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Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
℃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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
樹脂の「熱変形温度」とＣＩＰ媒体温度の影響を示す
図。
Claims (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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28267493A JPH07138604A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | チタン粉体の静水圧成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28267493A JPH07138604A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | チタン粉体の静水圧成形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07138604A true JPH07138604A (ja) | 1995-05-30 |
Family
ID=17655585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28267493A Withdrawn JPH07138604A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | チタン粉体の静水圧成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07138604A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP28267493A patent/JPH07138604A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| 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 |
| 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 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |