JPH036303A - 焼結部品の製造方法 - 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、少量生産される焼結部品の製造方法に関し、
一つには美術工芸用・装飾用焼結部品の製造方法、更に
は金属粉末射出成形法及びセラミックス射出成形法によ
る焼結部品の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

少量生産における部品の製造方法には、大別して型を用
いる方法と型を用いないで直接成形加工する方法とがあ
る。前者には、金属部品の場合鍛造、鋳造が代表的な例
であり、後者にはＮＣ切削による方法が代表的な例であ
る。

一方、金属粉末射出成形法（メタルインジェクションモ
ールディング、以下ＭＩＭという）やセラミックス射出
成形法は型を用いる方法で、所定の形状を付与された金
型を用い射出成形されたグリーン成形体を何ら形状的に
加工することなく脱脂、焼結して焼結部品を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の方法では金型を用いる為、少量生産においては製
品１個当りの全型代が極めて高価なものになるという欠
点を有していた。また金型製造は品物の寸法、大きさに
合わせての単品製作となり納期上も製作時間かがかかる
という欠点も合わせ持っていた。これらの理由によ′り
試作やデザイン確認用のサンプルには適用が困難であつ
た。

−刃金型を用いない方法を採用する場合、加工困難な金
属やセラミックスの直接加工となり、ＮＣ切削加工にお
いては削りにくい、時間がかかるという欠点を有し、ヤ
スリ等の手加工においては加工しにくいという欠点を持
っていた。

これに対し、特許出願公開昭６３−４０３に示されるよ
うな塑造用組成物を用いて型を用いる事なく粘土細工の
様に手で成形する方法があるが、工業的に求められる水
準の精度を満たす品物を複数個製造することは極めて困
難であった。

本発明の目的はこの様な課題を解決するもので、少量生
産用に安価、短納期でかつ精度の良い焼結部品製造方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の焼結部品製造方法とは射出成形加工の工程途中
で得られる金属やセラミックスのグリーン成形体を切削
等の二次加工によって所望の形状に仕上げ成形し、しか
る後脱脂、焼結して最終的な焼結部品を得る事を特徴と
した焼結部品の製造方法である。

グリーン成形体は、−船釣には角板あるいは円形状に射
出成形され、部品が特定できる場合には近似度を上げた
形状に射出成形される。更には部品に共通な部分は射出
成形により最終形状に成形しておくこともできる。

グリーン成形体は、金属やセラミックスの粉末とバイン
ダーの混合物である。通常、射出成形に用いるコンパウ
ンドの場合、射出成形時の流動性確保のため、バインダ
ー比率は粉末との容積比で４０％以上が必要となる。本
誌の射出成形では比較的単純な形状の成形であり高い流
動性を必要としないためバインダー比率を４０％より低
く押さえることもできる。その結果焼結終了後の収縮率
が小さくなり、高い寸法精度が得られる。何れのコンパ
ウンドも本誌で用いることができ、また何れの場合のグ
リーン成形体もワックスや樹脂をバインダーとして用い
ている為金属やセラミックスの焼結体に比べ著しく加工
が容易であり、手で簡単に折ることさえ出来る。従って
エンドミルやフライス等でグリーン成形体を削れる事は
勿論、手加工の場合にはナイフやエメリー紙等簡単な工
具で容易に成形ができる。また機能上必要な寸法精度の
高い部分はＮＣ切削により加工し、デザイン上必要な自
由曲面等はデザイナ−が自らの手で納得の行くよう造形
することも可能である。

一方、粉末の粒径によって寸法精度は大きく変化し、粒
径が大きいほど焼結密度が低下するので収縮率が大きく
なり寸法精度が低下する。また外観も鏡面性が得られな
くなる。１５μｍ以下の粒径の場合収縮率を見込んでも
グリーン加工での寸法精度を±０．０５＋＋＋＋ａ程度
、好ましくは±０．０２ｍｍ程度の精度で加工しておけ
ば±０．０５ｍｍ〜±０．１０ｍｍの精度の焼結体が得
られる。この程度の精度があれば、時計等の外装部品を
はじめ小型部品には十分使用できる。

以下実施例で本発明を説明する。

〔実　施　例１〕 第１図から第５図は、ステンレス製携帯用時計側での実
施例である。

粒径１５μｍ以下の金属粉末とバインダーを混練したコ
ンパウンドを金型を用いて射出成形し寸法や均一なグリ
ーン成形体（１ａ）を得る。１ａは汎用性を持たせ角板
に成形した。このグリーン成形体は、この後の二次加工
代と焼結後の寸法収縮とを見込んで完成品より大きく成
形される。

