JPH0445205A - 粉末成形体の製造方法 - 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、焼結用の粉末成形体を製造する方法に関する
。

（従来の技術） 金属粉末、セラミック粉末等のスラリーを、目的の形状
に成形した後、前記粉末同士を焼結して機械部品や金型
などの焼結体をつくる技術として、例えば、特願昭６２
−１２６１２５号、特願昭６２−１５６８８５号または
特願昭６２−１６２０７６号の明細書及び図面に記載の
ものが公知である。

前記従来のものは、加圧脱水法と言われ、焼結用粉末と
バインダと溶媒とを混合してなる原料スラリーを、成形
枠に注入して、３０〜２０　ｋｇ　ｆ　／　ｃｎｌの圧
力で加圧し、スラリー中の液分を成型枠に設けたスリン
トから排出せしめて、粉末同士が接触し且つバインダを
介して固形化した粉末成形体を作成し、その後、該粉末
成形体を焼結して製品とするものであった。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の加圧脱水法は、高圧プレス及び厚肉成形枠の
加熱装置を必要とするため、装置が高価となり、又、重
量も大きく、作業に人手を多く要する等のためにコスト
アンプとなっていた。

また、加圧脱水法に真空引きによって脱液する方法（特
願昭６２−１５６８８５号）は、成形枠があるために効
果が少ないという問題があった。

更に、加圧脱水法に振動法を加える方法（特願昭６２−
１６２０７６号）は、加圧機を含めて振動させるために
、大型の振動機が必要になり、現実的には不可能に近い
方法であった。

そして前記従来の方法においては、成形体を均一な密度
にするために、加圧機によって加圧するときに、均一加
圧となるように、上側の加圧面の形状を工夫することが
必要であるが、この設計と計測が困難であるため、密度
が不均一になり、乾燥焼結後の歪の原因となっていた。

従って、寸法精度が悪かった。

そこで、本発明は、前記問題点を解決した粉末成形体の
製造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。

即ち、本発明の粉末成形体の製造方法の特徴とする処は
、焼結用粉末とバインダと溶媒とを混合してなる原料ス
ラリーを容器に注入し、該容器に振動を加えながら真空
下で前記原料スラリーの真空脱泡・脱気を行い、真空脱
泡・脱気したスラリーを型内に注入し、該型に振動を加
えることにより前記スラリーを脱泡し、その後、脱泡し
たスラリーを乾燥固化、焼結して成形する点にある。

（作　用） 本発明によれば、原料スラリーは、焼結用粉末とバイン
ダと溶媒とを混合することにより得られる。この原料ス
ラリーを容器に注入する。そして、該容器に振動を加え
ながら真空下で前記原料スラリーの真空脱泡・脱気を行
う。

尚、脱泡とは、スラリー内に巻き込んだ目に見える大き
さの気泡を、加振によって除くことをいう。

また脱気とは、スラリー内の原料に吸着又は付着（例え
ば水）が、スラリー全体を減圧することによって、目に
見えなかったものがスラリー外部に出て行くことをいう
。

前記真空脱泡・脱気を行う際、振動を加える理由は次の
とおりである。

もし振動を加えずに行うと、容器内の原料スラリー上層
部（２〜４ｃｍ）つまり、巻き込んだ空気層を境にして
上下に別かれるように波打って原料スラリー内の脱泡・
脱気（水分の気化を含む）が行なわれる。この結果、表
面には四方六方に深い亀裂が入り、凸凹の大きい状態の
ままで表面が固化される。

従って、上層部と下層部のスラリー状態が異なるために
密度も異なる結果となる。また上層部は成型体としては
使用出来ない無駄を生じる。

以上の理由により、振動を加えながら真空脱泡・脱気を
行ない、均一な脱泡・脱気を行なうのである。

次に、前記真空脱泡・脱気したスラリーを型内に注入す
る。そして核型に振動を加えることにより、前記スラリ
ーを脱泡する。

注型後は真空脱泡を行なわず、振動のみで脱泡を行なう
理由は次の通りである。

即ち、注型前に原料スラリー中の気泡を加振真空脱気を
しているので、注型されたスラリーは、空気と水の蒸気
の無い状態（バインダ内としての水は含まれる）になっ
ており、密度も均一になっている。

