JPH07138605A - 粉末焼結成形品の製造方法 - Google Patents

粉末焼結成形品の製造方法

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JPH07138605A
JPH07138605A JP28239293A JP28239293A JPH07138605A JP H07138605 A JPH07138605 A JP H07138605A JP 28239293 A JP28239293 A JP 28239293A JP 28239293 A JP28239293 A JP 28239293A JP H07138605 A JPH07138605 A JP H07138605A
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JP
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powder
binder
core
molded product
sintered
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JP28239293A
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English (en)
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Kenji Shirasu
賢治 白須
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/006Pressing and sintering powders, granules or fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
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    • B29C2043/3668Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles cores or inserts, e.g. pins, mandrels, sliders destructible or fusible

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な形状を有する粉末焼結成形品を、簡素
化された工程により、安定かつ低コストに製造する方法
を提供する。 【構成】 原料粉末とバインダーとの混合物を、中子2
を含む金型中に射出成形して得た予備成形体1aを、前
記原料粉末の融点以下の温度で加熱することにより脱バ
インダー処理し、次いでこの脱バインダー成形体を高温
で焼結処理することにより粉末焼結成形品を製造する方
法であって、前記中子2を熱硬化性樹脂により形成する
と共に、前記脱バインダー処理工程において、前記予備
成形体から前記バインダーおよび前記中子2を同時に溶
融除去することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属やセラミックス
などの粉末を原料とする粉末焼結成形品の製造方法の改
良に関し、さらに詳しくは、複雑な形状を有する粉末焼
結成形品を、簡素化された工程により、安定かつ低コス
トで製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属やセラミックスなどから成形品を製
造するには、機械加工が適用されてきたが、近年では、
プラスチックの射出成形技術を適用した粉末焼結成形
が、金属加工と比較して作業性が良好であり、しかも大
量生産が可能であることから、採用されるようになって
来た。
【0003】すなわち、上記粉末焼結成形は、金属やセ
ラミックスなどの微粉末からなる原料粉末とバインダー
(結合材)との混合物を加熱して混練体とし、これを射
出成形機から所定の金型中へ射出成形することにより予
備成形体を得た後、この予備成形体を原料粉末の融点以
下の温度で加熱することにより脱バインダー処理し、次
いでこの脱バインダー成形体を高温で焼結処理すること
により、脱バインダーした後の空隙を埋めて、金型と相
似形状を有する収縮した粉末焼結成形品を製造する方法
である。
【0004】しかるに、上記粉末焼結成形により、内部
に中空部を有する複雑な形状の粉末焼結成形品を製造す
るに際しては、金型内に前記中空部の形状に相当する中
子を配置した状態で射出成形することにより予備成形体
を得た後、この予備成形体から中子を除去する工程が必
要とされる。
【0005】そして、上記粉末焼結成形における中子除
去については、従来から多くの提案がなされており、そ
の代表的な手段としては、ビスマスまたはビスマス−ス
ズ合金などの低融点金属で中子を形成し、この中子を、
脱バインダー処理と並行して、または脱バインダー処理
に先立って予備成形体から溶融除去する方法(特開平4
−99082号公報)、および有機溶剤に可溶な有機系
樹脂により中子を形成し、脱バインダー処理に先立っ
て、予備成形体を有機溶剤に浸漬することにより、予備
成形体から中子を溶解除去する方法(特開平4−179
501号公報)などが挙げられる。
【0006】しかしながら、上記特開平4−99082
号公報に記載の方法では、原料粉末の材質によっては中
子と原料粉末とが反応し、合金化する恐れがあるばかり
か、中子の除去工程が新たに加わる場合もあって、コス
トアップを招くという問題があった。
【0007】また、上記特開平4−179501号公報
