JPH04306A - 金属微粉末からなる鋳込成形用材料及びその成形方法 - 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、金属微粉末を含有する鋳込成形用材料及びそ
の成形方法に関するものである。

〔従来の技術〕

最近では、素材成形を行う際の新技法としてメタルイン
ジェクション法が注目されてきており、広く普及し始め
ている。

その中でも特に、鉄系合金やステンレス系材質などの金
属微粉末を含有する成形材料を使用して、射出成形法に
より小型の精密部品を製造することは、優れた性能の部
品が得られる点で非常に重要であり、その生産は日増し
に増加の一途を辿っている。

しかしながら、金属微粉末を含有する成形材料を用いる
射出成形にあっては、金属微粉末が成形材料の加工適性
を妨げるため、成形寸法や成形形状が制限を受け、形状
の大きなものや円筒状のもの等は製造できない状況にあ
る。

又、射出成形法以外の加工方法としては、ロストワック
ス法、機械加工法等があるが、これらの方法も全て、射
出成形法の場合と同様に成形寸法に限界がある。特に、
比較的大きな形状で、しかも複雑な形状であるものを成
形することは難しく、場合によっては全く成形を行うこ
とができないこともある。

更に、これらの方法は、いずれも加工工程が複雑であり
、製造コストが高くなるという問題点がある。

これに対して、鋳込成形方法は、比較的大きな形状や、
複雑な形状のものを成形するのに適した方法であると考
えられているが、金属の比貢が大きく、金属が安定して
分散しに（いために沈澱を起こし易く、安定した成形材
料を得ることが困難であること、又、得られる製品の密
度が不均一になり易いこと等の問題点があり、実施され
ていない状況である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の欠点を改良し、形状の大きな成形体が
得られると同時に、比較的製造コストを廉価にできると
いう利点をもった、金属微粉末を含有する鋳込成形用材
料を提供するものである。

又、本発明は、上記鋳込成形用材料の成形に適し、しか
も比較的低い製造コストにて良好な物性を有する製品を
得ることが可能な鋳込成形方法を提供するものでもある
。

〔課題を解決をするための手段〕

本発明の鋳込成形用材料は、鋳込成形を行う際に使用さ
れる、金属微粉末からなる流動性のある水性分散液であ
って、 アルギン酸系成形助剤を、上記金属微粉末に対して０．
０５〜０．４０重量％の割合で含有することを特徴とす
る。

本発明の鋳込成形用材料において、金属微粉末に対して
アルギン酸系成形助剤の重量比率を、上記の如く限定し
た理由については、以下の通りである。

まず、金属微粉末に対してアルギン酸系成形助剤が０．
０５重量％に満たない場合、鋳込成形用材料が高粘性に
なって成形性が著しく低下し、成形の実施が非常に難し
くなる。しかも、得られる成形体の強度が不充分になり
、鋳込成形型から成形体を離型する際に、成形体の崩壊
が発生し易くなる。

逆に、金属微粉末に対してアルギン酸系成形助剤が０．
４０重量％を越える場合には、得られる製品は低密度の
ものとなり、金属本来の優れた機械的強度を示さない。

しかも、成形材料の接着力が著しく増大して、鋳込成形
型との接着が強くなり過ぎ、成形体の離型性が悪くなる
。

尚、本発明においては、上記の金属微粉末及びアルギン
酸系成形助剤を分散させるのに水が使用されるが、この
水は、鋳込成形用材料が鋳込成形に適したものとなるよ
うに粘度を調製するためのものであって、適宜添加する
ことができる。本発明の鋳込成形用材料において好まし
い粘度範囲は２０００〜１００００ｃｐｓであり、この
範囲において最も良好な成形性が得られる。

一般的に、水を添加した際の鋳込成形用材料ノ粘度が１
００００ｃｐｓを越える場合、粘度が高すぎて鋳込成形
が困難となる傾向があり、逆に、粘度が２０００ｃｐｓ
に満たない場合には、粘度が低すぎて、金属微粉末が沈
降する現象が生じ、均一な物性を有する成形品を得るこ
とができなくなる傾向がある。

