JPH0873901A - Raw material composition for sintering and production of sintered parts formed by using this composition - Google Patents

Raw material composition for sintering and production of sintered parts formed by using this composition

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JPH0873901A
JPH0873901A JP6209657A JP20965794A JPH0873901A JP H0873901 A JPH0873901 A JP H0873901A JP 6209657 A JP6209657 A JP 6209657A JP 20965794 A JP20965794 A JP 20965794A JP H0873901 A JPH0873901 A JP H0873901A
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JP
Japan
Prior art keywords
raw material
sintering
weight
iron powder
reduced iron
Prior art date
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Pending
Application number
JP6209657A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shirasu
賢治 白須
Koichiro Tsuji
晃一郎 辻
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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Publication of JPH0873901A publication Critical patent/JPH0873901A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain sintered parts having excellent mechanical characteristics in a short binder removing time without using costly iron powders by composing the above compsn. of a binder consisting of reduced iron powder and specific components. CONSTITUTION: This compsn. is prepd. by kneading the binder components consisting, by weight%, of 1 to 2 polystyrene, 1 to 2 acrylic resin, 0.5 to 1 polyethylene, 1.5 to 2.5 paraffin and 0.5 to 1 stearic acid and the reduced iron powder for the balance. Such compsn. is injection molded in metal molds and is formed to a preform, which is then heated at a temp. below the m.p. of the reduced iron power and is thus subjected to the binder removing treatment; thereafter, the molding is subjected to a sintering treatment, by which the sintered parts are obtd. The reduced iron powder is obtd. by subjecting iron oxide to reduction by heating, then to decarburization refining followed by annealing. The reduced iron powder having an average grain size of 6.0 to 11.0μm and a specific surface area of 0.30 to 0.80m<2> /g is more preferable for averting the increase in the viscosity at the time of injection molding by the increase in the specific surface area and the degradation in the mechanical characteristics of the sintered parts by the increase in the particle size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は射出成形に適した焼結用
原料組成物及びこの組成物を用いた射出成形による焼結
品の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a raw material composition for sintering suitable for injection molding and a method for producing a sintered product by injection molding using this composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、複雑な三次元立体形状を有する金
属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、一般に注目
を浴びている。
2. Description of the Related Art Conventionally, machining has been applied to manufacture a metal molded product having a complicated three-dimensional solid shape, but in recent years, powder sinter molding using a plastic injection molding technique has been used. The workability is better than that of metalworking, and mass production is possible.

【0003】この射出成形による焼結品の製造方法は、
鉄などの金属微粉末からなる原料粉末と、バインダ(結
合材)との混合物を加熱して混練体となし、これを射出
成形機から所定の金型中へ射出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処理し、次いでこの
脱バインダ成形体を高温で焼結処理することにより、脱
バインダ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。
The method of manufacturing a sintered product by injection molding is as follows:
A mixture of raw material powder consisting of fine metal powder such as iron and a binder (binding material) is heated to form a kneaded body, which is injected from an injection molding machine into a predetermined mold to obtain a preformed body. After that, the binder is debindered by heating the preformed body at a temperature equal to or lower than the melting point of the raw material powder, and then the binder removed body is sintered at a high temperature to fill the voids after debindering. , A method for producing a contracted powder-sintered molded product having a shape similar to that of a mold.

【0004】しかしながらこの製造方法においては、従
来からアトマイズ法やカルボニル法により得られた球状
あるいはそれに近い形状を有する鉄粉が成形素材として
用いられていたが、これらの方法による鉄粉の製造は、
生産能力が低く、コストが高いことから、大量生産には
適さないという欠点があった。
However, in this manufacturing method, iron powder having a spherical shape or a shape close to that obtained by the atomizing method or the carbonyl method has been used as a molding material, but the iron powder is manufactured by these methods.
Due to its low production capacity and high cost, it has the drawback of not being suitable for mass production.

【0005】そこで、低コストで得られる不規則形状の
鉄粉を成形素材として用い、かつ特定のバインダを使用
することによって、焼結品を高い量産性のもとに製造す
る技術として、急冷高炭素鉄を粉砕し脱炭処理を施し
た微細鉄粉と、パラフィン、ワックスおよびポリエチレ
ンからなるバインダとの混練物を射出成形し、脱バイン
ダ処理と焼結処理の間に水素還元処理を施す方法(特開
平2−270902号公報)、および還元鉄粉とカル
ボニル鉄粉の混合物からなる原料粉末と、エチレン/酢
酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレン、メタクリル酸
エステル共重合体、ジブチルフタレートまたはステアリ
ン酸およびパラフィン・ワックからなるバインダとの混
練物を射出成形し、脱バインダ処理および焼結処理する
方法(特開昭59−229403号公報)などが提案さ
れている。
Therefore, as a technique for producing a sintered product with high mass productivity by using iron powder of irregular shape obtained at a low cost as a forming material and using a specific binder, high quenching A method of injection-molding a kneaded product of fine iron powder obtained by crushing carbon iron and subjecting to decarburization and a binder composed of paraffin, wax and polyethylene, and performing hydrogen reduction treatment between the binder removal treatment and the sintering treatment ( JP-A-2-270902) and a raw material powder comprising a mixture of reduced iron powder and carbonyl iron powder, and an ethylene / vinyl acetate copolymer, low density polyethylene, methacrylic acid ester copolymer, dibutyl phthalate or stearic acid, and A method of injection-molding a kneaded material including a paraffin / wack binder, and removing the binder and sintering the mixture (Japanese Patent Laid-Open No. 59-2). JP), etc. 9403 is proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
法では、脱バインダ処理に40時間近くもの長時間を必
要とし、さらに水素還元処理工程を必要とするばかり
か、得られた焼結成形品はその相対密度が92%程度と
低く、機械的特性が劣るという課題を有している。
However, in the above method, the binder removal treatment requires a long time of nearly 40 hours, and further the hydrogen reduction treatment step is required. It has a problem that the relative density is as low as about 92% and the mechanical properties are inferior.

