JPH0445203A - 粉末射出成形方法 - Google Patents
粉末射出成形方法Info
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- JPH0445203A JPH0445203A JP15466690A JP15466690A JPH0445203A JP H0445203 A JPH0445203 A JP H0445203A JP 15466690 A JP15466690 A JP 15466690A JP 15466690 A JP15466690 A JP 15466690A JP H0445203 A JPH0445203 A JP H0445203A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、粉末にバインダを混ぜて射出成形し、脱バイ
ンダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法
に関する。
ンダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法
に関する。
機械加工、ダイカスト、粉末冶金、ロストワックスに次
ぐいわば第５世代の製造方法として金属粉末の射出成形
法が注目されてきている。 従来の機械加工による方法は、部品の形状が複雑であっ
たときに加工プロセスが多くなり過ぎ、又、粉末冶金に
よる方法も、量産性には優れるものの、複雑な形状の部
品には対応し難いという欠点がある。又、ダイカスト法
には、原料にアルミニウム合金や亜鉛合金等の低融点金
属しか使えないという欠点があり、ロストワックス法に
は量産性に劣るという欠点がそれぞれある。 金属粉末による射出成形法は、このような従来の欠点を
補う形で登場した。 この金属粉末の射出成形法は、金属粉末（平均粒度１０
μｍ程度）と有機質のバインダを混練（加熱又は常温）
して均一化した後、ペレタイザ等を用いて造粒して成形
材料とし、この成形材料を射出成形機を用いて射出成形
するというものである。射出成形機によって成形された
成形体は、一般にグリーンパーツ（グリーン成形体）と
呼ばれる。グリーンパーツは、加熱、減圧、加圧、抽出
、超臨界法によって前記バインダが除去（脱脂）される
。このバインダが除去された脱脂体は一般にブラウンパ
ーツと呼ばれる。 ブラウンパーツは、ガス雰囲気（Ｎ２、Ｎ２、Ｎ Ｈｓ
、真空）によって焼結される。、焼結体は一般にホワ
イトパーツと呼ばれる。ホワイトパーツは、必要に応じ
て後加工を行って所定の検査を受けた後製品化される。 この金属粉末の射出成形による製造方法は、特に小型且
つ複雑形状の量産品を製造するのに最適な方法と言われ
ており、本格的な実用化に向けて近年非常に注目を浴び
てきている。
ぐいわば第５世代の製造方法として金属粉末の射出成形
法が注目されてきている。 従来の機械加工による方法は、部品の形状が複雑であっ
たときに加工プロセスが多くなり過ぎ、又、粉末冶金に
よる方法も、量産性には優れるものの、複雑な形状の部
品には対応し難いという欠点がある。又、ダイカスト法
には、原料にアルミニウム合金や亜鉛合金等の低融点金
属しか使えないという欠点があり、ロストワックス法に
は量産性に劣るという欠点がそれぞれある。 金属粉末による射出成形法は、このような従来の欠点を
補う形で登場した。 この金属粉末の射出成形法は、金属粉末（平均粒度１０
μｍ程度）と有機質のバインダを混練（加熱又は常温）
して均一化した後、ペレタイザ等を用いて造粒して成形
材料とし、この成形材料を射出成形機を用いて射出成形
するというものである。射出成形機によって成形された
成形体は、一般にグリーンパーツ（グリーン成形体）と
呼ばれる。グリーンパーツは、加熱、減圧、加圧、抽出
、超臨界法によって前記バインダが除去（脱脂）される
。このバインダが除去された脱脂体は一般にブラウンパ
ーツと呼ばれる。 ブラウンパーツは、ガス雰囲気（Ｎ２、Ｎ２、Ｎ Ｈｓ
、真空）によって焼結される。、焼結体は一般にホワ
イトパーツと呼ばれる。ホワイトパーツは、必要に応じ
て後加工を行って所定の検査を受けた後製品化される。 この金属粉末の射出成形による製造方法は、特に小型且
つ複雑形状の量産品を製造するのに最適な方法と言われ
ており、本格的な実用化に向けて近年非常に注目を浴び
てきている。
しかしながら、この射出成形法にあっては、金属粉末を
射出成形する関係上、該金属粉末に適当な流動性及び成
形性を持たせる必要があり、そのために前述したように
