JPH07116487B2 - 金属粉末射出成形体の脱脂方法 - Google Patents
金属粉末射出成形体の脱脂方法Info
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- JPH07116487B2 JPH07116487B2 JP16099788A JP16099788A JPH07116487B2 JP H07116487 B2 JPH07116487 B2 JP H07116487B2 JP 16099788 A JP16099788 A JP 16099788A JP 16099788 A JP16099788 A JP 16099788A JP H07116487 B2 JPH07116487 B2 JP H07116487B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属焼結部材を射出成形体を利用して製造
する技術において、射出成形して得た成形体より有機バ
インダを効率的に低コストで除去する金属粉末の射出成
形体の脱脂方法に関する。
する技術において、射出成形して得た成形体より有機バ
インダを効率的に低コストで除去する金属粉末の射出成
形体の脱脂方法に関する。
［従来の技術］ 近年、金属粉末を射出成形法で成形して、その焼結体を
得る方法は、他の方法に比べると複雑な形状のものを大
量に生産できるので注目されるようになった。
得る方法は、他の方法に比べると複雑な形状のものを大
量に生産できるので注目されるようになった。
この方法は、金属粉末を各種ワックスとポリマーとを組
合せてなる有機バインダとともに加熱混練して得た混合
材料を、通常のプラスチック射出成形と同様の方法で射
出成形し、その後脱脂、焼結を行って金属の焼結体を得
るものである。
合せてなる有機バインダとともに加熱混練して得た混合
材料を、通常のプラスチック射出成形と同様の方法で射
出成形し、その後脱脂、焼結を行って金属の焼結体を得
るものである。
この工程中、脱脂とは射出成形体を焼結する前に、有機
バインダを成形体より除去することである。このため有
機バインダを流動体（液体、気体、蒸気）として、成形
体を変形させることなく除去する必要がある。
バインダを成形体より除去することである。このため有
機バインダを流動体（液体、気体、蒸気）として、成形
体を変形させることなく除去する必要がある。
このための方法として大別すると、下記の２つの方法が
ある。
ある。
（１）抽出法（溶媒抽出法、超臨界ガス抽出法） （２）加熱法 ［発明が解決しようとする課題］ 上記従来行なわれている技術は、コストがかかり過ぎた
り、長時間（３〜５日）の処理が必要だったり、又、製
品厚み10mm程度のものしか製造できないという欠点を持
っている。それは従来の脱脂方法では、短時間に脱脂し
ようとすると、射出成形体にふくれとか割れなどの脱脂
欠陥が生じるためである。
り、長時間（３〜５日）の処理が必要だったり、又、製
品厚み10mm程度のものしか製造できないという欠点を持
っている。それは従来の脱脂方法では、短時間に脱脂し
ようとすると、射出成形体にふくれとか割れなどの脱脂
欠陥が生じるためである。
そこで、本発明では、かかる欠点を除去し、健全な焼結
体を得るための脱脂を短時間に行おうとするものであ
る。
体を得るための脱脂を短時間に行おうとするものであ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、金属粉末と低融点物質を含有する有機バイン
ダとの混合材料を射出成形して得た成形体をアルミナ粉
中に埋込み、脱脂炉内で化学的に不活性な雰囲気の中で
200℃まで加熱して有機バインダ中の低融点物質を成形
体を変形することなく除去し、次いでこの成形体を雰囲
気温度を均一に保つため蓋付焼結用容器に入れ、真空炉
内に設置し、真空炉を真空に減圧し真空炉内に不活性ガ
スを供給しながら、300〜600℃/hrの昇温速度で550〜65
0℃まで加温して成形体中の有機バインダを除去するこ
とを特徴とする金属粉末射出成形体の脱脂方法である。
ダとの混合材料を射出成形して得た成形体をアルミナ粉
中に埋込み、脱脂炉内で化学的に不活性な雰囲気の中で
200℃まで加熱して有機バインダ中の低融点物質を成形
体を変形することなく除去し、次いでこの成形体を雰囲
気温度を均一に保つため蓋付焼結用容器に入れ、真空炉
内に設置し、真空炉を真空に減圧し真空炉内に不活性ガ
スを供給しながら、300〜600℃/hrの昇温速度で550〜65
0℃まで加温して成形体中の有機バインダを除去するこ
とを特徴とする金属粉末射出成形体の脱脂方法である。
これを図面に基づいて具体的に説明すると、金属粉末と
有機バインダとを加熱混練して得た混合材料を、射出成
形機により通常のプラスチック射出成形法と同様にして
射出成形する。ここで有機バインダとしては例えばアク
リル系結合剤等に低融点成分として滑剤および可塑剤等
を混合したものである。ついで第１図に示すように得ら