本発明では、鋳込成形用材料として特に好ましいものは
、各成分の組成比率が、 金属微粉末、　　　７３．１４〜９２．１０重量％水　
　　・　　　７．８２〜２６．５９重量％の範囲にある
ものである。

次に、本発明の鋳込成形用材料に使用される各成分につ
いて説明する。

本発明に使用される金属微粉末としては、鉄系合金やス
テンレス系のもの等の一般的なものが使用でき、その平
均粒径は、５〜１５μｍであるものが好ましい。しかも
、このような金属微粉末は、その製造方法が特に限定さ
れるものではなく、アトマイズ法によって製造されたも
のであっても、カルボニル法により製造されたものであ
っても良い。

又、本発明に使用されるアルギン酸系成形助剤とは、金
属微粉末を水中に安定して分散可能なアルギン酸誘導体
を意味するものであって、代表的なものとしては、アル
ギン酸ナトリウム、アルギン酸トリエタノール、アルギ
ン酸アンモニウム等が挙げられる。尚、これらのアルギ
ン酸系化合物は、鋳込成形用材料に含まれる金属微粉末
の種類と、鋳込成形用材料の粘性及び成形性とを考慮に
入れて適宜選択されるが、単独で使用しても良いし、こ
れらを組み合わせて使用しても良い。

上記のアルギン酸系成形助剤を用いることによって得ら
れる本発明の鋳込成形用材料は、いずれも金属微粉末の
分散性が良好なものである６が、もし、これらの代わり
に他の成形助剤を用いた場合には、金属微粉末が調製時
及び成形時において沈澱を起こし易くなり、均一な密度
を宵する成形体を得ることができなくなる。

更に、安定した金属微粉末の分散性を維持するためには
、本発明に使用される水は、純水、イオン交換水等の脱
イオン水を用いることが望ましい。

尚、本発明の鋳込成形用材料より得られる鋳込成形体は
、物性が均一で、密度が高く、それ自体で必要な強度を
有するものではあるが、特に、形状が大型のものや複雑
なもの、又は肉厚があるものである場合は、より強度が
要求される。そこで、このような場合には、水溶性ノく
インダーを添加することが有効であり、成形体の強度を
改良することができる。本発明におｌ、Ｓで添加するこ
とが可能な水溶性バインダーとしては、メチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、天然糊料等が挙げられる。

その使用量は特に限定されないが、あまり多量に使用さ
れると成形物に気孔を生じ易いので、通常、金属微粉末
に対して５重量％以下となる範囲が好ましく、特に好ま
しい添加量は０．５〜２．０重量％である。

又、成形材料中に含まれる金属粉末が錆びる恐れのある
場合には、水を添加した後の成形材料に対して数重量％
の割合となる防錆剤を、゛鋳込時に添加しても良い。

本発明の鋳込成形用材料は、一般的な鋳込成形型、例え
ば、石膏に水を適量加えて型としたもの等の内部に鋳込
んで成形することが可能であり、特に、石膏型の中に鋳
込んだ場合には、成形体の離型性が非常に優れ、良好な
物性を有する成形体を得ることができる。

しかも、上記の鋳込成形用材料を石膏型の中に鋳込むこ
とにより成形を行うことを特徴とする本発明の成形方法
を用いた場合には、比較的製造コストを廉価にすること
が可能である。

更に、本発明にあっては、石膏型への鋳込方法が特に限
定されるものではなく、圧力鋳込成形法、減圧鋳込成形
法、常圧鋳込成形法、排泥鋳込成形法等の一般的な方法
が使用できる。

