JPH0913103A - 金属粉末またはセラミックス粉末焼結体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックスまたは金属粉末を用いて複雑形
部品を組立工程を経ずに組立状態の製品を得る際、変形
や外観不良を発生させることなく良好な連結体を 得
る。 【構成】 １組の成形型を構成するスライド１，２およ
び１組の成形型を構成するスライド３，４の間に、断面
円形の中実スライドコア５および環状スライドコ ア６
が配置されている。中実スライドコア５は段差のある大
径部と小径部とから なり、小径部側には環状スライド
コア６が摺動自在に嵌合されている。スライド １，２
の成形面はそれぞれ短管３１の外形面を成形する円弧状
となっており、そ の一部には短管３１の突起３３を形
成するためのピン孔が形成され、耳部３２を 形成する
ための耳状凹部８が穿設されている。この耳状凹部８内
には穴３４を形 成するピン９が立設されている。スラ
イド３，４の成形面はスライド１，２とほ ぼ同様であ
るが、耳状凹部８内にピンが立設されていない点だけが
異なっている 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末またはセラミ
ックス粉末焼結体に関し、特に焼結後に摺動部を有した
組立体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金やセラミックスの製造におい
て、金属あるいは無機質の粉末を所定形状に成形する方
法としては、金型成形，静水圧成形，ホットプレス，テ
ープ成形，押出成形および鋳込成形等の種々の成形方法
がある。

【０００３】しかしながら、いずれの方法で製造したと
しても、焼結後の金属粉末焼結体またはセラミックス粉
末焼結体を組立る必要がある。この組立工程のために発
生する費用は場合によっては、部品コストそのものより
も高くなり、大きな問題となっている。

【０００４】また、例えば２つの部品をボスとボス穴で
組立てるようなことは現在でもできず、穴にピンを通し
てカシメ等での組立がいる。すなわち、部品そのものが
増えてしまう。

【０００５】さらに、極近い将来これら焼結体は益々複
雑形状になることは必至である。そのため、完成した焼
結体のハンドリング性や位置合わせ精度等はその形状の
複雑さのゆえに困難さを増し、組立そのものがほとんど
不可能になることすら予想される。

【０００６】本出願人は、これら加工法の研究を重ねる
なかで、組立工程を特に設けなくとも、焼結後に摺動部
を有する組立体を得る方法を開発してきた。例えば、特
開平５−３４５６７７号公報に開示したように、金属粉
末射出成形（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ
ｉｎｇ，ＭＩＭと略称される）またはセラミックス粉末
射出成形（Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍ
ｏｌｄｉｎｇ，ＣＩＭと略称される）を用いて、最終的
な焼結前の組上がった射出成形体同士、または射出成形
体と脱脂体、または射出成形体と焼結体もしくは金属体
の各摺動部に摺動処理剤として、セラミックス粉末を有
機溶媒に分散させた溶液を塗布し、必要に応じて順次射
出成形，脱脂を繰り返した後、最終的な焼結を行い摺動
部を有する組立体を得る方法を開発した。

【０００７】公知のように、粉末成形体同士を互いに接
触させたままで焼結すると、接触部が溶着して一体とな
ってしまう。しかしながら、上記特開平５ー３４５６７
７号公報に記載される、粉末成形体の表面に摺動処理剤
を塗布する方法によれば、粉末成形体を焼結時に非接触
に保つことが可能となる。これにより、焼結後に摺動部
を有する組み立てられた製品、すなわち連結体を得るこ
とができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人は鋭意研究の結果、前記従来技術の方法では以下のよ
うな問題点を発見するに到った。すなわち、特開平５−
３４５６７７号公報で用いたセラミックス粉末を有機溶
媒に分散させた溶液を前記各摺動部に塗布する際、この
セラミックス粉末の平均粒径がグリーン体もしくは粉末
成形体を構成する粉末（以下、構成粉末と称する）の平
均粒径以下である場合、脱脂，焼結中にこのセラミック
ス粉末が粉末成形体中に侵入してしまうことがあった。

