JPH07242916A - 焼結体の製造方法 - Google Patents
焼結体の製造方法Info
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- JPH07242916A JPH07242916A JP3620994A JP3620994A JPH07242916A JP H07242916 A JPH07242916 A JP H07242916A JP 3620994 A JP3620994 A JP 3620994A JP 3620994 A JP3620994 A JP 3620994A JP H07242916 A JPH07242916 A JP H07242916A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結体の製造方法に関し、複雑な形状の焼結
体を形成することを目的とする。 【構成】 金属粉末とバインダとからなる成形体を複数
個に分割して形成し、不活性雰囲気中で加熱して脱バイ
ンダした後、雰囲気を酸化性雰囲気に変えて表面が該金
属の酸化物で被覆されている脱バインダ体に変え、該複
数の脱バインダ体を必要とする位置で当接した後、当接
面に垂直な方向に荷重を加えながら焼結して一体化した
焼結体を得ることを特徴として焼結体の製造方法を構成
する。
体を形成することを目的とする。 【構成】 金属粉末とバインダとからなる成形体を複数
個に分割して形成し、不活性雰囲気中で加熱して脱バイ
ンダした後、雰囲気を酸化性雰囲気に変えて表面が該金
属の酸化物で被覆されている脱バインダ体に変え、該複
数の脱バインダ体を必要とする位置で当接した後、当接
面に垂直な方向に荷重を加えながら焼結して一体化した
焼結体を得ることを特徴として焼結体の製造方法を構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合焼結体の製造方法に
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。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。
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。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。
【０００２】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圧粉成形するか、或いは有機バイ
ンダを多量に混入して射出成形した後、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、次に、この脱バインダ体を水素（Ｈ2)気流中で昇
温して焼結する射出成形焼結法（Metal Injection Mold
法, 略称ＭＩＭ法）があり、この方法は上記のような材
料の加工に適しており、種々の形状のものにも適用する
ことができる。
後に必要とする形状に圧粉成形するか、或いは有機バイ
ンダを多量に混入して射出成形した後、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、次に、この脱バインダ体を水素（Ｈ2)気流中で昇
温して焼結する射出成形焼結法（Metal Injection Mold
法, 略称ＭＩＭ法）があり、この方法は上記のような材
料の加工に適しており、種々の形状のものにも適用する
ことができる。
【０００３】然し、型を用いて成形する方法には限界が
あり、複雑な形状なものには適用できない。本発明は型
形成して得た複数の成形体を一体化して得る焼結体の製
造方法に関するものである。
あり、複雑な形状なものには適用できない。本発明は型
形成して得た複数の成形体を一体化して得る焼結体の製
造方法に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】焼結体の製造工程は、材料の混練，成
形，脱バインダ，焼結の４工程からなり、一般に平均粒
径が20μm 以下の金属粉末と、ポリメチルメタクリレー
ト（略称ＰＭＭＡ），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、圧粉成形を行なったり、射
出成形機を用いて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。次に、この成形体を脱脂炉と
呼ばれる電気炉の中に置き、窒素（Ｎ2)などの不活性ガ
ス雰囲気中で室温からバインダの分解温度以上まで緩や
かに昇温して脱バインダを行なって脱バインダ体とした
後、この脱バインダ体を焼結炉に移し、水素（Ｈ2 ）雰
囲気中で焼結開始温度以上にまで昇温して焼結させ、次
に徐冷することにより焼結体を得ている。
形，脱バインダ，焼結の４工程からなり、一般に平均粒
径が20μm 以下の金属粉末と、ポリメチルメタクリレー
ト（略称ＰＭＭＡ），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、圧粉成形を行なったり、射
出成形機を用いて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。次に、この成形体を脱脂炉と
呼ばれる電気炉の中に置き、窒素（Ｎ2)などの不活性ガ
ス雰囲気中で室温からバインダの分解温度以上まで緩や
