JPH05208405A - 複合焼結体及びその製造方法 - Google Patents
複合焼結体及びその製造方法Info
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- JPH05208405A JPH05208405A JP1653692A JP1653692A JPH05208405A JP H05208405 A JPH05208405 A JP H05208405A JP 1653692 A JP1653692 A JP 1653692A JP 1653692 A JP1653692 A JP 1653692A JP H05208405 A JPH05208405 A JP H05208405A
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- sintered body
- composite
- composite sintered
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
- B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
- B28B3/26—Extrusion dies
- B28B3/2636—Extrusion dies using means for co-extruding different materials
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 界面間の親和性が高くかつ界面の形状自由度
の大きいので，焼結体にそりや亀裂，界面剥離の生じな
い異種材質からなる複合焼結体と，この複合焼結体が効
率良く得られる複合焼結体の製造方法を提供すること。 【構成】 少くとも２種の材質が異る部分からなる複合
焼結体であって，前記材質が異る部分の界面間の親和性
が高く，且つ形状自由度が大きい。この複合焼結体は，
材質の異なる少くとも２種の粉末冶金用原料粉末の夫々
に，有機高分子を主成分とするバインダーを加えて混練
し混合物を得，夫々の混和物を，射出成形もしくは押出
成形して複合成形体を得，次いで前記複合成形体を脱
脂，焼結することで製造されている。また，各混和物の
バインダー添加量と焼結収縮率との関係を予め求めてお
き，各混和物の焼結収縮率の差が０．５％以内となるよ
うに，前記粉末冶金用原料粉末へのバインダー添加量を
調製する。
の大きいので，焼結体にそりや亀裂，界面剥離の生じな
い異種材質からなる複合焼結体と，この複合焼結体が効
率良く得られる複合焼結体の製造方法を提供すること。 【構成】 少くとも２種の材質が異る部分からなる複合
焼結体であって，前記材質が異る部分の界面間の親和性
が高く，且つ形状自由度が大きい。この複合焼結体は，
材質の異なる少くとも２種の粉末冶金用原料粉末の夫々
に，有機高分子を主成分とするバインダーを加えて混練
し混合物を得，夫々の混和物を，射出成形もしくは押出
成形して複合成形体を得，次いで前記複合成形体を脱
脂，焼結することで製造されている。また，各混和物の
バインダー添加量と焼結収縮率との関係を予め求めてお
き，各混和物の焼結収縮率の差が０．５％以内となるよ
うに，前記粉末冶金用原料粉末へのバインダー添加量を
調製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，異なる材質の部材が一
体化した複合焼結体及びその製造方法に関するものであ
る。
体化した複合焼結体及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年，金属材料とセラミックス材料を組
み合わせた傾斜機能材料に代表されるように，多種な機
能を併せ持った製品の要求が生じている。
み合わせた傾斜機能材料に代表されるように，多種な機
能を併せ持った製品の要求が生じている。
【０００３】一般に，粉末冶金法によって，金属または
セラミックスの製品を製造する工程は，原料粉末の調
整，原料粉末のプレス成形，焼結という工程からなって
いる。
セラミックスの製品を製造する工程は，原料粉末の調
整，原料粉末のプレス成形，焼結という工程からなって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この製法で前記のよう
な製品を製造するには，所要の原料粉末を多段プレスし
て圧粉体を得る方法を採ることなどが考えられる。この
方法で予想される問題点としては，異材質の界面の形状
が制約されること，及び材質により焼結収縮率が異なる
ことから，焼結工程で界面で剥離することなどが挙げら
れる。
な製品を製造するには，所要の原料粉末を多段プレスし