【0007】また、上記法では、原料粉末が還元鉄粉
だけではなく、高価なカルボニル鉄粉を含むことから、
コストアップとなり、しかも得られた焼結成形品はその
相対密度が87%程度と低く、上記法と同様に機械的
特性が劣るという課題を有している。
Further, in the above method, since the raw material powder contains not only reduced iron powder but also expensive carbonyl iron powder,
There is a problem that the cost is increased and the relative density of the obtained sintered molded product is as low as about 87% and the mechanical properties are inferior as in the above method.

【0008】本発明は、前記した課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、様々な粒子形状の還元鉄
粉に適用して射出成形に適した流動性を確保することが
でき、かつ脱バインダのための熱処理時間を短縮するこ
とが可能であると共に、機械的特性の優れた焼結品を得
ることができ、ひいてはコスト低減をも図るとができる
焼結用原料組成物及び焼結品の製造方法を提供するにあ
る。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to apply it to reduced iron powder having various particle shapes so as to ensure fluidity suitable for injection molding, In addition, it is possible to shorten the heat treatment time for removing the binder, obtain a sintered product having excellent mechanical properties, and eventually reduce the cost, and a sintering raw material composition and a firing method. It is to provide a method for manufacturing a product.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため、請求項1記載の発明は、焼結用原料組成物が、ポ
リスチレン1〜2重量%、アクリル樹脂1〜2重量%、
ポリエチレン0.5〜1重量%、パラフィン1.5〜
2.5重量%、ステアリン酸0.5〜1重量%、及び残
部が還元鉄粉からなることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is such that the raw material composition for sintering is 1 to 2% by weight of polystyrene, 1 to 2% by weight of acrylic resin,
Polyethylene 0.5-1% by weight, paraffin 1.5-
It is characterized by comprising 2.5 wt%, stearic acid 0.5 to 1 wt%, and the balance reduced iron powder.

【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の焼
結用原料組成物であって、前記還元鉄粉が、平均粒径
6.0〜11.0μm及び比表面積0.30〜0.80
2 /gであることを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the raw material composition for sintering according to claim 1, wherein the reduced iron powder has an average particle diameter of 6.0 to 11.0 μm and a specific surface area of 0.30 to 0. .80
It is characterized in that it is m 2 / g.

【0011】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の焼結用原料組成物であって、前記還元鉄粉が黒鉛を
含有していることを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the raw material composition for sintering according to claim 1 or 2, characterized in that the reduced iron powder contains graphite.

【0012】また、請求項4記載の発明は、焼結品の製
造方法が、ポリスチレン1〜2重量%、アクリル樹脂1
〜2重量%、ポリエチレン0.5〜1重量%、パラフィ
ン1.5〜2.5重量%、ステアリン酸0.5〜1重量
%、及び残部が還元鉄粉からなる焼結用原料組成物を、
所定の金型中に射出成形して予備成形体となし、次いで
この予備成形体を前記還元鉄粉の融点以下の温度で加熱
することにより脱バインダ処理した後、この脱バインダ
成形体を焼結処理することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, the method for producing a sintered product comprises polystyrene 1-2% by weight, acrylic resin 1
˜2% by weight, polyethylene 0.5 to 1% by weight, paraffin 1.5 to 2.5% by weight, stearic acid 0.5 to 1% by weight, and the balance being a reduced iron powder. ,
Injection-molded into a predetermined mold to form a pre-molded body, and then the pre-molded body is heated at a temperature not higher than the melting point of the reduced iron powder to remove the binder, and then the de-binder molded body is sintered. It is characterized by processing.

【0013】さらに請求項5記載の発明は、請求項4記
載の焼結品の製造方法であって、射出成形後、金型のス
プールランナ内に残留する前記焼結用原料組成物を再使
用することを特徴としている。
Further, the invention according to claim 5 is the method for producing a sintered product according to claim 4, wherein the raw material composition for sintering remaining in the spool runner of the mold after the injection molding is reused. It is characterized by doing.

【0014】[0014]

【作用】請求項1乃至5記載の発明は前記した構成にな
っているので次の作用を奏する。
Since the invention according to claims 1 to 5 has the above-mentioned structure, it has the following effect.