【０００９】よく知られているように、前記セラミック
ス粉末のような不純物を含んだ状態で粉末成形体を焼結
すると焼結温度が下がってしまい、通常の温度で焼結す
ると液相の過剰生成により変形したり、最終的な焼結体
表面に残留して外観を低下させたりするという問題点が
あった。

【００１０】請求項１の目的は、焼結後に変形がなく、
外観も良好な金属粉末またはセラミックス粉末焼結体の
組立体を得る方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、金属
粉末またはセラミックス粉末と有機バインダーとを混練
して成形したグリーン体と、粉末成形体または金属体と
を組み合わせて一体化した後、脱バインダーおよび焼結
を行い、摺動部を有する組立体を得る金属粉末またはセ
ラミックス粉末焼結体の製造方法において、前記グリー
ン体と前記粉末成形体または金属体との摺動部に、グリ
ーン体もしくは粉末成形体を構成している粉末の平均粒
径よりも大きな平均粒径を有するセラミックス粉末を付
着させることを特徴とする金属粉末またはセラミックス
粉末焼結体の製造方法である。

【００１２】なお、ここでいうグリーン体とは、金属粉
末またはセラミックス粉末と有機バインダーとを金型成
形，静水圧成形，ホットプレス，テープ成形，押出成
形，鋳込成形，ＭＩＭ，ＣＩＭの射出成形等を用いて成
形された成形体のことである。また、粉末成形体とは、
このグリーン体、またはこのグリーン体から有機バイン
ダーを除去したブラウン体、またはこのブラウン体を焼
結したシンター体等の粉末物質で構成された成形体の総
称である。さらに、金属体とは、上記以外の加工法にて
形成された金属部品の総称である。また、組立体とは、
摺動部を有した状態で少なくとも２部品が組上がってい
る状態をいう。

【００１３】

【作用】請求項１の作用は、前記グリーン体と前記粉末
成形体または金属体同士とが摺動処理剤により焼結時に
互いに非接触に保たれている。従って、グリーン体と前
記粉末成形体または金属体とは溶着せず、摺動部を有す
る連結体となる。さらに、前記グリーン体と前記粉末成
形体または金属体に付着させるセラミックス粉末の平均
粒径が構成粉末の平均粒径よりも大きいため、脱脂，焼
結中に粉末成形体中に侵入しない。

【００１４】よって、焼結時に液相が過剰に生成するこ
とがなく変形しない。かつ、焼結体に残留して外観を悪
化させることがなく、焼結後に摺動部を有する組立体を
得ることができる。

【００１５】

【実施例】図１〜図９を用いて実施例１〜５および比較
例１〜５を示す。図８および図９は本発明の実施例１〜
５により成形される組立体３０を示す。この組立体３０
はリング状の短管３１を軸方向に複数個連結することに
より構成されるものであり、短管３１は一端部に穴３４
がそれぞれ穿孔された一対の耳部３２を有するととも
に、他端部にはこの耳部３１に係合する突起３３が形成
されている。

【００１６】図１および図２に示すように、１組の成形
型を構成するスライド１，２および１組の成形型を構成
するスライド３，４の間に、断面円形の中実スライドコ
ア５および環状スライドコア６が配置されている。この
中実スライドコア５に対して環状スライドコア６が摺動
自在に嵌合するとともに、環状スライドコア６は中実ス
ライドコア５上で適宜位置に移動および固定が可能とな
っている。

【００１７】また、前記スライド１，２の成形面は図３
に示すように、それぞれ短管３１の外形面を成形する円
弧状となっており、その一部には短管３１の突起３３を
形成するためのピン孔が形成され、耳部３２を形成する
ための耳状凹部８が穿設されている。この耳状凹部８内
には穴３４を形成するピン９が立設されている。一方、
スライド３，４の成形面は図４に示すように、スライド
１，２とほぼ同様であるが、耳状凹部８内にピンが立設
されていない点だけが異なっている。

