JPH036302A - 粉末成形用バインダー及び金属粉末またはセラミック粉末からなる焼結品の製造方法 - 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］ 本発明は金属粉末またはセラミック粉末と熱可塑性バイ
ンダーを混合して成形した後、脱脂及び焼結工程を経て
焼結品を量産的に製造する際に使用するのに適した粉末
成形用バインダー及び該焼結品の製造方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、原料粉末と熱可塑性バインダーを混合して成形
した後に、脱脂、焼結工程を経て金属またはセラミック
の焼結品を製造する方法においては、三次元的に複雑な
形状を有し、高い寸法精度が要求される場合には、成形
体を脱脂する際に脱脂時の変形や割れを防止するために
成形体をセラミックス（例えはアルミナ）等の不活性粉
末中に埋めて脱脂していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述のような方法を用いて脱脂すると、脱脂後
に脱脂体表面に１１着したセラミックス等の不活性粉末
を除去するのに長時間を要し、工業的な方法てはなかっ
た。

従って、本発明の目的は原料粉末とバインダーとからな
る前記成形体を不活性粉末中に埋めずに変形や割れを生
しることなく脱脂可能なバインダー及び該バインダーを
使用する焼結品の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は前記のような課題を解決し、粉末成形によ
り焼結品を工業的規模で量産的に製造すへく研究を行っ
た結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明はエチレン酢酸ビニル共重合体またはエヂ
レンーエチルアクリレート共重合体またはそれら両者を
１０〜４０重量％、ポリプロピレンまたはアタクチック
ポリプロピレンまたはそれら両者を１０〜４０重量％、
ポリスチレンまたはポリエチレンまたはそれら両者を１
０〜４０重量％、及びパラフィンワックスまたはカルナ
バワックスまたはそれら両者を２０〜５０重景％含重量
てなる粉末成形用バインダーに係る。

なお、本発明に係る粉末成形用バインダーは可塑剤また
は滑剤またはそれら両者を１５重量％未満の量で含有し
ていてもよい。

更に、本発明は金属粉末またはセラミック粉末と熱可塑
性バインダーを混合する混合工程、成形工程、脱脂工程
及び焼結工程からなる金属粉末またはセラミック粉末か
らの焼結品の製造方法において、バインダーとして上記
粉末成形用バインダーを用いることを特徴とする金属粉
末またはセラミック粉末からの焼結品の製造方法に係る
。

［作　　用］ 本発明の粉末成形用バインターには、エチレン酢酸ビニ
ル共重合体（ＥＶＡ）またはエチレン−エチルアクリレ
ート共重合体（、Ｅ　Ｅ　Ａ　）またはそれら両者を１
０〜４０重量％添加配合する。ＥＶＡまたはＥＥＡは熱
可塑性樹脂であり、加熱流動性が良いために、原料粉末
及びバインダーよりなる混合物を成形する際に良好な成
形性を付与することができる。また、得られる成形体の
強度を高め、熱安定性が高いために、脱脂時に他の成分
が低温で分解して除去される間に成形体の形状を保持す
る作用を有する。

ＥＶＡ及び／またはＥＥＡの添加配合量が１０重量％未
満の場合には、添加効果が現れないために好ましくなく
、また、それらの添加配合量が４０重量％を超えると、
脱脂時に分解により多量のガスを生し、成形体中に大き
な空隙や割れを生ずることがあり、また、焼結体中にも
残留して焼結体の特性を劣化させることがあるために好
ましくない。

本発明の粉末成形用バインダーには、ポリプロピレン（
ＰＰ）またはアタクチックポリプロピレン（Ａ　Ｐ　Ｒ
）を１０〜４０重量％添加配合する。ＰＰ及びＡＰＰも
上述のＥＶＡ及びＥＥＡと同様に熱可塑性樹脂であり、
同様の作用効果をもつが、ＥＶＡ及びＥＥＡよりも粘着
性が高く、成形体の強度を高めるほか、軟化点も高いた
めに脱脂時に成形体の形状を保持するのに特に効果的で
ある。

ＰＰ及び／またはＡＰＰの添加配合量も１０重量％未満
では添加効果がないために好ましくなく、また、該添加
配合量が４０重量％を超えると、成形時の流動性を悪く
し、流動性を良くするなめに高い温度で成形すると、他
の熱分解温度の低い成分の蒸発を招くために好ましくな
い。

