JPH06212207A - 焼結合金の製造方法 - Google Patents
焼結合金の製造方法Info
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- JPH06212207A JPH06212207A JP30406792A JP30406792A JPH06212207A JP H06212207 A JPH06212207 A JP H06212207A JP 30406792 A JP30406792 A JP 30406792A JP 30406792 A JP30406792 A JP 30406792A JP H06212207 A JPH06212207 A JP H06212207A
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- Japan
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- sintering
- reducing atmosphere
- degreasing
- sintered alloy
- hydrogen
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は，脱脂〜焼結工程の大幅な合理化を
計るもので生産性の向上を実現するものである。 【構成】 本発明は，射出成形体を水素雰囲気中の熱処
理炉に投入し，室温〜焼結まで一貫処理をした事を特徴
とする。 【効果】 本発明の方法によれば，部品の出し入れの回
数が無くなり，熱処理時間も大幅に短縮できるので従来
の熱処理に比べて生産性の向上を実現できる効果があ
る。
計るもので生産性の向上を実現するものである。 【構成】 本発明は，射出成形体を水素雰囲気中の熱処
理炉に投入し，室温〜焼結まで一貫処理をした事を特徴
とする。 【効果】 本発明の方法によれば，部品の出し入れの回
数が無くなり，熱処理時間も大幅に短縮できるので従来
の熱処理に比べて生産性の向上を実現できる効果があ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，メタル・インジェクシ
ョン・モ−ルディング（以下ＭＩＭと言う）技術に係わ
り，特に生産性の向上に寄与するための焼結合金の製造
方法に関する。
ョン・モ−ルディング（以下ＭＩＭと言う）技術に係わ
り，特に生産性の向上に寄与するための焼結合金の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＭＩＭ技術では金属粉末とバイン
ダ−を適量混合し，（重量比で５〜１５％のバインダ−
量）金属粉末とバインダ−が均質に混ぜ合わさるように
混練を行いコンパウンドを得る。
ダ−を適量混合し，（重量比で５〜１５％のバインダ−
量）金属粉末とバインダ−が均質に混ぜ合わさるように
混練を行いコンパウンドを得る。
【０００３】前記のコンパウンドを射出成形法によっ
て，所望の部品形状を得る。この射出成形体（グリ−ン
ボデイと言う。）の中に含まれているバインダ−成分を
除去し，欠陥を伴うことの無い様に脱脂する。脱脂の方
法としては加熱脱脂が主流で部品形状に応じて脱脂時間
を設定し処理を行なう。この時得られる部品を脱脂体と
呼び（ブラウンボデイと言う。），この脱脂体を焼結
し，焼結体（シルバ−ボデイ）を得ていた。
て，所望の部品形状を得る。この射出成形体（グリ−ン
ボデイと言う。）の中に含まれているバインダ−成分を
除去し，欠陥を伴うことの無い様に脱脂する。脱脂の方
法としては加熱脱脂が主流で部品形状に応じて脱脂時間
を設定し処理を行なう。この時得られる部品を脱脂体と
呼び（ブラウンボデイと言う。），この脱脂体を焼結
し，焼結体（シルバ−ボデイ）を得ていた。
【０００４】前記の射出成形体をセッタ−（この場合金
属酸化物等の耐熱材）の上に乗せ，前記のセッタ−を複
