JPH08310878A - 焼結体と異種材料体との結合方法 - Google Patents
焼結体と異種材料体との結合方法Info
- Publication number
- JPH08310878A JPH08310878A JP11863995A JP11863995A JPH08310878A JP H08310878 A JPH08310878 A JP H08310878A JP 11863995 A JP11863995 A JP 11863995A JP 11863995 A JP11863995 A JP 11863995A JP H08310878 A JPH08310878 A JP H08310878A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 粒子状材料に有機バインダーを加えて加熱混
練し、穴又は凹部を有する形状に射出成形し、有機バン
イダーを除去して脱脂体を得た後、脱脂体の穴又は凹部
に異種材料体を挿入し、その後に一緒に焼結処理するこ
とを特徴とする焼結体と異種材料体との結合方法。異種
材料体として少なくとも焼結体との結合面がセラミック
又はサーメットからなるものを使用することができる。 【効果】 射出成形を利用した場合に伴われる特有の収
縮により、例えば、刃物部と焼結体からなる取手部とが
一体となっている刃物工具を製造できる。
練し、穴又は凹部を有する形状に射出成形し、有機バン
イダーを除去して脱脂体を得た後、脱脂体の穴又は凹部
に異種材料体を挿入し、その後に一緒に焼結処理するこ
とを特徴とする焼結体と異種材料体との結合方法。異種
材料体として少なくとも焼結体との結合面がセラミック
又はサーメットからなるものを使用することができる。 【効果】 射出成形を利用した場合に伴われる特有の収
縮により、例えば、刃物部と焼結体からなる取手部とが
一体となっている刃物工具を製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形を利用した粉
末冶金技術によって製造した焼結体とその他の材料体と
の結合方法に関する。
末冶金技術によって製造した焼結体とその他の材料体と
の結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミック材料は、各種の金属に比べて
耐熱性、断熱性、耐摩耗性、耐食性（耐酸化性含む）、
電気絶縁性などに優れていることから、近年では、摺動
部材などの機械構成材料、切削工具などの研削材、断熱
材、電気・電子材料、原子炉材料など多くの無機質固体
材料として利用されている。しかしながら、セラミック
材料が上述のような種々の優れた性能を有する反面、衝
撃に弱い、すなわち脆いという性質を有する。近年の工
作機械の進歩に伴う高速切削・重切削への要望に答える
にはセラミック材料自体の改質では対応できない。ま
た、セラミック材料は高価であることから、耐摩耗性な
どセラミック材料が有する特性が要求されるところにの
みセラミック材料を使用することが望ましい。
耐熱性、断熱性、耐摩耗性、耐食性（耐酸化性含む）、
電気絶縁性などに優れていることから、近年では、摺動
部材などの機械構成材料、切削工具などの研削材、断熱
材、電気・電子材料、原子炉材料など多くの無機質固体
材料として利用されている。しかしながら、セラミック
材料が上述のような種々の優れた性能を有する反面、衝
撃に弱い、すなわち脆いという性質を有する。近年の工
作機械の進歩に伴う高速切削・重切削への要望に答える
にはセラミック材料自体の改質では対応できない。ま
た、セラミック材料は高価であることから、耐摩耗性な
どセラミック材料が有する特性が要求されるところにの
みセラミック材料を使用することが望ましい。
【０００３】このため、セラミック以外の材料、一般的
には金属材料とセラミック材料とを結合（接合）し複合
体として利用することが提案されている。結合方法とし
て従来から利用されていたものには、ネジ止め、融接、
鍛接、ろう付け、接着剤を使用した接合がある。
には金属材料とセラミック材料とを結合（接合）し複合
体として利用することが提案されている。結合方法とし
て従来から利用されていたものには、ネジ止め、融接、
鍛接、ろう付け、接着剤を使用した接合がある。
【０００４】しかしながら、セラミックのような硬くて
脆い材料と金属材料との結合をネジ止めすると、割れが
生じやすい。また、融接はセラミックの融点が高いため
に不可能であり、ろう付けや接着剤を利用した結合も結
合強度の面から問題があった。なお、このことは、セラ
ミックを金属で結合したサーメット材料についても言え
ることであった。
脆い材料と金属材料との結合をネジ止めすると、割れが