バインダとして有機質の樹脂を多量に含ませるようにし
なければならないという事情がある。このバインダは最
４１！製品の成分としては不要なものであるため、脱バ
インダ処理によって除かれるものであるが、その結果、
当該バインダか除かれたことにより、そこに隙間が形成
されることになる。この隙間は、次の焼結処理工程のと
きに収縮するため、結局、ワークの外径寸法もかなり収
縮することになる（約１５〜２５％）。 その結果、該収縮時にワークを載置している床（固定）
と収縮するワークとの間で摩擦力が発生し、これが収縮
方向に微妙にばらつくことから収縮むらが発生し、寸法
精度（特に真円度）が悪くなるという問題が生じる。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、焼結処理工程における収縮に起因して寸法精
度が悪化するのを防止し、もってより寸法精度の高い焼
結晶（射出成形品）を得ることのできる粉末射出成形方
法を提供することを目的とする。
射出成形する関係上、該金属粉末に適当な流動性及び成
形性を持たせる必要があり、そのために前述したように
バインダとして有機質の樹脂を多量に含ませるようにし
なければならないという事情がある。このバインダは最
４１！製品の成分としては不要なものであるため、脱バ
インダ処理によって除かれるものであるが、その結果、
当該バインダか除かれたことにより、そこに隙間が形成
されることになる。この隙間は、次の焼結処理工程のと
きに収縮するため、結局、ワークの外径寸法もかなり収
縮することになる（約１５〜２５％）。 その結果、該収縮時にワークを載置している床（固定）
と収縮するワークとの間で摩擦力が発生し、これが収縮
方向に微妙にばらつくことから収縮むらが発生し、寸法
精度（特に真円度）が悪くなるという問題が生じる。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、焼結処理工程における収縮に起因して寸法精
度が悪化するのを防止し、もってより寸法精度の高い焼
結晶（射出成形品）を得ることのできる粉末射出成形方
法を提供することを目的とする。
本発明は、粉末にバインダを混ぜて射出成形し、脱バイ
ンダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法
において、前記焼結処理を、炉床面に原料粉末の粒径よ
り大きな粒径で、且つ焼結時に変化しない材質でできた
多数の球状体を均一に敷きつめた状態で行うことにより
、上記目的を達成したものである。
ンダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法
において、前記焼結処理を、炉床面に原料粉末の粒径よ
り大きな粒径で、且つ焼結時に変化しない材質でできた
多数の球状体を均一に敷きつめた状態で行うことにより
、上記目的を達成したものである。
射出成形法における焼結工程にあっては、その前段階で
脱バインダ処理がなされている関係上、ワークの収縮率
が非常に大きい、その結果、第２図に示されるように、
収縮する際に固定状態にある炉内の床２の表面２Ａとワ
ーク４との間で摩擦力ＦＴ、Ｆ２が発生することになる
。この摩擦力Ｆ＋（あるいはＦ２）は、収縮方向に対し
て完全に均一に発生するならば特に問題はないが、現実
的には床２との接触面上での各位置で床２に対する垂直
荷重が異なっていなり、あるいは接触面における床２と
ワーク４との摩擦係数が微妙にばらついていたりして必
ずしも均一には発生しない。 そのため焼結が行われる過程でこの摩擦力のばらつきに
起因して収縮率にばらつきが発生し、これが寸法誤差と
なって顕在化する。この影響は、特に真円度が要求され
ている円筒、あるいは円柱形の製品の場合に著しく現わ
れる。 このような問題に対応する一手法として、ワーク４との
接触面積が小さい治具を用いてワーク４自体を炉内の床
２から離し、空中に吊下げて焼結する方法が考えられる
（同時提出の特許出願）。 しかしながらこの方法は■ワーク自体が吊すことのでき
る形状でなければならないこと、■重量のあるワークの
場合、自重による歪が問題となること、■脱脂状態のワ
ーク（ブラウンパーツ）は非常に脆く、吊す過程でワー
クが損傷を受けてしまう恐れかあること、等制約が大き
い。 本発明では、そのため多数の球状体を炉床に均一に敷き
つめるようにした。その結果、焼結されるワーク（ブラ
ウンパーツ）は床面とは接触せず、収縮時、恰もころが
り軸受の転動体のように機能する球状体の上を滑かに移