【００１８】中実スライドコア５は図２に示すように、
段差のある大径部と小径部とからなり、小径部側には環
状スライドコア６が摺動自在に嵌合されている。これら
の中実スライドコア５，環状スライドコア６は所定の間
隔でスライド１およびスライド２間に配置された後、ス
ライド１，２を型締めすることで、１番目の射出成形体
を成形するキャビティが形成される。

【００１９】表１は本実施例で用いた射出成形組成物の
構成を示す。また、表２は摺動部の溶着防止のために用
いた有機材料を有機溶媒に溶解したものにセラミックス
を分散させたもの（以後、摺動処理剤と呼ぶ）である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例と比較例の同じ番号のものは共通の
射出成形組成物を用い、摺動処理剤の化学成分も共通で
ある。ただ摺動処理剤中のセラミックス粉末の平均粒径
のみが異なる。すなわち、実施例では射出成形体を構成
している金属粉末の平均粒径よりも摺動処理剤中のセラ
ミックス粉末の平均粒径の方が大きい。逆に、比較例で
は金属粉末の平均粒径よりもセラミックス粉末の平均粒
径の方が小さい点が異なっている。

【００２３】図５は中実スライドコア５，環状スライド
コア６，スライド１およびスライド２を型締めした状態
を示し、これらが形成するキャビティにスプル１０より
の射出成形用組成物を射出し、１番目の射出成形体２１
が成形される。この成形体２１は短管３１と相似の形状
であって（図８参照）、耳部３２および突起３３が同時
に形成されている。次に、図６に示すように、スライド
１，スライド２を型開きした後、前記環状スライド６を
一番目の射出成形体２１とは反対方向に１ｍｍ程度後退
させる。そして、摺動処理剤をノズル２３より１番目の
射出成形体２１と環状スライドコア６との隙間を埋める
ように塗布するとともに、１番目の射出成形体２１の突
起３３およびその周辺に約０．０５ｍｍの厚みで塗布す
る。

【００２４】そして、図７に示すように、中実スライド
コア５，１番目の射出成形体２１および環状スライドコ
ア６をスライド３およびスライド４の間まで一体的に移
動させる。ここで、中実スライド５，環状スライドコア
６，スライド３，スライド４および１番目の射出成形体
２１により形成されるキャビティは、１番目の射出成形
体２１の突起３３により組立状態になる２番目の射出成
形体２２を形成する位置である。この移動後、スライド
３，スライド４を型締めしてスプル１０から前記射出成
形用組成物を射出し、１番目の射出成形体２１の突起３
３と、その耳部３２の穴３４とによって組み立てられた
状態の２番目の射出成形体２２を成形する。

【００２５】上記工程における実施例１の射出成形組成
物および摺動処理剤について説明する。射出成形組成物
はポリスチレン（ＰＳｔ）３．２ｗｔ％、ポリメチルク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）３．１ｗｔ％、パラフィンワ
ックス１．６ｗｔ％、ステアリン酸０．９ｗｔ％、残部
が実質的にオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１
６Ｌ）粉末（平均粒径８．３μｍ）からなっている。ま
た、摺動処理剤は、平均粒径９．０μｍのｃ−ＢＮ粉末
をポリメチルクリル酸（ＰＭＭＡ）に分散させ、これを
エチルアルコールに溶かしたものである。

【００２６】その後、必要に応じて順次上記操作を繰り
返し、図９に示した組立体３０と相似形の連続体を得
る。なお、実施例２〜５の説明は省略する。

【００２７】その後、連続体を常圧大気下で３２０℃ま
で加熱し、連続体中の有機バインダーを除去する。この
有機バインダーが除去された連続体を実施例１〜３，比
較例１〜３は１０^-4ｔｏｒｒの真空下１２００℃，２Ｈ
保持で、実施例４，比較例４は６００ｔｏｒｒの水素雰
囲気，１２００℃，１Ｈ保持で、実施例５，比較例５は
大気雰囲気，１５５０℃，３Ｈ保持でそれぞれ焼結す
る。これにより、図９に示す組立体３０を得る。