次に、本発明の粉末成形用バインダーには、ポリスチレ
ン（ｐｓ）またはポリエチレン（ＰＥ）またはそれら両
者を１０〜４０重量％添加配合する。

ＰＳ及びＰＥも熱可塑性樹脂であるが、軟化点がＥＶＡ
及びＥＥＡとＰＰ及びＡＰＰの間の温度であり、これら
との共存において、脱脂時のバインダーの熱分解が徐々
に進行するために、バインダーの急激な熱分解に起因す
る成形体の変形や割れを防止する。また、ＰＳは樹脂の
中でも特に脱脂性が良く、脱脂時に成形体を破損するこ
となく脱脂する効果を有する。ＰＳ及び／またはＰＥの
添加配合量が１０重量％未満では添加効果がないために
好ましくなく、また、該添加配合量が４０重量％を超え
るとＥＶＡやＥＥＡと同様の結果を生ずるために好まし
くない。また、ＰＳは粘着性が悪いために、過剰の添加
は成形体の強度を低下させることがある。

更に、本発明の粉末成形用バインダーには、パラフィン
ワックスまたはカルナバワックスまたはそれら両者を２
０〜５０重量％添加配合する。パラフィンワックス及び
カルナバワックスは成形時のコンパウンドの流動性を高
め、原料粉末とバインダーとの濡れ性を向上させて成形
体中に原料粉末を均一に分散させる効果を有する。更に
、これらの成分は脱脂時に成形体の表面にしみ出て蒸発
するという樹脂成分と異なる脱脂機構を有し、成形体を
破損することなく脱脂される。カルナバワックスはパラ
フィンワックスより低温での強度が高く、融点も高いた
めに低温で成形体の形状を保持するのに効果的である。

パラフィンワックス及び／またはカルナバワックスの添
加配合量が２０重量％未満であると、上述の作用は得ら
れないなめに好ましくなく、また、該添加配合量が５０
重量％を超えると、粘着性が低いために成形性が悪化し
、また、脱脂時の保形性が低下して成形体に変形を生ず
ることがあるために好ましくない。

本発明の粉末成形用バインダーには、更に可塑剤または
滑剤またはそれら両者を１５重量％まで添加配合するこ
とができる。

可塑剤としては例えばジエチルフタレート（ＤＥＰ）、
ジブチルフタレート（ＤＢＰ）またはジオクチルフタレ
−１−（ＤＯＰ）なとを使用することができる。可塑剤
は上述の各成分の相溶性を向上させてバインダーの均質
化に効果があり、成形時のコンパウンドの流動性を向上
させる作用を有する。

なお、上記可塑剤は単独で、または２種以上を併用して
使用することができる。

滑剤としては例えばステアリン酸、オレイン酸などを使
用することができる。滑剤は成形時の型離れが悪い場合
には、離型剤としても効果がある。

なお、上記滑剤は単独で、または２種以上を併用して使
用することができる。

可塑剤及び／または滑剤の添加配合量が１５重量％以上
になると、成形体の強度が低下し、脱脂時に変形が生ず
ることがあるために好ましくない。

本発明の粉末成形用バインダーは上記各成分を単に混合
することによりすることにより調製することができる。

本発明の粉末成形用バインダーは金属粉末例えばステン
レス鋼粉末、Ｗ　Ｃ−Ｃｏ粉末等及びセラミック粉末例
えばアルミナ粉、ジルコニア粉等のような原料粉末から
焼結品を造る場合の粉末成形用バインダーとして好適な
ものである。

上述のような原料粉末から焼結品を製造するための混合
工程、成形工程、脱脂工程並びに焼結工程からなる慣用
の操作の混合工程において、原料粉末と熱可塑性バイン
ダーを混合する際に、本発明の粉末成形用バインダーを
使用することができる。これによって、原料粉末とバイ
ンダーとからなる混合物を成形した後に、得られた成形
体を脱脂する際に、成形体の割れや変形を防止するため
にこれまで行われていた不活性粉末中に成形体を埋め込
んで脱脂操作を行うことが不要となり、それによって脱
脂後に成形体表面に付着した不活性粉末の除去が不要と
なり、焼結品製造工程を大幅に簡略化できる。

