JPH0257618A - 表面粗さの小さい焼結体の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、粉末冶金法によって製造される均かつ表面粗
さの小さい焼結体の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来より、金属粉末から成形体を得、その後焼結して所
望の形状の焼結体を得る粉末冶金法がよく知られている
。　金属粉末から成形体を形成する方法としては、所望
の金属粉末を結合剤（バインダ）と混合し、次いで所望
の形体に形成する。　そして、成形体はグリーン・ボデ
ィと呼ばれるが、このグリーン・ボディを焼結する際に
は、所望の形状、所望の表面構造や強度を持った焼結体
とするために、前記結合剤を除去する必要がある、とろ
こで、このグリーン・ボディからのバインダの除去が不
十分であると、焼結体の品質を損なうばかりか、焼結中
にクラックやバブルを生じ、所望の形状、所望の表面構
造や強度を持った焼結体を得ることができない。　前記
グリーン・ボディからのバインダの除去は、重要かつ困
難なことであり、その方法を誤るとバインダの除去中に
もグリーン・ボディにバブルやクランクが生じ、最後に
はグリーン・ボディが壊れていた。

このため、グリーン・ボディからバインダを除去する方
法や、グリーン・ボディからバインダを十分に除去しつ
つ焼結する方法が、例えば、特公昭６２−３３２８２号
公報、特公昭６１−４８５６３号公報、特開昭５７−１
６１０３号公報などに種々開示されている。　これらの
公報には、いずれも、バインダを好適に取り除くために
、グリーン・ボディを多孔質吸収体上に載置して、グリ
ーン・ボディの全表面から好適かつ十分にバインダを除
去し、グリーン・ボディにバブルやクランクを生じさせ
ないでバインダを十分に除去した脱脂体を得る方法や、
そり後焼結して所望の焼結体を得る方法が開示されてい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、特開昭５７−１６１０３号公報、特公昭６２
−３３２８２号公報および特公昭６１−４８５６３号公
報などに開示された方法で、バインダの除去、焼結を行
なう場合、グリーン・ボディをバインダを吸収する多孔
質吸収体上に載置または接触させてバインダ除去（脱脂
）を行なうため、グリーン・ボディ（成形体）において
多孔質吸収体と接する面の表面性状は粗面となってしま
うという問題かある。

特に、従来より外観が重視される部品、例えば、ネック
レス等では、焼結晶を平研磨、バレル研磨又はパフ研磨
により研磨され、さらにメツキ等の表面処理が施される
ことがある。

外観が重視される場合には、その仕上げ面の表面粗さＲ
ｍａｘは０．５μｍ以下が必要とされる。

ここでＲｍａｘはＪＩＳ　Ｂ　０６０１に定義されてい
るもので、基準長さを０．０８．０．２５．０．８．２
．５．８．２５ｍｍとするとき、断面曲線から基準長さ
だけ抜き取った部分の平均線に平行な２直線で抜き取っ
た部分をはさんだとき、この２直線の間隔を断面曲線の
縦倍率の方向に測定して、この値をマイクロメートルで
表わしたものである。

研磨前の粗さは小さいほど研磨に要する時間および工程
数（例えばバレル研磨では研磨材の粒度、種類−仕上り
程度により逐次かえる）が少なくてすみ、研磨コストは
安くなる。

研磨コストを考慮すると、研磨後の粗さでＲｍａＸ≦０
．５μｍとするには研磨前の粗さはＲｍａｘ≦５μｍが
必要となる。

また、研磨前の粗さにより研磨材の種類、粒度をかえて
研磨するが、一つの部品の各部で表面粗さに差があった
場合には、実際問題、各部の粗さに応じて研磨方法をか
えることができないため、研磨後の表面には粗さの差が
生じる。

または、うねりが残る。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、平均
粒径１２μｍ以下の金属粉末と焼結剤とを混合して成形
した成形体を表面粗さが前記金属粉末の平均粒径の１／
２よりも小さいセラミック板に載せて、脱脂・焼結して
焼結体を得るよう構成することにより、前記焼結体の各
部の表面粗さが小さくかっ、均一であり、例えば研磨す
る場合でも研磨時間および研磨工程数を大幅に減らすこ
とができ、外観の重視される部品に用いることのできる
表面粗さの小さい焼結体の製造方法を提供することにあ
る。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、種々の検討を重ねた結果、平均粒径の細
かい金属粉末を用い、結合剤と混合させたものを成形し
たのち、表面粗さの小さいセラミックス板にのせ、結合
剤を除去し、焼結することにより、表面粗さが均一で、
かつ小さい焼結体の製造を可能ならしめた。

