉄を使用することとが、有利な特徴となっ
ている。
また金属中の炭素含量を低下することもできることは、
驚くべきことであった。本発明方法を使用するのには、
金属／結合剤一混合物の金属として純粋な鉄を使用する
ことと、酸化鉄を使用することとが、有利な特徴となっ
ている。
好適には、カルボニル法を使って製造された酸化鉄を、
酸化鉄として使用することである。
酸化鉄として使用することである。
この場合には、ペンタカルボニル鉄（ Ｆｅ （ＣＯ）
５：）が、過剰の酸素存在下で燃焼される。このよう
にして、５乃至１２０ｍＺｉ’の高い比表面積を有する
非常に微粉の酸化鉄（５乃至８ ０ ｎｍ ）を、得る
ことができる。
５：）が、過剰の酸素存在下で燃焼される。このよう
にして、５乃至１２０ｍＺｉ’の高い比表面積を有する
非常に微粉の酸化鉄（５乃至８ ０ ｎｍ ）を、得る
ことができる。
この酸化物を非常に強力に金属と混合処理することで、
金属と酸化物の間に緊密な結合を生じさせることが、効
果的である。これは、好適には、回転式または振動式ボ
ールミル中での粉砕によって、達成される。
金属と酸化物の間に緊密な結合を生じさせることが、効
果的である。これは、好適には、回転式または振動式ボ
ールミル中での粉砕によって、達成される。
この酸化物は、金属に対して、２乃至３０重量係、好適
には４乃至１０重量係で加えられる。
には４乃至１０重量係で加えられる。
酸化物の表面積は、１０乃至１２０ ｒｒＶｆｔ ，好
適には７０乃至１１０シ々である。
適には７０乃至１１０シ々である。
このようにして製造された金属／酸化物／結合剤一混合
物から熱可塑性結合剤を除去する際には、必要となる時
間の明らかな減少が確認された。
物から熱可塑性結合剤を除去する際には、必要となる時
間の明らかな減少が確認された。
このようにして、酸化物を除いた金属／結合剤一混合物
からの部品は、３６時間の加熱処理後に発泡と亀裂を示
した。
からの部品は、３６時間の加熱処理後に発泡と亀裂を示
した。
これに対して、４乃至１０重量％のカルボニル鉄オキシ
ドを含む金属／酸化物／結合剤一混合物の粉砕から製造
された部品の場合には、既に約１４時間の加熱処理後に
おいても、亀裂または発泡は全く検知されなかった。
ドを含む金属／酸化物／結合剤一混合物の粉砕から製造
された部品の場合には、既に約１４時間の加熱処理後に
おいても、亀裂または発泡は全く検知されなかった。
このほかに、酸化物含量を増加させて加熱処理すること
の有効性は、ある程度の限度まで、比例して効力を増強
させている。
の有効性は、ある程度の限度まで、比例して効力を増強
させている。
金属成分として利用されるベー・アー・エス・二フ社（
ＢＡＳＦ社）のカルボニル鉄粉末ＯＭは、約０． ９
％の炭素含量を有している。
ＢＡＳＦ社）のカルボニル鉄粉末ＯＭは、約０． ９
％の炭素含量を有している。
酸化物なしで製造される部品のワックス除去処理後では
、３６時間後においてさえ、なお１．２％の炭素含量が
確詔されており、これは結合剤残量が存在しているため
である。
、３６時間後においてさえ、なお１．２％の炭素含量が
確詔されており、これは結合剤残量が存在しているため
である。
約５重量％のカルボニル鉄オキシドを含んでいる部品の
場合には、既に１４時間後に炭素含量が１％に減少して
いた。
場合には、既に１４時間後に炭素含量が１％に減少して
いた。
酸化物の比表面積は、結合剤除去において似たような影
響を示した。
響を示した。
比表面積の影響は、焼結部品の密度において特に明瞭で
あった。酸化物の比表面積が増加するのに比例して、焼
結部品の密度が上昇する。
あった。酸化物の比表面積が増加するのに比例して、焼
結部品の密度が上昇する。
きわたったこととしては、１１０ｍ２／ｇ比表面積を有
するカルポニル鉄オキシドでは、最小の必要時間で結合
剤除去ができ、焼結部品の最高密度が測定された。
するカルポニル鉄オキシドでは、最小の必要時間で結合
剤除去ができ、焼結部品の最高密度が測定された。
（実施例）
実施例
射出成形のために必要な混合物は、以下のようにして製
造された： 金属／結合剤一混合物 市販のベー・アー・エス・エフ社（ ＢＡＳＦ 社’）
のカルボニル鉄粉末ＯＭが、現行の操作法で４−リッタ
ーシグマー混合器中に仕込まれた。混合器が加熱されて
、１７０℃に達した。次に、上述の４種類合成樹脂を予
め混合してある結合剤が、ゆっくりとカルボニル鉄粉末
に加えられた。
造された： 金属／結合剤一混合物 市販のベー・アー・エス・エフ社（ ＢＡＳＦ 社’）
のカルボニル鉄粉末ＯＭが、現行の操作法で４−リッタ
ーシグマー混合器中に仕込まれた。混合器が加熱されて
、１７０℃に達した。次に、上述の４種類合成樹脂を予
め混合してある結合剤が、ゆっくりとカルボニル鉄粉末
に加えられた。
この混合物質がペースト状の硬さになった時点でーこの
時点は非常に正確に再現できるものであったー混合物が
さらに２０分間混合器中に置かれた後で、熱い状態で混
合器から出された。
時点は非常に正確に再現できるものであったー混合物が
さらに２０分間混合器中に置かれた後で、熱い状態で混
合器から出された。
冷却された状態の混合物質からなる塊が、次に顆粒製造
機中で顆粒に加工されることができた。
機中で顆粒に加工されることができた。
この顆粒が通常の射出成形機で、約１２ｃＩｎ直径の小
型円形部品が成形され、この厚さは２■であった。
型円形部品が成形され、この厚さは２■であった。
金属／酸化物／結合剤一混合物
シグマー混合器中の混合から射出成形までの工程は、金
