JPH04318105A - 金型の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック射出成形
用、プレス成形用、ブロー成形用等に利用される金型で
、特に粉末成形体を焼結、溶浸して得る金型の製造方法
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】出願人は、特願平　１−１５６９８７号
において開示したように、低容量のプレスで焼結用金属
粉末の成形が可能で、高強度を有し、高精度な平滑表面
、高熱伝導性を有する焼結溶浸金型の製造方法を提案し
た。この方法は、図１に示すように、製品金型と相似形
状の転写面５Ａを有する反転モデル５　を成形型１　内
に収納し、焼結用金属粉末に有機バインダーおよび水　
（又は有機溶剤）　を添加混合したスラリー７　を前記
成形型１　に注入加圧し、スラリー７　中の液分を成形
型１に設けた微小なスリット３　から排出することによ
って、粉末同士が接触しかつ有機バインダーを介して固
形化した金属粉末成形体を製作し、次に該成形体を成形
型より取り出して焼結した後、該焼結体よりも低融点の
金属材料Ｃｕ，　Ｃｕ合金を同焼結体に溶浸する方法で
ある。この方法では、特に焼結用金属粉末を有するスラ
リーが流動性に富んでいるために、１０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　以下の低圧でも容易に複雑形状に成形することが
できる利点がある。

【０００３】また、成形体の緻密化時の特徴としては、
図２に示すように用いる焼結用金属粉末として平均粗粒
子粉末に２０〜４０％の平均微粒子粉末を配合すること
により低圧成形でも成形体密度を高くし、かつ焼結条件
を制御し、焼結時の緻密化を抑え、溶浸時の寸法変化を
ゼロとする条件（焼結用金属粉末組成として、Ｃ：０．
６　〜１．０　ｗｔ％Ｆｅ合金粉と配合量が　４〜１２
ｗｔ％のＣｕ粉末とする）でＣｕ溶浸を行なうことで低
密度成形体より緻密化時の寸法変化を抑えた状態で高密
度な金型の製造が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の技術により製造
される金型では所望の寸法の焼結、溶浸体を得るために
は前もって、焼結、溶浸時の寸法変化分だけ加味した大
きさの反転モデルを製作しておくことが必要である。し
たがって、金型精度を支配する一番の要因は、この寸法
変化の予想が如何に正確に行なうかである。その予想精
度は一般的には寸法変化率が小さいほど高くなる理由だ
が、前述の従来技術においては、溶浸時の寸法変化はゼ
ロに近く問題はないが、焼結時の寸法変化率は−３　％
であり、金型各位置でのバラツキが大きく、高い精度が
要求される金型の製造には適さない面がある。本発明は
かかる問題点を解決するためになされたもので、焼結時
の寸法変化のバラツキをなくすため、焼結時の寸法変化
を小さくし、かつ溶浸時の寸法変化の小さな高強度の焼
結、溶浸金型を得る方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明の金型の製造方法は、焼結用金属粉末
と有機バインダーと水又は有機溶剤とが混合されたスラ
リーを成形型に注入加圧し、スラリー中の液分を脱液し
、粉体同士を接触させると共にバインダーを介して固形
化した粉末成形体を得、該粉末成形体を焼結した後、焼
結体の空孔部に金属溶湯を溶浸させる金型の製造方法に
おいて、焼結用金属粉末としてＣ：０．６〜１．０　ｗ
ｔ％を含有し、粒度分布は粒径５０μｍ　以下の粉末が
　２％以下のＦｅ　合金粉末のみを用い、該粉末によっ
て成形した粉末成形体を１０００℃以下の温度で焼結し
、焼結後Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ合金を１１００℃以上で焼結
体に溶浸することを発明の構成とするものである。

【０００６】

【実施例】まず、本発明に使用するスラリーについて説
明する。スラリーは、焼結用金属粉末と有機バインダー
と水又はアルコール等の有機溶剤とが混合されて形成さ
れたものである。焼結用金属粉末としては、Ｃを　０．
６〜１．０　ｗｔ％含有した炭素綱、ステンレス綱等の
Ｆｅ合金粉末を用いる。