すなわち、本発明は、平均粒径１２μｍ以下の金属粉末
を用い、該金属粉末に結合剤を添加混合して成形した後
、表面粗さＲｍａｘが金属粉末の平均粒径の１／２より
も小さいセラミックス板に載せ、前記成形体中の結合剤
を加熱して除去し、続いて焼結することを特徴とする表
面粗さの小さい焼結体の製造方法を提供するものである
。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明の用いられる金属粉末は、粉末冶金による焼結体
の製造に用いられるものならなんでもよく、例えは、鉄
粉、鋼粉、合金鋼粉、ステンレス鋼粉などの粉末および
鉄系合金粉末、鉄系金属の他、銅、タングステン、ニッ
ケル、コバルトなどの金属粉末およびこれらの金属の合
金粉末などが挙げられる。

本発明において金属粉末の平均粒径を１２μｍ以下とし
たのは、これを越えると、焼結体の表面粗さＲｍａｘが
５μｍを越えるからである。

本発明において、結合剤を添加し混合するのは、複雑な
形状の部品の成形を容易にするためである。

結合剤としては、熱可塑性樹脂、ワックスあるいは両方
混合したものを用いることができる。　熱可塑性樹脂お
よびワックスは、特に限定されるものではなく、成形体
を得るために用いられるものであれば何でもよい。

本発明においては、金属粉末と結合剤とを混合して得た
混合物を成形する際には射出成形が好ましく用いられる
が、押出し、注型等の従来公知の方法も適用できる。

ところで、射出成形法では１０重量％程の結合剤を要す
るが、本発明はこれに限定されるわけではなくその混合
割合は金属粉末、結合剤、成形法および焼結法をに応じ
て適宜窓めればよい。

本発明においては、金属粉末と結合剤との混合物から射
出成形により成形体を作製した後、結合剤を除去し、所
定の温度で焼結するが、結合剤の除去および引き続いて
の焼結において、表面粗さＲｍａｘが前記金属粉末の平
均粒径の１／２であるセラミックス板に載置しておく。

本発明において、成形体をのせるセラミックス板の表面
粗さＲｍａｘを金属粉末の平均粒径の１／２としたのは
、それ以上の粗さのセラミックス板を用いると、均一な
粗さの焼結体が得られないからである。

ここで、焼結剤を除去する方法としては、成形体を前述
の表面粗さの小さいセラミックス板に載置して行うこと
ができればいかなる方法でもよく、例えば、前述した特
開昭５７−１６１０３号公報、特公昭６２−３３２８２
号公報および特公昭６１−４８５６３号公報などに開示
された公知の方法などをも用いることできる。

また、成形体から結合剤を除去後、焼結する方法として
は、前述と同様に、前記成型体を前記セラミックス板に
載置して行うことができればいかなる方法でもよく、金
属粉末の性状、種類および成形体の形状および寸法など
に応じて適宜選ぶことができる。

成形体を焼結する際の温度は１０５０〜１３５０℃であ
るのが好ましい。

本発明においては、成形体を表面粗さの小さいセラミッ
クス板に載置するのは焼結工程のみでもよいが、脱脂工
程および焼結工程の両方とするのが好ましい。

こうして得られた焼結体は表面の粗さが小さく、かつ前
記焼結体においては、前記セラミックス板と接触してい
る部分としてい７１い部分とにおける表面粗さに差の少
ない焼結体である。

従って、外観が重視される部品であっても、研磨時間お
よび研磨工程を大巾に減らすことができる。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

