JPH07138604A - チタン粉体の静水圧成形法 - Google Patents

チタン粉体の静水圧成形法

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JPH07138604A
JPH07138604A JP28267493A JP28267493A JPH07138604A JP H07138604 A JPH07138604 A JP H07138604A JP 28267493 A JP28267493 A JP 28267493A JP 28267493 A JP28267493 A JP 28267493A JP H07138604 A JPH07138604 A JP H07138604A
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JP
Japan
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cip
molding
titanium powder
temperature
powder
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JP28267493A
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English (en)
Inventor
Takao Horitani
貴雄 堀谷
Noboru Takaku
昇 高久
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 チタン粉末の常温静水圧プレス(CIP)成
形において、安価なモールド材質を使用しかつCIP媒
体温度を制御することで、従来のウレタンモールドで成
形する場合の製造コストを大幅に低減する。 【構成】 チタン粉末を静水圧成形プレス(CIP)で
成形するに際し、熱変形温度、TD ℃が30℃以上の熱
可塑性樹脂を使用して粉末成形用型を構成し、CIPの
媒体温度、TM ℃を前記TD ℃よりも10℃以上高くす
ることを特徴とするチタン粉末の静水圧成形法。 【効果】 従来使用されている高価なウレタンモールド
を使用することなく安価な熱可塑性樹脂製モールドを使
用し、従来なみの「割れ」がなくかつ高密度のCIP成
形体をつくることができ、チタン粉末治金製品の製造コ
ストの大幅な低下が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粉体の成形法に係わり、
特にチタン粉末を常温静水圧プレス(CIP)を用い
て、安価でかつ複雑・高精度の形状に成形する方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン粉末の静水圧成形プロセスは、他
の金属粉末の場合と同様に、混合粉末を成形用の型(モ
ールド)に充填した後、液体(媒体)の入ったCIP装
置にモールドごと装入して加圧成形し、その後モールド
を解体し成形体を焼結するのが一般的である。従来、C
IP用のモールドにはCIP成形時の形状追従性を考慮
して、粘弾性および耐摩耗性に優れたウレタンゴムが主
に使用されている。しかし、ウレタンモールドは高価な
ため量産を考えた場合、モールドを繰り返し使用する必
要がある。このため、モールドの接着、解体、洗浄作業
などの繰返し手作業が必要になり、チタン粉末の成形品
の製造コストを引き上げる大きな原因になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ウレタンゴ
ム以外の廉価型モールド材を用いてチタン粉のCIP成
形を可能にする安価な成形法を提供するものである。
【0004】ウレタンゴム以外の安価なCIP成形用モ
ールド材の候補としては、特開昭63−16900号公
報や特開平1−136902号公報の中で述べられてい
るような各種の熱可塑性樹脂が挙げられる。しかし、こ
れらの材料は一般にウレタンゴムに比べ引張変形や圧縮
変形が生じにくく、CIP加圧時および除荷時の粉末成
形体の変形に対応する性質、いわゆる形状追従性に欠け
るものが多い。このため、成形用モールド材として使用
した場合、モールド自体に割れが生じたり、粉末の成形
が不十分で成形体の表面に割れが生じることが多く、ウ
レタンゴムにできるだけ近い変形能と形状追従性を持つ
材料を選択する必要がある。従って、モールド材として
使用できる熱可塑性樹脂は非常に限られており、成形体
の大きさ、形状等によっては適した樹脂がない場合もあ
る。
【0005】なお、疲労特性が重要視される部品を粉末
治金法で作製する場合は、焼結空孔などの内部欠陥を除
去する必要があり、そのためHIP後の成形体の相対密
度を100%近くにしなければならない。一般にチタン
粉末の成形体の場合、HIP後の相対密度を100%に
するためには、CIP後の成形体の密度を80%以上に
することが望ましい。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はCI
P成形モールド材としては不適当な低い変形能を持つ熱
可塑性樹脂でも、高温になると変形し易くなり、ウレタ
ンに近い塑性変形能を持つことに注目した。そして、
「熱可塑性樹脂の熱変形温度」と「CIP媒体温度」が
CIP成形体の割れの有無、CIP後の相対密度に及ぼ
す影響を系統的に検討した。
【0007】表1は、CIP媒体として水溶液を使用し
た場合のモールド材の熱変形温度とCIP後の成形体の
割れの関係を示す。CIP媒体の温度が一定(48℃)
の場合、モールド材の熱変形温度が低いほど割れの発生
が少なく、CIP後の相対密度も上昇し、熱変形温度が
一定温度以下では割れの発生が全くなく、かつ相対密度
が80%以上になることが判った。
【0008】
【表1】
【0009】次に、熱変形温度の異なる熱可塑性樹脂モ
ールドを使用し、CIP媒体の温度を変形させてCIP
成形した場合の成形体の割れと相対密度との関係を検討
し、図1に示す結果を得た。CIP媒体の温度がモール
ド材の熱変形温度より約10℃以上高くなると、成形体
の割れはなくなり、相対密度も80%以上になることが
判明した。すなわち、CIP媒体の温度より10℃以上
低い熱変形温度をもつ熱可塑性樹脂を用いてモールドを