生じやすい。また、融接はセラミックの融点が高いため
に不可能であり、ろう付けや接着剤を利用した結合も結
合強度の面から問題があった。なお、このことは、セラ
ミックを金属で結合したサーメット材料についても言え
ることであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明は、従
来から慣用されている結合方法では強固な結合を達成す
ることが困難であった異種材料間の強固な結合方法を提
供することを目的とする。
来から慣用されている結合方法では強固な結合を達成す
ることが困難であった異種材料間の強固な結合方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】粒子状材料から焼結して
所望の形状の焼結体を得る粉末冶金方法として古くから
実施されているものは、焼結可能な粒子状材料を加圧成
形してから焼結する方法であるが、最近では、焼結可能
な粒子状材料を射出成形法で成形してから焼結する方法
（以下、「ＭＩＭ」と記載する）が、複雑な形状のもの
を大量に生産できるので注目されている。この方法は、
粒子状材料を主にワックスと熱可塑性樹脂とを組み合わ
せてなる有機バインダーと加熱混練してペレットとし、
このペレットから通常のプラスチック射出成形と同じよ
うにして金型に射出し冷却固化させて望ましい形状のグ
リーンボディに成形し、このグリーンボディから加熱し
又は溶剤脱脂などにより該バインダーの一部、主にワッ
クス分を除去して脱脂体とした後に、それを焼結炉中に
移送し、そこで残りのバインダー成分、主に熱可塑性樹
脂分を実質的に全て除去する予備焼結に続いて真空雰囲
気中で（本）焼結して焼結体を得ている。
所望の形状の焼結体を得る粉末冶金方法として古くから
実施されているものは、焼結可能な粒子状材料を加圧成
形してから焼結する方法であるが、最近では、焼結可能
な粒子状材料を射出成形法で成形してから焼結する方法
（以下、「ＭＩＭ」と記載する）が、複雑な形状のもの
を大量に生産できるので注目されている。この方法は、
粒子状材料を主にワックスと熱可塑性樹脂とを組み合わ
せてなる有機バインダーと加熱混練してペレットとし、
このペレットから通常のプラスチック射出成形と同じよ
うにして金型に射出し冷却固化させて望ましい形状のグ
リーンボディに成形し、このグリーンボディから加熱し
又は溶剤脱脂などにより該バインダーの一部、主にワッ
クス分を除去して脱脂体とした後に、それを焼結炉中に
移送し、そこで残りのバインダー成分、主に熱可塑性樹
脂分を実質的に全て除去する予備焼結に続いて真空雰囲
気中で（本）焼結して焼結体を得ている。
【０００７】上記の射出成形を利用した焼結体の製造方
法を利用した場合には、有機バインダーと粒子状材料を
少なくとも有機バインダーが１０重量％程度含むような
割合で混練することが不可欠であるが、一方で有機バイ
ンダーが残ったままで焼結されると、有機分が炭化して
焼結体の内部及び外面に析出し耐食性や磁気特性などを
劣化させるので焼結前にできるだけ完全に除去する必要
がある。このことは、脱脂体にはバインダーの抜けた空
孔が多数存在しており、焼結のときにその孔を埋めるよ
うに収縮が進行することを意味する。
法を利用した場合には、有機バインダーと粒子状材料を
少なくとも有機バインダーが１０重量％程度含むような
割合で混練することが不可欠であるが、一方で有機バイ
ンダーが残ったままで焼結されると、有機分が炭化して
焼結体の内部及び外面に析出し耐食性や磁気特性などを
劣化させるので焼結前にできるだけ完全に除去する必要
がある。このことは、脱脂体にはバインダーの抜けた空
孔が多数存在しており、焼結のときにその孔を埋めるよ
うに収縮が進行することを意味する。
【０００８】加圧成形を利用した場合には殆どかかる収
縮現象が起きないのに比べれは、上記収縮率の高さはＭ
ＩＭを利用した場合に伴われる特有の現象であると言え
るであろう。
縮現象が起きないのに比べれは、上記収縮率の高さはＭ
ＩＭを利用した場合に伴われる特有の現象であると言え
るであろう。
【０００９】ところで、収縮を利用した結合方法には、
焼きばめ技術がある。この技術は、外側に位置する部品
を加熱して内径を広げておき、これに内側部品を嵌め込
んで常温に戻し外側部品の収縮によって両者を強固に結
合するものである。
焼きばめ技術がある。この技術は、外側に位置する部品
を加熱して内径を広げておき、これに内側部品を嵌め込
んで常温に戻し外側部品の収縮によって両者を強固に結
合するものである。
【００１０】本発明の発明者は、かかる焼きばめ技術を
ＭＩＭに応用した。詳述すると、射出成形を利用して成
形したものから有機バインダーが除去されて焼結体とな