動することができるようになり、ワーク４には摩擦力か
ほとんど働かず、従って摩擦力がばらつくことによって
発生する収縮のばらつき−を極力抑えることができるよ
うになる。そのため軽量のワークはもちろん、重量のあ
るワークであっても非常に寸法精度を高く維持すること
ができるようになった。
脱バインダ処理がなされている関係上、ワークの収縮率
が非常に大きい、その結果、第２図に示されるように、
収縮する際に固定状態にある炉内の床２の表面２Ａとワ
ーク４との間で摩擦力ＦＴ、Ｆ２が発生することになる
。この摩擦力Ｆ＋（あるいはＦ２）は、収縮方向に対し
て完全に均一に発生するならば特に問題はないが、現実
的には床２との接触面上での各位置で床２に対する垂直
荷重が異なっていなり、あるいは接触面における床２と
ワーク４との摩擦係数が微妙にばらついていたりして必
ずしも均一には発生しない。 そのため焼結が行われる過程でこの摩擦力のばらつきに
起因して収縮率にばらつきが発生し、これが寸法誤差と
なって顕在化する。この影響は、特に真円度が要求され
ている円筒、あるいは円柱形の製品の場合に著しく現わ
れる。 このような問題に対応する一手法として、ワーク４との
接触面積が小さい治具を用いてワーク４自体を炉内の床
２から離し、空中に吊下げて焼結する方法が考えられる
（同時提出の特許出願）。 しかしながらこの方法は■ワーク自体が吊すことのでき
る形状でなければならないこと、■重量のあるワークの
場合、自重による歪が問題となること、■脱脂状態のワ
ーク（ブラウンパーツ）は非常に脆く、吊す過程でワー
クが損傷を受けてしまう恐れかあること、等制約が大き
い。 本発明では、そのため多数の球状体を炉床に均一に敷き
つめるようにした。その結果、焼結されるワーク（ブラ
ウンパーツ）は床面とは接触せず、収縮時、恰もころが
り軸受の転動体のように機能する球状体の上を滑かに移
動することができるようになり、ワーク４には摩擦力か
ほとんど働かず、従って摩擦力がばらつくことによって
発生する収縮のばらつき−を極力抑えることができるよ
うになる。そのため軽量のワークはもちろん、重量のあ
るワークであっても非常に寸法精度を高く維持すること
ができるようになった。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。 まず、第３図を用いて金属粉末の射出成形の概略プロセ
スから説明する。 材料となる金属粉末（例えば鉄分等）は、流動性及び成
形性を持たせるべくバインダ（例えばポリスチレン、ポ
リエチレン等の樹脂）が加えられ、通常、バインダの溶
融温度以上に加熱した上で混練される。 混練工程の後、混練物を凍らせた後、粉砕機、あるいは
ペレタイザ等により射出成形できる大きさに粉砕して顆
粒状のベレットとしく造粒工程）、このペレットを射出
成形機によって射出成形し、グリーンパーツ（グリーン
成形体）を得る。 グリーンパーツは不要なバインダをそのまま含有するた
め、脱バインダ処理で含まれているバインダの除去（脱
脂）が行われる。−船釣には脱バインダ炉と呼ばれる炉
の中にグリーンパーツを入れ、酸化雰囲気又は非酸化雰
囲気内でバインダ分解温度まで徐々に昇温させ、バイン
ダを分解揮発させる。脱バインダ処理によりブラウンパ
ーツ（脱脂体）が得られる。ブラウンパーツはバインダ
の抜は出た隙間を多く持ち、この隙間の存在が焼結時の
収縮の主要因となっている。 ブラウンパーツは焼結炉（焼成炉）に入れられ、焼結（
焼成）されて収縮しながらホワイトパーツ（焼成体）と
なる、バインダ配合により異なるが、このときの収縮率
は１５％〜２５％にも達する。 この収縮により前述したように従来はワークと炉床面と
の間で摩擦力が発生し、この摩擦力のばらつきにより収
縮率にばらつきが生じ、これが寸法誤差を誘引していた
。 そこでこの実施例では第１図に示されるような方法で焼
結を行うことにより、この不具合の発生を防止している
。 第１図は本発明の実施例を示す断面図である。 図において１０が脱バインダ処理されたワーク（ブラウ
ンパーツ：脱脂体）、１２が焼結炉である。 焼結炉１２は、その床１４の中央部１６が一段高く形成
されており、且つこの一段高くなっている中央部１６の
端部１８が更に一段高く形成されている。 符号２０は球状体である。 球状体２０は、前記中央部１６の表面１６Ａ上に均一に
敷きつめられており、又、前記端部１８の段差により該
中央部１６の表面１６Ａからこぼれ落ちるのが阻止され
ている。 球状体２０は射出成形のための原料金属粉末の粒径より
大きい粒径とされている。それは焼結の際にこの球状体
