JPH06501985A - 射出成形により金属粉末を加工するための結合剤系および方法 - 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】 射出成形により金属粉末を加工するための結合剤系および方法 技術の水準 、を発明は、請求の範囲Ｊに記載の結合剤系および本発明による結合剤を使用し て金属粉末を加工し焼結晶を製造する方法から出発する。

射出成形および引き続（焼結による金属粉末の加工は、ＭＩＭ　（金属射出成形 、Ｍｅｔａｌ−１ｎｊｅｃｔｉｏｎ−厘ｏ１ｄｉｎｇ）の名称で文献により公知 である。第１図に示されるように、ＭＩＭ法では以下の工程を進行する。

１、金属粉末および結合剤を選択し、 ２、金属粉末および結合剤からコンパウンドをｓｌｌ製し、 ３、射出成形し、 ４、結合剤を除去し、かつ ５、残留する金属粉末骨格を焼結する。

結合剤系１こ応じて、蒸晋、昇華、抽出、保護ガス下での熱分解等により個々の 成分の除去を実施することができる。

ワックス、たとえばパラフィンワックスをベースとした結合剤系は、たとえば、 Ｃｈａｎ　Ｔ、Ｃｈｕｎｇによる講演、結合剤を伴う粉末の射出成形（Ｂｉｒ＋ ｄｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ＭｏＩｄｊｎｇ　ｏｆ　Ｐｏ ｗｄｅｒｓ、１　９　９　０年７月１６〜ＩＳ日、Ｔｒｏｙ／Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ 、Ｒｅｎ５ｓｅＩａｅｒ　Ｓｙ＊ｐｏｓ］ｖｍ＋二で）から公知である。この講 演の記録において、前記のワックス含有結合剤系の不十分な点がすでに指摘され た・結合剤を熱的に追い出す際の低い成形安定性、長い追い出し時間および結合 剤を追い出した後の未加工品の構造不均一性。

従って、ポリマー成分および室温で固体の低分子結合剤成分からなり、がっ広い 温度および混合範囲にわたって溶液を形成する新規の結合剤系、いわゆる固体ポ リマー溶液（Ｓｏｌｉｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　５ｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ｓ　Ｐ　Ｓ 　）が開発された。ワックス含有結合剤系と比較してｓＰＳ結合剤系は以下の利 点を有する： それにより射出成形した未加工品が結合剤を追い出す開成形安定に維持される、 低分子成分を除去した後に未加工品内に孔構造が残留し、これによりポリマー成 分のガス状熱分解生成物が逃散することができる、 低分子成分が結合剤系の溶融生成物の下方で容易に追い出し可能でありかつ回収 可能である。

ＳＰＳ結合剤系は、たとえば前記のＣｈａｎ　Ｉ。

Ｃｈｕｎｇの講演記録から公知であり、たとえばアセトアニリド７０％、ポリマ ー２０％およびステアリン酸１０％の系である。

しかしながら、ポリスチレンまたはポリ酢酸ビニルおよび低分子化合物５たとえ ばアセトアニリド、ジフェニルスルホン、ジフェニルカーボネート、アンチピリ ン、ナフタリンまたはデカリンをペースとした公知のＳＰＳ結合剤系は、低分子 成分が健康に有害であり、従って作業保護の理由からすべてにわたって使用でき ないという欠点を有する。更に公知の結合剤系は湿潤助剤、たとえばステアリン 酸を含有する。これはコンパウンドの流動性に必要であるが、製造の若干の困難 の原因である。

発明の利点 それに対して、本発明による結合剤系は毒性のない低分子成分にもとづき、かつ ポリマー成分が湿潤助剤、たとえばステアリン酸を必要としないように選択され る。低分子成分としてはシクロドデカン、シクロドデカノン、シクロドデカノー ルまたはステアリルアルコールが適当である。

本発明の有利な構成により、低分子成分としてシクロドデカンを使用する。シク ロドデカンは６０℃で溶融し、生理的に十分に認容性でありかつ界層によりまた は蒸発により射出成形品からきわめて容易にかつ迅速に除去することができる。

該シクロドデカンはポリオレフィンとともにその凝固温度の下方で均一な溶融物 を形成する。

更に、ポリマー成分としてフローインデックス（１９０／１．２＞１〜３５０ｇ ／１０分（ＤＩＮ５３７３５により１９０℃および１．２に、ｇの荷重において ）、有利には５〜５０ｇ／ｌｏ分を有するポリオレフィンを使用するのが特に有 利である。そのような比較的低粘度のポリプロピレンは、たとえば大抵の市販の ポリプロピレンタイプの酸化分解により得られる。決められた範囲内の分解度の 変動により、結合剤系を異なる粒度の金属粉末におよび異なる成形品に容易に適 合させることができる。

大気下で酸化分解したポリプロピレンは極性の基を有する。該ポリプロピレンは 酸化被膜を塗布した金属粉末を同じフローインデックスを有する未変性ポリプロ ピレンより良好に湿らせる。それにより湿潤助剤の添加は不要である。

本発明による２成分の結合剤系は金属粉末と保護ガス下でニーグー内で配合する 。配合の際の保護ガス雰囲気により、多くの金属粉末により触媒活性化した、ポ リマー成分の酸化による脱水素化を阻止する。大気下で配合する際に部分的に脱 水素化したポリプロピレンが生じる。これは保護ガス下で熱分解する際に金属粉 末骨格中に許されないほど高い残留炭素含量を生じ、これは焼結の際に構造欠陥 、たとえば粒子限界での炭化物形成、メタン形成による巣および亀裂を生じる。