ったとき、得られた焼結体は焼結前の脱脂体からかなり
収縮している。ＭＩＭと加圧成形を利用して成形したも
のから焼結体を得たときの焼結前後の収縮の度合いと比
較した場合、前者の方法を利用した場合の収縮の度合い
の高さは当業者ならば理解されるであろう。かかる脱脂
体からの収縮の度合い、すなわち収縮率の高さに着目
し、脱脂体の内側にセラミック材料体を挿入してから該
脱脂体を焼結処理に付すことにより該脱脂体の焼結時の
収縮により生ずる該セラミック材料体への結合を利用し
て、セラミック材料体と焼結体とを強固に結合すること
が可能となる。
ＭＩＭに応用した。詳述すると、射出成形を利用して成
形したものから有機バインダーが除去されて焼結体とな
ったとき、得られた焼結体は焼結前の脱脂体からかなり
収縮している。ＭＩＭと加圧成形を利用して成形したも
のから焼結体を得たときの焼結前後の収縮の度合いと比
較した場合、前者の方法を利用した場合の収縮の度合い
の高さは当業者ならば理解されるであろう。かかる脱脂
体からの収縮の度合い、すなわち収縮率の高さに着目
し、脱脂体の内側にセラミック材料体を挿入してから該
脱脂体を焼結処理に付すことにより該脱脂体の焼結時の
収縮により生ずる該セラミック材料体への結合を利用し
て、セラミック材料体と焼結体とを強固に結合すること
が可能となる。
【００１１】収縮の度合いは、粒子状材料と有機バイン
ダーとの配合比にまず影響される。具体的に言えば、有
機バインダーの割合が高くなればなるほど該バインダー
の存在箇所は焼結直前では空孔となっているため収縮率
は高くなる。従って、脱脂体の焼結後に結合部分となる
部分の設計に当たっては、かかる収縮率を考慮した上で
なす必要がある。
ダーとの配合比にまず影響される。具体的に言えば、有
機バインダーの割合が高くなればなるほど該バインダー
の存在箇所は焼結直前では空孔となっているため収縮率
は高くなる。従って、脱脂体の焼結後に結合部分となる
部分の設計に当たっては、かかる収縮率を考慮した上で
なす必要がある。
【００１２】有機バインダーの脱脂に当たっては、亀裂
や変形を防止するために、種々の工夫がなされている
が、大別すると溶剤脱脂と加熱脱脂があるが、いずれの
方法でもよい。
や変形を防止するために、種々の工夫がなされている
が、大別すると溶剤脱脂と加熱脱脂があるが、いずれの
方法でもよい。
【００１３】なお、上記ではセラミック材料との結合に
関して説明しているが、本発明の結合方法は、それに限
定されず、サーメット材料などにも利用できるものであ
る。
関して説明しているが、本発明の結合方法は、それに限
定されず、サーメット材料などにも利用できるものであ
る。
【００１４】
【好適な実施態様】本発明の好適な実施態様を以下に記
載する。なお、以下の実施態様は単なる例示のために記
載したものであり、発明の範囲は以下の実施態様によっ
て制限されるものではないことを理解されたい。
載する。なお、以下の実施態様は単なる例示のために記
載したものであり、発明の範囲は以下の実施態様によっ
て制限されるものではないことを理解されたい。
【００１５】実施態様１ セラミックパイプの外径より１０〜２０％程度大きい穴
を有する脱脂体（ＭＩＭ）を準備し、図１に示すよう
に、該脱脂体の内側に該セラミックパイプを配置し、焼
結処理する。焼結が進行するにつれて該脱脂体は収縮し
て内側の孔の径が小さくなり、ついには、該セラミック
パイプと接触しそれを包みこんで該セラミックパイプに
対して強固に結合する。
を有する脱脂体（ＭＩＭ）を準備し、図１に示すよう
に、該脱脂体の内側に該セラミックパイプを配置し、焼
結処理する。焼結が進行するにつれて該脱脂体は収縮し
て内側の孔の径が小さくなり、ついには、該セラミック
パイプと接触しそれを包みこんで該セラミックパイプに
対して強固に結合する。
【００１６】この形の結合を適用できるものとしては、
軸受けなどのリング状のものがある。
軸受けなどのリング状のものがある。
【００１７】実施態様２ 図２ａに示すような正面と断面を有する脱脂体（ＭＩ
Ｍ）を準備し、図２ｂに示すように、セラミック刃と組
み合わせて一緒に焼結処理して一体の刃物工具とする。
Ｍ）を準備し、図２ｂに示すように、セラミック刃と組
み合わせて一緒に焼結処理して一体の刃物工具とする。
【００１８】実施態様３ 他の装置に取り付ける部品の場合、取り付け部を金属
（ＭＩＭ）、切削などの使用環境に暴露される部分をセ
ラミック材料とすることが可能である。
（ＭＩＭ）、切削などの使用環境に暴露される部分をセ
ラミック材料とすることが可能である。
【００１９】
【穴又は凹部の設計方法】バインダーの添加量は、粒子
状材料の粒径、粒度分布、形状等により変化する、すな
わち、粒子状材料の材質毎に異なる。このため、収縮率