２０がワーク１０の内部に侵入し、品質面で悪影響をも
たらすのを防止するためである。 球状体２０は、焼結温度でも溶融も反応もせず且つワー
ク１０と親和性のない材質、即ち焼結の際に全く変化し
ない材質が望ましい、ワーク１０の材質によるか、具体
的にはセラミック、カーボン、タングステン等の高融点
素材が好的である。 更に球状体２０は、その粒径が均一であることが望まし
く、且つ、前記中央部１６の表面１６Ａ上に均一に散布
されることが望ましい。それは、粒径が不均一であった
り散布が不均一であったりすると、ワーク１０の支持が
不安定になり焼結時の歪発生につながる恐れがあるため
である。 このような状態で焼結を行うと、焼結時にワーク１０は
球状体２０上を極めて滑かに移動（収ｉ＞できるように
なる、そのため炉面（具体的には前記中央部１６の表面
１６Ａ） Ｉｌｌ！Ｉから受けるＩｆ力を最少限に抑え
ることができ、結果として摩擦力のばらつきに起因した
収縮むらも小さくなり、ワーク１０の焼結後の寸法誤差
を小さく抑えることができるようになる。 なお、本発明は、金属の粉末射出成形たけでなく、セラ
ミンタの粉末射出成形にも同様に適用可能である。
。 まず、第３図を用いて金属粉末の射出成形の概略プロセ
スから説明する。 材料となる金属粉末（例えば鉄分等）は、流動性及び成
形性を持たせるべくバインダ（例えばポリスチレン、ポ
リエチレン等の樹脂）が加えられ、通常、バインダの溶
融温度以上に加熱した上で混練される。 混練工程の後、混練物を凍らせた後、粉砕機、あるいは
ペレタイザ等により射出成形できる大きさに粉砕して顆
粒状のベレットとしく造粒工程）、このペレットを射出
成形機によって射出成形し、グリーンパーツ（グリーン
成形体）を得る。 グリーンパーツは不要なバインダをそのまま含有するた
め、脱バインダ処理で含まれているバインダの除去（脱
脂）が行われる。−船釣には脱バインダ炉と呼ばれる炉
の中にグリーンパーツを入れ、酸化雰囲気又は非酸化雰
囲気内でバインダ分解温度まで徐々に昇温させ、バイン
ダを分解揮発させる。脱バインダ処理によりブラウンパ
ーツ（脱脂体）が得られる。ブラウンパーツはバインダ
の抜は出た隙間を多く持ち、この隙間の存在が焼結時の
収縮の主要因となっている。 ブラウンパーツは焼結炉（焼成炉）に入れられ、焼結（
焼成）されて収縮しながらホワイトパーツ（焼成体）と
なる、バインダ配合により異なるが、このときの収縮率
は１５％〜２５％にも達する。 この収縮により前述したように従来はワークと炉床面と
の間で摩擦力が発生し、この摩擦力のばらつきにより収
縮率にばらつきが生じ、これが寸法誤差を誘引していた
。 そこでこの実施例では第１図に示されるような方法で焼
結を行うことにより、この不具合の発生を防止している
。 第１図は本発明の実施例を示す断面図である。 図において１０が脱バインダ処理されたワーク（ブラウ
ンパーツ：脱脂体）、１２が焼結炉である。 焼結炉１２は、その床１４の中央部１６が一段高く形成
されており、且つこの一段高くなっている中央部１６の
端部１８が更に一段高く形成されている。 符号２０は球状体である。 球状体２０は、前記中央部１６の表面１６Ａ上に均一に
敷きつめられており、又、前記端部１８の段差により該
中央部１６の表面１６Ａからこぼれ落ちるのが阻止され
ている。 球状体２０は射出成形のための原料金属粉末の粒径より
大きい粒径とされている。それは焼結の際にこの球状体
２０がワーク１０の内部に侵入し、品質面で悪影響をも
たらすのを防止するためである。 球状体２０は、焼結温度でも溶融も反応もせず且つワー
ク１０と親和性のない材質、即ち焼結の際に全く変化し
ない材質が望ましい、ワーク１０の材質によるか、具体
的にはセラミック、カーボン、タングステン等の高融点
素材が好的である。 更に球状体２０は、その粒径が均一であることが望まし
く、且つ、前記中央部１６の表面１６Ａ上に均一に散布
されることが望ましい。それは、粒径が不均一であった
り散布が不均一であったりすると、ワーク１０の支持が
不安定になり焼結時の歪発生につながる恐れがあるため
である。 このような状態で焼結を行うと、焼結時にワーク１０は
球状体２０上を極めて滑かに移動（収ｉ＞できるように
なる、そのため炉面（具体的には前記中央部１６の表面
１６Ａ） Ｉｌｌ！Ｉから受けるＩｆ力を最少限に抑え
ることができ、結果として摩擦力のばらつきに起因した
収縮むらも小さくなり、ワーク１０の焼結後の寸法誤差
を小さく抑えることができるようになる。 なお、本発明は、金属の粉末射出成形たけでなく、セラ