れた成形体1,2…を脱脂炉３の中で、アルミナ粉４に埋
め込み、排気管５より排気して炉内を真空にし、供給管
６より窒素などの化学的に不活性なガスを炉内に装入す
る。これをヒーター７により200℃程度に加熱し、有機
バインダ中の低融点物質（滑剤、ワックスおよび可塑
剤）を成形体２を変形することなく除去する。この場
合、室温から200℃まで直線的に昇温するが、特に複雑
形状品の成形体では昇温中に軟化して変形する恐れがあ
る。これを防止する目的で成形体を昇温前にアルミナ粉
中に埋込み、成形体を固定し昇温を行うのである。
有機バインダとを加熱混練して得た混合材料を、射出成
形機により通常のプラスチック射出成形法と同様にして
射出成形する。ここで有機バインダとしては例えばアク
リル系結合剤等に低融点成分として滑剤および可塑剤等
を混合したものである。ついで第１図に示すように得ら
れた成形体1,2…を脱脂炉３の中で、アルミナ粉４に埋
め込み、排気管５より排気して炉内を真空にし、供給管
６より窒素などの化学的に不活性なガスを炉内に装入す
る。これをヒーター７により200℃程度に加熱し、有機
バインダ中の低融点物質（滑剤、ワックスおよび可塑
剤）を成形体２を変形することなく除去する。この場
合、室温から200℃まで直線的に昇温するが、特に複雑
形状品の成形体では昇温中に軟化して変形する恐れがあ
る。これを防止する目的で成形体を昇温前にアルミナ粉
中に埋込み、成形体を固定し昇温を行うのである。
又、200℃までの昇温によって、有機バインダ中の低融
点物質が除去され成形体中に微細な空洞を生じる。この
空洞は成形体内部から表面まで貫通しており、以後の真
空脱脂時に急速に昇温しても、加熱分解成分は熱分解後
直ちに空洞を通り成形体表面へ達し、次いでワックスト
ラップに捕集されることとなる。
点物質が除去され成形体中に微細な空洞を生じる。この
空洞は成形体内部から表面まで貫通しており、以後の真
空脱脂時に急速に昇温しても、加熱分解成分は熱分解後
直ちに空洞を通り成形体表面へ達し、次いでワックスト
ラップに捕集されることとなる。
次に、第２図に示すように上記処理した成形体1,2を焼
結用容器12に入れ、真空炉８に配置したグラファイトボ
ックス９内に装入し、真空ポンプ10により排気管５より
炉内の排気をし、供給管６より不活性ガス（例：窒素ガ
ス）を供給しながら、300〜600℃/hrの昇温速度で加熱
する。
結用容器12に入れ、真空炉８に配置したグラファイトボ
ックス９内に装入し、真空ポンプ10により排気管５より
炉内の排気をし、供給管６より不活性ガス（例：窒素ガ
ス）を供給しながら、300〜600℃/hrの昇温速度で加熱
する。
供給管６より供給された不活性ガスの流れは、真空ポン
プで吸引することにより、グラファイトボックス９内外
の隙間を通過し、炉外のワックストラップ11を経て真空
ポンプ10で吸引される。このとき、成形体内の有機バイ
ンダにより発生する有機性の上記または熱分解ガスは、
供給されたガスと同一の経路を経て炉外に排出されるが
ワックスのような低融点有機物はワックストラップ11で
冷やされて固体となる。
プで吸引することにより、グラファイトボックス９内外
の隙間を通過し、炉外のワックストラップ11を経て真空
ポンプ10で吸引される。このとき、成形体内の有機バイ
ンダにより発生する有機性の上記または熱分解ガスは、
供給されたガスと同一の経路を経て炉外に排出されるが
ワックスのような低融点有機物はワックストラップ11で
冷やされて固体となる。
成形体２を真空炉８内に剥き出しの状態に置いた場合、
真空中での熱伝導は輻射によってのみ行なわれ、直接成
形体２表面が加熱される。このため、成形体２は均等に
加熱されにくく、焼結時に焼結体に反りやねじれ等の不
具合を生じる。特に揮発性金属成分、例えばクロム、ア
ルミニウム、銅等を含有する鋼粉末を真空焼結する場
合、焼結時に前記焼結用容器に成形体を配置しないと、
揮発性金属成分が焼結体表面から選択的に蒸発し、焼結
体の外観が灰色から黒色に変化し、また変形する場合が
多い。
真空中での熱伝導は輻射によってのみ行なわれ、直接成
形体２表面が加熱される。このため、成形体２は均等に
加熱されにくく、焼結時に焼結体に反りやねじれ等の不
具合を生じる。特に揮発性金属成分、例えばクロム、ア
ルミニウム、銅等を含有する鋼粉末を真空焼結する場
合、焼結時に前記焼結用容器に成形体を配置しないと、
揮発性金属成分が焼結体表面から選択的に蒸発し、焼結
体の外観が灰色から黒色に変化し、また変形する場合が
多い。
そこで本発明では、樹脂にひき続き連続して焼結工程に
移行するので、脱脂、焼結用の容器として、グラファイ
トに比較して熱伝導性の悪いアルミナ等のセラミックス
材を脱脂及び焼結用容器12として用い、この中に成形体
２を配置し、脱脂、焼結を行うと均等に収縮した良好な
金属光沢を有する製品が得られる。
移行するので、脱脂、焼結用の容器として、グラファイ
トに比較して熱伝導性の悪いアルミナ等のセラミックス
材を脱脂及び焼結用容器12として用い、この中に成形体