かに昇温して脱バインダを行なって脱バインダ体とした
後、この脱バインダ体を焼結炉に移し、水素（Ｈ2 ）雰
囲気中で焼結開始温度以上にまで昇温して焼結させ、次
に徐冷することにより焼結体を得ている。
【０００５】さて、かゝる焼結体の製造工程における一
番の問題は脱バインダ体のハンドリングにある。すなわ
ち、通常脱脂炉と呼ばれている電気炉の中に成形体を置
き、Ｎ2 などの不活性ガスを流しながら室温から400 ℃
前後の温度まで２〜20℃／時の昇温速度で加熱すること
により脱バインダが行なわれている。
番の問題は脱バインダ体のハンドリングにある。すなわ
ち、通常脱脂炉と呼ばれている電気炉の中に成形体を置
き、Ｎ2 などの不活性ガスを流しながら室温から400 ℃
前後の温度まで２〜20℃／時の昇温速度で加熱すること
により脱バインダが行なわれている。
【０００６】然し、この工程で成形体から完全にバイン
ダを除去してしまうとハンドリング性が非常に悪くな
り、焼結炉に移す際の歩留りが極端に低下してしまう。
そこで、通常は脱バインダ体に５〜30容量％のバインダ
を残留させていた。
ダを除去してしまうとハンドリング性が非常に悪くな
り、焼結炉に移す際の歩留りが極端に低下してしまう。
そこで、通常は脱バインダ体に５〜30容量％のバインダ
を残留させていた。
【０００７】然しながら、５〜30容量％のバインダが残
留している脱バインダ体を焼結炉に移して焼結すると残
留バインダの飛散によって、焼結炉が汚染されると云う
問題があり、また、焼結体内の炭素（Ｃ）含有量が多く
なり対象物が磁性材料である場合は磁気特性が低下する
と云う問題があった。
留している脱バインダ体を焼結炉に移して焼結すると残
留バインダの飛散によって、焼結炉が汚染されると云う
問題があり、また、焼結体内の炭素（Ｃ）含有量が多く
なり対象物が磁性材料である場合は磁気特性が低下する
と云う問題があった。
【０００８】そこで、これらの問題を解決する方法とし
て発明者等は脱バインダ工程中に酸素（Ｏ2 ）を導入す
ることを提案している。（特開平04-285102 他) すなわち、発明者等は脱バインダ処理をＮ2 などの不活
性ガス雰囲気中でなく、Ｏ2 を含む酸化性雰囲気で行な
う場合、成形体の表面は酸化されるものゝ、雰囲気中の
Ｏ2 含有量が30％以下であればＨ2 雰囲気中で行なわれ
る焼結処理過程で表面の酸化膜が還元されて従来と同様
に焼結が進行することを見出した。
て発明者等は脱バインダ工程中に酸素（Ｏ2 ）を導入す
ることを提案している。（特開平04-285102 他) すなわち、発明者等は脱バインダ処理をＮ2 などの不活
性ガス雰囲気中でなく、Ｏ2 を含む酸化性雰囲気で行な
う場合、成形体の表面は酸化されるものゝ、雰囲気中の
Ｏ2 含有量が30％以下であればＨ2 雰囲気中で行なわれ
る焼結処理過程で表面の酸化膜が還元されて従来と同様
に焼結が進行することを見出した。
【０００９】そこで、従来とは異なり、大気中で脱バイ
ンダを行なうか、或いはＮ2 などの不活性ガス雰囲気中
で脱バインダを行なった後、その処理温度で雰囲気を大
気に切り換えてＯ2 を導入して脱バインダすることを提
案している。
ンダを行なうか、或いはＮ2 などの不活性ガス雰囲気中
で脱バインダを行なった後、その処理温度で雰囲気を大
気に切り換えてＯ2 を導入して脱バインダすることを提
案している。
【００１０】このようにすると、完全に脱バインダを行
なうことができ、そのために焼結体内へのＣ残留がなく
なり、また、脱バインダ体の表面が酸化膜で覆われて金
属粒子相互が連結することから、ハンドリング性が向上
し、焼結炉に移す際の歩留りを向上することができた。
なうことができ、そのために焼結体内へのＣ残留がなく
なり、また、脱バインダ体の表面が酸化膜で覆われて金
属粒子相互が連結することから、ハンドリング性が向上
し、焼結炉に移す際の歩留りを向上することができた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】軟質磁性材料のように
材質が硬くて脆い金属からなる成形体を得る方法として
ＭＩＭ法など量産に適した方法が実用化されているが、
型成形には限界があって複雑や形状の製品を作ることは
困難である。しかし、このような製品の需要がない訳で
はない。そこで、かゝる製品の製法を確立することが課
題である。
材質が硬くて脆い金属からなる成形体を得る方法として
ＭＩＭ法など量産に適した方法が実用化されているが、
型成形には限界があって複雑や形状の製品を作ることは
困難である。しかし、このような製品の需要がない訳で
はない。そこで、かゝる製品の製法を確立することが課
題である。
【００１２】
【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成形体を複数個に分割して形成
し、不活性ガス雰囲気中で加熱して脱バインダした後、
雰囲気を酸化性雰囲気に変えて表面が金属の酸化物で被
覆した脱バインダ体を作り、この複数の脱バインダ体を
必要とする位置で当接した後、この当接面と垂直な方向
に荷重を加えながら焼結して一体化することを特徴とし
て焼結体を作ることにより解決することができる。
とバインダとからなる成形体を複数個に分割して形成
し、不活性ガス雰囲気中で加熱して脱バインダした後、
雰囲気を酸化性雰囲気に変えて表面が金属の酸化物で被
覆した脱バインダ体を作り、この複数の脱バインダ体を
必要とする位置で当接した後、この当接面と垂直な方向