数枚（この場合約２００枚）専用ＢＯＸ内に挿入し，さ
らにこの専用ＢＯＸを脱脂炉内に挿入し加熱脱脂を行な
う。脱脂の条件は図１の通りで，腕時計用ケ−スの場合
（材料はステンレス，ＳＵＳ３１６）脱脂温度を５００
℃（この場合の最高温度）で約５０時間程かかる。
属酸化物等の耐熱材）の上に乗せ，前記のセッタ−を複
数枚（この場合約２００枚）専用ＢＯＸ内に挿入し，さ
らにこの専用ＢＯＸを脱脂炉内に挿入し加熱脱脂を行な
う。脱脂の条件は図１の通りで，腕時計用ケ−スの場合
（材料はステンレス，ＳＵＳ３１６）脱脂温度を５００
℃（この場合の最高温度）で約５０時間程かかる。
【０００５】所定の時間が経過し脱脂作業が終了したら
脱脂炉内から専用ＢＯＸごと取り出し，この専用ＢＯＸ
を焼結炉内に挿入し加熱焼結を行なう。焼結の条件は図
２の通りで，焼結温度を１３３０℃（この場合の最高温
度）に設定し約３０時間程かかる。
脱脂炉内から専用ＢＯＸごと取り出し，この専用ＢＯＸ
を焼結炉内に挿入し加熱焼結を行なう。焼結の条件は図
２の通りで，焼結温度を１３３０℃（この場合の最高温
度）に設定し約３０時間程かかる。
【０００６】従って，従来の技術では脱脂の工程から焼
結工程までに専用ＢＯＸの出し入れ，つまり部品の出し
入れを伴うものであったと同時に熱処理の時間が脱脂か
ら焼結までに約８０時間必要であった（この事は以下に
述べる他の材料においても同様で，タングステン及びタ
ングステン合金材料の場合は約７０時間，純鉄材料の場
合約１００時間，銀及び銀合金材料の場合約６０時間を
要していた）。
結工程までに専用ＢＯＸの出し入れ，つまり部品の出し
入れを伴うものであったと同時に熱処理の時間が脱脂か
ら焼結までに約８０時間必要であった（この事は以下に
述べる他の材料においても同様で，タングステン及びタ
ングステン合金材料の場合は約７０時間，純鉄材料の場
合約１００時間，銀及び銀合金材料の場合約６０時間を
要していた）。
【０００７】また一方，焼結時に還元雰囲気として水素
を使用する場合においても同様の作業を伴うものであっ
た。例えば特願昭５７−３４１１０の様にバインダ−除
去後の成形体（ブラウンボデイ）を還元雰囲気中で焼成
し焼結する場合も同様であった。
を使用する場合においても同様の作業を伴うものであっ
た。例えば特願昭５７−３４１１０の様にバインダ−除
去後の成形体（ブラウンボデイ）を還元雰囲気中で焼成
し焼結する場合も同様であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし，前述の従来技
術では脱脂工程から焼結工程までに脱脂炉から焼結炉へ
の専用ＢＯＸの出し入れが必ず一回は行なわれることと
なり，生産量の増加に伴い頻繁に実施されていた。しか
も，脱脂炉が最高温度から室温まで冷却されるまで専用
ＢＯＸの出し入れが不可能なので冷却に必要な待ち時間
の無駄があった。さらに焼結炉が焼結温度に達するまで
の間における過程で必要な脱脂温度まで昇温する時間も
無駄な時間となっていた。 また，これらの無
駄を考慮した，脱脂〜焼結までの連続炉方式も実施され
ているが，装置の投資額が高額な事と脱脂されたバイン
ダ−による炉内の汚れ，装置の大型化による設置スペ−
スの増加等の課題があった。
術では脱脂工程から焼結工程までに脱脂炉から焼結炉へ
の専用ＢＯＸの出し入れが必ず一回は行なわれることと
なり，生産量の増加に伴い頻繁に実施されていた。しか
も，脱脂炉が最高温度から室温まで冷却されるまで専用
ＢＯＸの出し入れが不可能なので冷却に必要な待ち時間
の無駄があった。さらに焼結炉が焼結温度に達するまで
の間における過程で必要な脱脂温度まで昇温する時間も
無駄な時間となっていた。 また，これらの無
駄を考慮した，脱脂〜焼結までの連続炉方式も実施され
ているが，装置の投資額が高額な事と脱脂されたバイン
ダ−による炉内の汚れ，装置の大型化による設置スペ−
スの増加等の課題があった。
【０００９】従って，従来の方法では作業性が悪く無駄