２を配置し、脱脂、焼結を行うと均等に収縮した良好な
金属光沢を有する製品が得られる。
昇温速度を300〜600℃/hrとし、550〜650℃まで加温す
ることに限定したのは、多くの有機バインダの場合、不
活性雰囲気中で減量率は550℃までの加熱で98.5％の除
去率となっており、実用上は550〜650℃までの範囲で十
分であるからである。又、昇温速度は小さければ小さい
程、脱脂時の欠陥を生じる可能性が少なくなるが、作業
性を考慮すればできるだけ短時間で脱脂するのが好まし
い。本発明の２段階脱脂によれば300〜600℃/hrと昇温
速度を速めても特に弊害はない。
ることに限定したのは、多くの有機バインダの場合、不
活性雰囲気中で減量率は550℃までの加熱で98.5％の除
去率となっており、実用上は550〜650℃までの範囲で十
分であるからである。又、昇温速度は小さければ小さい
程、脱脂時の欠陥を生じる可能性が少なくなるが、作業
性を考慮すればできるだけ短時間で脱脂するのが好まし
い。本発明の２段階脱脂によれば300〜600℃/hrと昇温
速度を速めても特に弊害はない。
［作 用］ 本発明においては、２段階の脱脂を行っている。成形体
を直接真空下で加熱して脱脂すれば、低融点成分や樹脂
の除去は容易であるが、成形体の割れやふくれ等の欠陥
を生じる。このため一段目の脱脂では金属粒子間を密に
充填している有機バインダの低融点成分を流動または蒸
発させ、成形体内に気孔を形成させる目的で行う。これ
により、二段目の真空脱脂を急速に加熱することによっ
て行っても、成形体にふくれとか割れなどの脱脂に伴う
欠陥を生じることなく、短時間に脱脂することができ
る。
を直接真空下で加熱して脱脂すれば、低融点成分や樹脂
の除去は容易であるが、成形体の割れやふくれ等の欠陥
を生じる。このため一段目の脱脂では金属粒子間を密に
充填している有機バインダの低融点成分を流動または蒸
発させ、成形体内に気孔を形成させる目的で行う。これ
により、二段目の真空脱脂を急速に加熱することによっ
て行っても、成形体にふくれとか割れなどの脱脂に伴う
欠陥を生じることなく、短時間に脱脂することができ
る。
［実施例］ 次に本発明を実施例によって説明する。
実施例１ ステンレス鋼粉末（SUS 304L、平均粒径10μｍ）100重
量部と、融点50℃のパラフィンワックス1.0重量部、ス
テアリン酸1.0重量部及びアクリル系樹脂7.0重量部とよ
りなる有機バインダとを150℃で均一に加熱混練する。
量部と、融点50℃のパラフィンワックス1.0重量部、ス
テアリン酸1.0重量部及びアクリル系樹脂7.0重量部とよ
りなる有機バインダとを150℃で均一に加熱混練する。
この混練物を粒状となして射出成形機で射出成形し、5m
m厚さのブロック状抗折試験片の成形体を得る。
m厚さのブロック状抗折試験片の成形体を得る。
ついで、この成形体をアルミナ粉中に埋込み、密閉構造
の脱脂炉の中に入れ、脱脂炉を真空引き（1mbar以下）
後、窒素ガスで炉内を置換する。その後、窒素ガスを２
／分の流量で供給しながら100℃まで30分で昇温後、
引続き10℃/hrの昇温速度で200℃まで加熱後、冷却す
る。冷却後、成形体表面に付着しているアルミナ粉を除
去し、アルミナセラミックス製の焼結用容器に処理した
成形体を入れ、蓋をして真空炉内に配置する。
の脱脂炉の中に入れ、脱脂炉を真空引き（1mbar以下）
後、窒素ガスで炉内を置換する。その後、窒素ガスを２
／分の流量で供給しながら100℃まで30分で昇温後、
引続き10℃/hrの昇温速度で200℃まで加熱後、冷却す
る。冷却後、成形体表面に付着しているアルミナ粉を除
去し、アルミナセラミックス製の焼結用容器に処理した
成形体を入れ、蓋をして真空炉内に配置する。
真空炉内を真空引き後、窒素ガスを１／分の流量で供
給しながら300℃/hrの昇温速度で室温から600℃まで直
線的に加熱し30分保持する。これに引き続き10-3Torr以
下の高真空下で1250℃まで300℃/hrの昇温速度で直線的
に加熱し一時間保持の焼結を行った後、冷却する。
給しながら300℃/hrの昇温速度で室温から600℃まで直
線的に加熱し30分保持する。これに引き続き10-3Torr以
下の高真空下で1250℃まで300℃/hrの昇温速度で直線的
に加熱し一時間保持の焼結を行った後、冷却する。
焼結体にはふくれとか割れ等の脱脂による欠陥は全く認
められず、健全な焼結体が得られた。焼結体の密度は7.
6g/cm3で、焼結後の製品厚さは4.20mmで、線収縮率は1
6.5％であった。また、600℃まで加熱した脱脂後の試料
の残留炭素量は0.10重量％で、焼結後は0.01重量％以下
となっており、上記脱脂の目的は十分に達せられた。
められず、健全な焼結体が得られた。焼結体の密度は7.
6g/cm3で、焼結後の製品厚さは4.20mmで、線収縮率は1
6.5％であった。また、600℃まで加熱した脱脂後の試料
の残留炭素量は0.10重量％で、焼結後は0.01重量％以下
となっており、上記脱脂の目的は十分に達せられた。