て圧粉体を得る方法を採ることなどが考えられる。この
方法で予想される問題点としては，異材質の界面の形状
が制約されること，及び材質により焼結収縮率が異なる
ことから，焼結工程で界面で剥離することなどが挙げら
れる。
【０００５】一方で，焼結に供する成形体の形状的な制
約を減少させるために，原料粉末に有機高分子を主成分
とするバインダーを添加し，流動性を付与し，射出成形
もしくは押出成形する方法が工業的に行われ始めてい
る。この方法の利点としては，前記のように形状の自由
度が大きいこともさることながら，異種材料を複合成形
する場合の界面の形状が自由に設定できること，バイン
ダー添加量により焼結収縮率を調整し得ることが挙げら
れる。
約を減少させるために，原料粉末に有機高分子を主成分
とするバインダーを添加し，流動性を付与し，射出成形
もしくは押出成形する方法が工業的に行われ始めてい
る。この方法の利点としては，前記のように形状の自由
度が大きいこともさることながら，異種材料を複合成形
する場合の界面の形状が自由に設定できること，バイン
ダー添加量により焼結収縮率を調整し得ることが挙げら
れる。
【０００６】そこで，本発明の技術的課題は，界面間の
親和性が高くかつ界面の形状自由度の大きいので，焼結
体に反りや亀裂，界面剥離の生じない異種材質からなる
複合焼結体と，この複合焼結体が効率良く得られる複合
焼結体の製造方法を提供することにある。
親和性が高くかつ界面の形状自由度の大きいので，焼結
体に反りや亀裂，界面剥離の生じない異種材質からなる
複合焼結体と，この複合焼結体が効率良く得られる複合
焼結体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは，射出成形
法及び押出成形法のかかる利点に鑑み，複合焼結体の製
法に応用することを検討し，本発明をなすに到ったもの
である。
法及び押出成形法のかかる利点に鑑み，複合焼結体の製
法に応用することを検討し，本発明をなすに到ったもの
である。
【０００８】本発明は，材質の異なる２種以上の粉末冶
金用原料粉末に，夫々有機高分子を主成分とするバイン
ダーを加えて混練した混和物を，射出成形もしくは押出
成形して複合成形体を得，次いで前記複合成形体を脱
脂，焼結することにより焼結体を製造する工程，及び前
記各混和物のバインダー添加量と焼結収縮率の関係を予
め求めておき，各混和物の焼結収縮率が等しくなるよう
に，バインダー添加量を決定する工程により構成され，
異材質間の界面の親和性が高く，かつ界面形状の自由な
複合焼結体を，高い効率で製造し得ることを特徴とす
る。
金用原料粉末に，夫々有機高分子を主成分とするバイン
ダーを加えて混練した混和物を，射出成形もしくは押出
成形して複合成形体を得，次いで前記複合成形体を脱
脂，焼結することにより焼結体を製造する工程，及び前
記各混和物のバインダー添加量と焼結収縮率の関係を予
め求めておき，各混和物の焼結収縮率が等しくなるよう
に，バインダー添加量を決定する工程により構成され，
異材質間の界面の親和性が高く，かつ界面形状の自由な
複合焼結体を，高い効率で製造し得ることを特徴とす
る。
【０００９】ここで本発明に使用できる原料粉末として
は，焼結し得るものであれば，特に限定されるものでは
なく，各種セラミックス粉末や金属の粉末が挙げられ
る。また，本発明では，バインダーとして，各種高分子
化合物が使用可能で，ポリエチレン，各種アクリル系ポ
リマーなど挙げられ，必要に応じ各種ワックス，可塑剤
及び分散剤が添加されるが，これらに限定されるもので
はない。
は，焼結し得るものであれば，特に限定されるものでは
なく，各種セラミックス粉末や金属の粉末が挙げられ
る。また，本発明では，バインダーとして，各種高分子
化合物が使用可能で，ポリエチレン，各種アクリル系ポ
リマーなど挙げられ，必要に応じ各種ワックス，可塑剤
及び分散剤が添加されるが，これらに限定されるもので
はない。
【００１０】
【実施例】次に，本発明について実施例を挙げ詳しく説
明する。
明する。
【００１１】（実施例１）水アトマイズ法で得られた，
平均粒径：１１μm の，Ｆｅ：５０wt％−Ｃｏ：５０wt
％なる組成の合金粉末と，ポリアクリル酸ブチル：３５
wt％−エチレン・酢酸ビニル共重合体：３５wt％−ポリ
エチレン：２０wt％−フタル酸ジブチル：１０wt％から
なるバインダーを，原料粉末／バインダー＝８８／１
２， ８９／１１， ９０／１０，９１／９， ９２／
８， ９３／７（重量比）の混合比で夫々秤量し，加圧
ニーダーを用いて１時間混練し，十分冷却した後粉砕し
て，射出成形・押出成形用の第１の原料混和物を得た。
平均粒径：１１μm の，Ｆｅ：５０wt％−Ｃｏ：５０wt
％なる組成の合金粉末と，ポリアクリル酸ブチル：３５
wt％−エチレン・酢酸ビニル共重合体：３５wt％−ポリ