【０００７】このさい、前記Ｆｅ合金粉末の粒度分布は
粒径５０μｍ以下の粉末が　２％以下のものを使用し、
Ｆｅ合金粉末以外の粉末を使用しない。こゝで前記粒径
が５０μｍ以下の粉末が　２％以下としたのは焼結時の
寸法変化を小さくする、また、寸法変化率のバラツキを
防ぐという理由からである。前記粉末に添加される有機
バインダーとしては、スラリー液分である水又は有機溶
剤に溶けるもの、例えば、アクリル樹脂系、酢酸セルロ
ース系、熱硬化性樹脂系のものを使用することができ、
アクリル樹脂系バインダーの具体例として商品名「バイ
ンドセラムＷＡ３２０　」　（三井東圧製）　を例示す
ることができる。

【０００８】スラリーの組成は、使用する焼結用金属粉
末の粒径によっても異なるが、概ね、金属粉末　１００
重量部に対してバインダー４〜８重量部、水もしくは有
機溶剤１〜２重量部程度である。次に、本発明に使用す
る成形型について説明する。成形型は焼結用金属粉末の
平均粒子径をｄとしたとき、スリットの幅Ｓが１０μｍ
　≦Ｓ≦　３ｄとされた線状のスリットが形成されたも
のが使用される。型の材質としては、通常の金型材を使
用すればよく、特殊な材料は不要である。スリット幅Ｓ
を１０μｍ　以上とするのは、１０μｍ　未満のスリッ
トを形成することは、通常の工業的機械的加工手段では
困難であり、またコスト高の要因となるからである。一
方、Ｓを　３ｄ以下に制限されるのは、　３ｄを越える
と金属粉末がスリットから流出し成形困難乃至不可能に
なるからである。

【０００９】成形型の具体例を図１に示す。成形型１　
は、外枠４　の内部底面に、製品相似形状の転写面５Ａ
を有する反転モデル５　が設けられ、外枠４　の上部開
口には加圧プランジャ６　が嵌合されている。更に、外
枠４　は縦方向に適宜分割されており、対向する分割面
相互間にスリット幅Ｓを１０μｍ　≦Ｓ≦　３ｄとされ
たスリット３　が形成され、また、加圧プランジャ６　
および反転モデル５　と外枠４の型面との間にも同様寸
法の間隙３Ａが形成され、スリット３　は、成形室から
見れば線状となっている。

【００１０】なお、図１において、７　はスラリーであ
り、反転モデル５　を仕込んだ成形室に注入充填されて
いる。また、８　はヒーターであり、必要に応じて設け
られる。次に、焼結溶浸金型の製造プロセスの概略を説
明する。製品図面から反転モデル５　を別途製作し、反
転モデル５　はこれを成形型１　における外枠４　の底
部に装設する。

【００１１】一方、混合、混練、脱泡処理して、調整さ
れたスラリーを成形型１　内に注型し、加圧プランジャ
６　により、加圧押込み、スラリー７　を加圧する。２
０〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ２　の加圧により、スラリー
中の液分は成形型１　側のスリット３　から排出される
。スラリー中の粉末同士が接触するまで加圧脱液される
と、粉末同士は粒子間に存在するバインダーを含んだ溶
媒を介して固形化され、反転モデル５　の表面形状を転
写した粉末成形体が形成される。

【００１２】この粉末成形体を成形型１　より脱型後、
乾燥、焼結処理を行なう。その後、Ｃｕ−　５％Ｆｅ−
　５％Ｍｎ板を焼結体の下に置いて、加熱炉等で１１０
０℃以上で加熱処理すると、焼結体の空孔内に含浸され
、気孔を封孔して凝固され、高密度の焼結体となる。な
お、溶浸材としてはＣｕ−Ｆｅ−Ｍｎ合金において、Ｆ
ｅ４〜５％、Ｍｎ４〜５％の合金材を使用することがで
きる。