に荷重を加えながら焼結して一体化することを特徴とし
て焼結体を作ることにより解決することができる。
【００１３】
【作用】発明者等が提案している成形体の脱バインダ方
法によれば、ハンドリング性が向上したこと以外に脱バ
インダ体の機械的強度が向上したことから、本方法は複
数の脱バインダ体を積み重ね、上から荷重を加えながら
焼結を行なうことにより複雑な形状を有する焼結体を得
るものである。
法によれば、ハンドリング性が向上したこと以外に脱バ
インダ体の機械的強度が向上したことから、本方法は複
数の脱バインダ体を積み重ね、上から荷重を加えながら
焼結を行なうことにより複雑な形状を有する焼結体を得
るものである。
【００１４】すなわち、焼結体に限らず、分離してある
複数の金属成形体を一体化させるには荷重を加えながら
加熱し、成形体を構成している金属原子の相互拡散を進
行させる必要がある。
複数の金属成形体を一体化させるには荷重を加えながら
加熱し、成形体を構成している金属原子の相互拡散を進
行させる必要がある。
【００１５】然し、従来の不活性ガス雰囲気中で加熱し
て得られた脱バインダ体についてはハンドリング性が悪
く、荷重を加えるなどは到底不可能であったが、発明者
等が提案している脱バインダ法の適用により荷重を加え
ることが可能となった。
て得られた脱バインダ体についてはハンドリング性が悪
く、荷重を加えるなどは到底不可能であったが、発明者
等が提案している脱バインダ法の適用により荷重を加え
ることが可能となった。
【００１６】発明者等は酸化膜をつけた脱バインダ体に
ついて印加が可能な圧力の範囲について研究した結果、
荷重を加え得る圧力の範囲は0.5kgf/cm2〜1.4kgf/cm2の
範囲であり、0.5kgf/cm2未満の場合は空隙の介在により
焼結が進行せず、一方、1.5kgf/cm2以上では焼結体に変
形が生じることを見出した。
ついて印加が可能な圧力の範囲について研究した結果、
荷重を加え得る圧力の範囲は0.5kgf/cm2〜1.4kgf/cm2の
範囲であり、0.5kgf/cm2未満の場合は空隙の介在により
焼結が進行せず、一方、1.5kgf/cm2以上では焼結体に変
形が生じることを見出した。
【００１７】なお、本発明の実施に当たって必要なこと
は複数の脱バインダ体を置くセッターと脱バインダ体の
上に置き荷重を加える押え板の表面が平滑であることが
必要である。その理由は焼結の進行と共に脱バインダ体
は大幅な収縮を生ずることから、収縮に伴う摩擦をなる
べく減らし、歪みの発生を最小に抑制することが必要で
ある。
は複数の脱バインダ体を置くセッターと脱バインダ体の
上に置き荷重を加える押え板の表面が平滑であることが
必要である。その理由は焼結の進行と共に脱バインダ体
は大幅な収縮を生ずることから、収縮に伴う摩擦をなる
べく減らし、歪みの発生を最小に抑制することが必要で
ある。
【００１８】
実施例１：平均粒径が20μm のFe-50 ％Co合金粉末をポ
リエチレン（ＰＥ）とＰＭＭＡを主成分とするバインダ
と混練し、３×４×50mmの棒状の試料を射出成形し、次
に、この成形体をＮ2 気流中で450 ℃まで10℃/hの昇温
速度で加熱し、450 ℃で１時間保持した後、雰囲気を大
気に切り換え、更に１時間保持し、その後、炉中にて徐
冷する方法で脱バインダと酸化処理を行なった。
リエチレン（ＰＥ）とＰＭＭＡを主成分とするバインダ
と混練し、３×４×50mmの棒状の試料を射出成形し、次
に、この成形体をＮ2 気流中で450 ℃まで10℃/hの昇温
速度で加熱し、450 ℃で１時間保持した後、雰囲気を大
気に切り換え、更に１時間保持し、その後、炉中にて徐
冷する方法で脱バインダと酸化処理を行なった。
【００１９】次に、この棒状の脱バインダ体10個と表面
粗さが0.3 μm 以下の平滑な高密度アルミナ基板２枚を
用意し、焼結炉の中にこのアルミナ基板をセッター１と
して置き、図２に示すように、この上に棒状の脱バイン
ダ体２を井桁状に10個積層し、次に、図１に示すよう
に、アルミナ基板よりなる押え板３を置き、この上に４
kgの重し４を荷重として加え、Ｈ2 雰囲気中で300 ℃/h
の昇温速度で1400℃まで上昇させ、この温度で１時間保
持して焼結させた。
粗さが0.3 μm 以下の平滑な高密度アルミナ基板２枚を
用意し、焼結炉の中にこのアルミナ基板をセッター１と
して置き、図２に示すように、この上に棒状の脱バイン
ダ体２を井桁状に10個積層し、次に、図１に示すよう
に、アルミナ基板よりなる押え板３を置き、この上に４
kgの重し４を荷重として加え、Ｈ2 雰囲気中で300 ℃/h
の昇温速度で1400℃まで上昇させ、この温度で１時間保
持して焼結させた。
【００２０】このようにして得られた10個の棒状の脱バ
インダ体よりなる焼結体は当接位置で接合して一体化し
ており、一方、何らの変形も認められなかった。 実施例２：実施例１において、材料がFe-49 ％Co-2％Ｖ
合金粉末である以外は全く同様な条件で処理して棒状の
脱バインダ体を作り、次に同様に10個の脱バインダ体２
を高密度なアルミナ基板よりなる平滑なセッタ１の上に
井桁状に積み重ね、アルミナ基板よりなる押え板３を置
き、この上に４kgの重し４を荷重として加え、Ｈ2雰囲
気中で同様に1400℃まで上昇させ、この温度で１時間保
持して焼結させた。その結果、10個の棒状の脱バインダ
体よりなる焼結体は当接位置で接合して一体化してお
り、一方、何らの変形も認められなかった。
インダ体よりなる焼結体は当接位置で接合して一体化し
