JPH05148506A - 多孔質金属板を用いた射出成形体の脱バインダー方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形体中の有機バインダーを加熱分解
し、加熱分解された有機バインダーを成形体の外部に除
去する方法の実施に際して、比較的短時間の脱バインダ
ー処理を可能にすると共に、安価で、しかも製品に欠陥
の発生を見ない脱バインダー処理を可能にする。 【構成】 金属原料粉末と有機バインダーとからなる射
出成形処理用混練物を射出成形した後、加熱処理を施す
事により該成形体より有機バインダーを除去させる射出
成形体の脱バインダー処理工程において、該成形体を、
金属原料粉末の平均粒度より小さい貫通口を多数有する
耐熱金属板上に載置した後に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気、電子、機械等の
分野において広く利用されている射出成形焼結品の製造
工程にあって、金属原料粉末と有機バインダーとからな
る射出成形処理用混練物を射出成形して得た射出成形体
より有機バインダーを除去する際の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属粉末を用いた焼結品は、生産性の高
い事、製品の寸法精度が高い事、製品の表面が平褐であ
る事等多くの利点を示す事から、電気、電子、機械等の
分野において広く利用されているが、この様な射出成形
焼結品を製造するに際しては、金属原料粉末と有機バイ
ンダーとからなる射出成形処理用混練物を射出成形して
後、得られた射出成形体より有機バインダーを除去する
方法が採られており、その方法としても従来から各種の
手段が用いられている状態である。

【０００３】射出成形方法を用いて上記の如き製品を生
産する場合の難点として大きなものは、射出成形体から
有機バインダーを除去する工程であって、製品の肉厚が
大きい場合には特に問題となっている。

【０００４】その中にあって、極く一般的には射出成形
体をアルミナ焼結板の上に積載したまま加熱炉中に導入
し、そのまま徐々に加熱昇温処理を施して、成形体より
有機バインダーを蒸発させ、分解除去する方法が採られ
ているものの、この方法による時は、有機バインダーを
除去するために長時間を必要とし、例えば、長さ５０ｍ
ｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形体について脱バイ
ンダー処理を施す時間は５０時間以上でなくてはなら
ず、結果的に関連装置の操業回転率を低いものにしてい
て、その改善方法の出現が望まれていた。

【０００５】上記の難点を避ける為の手段として、射出
成形体を耐熱粉末中に埋設し、耐熱粉末の示す毛細管現
象を利用して耐熱粉末中に埋設した射出成形体から有機
バインダーを急速に除去する方法が提案されて居る。

【０００６】金属粉末を用いて焼結品を製造する場合
に、上記の様な射出成形方法を採用した場合には、脱バ
インダー工程に於いて成形体の表面に亀裂を生じたり、
成形体を破壊に導いたりする不都合が無くなると共に、
比較的短時間の処理で済ます事が可能であるため、近年
特に注目を集めている。

【０００７】しかしながら、従来用いられて来た上記の
様な耐熱粉末を利用する限りに於いては、数回の繰り返
し利用を重ねた結果として得られる被覆物の組成中には
有機バインダーの分解生成物が認められる様になって来
る為、毛細管現象を利用して射出成形体よりバインダー
を除去処理する事が極めて困難になって来る。

【０００８】また、耐熱粉末中で認められる毛細管現象
を利用して射出成形体より脱バインダー処理を施す場合
に、耐熱粉末の利用回数を増加して行くに従い、処理時
間も延長されがちであって、分解生成物の介在による製
品不良の増大と併せて製品原価を押し挙げて居た。

【０００９】さらに、特開昭６０−１９５０６２では、
セラミックス射出成形体をハニカム成形体上に載せて脱
バインダー処理を進める方法が開示されているが、この
方法で用いている多孔質のセラミックス体は、脱バイン
ダー処理時に射出成形体より滴下してくるバインダーを
単に成形体より隔離する機能にだけ使用するものであっ
て、積極的に、毛細管現象を利用して脱バインダー処理
速度を向上させ、併せて工程欠陥の削除を図る様なもの
ではなく、この方法の開示に際してもこの点には何等触
れていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き事情に鑑
み、本発明は、射出成形体中の有機バインダーを加熱分
解し、加熱分解された有機バインダーを成形体の外部に
除去する方法の実施に際して、比較的短時間の脱バイン
ダー処理を可能にすると共に、安価で、しかも製品に欠
陥の発生を見ない脱バインダー処理を可能にする方法の
開示を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、射出成形
焼結品の製造に際して提示されている上記の課題を解決
する為、鋭意調査研究を重ねた結果として、金属原料粉
末と有機バインダーとからなる射出成形処理用混練物を
射出成形した後、加熱処理を施す事により該成形体より
有機バインダーを除去させる射出成形体の脱バインダー
処理工程において、該成形体を、金属原料粉末の平均粒
度より小さい貫通口を多数有する耐熱金属板上に載置し
た後に加熱するする事により課題が解決される事を見出
だし、本発明に至ったものである。