に記載の方法では、中子の除去工程が新たに加わるばか
りか、この中子除去工程に10時間以上の長時間を必要
とし、しかも溶剤槽を用いることから設備がおおがかり
となり、作業環境も悪化するという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述した
従来の粉末焼結成形品の製造方法における問題点を解決
すべく検討した結果、達成されたものである。
【0009】したがって、この発明の目的は、複雑な形
状を有する粉末焼結成形品を、簡素化された工程によ
り、安定かつ低コストに製造する方法を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の粉末焼結成形品の製造方法は、原料粉
末とバインダーとの混合物を、中子を含む金型中に射出
成形して得た予備成形体を、前記原料粉末の融点以下の
温度で加熱することにより脱バインダー処理し、次いで
この脱バインダー成形体を高温で焼結処理することによ
り粉末焼結成形品を製造する方法であって、前記中子を
熱硬化性樹脂により形成すると共に、前記脱バインダー
処理工程において、前記予備成形体から前記バインダー
および前記中子を同時に溶融除去することを特徴とす
る。
【0011】
【作用】この発明の粉末焼結成形品の製造方法によれ
ば、成形温度では軟化せず、かつ脱バインダー処理温度
では溶融し、しかも予備成形体に含まれる材質とは反応
を起こすことのない熱硬化性樹脂により中子を形成した
ため、脱バインダー処理工程において、バインダーと中
子とを同時に溶融除去することができ、中子除去のため
の一工程を追加することなく、工程を簡素化できて、安
定かつ低コストに粉末焼結成形品を製造することができ
る。
【0012】したがって、この発明の粉末焼結成形品の
製造方法によれば、得られる粉末焼結成形品の安定化を
図ることができるばかりか、工程を簡素化できる。その
結果、粉末焼結成形品を低コストで製造することがで
き、複雑な形状の粉末焼結成形品を大量生産する場合に
すぐれたメリットを発揮する。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しつつ、この発明の粉末焼
結成形品の製造方法の実施態様について具体的に説明す
る。
【0014】図1(a),(b)はこの発明の粉末焼結
成形品の製造方法により得られた成形品の一例(二叉パ
イプ)を示し、(a)は正面図、(b)は一部を切欠し
た平面図である。また図2は図1に示した成形品を成形
する場合に使用する中子の正面図、図3は図1に示した
成形品を射出成形するのに用いる金型の断面説明図、図
4は図1に示した成形品を脱バインダー処理する工程を
示す断面説明図、図5は脱バインダー処理工程の他の例
を示す断面説明図である。
【0015】図1に示したように、この発明の方法によ
り得られる粉末焼結成形品1は、三次元形状を有し、か
つその内部に連通した中空部1´を有しており、この中
空部1´は、中空部形状に相当する中子2(図2)を所
定の金型3(図3参照)に配置することにより形成され
る。
【0016】そして、この発明の方法においては、まず
図3に示したように所定の成形金型3を用いて予備成形
体1aを得る。
【0017】この予備成形体1aを得るために使用する
成形材料は、原料粉末とバインダーとの混合物、すなわ
ち銅、アルミニウム、鉄鋼、ニッケルおよび各種合金な
どの金属微粉末、またはガラス、ホーローなどのおよび
セラミックス微粉末などの原料粉末と、これら原料粉末
を結合するために機能するポリエチレン、アクリル樹脂
などのバインダーを、前記バインダーの融点以上の温度
で混合してなる溶融混練物であり、この混合物における
原料粉末とバインダーとの配合比は、通常原料粉末10
0重量部に対しバインダー5〜30重量部の範囲に設定
される。
【0018】上記原料粉末とバインダーとの混合物は、
図示していない射出成形機を用いて、ノズルから所定の
金型3内に射出注型されるが、金型3内には所定形状の
中子2が配置されており、この中子2は熱硬化性樹脂に
より形成されていることを特徴としている。
【0019】ここで、中子2を形成する熱硬化性樹脂と
しては、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂および不飽和ポリカーボネ
ート樹脂などが挙げられ、これらの熱硬化性樹脂は、射
出成形温度では軟化せず、かつ脱バインダー処理温度で
は溶融し、しかも予備成形体に含まれる材質とは反応を
起こすことがない。
【0020】そして、中子2は、上記熱硬化性樹脂を圧
縮成形、粉末成形および注型成形などに供することによ
って、所定形状に成形されたものである。
【0021】このように射出成形され、金型から離脱さ
れた予備成形体1aは、次いで図4または図5に示した
脱バインダー槽4に送られるが、この脱バインダー処理
は、真空状態、窒素などの不活性ガス雰囲気および水素
雰囲気などの還元雰囲気において、400〜700℃の
温度、好ましくは約500℃の温度まで徐々に昇温する
条件にて、10〜20時間加熱することにより行われ
る。
【0022】そして、この脱バインダー処理工程におい
ては、予備成形体1aに含まれるバインダーと中子2の
構成成分である熱硬化性樹脂が溶融し、予備成形体1a
から効果的に除去され、脱バインダー成形体が形成され
る。
【0023】なお、この脱バインダー処理工程において
は、予備成形体1aからバインダーおよび中子2を除去
して得られる脱バインダー成形体の変形を極力抑制し、
さらには中子2の除去を完全にするために、図4に示し
たように、予備成形体1aを活性炭5を満たした脱バイ
