JPH0693304A - 射出成形体の焼結方法 - Google Patents

射出成形体の焼結方法

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JPH0693304A
JPH0693304A JP24385692A JP24385692A JPH0693304A JP H0693304 A JPH0693304 A JP H0693304A JP 24385692 A JP24385692 A JP 24385692A JP 24385692 A JP24385692 A JP 24385692A JP H0693304 A JPH0693304 A JP H0693304A
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JP
Japan
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temperature
binder
injection
sintering
degreasing
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JP24385692A
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English (en)
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Yoshihiko Seyama
喜彦 瀬山
Yutaka Shimizu
豊 清水
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形体の焼結方法に関し、良品率の向上
を目的とする。 【構成】 金属粉末とバインダとからなる射出成形体を
金属粉末またはセラミック粉末中に埋没させ、バインダ
の軟化温度以上,分解温度以下の温度でプレスして後、
埋没に使用した金属粉末またはセラミック粉末を除去す
るか、或いはそのまゝバインダの脱脂温度以上の温度ま
で昇温して仮焼結させた後に埋没に使用した金属粉末ま
たはセラミック粉末を除去し、焼結することを特徴とし
て射出成形体の焼結方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は良品率の良い射出成形粉
体の脱脂方法に関する。金属を用いて寸法精度の良い成
形体を得るには切削加工によるのが通例であるが、材質
が硬く、また脆くて旋盤加工が難しい成形品がある。
【0002】例えば、鉄・硅素(Fe-Si) 合金や鉄・コバ
ルト(Fe-Co) 合金よりなる軟質磁性材料を用いて形成さ
れるマグネット・ベースやモータのヨークなどがこれに
当たり、材質が硬くて脆いために切削加工では良品率が
低く実用的ではない。
【0003】一方、金属粉末を有機バインダと混合した
後に必要とする形状に射出成形し、これを炉中に置き、
徐々に昇温して有機バインダを分解させて脱バインダ
し、この脱バインダ体を昇温して焼結する射出成形焼結
法(Metal Injection Molding,略称MIM法)がある。
【0004】この方法は上記のような材料の加工に適し
ており、複雑な形状のものにも適用することができる。
【0005】
【従来の技術】射出成形体の焼結工程は、材料の混練,
射出成形,脱バインダ,焼結の4工程から構成されてい
る。
【0006】こゝで混練は原料の平均粒径が10μm 以下
の金属粉末と、パラフィンワックスなどの有機バインダ
とを良く混練した後、1ton/cm2 程度の圧力を加えて射
出成形を行って成形体を作る。
【0007】次に、焼結に先立って射出成形体(以下略
して成形体)の脱バインダを行うが、この処理は成形体
の変形を伴わないことが必要であって、これには、 加熱により成形体のバインダを分解し飛散させる方
法、 溶剤抽出により成形体のバインダを溶解除去する方
法、 とがあるが、一般にはの加熱脱脂法が用いられてい
る。
【0008】さて、従来より行なわれている加熱脱脂の
方法としては、成形体を脱脂炉と呼ばれる電気炉の中に
置き、室温から400 ℃程度の温度まで緩やかに昇温して
行なっている。
【0009】こゝで、炉中への置き方としては、 成形体を金属板やセラミック板の上に置く。 成形体を金属粉やセラミック粉の上に置く。 成形体を金属粉やセラミック粉の中に埋没させる。 などの方法がある。
【0010】こゝで、およびの方法は脱脂体に付着
している粉末を除去する工程がないことから、量産に適
するものゝ、脱脂に時間を要し、また、脱脂中に変形を
生じ易いと云う問題がある。
【0011】一方、は溶融したバインダが毛細管現象
により粉末の間を通って吸い上げられ、また、粉末が成
形体を支えているために脱脂に当たっては不良の発生が
少なく、また、脱脂時間も短くて済むと云う特徴がある
が、脱脂体の強度が極めて弱いために、粉末を除去する
段階で脱脂体が壊れ易いと云う問題がある。
【0012】発明者等はの方法が変形の少ないのに着
