JPH0353003A

JPH0353003A - 射出成形用組成物

Info

Publication number: JPH0353003A
Application number: JP1185933A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Enboku; 遠北　正和; Akihito Otsuka; 大塚　昭仁
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-03-07
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: EP0409646A3; JP2751966B2; DE69023062T2; EP0409646B1; EP0409646A2; DE69023062D1; US5080714A

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後、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１戊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戊形した
後、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、薄肉部やナイフエソジ
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
て脱パインターした後に焼結処理を施して金属もしくは
合金焼結品を入手する方法が提示されている（特開昭５
７−１６１０３号、特開昭５７−２６１０５号）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前記方法は平均粒径が１０μｍ以下の金
属もしくは合金粉末を使用する為、焼結密度の高い製品
が得られるが、生産効率に大きな影響を及ぼす射出速度
を充分大きくとれないこと、および脱バインダー性が悪
いという問題点があった。

即ち、射出速度を大きくすると、成形体内に多孔質部を
生じ、焼結体の機械的性質に著しい悪影響を及ぼす。ま
た、脱バインダーの際には、脱バインダーを終了するま
での時間が長い、処理温度が高い、成形体にクラック、
ふくれ、変形等の欠陥が生じ易いなどの点が挙げられる
。

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
れ難かった射出速度の向上および脱バインダー性の改善
に用益する射出成形用組或物を提供することを目的とす
るものである。

（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、バ
インダー戊分に対する方策並びに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）及びバインダー組
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戊物であり、該バインダ
ーは重量比にて１０〜８０％の低密度ポリエチレン、１
０〜８０％のパラフィン系ワソクス、５〜３５％のホウ
酸エステル及びＯｌ〜５％のポリオキシエチレンアルキ
ルエステル類またはポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル類を含み、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７０〜３
０％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ｌ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ノクスが夫々
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、トリアルキルボレート類、グリセロールボレート
項、及びアルキンジ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
ート類としては、たとえば１．６−ビス（５エチル−４
−プロビル−１．　３．　２−ンオキサボラ２−７クロ
ヘキノルオキン）ヘキサン、あるいは１．４−ビス（５
−エチル−４−プロビル−１．　３．　２−ジオキサボ
ラ−２−シクロヘ半シルオキシ）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、トリエチルポレート、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ポレートステアレート、ホリ
オキシエチレングリセロールポレートバルミテートナト
、アルキンジボレート類としては、たとえばメチルジボ
レート、エチルジボレート類が挙げられる、特に好まし
いものとして、トリグリコールジ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、池の戊分と混合する
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％程度の溶肢として配合
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。ボリオキ／エチレンアルキルエステル類
とポリオキシエチレンアルキルエーテル類は、構造式が
夫々ＲＣ００（ＣｔＨ４０），，ＩＩ、ＲＯ（Ｃ．Ｈ．
Ｏ）ｎ＋１である市販の表面活性剤が用いられる。

次に本発明の組成物を射出戊形する際、従来プラスチッ
クの射出戊形に用いられている設備、装置をそのまま利
用出來、加熱温度８０〜２００゜Ｃ、射出速度１５０〜
２５０＋ａｍ／秒、射出圧力５００〜２０００ｋｇ／ｃ
ｍ”で加工される。この射出速度は従来のそれの２倍以
上太きいものであり、この速度でも焼結体の機械的性質
に悪影響は及ばない。

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１２〜３０’Ｃ／ｈｒ程度の昇温速度で２５０
〜３００℃に加島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製造
しようとした場合に処理しなければならなかった１〜１
０゜Ｃ／’ｈｒいう遅い昇温速度で４００〜５５０゜Ｃ
に高温処理する事が必要でなくなった為、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。即ち、
ｌ２〜３０゜Ｃ／ｈｒ程度の昇温速度で２５０〜３　０
　０　’Ｃ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ある。

（作用）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戊形する際に組戊物の流動性
を持たせにく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鎮密度が
低くなって、最終焼結部品の密度を向上させる事が困難
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
形体の強度が低下し、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重盟％含有さ
せているが、これは、パラフィン系ワノクスの量が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％を越えると射出戊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。

そして、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ハインダーとの混相
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
品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ない為
に脱バインダー后の戊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。

最後に、ポリオ牛シエチレンアルキルエステル類または
ポリオキシエチレンアルキルエーテル類を０．１〜５重
量％含有させているが、これは、上記エステル類または
エーテル類が０．１重量％未満であると射出速度を大き
くした場合、成形体に多孔質の欠陥を招き易くなり、５
重量％を越えると成形体の強度が低下してしまうためで
ある。

尚、組成物の混和に際しては射出戊形時に金型と成形体
の離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
じるもので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Ｓｔ
ｌＳ　６３０　（１７Ｃｒ−４Ｎｉ−Ｆｅ）ステンレス
鋼粉末を用いて表１に示す組戊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ノジを有する焼結製品
を製造した。

すなわち、ステンレス綱粉末にバインダーを表１に示す
ように添加し、；昆合、混練し、射出速度２００ｍｍ／
秒でギヤ形状に射出成形した。この時の射出戎形性を調
べた結果を表２に示す。

表２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、成形体の外観を観察した。その結果
を脱バインダーの加熱温度、時間とともに表２に示す。

戊形体の外観が良好であるものを、次にｌ２５０℃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
、焼結品の強度を「粉末冶金技術協会」標準の板状試験
片により測定した結果を表３に示す。数値は５回の試験
値の平均値を示す。

以上から、実施例１〜６では、高速の射出成形にも充分
耐え、また、２５０℃という従来より低温での脱バイン
ダーによっても１６〜２６時間という短時間で脱バイン
ダーを終えるだけでなく、外観も良好である。

この他の実施例として、表４の粉末に成分が、低密度ポ
リエチレン（流動度２００）　２０重量％、パラフィン
系ワックス６０重量％、ホウ酸エステルｌ８＠量％およ
びボリオキシエチレンアルキルエステル（分子量約９０
０）　２重量％であるバインダーを容量比６０：４０の
割合で添加した以外は前記実施例と同様にして射出成形
体を得た。

次に、これらの射出成形体を加熱温度を２５０℃とし、
前記実施例と同様にして脱バインダーした結果、所要時
間はいずれも１６時間であり、製品外観はいずれの実施
例のものも良好であった。

更に、これらの成形体を表４の条件で焼結し、前記実施
例と同様にその強度をｉｌｌｌ１定した。結果を表４に
示す。

表４の結果と比較するために、表４の粉末のみを使用し
、通常の粉末冶金注による圧縮成形後、これらの成形体
を表４の条件で焼結し、前記と同様に強度を測定した。

結果を表５に示す。

表４および表５から、本発明の組成物が射出成形用とし
て特に有効であることが判る。

更に、他の実施例として、成分であるポリオキシエチレ
ンアルキルエステル（　分子ｆｆｉ　約９　０　０　）
　’ｉ：ポリオキシエチレンアルキルエーテルＵ｝子ｆ
ｆｉ約９００）としたバインダーを使用して、以上と同
様に試験した。その結果、表１〜表４を含むほとんど以
上と同様の結果を得た。

（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
て高速で射出しても良好な射出成形体を得ることができ
、また、この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影響を与える事なく大幅に減縮
する事が容易になる為、特に形状′ｆｊｉ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。

Claims

【特許請求の範囲】

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、１
０〜８０％のパラフィン系ワックス、５〜３５％のホウ
酸エステル及び０．１〜５％のポリオキシエチレンアル
キルエステル類またはポリオキシエチレンアルキルエー
テル類を含み、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。