JPH042986Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、粉末冶金複合焼結体のガス抜き構造
の改良に関する。

（従来技術とその問題点） 焼結金属体は、金属粉末単体又はこれとバイン
ダとを均一に配合し、所定の形状に圧縮・成型し
た後、焼き固めたものであり、通常は焼結金属体
単体で使用され、適宜の手段を用いて被着体に固
着されるものである。さて、その一例に超硬粉末
合金の焼結体を例に取つてみる。超硬粉末合金の
焼結体は、一般にプレス用金型のパンチダイや切
削工具の刃物として多用されている。ところで、
焼結体のプレス用金型への取り付けは、従来では
焼結体に凹成した取付孔に鉄製のピースを嵌め込
み、蝋付けを行つていた。しかしながら、蝋付け
は取付孔とピースとの嵌合隙間が非常にシビアで
あるとか、蝋付け部分に巣が出来たり、加熱温度
が不足した場合には、隙間への蝋の回りが悪くな
るなど品質に安定性がなく実用上問題があつた。
そこで、金属粉末圧縮成型体に取付孔を予め形成
しておき、焼結温度より高い融点を持つ高融点材
料を取付孔に挿入し、高融点材料共々焼成し、両
者を一体化する方法を案出したのであるが、取付
孔が通し孔の場合には問題が生じないものであつ
たが、盲穴の場合には以下のような問題が生じ
た。即ち、取付孔が盲穴の場合は、高融点材料と
圧縮成型体とを焼成すると、第２図のようにまず
最初に盲穴３の孔縁と高融点材料２とが溶着して
盲穴３が閉塞され、盲穴３の穴底にガス溜まり４
が発生し、焼結中にガス溜まり４が膨張して焼結
金属体１を膨らませる事になり、開口縁を残して
盲穴３の大部分が高融点材料２に溶着せず、高融
点材料２の脱落原因となるばかりか、焼結金属体
１の形状、寸法精度を損ない、実用に供する事が
出来なかつた。又、単なる棒状の高融点材料２を
盲穴３を挿入しただけでは両者１，２の接合が不
十分な場合があり、その場合は係止部分がないた
めに高融点材料２が脱落しやすいと言う問題点が
あつた。

（本考案の目的） 本考案はかかる従来の欠点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、盲穴の場合でも
両者の完全な溶着を可能にし、焼結金属体の形状
や寸法に変化が生じないだけでなく、焼結金属体
の脱落が皆無である粉末冶金複合焼結体のガス抜
き構造を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記、目的を達成する為に、 焼結金属体１に盲穴３を形成し、 焼結温度より高い融点を持つ高融点材料２を
埋設し、 焼結金属体１を高融点材料２に溶着し、 焼結金属体１の内周面又は高融点材料の外周
面の少なくともいずれか一方に盲穴３の底部に
連通する螺旋状のガス抜き孔５を形成する。

