JPH1017370A

JPH1017370A - 粉粒体の成形方法

Info

Publication number: JPH1017370A
Application number: JP8171395A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kuwabara; 光雄桑原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-01-20
Anticipated expiration: 2016-07-01
Also published as: US6254657B1; JP3790579B2; US5968428A

Abstract

(57)【要約】【課題】予備成形体中の粒子相互の結合を強めることに
より、強度に優れた予備成形体を得ることが可能である
とともに、成形性に優れた粉粒体の成形方法を提供する
こと。【解決手段】粉粒体成形装置１０は、下部パンチ１２お
よび上部パンチ１４が摺動自在に嵌合する型空間１６を
有する外枠型１８からなる。また、前記下部パンチ１２
および上部パンチ１４と外枠型１８の間にわずかな隙間
２０を有する。混合体２２は、粉粒状の原材料にこれと
発熱反応を起こす液体が混合されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉粒体の成形方法
に関し、特に粉粒状の原材料を化学的に結合させて粒子
の充填密度の高い成形品を得るための粉粒体の成形方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、粉粒体状の原材料を加圧成形
する成形体の製造方法では、例えば、静水圧加圧を用い
た成形方法がある。本発明者等は、特開平４−２１１９
０４号公報によってこの種の静水加圧成形方法を既に提
案している。これは、粉粒体状の原材料に液体を添加し
てなる混合物を、一軸加圧成形することにより過剰の液
体を除去して予備成形体を成形する方法である。

【０００３】上記の静水圧加圧による成形方法では、予
備成形体の粒子の充填状況を考察すると、分子間力によ
る粒子相互の結合が点でなされていることが確認されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は粉粒体の成形
方法に関してなされたものであって、予備成形体中の粒
子相互の結合を強めることにより、強度に優れた予備成
形体を得ることが可能であるとともに、成形性に優れた
粉粒体の成形方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、粉粒状の原材料に液体を混合して混合
体とし、前記混合体を所定形状に成形する方法におい
て、前記液体は、粉粒状の原材料と発熱反応を起こす液
体添加剤であり、前記液体添加剤は、その液分が過剰の
場合には発熱反応が抑制され、混合体中の液分を徐々に
排出し、規定量以下に到達したとき前記発熱反応を生ぜ
しめて前記混合体を所定形状に成形することを特徴とす
る。

【０００６】この方法によれば、前記発熱反応が成形工
程の最初のうちは抑制され、所望のタイミングで当該発
熱反応を起こすことができる。この発熱反応の熱が原材
料の粒子を相互に融着し、一体化されて予備成形体の強
度が増加する。

【０００７】また、本発明は、混合体の成形が、静水圧
加圧により金型内で行われ、液分の排出は、混合体の静
水圧加圧時に金型内から徐々に排出することを特徴とす
る。

【０００８】このようにすれば、加圧と発熱反応のタイ
ミングを一致させることが可能であり好適である。ま
た、加圧および発熱作用で原材料の粒子が適度に分散す
ることにより充填率が向上する。

【０００９】さらに、本発明は、前記混合体の成形が、
金型内で行われ、前記液分の排出は、前記混合体を空気
に晒すことにより行われることを特徴とする。

【００１０】この方法によれば、原材料の粒子が前記発
熱反応の結果生じた反応生成物のガス体を纏うことによ
り高流動性が得られる。従って、静置しておいても前記
粒子は前記金型内を満たし、所望の形状を備えた予備成
形体を得ることができる。また、更なる発熱反応により
前記ガス体が消失した後、原材料の粒子が相互に融着す
れば、予備成形体の強度が増加する。

【００１１】さらにまた、本発明によれば、前記熱反応
を臨界点まで抑制する制御剤を混合体に加えると好適で
ある。所望のタイミング前に発熱反応が活発に生じてし
まうことをより効果的に防ぐことができるからである。

【００１２】またさらに、本発明では、静水圧加圧の工
程が終了後、予備成形体を焼結させる。

【００１３】予備成形体が静水圧加圧により開気孔を保
っているため、焼結しても内部に閉気孔が残らず、成形
体の密度が高くなり、結局、当該成形体が強度に優れる
ことになるからである。

【００１４】なお、本発明は、前記粉粒体がセラミック
ス、金属あるいはこれらの混合体であることを特徴とす
る。

【００１５】これによって、粉粒体の加圧成形に最も馴
染ませることができるからである。

【００１６】さらに、本発明によれば、前記粉粒状の原
材料は、少なくとも窒化アルミニウムを１重量％以上含
み、前記液体添加剤が水乃至水酸基を主成分とし、前記
制御剤がポリアンモニウムカーボネート、トリイソデシ
ルアルコール、ビニルブチラール、ステアリン酸アミ
ン、カルバミン酸エステル、アルギン酸アンモニウム、
水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアセタール、ポリ酢
酸ビニルから選ばれる少なくとも１種類以上のものであ
り、該制御剤の添加量の合計が前記粉粒体１００ｇに対
して０．１ｇ〜８ｇであることを特徴とする。