従って、注型時または注型後に巻き込んだ空気のみを脱
泡すれば良く、加振のみで脱泡できる。

また、原料スラリーの流動性も最低に下がっているので
、均一化されたものが再度不均一になることは無い。

尚、注型前の真空脱泡・脱気が不十分なために、水を多
く含んでいる原料スラリーの場合は、加振することによ
って液体成分（水、バインダ）は上層部に移動するため
に、下層部の密度は高く、上層部は低（なる。この傾向
は、注型前の真空脱泡・脱気時間に対して負の傾向を示
す。従って、注型前の真空脱気は十分行なっておく必要
がある。

もし、注型後に真空脱気すれば、型として石膏マスター
を使用している場合、石膏マスター型内部からガスがマ
スター型表面に出て来て、乾燥後の成型体表面の細穴の
原因となる。

以上の理由により、注型後は、加振によって脱泡し、真
空脱泡・脱気は行なわないのである。

その後、脱泡したスラリーを乾燥固化、焼結して成形す
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すものは、金属粉末成形体よりなる金型製造
方法のフローチャートである。

金属粉末成形体より、金型を製造するには、まず、製品
に対して同形又は相似形状の製作型図面が作成される。

その図面に基づき木型が製作される。この木型を用いて
反転石膏型が製作される。

この反転石膏型を用いてプラスチックまたは石膏製のマ
スターモデル１が製作される。このマスターモデル１は
製品と同形又は相似形である。

前記マスターモデル１は真空引き用ガラス平板２上に取
付けられ、このマスターモデル１の周囲に成形板（型）
３が巻き付けられる。この成形型３は０．５ｍｍ厚の真
ちゅう板を２重に巻いて、端は接着テープで固定される
。また、マスターモデル１の表面には、離型用真空グリ
ースが薄く塗付されている。

以上によって注型用の「型」４の製作が完了する。

一方、前記型４に注入すべき原料スラリーが、金属粉末
、流動剤（溶媒）、バインダを混合、混練して作られる
。

原料スラリーは、焼結用粉末と有機バインダと水又はア
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。

焼結用粉末としては、各種金属粉末、セラミック粉末、
これらの混合粉末もしくはこれらと各種強化繊維の混合
粉末を使用することができる。強化繊維としては、炭素
繊維、ボロン繊維、セラミック（ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等
）ウィスカ等を例示することができる。

また、粉末の粒子径は、平均粒子径の数μ鋼のものから
使用することができる。平均粒子径の下限は無い。尚、
通常、金属粉末では、１０μｍ以上のものが各種市販さ
れており入手容易である。

ここに、平均粒子径とは、粉末粒子径と累積重量比との
関係により定まる粒度分布において、累積重量比の５０
％に対応する粒子径ｄｍをいう。尚、ある粒子径ｄｏに
対応する累積重量比（％）Ｒｏは、試料粉末全重量を一
〇としたとき、ｄｏ以下の粒子の累積重量を一〇とする
と−ｏ／ｗｏＸ１００　（％）で与えられる。上記粒度
分布は、粒度分布測定機（例えば、シーラス社製）によ
り容易に測定される。

前記粉末に添加される有機バインダとしては、スラリー
液分である水又は有機溶剤に溶けるものを使用する。例
えば、アクリル樹脂系、酢酸セルロース系、熱硬化性樹
脂系のものを適宜使用することができ、アクリル樹脂系
バインダの具体例として商品名「バインドセラムＷＡ３
２０　Ｊ　　（三井東圧製）を例示することができる。

スラリーの組成は、使用する焼結用粉末の粒径によって
も異なるが、概ね、粉末１００重量部に対してバインダ
２〜５重量部、溶媒（水又は有機溶剤）８〜４０重量部
重量部上い。

第１表 本実施例では、第１表に示す原料スラリーを３０分混練
した後、このスラリーを真空脱泡・脱気するため、第２
図に示す容器に移す。

即ち、第２図に示す如く、前記原料スラリ・−５を容器
６に注入し、該容器６を、振動発生装置７上の真空引き
用ガラス平板８上に乗せ、そして、該容器６を真空カバ
ー９で覆う。真空カバー９は真空ポンプ１０に接続され
ている。