な時間が多いため生産性が著しく低い状況であった。そ
こで本発明は，この様な課題を解決するもので，その目
的とする所は生産性の高く経済的な熱処理方法（この場
合，脱脂〜焼結方法）を提供する所にある。
な時間が多いため生産性が著しく低い状況であった。そ
こで本発明は，この様な課題を解決するもので，その目
的とする所は生産性の高く経済的な熱処理方法（この場
合，脱脂〜焼結方法）を提供する所にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は，焼結合金の製
造方法で金属及び金属化合物及びセラミックスの原料粉
末とバインダ−とを混合，混練し，射出成形法等によっ
て得られた成形体を脱脂，焼結して焼結体を得る製造方
法において，前記の混練物を任意の形状に成形する工程
と，前記の脱脂工程を介せずに，該工程にて得られた射
出成形体を還元雰囲気中にて焼結する工程とで焼結体を
得る事を特徴とする。
造方法で金属及び金属化合物及びセラミックスの原料粉
末とバインダ−とを混合，混練し，射出成形法等によっ
て得られた成形体を脱脂，焼結して焼結体を得る製造方
法において，前記の混練物を任意の形状に成形する工程
と，前記の脱脂工程を介せずに，該工程にて得られた射
出成形体を還元雰囲気中にて焼結する工程とで焼結体を
得る事を特徴とする。
【００１１】本発明は，焼結合金の製造方法で該成形体
の焼結条件として室温より所定の焼結温度まで還元雰囲
気中に投じて一貫処理し，還元雰囲気には水素を使用し
た事を特徴とする。
の焼結条件として室温より所定の焼結温度まで還元雰囲
気中に投じて一貫処理し，還元雰囲気には水素を使用し
た事を特徴とする。
【００１２】本発明は，該還元雰囲気の条件として，圧
力が０．１〜９．８kg／ｃｍ2 で濃度が５％以上の水素
である事を特徴とする。
力が０．１〜９．８kg／ｃｍ2 で濃度が５％以上の水素
である事を特徴とする。
【００１３】本発明は，焼結合金の製造方法で該原料粉
末として，金属及び金属化合物，貴金属，セラミックス
類である事を特徴とする。
末として，金属及び金属化合物，貴金属，セラミックス
類である事を特徴とする。
【００１４】
【実施例】表１は，本発明にて使用した金属粉末の一覧
表である。
表である。
【００１５】
【表１】
【００１６】図３は，本発明にて使用したステンレス材
料及びタングステン材料及び純鉄材料の場合の熱処理パ
タ−ンである。
料及びタングステン材料及び純鉄材料の場合の熱処理パ
タ−ンである。
【００１７】図４は，本発明にて使用した銀及び銀合金
材料における熱処理パタ−ンである。
材料における熱処理パタ−ンである。
【００１８】（実施例−１）ステンレス材料の場合はそ
の材種をＳＵＳ３１６とし，水アトマイズ粉を用いた。
粉末の平均粒径は約１０μｍ程度で，タップ密度は約
３．５ｇ／ｃｃであった。
の材種をＳＵＳ３１６とし，水アトマイズ粉を用いた。
粉末の平均粒径は約１０μｍ程度で，タップ密度は約
３．５ｇ／ｃｃであった。
【００１９】前記粉末をバインダ−と混合，混練しコン
パウンド化し，射出成形機によって腕時計用ケ−スを成
形した。
パウンド化し，射出成形機によって腕時計用ケ−スを成
形した。
【００２０】前記腕時計用ケ−ス（射出成形体）を室温
より所定の焼結温度まで水素雰囲気中に投じ，図３の熱
処理パタ−ンによって脱脂〜焼結の一貫処理をした。室
温より１０００℃まで約７時間で昇温させ，３時間保持
し，さらに１３３０℃まで３時間で昇温させ，さらに３
時間保持し，その後室温まで２〜３時間で冷却した。こ
の時に用いた炉は円筒形のバッチ式で密封タイプの熱処
理炉を使った。還元雰囲気である水素の導入条件は，圧
力が１kg／ｃｍ2 で流量が１．２１ｌ／分とした。
より所定の焼結温度まで水素雰囲気中に投じ，図３の熱
処理パタ−ンによって脱脂〜焼結の一貫処理をした。室
温より１０００℃まで約７時間で昇温させ，３時間保持
し，さらに１３３０℃まで３時間で昇温させ，さらに３