ており、一方、何らの変形も認められなかった。 実施例２：実施例１において、材料がFe-49 ％Co-2％Ｖ
合金粉末である以外は全く同様な条件で処理して棒状の
脱バインダ体を作り、次に同様に10個の脱バインダ体２
を高密度なアルミナ基板よりなる平滑なセッタ１の上に
井桁状に積み重ね、アルミナ基板よりなる押え板３を置
き、この上に４kgの重し４を荷重として加え、Ｈ2雰囲
気中で同様に1400℃まで上昇させ、この温度で１時間保
持して焼結させた。その結果、10個の棒状の脱バインダ
体よりなる焼結体は当接位置で接合して一体化してお
り、一方、何らの変形も認められなかった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の実施により、複数の脱バインダ
体に荷重を加えた状態で焼結して一体化した焼結体を得
ることができ、そのため、従来に較べて複雑な製品の形
成が可能となった。
体に荷重を加えた状態で焼結して一体化した焼結体を得
ることができ、そのため、従来に較べて複雑な製品の形
成が可能となった。
【図１】 実施例の構成法を示す正面図である。
【図２】 実施例の構成法を示す斜視図である。
１ セッター ２ 棒状の脱バインダ体 ３ 押え板 ４ 重し
Claims (1)
- 【請求項１】 金属粉末とバインダとからなる成形体を
複数個に分割して形成し、不活性雰囲気中で加熱して脱
バインダした後、雰囲気を酸化性雰囲気に変えて表面が
該金属の酸化物で被覆された脱バインダ体を作り、該複
数の脱バインダ体を必要とする位置で当接した後、該当
接面と垂直な方向に荷重を加えながら焼結して一体化す
ることを特徴とする焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3620994A JPH07242916A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3620994A JPH07242916A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07242916A true JPH07242916A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12463368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3620994A Withdrawn JPH07242916A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | 焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07242916A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066827A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Tdk Corp | 希土類焼結磁石の製造方法及び焼結容器 |
| JP2019019053A (ja) * | 2018-09-25 | 2019-02-07 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
| JP2019081695A (ja) * | 2018-12-26 | 2019-05-30 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
| JP2020075863A (ja) * | 2020-02-21 | 2020-05-21 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP3620994A patent/JPH07242916A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066827A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Tdk Corp | 希土類焼結磁石の製造方法及び焼結容器 |
| JP4596131B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2010-12-08 | Ｔｄｋ株式会社 | 希土類焼結磁石の製造方法及び焼結容器 |
| JP2019019053A (ja) * | 2018-09-25 | 2019-02-07 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
| JP2019081695A (ja) * | 2018-12-26 | 2019-05-30 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
| JP2020075863A (ja) * | 2020-02-21 | 2020-05-21 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックス格子体 |
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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: 20010508 |