目し、脱脂体を壊れなくする方法として射出成形体を金
属粉末またはセラミック粉末中に埋没させた状態でバイ
ンダの脱脂温度以上の温度まで昇温して保持し、仮焼結
させる方法を提案している。(特願平4-53024,平成4年
3月12日出願) すなわち、脱脂炉において、脱脂が終わった後、そのま
ゝの状態で更に加熱して粒子間に僅かに融着が生じる仮
焼結状態にすると、脱脂体の機械的な強度が非常に向上
し、粉末の除去工程において圧搾空気を使用して粉末を
吹き飛ばしたり、水や有機溶媒を使用して擦り落とす方
法をとることも可能になる。
【0013】なお、発明者等はこのような脱脂処理を行
なう際に成形体を粉末に埋没した後、更にプレスしてお
くとプレスしない場合に較べて仮焼結体の良品率が向上
する結果を得ている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】射出成形焼結法(MI
M法)を用いる場合、射出成形体を構成するバインダの
含有量は40〜45容量%と大きく、そのため、脱脂工程に
より良品率が決まると言っても過言ではない。
【0015】すなわち、成形体の変形を生ずることなく
バインダを完全に除去することが必要である。発明者等
はこの方法として射出成形体を金属粉末またはセラミッ
ク粉末中に埋没させた状態でバインダの脱脂温度以上の
温度まで昇温して保持し、仮焼結させる方法を提案して
いるが、この際にプレスしておくとプレスしない場合に
較べて仮焼結体の良品率が向上することを見出してい
る。
【0016】そこで、この理由を研究し、優れた脱脂方
法を開発することが課題である。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、金属粉末
とバインダとからなる射出成形体を金属粉末またはセラ
ミック粉末中に埋没させ、バインダの軟化温度以上,分
解温度以下の温度でプレスして後、埋没に使用した金属
粉末またはセラミック粉末を除去するか、或いはそのま
ゝバインダの脱脂温度以上の温度まで昇温して仮焼結さ
せた後に埋没に使用した金属粉末またはセラミック粉末
を除去し、焼結することを特徴として射出成形体の焼結
方法を構成することにより解決することができる。
【0018】
【作用】発明者等は射出成形体を金属粉末またはセラミ
ック粉末中に埋没させた状態で加熱し、脱バインダを行
なう際にプレスして行なうと良品率が向上する原因を研
究した結果、密着性の向上により毛管現象が増大するた
めであることが判った。
【0019】すなわち、バインダの吸出し効率が向上す
るためである。そこで、更にこの効果を助長するために
本発明はプレスを行なう際にバインダの軟化温度以上,
分解温度以下の温度で加熱するもので、これによりプレ
ス工程において既にかなりの量のバインダを吸い出すこ
とができる。
【0020】なお、加熱しながらプレスすることにより
所謂る焼き締め効果を生じ、金属粉末またはセラミック
粉末の密度が向上し、毛管現象が加速される効果もあ
る。次に、プレス法を検討した結果、通常のプレスより
も静水圧加圧(Isostatic Press) を行なうと均一にプレ
スされるため、更に良品率が向上することが明らかにな
った。
【0021】
【実施例】
実施例1:Fe-50 %Co合金粉末( 融点が1450〜1500℃)
をポリエチレンとポリメチルメタアリリレート(略称PM
MA) を主成分とするバインダと混練して図1に示すよう
に29×25mmの枠体1の中に直径が4mmで高さの異なる突
起2を四個備えた成形体を射出成形して試料とした。
【0022】そして、脱脂法として次の5種類の工程を
行なった。なお、バインダの分解除去が終わる460 ℃ま
での昇温時間として12時間と24時間の2種類をとったた
め、厳密には処理条件は10種類となった。 試料を平均粒径が2〜3μm のアルミナ(Al2O3)粉
末に埋没し、180 ℃で1t/cm2 の条件でプレスした後、
金型より取り出してAl2O3 粉末を除去した後、脱脂炉に
セットし、窒素(N2)気流中で室温(60 ℃)から460 ℃
まで昇温して脱脂した。
【0023】次に、焼結炉に移し、水素(H2)気流中で14
30℃まで昇温し、この温度で1時間保持して焼結させた
後に徐冷した。 試料を平均粒径が2〜3μm のアルミナ(Al2O3)粉
末に埋没し、180 ℃で1t/cm2 の条件でプレスした後に
金型より取り出して脱脂炉にセットし、H2気流中で室温
(60 ℃)から460 ℃まで昇温して脱脂した後、950 ℃ま
で昇温し、この温度に1時間保持して仮焼結させた後に
Al2O3 粉末を除いた。
【0024】次に、焼結炉に移し、H2気流中で1430℃ま
で昇温し、この温度で1時間保持して焼結させた後に徐
冷した。 試料をAl2O3 板の上に置き、N2気流中で室温から46
0 ℃まで昇温し、1時間保持して脱脂した後に焼結炉に
移し、H2気流中で1430℃まで昇温し、この温度で1時間
保持して焼結させた後に徐冷した。 試料をAl2O3 粉末の上に置き、N2気流中で室温から
460 ℃まで昇温し、1時間保持して脱脂した後に焼結炉