と言う技術的手段を採用している。

（作用） 焼結金属体１の圧粉体を形成するために金属
粉末単体又は金属粉末とバインダとを所定の組
成で均一に混ぜ合わせる。

所定の形状が凹設された金型にこの混合物を
充填し、５〜45Kg／mm²の圧力を加えて圧縮し、
圧縮成型体を造る。

圧縮成型体には高融点材料２の盲穴３が圧縮
成型と同時に又は圧縮成型後に凹設されるもの
で、高融点材料２をこの盲穴３に挿入する。

次に、盲穴３に高融点材料２を挿入した圧縮
成型体を焼結炉に入れ、還元性又は不活性ガス
雰囲気中乃至真空中にて予備加熱する。

最後に、焼結金属体１に合わせた焼結温度
（例えば、超硬合金の場合は1400℃内外の高温）
で焼成する。

（実施例） 以下、本考案を図示実施例に従つて詳述する。
金属粉末材料としては、例えば、鉄、銅などを始
め超硬合金粉末（例えば、炭化タングステン、炭
化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタルなど
で、そのバインダとしてコバルトやニツケルなど
が使用される。）など粉末化が可能な金属は総て
用いられる。高融点材料２としてはモリブデン、
タングステンやセラミツクスなどが通常用いられ
る事になるが、焼結温度が低い場合には、鉄・銅
又はニツケルなどが用いられる。まず、焼結金属
体１の圧粉体を形成するために金属粉末単体又は
金属粉末とバインダとを所定の組成で均一に混ぜ
合わせる。超硬合金の場合はバインダの量が多く
なるほど焼結金属体１の硬度は下がるが、靭性は
向上するものである。まず、所定の形状が凹設さ
れた金型にこの混合物を充填し、５〜45Kg／mm²の
圧力を加えて圧縮し、圧縮成型体を造る。このと
き、圧縮成型体には高融点材料２の盲穴３が圧縮
成型と同時に又は圧縮成型後に凹設されるもの
で、高融点材料２をこの盲穴３に挿入した後焼成
する事になる。高融点材料２と盲穴３との嵌合
は、圧縮成型体が焼結中に収縮する関係もあつて
遊嵌状態で足る。圧縮成型体で形状の大きなもの
は数回に別けて充填・圧縮を行う。挿入される高
融点材料２は１個である必要はなく、設計に合わ
せて複数個としても良いし、用途に合わせて異種
の材料を組み合わせても良いものである。このよ
うにして、まず、１箇所乃至複数箇所に高融点材
料２を挿入した圧縮成型体を作り、次に、この圧
縮成型体を焼結炉に入れ、還元性又は不活性ガス
雰囲気中乃至真空中にて予備加熱し、然る後焼結
金属体１に合わせた焼結温度（例えば、超硬合金
の場合は1400℃内外の高温）で焼成する。ここ
で、焼成過程を詳述する。

予備焼結体はポーラスなもので多量の気泡を含
んでいるが、本焼結において温度が上昇してくる
と隣接せる金属粉末同士の境界で再結晶が起こり
続いて結晶が成長して金属粉末の接触面積が次第
に拡大していく。これに反比例して粉末間の間隙
は次第に縮小し、焼結金属体１は次第に稠密化し
ていく。この間、焼結金属体１内の空気は全周か
ら外部に放出されて行き、焼結金属体１内には幾
分の気泡は残るものの焼結条件に因つてはほぼ鋳
物に近い稠密体に仕上がる。

一方、熱の分布から考えると、焼成中にまず圧
縮成型体の盲穴３の開口縁が昇温して収縮し、開
口縁から高融点材料２に接触して溶着する。焼成
の進行に連れて次第に圧縮成型体の内部も昇温
し、盲穴３が収縮して高融点材料２を締め付け、
その境界で両者の中間層が形成され、完全に一体
化がなされる。この間、前述のように焼結金属体
１全周からはガスが放出し続けているので、焼結
金属体１の稠密度がある程高まつて焼結金属体１
から抜け難くなると盲穴３内に放出されたガスは
高融点材料２の側面に形成されたガス抜き孔５を
通つて外部に放出され、盲穴３内部に溜まらな
い。最後に、焼結金属体１は鋳造物に近い稠密体
となる。第１図はガス抜き孔５を螺旋状に形成し
た例で、ガス抜きが行なわれると同時にこの場合
盲穴３の内周面が溝５ａの内部に食い込んで高融
点材料２の固着を助長する。又、ガス抜き孔５を
螺旋状に形成すると、ガス抜き孔５が高融点材料
２の全周に均一に形成され、且つ、その距離が長
くなり、盲穴３のいずれの箇所から溶着が始まつ
ても、未溶着部分のガスが近接するガス抜き孔５
から外部に抜け、盲穴３内にガスが残ると言うよ
うな事態が発生しないものである。又、ガス抜き
孔５は高融点材料２側にのみ形成されるものでな
く、図示しないが、盲穴３の内周面に形成しても
良いものである。又、ガス抜き孔５の形状は図示
の場合に限られるものではなく、焼成の最初から
最後の段階に至るまで、盲穴３からガスを抜く事
が出来且つ固着可能なものであれば良い。焼結炉
から取り出された複合焼結体Ａは、その高融点材
料２又は焼結金属体１に例えばねじ加工を始め各
種の機械加工が施され、各種の用途に利用される
ことになる。