【００１７】これによれば、前記粉粒体と液体添加剤を
容易に準備可能である。また、前記発熱反応を制御可能
にする。

【００１８】さらにまた、本発明は、前記粉粒体の平均
粒子径が１０μｍ以下であることを特徴とする。

【００１９】これによって、前記粉粒体と液体添加剤間
の発熱反応を連鎖的に生じさせ、全体に均質な反応とす
ることが可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】成形体強度および成形性に優れた
粉粒体成形のため、バインダー等の添加剤の量を増加さ
せずに、その強度を飛躍的に向上させる方法を検討し
た。その結果、原材料の粉末の反応性に着目し、直接粒
子同士を結合させることを実現した。この際、粉粒体か
らなる成形体の充填性を向上させるために、金型内静水
圧加圧成形法を用いた。

【００２１】まず、液体により金型内で静水圧加圧状態
を形成させるとともに、この液体が金型の隙間から排出
され、原材料の粒子の一部が直接接触した際に、前記液
体と粒子が反応して粒子密度を上げることを検討した。

【００２２】そこで、液体と粒子が反応する系をまず選
択した。この組み合わせを表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１における組み合わせは、比較的取り扱
いが簡単にでき、入手しやすいものを選択したが、反応
して発熱する液体と粉粒体の組み合わせは他にも多数あ
る。

【００２５】例えば、メチルアミン、ホルムアミド、ト
リメチルアミンなどが挙げられる。これらの液体は粉末
と徐々に反応して水和したり、アンモニアを発生させ
る。ところがこれらの液体では反応が緩慢になり、粉粒
体の粒子がその接点において相互拡散する迄には至らな
い。

【００２６】そこで、この反応を臨界点までは抑制し、
該臨界点を越えると急激に反応させるような制御剤を添
加する。図１Ａで示される粉粒体の粒子２は、液体添加
剤の液分が過剰にある場合を示す。ここでは、反応が生
じても熱量が当該液体により発散してしまうため、激し
い反応とはならない。逆に、図１Ｂの粉粒体の粒子２は
液体添加剤の液分が過小の場合を示す。制御剤と粒子２
が反応し、反応生成物４が生じるが、前記反応生成物４
が前記粒子２を覆う膜体を形成するまでには至らない。
図１Ｃは、前記液体添加剤が臨界量存在する場合を示
し、この場合、粉粒体の粒子２あるいは液体と制御剤と
が反応し膜体６を生成する。図１Ｃでは、膜体６のみ断
面が示されている。膜体６を生成させる作用のあるもの
は、従来のバインダーや分散剤として一般的に用いられ
てきたもので代用が可能である。

【００２７】これにより、液体が大量に存在する混合過
程などでは、その液体が過剰であるために反応の進行は
極めて緩慢であるか、またはほぼ停止した状態である。
液体がその量を減じると、粉粒体の粒子２あるいは液体
と制御剤とが反応し膜体６を形成する。その後、特定の
臨界点を越えると、膜体６が減少し始め、発熱反応は急
激に進行することとなる。これは、反応の開始点が小さ
く、反応を持続させるためには熱的な作用が不可欠であ
ることから、自己燃焼反応と類似している。つまり、反
応が生じ始めると発熱し、この熱によってさらに反応が
加速される。

【００２８】この反応の速さや進行の度合いは、液体の
量、温度により、また生成反応物がガスの場合にはその
分圧により制御される。前記膜体６は、この液体の量を
ある値近傍に長時間保持するためにも必要であり、貯蔵
や輸送時にはなくてはならないものであるとともに、成
形時金型内で静水圧加圧を利用する場合に必要不可欠で
ある。

【００２９】つまり、金型内に配置されるまでは一定の
液分を保持し、加圧により静水圧状態となるとともに、
過剰な液分が金型の間隙から排出され、粒子同士が接触
することになる。また、液分が臨界点以下になると、反
応が急激に進行するようになる。この時の発熱量は、原
材料の粉粒体と液体の組み合わせにより異なるが、前記
表１に示される系では、その粒子同士の接触点が融着す
るほどの値となる。

【００３０】また、加圧せずに膜体６を形成させた後、
換気等により液分を蒸発させ臨界点以下にすると、発生
する熱により、粒子粉末はその粒子周囲があたかも反応
生成物のガス体で覆われた状態となり、高流動性とな
る。この時の前記粒子粉末の挙動は、超流動体に近くな
り、静置しておいても金型に添い、形状が得られる状態
となる。