時間保持し，その後室温まで２〜３時間で冷却した。こ
の時に用いた炉は円筒形のバッチ式で密封タイプの熱処
理炉を使った。還元雰囲気である水素の導入条件は，圧
力が１kg／ｃｍ2 で流量が１．２１ｌ／分とした。
【００２１】その結果，焼結体の密度をアルキメデス法
で評価したところ，真密度に対して９７％で，焼結体の
残留炭素量と残留酸素量を分析装置で評価したところ，
残留炭素量は０．０１％で，残留酸素量が０．０１５％
であった。
で評価したところ，真密度に対して９７％で，焼結体の
残留炭素量と残留酸素量を分析装置で評価したところ，
残留炭素量は０．０１％で，残留酸素量が０．０１５％
であった。
【００２２】また，焼結体の表面を顕微鏡（倍率５０
倍）で観察したところ，特に大きな欠陥も存在しなかっ
た。しかも，腕時計用ケ−ス（射出成形体）を焼結する
までに要した熱処理の総時間は約１９時間であった。
倍）で観察したところ，特に大きな欠陥も存在しなかっ
た。しかも，腕時計用ケ−ス（射出成形体）を焼結する
までに要した熱処理の総時間は約１９時間であった。
【００２３】（実施例−２）タングステン材料の場合，
粉末の平均粒径は約８μｍ程度で，純度９９．９％の粉
末を用いた。前記粉末をバインダ−と混合，混練しコン
パウンド化し，射出成形機によって腕時計用回転重錘を
成形した。
粉末の平均粒径は約８μｍ程度で，純度９９．９％の粉
末を用いた。前記粉末をバインダ−と混合，混練しコン
パウンド化し，射出成形機によって腕時計用回転重錘を
成形した。
【００２４】次に，前記の腕時計用ケ−スと全く同様に
熱処理を行なった。
熱処理を行なった。
【００２５】その結果，焼結体密度が９５％で残留炭素
量は０．０２％で残留酸素量が０．０２５％であった。
また，焼結体の表面にも特に大きな欠陥の存在も無く，
熱処理による変形もなかった。しかも，熱処理に要した
総時間も前記腕時計用ケ−スと同様に約１９時間であっ
た。
量は０．０２％で残留酸素量が０．０２５％であった。
また，焼結体の表面にも特に大きな欠陥の存在も無く，
熱処理による変形もなかった。しかも，熱処理に要した
総時間も前記腕時計用ケ−スと同様に約１９時間であっ
た。
【００２６】（実施例−３）純鉄材料の場合，粉末の平
均粒径は約５μｍ程度で，純度９９．７％の粉末を用い
た。前記粉末をバインダ−と混合，混練しコンパウンド
化し，射出成形機によってハ−ドディスクドライブ用ヨ
−クを成形した。
均粒径は約５μｍ程度で，純度９９．７％の粉末を用い
た。前記粉末をバインダ−と混合，混練しコンパウンド
化し，射出成形機によってハ−ドディスクドライブ用ヨ
−クを成形した。
【００２７】次に，前記の腕時計用ケ−スと全く同様に
熱処理を行なった。
熱処理を行なった。
【００２８】その結果，焼結体密度が９５％で残留炭素
量は０．０１％で残留酸素量が０．０１２％であった。
焼結体の表面にも特に大きな欠陥も存在しなかった。し
かも，熱処理に要した総時間も前記腕時計用ケ−スと同
様に約１９時間であった。
量は０．０１％で残留酸素量が０．０１２％であった。
焼結体の表面にも特に大きな欠陥も存在しなかった。し
かも，熱処理に要した総時間も前記腕時計用ケ−スと同
様に約１９時間であった。
【００２９】（実施例−４）銀材料の場合，粉末の平均
粒径は約８μｍ程度で，純度９９．７％の粉末と平均粒
径は約８μｍ程度の合金粉末を用いた。合金組成の内容
は銀，パラジウム，プラチナ，インジウムであって，前
記２種類の粉末をそれぞれバインダ−と混合，混練しコ
ンパウンド化し，射出成形機によって５０＊１０＊３ｍ
ｍのテストピ−スを成形した。
粒径は約８μｍ程度で，純度９９．７％の粉末と平均粒
径は約８μｍ程度の合金粉末を用いた。合金組成の内容
は銀，パラジウム，プラチナ，インジウムであって，前
記２種類の粉末をそれぞれバインダ−と混合，混練しコ
ンパウンド化し，射出成形機によって５０＊１０＊３ｍ
ｍのテストピ−スを成形した。