ンダー槽4に埋設した状態で脱バインダー処理を行うの
が好ましく、この場合には図5に示したように、脱バイ
ンダー槽4に満たす活性炭5の一部をアルミナ粉末6と
置き換えることでも同様の効果を期待することができ
る。
【0024】また、脱バインダー処理終了後における脱
バインダー成形体の冷却は、上記と同様に還元雰囲気で
行うことが望ましい。
【0025】かくして得られる脱バインダー成形体は、
次いで焼結処理工程に送られ、700〜2200℃の温
度で、3〜10時間焼結または焼成されることにより、
原料粉末が溶融し、脱バインダー処理した後の微細な空
隙が埋められ、金型3と相似形状を有する収縮した粉末
焼結成形品となる。
【0026】以上説明したように、この発明の粉末焼結
成形品の製造方法によれば、成形温度では軟化せず、か
つ脱バインダー処理温度では溶融し、しかも予備成形体
に含まれる材質とは反応を起こすことのない熱硬化性樹
脂により中子を形成したため、脱バインダー処理工程に
おいて、バインダーと中子とを同時に溶融除去すること
が可能であり、中子除去のための一工程を追加すること
なく、簡素化された工程により、安定かつ低コストに粉
末焼結成形品を製造することができる。
【0027】以下に実施例を挙げて、この発明の粉末焼
結成形品の製造方法の構成および効果についてさらに説
明する。
【0028】(実施例1)原料粉末として、粒子径が5
〜30μの銅粉末を準備する。
【0029】一方、バインダーとして、ポリスチレン2
〜5重量部、アクリル樹脂2〜5重量部、ポリエチレン
1〜3重量部、パラフィンワックス0.5〜1.5重量
部およびステアリン酸0.1〜0.5重量部を混合した
混合バインダーを準備した。
【0030】また、図1に示した二叉パイプ(口径a:
5〜10mm、中空径b:3〜8mm、高さh:15〜50
mm)成形用の金型を準備し、この金型中に不飽和ポリカ
ーボネートを注型成形することにより成形した中空部相
当形状の中子を配置した。
【0031】次に、上記銅粉末90重量%と上記バイン
ダー10重量%とを混合し、この混合物をスクリュー温
度を180℃に設定した射出成形機に供給して、ノズル
から上記金型中へ射出成形した。
【0032】このようにして得られた予備成形体を、活
性炭を満たした脱バインダー処理槽に埋設し、窒素ガス
雰囲気下にて室温から500℃まで20時間かけて徐々
に昇温し、500℃で1時間保持した後冷却する条件で
脱バインダー処理したところ、バインダーおよび中子が
完全に溶融除去され、しかも変形の全くない脱バインダ
ー成形体が得られた。
【0033】次いで、上記脱バインダー成形体を窒素ガ
ス雰囲気下にて室温から1050℃まで10時間かけて
徐々に昇温し、1050℃で4時間保持した後、冷却し
た結果、所望形状を有し、かつ変形の全くない粉末焼結
成形品を得ることができた。
【0034】一方、比較のために、ビスマス合金で作成
した中子を用いて、脱バインダー温度を450℃とした
以外は、上記と同様の成形を行ったところ、得られた粉
末焼結成形品の表面には、中子のビスマス成分が一部合
金化して付着しており、目的とする成形品を安定に製造
することができなかった。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の粉末焼
結成形品の製造方法によれば、得られる粉末焼結成形品
の安定化を図ることができるばかりか、工程を簡素化で
きる。その結果、粉末焼結成形品を低コストで製造する
ことができ、複雑な形状の粉末焼結成形品を大量生産す
る場合にすぐれたメリットを発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a),(b)はこの発明の粉末焼結成形
品の製造方法により得られた成形品の一例(二叉パイ
プ)を示し、(a)は正面図、(b)は一部を切欠した
平面図である。
【図2】図2は図1に示した成形品を成形する場合に使
用する中子の正面図である。
【図3】図3は図1に示した成形品を射出成形するのに
用いる金型の断面説明図である。
【図4】図4は図1に示した成形品を脱バインダー処理
する工程を示す断面説明図である。
【図5】図5は脱バインダー処理工程の他の例を示す断
面説明図である。
【符号の説明】
1 粉末焼結成形品 1´ 中空部 1a 予備成形体 2 中子 3 金型 4 脱バインダー槽 5 活性炭 6 アルミナ粉末

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料粉末とバインダーとの混合物を、中
    子を含む金型中に射出成形して得た予備成形体を、前記
    原料粉末の融点以下の温度で加熱することにより脱バイ
    ンダー処理し、次いでこの脱バインダー成形体を高温で
    焼結処理することにより粉末焼結成形品を製造する方法
    であって、前記中子を熱硬化性樹脂により形成すると共
    に、前記脱バインダー処理工程において、前記予備成形
    体から前記バインダーおよび前記中子を同時に溶融除去
    することを特徴とする粉末焼結成形品の製造方法。
  2. 【請求項2】 中子を、成形温度では軟化せず、かつ脱
    バインダー処理温度では溶融し、しかも予備成形体に含
    まれる材質とは反応を起こすことのない熱硬化性樹脂に
    より形成したことを特徴とする請求項1に記載の粉末焼
    結成形品の製造方法。
JP28239293A 1993-11-11 1993-11-11 粉末焼結成形品の製造方法 Pending JPH07138605A (ja)

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