【0015】請求項1記載の発明に係る焼結用原料組成
物は、バインダ成分としてのポリスチレン、アクリル樹
脂、ポリエチレン、パラフィン、及びステアリン酸と、
還元鉄粉との混練物として構成されており、各バインダ
成分は以下に示す作用を奏するため適量が添加されてい
る。
The raw material composition for sintering according to the first aspect of the present invention comprises polystyrene, acrylic resin, polyethylene, paraffin and stearic acid as binder components,
It is constituted as a kneaded product with reduced iron powder, and an appropriate amount of each binder component is added in order to exhibit the following actions.

【0016】すなわち、ポリスチレンは、焼結品の強度
確保及び射出成形時の流動性保持のため1重量%以上
で、かつ焼結時の脱バインダ処理時間の短縮及び焼結品
の膨れ防止のため2重量%以下添加される。
That is, polystyrene is 1% by weight or more for securing the strength of the sintered product and maintaining fluidity during injection molding, and for shortening the binder removal processing time during sintering and preventing swelling of the sintered product. 2% by weight or less is added.

【0017】アクリル樹脂は、アクリル酸エステル共重
合体またはメタクリル酸エステル共重合体の使用が望ま
しく、射出成形時の流動性保持のため1重量%以上で、
かつ焼結品の膨れ防止及びコスト低減のため2重量%以
下添加される。
As the acrylic resin, it is desirable to use an acrylic acid ester copolymer or a methacrylic acid ester copolymer, which is 1% by weight or more for maintaining fluidity during injection molding.
In addition, 2% by weight or less is added to prevent swelling of the sintered product and to reduce the cost.

【0018】ポリエチレンは、低密度ポリエチレンの使
用が望ましく、射出成形時の流動性保持及び樹脂成分と
ワックス成分の分離防止のため0.5重量%以上で、か
つ焼結時の脱バインダ処理時間の短縮及び焼結品の膨れ
防止のため1.0重量%以下添加される。
As for polyethylene, it is desirable to use low-density polyethylene, which is 0.5% by weight or more for maintaining fluidity during injection molding and preventing separation of a resin component and a wax component, and a binder removal treatment time during sintering. To shorten and prevent swelling of the sintered product, 1.0 wt% or less is added.

【0019】またパラフィンは、射出成形時の流動性保
持、原料再使用時の粘性安定のため1.5重量%以上
で、かつ焼結品の膨れ防止のため2.5重量%以下添加
される。
Paraffin is added in an amount of 1.5% by weight or more for maintaining fluidity during injection molding and stabilizing viscosity when the raw material is reused, and 2.5% by weight or less for preventing swelling of a sintered product. .

【0020】さらにステアリン酸は、射出成形時の流動
性保持と原料再使用時の粘性安定のため0.5重量%以
上で、かつ焼結品の膨れ防止のため1.0重量%以下添
加される。
Stearic acid is added in an amount of 0.5% by weight or more for maintaining fluidity during injection molding and for stabilizing viscosity when the raw material is reused, and 1.0% by weight or less for preventing swelling of a sintered product. It

【0021】また、還元鉄粉は、酸化鉄を加熱還元し粉
砕したものを脱炭精製し、その後焼鈍により得られたも
のであり、各種形状の還元鉄粉を用いることができる。
Further, the reduced iron powder is obtained by subjecting iron oxide to heat reduction, pulverization, decarburization purification, and subsequent annealing, and various forms of reduced iron powder can be used.

【0022】請求項2記載の発明は、平均粒径6.0〜
11.0μm、及び比表面積0.30〜0.80m2
gの還元鉄粉が用いられているので、比表面積の増大に
よる射出成形時の高粘度化及び粒子径の増大による焼結
品の機械的特性の低下を避けることができる。
The invention according to claim 2 has an average particle diameter of 6.0 to 6.0.
11.0 μm, and specific surface area 0.30 to 0.80 m 2 /
Since the reduced iron powder of g is used, it is possible to avoid the increase in viscosity at the time of injection molding due to the increase in the specific surface area and the deterioration of the mechanical properties of the sintered product due to the increase in the particle size.

【0023】請求項3記載の発明は、還元鉄粉が黒鉛を
含有しているので、焼入れにより硬度の向上を図ること
ができる。
In the invention according to claim 3, since the reduced iron powder contains graphite, the hardness can be improved by quenching.

【0024】また、請求項4記載の発明に係る焼結品の
製造方法は、焼結用原料組成物を、所定の金型中に射出
成形して予備成形体となし、次いでこの予備成形体を還
元鉄粉の融点以下の温度で加熱することにより脱バイン
ダ処理した後、この脱バインダ成形体を焼結処理して焼
結品を得ることができる。
In the method for producing a sintered product according to a fourth aspect of the present invention, the raw material composition for sintering is injection-molded in a predetermined mold to form a pre-molded body, and then the pre-molded body. Is subjected to binder removal treatment by heating at a temperature below the melting point of the reduced iron powder, and then this binder removal compact can be sintered to obtain a sintered product.