【００３０】次に，前記テストピ−ス（射出成形体）を
室温より所定の焼結温度まで水素雰囲気中に投じ，図４
の熱処理パタ−ンによって脱脂〜焼結の一貫処理をし
た。室温より５５０℃まで約２時間で昇温させ，４時間
保持し，さらに７５０℃まで２時間で昇温させ，さらに
２時間保持し，さらに８９０℃まで２時間で昇温させ，
さらに２時間保持し，その後室温まで２〜３時間で冷却
した。還元雰囲気である水素の導入条件は，圧力が１．
１kg／ｃｍ2 で流量が１．５１ｌ／分とした。
室温より所定の焼結温度まで水素雰囲気中に投じ，図４
の熱処理パタ−ンによって脱脂〜焼結の一貫処理をし
た。室温より５５０℃まで約２時間で昇温させ，４時間
保持し，さらに７５０℃まで２時間で昇温させ，さらに
２時間保持し，さらに８９０℃まで２時間で昇温させ，
さらに２時間保持し，その後室温まで２〜３時間で冷却
した。還元雰囲気である水素の導入条件は，圧力が１．
１kg／ｃｍ2 で流量が１．５１ｌ／分とした。
【００３１】その結果，焼結体密度が９６％で残留炭素
量は０．００５％で残留酸素量が０．０１％であった。
焼結体の表面にも特に大きな欠陥も存在しなかった。し
かも，熱処理に要した総時間は１７時間であった。
量は０．００５％で残留酸素量が０．０１％であった。
焼結体の表面にも特に大きな欠陥も存在しなかった。し
かも，熱処理に要した総時間は１７時間であった。
【００３２】表２に，従来法と本発明の熱処理時間比較
結果を示す。
結果を示す。
【００３３】表３に，従来法と本発明の残留炭素量比較
結果を示す。
結果を示す。
【００３４】表４に，従来法と本発明の残留酸素量比較
結果を示す。
結果を示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【発明の効果】以上説明した様に，本発明によれば金属
及び金属化合物，貴金属，セラミックスの射出成形体を
直接，還元雰囲気中にて焼結する工程に投じ，室温から
焼結するまでの間，還元雰囲気に曝した。しかも，その
還元雰囲気として水素を使用し，前記射出成形体を室温
から所定の焼結温度まで連続的に加熱処理することによ
って，バインダ−中及び原料粉末中の炭素や酸素が水素
と反応し，脱炭，脱酸されて所望の焼結密度の焼結体が
得られる事となった。
及び金属化合物，貴金属，セラミックスの射出成形体を
直接，還元雰囲気中にて焼結する工程に投じ，室温から
焼結するまでの間，還元雰囲気に曝した。しかも，その
還元雰囲気として水素を使用し，前記射出成形体を室温
から所定の焼結温度まで連続的に加熱処理することによ
って，バインダ−中及び原料粉末中の炭素や酸素が水素
と反応し，脱炭，脱酸されて所望の焼結密度の焼結体が
得られる事となった。
【００３９】さらに，脱脂〜焼結までの大型で高額な連
続炉方式を採用する事もなく従来の装置によって熱処理
が可能であった。
続炉方式を採用する事もなく従来の装置によって熱処理
が可能であった。
【００４０】しかも，射出成形体を連続的に加熱処理す
ることによって，脱脂工程と焼結工程とが一貫処理され
ることになり，従来（特願昭５７−３４１１０の場合，
従来の脱脂〜焼結技術の場合）行なっていた脱脂炉から
焼結炉への部品の出し入れの回数が無くなり，無駄な時
間が減少した。さらに，脱脂炉が最高温度から室温まで
冷却されるまでの冷却に必要な待ち時間の無駄が無くな
り，焼結炉が焼結温度に達するまでの間における過程で
必要な脱脂温度まで昇温するための時間の無駄が無くな
った。
ることによって，脱脂工程と焼結工程とが一貫処理され
ることになり，従来（特願昭５７−３４１１０の場合，
従来の脱脂〜焼結技術の場合）行なっていた脱脂炉から
焼結炉への部品の出し入れの回数が無くなり，無駄な時
間が減少した。さらに，脱脂炉が最高温度から室温まで
冷却されるまでの冷却に必要な待ち時間の無駄が無くな
り，焼結炉が焼結温度に達するまでの間における過程で
必要な脱脂温度まで昇温するための時間の無駄が無くな
った。