【００１３】次に具体的実施例を掲げて説明する。 （１）　　　表１において試料Ｎｏ．１〜１５に示した
各種焼結用粉末を用いて所要のスラリーを調整した。ス
ラリーの配合は、粉末１００　重量部に対して「バイン
ドセラムＷＡ３２０（三井東圧製）　」を粉末に応じて
スラリー状を呈するように調整した。 （２）　　　前記調整スラリーを図１に示した成形枠　
１　（内径５０φｍｍ）　に注入し、加圧プランジャに
より２０ｋｇｆ／ｃｍ２　で加圧した。さらに２０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２　に圧力を保持した状態で型全体を　１００
℃に加熱した。 （３）　　　充分な加圧脱液後、粉末成形体を成形枠１
　より離型し、乾燥炉中で乾燥した。 （４）　　　乾燥処理した粉末成形体を１０００，　１
１００，　１２００，　１３００℃×５ｈｒ　焼結条件
下で焼結炉中で焼結させた。 （５）　　　焼結後、該焼結体の外径の焼結時の寸法変
化を測定した。 （６）　　　耐熱容器の中に該焼結体下にＣｕ−Ｆｅ−
Ｍｎ合金板を置いた状態で炉中で加熱　（加熱条件：９
００，　１０００，　１１００，　１２００　℃×４ｈ
ｒ）を施し、焼結溶浸体を得た。 （７）　　　溶浸後、該溶浸体の外径の溶浸処理時の寸
法変化を測定した。 （８）　　　焼結、溶浸時の寸法変化を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１の結果より明らかなように、Ｃ：０．
６　〜１．０　ｗｔ％を含有し、粒度分布として粒径５
０μｍ　以下の粉末が　２％以下のＦｅ合金粉末を用い
、溶浸温度以下の温度で焼結後１１００℃以上の温度で
溶浸した場合、焼結、溶浸後の寸法変化率を１％以下と
小さくすることが確かめられた。 （９）　　　Ｃ：０．８　ｗｔ％を含有し、粒度分布と
して粒径５０μｍ　以下の粉末が２％以下のＦｅ−Ｃ合
金粉末を用い、表１と同じ条件でスラリー作成、成形、
９００　℃×５ｈｒ　焼結後、表２で示す試料Ｎｏ．１
〜４　に示した各種溶浸用Ｃｕ合金を用いて溶浸した。 （１０）　　溶浸後、該溶浸体の外径の溶浸処理時の寸
法変化を測定した。 （１１）　　溶浸時の寸法変化および常温引張強さを表
２に示す。表２の結果より明らかなように溶浸材料とし
てＣｕ−　５％Ｆｅ−　５％Ｍｎを用いた場合溶浸時の
寸法変化を小さくすることおよび引張強さ６０ｋｇｆ／
ｍｍ２　と高強度が得られることが確かめられた。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】本発明の焼結溶浸金型の製造方法によれ
ば、焼結用金属粉末として特定Ｃ含有量を用いるので、
Ｃｕ合金溶浸時のＦｅ合金粉末間隙の押し広げによる膨
張やあるいは同粉末粒子の再配列による収縮を防止する
ことができ、溶浸時の寸法変化を０．０５％以下に低減
できる。また、焼結性の高い微粉末を含まないため焼結
時の寸法変化を小さくでき、粉末成形体内の微粉末の偏
析による寸法変化率のバラツキも防止できる。さらに、
Ｃｕ粉等の配合粉末を用いないため、配合粉末の偏析に
よる寸法変化率のバラツキも防止できる。

【００１８】したがって、焼結時の寸法精度を高めるこ
とが可能となる。また、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ合金を溶浸材
とすることにより、溶浸時の寸法変化をほとんど生じさ
せることなく高い強度　（引張　６０ｋｇｆ／ｍｍ２）
が得られる。 それゆえ、粉末成形体から製品金型に至るまでの寸法変
化率を１％以下と小さく、かつ各部位によるバラツキも
小さくでき、高精度で高強度の焼結、溶浸金型を容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属粉末成形体を成形するための成形型の断面
図である。

【図２】成形体の緻密化時の特徴を示す関係図である。

【符号の説明】

１　　成形型 ４　　外枠 ５　　反転モデル ７　　スラリー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　焼結用金属粉末と有機バインダーと水
   又は有機溶剤とが混合されたスラリーを成形型に注入加
   圧し、スラリー中の液分を脱液し、粉体同士を接触させ
   ると共にバインダーを介して固形化した粉末成形体を得
   、該粉末成形体を焼結した後、焼結体の空孔部に金属溶
   湯を溶浸させる金型の製造方法において、焼結用金属粉
   末としてＣ：０．６　〜１．０　ｗｔ％を含有し、粒度
   分布は粒径５０μｍ　以下の粉末が　２％以下のＦｅ　
   合金粉末のみを用い、該粉末によって成形した粉末成形
   体を１０００℃以下の温度で焼結し、焼結後Ｃｕ−Ｆｅ
   −Ｍｎ合金を１１００℃以上で焼結体に溶浸することを
   特徴とする金型の製造方法。