【0025】すなわち、まず還元鉄粉と、バインダ成分
としてのポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエチレン、
パラフィン、及びステアリン酸を所定の比率で混合し、
加圧型ニーダなどにより、バインダ成分の融点以上の温
度で溶融混練し、次いで粉砕、造粒の工程を経て、ポリ
スチレン1〜2重量%、アクリル樹脂1〜2重量%、ポ
リエチレン0.5〜1重量%、パラフィン1.5〜2.
5重量%、ステアリン酸0.5〜1重量%、及び残部が
還元鉄粉からなる焼結用原料組成物を得る。
That is, first, reduced iron powder, polystyrene as a binder component, acrylic resin, polyethylene,
Paraffin and stearic acid are mixed in a predetermined ratio,
Using a pressure kneader or the like, the mixture is melt-kneaded at a temperature equal to or higher than the melting point of the binder component, followed by pulverization and granulation steps, and 1-2 wt% polystyrene, 1-2 wt% acrylic resin, 0.5-1 wt% polyethylene. %, Paraffin 1.5-2.
A raw material composition for sintering comprising 5% by weight, 0.5 to 1% by weight of stearic acid and the balance reduced iron powder is obtained.

【0026】次に、この焼結用原料組成物を射出成形機
に供し、所定の成形金型中に射出成形することにより、
予備成形体を得る。
Next, this sintering raw material composition is subjected to an injection molding machine and injection-molded in a predetermined molding die,
A preform is obtained.

【0027】この射出成形における成形条件としては、
成形温度が150〜250℃、とくに170〜210
℃、射出圧力が200〜1900Kg/cm2 、とくに
550〜1500Kg/cm2 の条件が採用される。
The molding conditions in this injection molding are:
Molding temperature is 150-250 ° C, especially 170-210
C., injection pressure is 200 to 1900 Kg / cm < 2 >, especially 550 to 1500 Kg / cm < 2 >.

【0028】成形温度が150℃以下ではバインダ組成
物の粘性が高く、250℃以上ではパラフィン成分の蒸
発が激しく粘性が高くなるため好ましくない。
When the molding temperature is 150 ° C. or lower, the viscosity of the binder composition is high, and when the molding temperature is 250 ° C. or higher, the paraffin component evaporates sharply and the viscosity becomes high, which is not preferable.

【0029】また、射出圧力が200Kg/cm2 以下
では予備成形体の均一性が得がたく、1900Kg/c
2 以上では予備成形体が割れる恐れがあるため好まし
くない。
When the injection pressure is 200 Kg / cm 2 or less, it is difficult to obtain the uniformity of the preform, and the pressure is 1900 Kg / c.
If it is m 2 or more, the preform may be cracked, which is not preferable.

【0030】なお、中空部分を有する複雑形状の射出成
形品を得る場合には、金型内に中空部形成用の所定形状
の中子を配置すればよく、この中子としては、射出成形
温度では軟化せず、かつ脱バインダ処理温度では溶融
し、しかも予備成形体に含まれる材質とは反応を起こす
ことがない材質、たとえば熱硬化性樹脂により形成され
ることが望ましい。
In order to obtain an injection-molded product having a complicated shape having a hollow portion, a core having a predetermined shape for forming the hollow portion may be arranged in the mold, and the core has an injection molding temperature. It is desirable to use a material such as a thermosetting resin that does not soften, melts at the binder removal processing temperature, and does not react with the material contained in the preform.

【0031】このように射出成形され、金型から離脱さ
れた予備成形体は、次いで脱バインダ槽に送られ脱バイ
ンダ処理されるが、この脱バインダ処理条件は、窒素な
どの非酸化性雰囲気下において、400〜800℃、と
くに450〜700℃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、10〜40時間加熱
することにより行われる。
The pre-molded body thus injection-molded and separated from the mold is then sent to a binder removal tank for binder removal processing under the conditions of binder removal under a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. In 400 to 800 ° C., particularly 450 to 700 ° C., preferably about 500 ° C., by heating for 10 to 40 hours.

【0032】脱バインダ処理温度が400℃以下ではバ
インダ成分の除去が完全にできず、800℃以上では処
理中窒素雰囲気であるため高温になると成形体が窒化す
る恐れがあるため好ましくない。
When the binder removal treatment temperature is 400 ° C. or lower, the binder component cannot be completely removed, and when the binder removal treatment temperature is 800 ° C. or higher, the molded product may be nitrided at a high temperature because of the nitrogen atmosphere during the treatment, which is not preferable.

【0033】脱バインダ処理時間が10時間以下では処
理温度と同様にバインダ成分の除去が完全にできず、4
0時間以上では特性に関し問題はないが製造コストが上
昇するため好ましくない。
When the binder removal treatment time is 10 hours or less, the binder component cannot be completely removed as in the treatment temperature, and the binder component cannot be completely removed.
When the time is 0 hours or more, there is no problem in the characteristics, but the manufacturing cost increases, which is not preferable.

【0034】そして、この脱バインダ処理工程において
は、予備成形体に含まれるバインダ組成物および必要に
応じて使用される中子の構成成分が溶融し、予備成形体
から効果的に除去され、脱バインダ成形体が形成される
が、本発明においては、上記のごとくバインダ組成物を
規定したため、従来よりも脱バインダ処理時間を大幅に
短縮することが可能であり、しかも変形の少ない脱バイ
ンダ成形体を得ることができる。
In this binder removal treatment step, the binder composition contained in the preform and the constituents of the core to be used if necessary are melted and effectively removed from the preform and removed. Although a binder molded body is formed, in the present invention, since the binder composition is defined as described above, the binder removal processing time can be significantly shortened as compared with the conventional case, and the binder removed molded body with less deformation can be obtained. Can be obtained.