作製するか、モールド材の熱変形温度よりCIP媒体の
温度を10℃以上高く保持することにより、割れのない
かつ高密度の成形体が得られることが判った。
【0010】本発明はかかる検討結果に基づいて成され
たものである。すなわち、「チタン粉末をCIP成形す
るに際し、熱変形温度TD が30℃以上の熱可塑性樹脂
により成形型を構成し、CIP媒体温度TM を前記TD
より10℃以上高くすること」により、割れがなくかつ
相対密度が80%以上のCIP成形体が得られる。そし
て、従来のウレタンよりはるかに安価な熱可塑性樹脂を
使用することにより、モールドの繰返し使用に伴う作業
コストが全て不要になり、成形品の製造コストを大幅に
低下することができる。
【0011】本発明において、請求項の「熱変形温度T
D 」は、ASTM D−648で規定される試験法で得
られる温度で、18.6kgf/cm2 の応力を加えたときの
材料の変形開始温度のことである。「相対密度」とは、
気孔を含まない固相の密度である理論密度に対する分率
のことで、「チタン粉」とは純チタン粉、純チタン粉と
各種の母合金粉を混合したチタン合金混合粉、チタン合
金粉、セラミックなどの非金属の微細粒子を含むチタン
合金複合粉など、チタンの含有量が40%以上の粉末を
いう。
【0012】また、モールド材の「熱変形温度」が30
℃以上としたのは、この温度未満ではモールドが室温で
変形し易いため、粉末を充填する時のモールドの形状保
持が困難になり、また成形体の寸法精度も著しく低下す
るためである。
【0013】CIP媒体としては、通常の水(防食、潤
滑性の添加材を含む)が望ましいが、媒体温度を100
℃以上にするためには、各種の油および水と油の混合液
でもよい。また、CIP媒体の加熱は、CIP圧力容器
の外で媒体を加熱しそれを圧力容器にいれる方法が望ま
しいが、温度の不均一性、注入・加圧中の温度低下など
を考慮して媒体温度、加圧前の媒体循環時間などを決定
する必要がある。
【0014】なお、粉末成形法の一方法に圧力媒体とし
て特殊な溶液を使い、80〜450℃までの温度で成形
する温間等方静水圧成形(WIP)法がある。これは、
基本的には粉末材料中の添加物の状態に変化を与えるこ
とを目的としており、通常、容器を加熱するための特殊
な装置が新たに必要になる。本発明は、従来のCIP装
置をそのまま使用し、CIPの操業条件も同様にして健
全な成形体を得ることを目的としており、コスト的にW
IP法に比べはるかに有利である。
【0015】CIP条件および焼結条件は、ウレタン材
を使用した場合と基本的には同じにすることができる
が、成形体の形状、合金の種類によっては条件を変更し
ても良い。なお、成形体は焼結処理の後HIP処理を行
うことを前提にしているが、もちろん焼結まで使用する
ことも可能である。
【0016】
【実施例】次に、本発明の奏する効果をさらに明確にす
るため実施例を用いて説明する。異なる熱変形温度を持
つ各種の熱可塑性樹脂を用いてCIP成形用モールドを
作製し、純チタン粉と母合金粉を混合してつくったチタ
ン合金粉末を上記モールドに充填した後、CIP成形試
験を行った。CIP媒体は水溶液を使用し、圧力容器外
の媒体用貯槽にヒーターを取り付け加熱した。媒体の温
度低下および温度の不均一を考慮して、加圧前に媒体の
温度がほぼ一定になるまで約1時間媒体を圧力容器と貯
槽の間で循環させた。結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】表2中の1〜5は本発明の規定範囲内の例
であり、6〜9は本発明の規定範囲から逸脱した比較例
である。表2に示した結果から明らかなごとく、モール
ド材の熱変形温度またはCIP媒体の温度が本発明の範
囲内のものは、CIP成形後の割れのない高密度の成形
体が得られている。一方、モールド材の熱変形温度また
はCIP媒体温度が本発明の規定する範囲を逸脱したも
のはすべて目的の成形体が得られていない。
【0019】
【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明により
従来使用されている高価なウレタンモールドを使用する
ことなく安価な熱可塑性樹脂製モールドを使用し、従来
なみの割れがなくかつ高密度のCIP成形体をつくるこ
とができ、チタン粉末治金製品の製造コストの大幅な低
下が可能になった。かかる効果を有する本発明の意義は
極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】CIP成形体の割れの有無におよぼす熱可塑性
樹脂の「熱変形温度」とCIP媒体温度の影響を示す
図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン粉末を静水圧成形プレス(CI
    P)で成形するに際し、熱変形温度;TD ℃が30℃以
    上の熱可塑性樹脂を使用して粉末成形用型を構成し、C
    IPの媒体温度;TM ℃を前記TD ℃よりも10℃以上
    高くすることを特徴とするチタン粉末の静水圧成形法。
JP28267493A 1993-11-11 1993-11-11 チタン粉体の静水圧成形法 Withdrawn JPH07138604A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019054306A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 東邦チタニウム株式会社 チタン又はチタン合金圧粉体の製造方法
JP2020029598A (ja) * 2018-08-23 2020-02-27 東邦チタニウム株式会社 圧粉体の製造方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019054306A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 東邦チタニウム株式会社 チタン又はチタン合金圧粉体の製造方法
JPWO2019054306A1 (ja) * 2017-09-14 2020-12-17 東邦チタニウム株式会社 チタン又はチタン合金圧粉体の製造方法
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