エチレン：２０wt％−フタル酸ジブチル：１０wt％から
なるバインダーを，原料粉末／バインダー＝８８／１
２， ８９／１１， ９０／１０，９１／９， ９２／
８， ９３／７（重量比）の混合比で夫々秤量し，加圧
ニーダーを用いて１時間混練し，十分冷却した後粉砕し
て，射出成形・押出成形用の第１の原料混和物を得た。
【００１２】次に，搗砕法で得られた平均粒径が２１μ
m のＳＵＳ３０４合金粉末についても，前記Ｆｅ−Ｃｏ
合金の場合と同様にバインダーと混練し，第２の原料混
和物を得た。図１に，これらの焼結時の収縮率を次の数
１式を用いて予め算出した結果を示す。図１において
は，○印はＳＵＳ３０４，△印はＦｅ−Ｃｏ合金粉末を
用いた場合のバインダ添加量（ｗｔ％）と収縮率（％）
との関係を夫々示している。
m のＳＵＳ３０４合金粉末についても，前記Ｆｅ−Ｃｏ
合金の場合と同様にバインダーと混練し，第２の原料混
和物を得た。図１に，これらの焼結時の収縮率を次の数
１式を用いて予め算出した結果を示す。図１において
は，○印はＳＵＳ３０４，△印はＦｅ−Ｃｏ合金粉末を
用いた場合のバインダ添加量（ｗｔ％）と収縮率（％）
との関係を夫々示している。
【００１３】
【数１】
【００１４】前記したバインダー量及び粉末の材質が夫
々異なる第１及び第２の原料混和物は，表１に示したよ
うに組合せた。まず，第２の原料混和物を射出成形し
て，図２に示す形状の成形体を得た。次のこの成形体を
５０×３０×１０ｍ／ｍなる寸法の射出成形用金型のキ
ャビティに挿入した状態で，第１の原料混和物を射出成
形して，図３で示すように，５０×３０×１０mmなる形
状の成形体を得，室温から３５０℃まで５℃／時間の昇
温速度により真空中で加熱脱脂し，更に１２００℃×５
時間という条件で真空中で焼結し，焼結体を得た。
々異なる第１及び第２の原料混和物は，表１に示したよ
うに組合せた。まず，第２の原料混和物を射出成形し
て，図２に示す形状の成形体を得た。次のこの成形体を
５０×３０×１０ｍ／ｍなる寸法の射出成形用金型のキ
ャビティに挿入した状態で，第１の原料混和物を射出成
形して，図３で示すように，５０×３０×１０mmなる形
状の成形体を得，室温から３５０℃まで５℃／時間の昇
温速度により真空中で加熱脱脂し，更に１２００℃×５
時間という条件で真空中で焼結し，焼結体を得た。
【００１５】
【表１】
【００１６】このようにして得られた複合焼結体の外
観，形状を目視により調べた。表中の試料番号乃至
に夫々対応したものの調査結果を以下に示す。
観，形状を目視により調べた。表中の試料番号乃至
に夫々対応したものの調査結果を以下に示す。
【００１７】試料はＦｅ−Ｃｏ側を外側とするそりを
生じ，Ｆｅ−Ｃｏ側に亀裂を生じた。また試料は，Ｆ
ｅ−Ｃｏ側を外側とするそりを生じた。さらに，試料
は亀裂，そりがまったく見られない焼結体が得られた。
試料はＦｅ−Ｃｏ側を内側とするそりを生じた。試料
はＦｅ−Ｃｏ側を内側とするそりを生じ，ＳＵＳ側に
亀裂を生じた。また一部界面に剥離が見られた。
生じ，Ｆｅ−Ｃｏ側に亀裂を生じた。また試料は，Ｆ
ｅ−Ｃｏ側を外側とするそりを生じた。さらに，試料
は亀裂，そりがまったく見られない焼結体が得られた。
試料はＦｅ−Ｃｏ側を内側とするそりを生じた。試料
はＦｅ−Ｃｏ側を内側とするそりを生じ，ＳＵＳ側に
亀裂を生じた。また一部界面に剥離が見られた。
【００１８】以上のように，図１において等しい収縮率
に対応するバインダー添加量を調べて，この添加量に従
ってそれぞれの原料粉末にバインダーを添加することに
より，そりや亀裂や界面剥離の見られない複合焼結体が
得られることは明らかである。
に対応するバインダー添加量を調べて，この添加量に従
ってそれぞれの原料粉末にバインダーを添加することに
より，そりや亀裂や界面剥離の見られない複合焼結体が
得られることは明らかである。
【００１９】（実施例２）図４は，本発明の実施例に係
る焼結体を製造するに用いられる複合成形体の押出成形
装置を示す図である。図４で示すように，押出成形装置
は，複合成形体２が押し出される押出口１ａを有する押
出機ヘッド１と，この押出機ヘッド１の内の空間１ｂで
交差する空間１ｃ，１ｄに第１及び第２のフィルタ１
１，２１を介して夫々接続される第１の空洞部１２及び
第２の空洞部２２を有する第１及び第２の押出機１０，
２０とを備えている。第１及び第２の押出機１０，２０
の各空洞部１１，２１内には，それぞれの原料混和物１
４，２４を押出すための第１及び第２のスクリュウ１３
及び２３が夫々設けられている。この押出成形装置によ
り押し出された複合成形体２は，ローラ３１，３２を有
する一対のベルトを有するコンベア３０に挟み込まれて
引き取られる。
る焼結体を製造するに用いられる複合成形体の押出成形