なお、本発明の粉末成形用バインダーを使用する焼結品
の製造方法において、混合工程、成形工程並びに焼結工
程は慣用の操作をそのまま使用でき、特に限定されるも
のではない。

［実　施　例コ 次に、本発明の実施例を記載して本発明を更に説明する
。

実施例 以下の第１表に記載する各成分を混合することにより本
発明品及び比較品の粉末成形用バインダーを得た。

次に、本発明品及び比較品の性能を調べるために下記の
ように射出成形を利用して焼結品を造った。

原料粉末として粒径が１０７１ｍ以下（平均粒径８．５
μｍ）のＳ　ＯＳ　３０４１−水アトマイズ粉末を０ 用い、これに本発明品（第１表の本発明品１〜７）を９
．０重量％添加して加圧式ニーダを用いて１７０℃の温
度で１時間混練して均質化した後、ロールミルを用いて
シート化し、次に粉砕することにより平均粒径約５ｍｍ
の射出成形用材料を作成した。

得られた射出成形用材料を射出成形機を用いて第１図に
正面図、第２図に断面図を示す薄板と円筒を組み合わせ
た形状に射出成形した。図中の寸法は、ｄ＋−ｄ２＝　
１５ｍｍ、ｄ３＝８ｍｍ、　ｃＬ＝　１ｍｍ、ｈ１＝７
．５ｍｍ、ｈ２＝２ｍｍである。

得られた成形体をそれぞれアルミナ板上に置き、Ｎ２雰
囲気中において５℃／時間の昇温速度で３５０℃まて加
熱してバインダー成分の７０〜８０％を脱脂した後、真
空中において１３５０℃で１時間焼結して焼結品を得た
。

この焼結品は脱脂及び焼結工程での割れや変形はみられ
ず、成形体から約２０％収縮した理論密度の９５％の密
度を有する焼結品であった。

更に、本発明の粉末成形用バインダーの効果を実証する
ために、第１表の比敦品バインダー組成及び添加量で、
上述と同様の原料及び条件を用いて成形体を作成し、脱
脂を行い、得られた脱脂体の変形率を第２図のり、につ
いて下記の式に基づいて求め、第１表に併記する。なお
、本発明品を使用した脱脂体についても同様に変形率を
求め、第１表に併記する。

１〕 １〕１：成形体の寸法 ｈ１′、脱脂体の寸法 第１表に示すように、本発明品の粉末成形用バインター
ては脱脂体変形率は１％未満であり、成形体の重量の影
響による変形は微少量であることが判る。

また、本発明の粉末成形用バインダーを用いて上述と同
様にＷ　Ｃ−Ｃｏ粉末、ＴｉＣ−Ｎｉ粉末、Ａ１合金粉
末及びアルミナ粉末等についても上述と同様の成形体を
作成し、脱脂、焼結を行ったところ、いずれの焼結品に
おいても割れや変形のない健全なものであった。

［発明の効果］ 以上説明したように、成形体を不活性粉末中に埋めずに
変形や割れを生ずることなく脱脂できるという効果を有
し、三次元的に複雑な形状で、高い寸法精度が要求され
る焼結品を量産的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で得られた成形体の正面図であり、第２
図は第１図に示す成形体の断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　エチレン酢酸ビニル共重合体またはエチレン−エ
   チルアクリレート共重合体またはそれら両者を１０〜４
   ０重量％、ポリプロピレンまたはアタクチックポリプロ
   ピレンまたはそれら両者を１０〜４０重量％、ポリスチ
   レンまたはポリエチレンまたはそれら両者を１０〜４０
   重量％、及びパラフィンワックスまたはカルナバワック
   スまたはそれら両者を２０〜５０重量％含有してなる粉
   末成形用バインダー。
2. ２．　可塑剤または滑剤またはそれら両者を１５重量％
   未満の量で配合してなる請求項１記載の粉末成形用バイ
   ンダー。
3. ３．　金属粉末またはセラミック粉末と熱可塑性バイン
   ダーを混合する混合工程、成形工程、脱脂工程及び焼結
   工程からなる金属粉末またはセラミック粉末からの焼結
   品の製造方法において、バインダーとして請求項１また
   は２記載の粉末成形用バインダーを用いることを特徴と
   する金属粉末またはセラミック粉末からの焼結品の製造
   方法。