平均粒径５μｍ、平均粒径１０μｍおよび平均粒径１５
μｍのステンレス鋼粉を準備した。

まず、単一粒子系についての実施例を説明する。

各種平均粒径の粉末にそれぞれ熱可塑性樹脂とワックス
を添加混合し加圧ニーダ−を用いて混練した。　この時
の混合比を重量比９１とした。　さらに射出成形機によ
り４０ｍｍＸ２０ｍｍＸ２ｍｍの成形体を作製した。　
つぎにＡｒ７囲気中でｌＯ℃／ｈの昇温速度で６００℃
まで加熱し結合剤を除去したのち、焼結させるため１Ｏ
−３Ｔｏｒ’ｒの圧力で１１５０℃の温度に加熱し１時
１間保持後さらにＡｒ雰囲気中で１３００℃で２時間加
熱保持した。　結合剤の加熱除去および焼結時、試料を
のせるためのセラミックス板の表面粗さが焼結体の表面
粗さに与える影響を調べるため、はぼ真密度に近い（密
度比〜９９％）Ａｌ２Ｏ２（ｔ　ＯＯｍｘ　１００ｍｍ
Ｘ　２ｍｍ）板を液体ホーミング又はラッピングにより
表面粗さＲｍａｘ：０．５μｍ、１．２μｍ、２．３μ
ｍ、４．５μｍ、７．２μｍのＡｌ２２０３板に仕上げ
た。　このＡｌ１２０３板の上に約４０ｍｍｘ２０ｍｍ
の面が接するように置いて焼結した。

表面の性状の評価をつぎに示すようにして行なった。　
すなわち、前述したように小物部品はバレル研磨により
研磨されることが多い。

外観が重要視されるもの例えばネックレス等の表面の粗
さはＲｍａｘで０．５μｍ以下が必要とされる。　バレ
ル研磨後の表面粗さＲｍａｘを０．５μｍ以下にするに
は、研磨コストを考慮するとバレル研磨前の表面粗さは
５μｍ以下でなければならない。　また、前述したよう
にＡＩｌ、□０．板に接している面とそうでない面の表
面粗さが異なるとバレル研磨後、両者の面の仕上げ面の
粗さが異なり、見ばえに差がでてくる。　また、粗さの
異なる面を同一の研磨方法（研磨材の種類、研磨材の大
きさ、研磨時間）で研磨するためＲｍａｘは同じでも片
方の面にうねりが生じる場合がある。　　したがって両
者の面の粗さの差はなければよいが許容出来る粗さの差
（△Ｒｍａｘ）は１μｍである。　以上より焼結面の評
価基準として １）焼結面のいかなる面のＲｍａｘも５μｍ以下である
こと、 ２）Ａｌ２Ｏ２板と接触している面とそうでない面の粗
さの差がＲｍａｘで１μｍ以下であることを採用した。

　表１にその結果を示す。

比較例ＮＯ３８、ＮＯ１９、Ｎｏ、１０ではＡｌ１２０
３板の表面粗さが粉末の平均粒径の１／２より大きいた
め、Ａｌ１２０３板に接している面の粗さとＡｕ２ｏｓ
板に接していない面の粗さが１μｍを越え、（Ｎｏ、８
、Ｎ。

９、Ｎｏ、１０）また、Ａ１１２ｏｓ板に接している面
の粗さが５μｍを越えている。（ＮＯ６９、Ｎｏ、１０
） 比較例、Ｎｏ、１１、Ｎｏ、１２では、粉末の平均粒径
が１２μｍを越えているため、Ａｌｌ、Ｏｚ板に接して
いる面も接していない面もどちらも表面粗さは５μｍを
越えている。

本発明例のみが、仕上がり面のすぐれた焼結体を供給で
きる。

（Ｒｍａｘ）を持つセラミックス板に＠置して、加熱し
、前記結合剤を除去し、焼結するよう構成したので、焼
結体の各部の表面粗ざが小さく、かつ、前記セラミック
ス板との接触部と非接触部分の表面粗さに差が少なく均
一で外観が重視される部品などに最適な表面粗さの小さ
い焼結体を製造することができる。

従って、本発明によれは、製造された焼結体を研磨して
表面の仕上げが必要な外観が重視される部分を製造する
際にも、研磨時間および研磨工程を大幅に減らすことが
でき、前記部品のコストを大幅に減らすことができる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明によれば、平均粒径１２μ
ｍ以下の金属粉末を用い、結合剤と混合した後成形体を
作製し、該成形体を前記金属粉末の平均粒径の１／２よ
り小さい表面粗さ特許出願人　川崎製鉄株式会社− ２′２′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径１２μｍ以下の金属粉末を用い、該金属
   粉末に結合剤を添加混合して成形した後、表面粗さＲｍ
   ａｘが金属粉末の平均粒径の１／２よりも小さいセラミ
   ックス板に載せ、前記成形体中の結合剤を加熱して除去
   し、続いて焼結することを特徴とする表面粗さの小さい
   焼結体の製造方法。