装置を示す図である。図４で示すように，押出成形装置
は，複合成形体２が押し出される押出口１ａを有する押
出機ヘッド１と，この押出機ヘッド１の内の空間１ｂで
交差する空間１ｃ，１ｄに第１及び第２のフィルタ１
１，２１を介して夫々接続される第１の空洞部１２及び
第２の空洞部２２を有する第１及び第２の押出機１０，
２０とを備えている。第１及び第２の押出機１０，２０
の各空洞部１１，２１内には，それぞれの原料混和物１
４，２４を押出すための第１及び第２のスクリュウ１３
及び２３が夫々設けられている。この押出成形装置によ
り押し出された複合成形体２は，ローラ３１，３２を有
する一対のベルトを有するコンベア３０に挟み込まれて
引き取られる。
【００２０】本発明の実施例２に係る複合焼結体を次の
ようにして製造した。
ようにして製造した。
【００２１】実施例１に記載した混和物の中で，バイン
ダー量：１１ｗｔ％のＳＵＳ３０４粉末の混和物と，バ
インダー量：１０ｗｔ％のＦｅ−Ｃｏ粉末の混和物を用
い，図４に示す押出成形装置により図５に示す断面形状
の成形体を得た。ここでは，図４中の第１の押出機１０
には，ＳＵＳ３０４粉末の混和物を供給し，第２の押出
機２０には，Ｆｅ−Ｃｏ粉末の混和物を供給した。得ら
れた複合成形体２に，実施例１と同一の条件で脱脂，焼
結を施した結果，界面の剥離や変形の全く見られない複
合焼結体が得られた。
ダー量：１１ｗｔ％のＳＵＳ３０４粉末の混和物と，バ
インダー量：１０ｗｔ％のＦｅ−Ｃｏ粉末の混和物を用
い，図４に示す押出成形装置により図５に示す断面形状
の成形体を得た。ここでは，図４中の第１の押出機１０
には，ＳＵＳ３０４粉末の混和物を供給し，第２の押出
機２０には，Ｆｅ−Ｃｏ粉末の混和物を供給した。得ら
れた複合成形体２に，実施例１と同一の条件で脱脂，焼
結を施した結果，界面の剥離や変形の全く見られない複
合焼結体が得られた。
【００２２】以上，本発明の実施例１，２に係る複合焼
結体は，射出成形又は押出成形時に界面が熱融着すると
ともに，焼結時において２種の合金の夫々に成分がこの
界面付近で相互に拡散することから，強固に一体化して
いて，単なる接着とは異なり容易に剥離しないので，界
面間の親和性が高く，また，凹凸形状の界面を持つ複合
成形体を接着等で得ようとすると夫々の接着部を正確に
嵌合する必要があるが，本発明の実施例に係る複合焼結
体によれば，それが必要なくどんな複雑形状の界面でも
簡便に形成できるので，界面の形状自由度が大きいとい
える。
結体は，射出成形又は押出成形時に界面が熱融着すると
ともに，焼結時において２種の合金の夫々に成分がこの
界面付近で相互に拡散することから，強固に一体化して
いて，単なる接着とは異なり容易に剥離しないので，界
面間の親和性が高く，また，凹凸形状の界面を持つ複合
成形体を接着等で得ようとすると夫々の接着部を正確に
嵌合する必要があるが，本発明の実施例に係る複合焼結
体によれば，それが必要なくどんな複雑形状の界面でも
簡便に形成できるので，界面の形状自由度が大きいとい
える。
【００２３】
【発明の効果】以上，詳しく説明したように，本発明に
よれば，界面間の親和性が高くかつ界面の形状自由度の
大きいので，焼結体にそりや亀裂，界面剥離の生じない
異種材質からなる複合焼結体が効率良く得られ，粉末冶
金製品の用途拡大に寄与するところは非常に大きく，工
業上極めて有益である。
よれば，界面間の親和性が高くかつ界面の形状自由度の
大きいので，焼結体にそりや亀裂，界面剥離の生じない
異種材質からなる複合焼結体が効率良く得られ，粉末冶
金製品の用途拡大に寄与するところは非常に大きく，工
業上極めて有益である。
【図１】粉末冶金用原料粉末へのバインダー添加量と，
焼結体の収縮率との関係を示す図である。
焼結体の収縮率との関係を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る複合成形体の中間形状
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係る複合焼結体の形状を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係る複合成形体の押出成形
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る複合成形体を示す断面
図である。
図である。
１ 押出機ヘッド ２ 複合成形体 １１ 第１のフィルタ １２ 第１の空洞部 １３ 第１のスクリュウ １４ 第１の原料混和物 １０ 第１の押出機 ２０ 第２の押出機 ２１ 第２のフィルタ ２２ 第２の空洞部 ２３ 第２のスクリュウ ２４ 第２の原料混和物 ３１ ローラ ３２ ローラ ３０ コンベア
Claims (3)