【００１２】

【作用】本発明において、該成形体を、金属原料粉末の
平均粒度より小さい貫通口を多数有する耐熱金属板上に
載置して後に加熱するする事を採用したのは、射出成形
体より有機バインダーを除去するに際して、射出成形体
を載置している耐熱粉末が示す毛細管現象を利用して射
出成形体から有機バインダーを除去するためのものであ
り、有機バインダーの分解温度まで加熱する事なく有機
バインダーを融液状態に保ったまま処理せんとしたもの
であり、この場合、毛細管現象による有機バインダーの
抽出速度は次の式で示される。

【００１３】Ｑ＝−αＡ（ΔＰ）／μＬ Ｑ；抽出速度 α；吸収係数 Ａ；抽出断面積 ΔＰ；成形体内部の圧力と成形体を覆っている耐熱粉末
の示す圧力との差 μ；抽出体の粘性係数 Ｌ；成形体の厚さ

【００１４】本発明で示される有機バインダーの抽出速
度はΔＰ（成形体内部の圧力と成形体を覆っている耐熱
粉末の示す圧力との差）に大きく依存して来るものであ
って、ΔＰは有機バインダーの通過する耐熱金属板の細
孔の寸法に依存し、細孔の寸法が金属原料粉末の粒径よ
り小さいとΔＰが増大して脱バインダー速度は速くなる
というものである。

【００１５】また、本発明で、射出成形体を載置する載
置台として耐熱金属を用いたのは、載置台に細孔処理を
施す場合の取扱いが容易であると共に、脱バインダー処
理工程にて射出成形体をその上面に載置して加熱する場
合の耐熱強度を考慮したものである。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について以下に詳述する。

【００１７】［実施例１］先ず、平均粒径が５μｍのカ
ーボニル鉄粉末９２重量％と、有機バインダーとしての
アタックチックポリプロピレン２重量％と、カルナバワ
ックスを５重量％と、ステアリン酸を１重量％との割合
で秤量し、押し出し造粒機で混練し粒径が２〜３ｍｍの
粒状をした成形材料を調整した。

【００１８】この成形材料を用いて、長さが５０ｍｍ、
幅が２０ｍｍ、厚さが２０ｍｍの直方体を射出成形し
た。

【００１９】次に、この射出成形体を金属原料粉末であ
る平均粒径が５μｍのカーボニル鉄粉末の平均粒径に比
較してより小さい直径を示す３μｍ直径の貫通孔を板の
厚さ方向に向けて無数に有する長さ２００ｍｍ、幅２０
０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの１８−８ステンレス鋼板の上面
に３０個間隔を置いて載せて加熱炉中に移し、毎分１リ
ットルの流量で供給される窒素気流中で１時間当り３０
℃の昇温速度で１５０℃まで加熱し、この温度にて１時
間保持した後、加熱温度を２５０℃まで上昇させて１次
の脱バインダー処理を行い、その後２時間ほどかけて室
温まで冷却した。

【００２０】この場合、同様に処理した５０個の試料に
ついて目視とＸ線を用いた外観検査を行ったが欠陥は全
く発見できなかった。

【００２１】上記の如くして得られた第１次の脱バイン
ダー処理品を真空炉に移した後、毎分１０℃の速度にて
７００℃まで加熱し、７００℃で３０分間保持する第２
次の脱バインダー処理を施した後、引き続き、毎分１０
℃の速度にて１３５０℃まで加熱し、１３５０℃にて１
時間保持する焼結処理を施し、この場合に得られた製品
について、その脱バインダー率を測定した結果は７６％
と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の認め
られないものであった。

【００２２】なお、上記の脱バインダー率は、以下の数
式により算出したものである。 Ｑ＝（（Ｙ−Ｘ）／Ｚ）×１００ Ｑ；脱バインダー率％。 Ｙ；脱バインダー処理を施す前の射出成形体の重量。 Ｘ；脱バインダー処理を施した後の射出成形体の重量。 Ｚ；脱バインダー処理を施す前に混練物に添加したバイ
ンダーの重量。

【００２３】［実施例２］射出成形体を金属原料粉末で
ある平均粒径が５μｍのカーボニル鉄粉末の平均粒径に
比較してより小さい直径を示す４μｍ直径の貫通孔を板
の厚さ方向に向けて無数に有する１８−８ステンレス鋼
板の上面に載せて加熱炉中に移し、毎分１リットルの流
量で供給される窒素気流中で１時間当り４０℃の昇温速
度で１５０℃まで加熱した以外は実施例１と同様に処理
して得られた製品に対して目視とＸ線を用いた外観検査
を行ったが欠陥は全く発見できなかった。

【００２４】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品について測定した結果はその脱バインダー率も７
７％と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の
認められないものであった。

【００２５】［実施例３］窒素気流中で１時間当り６０
℃の昇温速度で１５０℃まで加熱した以外は実施例２と
同様に処理して得られた製品に対して目視とＸ線を用い
た外観検査を行ったが、欠陥は全く発見できなかった。

【００２６】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品について測定した結果はその脱バインダー率も７
８％と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の
認められないものであった。