１ａのグリーン成形体はＮＣ切削加工によって時計機械
体の組み込まれる部分を切削工具（２ａ）によって削り
取られる。この時の加工基準は型によって成形された部
分（２ｂ）で±０．０３ｍｍ程度の良好な寸法精度であ
る為、複数個製造する場合十分基準となりうる。

その後グリーン成形体を反転し、既に切削された時計機
械体のはいる部分を基準に、ガラスが組み込まれる部分
（３ａ）と外形形状部（３ｂ）がＮＣ切削加工される。

ＮＣ切削は三次元ＮＣ加工を用いる事により複雑で±０
．０２＋ｎｍ程度の精度に良い形状が容易に得られる。

最後にヤスリ（４ａ）やエメリー紙を用いた手加工によ
り刃具半径より小さなコーナ一部分や三次元プログラム
の困難な自由曲面部分を成形し最終グリーン成形体とな
る。

この様にして書房の形状に加工されたグリーン成形体を
所定のプロセスに従って脱脂、焼結し最終的に金属製時
計側を得る。この時計側を寸法測定したところ機械加工
部分の精度は±０．０３＋＋＋＋ｎ〜±０．０５ｍｍの
間にすべて入っていた。

第５図の例は射出成形によって時計機械体とカバーガラ
スの組み込み部分を予め成形したグリン成形体の例であ
る。従ってこの場合は時計側外形形状部の三次元ＮＣ切
削以外の切削加工は不要となり切削時間が低減される。

〔実　施　例２〕 実施例１と同様に金属粉末の代りにセラミックス粉末を
用いて加工したものも同じ結果が得られた。

〔比　較　例〕

実施例１の粉末粒径を３０μｍ以下のものを用いて同様
に加工したところ、その機械加工部の精度は±０１１０
ｍｍであった。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、ＭＩＭやセラミックス射
出成形法において、工程途中で得られる金型で成形され
たグリーン成形体を二次加工して所望の形状に仕上げ、
その後、脱脂、焼結する事により、少量部品や美術工芸
用あるいは装飾部品の製造が低コスト短納期で製造でき
る。

本発明によれば、金型は汎用性の高いものとなり都度部
品毎に製作する必要がない。従って、少量生産における
コストアップ要因となる金型費用が低減され、納期も型
製作期間分短縮できる。

また、金属やセラミックスを直接側る方法に比べ、グリ
ーン成形体の加工は極めて容易であり加工技能の熟練を
要しないため、デザイナ−が自ら造形作業ができるよう
になりデザイン開発の上でも効果が大きい。

更に、形状は精度良く切削加工や金型での成形の組み合
わせによって作り込まれるため、複数個製造する場合で
も寸法精度が高く、粘土細工の様な製品間の寸法ばらつ
きや形状差も生じない。

一方、ＭＩＭやセラミックス射出成形法における脱脂、
焼結の技術開発用テストピースの製作にも応用できる。

１台の型で膨大な種類のテスト用グリーン成形体が得ら
れ、型製作費低減、開発日程短縮により開発費用低減効
果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図。１ａは角板形状グリ
ーン成形体。 第２図はグリーン成形体１ａを切削加工していることを
示す図。２ａは切削工具。２ｂは金型により成形された
加工基準部分。 第３図は第２図のグリーン成形体裏面を加工しているこ
とを示す図。３ａは切削工具。３ｂは外形の三次元形状
。 第４図はグリーン成形体の仕上げ加工を示す図。 ４ａは成形用ヤスリ。４ｂは最終グリーン成形体。 第５図は時計側の共通形状部分を型で成形したグリーン
成形体を示す図。５ａはグリーン成形体。 ５ｂは時計機械体の組み込み部。５ｃはカバーガラス組
み込み部。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒径１５μｍ以下の金属粉末を用いた射出成形法
   において、工程途中のグリーン成形体を±０．０５ｍｍ
   以下の寸法精度に二次加工した後脱脂、焼結したことを
   特徴とする焼結部品の製造方法。
2. （２）前記粒径１５μｍ以下の粉末が金属またはセラミ
   ックスであることを特徴とする請求項１記載の焼結部品
   製造方法。