の範囲も当然影響される。例として、粒子状材料として
Ｆｅ−８Ｎｉ材を使用した場合を図示すると図３のよう
になった。バインダーの適正量は、約７．１〜約７．９
重量％の範囲である。この範囲での収縮率の変化割合
は、ほぼ正比例的に１４．８〜１８．２％に増加してい
る。
状材料の粒径、粒度分布、形状等により変化する、すな
わち、粒子状材料の材質毎に異なる。このため、収縮率
の範囲も当然影響される。例として、粒子状材料として
Ｆｅ−８Ｎｉ材を使用した場合を図示すると図３のよう
になった。バインダーの適正量は、約７．１〜約７．９
重量％の範囲である。この範囲での収縮率の変化割合
は、ほぼ正比例的に１４．８〜１８．２％に増加してい
る。
【００２０】穴寸法等の設定は、Ｆｅ−８Ｎｉ材にバイ
ンダーを７．５重量％含ませて焼結を実施する場合に
は、使用するセラミックパイプの外径φ５ｍｍとする
と、収縮率として約１６．４５％（図３より）分を考慮
して、ＭＩＭ成形体の穴の内径をφ５．９８ｍｍと設定
する。
ンダーを７．５重量％含ませて焼結を実施する場合に
は、使用するセラミックパイプの外径φ５ｍｍとする
と、収縮率として約１６．４５％（図３より）分を考慮
して、ＭＩＭ成形体の穴の内径をφ５．９８ｍｍと設定
する。
【００２１】なお、内径は、以下の式に従って算出す
る。
る。
【００２２】（設定方法）ＭＩＭ穴内径寸法＝セラミッ
ク外径寸法×収縮分係数 収縮分係数＝１／（１−収縮率／１００）
ク外径寸法×収縮分係数 収縮分係数＝１／（１−収縮率／１００）
【００２３】
【効果】本発明の結合方法によれば、接着剤などを利用
せずに異種材料を結合することができ、強固な結合を得
ることができる。また、単なる結合のためのみの工程が
不要となるため製造工数が大幅に削減できる。更に、耐
摩耗性や耐熱性などの性能と靭性などを併せ持つ複合体
を、種々な形状で作製できる。
せずに異種材料を結合することができ、強固な結合を得
ることができる。また、単なる結合のためのみの工程が
不要となるため製造工数が大幅に削減できる。更に、耐
摩耗性や耐熱性などの性能と靭性などを併せ持つ複合体
を、種々な形状で作製できる。
【図１】本発明の好適な実施態様を示す。
【図２】本発明の図１に示したものとは別の好適な実施
態様を示す。
態様を示す。
【図３】Ｆｅ−８Ｎｉ材におけるバインダーと収縮率の
関係を示す。
関係を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊谷 浩二 東京都調布市国領町８丁目２番地の１ ジ ューキ株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 粒子状材料に有機バインダーを加えて加
熱混練し、穴又は凹部を有する形状に射出成形し、有機
バンイダーを除去して脱脂体を得た後、脱脂体の穴又は
凹部に異種材料体を挿入し、その後に一緒に焼結処理す
ることを特徴とする焼結体と異種材料体との結合方法。 - 【請求項２】 穴又は凹部は貫通穴であることを特徴と
する請求項１に記載の焼結体と異種材料体との結合方
法。 - 【請求項３】 異種材料体として少なくとも焼結体との
結合面がセラミックからなるものを使用することを特徴
とする請求項１又は２に記載の焼結体と異種材料体との
結合方法。 - 【請求項４】 異種材料体は少なくとも焼結体との結合
面がサーメットからなるものであることを特徴とする請
求項１又は２に記載の焼結体と異種材料体との結合方
法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の方法によって、穴又は
凹部に異種材料製のパイプが結合されていることを特徴
とする焼結体及びパイプ体とからなる複合体。 - 【請求項６】 異種材料としてセラミックを使用するこ
とを特徴とする請求項５に記載の複合体。 - 【請求項７】 請求項１に記載の方法によって、刃物部
と焼結体からなる取手部とが一体となっていることを特
徴とする刃物工具。 - 【請求項８】 刃物材料としてセラミックを使用するこ