【0035】なお、この脱バインダ処理工程において
は、予備成形体からバインダ組成物および中子の構成成
分を除去して得られるバインダ成形体の変形を極力抑制
し、さらにはバインダ組成物などの除去を完全にするた
めに、予備成形体を活性炭を満たした脱バインダ槽に埋
設した状態で脱バインダ処理を行うのが好ましく、この
場合には活性炭の一部をアルミナ粉末と置き換えること
によっても同様の効果を期待することかできる。
In this step of removing the binder, the binder composition obtained by removing the binder composition and the constituent components of the core from the preform is suppressed as much as possible, and further the binder composition and the like are removed. In order to complete the above, it is preferable to perform the binder removal treatment in a state in which the preform is embedded in a binder removal tank filled with activated carbon. In this case, the same procedure can be performed by replacing a part of the activated carbon with alumina powder. You can expect an effect.

【0036】また、脱バインダ処理終了後における脱バ
インダ成形体の冷却は、上記と同様に非酸化性雰囲気下
で行うことが望ましい。
Further, it is desirable to cool the binder-removed molded body after the binder removal processing is performed in a non-oxidizing atmosphere as in the above.

【0037】かくして得られる脱バインダ成形体は、次
いで焼結処理工程に送られ、非酸化性雰囲気下、700
〜1400℃、とくに1100〜1300℃の温度で、
2〜15時間、とくに4〜10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、脱バインダ処理した
後の微細な空隙が埋められ、金型と相似形状を有する収
縮した焼結品となる。
The binder-removed molded body thus obtained is then sent to a sintering treatment step, and is subjected to 700 ° C. under a non-oxidizing atmosphere.
~ 1400 ° C, especially 1100 ~ 1300 ° C,
By contracting or sintering for 2 to 15 hours, especially 4 to 10 hours, the raw material powder is melted, the fine voids after the binder removal treatment are filled, and the contracted sintered article has a shape similar to the mold. Becomes

【0038】ここで、焼結処理温度が700℃以下では
密度が上がらないため機械的強度が低く、1400℃以
上では焼結品が溶融してしまうため好ましくない。
Here, when the sintering temperature is 700 ° C. or lower, the mechanical strength is low because the density does not increase and the sintered product is melted at 1400 ° C. or higher, which is not preferable.

【0039】また、焼結処理時間が2時間以下では焼結
品に膨れや割れなどが生じ、15時間以上は特性に関し
て問題はないが製造コストが上昇するため好ましくな
い。
If the sintering treatment time is 2 hours or less, the sintered product will be swollen or cracked, and if the sintering treatment time is 15 hours or more, there will be no problem with the characteristics, but the manufacturing cost will be increased, which is not preferable.

【0040】さらに、請求項5記載の発明は、射出成形
後、金型のスプールランナ内に残留する焼結用原料組成
物を再使用するようにした。
Further, in the invention according to claim 5, after the injection molding, the raw material composition for sintering remaining in the spool runner of the die is reused.

【0041】すなわち、予備成形体を射出成形した後の
金型には、スプールランナ内に焼結用原料組成物が残留
するが、この残留した焼結用原料組成物を回収して粉砕
し、更に造粒して焼結用原料組成物の再生材として調整
することができる。この再生材は、焼結用原料組成物中
のバインダ組成を前記したように規定したので、射出成
形時の流動特性が新材と略同等となり、かつこの流動特
性が再生回数による粘性変動の小さい安定したものとな
っている。
That is, the raw material composition for sintering remains in the spool runner in the mold after injection molding of the preform, but the residual raw material composition for sintering is recovered and crushed, Further, it can be granulated to prepare a recycled material of the raw material composition for sintering. In this recycled material, the binder composition in the sintering raw material composition is specified as described above, so that the flow characteristics during injection molding are almost the same as those of the new material, and the flow characteristics have a small viscosity fluctuation due to the number of times of regeneration. It is stable.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples.

【0043】まず、一実施例としての焼焼結用原料組成
物(本発明原料)及び比較例としての焼結用原料組成物
(比較原料)を、素材秤量、混練、粉砕、及び造粒の工
程を経て表1に示す組成に調整した。
First, a raw material composition for firing and sintering (raw material of the present invention) as one example and a raw material composition for sintering (comparative raw material) as a comparative example were subjected to raw material weighing, kneading, pulverization, and granulation. Through the steps, the composition shown in Table 1 was adjusted.

【0044】[0044]

【表1】 このときに用いた還元鉄粉は、本発明原料及び比較原料
ともに黒鉛粉末を0.6重量%含有しており、かつ本発
明原料のものが平均粒径9.40μm、比表面積0.7
5m2 /gの粒子形状の不規則なものとなっており、比
較原料のものが平均粒径7.30μm、比表面積0.3
5m2 /gの略球状粒子となっている。
[Table 1] The reduced iron powder used at this time contained 0.6% by weight of graphite powder in both the raw material of the present invention and the comparative raw material, and the raw material of the present invention had an average particle size of 9.40 μm and a specific surface area of 0.7.
The particle shape of 5 m 2 / g is irregular, and the average particle diameter of the comparative raw material is 7.30 μm and the specific surface area is 0.3.
The particles are substantially spherical particles of 5 m 2 / g.