に移し、H2気流中で1430℃まで昇温し、この温度で1時
間保持して焼結させた後に徐冷した。 試料をAl2O3 粉末中に埋没し、N2気流中で室温から
460 ℃まで昇温し、1時間保持して脱脂した後に焼結炉
に移し、H2気流中で1430℃まで昇温し、この温度で1時
間保持して焼結させた後に徐冷した。
【0025】こゝで、〜の各処理において、脱脂に
12時間かけて行なったものをA条件、また、24時間かけ
て行なったものをB条件と略記すると、 の焼結法については、A条件の良品率は90%、B条件の良品率は100% 〃 A条件の良品率は100 %、B条件の良品率は100% 〃 A条件の良品率は0%、B条件の良品率は10% 〃 A条件の良品率は10%、B条件の良品率は20% 〃 A条件の良品率は10%、B条件の良品率は30% となった。
【0026】こゝで、脱脂体に付着している粉末の除去
はエアガンを用いて行なったが、との脱脂法におけ
る不良は枠体の内部にある突起2の崩壊によるものであ
り、の不良は粉末除去作用の際に生じた脱脂体の崩壊
によるものであり、また、のA条件における10%の不
良は試料に生じた膨れによるものである。 実施例2:Fe-50 %Co合金粉末( 融点が1450〜1500℃)
をポリエチレンとポリメチルメタアリリレート(略称PM
MA) を主成分とするバインダと混練して図1に示すよう
に29×25mmの枠体1の中に直径が4mmで高さの異なる突
起2を四個備えた成形体を射出成形して試料とした。
【0027】そして、脱脂法として次の2種類の工程を
とった。なお、バインダの分解除去が終わる460 ℃まで
の昇温時間として12時間と24時間の2種類をとったた
め、厳密には処理条件は4種類となった。 試料を平均粒径が2〜3μm のAl2O3 粉末中に埋没
し、ポリエチレンフィルム(軟化温度180 ℃) で密封し
た後、加圧電気炉を用いて180 ℃で8気圧の静水圧加圧
を行なった後、試料を取り出しAl2O3 粉末を除去した
後、脱脂炉にセットし、N2気流中で室温(60 ℃)から460
℃まで昇温して脱脂した。
【0028】次に、焼結炉に移し、H2気流中で1430℃ま
で昇温し、この温度で1時間保持して焼結させた後に徐
冷した。 試料を平均粒径が2〜3μm のAl2O3 粉末中に埋没
し、ポリエチレンフィルム(軟化温度180 ℃) で密封し
た後、加圧電気炉を用いて180 ℃で8気圧の静水圧加圧
を行なった後、試料を取り出して脱脂炉にセットし、H2
気流中で室温(60℃)から460 ℃まで昇温して脱脂した
後、950 ℃まで昇温し、この温度に1時間保持して仮焼
結させた後にAl2O3 粉末を除いた。
【0029】次に、焼結炉に移し、H2気流中で1430℃ま
で昇温し、この温度で1時間保持して焼結させた後に徐
冷した。こゝで、〜の各処理において、脱脂に12時
間かけて行なったものをA条件、また24時間かけて行な
ったものをB条件と略記すると、 の焼結法については、A条件の良品率は90%、B条件の良品率は100% 〃 A条件の良品率は100 %、B条件の良品率は100% となった。
【0030】こゝで、脱脂体に付着している粉末の除去
はエアガンを用いて行なったが、のA条件における10
%の不良は試料に生じた膨れによるものである。
【0031】
【発明の効果】本発明は射出成形体の脱脂処理に先立
ち、バインダの軟化温度以上、分解温度以下の温度でプ
レスを行ってバインダを流出させるもので、本発明の実
施により製品の良品率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に使用した射出成形体の形状図である。
【符号の説明】
1 枠体 2 突起

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粉末とバインダとからなる射出成形
    体を金属粉末またはセラミック粉末中に埋没させ、前記
    バインダの軟化温度以上,分解温度以下の温度でプレス
    を行い、埋没に使用した金属粉末またはセラミック粉末
    を除去した後、該射出成形体を脱脂し焼結することを特
    徴とする射出成形体の焼結方法。
  2. 【請求項2】 金属粉末とバインダとからなる射出成形
    体を金属粉末またはセラミック粉末中に埋没させ、前記
    バインダの軟化温度以上,分解温度以下の温度でプレス
    を行った後、該バインダの脱脂温度以上の温度まで昇温
    して仮焼結させ、埋没に使用した金属粉末またはセラミ
    ック粉末を除去し、焼結することを特徴とする射出成形
    体の焼結方法。
  3. 【請求項3】 前記プレスが静水圧加圧であることを特
    徴とする請求項1および2記載の射出成形体の焼結方
    法。
JP24385692A 1992-09-14 1992-09-14 射出成形体の焼結方法 Withdrawn JPH0693304A (ja)

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Effective date: 19991130