とを特徴とする請求項７に記載の刃物工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11863995A JPH08310878A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 焼結体と異種材料体との結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11863995A JPH08310878A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 焼結体と異種材料体との結合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08310878A true JPH08310878A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14741525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11863995A Pending JPH08310878A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 焼結体と異種材料体との結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08310878A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005226160A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Basf Ag | 射出成形により粉末射出成形材料から製造された無機成形体を、射出成形以外の方法により製造された無機成形体と結合させる方法 |
| US8398402B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-03-19 | Seiko Epson Corporation | Method for maufacturing dental implant and dental implant |
| US8398401B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-03-19 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
| US8408905B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-04-02 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
-
1995
- 1995-05-17 JP JP11863995A patent/JPH08310878A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005226160A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Basf Ag | 射出成形により粉末射出成形材料から製造された無機成形体を、射出成形以外の方法により製造された無機成形体と結合させる方法 |
| US8398402B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-03-19 | Seiko Epson Corporation | Method for maufacturing dental implant and dental implant |
| US8398401B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-03-19 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
| US8408905B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-04-02 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
| US8683692B2 (en) | 2007-07-27 | 2014-04-01 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
| US8782897B2 (en) | 2007-07-27 | 2014-07-22 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant |
| US8961178B2 (en) | 2007-07-27 | 2015-02-24 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing dental implant and dental implant |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040604 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041008 |