【0045】次にこれらの原料はスクリュー温度180
℃に設定した射出成形機に供給され、射出圧力1300
Kg/cm2 の条件で、ノズルから金型中へ射出されて
予備成形体として形成した。
Next, these raw materials have a screw temperature of 180.
Supplied to the injection molding machine set to ℃, injection pressure 1300
Under a condition of Kg / cm 2 , it was injected from a nozzle into a mold to form a preform.

【0046】次いで、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処理槽に埋没し、窒
素ガス雰囲気下にて室温から700℃まで20時間かけ
て徐々に昇温し、バインダ組成物が完全に気化除去され
るまで、700℃で保持した後、冷却する条件で脱バイ
ンダ処理した。このとき脱バインダ処理に要した熱処理
時間は本発明原料を用いたものが14.5時間、比較原
料を用いたものが20時間となって、本発明原料を用い
たものがポリスチレン及びアクリル樹脂の含有量の少な
い分短縮されている。しかも本発明原料を用いたときの
脱バインダ処理に要した熱処理時間は、従来の製造方法
における脱バインダ処理(40時間以上)に比べて大巾
に短縮することができる。
Then, the preformed body thus obtained is buried in a binder removal treatment tank filled with activated carbon, and the temperature is gradually raised from room temperature to 700 ° C. over 20 hours in a nitrogen gas atmosphere, The binder composition was held at 700 ° C. until completely vaporized and removed, and then debindered under cooling conditions. At this time, the heat treatment time required for the binder removal treatment was 14.5 hours for the raw material of the present invention and 20 hours for the comparative raw material. It is shortened due to the low content. Moreover, the heat treatment time required for the binder removal treatment using the raw material of the present invention can be greatly shortened as compared with the binder removal treatment (40 hours or more) in the conventional manufacturing method.

【0047】次いで、この脱バインダ成形体を1×10
-3Torr以下の非酸化性雰囲気下にて室温から1300℃
まで2時間かけて徐々に昇温し、1300℃で3時間保
持した後、冷却することにより、図1に示す粉末焼結品
1を得た。
Then, the binder-removed molded body was treated with 1 × 10.
Room temperature to 1300 ℃ under non-oxidizing atmosphere below -3 Torr
The temperature was gradually raised over 2 hours, the temperature was held at 1300 ° C. for 3 hours, and then cooled to obtain a powder sintered product 1 shown in FIG.

【0048】この焼結品1は、中央部の肉厚部分2の両
側に肉薄部分3を有して略T形状に形成されている。
This sintered product 1 is formed in a substantially T-shape with thin portions 3 on both sides of the thick portion 2 in the central portion.

【0049】また、焼結用原料組成物として、射出成形
後の金型のスプールランナ内に残留する焼結用原料組成
物を回収して再生した再生材を用いて前記したと同様な
工程を経て焼結品1を得た。この再生材はスプールラン
ナ内から回収された焼結用原料組成物を粉砕した後造粒
して調整されたもので、本実施例では1回乃至4回再生
された再生材が用いられている。
Further, as the raw material composition for sintering, the same steps as described above are carried out by using a recycled material obtained by collecting and regenerating the raw material composition for sintering remaining in the spool runner of the mold after injection molding. After that, a sintered product 1 was obtained. This recycled material is prepared by crushing the raw material composition for sintering recovered from the spool runner and then granulating it. In this embodiment, the recycled material that has been recycled once to four times is used. .

【0050】このときの、本発明原料及び比較原料にお
ける未再生の新材としての焼結用原料組成物と、1回乃
至4回再生材との流動性評価を表2及び表3に示し、こ
れら各原料から得られた焼結品1の外観評価を表4に示
す。前記流動性評価は、測定温度190℃におけるせん
断速度9.728×103 (sec-1),1.946×
104 (sec-1)下の粘度で表示した。
Tables 2 and 3 show the fluidity evaluations of the raw material composition for sintering as a new material which has not been regenerated in the raw material of the present invention and the comparative raw material and the regenerated material once to four times. Table 4 shows the appearance evaluation of the sintered product 1 obtained from each of these raw materials. The fluidity was evaluated by a shear rate at a measurement temperature of 190 ° C. of 9.728 × 10 3 (sec −1 ) and 1.946 ×.
The viscosity is shown below 10 4 (sec −1 ).

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 表2及び表3から解るように本発明原料(表2)は、粒
子形状の不規則な還元鉄粉を用いているにも拘らず、比
較原料(表3)よりも粘度が低く、高い流動性を有して
おり、種々な粒子形状の還元鉄粉に適用して射出成形に
適した流動性を確保することができる。このため本発明
原料は粒子形状が不規則でかつ安価に入手可能な還元鉄
粉を成形素材として用いることも可能で、これによりコ
スト低減を図ることができる。
[Table 4] As can be seen from Tables 2 and 3, the raw material of the present invention (Table 2) has a lower viscosity and a higher fluidity than the comparative raw material (Table 3), despite using the reduced iron powder having an irregular particle shape. Since it has properties, it can be applied to reduced iron powder having various particle shapes to secure fluidity suitable for injection molding. Therefore, the raw material of the present invention can use reduced iron powder, which has an irregular particle shape and can be obtained at a low cost, as a molding material, and thus can reduce the cost.