属／結合剤一混合物の場合と同じであった。混合工程の
前に、金属粉がカルボニル鉄オキシドと一緒に、２００
− ＩＪッター・粉砕器中で粉砕された。粉砕器は、
６０ｋ｝製品と２００ｋｇ粉砕ボール〔サイルペブ（
Ｃｙｌｐｅｂｓ ） ］で満され、１５回／分回転で処
理された。
属／結合剤一混合物の場合と同じであった。混合工程の
前に、金属粉がカルボニル鉄オキシドと一緒に、２００
− ＩＪッター・粉砕器中で粉砕された。粉砕器は、
６０ｋ｝製品と２００ｋｇ粉砕ボール〔サイルペブ（
Ｃｙｌｐｅｂｓ ） ］で満され、１５回／分回転で処
理された。
実施例１
金属／結合剤一混合物から製造された部品は、結合剤除
去のために、窒素中で室温から約４８０℃まで直線的な
温度上昇で加熱されて、１時間最終温度に保持された。
去のために、窒素中で室温から約４８０℃まで直線的な
温度上昇で加熱されて、１時間最終温度に保持された。
加熱炉は、常に１２０ １／ｈの窒素で掃気された。結
合剤の含量は、８重量％であった。
合剤の含量は、８重量％であった。
ａ）温度上昇速度 約３ ２ Ｖｈ
重量損失 約６％
Ｃ一含量 約１．２％
ｂ）温度上昇速度 約１ ３ Ｖｈ
重量損失 約８％
Ｃ一含量 約１．２％
すべての部品には、亀裂が入り発泡を示した。
二三の部品は、このほかに大きく変形した。
焼結工程は、すべての実施例に対して同一に保たれた。
水素雰囲気中で９００℃に加熱されて、この温度が１５
分間保持された。続いて１２００ ｍ：：に加熱されて
、４時間保持された。次に加熱炉が、室温まで冷却され
た。
分間保持された。続いて１２００ ｍ：：に加熱されて
、４時間保持された。次に加熱炉が、室温まで冷却され
た。
実施例ｌに従って処理された部品は、最高密度として約
７． ２ ｆＩ−／ｃｍ に達していた。
７． ２ ｆＩ−／ｃｍ に達していた。
実施例２
表面積１１０ｍ７Ｐを有するカルボニル鉄オキシドの５
重量％が、上述のように、粉砕器中でカルボニル鉄粉末
と一緒に粉砕されて、続いて上述のように処理された。
重量％が、上述のように、粉砕器中でカルボニル鉄粉末
と一緒に粉砕されて、続いて上述のように処理された。
部品は、やはりまた窒素下で、熱処理にかけられた。
ａ）温度上昇速度 約３ ２ ’Ｃ／ｈ重量損失 約７
％ Ｃ一含量 約１％ すべての部品において、発泡または亀裂が観察されなか
った。これらの部品は、脱ワックス後に良好な作業性を
示した。焼結部品の最高到達密度は約７． ６ ＶｃＷ
Ｌに達した。
％ Ｃ一含量 約１％ すべての部品において、発泡または亀裂が観察されなか
った。これらの部品は、脱ワックス後に良好な作業性を
示した。焼結部品の最高到達密度は約７． ６ ＶｃＷ
Ｌに達した。
代理人 弁理士 田 代 恣 治
Claims (6)
- （１）金属／結合剤−混合物に金属酸化物が加えられる
ことを特徴とする、金属／結合剤−混合物からの射出成
形金属部品から脱ワックスする方法。 - （２）合金金属部品の場合に、望ましい合金成分である
金属の酸化物が使用されることを特徴とする、請求項１
記載の方法。 - （３）金属酸化物が酸化鉄であることを特徴とする、請
求項１および２のいずれか１項に記載の方法。 - （４）酸化鉄がほぼ球形を示し、鉄カルボニルの燃焼に
よって製造されることを特徴とする、請求項１から３ま
でのいずれか１項に記載の方法。 - （５）酸化鉄が比表面積１０乃至１２０ｍ＾２／ｇを示
すことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１
項に記載の方法。 - （６）酸化鉄が特に強く金属部分に結合していることを
特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載
の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE3912298A DE3912298A1 (de) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Verfahren zum entwachsen und zur verbesserung der eigenschaften spritzgegossener metallteile |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US5009841A (ja) |
| EP (1) | EP0392405B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02294405A (ja) |
| AT (1) | ATE109049T1 (ja) |
| DE (2) | DE3912298A1 (ja) |
| DK (1) | DK0392405T3 (ja) |
| ES (1) | ES2057239T3 (ja) |
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- 1990-04-07 DE DE59006550T patent/DE59006550D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1990-04-13 JP JP2096591A patent/JPH02294405A/ja active Pending
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