【００４１】以上のことから，品質的に安定で，しかも
高額の設備投資が不必要で，さらに熱処理時間が大幅に
短縮できるという効果を有する。
高額の設備投資が不必要で，さらに熱処理時間が大幅に
短縮できるという効果を有する。
【図１】ステンレス材料における従来の脱脂処理パタ−
ンを示すグラフである。
ンを示すグラフである。
【図２】ステンレス材料における従来の焼結処理パタ−
ンを示すグラフである。
ンを示すグラフである。
【図３】本発明の脱脂〜焼結処理パタ−ンを示すグラフ
である。（対象：ステンレス材料，タングステン材料，
純鉄材料）
である。（対象：ステンレス材料，タングステン材料，
純鉄材料）
【図４】本発明の脱脂〜焼結処理パタ−ンを示すグラフ
である。（対象：銀材料，銀合金材料）
である。（対象：銀材料，銀合金材料）
Claims (4)
- 【請求項１】金属及び金属化合物及びセラミックスの原
料粉末とバインダ−とを混合，混練し，射出成形法等に
よって得られた成形体を脱脂，焼結して焼結体を得る焼
結合金の製造方法において，前記混練された混練物を任
意の形状に成形する工程と，前記脱脂する工程を介せず
に，該工程にて得られた射出成形体を直接，還元雰囲気
中にて焼結する工程とからなる事を特徴とする焼結合金
の製造方法。 - 【請求項２】該成形体の焼結条件として室温より所定の
焼結温度まで還元雰囲気中に投じて一貫処理し，還元雰
囲気には水素を使用した事を特徴とする請求項１記載の
焼結合金の製造方法。 - 【請求項３】該還元雰囲気の条件として，圧力が０．１
〜９．８kg／ｃｍ2 で濃度が５％以上の水素である事を
特徴とする請求項１及び請求項２記載の焼結合金の製造
方法。 - 【請求項４】原料粉末として，金属及び金属化合物，貴
金属，セラミックス類である事を特徴とする請求項１及
び請求項２及び請求項３記載の焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30406792A JPH06212207A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30406792A JPH06212207A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 焼結合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212207A true JPH06212207A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=17928638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30406792A Pending JPH06212207A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06212207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010238977A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tdk Corp | フェライト磁石の製造方法および製造装置 |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP30406792A patent/JPH06212207A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010238977A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tdk Corp | フェライト磁石の製造方法および製造装置 |
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