【0052】しかも本発明原料の再生材は、射出成形時
の流動性が新材と略同等となり(表2)、かつこの流動
性が比較原料(表3)に比べて再生回数による粘性変動
の小さい安定したものとなっているので、予備成形体の
成形条件の設定が容易なものとなっている。このため本
発明原料は再生材の使用により一層のコスト低減を図る
ことができると共に、再生材の使用にも拘らず、安定し
た品質の焼結品を得ることができる(表4参照)。
In addition, the recycled material of the raw material of the present invention has substantially the same fluidity at the time of injection molding as the new material (Table 2), and this fluidity is less viscous than the comparative raw material (Table 3) due to the number of regenerations. Since it is small and stable, it is easy to set the molding conditions for the preform. Therefore, the raw material of the present invention can further reduce the cost by using the recycled material, and a sintered product of stable quality can be obtained despite the use of the recycled material (see Table 4).

【0053】さらに、表4から解かるように本発明原料
を用いて得られる本発明品は、比較原料を用いて得られ
る比較品に比べて外観評価及び機械的特性の優れたもの
となっている。すなわち、比較品としての焼結品1は、
表面全体に亘り膨れ及び割れが生じたり(新材)、ある
いは肉厚部分2に膨れ及び割れが生じ(1回乃至4回再
生材)、これらの膨れや割れの生じない本発明品と比べ
て外観評価及び機械的特性が劣るものとなっている。
Further, as can be seen from Table 4, the product of the present invention obtained by using the raw material of the present invention has excellent appearance evaluation and mechanical properties as compared with the comparative product obtained by using the comparative raw material. There is. That is, the sintered product 1 as a comparative product is
Swelling and cracking occur over the entire surface (new material), or swelling and cracking occur in the thick portion 2 (recycled material 1 to 4 times), and these swelling and cracking do not occur The appearance evaluation and mechanical properties are inferior.

【0054】本発明品の相対密度(鈍鉄の密度である
7.86g/cm3 に対しての相対密度)、及び引張強
度(JIS規格の4号試験片の形状を作製しJIS規格
に従って測定)は、それぞれ98%及び670MPaと
なり、機械的特性の向上したものとなっている。
Relative density of the product of the present invention (relative density with respect to the blunt iron density of 7.86 g / cm 3 ) and tensile strength (JIS standard No. 4 test piece shape was prepared and measured according to JIS standard. ) Are 98% and 670 MPa, respectively, and the mechanical properties are improved.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば次の効果を奏する。
As described in detail above, the present invention has the following effects.

【0056】すなわち、請求項1記載の発明によれば、
焼結用原料組成物を、ポリスチレン1〜2重量%、アク
リル樹脂1〜2重量%、ポリエチレン0.5〜1重量
%、パラフィン1.5〜2.5重量%、ステアリン酸
0.5〜1重量%、及び残部が還元鉄粉となるように構
成したので、種々な粒子形状の還元鉄粉に適用して射出
成形に適した流動性を確保することかでき、かつ脱バイ
ンダのための熱処理時間を短縮することが可能であると
共に、機械的な特性の優れた焼結品を得ることができ、
ひいてはコスト低減をも図ることができる焼結用原料組
成物を提供することができる。
That is, according to the invention of claim 1,
The raw material composition for sintering was polystyrene 1-2% by weight, acrylic resin 1-2% by weight, polyethylene 0.5-1% by weight, paraffin 1.5-2.5% by weight, stearic acid 0.5-1. Since the composition is such that the weight% and the balance are reduced iron powder, it can be applied to reduced iron powder of various particle shapes to ensure fluidity suitable for injection molding, and heat treatment for binder removal. It is possible to shorten the time and obtain a sintered product with excellent mechanical properties,
As a result, it is possible to provide a raw material composition for sintering which can also reduce the cost.

【0057】請求項2記載の発明によれば、平均粒径
6.0〜11.0μm、及び比表面積0.30〜0.8
0m2 /gの還元鉄粉が用いられているので、比表面積
の増大による射出成形時の高粘度化及び粒子径の増大に
よる焼結品の機械的特性の低下を避けることができ、こ
の結果請求項1記載の発明と同様の効果を奏する焼結用
原料組成物を提供することができる。
According to the second aspect of the invention, the average particle size is 6.0 to 11.0 μm, and the specific surface area is 0.30 to 0.8.
Since 0 m 2 / g of reduced iron powder is used, it is possible to avoid the increase of the viscosity at the time of injection molding due to the increase of the specific surface area and the deterioration of the mechanical properties of the sintered product due to the increase of the particle size. It is possible to provide a raw material composition for sintering that exhibits the same effect as that of the invention of claim 1.

【0058】請求項3記載の発明によれば、還元鉄粉が
黒鉛を含有しているので、焼入れにより硬度の向上を図
ることができ、この結果請求項1記載の発明の効果に加
えて機械的特性の優れた焼結品を得ることができる焼結
用原料組成物を提供することがでる。
According to the invention of claim 3, since the reduced iron powder contains graphite, the hardness can be improved by quenching. As a result, in addition to the effect of the invention of claim 1, the machine It is possible to provide a raw material composition for sintering capable of obtaining a sintered product having excellent dynamic characteristics.