- 【請求項１】 少くとも２種の材質が異る部分からなる
複合焼結体であって，前記材質が異る部分の界面間の親
和性が高く，且つ形状自由度が大きいことを特徴とする
複合焼結体。 - 【請求項２】 材質の異なる少くとも２種の粉末冶金用
原料粉末の夫々に，有機高分子を主成分とするバインダ
ーを加えて混練し混和物を得，夫々の混和物を，射出成
形もしくは押出成形して複合成形体を得，次いで前記複
合成形体を脱脂，焼結することを特徴とする複合焼結体
の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の複合焼結体の製造方法に
おいて，各混和物のバインダー添加量と焼結収縮率との
関係を予め求めておき，各混和物の焼結収縮率の差が
０．５％以内となるように，前記粉末冶金用原料粉末へ
のバインダー添加量を調製することを特徴とする複合焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1653692A JPH05208405A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1653692A JPH05208405A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208405A true JPH05208405A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11918992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1653692A Withdrawn JPH05208405A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05208405A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5455000A (en) * | 1994-07-01 | 1995-10-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for preparation of a functionally gradient material |
| US7347968B2 (en) | 2000-12-11 | 2008-03-25 | Advanced Materials Technology Pte. Ltd. | Method to form multi-material components |
| JP2009060138A (ja) * | 2000-12-11 | 2009-03-19 | Advanced Materials Technologies Pte Ltd | 焼結品製造方法、連続体製造方法、物品形成方法及び構造体 |
| JP2015221517A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 岩崎電気株式会社 | セラミックス製の放電容器の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP1653692A patent/JPH05208405A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5455000A (en) * | 1994-07-01 | 1995-10-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for preparation of a functionally gradient material |
| US7347968B2 (en) | 2000-12-11 | 2008-03-25 | Advanced Materials Technology Pte. Ltd. | Method to form multi-material components |
| JP2009060138A (ja) * | 2000-12-11 | 2009-03-19 | Advanced Materials Technologies Pte Ltd | 焼結品製造方法、連続体製造方法、物品形成方法及び構造体 |
| JP2015221517A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 岩崎電気株式会社 | セラミックス製の放電容器の製造方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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