実施例２ 実施例１で用いたステンレス鋼粉末の代りにカルボニル
鉄粉（平均粒径６μｍ）と、実施例１と同一のバインダ
の同量とを加熱混練した。混練物を射出成形機でリング
状の成形体を成形した。以後の脱脂、焼結は実施例１と
同様に行った。
鉄粉（平均粒径６μｍ）と、実施例１と同一のバインダ
の同量とを加熱混練した。混練物を射出成形機でリング
状の成形体を成形した。以後の脱脂、焼結は実施例１と
同様に行った。
焼結後の試料にはふくれや割れ等の脱脂による欠陥は全
く認められず、健全な焼結体が得られた。焼結体の密度
は7.4g/cm3で、成形体の外径50.0mmが、焼結後は外径4
1.8mmで線収縮率は16.5％であった。また、600℃まで加
熱した脱脂後の試料の残留炭素量は0.15重量％で、真空
焼結後は0.01重量％以下となっており、脱脂の目的は十
分に達せられた。
く認められず、健全な焼結体が得られた。焼結体の密度
は7.4g/cm3で、成形体の外径50.0mmが、焼結後は外径4
1.8mmで線収縮率は16.5％であった。また、600℃まで加
熱した脱脂後の試料の残留炭素量は0.15重量％で、真空
焼結後は0.01重量％以下となっており、脱脂の目的は十
分に達せられた。
焼結体の磁気測定を行った結果、最大透磁率2000μｍ、
磁束密度B25（Ｇ）＝14,500、保持力0.20Hc（Oe）であ
り、優れた特性を示した。
磁束密度B25（Ｇ）＝14,500、保持力0.20Hc（Oe）であ
り、優れた特性を示した。
［発明の効果］ 本発明によれば、金属粉末射出成形体の焼結に先立つ有
機バインダの脱脂にあたって、２段階の脱脂を行うこと
によって、脱脂時間の短縮、バインダの炭化、金属の酸
化、成形体に生じるふくれや割れなどの脱脂欠陥を除去
することができる。そして、ひいては焼結体の残留炭素
量の低減ができ、金属粉末の射出成形焼結における品質
の向上に寄与することができる。
機バインダの脱脂にあたって、２段階の脱脂を行うこと
によって、脱脂時間の短縮、バインダの炭化、金属の酸
化、成形体に生じるふくれや割れなどの脱脂欠陥を除去
することができる。そして、ひいては焼結体の残留炭素
量の低減ができ、金属粉末の射出成形焼結における品質
の向上に寄与することができる。
そして、第１段の脱脂において、成形体をアルミナ粉中
に埋込んで200℃に加熱することにより、有機バインダ
中の滑剤、低融点ワックスおよび可塑剤等の低融点成分
を成形体表面から徐々に内部まで均一に除去し、成形体
内に連通気孔を形成する。これによって、二段目の真空
脱脂を300〜600℃/hrの昇温速度で600℃まで急速に加熱
しても成形体にふくれや割れの生じる恐れがなくなる。
に埋込んで200℃に加熱することにより、有機バインダ
中の滑剤、低融点ワックスおよび可塑剤等の低融点成分
を成形体表面から徐々に内部まで均一に除去し、成形体
内に連通気孔を形成する。これによって、二段目の真空
脱脂を300〜600℃/hrの昇温速度で600℃まで急速に加熱
しても成形体にふくれや割れの生じる恐れがなくなる。
第１図は第１段脱脂を実施する装置の断面図、第２図は
第２段脱脂を実施する装置の断面図である。 1,2……成形体、３……脱脂炉、４……アルミナ粉、 ５……排気管、６……供給管、７……ヒーター、 ８……真空炉、９……グラファイトボックス、 10……真空ポンプ、11……ワックストラップ、 12……焼結用容器。
第２段脱脂を実施する装置の断面図である。 1,2……成形体、３……脱脂炉、４……アルミナ粉、 ５……排気管、６……供給管、７……ヒーター、 ８……真空炉、９……グラファイトボックス、 10……真空ポンプ、11……ワックストラップ、 12……焼結用容器。
Claims (1)
- 【請求項１】金属粉末と低融点物質を含有する有機バイ
ンダとの混合材料を射出成形して得た成形体をアルミナ
粉中に埋込み、脱脂炉内で化学的に不活性な雰囲気の中
で200℃まで加熱して有機バインダ中の低融点物質を成
形体を変形することなく除去し、次いでこの成形体を雰
囲気温度を均一に保つため蓋付焼結用容器に入れ、真空
炉内に設置し、真空炉を真空に減圧し真空炉内に不活性
ガスを供給しながら、300〜600℃/hrの昇温速度で550〜
650℃まで加温して成形体中の有機バインダを除去する
ことを特徴とする金属粉末射出成形体の脱脂方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16099788A JPH07116487B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 金属粉末射出成形体の脱脂方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16099788A JPH07116487B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 金属粉末射出成形体の脱脂方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211703A JPH0211703A (ja) | 1990-01-16 |