【0059】また、請求項4記載の発明によれば、前記
焼結用原料組成物を、所定の金型中に射出成形して予備
成形体となし、次いでこの予備成形体を還元鉄粉の融点
以下の温度で加熱することにより脱バインダ処理した
後、この脱バインダ成形体を焼結処理して焼結品を得る
ようにしたので、種々な形状の還元鉄粉に適用して射出
成形に適した流動性を確保することができて複雑形状の
焼結品を容易に成形できると共に脱バインダのための熱
処理時間を短縮することができて、ひいてはコスト低減
を図ることができ、かつ機械的特性の優れた焼結品を得
ることができる焼結品の製造方法を提供することができ
る。
According to the invention described in claim 4, the sintering raw material composition is injection-molded in a predetermined mold to form a preformed body, and the preformed body is then made of reduced iron powder. After removing the binder by heating it at a temperature below the melting point, the binder-removed compact was sintered to obtain a sintered product, so it can be applied to reduced iron powder in various shapes for injection molding. Suitable fluidity can be secured, complex shaped sintered products can be easily molded, heat treatment time for binder removal can be shortened, and cost can be reduced, and mechanical It is possible to provide a method for producing a sintered product that can obtain a sintered product with excellent characteristics.

【0060】さらに請求項4記載の発明によれば、射出
成形後、金型のスプールランナ内に残留する焼結用原料
組成物を再使用するようにしたので、請求項4記載の発
明の効果に加えて一層のコスト低減が図れるとともに、
焼結用原料組成物の再生材の樹脂成形時の流動性が新材
と略同等となり、かつこの流動性が再生回数による粘性
変動の小さい安定したものとなっているので予備成形体
の成形条件の設定が容易な焼結品の製造方法を提供する
ことができる。
Further, according to the invention of claim 4, after the injection molding, the raw material composition for sintering remaining in the spool runner of the mold is reused. Therefore, the effect of the invention of claim 4 In addition to further cost reduction,
The fluidity of the recycled material composition of the sintering material composition during resin molding is almost the same as that of the new material, and this fluidity is stable with little viscosity fluctuation due to the number of regenerations. It is possible to provide a method for manufacturing a sintered product in which the setting of is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】焼結品の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a sintered product.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 焼結品 2 肉厚部分 3 肉薄部分 1 Sintered product 2 Thick part 3 Thin part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリスチレン1〜2重量%、アクリル樹
脂1〜2重量%、ポリエチレン0.5〜1重量%、パラ
フィン1.5〜2.5重量%、ステアリン酸0.5〜1
重量%、及び残部が還元鉄粉からなることを特徴とする
焼結用原料組成物。
1. Polystyrene 1-2% by weight, acrylic resin 1-2% by weight, polyethylene 0.5-1% by weight, paraffin 1.5-2.5% by weight, stearic acid 0.5-1.
A raw material composition for sintering, characterized in that the weight percentage and the balance consist of reduced iron powder.
【請求項2】 請求項1記載の焼結用原料組成物であっ
て、 前記還元鉄粉が、平均粒径6.0〜11.0μm及び比
表面積0.30〜0.80m2 /gであることを特徴と
する焼結用原料組成物。
2. The raw material composition for sintering according to claim 1, wherein the reduced iron powder has an average particle diameter of 6.0 to 11.0 μm and a specific surface area of 0.30 to 0.80 m 2 / g. A raw material composition for sintering, characterized in that
【請求項3】 請求項1又は2記載の焼結用原料組成物
であって、 前記還元鉄粉が黒鉛を含有していることを特徴する焼結
用原料組成物。
3. The sintering raw material composition according to claim 1 or 2, wherein the reduced iron powder contains graphite.
【請求項4】 ポリスチレン1〜2重量%、アクリル樹
脂1〜2重量%、ポリエチレン0.5〜1重量%、パラ
フィン1.5〜2.5重量%、ステアリン酸0.5〜1
重量%、及び残部が還元鉄粉からなる焼結用原料組成物
を、所定の金型中に射出成形して予備成形体となし、次
いでこの予備成形体を前記還元鉄粉の融点以下の温度で
加熱することにより脱バインダ処理した後、この脱バイ
ンダ成形体を焼結処理することを特徴とする焼結品の製
造方法。
4. Polystyrene 1-2% by weight, acrylic resin 1-2% by weight, polyethylene 0.5-1% by weight, paraffin 1.5-2.5% by weight, stearic acid 0.5-1.
A raw material composition for sintering, which is composed by weight% and the balance is reduced iron powder, is injection-molded in a predetermined mold to form a preformed body, and the preformed body is then heated to a temperature not higher than the melting point of the reduced iron powder. A method for producing a sintered product, which comprises subjecting the binder-removed molded body to a sintering treatment after the binder-removing treatment by heating at 1.
【請求項5】 請求項4記載の焼結品の製造方法であっ
て、 射出成形後、金型のスプールランナ内に残留する前記焼
結用原料組成物を再使用することを特徴とする焼結品の
製造方法。
5. The method for producing a sintered product according to claim 4, wherein after the injection molding, the sintering raw material composition remaining in the spool runner of the mold is reused. A method of manufacturing a product.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003286503A (en) * 2002-03-28 2003-10-10 Shizuoka Prefecture Organic binder for metal-powder injection molding

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