結合剤の熱的追い出しおよび焼結の実施工程中に大気、窒素雰囲気、水素雰囲気 またはアンモニア雰囲気の間で限定的に交換することにより、焼結凸円の残留炭 素含量を別のａ囲に任意ｌ二１１４整し、たとえば所望により０．Ｏ１％未膚に 低下することができる。

更に、結合剤の熱的追い出しをそれぞれ一定の加熱速度を有する時間間隔で実施 するのが特に有利である。

それにより熱分解時間は、従来の温度／時間段階関数で行うよりも短い。

流入する保護ガスの付加的予熱により、熱分解および焼結炉内の温度は一様にな る。このことは結合剤の熱的追い出しに必要な時間を短縮し、かつ焼結の際のフ ィリグリー成形品の遅れを減少する。

図面 図面は冒頭に記載のＭＴＭ法の説明に用いる。第１図にＭＩ４４法の工程が示さ れている。

実施例の説明 例１ まず、市販のポリプロピレンタイプを、２００℃で空気に接触させて混練するこ とによりフローインデックス（１９０／１．２）２０ｇ／１０分に酸化分解した 。その際、添加剤、たとえば安定化剤を酸化する際に形成される低沸点の分解生 成物が逃散した。

コンパウンドを製造するためｌ二重下のものを使用した： 平均粒度約１０μｍを有する４３０Ｌ−鋼粉末９３゜００重量％、 フローインデックス（１９０／１．２）２０ｇ／１０分を有する酸化分解したポ リプロピレン４，７５重量％および シクロドデカン２．２５重量％。

調製を保護ガス下で１８０℃で、加熱する前に保護ガスで入念に洗浄した真空密 の！ＭＧＭＡニーダー内で実施した。作動するニーダ−で冷却中にコンパウンド が自体粒状化した。

次の製造工程において、粒状物を押出し機で射出成形品に加工した。

射出成形品からの結合剤の熱的追い出しおよび焼結は多工程で実施した まずシクロドデカンを除去するために緩慢なＮ２流中で１２０℃で３時間加熱し 、 Ｎ２流下で１２０℃／ｈで２６０℃に加熱し、Ｎ、流下で２０℃／ｈで３３０℃ に加熱し、Ｎ　：　ｉ′Ｉｔ下で１０℃／ｈで４３０℃に加熱し、Ｈ：流下で１ ２８０℃に急激に加熱し、かつ１２８０℃で１．５時間加熱した。

４３０Ｌ−銅粉末からそのようにして製造した製品は９８．５％の理論的に可能 な密度を有した。

例２ 平均粒度約１０μｍを有するＦｅ３５Ｃｏ−粉末９３．００重ｌ０も、 フローインデックス（１９０／１．２）２０ｇ／１０分を有する酸化分解したボ リプコビレシ４．７５＠量％および フクロドデカ２２．２５重量％ から出発した。

上記物質からなるコンパウンドの製造および加工は実施例１と同様に実施したが 、焼結温賀は実施例１で１２８０℃であるのに対して１３１０℃であった。それ に譜り得られた製品は約９１％の密度を有していたが、１２００℃および２００ ０バールで熱間静水圧焼結により理論的密度の９９％に後圧縮することができた 。

もちろんポリプロピレンのほかに、別のポリオレフィンまたはンクロドデカンと 結合した極性モノマーを有するオレフィンからなるコポリマーもＭＩＭ法のため の結合剤として適当である。

特表平６−５ｏｘ６−５ｏｘｒ） 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ポリマー成分および低分子の結合剤成分を使用して射出成形により金属粉末 を加工して金属成形品を製造するための結合剤系において、ポリマー成分として ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンおよび低分子の結合剤成分としてシ クロドデカン、シクロドデカノン、シクロドデカノールまたはステアリルアルコ ールを選択することを特徴とする、射出成形により金属粉末を加工するための結 合剤系。
2. ２．ポリマー成分としてポリプロピレンおよび低分子の結合剤成分としてシクロ ドデカンを使用する、請求の範囲１記載の結合剤系。
3. ３．ポリマー成分を高分子ポリマーの酸化分解により取得する、請求の範囲１ま たは２記載の結合剤系。
4. ４．ポリマー成分が所定の範囲のフローインデックスを有する、請求の範囲１ま たは２記載の結合剤系。
5. ５．ポリマー成分のフローインデックス１９０／１．２が１〜３５０ｇ／分、特 に５〜５０ｇ／分の範囲である、請求の範囲３記載の結合剤系。
6. ６．まず金属粉末および結合剤系からコンパウンドを製造し、コンパウンドを次 の製造工程で造粒し、引続き射出成形し未加工品を製造し、その後結合剤の熱的 追い出しおよび燒結により成形品を製造することにより、請求の範囲１から５ま でのいずれか１項記載の結合剤系を使用して金属粉末を射出成形する方法におい て、コンパウンドの製造、結合剤の熱的追い出しおよび焼結を不活性または還元 性の保護ガス雰囲気で実施することを特徴とする、金属粉末を射出成形する方法 。
7. ７．不活性または還元性雰囲気が窒素雰囲気、水素雰囲気またはアンモニア雰囲 気であり、かつ個々の製造工程で保護ガスの選択により焼結晶の所望の残留炭素 含量を調整する、請求の範囲６記載の方法。
8. ８．保護ガスを予熱する、請求の範囲７記載の方法。
9. ９．結合剤の熱的追い出しおよび焼結をそれぞれ一定の加熱速度を有する時間間 隔で実施する、請求の範囲６から８までのいずれか１項記載の方法。