そして、前記振動発生装置７により容器６内の原料スラ
リー５に振動を加えながら、真空ポンプ１０で脱泡・脱
気して、原料スラリー５内の気泡と水分を脱泡・脱気す
る。真空度は１０ｔｏｒｒ以下で１〜１０分間の間加振
脱泡・脱気を行なった。このとき脱泡・脱気時間とグリ
ーン成型体（脱気後の原料スラリー）の密度との関係を
第３図に示す。同図より加振脱気の時間がグリーン成型
体密度に影響することが判る。

次に、加振脱泡・脱気した原料スラリー（グリーン成型
体）を、第１図に示す如く、前記注型用型４に注入する
。この注入に際し、マスターモデル１の溝部を水で湿ら
せた後、グリーン成型体５をマスターモデル１の上に半
分を注型する。そして、手で溝部に流れるように押して
捏ねる。

続いて、真空引き用ガラス板２を上下に加振してスラリ
ー注型時に入った空気を脱泡させる。この時間は、０．
５〜５分で良い。

更に残る半分を注型する。そして全体を振動発生装置１
１上に乗せて所定時間、所定振動数で、振幅１〜２０ｍ
の振動を加えることによって、脱泡脱液（いずれも上面
に浮き出てくる）を行ない、密度の均一化を図る。この
振動脱気の結果を第２表に示す。

第２表より明らかなように、振動時間が短い場合は、グ
リーン成型体内部に気泡が残り、ヒビの発生原因になる
。

第　２　表　振動時間と内部気泡・ヒビとの関係衣に乾
燥工程に入る。この工程は、第４図に示すように、型４
の周囲を保温材１２で取り囲み、原料スラリー５の全面
が同時に乾燥するようにする。

この状態で乾燥器に入れ、先ず室温のままで一日間放置
した後、乾燥昇温プログラムに従って完全に乾燥固化さ
せる。尚、第４図の符号１３は金網を示す。

以下、第１図に示す如く、成形板３とマスターモデル１
を取り外し、成形体５を取り出し、焼結工程へと進む。

そして、焼結成形された成形体５，５”は、ダ・ｆセッ
ト１４に組込まれ、金型１５が完成する。この金型１５
のキャビティー１６で製品が成形される。

前記実施例によれば、石膏マスターモデルの表面に、シ
リューン等の離型剤を薄（塗付しているので離型が容易
になる。

また、マスターモデルの細い（５ｍｍ以下）溝部に、水
滴を付けて湿らせているので、スラリーが流れ込んだ時
の乾燥固化が防止される。

また、成型枠は、簡単な金属板を巻く方法で出来るので
、枠の取付作業、取外し作業が容易であり、−大作業が
可能である。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、スラリー内の脱液が、真空脱泡・脱気
と振動を加えることにより達成されるので、従来の加圧
機と成型枠は不要になり、省力化と共にコストダウンが
図れる。

また従来法では加圧機に掛かる時間が長く必要であった
が、本発明では加圧機による工程が不要となるため、作
業時間の短縮が図られ、かつ、大量生産が可能になる。

更に、従来法では、原料の粉末粒子の径が線状スリット
の幅から制限を受けていたが、本発明では、平均粒子径
の下限は限定されないので、要求される平滑度等に合わ
せて選択することができ、従って安価な原料を使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を示すフローチャート、第２
図は注型前の加振脱泡・脱気を示す説明図、第３図は注
型前真空脱泡・脱気時間と成形体密度の関係を示すグラ
フ、第４図は脱気したスラリーを乾燥固化する方法を示
す説明図である。 ５・・・原料スラリー　６・・・容器、７，１１・・・
振動発生装置、１０・・・真空ポンプ。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所第 図 第３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結用粉末とバインダと溶媒とを混合してなる原
   料スラリーを容器に注入し、該容器に振動を加えながら
   真空下で前記原料スラリーの真空脱泡・脱気を行い、真
   空脱泡・脱気したスラリーを型内に注入し、該型に振動
   を加えることにより前記スラリーを脱泡し、その後、脱
   泡したスラリーを乾燥固化、焼結して成形することを特
   徴とする粉末成形体の製造方法。