ミンタの粉末射出成形にも同様に適用可能である。
以上説明した通り、本発明によれば、焼結時におけるワ
ークの収縮に起因して発生するａｍ力により収縮にむら
が生じ、これにより製品の寸法精度が低下するという不
具合を効果的に助止することができるようになるという
優れた効果が得られる。
ークの収縮に起因して発生するａｍ力により収縮にむら
が生じ、これにより製品の寸法精度が低下するという不
具合を効果的に助止することができるようになるという
優れた効果が得られる。
第１図は、本発明の実施例を示す断面図、第２図は、焼
結時の収縮によってワークと床面との間に摩擦力が発生
することを説明するための概略断面図、 第３図は、本発明の実施例に係る粉末射出成形のプロセ
スの概略を示す工程図である。 １０・・・ワーク（脱脂体ニブラウンパーツ）、１２・
・・焼結炉、 １４・・・床、１６・・・床の
中央部、 ２０・・・球状体。 復代理人 牧野剛博 松 山 圭 佑 高矢 諭 第 図
結時の収縮によってワークと床面との間に摩擦力が発生
することを説明するための概略断面図、 第３図は、本発明の実施例に係る粉末射出成形のプロセ
スの概略を示す工程図である。 １０・・・ワーク（脱脂体ニブラウンパーツ）、１２・
・・焼結炉、 １４・・・床、１６・・・床の
中央部、 ２０・・・球状体。 復代理人 牧野剛博 松 山 圭 佑 高矢 諭 第 図
Claims (1)
- （１）粉末にバインダを混ぜて射出成形し、脱バインダ
処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法にお
いて、 前記焼結処理を、炉床面に原料粉末の粒径より大きな粒
径で、且つ焼結時に変化しない材質でできた多数の球状
体を均一に敷きつめた状態で行うことを特徴とする粉末
射出成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15466690A JPH0445203A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 粉末射出成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15466690A JPH0445203A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 粉末射出成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0445203A true JPH0445203A (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=15589240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15466690A Pending JPH0445203A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 粉末射出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0445203A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020050013A (ko) * | 2000-12-20 | 2002-06-26 | 신현준 | 대형부품의 분말사출성형방법 |
| CN107398559A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-11-28 | 攀枝花学院 | 一种搭配支撑的大型零部件粉末注射成型方法 |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP15466690A patent/JPH0445203A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020050013A (ko) * | 2000-12-20 | 2002-06-26 | 신현준 | 대형부품의 분말사출성형방법 |
| CN107398559A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-11-28 | 攀枝花学院 | 一种搭配支撑的大型零部件粉末注射成型方法 |
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