| JPH07116487B2 true JPH07116487B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=15726610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16099788A Expired - Lifetime JPH07116487B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 金属粉末射出成形体の脱脂方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116487B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103264163A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-28 | 宁波恒普真空技术有限公司 | 金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉定向气流装置 |
| CN109530685A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-29 | 株洲万融新材科技有限公司 | 真空脱脂烧结成型方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991004119A1 (fr) * | 1989-09-14 | 1991-04-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede de production de carbure fritte ou d'alliage de cermet |
| US5603071A (en) * | 1989-09-14 | 1997-02-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of preparing cemented carbide or cermet alloy |
| EP0516440B1 (en) * | 1991-05-30 | 1997-10-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Microstrip antenna |
| DE4318170C2 (de) * | 1992-06-02 | 2002-07-18 | Advanced Materials Tech | Spritzgießbares Einsatzmaterial und Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Metallgegenstandes |
| CN107042303A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-15 | 海安县鹰球粉末冶金有限公司 | 一种真空和气氛两用式热脱炉设备 |
| CN111451498B (zh) * | 2020-02-28 | 2022-04-26 | 福建省长汀金龙稀土有限公司 | 一种粉末冶金烧结的脱脂方法 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP16099788A patent/JPH07116487B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103264163A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-28 | 宁波恒普真空技术有限公司 | 金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉定向气流装置 |
| CN103264163B (zh) * | 2013-05-06 | 2016-08-17 | 宁波恒普真空技术有限公司 | 金属粉末注射成型真空脱脂烧结炉定向气流装置 |
| CN109530685A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-29 | 株洲万融新材科技有限公司 | 真空脱脂烧结成型方法 |
| CN109530685B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-01-15 | 株洲万融新材科技有限公司 | 真空脱脂烧结成型方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0211703A (ja) | 1990-01-16 |
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