JPH0499801A

JPH0499801A - 粉末成形法とその製造法

Info

Publication number: JPH0499801A
Application number: JP21463890A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Kato; 靖正加藤; Hideaki Matsuo; 英明松尾; Nobuyoshi Matsumura; 松村　延喜
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-03-31

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）この発明は、粉末成形体とその製造法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、高グリーン強度を有
する粉末成形品とその焼結晶、およびそれらの製造法に
関するものである。

■ （従来の技術とその課題）従来より、高密度、かつ高強度で、三次元の複雑形状の
金属または合金製品を量産するための方法として、金属
射出成形法（Ｍｅｔａｌ　ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄ
ｉｎｇ：Ｍ　Ｉ　Ｍ）が知られており、各種分野におい
てその実用化が進展しつつある。また同様に、金属押出
成形法も最近注目されており、基礎研究から実用段階へ
と技術が進んできてもいる。

これらの技術は、一般に次のような工程によって構成さ
れている。

（ア）　平均粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の微細な金属
、または合金の粉末をバインダーとしての熱可塑性樹脂
と混合・混練する。

（イ）　射出成形機または押出成形機によって所定の形
状に成形する。

（つ）　不活性または還元性雰囲気下に脱バインダー処
理する。

（１）次いで加熱して焼結する。

このように、金属射出成形法と押出成形法とは、成形手
段においてのみ異なるほかは技術的に共通した構成を有
している。対象とする材料の種類も多岐にわたり、比重
も３．５〜１９．５　（ｇ／ｃｎｒ）と広範囲なものが
形成される。

このような特徴を有する粉末成形法ではあるが、実用技
術として発展していくためにはさらに解決すべき課題が
残されてもいる。

すなわち、材料の比重が高くなるにつれて、成形時の成
形体の強度もより大きなものが要求されてきていること
である。

実際、射出成形においては、成形体を金型内より離型す
る際に、ニジエフティング時にかかる機械的応力に充分
耐える強度を有していないと、成形体の変形、クラック
の発生、そして破損という致命的欠陥をまねき、製品と
することができない。

また、押出成形体においても比重が高くなるにつれて、
成形体強度も大きなものが要求される。たとえば、比重
が１０　（ｇ／ｃｎｆ）の材料においては、２５　ｍｍ
Ｘ２．５　ｍｍ径の寸法を有する成形体の安定製造は困
難である。

押出し成形体は射出成形体に比べて、圧力が成形体に加
えられないだけに、−層高い強度が必要とされ、この強
度向上が製品実用化上の最も重要な技術的要件となる。

しかしながら、これまでの射出、あるいは押出成形体と
その成形方法においては、このような成形体の強度向上
を図ることができなかった。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、生産性および機能性向上等の点において優れた特
徴を有する金属粉末の射出、または押出成形体とその製
造方法の従来法における欠点を改善し、高比重の材料で
あっても成形体に大きな強度（高グリーン強度）を付与
することのできる新しい成形体とその製造方法を提供す
ることを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するものとして、金属ま
たは合金の粉末、短繊維および超高分子量有機バインダ
ーとの混合・混練物を押出し、または射出成形してなる
ことを特徴とする粉末成形体を提供する。また、この発
明は、この成形体を加熱焼結してなる焼結品も提供する
。

さらには、これら成形品の製造方法と焼結品の製造法に
ついても提供するものである。

この発明の成形体に用いる短繊維については、高強度成
形体を製造するために欠かせないものであり、通常は、
１〜２０μｍ径、１〜１０　ｍｍ長程度のものを使用す
るのが好ましい。その素材としては、炭素繊維、ガラス
繊維、金属繊維等の無機・金属繊維、あるいはアラミド
繊維等の高強度有機ポリマー繊維を用いることができる
。

これらの短繊維の配合割合は、成形体の組成、使用目的
によっても相違するが、一般には０．５重量％〜２０重
量％とするのが好ましい。

この短繊維に配合する超高分子量有機バインダーとして
は、好ましくは、その分子量が１、０００．０００〜３
．０００．０００程度のものを用いる。この有機バイン
ダーとしては、たとえば、ポリブデン、合成ワックス等
の超高分子量バインダー、滑剤および可塑剤等からなる
組成物として用いることができる。

−へ金属または合金の粉末についてもその種類に格別の限定
はない。

これらの金属または合金の粉末を上記の短繊維および超
高分子量有機バインダーと混合および混練した後に、押
出し、または射出して成形体とするが、押出し成形にお
いては、加熱下に成形ノズルより押出し、また射出成形
においては、金型内に加熱下に加圧射出する。

押出し成形時の温度は、一般的には１６０℃以下とし、
より好ましくは１３０℃以下の温度とする。

成形ノズルの形状には限定はなく、所定の寸法が得られ
るように、かつ均一成形ができるように配慮する。直線
棒状成形体、あるいはコイル状成形体等の適宜な形状に
成形することができる。