又、以上の場合は盲穴３を先に形成し、後から
高融点材料２を挿入して焼結する場合を説明した
が、勿論これに限らず、金型内の所定の位置に高
融点材料２を予め配設し、然る後金型内に金属粉
末を充填・圧縮しても良いものである。

（実施例 １） 高融点金属体として、直径７mm、長さ13mmのモ
リブデンの円柱体を使用し、その側面に幅１mm深
さ0.3mmの螺旋溝を凹設した。

超硬合金粉末にはWCを使用し、バインダには
コバルト粉末を使用した。組成は、WC：80重量
％、Co：20重量％とし、これらをボールミル攪
拌機で均一に混練し、続いて十分に乾燥した後、
『ふるい』にかけて粉末が200＃以下に揃うように
調整し、然る後金型に充填し、10Kg／mm²の圧力を
加えて直径25mm、高さ20mmの圧縮成型体を得た。
この圧縮成型体を真空炉中で700℃、１時間予備
焼結した後、前記高融点金属体（モリブデン）の
形状に合わせて直径8.8mm、深さ10mmの盲穴を穿
設した。このように機械加工を施した後、盲穴に
高融点金属体（モリブデン）を挿入し、真空焼結
体炉で1400℃、１時間で本焼結した。本焼結によ
り予備焼結体は収縮して稠密体となり、同時に盲
穴の内周面と高融点金属体（モリブデン）の外周
面とが強く圧接されてその境界で中間層が形成さ
れ、両者の完全一体化が計られる。最後に焼結炉
から取り出された焼結体は、その高融点金属体
（モリブデン）の突出箇所が切削され続いて露出
箇所に例えばねじ孔加工が施されて完成部品とな
る。

（効果） 本考案は叙上のように、焼結金属体に盲穴を形
成し、焼結温度より高い融点を持つ高融点材料を
埋設し、焼結金属体を高融点材料に溶着し、焼結
金属体の内周面又は高融点材料の外周面の少なく
ともいずれか一方に盲穴の底部に連通する螺旋状
のガス抜き孔を形成してあるので、焼成中最初に
盲穴の開口縁と高融点材料とが溶着してもガス抜
き孔を通じて盲穴の内部と外部とが連通する事に
なり、従来例のように盲穴が閉塞されて内部のガ
スが膨張し、焼結金属体を膨らませるというよう
な事がなく、盲穴を全周に亙つて高融点材料に完
全に溶着出来、盲穴を用いたにも拘わらず、焼結
金属体に形状・寸法変化が生じないと言う利点が
ある。又、焼結金属体を高融点材料に溶着してあ
るので、高融点材料と金属粉末の焼結金属体との
境界に於いて中間層が形成され、両者が完全に一
体化されるという利点もある。

又、焼結金属体の内周面又は高融点材料の外周
面の少なくともいずれか一方にて盲穴の底部に連
通するように形成されるガス抜き孔が螺旋状であ
るので、この場合盲穴の内周面乃至高融点金属が
溝の内部に食い込んで両者の固着を助長すると言
う利点があり、且つ、ガス抜き孔を螺旋状に形成
する事によつてガス抜き孔が高融点材料と盲穴の
境界全周に均一に形成され、且つ、その距離が長
くなり、盲穴のいずれの箇所から溶着が始まつて
も、未溶着部分のガスが近接するガス抜き孔から
外部に抜け、盲穴内にガスが残ると言うような事
態が発生しないと言う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図……本考案の一実施例の縦断面図、第２
図……従来例の縦断面図、 １……焼結金属体、２……高融点材料、３……
盲穴、４……ガス溜まり、５……ガス抜き孔、５
ａ……ガス抜き溝、Ａ……複合焼結体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 焼結金属体１に設けられた盲穴３内に焼結温度
   より高い融点を持つ高融点材料２が埋設且つ融着
   されてなる粉末冶金複合焼結体において、焼結金
   属体１の内周面又は高融点材料の外周面の少なく
   ともいずれか一方に凹設され、盲穴３の底部に連
   通する螺旋状のガス抜き孔５を形成して成る事を
   特徴とする粉末冶金複合焼結体のガス抜き構造。