次に、ステンレス系微粉末（平均粒径：１３゜８μｍ）
を用いた場合の実施例及び比較例を示し、本発明を更に
具体的に説明する。

〔実施例〕

実施例１ ステンレス系微粉末ニアルギン酸トリエタノール：水の
重量比率が、１００　：　０．２　：　２０の割合とな
るようにして各成分を秤量した。

まず最初に５、水をウォーターバスの中に入れ、水の温
度が約６０℃になるように加熱を行った。

そして、６０℃になったことを確認してから、成形助剤
であるアルギン酸トリエタノールを加え、１時間攪拌し
溶解させた。

このアルギン酸トリエタノール水溶液に、秤量したステ
ンレス系微粉末を添加した後、静かに３０分間攪拌した
。

このようにして得られた本発明の鋳込成形用材料を、予
め準備しておいた石膏型の中へ鋳込み、取り出し可能と
なるまで室温にて放置し、外径φ２０×内径φ１６Ｘ高
さ８０ｍｍの円筒形を有する成形体を得た。

石膏型から取り出した成形体は、その後、水素気流中１
２００℃の温度で２時間保持して焼結させた。

焼結された後の成形体は、均一な物性を有するものであ
り、その密度は９６．７％という高い値を示した。

実施例２（実施例１の成形材料に水溶性バインダーを添
加した場合） ステンレス系微粉末ニアルギン酸トリエタノール：メチ
ルセルロース（水溶性バインダー）：水の重量比率が、
１００：０．２：１：２０である鋳込成形用材料を使用
した以外は、実施例１に記載される方法と同様にして、
成形を行った。

このようにして得られた成形体は、実施例１の成形体と
同様、均一な物性を有し、特に強度の点において優れる
ものであった。

比較例（実施例１の成形材料においてアルギン酸系成形
助剤を使用せずに、水溶性バ インダーを添加した場合） ステンレス系微粉末：メチルセルロース：水の重量比率
が、１００：１：２０である鋳込成形用材料を使用した
以外は、実施例１に記載される方法と同様にして、成形
を行った。

この鋳込成形用材料においては、金属微粉末が均一に分
散されず、しかも成形性が非常に悪いため、均一な成形
体を得ることができなかった。

〔発明の効果〕

本発明の鋳込成形用材料は、鋳込成形に対して非常に適
したものであり、この鋳込成形用材料を使用することに
よって、従来の金属微粉末を含む成形材料を用いた射出
成形法からは得られなかった大きさを有する成形体や、
内部が空状である円筒の如き形状の成形体を製造するこ
とができる。

又、本発明の鋳込成形用材料は、鋳込成形法により成形
できるので、型として石膏型等が使用でき、比較的製造
コストが廉価にできるという利点がある。しかも、この
ようにして得られた製品は、物性が均一で、密度が高く
、強度の点においても優れている。

更に、本発明の鋳込成形方法においては、成形体の離型
性が良好なので、石膏型からの取り出し時に成形体が崩
壊することがなく、極めて有用な成形手段である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳込成形を行う際に使用される、金属微粉末から
   なる流動性のある水性分散液であって、アルギン酸系成
   形助剤を、上記金属微粉末に対して０．０５〜０．４０
   重量％の割合で含有することを特徴とする金属微粉末か
   らなる鋳込成形用材料。
2. （２）上記アルギン酸系成形助剤として、アルギン酸ナ
   トリウム、アルギン酸トリエタノール、アルギン酸アン
   モニウムよりなる群から選ばれたものを少なくとも一種
   類含むことを特徴とする請求項１記載の鋳込成形用材料
   。
3. （３）２０００〜１００００ｃｐｓの範囲の粘度を有す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の鋳込成形用成
   形材料。
4. （４）添加剤として、水溶性バインダー及び／又は防錆
   剤を含有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１
   項記載の鋳込成形用成形材料。
5. （５）請求項１〜４いずれか１項記載の鋳込成形用材料
   を、石膏型の中に鋳込むことにより成形を行うことを特
   徴とする金属微粉末を使用した鋳込成形方法。