【００２８】これら実施例および比較例の結果を表３に
示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】各実施例では射出成形材料を構成している
金属粉末またはセラミックス粉末の平均粒径よりも摺動
処理剤中のセラミックス粉末の平均粒径の方が大きいた
め脱脂，焼結時に粉末成形体中に侵入せず、焼結時の液
相の過剰生成による変形や、摺動処理剤中のセラミック
ス粉末の残留による外観の悪化は発生しない。

【００３１】逆の比較例では、射出成形材料を構成して
いる金属粉末またはセラミックス粉末の平均粒径よりも
摺動処理剤中のセラミックス粉末の平均粒径の方が小さ
いため脱脂，焼結時に粉末成形体中に侵入し、焼結時の
液相の過剰生成による変形の発生（比較例１，４）や、
摺動処理剤中のセラミックス粉末の残留による外観の悪
化（比較例１〜５）が発生した。

【００３２】本実施例によれば、焼結時に液相を過剰に
生成することがなく変形しない。かつ、焼結体に残留し
て外観を悪化させることがなく、焼結後に摺動部を有す
る組立体を得ることができた。

【００３３】尚、本実施例においては射出成形法を用い
て説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、
粉末物質を焼結する加工法であれば特に構わない。例え
ば、金型成形，鋳込成形，押出成形，ホットプレスおよ
びテープ成形等を用いてもよい。すなわち、なんらかの
方法で、例えば切削，板金プレス，当然これら粉末成形
法等により金属体を得、これらの摺動部に上記摺動処理
剤を付着させ、これら粉末成形法を行って連続体を得て
焼結してもよい。もちろん、これら粉末成形法の焼結前
の脱脂体等を用いても構わない。

【００３４】また、連続体からの有機バインダーの除去
は、本実施例では大気下常圧で行ったが、減圧下，不活
性雰囲気，還元雰囲気で加熱することも可能である。ま
た、溶媒による抽出等で除去することも可能である。

【００３５】さらに、射出成形用組成物としては、当業
者が容易に考えうるもの、例えばポリフェニレンスルフ
ィド（ＰＰＳ），ポリオレフィン（ＰＯ），ポリブチレ
ンテレフタレート（ＰＢＴ）等であってもよい。

【００３６】また、本実施例においては粉末成形体２１
として射出成形体を用いたが、これに限定するものでは
なく、例えばブラウン体，シンター体もしくは金属体で
あっても構わない。この場合、射出成形して１番目の粉
末成形体を得る工程が不要となる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の効果は、セラミックスまたは
金属粉末を用いて複雑形部品を組立工程を経ずに組立状
態の製品を得る際、変形や外観不良を発生させることな
く良好な連結体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す斜視図である。

【図２】実施例を示す断面図である。

【図３】実施例を示す斜視図である。

【図４】実施例を示す斜視図である。

【図５】実施例を示す断面図である。

【図６】実施例を示す断面図である。

【図７】実施例を示す断面図である。

【図８】実施例を示す斜視図である。

【図９】実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ スライド ５ 中実スライドコア ６ 環状スライドコア ７ ピン孔 ８ 耳状凹部 ９ ピン １０ スプル ２１ １番目の射出成形体 ２２ ２番目の射出成形体 ３０ 組立体 ３１ 短管 ３２ 耳部 ３３ 突起 ３４ 穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末またはセラミックス粉末と有機
   バインダーとを混練して成形したグリーン体と、粉末成
   形体または金属体とを組み合わせて一体化した後、脱バ
   インダーおよび焼結を行い、摺動部を有する組立体を得
   る金属粉末またはセラミックス粉末焼結体の製造方法に
   おいて、前記グリーン体と前記粉末成形体または金属体
   との摺動部に、グリーン体もしくは粉末成形体を構成し
   ている粉末の平均粒径よりも大きな平均粒径を有するセ
   ラミックス粉末を付着させたことを特徴とする金属粉末
   またはセラミックス粉末焼結体の製造方法。