射出成形においては、３次元複雑形状の成形が可能であ
り、一般的には２００℃以下、より好ましくは１７０℃
以下の温度条件下に射出することができる。

成形に先立ち、金属または合金の粉末、短繊維および有
機バインダーの混合・混練物はペレタイジングしてペレ
ット状とし、押出し、もしくは射出成形に用いることが
好ましい。

短繊維を配合しての成形体は、従来に比べてより大きな
強度（高グリーン強度）を有し、成形効率、成形体のハ
ンドリング性も向上する。押出し成形の自動ロボット化
も可能で、衝撃にも強い成形体が得られる。

また、射出成形においては、ゲート処理時の機械的操作
も一層安定化させることができる。

得られた成形体は、続いて、不活性ガスまたは還元性ガ
スの雰囲気下に加熱して有機バインダーを除去し、さら
に、真空下、もしくは、不活性ガスまたは還元性ガスの
雰囲気下に加熱焼結することによって所定の焼結晶とす
ることができる。

次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明
する。

実施例１次の化学成分組成（重量％）Ｃｒ　　２８．００〜３２．００Ｗ　　　３．５０〜５．００Ｓｉ　　　０．８０〜１．３ＯＮｉ　　　　　１．５０以下Ｍｏ　　　　０１６０以下Ｆｅ　　　　　１．５０以下Ｃｏ　　残部からなる比重１０　（ｇ／ｃｎｒ）のステライト粉末を
平均分子量２．０００．０００の超高分子量ポリブテン
と、合成ワックスおよび可塑剤、さらに炭素繊維（７μ
ｍ径、６ｍｍ長）とを混合・混練した（炭素繊維２重量
％）。

この合金粉末の混練物を１２０℃の温度にて、０．５〜
１０ｍｍ径、１２０　ｍｍ長の各種ノズルより押出し成
形を行い、たとえば径１．８　ｍｍ　Ｘ　３０００ｍｍ
の直棒成形体と、径１．８ｍｍのコイル状成形体を得た
。

従来の成形体に比べて、その強度は４０％強も向上した
。

また、炭素繊維の配向性も確認された。

実施例２次の化学成分組成（重量％）Ｃｒ　　３．８０〜４．５０Ｍｏ　　　４．５０〜５．５０Ｗ　　　　５．５０〜６．７０Ｖ　　　　　１．６０　　　２．２０Ｇ　　　　　Ｏ，８００，９０Ｆｅ　　残部からなる比重８．１０（ｇ／ｃｍ）のハイス粉末を実施
例１と同様のバインダー系および炭素繊維（７μｍ径、
６　ｍｍ長）と混合・混練した。これをペレット化し、
次いで、１８０°Ｃの温度にて射出成形し、三次元複雑
形状体としての歯車を成形した。

この成形体の強度は１．　］、Ｏｋｇ　ｆ　／　ｍｍ　
２であり、炭素繊維を混合しない場合の強度０．７５ｋ
ｇ　ｆ　／　ｍｍ　２に比べてはるかに高強度であり、
射出成形のハンドリング性もはるかに優れていた。

続いてこの成形体を、Ｎ２雰囲気下に脱バインダー処理
し、さらに１３００℃に加熱して焼結した。

歯車焼結晶を得た。

（発明の効果）この発明により、以上詳しく説明した通り、押出し成形
による細線直棒体、あるいはコイル状体、−巨射出成形による三次元複雑形状の成形体が、高張度、高品質品として高い生産性で得られる。

その焼結晶の性能、生産性も良好となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属または合金の粉末、短繊維および超高分子量
有機バインダーとの混合・混練物を押出し、または射出
成形してなることを特徴とする粉末成形体。
（２）短繊維が１〜２０μｍ径、１〜１０ｍｍ長の請求
項（１）の粉末成形体。
（３）短繊維が炭素繊維である請求項（１）の粉末成形
体。
（４）超高分子量有機バインダーの分子量が１，０００，０００〜３，０００，０００の請求項（
１）の粉末成形体。
（５）超高分子量有機バインダーがポリブデンである請
求項（１）の粉末成形品。
（６）合成ワックスを滑剤として配合してなる請求項（
１）の粉末成形品。
（７）請求項（１）の粉末成形体の脱バインダー処理後
に加熱焼結してなることを特徴とする成形焼結品。
（８）金属または合金の粉末を、短繊維および超高分子
量有機バインダーと混合・混練し、次いで押出し、また
は射出成形することを特徴とする粉末成形体の製造法。
（９）請求項（９）の方法により得られた成形体を、不
活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下に加熱して有機バイ
ンダーを除去し、次いで、真空下、もしくは不活性ガス
または還元性ガスの雰囲気下に加熱焼結することを特徴
とする粉末成形焼結品の製造法。