【００２７】［実施例４］射出成形体を金属原料粉末で
ある平均粒径が５μｍのカーボニル鉄粉末の平均粒径に
比較してより小さい直径を示す４μｍ直径の貫通孔を板
の厚さ方向に向けて無数に有し、脱バインダー処理に５
０回繰り返し使用した後の状態で用意された１８−８ス
テンレス鋼板の上面に載せて加熱炉中に移し、毎分１リ
ットルの流量で供給される窒素気流中で１時間当り４０
℃の昇温速度で１５０℃まで加熱した以外は実施例１と
同様に処理して得られた製品に対して目視とＸ線を用い
た外観検査を行ったが欠陥は全く発見できなかった。

【００２８】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品について測定した結果、その脱バインダー率も７
７％と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の
認められないものであった。

【００２９】［実施例５］脱バインダー処理に７５回繰
り返し使用した後の状態で用意された１８−８ステンレ
ス鋼板を用いた以外は実施例４と同様に処理した結果、
得られた試料について目視とＸ線を用いた外観検査を行
ったが欠陥は全く発見できなかった。

【００３０】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品について測定した結果、その脱バインダー率も７
６％と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の
認められないものであった。

【００３１】［実施例６］脱バインダー処理に１００回
繰り返し使用した後の状態で用意された１８−８ステン
レス鋼板を用いた以外は実施例４と同様に処理した結
果、得られた試料について目視とＸ線を用いた外観検査
を行ったが欠陥は全く発見できなかった。

【００３２】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品について測定した結果、その脱バインダー率も７
７％と高く、しかも、得られた製品の外観も全く異常の
認められないものであった。

【００３３】

【比較例】

［比較例１］金属原料粉末である平均粒径が５μｍのカ
ーボニル鉄粉末の平均粒径に比較してより大きい１０μ
ｍの直径の貫通孔を板の厚さ方向に向けて無数に有する
１８−８ステンレス鋼板を用いた以外は実施例１と同様
に処理した結果、得られた試料について目視とＸ線を用
いた外観検査を行った場合，製品の表面には膨れ現象を
見出だせなかった。

【００３４】しかしながら、この脱バインダー処理品に
焼結処理を施した場合、その脱バインダー率は僅かに４
５％でしかなかった。

【００３５】［比較例２］金属原料粉末である平均粒径
が５μｍのカーボニル鉄粉末の平均粒径に比較してより
大きい１００μｍの直径の貫通孔を板の厚さ方向に向け
て無数に有する１８−８ステンレス鋼板を用い、毎分１
リットルの流量で供給される窒素気流中で１時間当り４
０℃の昇温速度で１５０℃まで加熱した以外は実施例１
と同様に処理して得られた製品に対して外観検査を行っ
た場合，製品の表面に膨れ現象と共に陥没現象までが多
く発見された。

【００３６】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品についての脱バインダー率は僅かに４０％でしか
なく、得られた最終製品の外観には一部に膨れと共に亀
裂が認められた。

【００３７】［比較例３］金属原料粉末である平均粒径
が５μｍのカーボニル鉄粉末の平均粒径に比較してより
大きい１０００μｍの直径の貫通孔を板の厚さ方向に向
けて無数に有する１８−８ステンレス鋼板を用い、毎分
１リットルの流量で供給される窒素気流中で１時間当り
６０℃の昇温速度で１５０℃まで加熱した以外は実施例
１と同様に処理して得られた製品に対して目視とＸ線を
用いた外観検査を行った場合、製品の表面に膨れ現象と
共に陥没現象までが多く発見された。

【００３８】また、焼結処理を施し、この場合に得られ
た製品についての脱バインダー率は僅かに３４％でしか
なく、得られた最終製品の外観には一部に膨れと共に亀
裂が認められた。

【００３９】さらに、比較例として例示された以上の試
料について実施例と同程度の脱バインダー率を確保しよ
うとした場合には、実施例の場合に６〜９時間で処理で
済ます事が可能であったものが、比較例の場合には５０
時間を超えた熱処理時間を掛けないとならず、大幅な処
理時間の増加を示した。

【００４０】以上の結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】以上の如く、本発明による時は、短時間の
脱バインダー処理にて表面状態の良好な品物を安定して
入手可能にする事に成功した。

【００４３】

【発明の効果】本発明による時は、射出成型焼結品の製
造に際して必須とされる脱バインダー処理にあって、課
題とされていた短時間処理と工程経費の削減に成功した
ので、射出成型焼結品を多量に使用する電子、電気並び
に精密機械分野の業界に寄与するところ大なるものがあ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属原料粉末と有機バインダーとからな
   る射出成形処理用混練物を射出成形した後、加熱処理を
   施す事により該成形体より有機バインダーを除去させる
   射出成形体の脱バインダー処理工程において、該成形体
   を、金属原料粉末の平均粒度より小さい貫通口を多数有
   する耐熱金属板上に載置した後に加熱する事を特徴とす
   る多孔質金属板を用いた射出成形体の脱バインダー方
   法。