【００３１】従って、これまで至難であった超薄ものの
成形体の均質性が向上し、欠陥のない均質な成形体が得
られる。さらに、反応熱により粒子同士が接触していれ
ば相互拡散も生じる。

【００３２】原料の粉粒体の表面は本実施の形態では、
液体と反応し、その形態がもとの原材料に比べて異な
る。このため、焼結には優位ではあるが、この状態を見
込んでカーボン粉末を添加し、焼結雰囲気を形成する窒
素を利用して再窒化する必要性や、若干の水素を導入す
る必要性が生じる。

【００３３】以上の要件を満たす制御剤、すなわち保護
膜形成剤は、ポリアンモニウムカーボネート、トリイソ
デシルアルコール、ビニルブチラール、ステアリン酸ア
ミン、カルバミン酸エステル、アルギン酸アンモニウ
ム、水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアセタール、ポ
リ酢酸ビニルから選ばれる少なくとも１種類以上のもの
であり、該制御剤の添加量の合計が前記粉粒体１００ｇ
に対して０．１ｇ〜８ｇであることが望ましい。

【００３４】０．１ｇ未満の添加量では、膜体６を形成
するための量が十分でなく、発熱反応が活発化する前に
液体添加剤の液分が系外に蒸発し消滅してしまう。結
局、発熱反応を制御することができず、得られる成形体
の均質度が低下し、成形時の歩留まりが低下する。

【００３５】また、８ｇを越える添加量であると、生成
される膜体６が過剰となり、発熱反応がほとんど生じな
いことが発明者により確認されている。

【００３６】ここで、発熱反応について考察すると、混
合体内で分散している個所で多数の反応開始点が構成さ
れることが必要となる。なぜなら、反応開始点がある特
定点に集中する場合には、発熱に伴う焼結作用が局所的
に進行し、粒子再配列時に不均一部が生じる。この成形
体を焼結すると変形、クラック等が生じる。

【００３７】上記理由より、原材料の粉粒体および液体
からなる混合体の粒子の径は、１０μｍ以下が望ましい
ことが発明者により確認されている。これを越えると、
発熱反応が連鎖反応的に生じることがなく、該反応の均
質度も低くなる。

【００３８】また、前記混合体の粒子径がサブミクロン
以下の大きさになると、取り扱いが困難になるととも
に、液体添加剤と反応して酸化あるいは水和する。これ
により当初の物質あるいは所望の物質と異なったものと
なる懸念が生ずる。反対に、サブミクロン以上であれ
ば、液体と発熱反応が生じたとしても、カーボンの添
加、焼結雰囲気の利用等により、所望の成分を持つ焼結
体が得られる。

【００３９】以上のような知見に立脚して本発明に係る
粉粒体の成形方法について、好適な実施の形態を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００４０】図２において、参照符号１０は、第１の実
施の形態に係る粉粒体成形装置を示す。この粉粒体成形
装置１０は、基本的には、下部パンチ１２および上部パ
ンチ１４が摺動自在に嵌合する型空間１６を有する外枠
型１８からなる。また、前記下部パンチ１２および上部
パンチ１４と外枠型１８の間にわずかな隙間２０を有す
る。混合体２２は、原材料をセラミックスあるいは金属
の粉末とする粉粒体と、水あるいはアルコール等からな
る液体添加剤と、制御剤を混合させたものを使用する。
前記液体添加剤は、原材料の物質と発熱反応を起こすも
のである。また、前記制御剤は、液体添加剤が排出され
ずに豊富に存在する場合は機能しないが、粉粒体の粒子
２を図１Ｃに示すように膜体６で保護し、前記液体添加
剤と粉粒体との間に前記発熱作用が起こることを抑制す
る。但し、前記膜体６は、前記液体添加剤の液分が臨界
量にある時に存在しているが、液分が前記臨界量より減
少するに伴い、減じるという性質を持つことが発明者に
より確認されている。

【００４１】本実施の形態に係る粉粒体成形装置１０
は、基本的には以上のように構成されるものであり、次
にその動作並びに作用効果について説明する。

【００４２】まず、前記粉粒体、液体添加剤、制御剤を
混合し混合体２２をつくる。

【００４３】前記制御剤は、ポリアンモニウムカーボネ
ート、トリイソデシルアルコール、ビニルブチラール、
ステアリン酸アミン、カルバミン酸エステル、アルギン
酸アンモニウム、水溶性フェノール樹脂、ポリビニルア
セタール、ポリ酢酸ビニルから選ばれる少なくとも１種
類以上のものである。

【００４４】また、該制御剤の添加量の合計が前記粉粒
体１００ｇに対して０．１ｇ〜８ｇとし、且つ粉粒体の
平均粒子径が１０μｍ以下のものを選択した。

【００４５】続いて、前記混合体を粉粒体成形装置１０
の型空間１６に注入し、下部パンチ１２および上部パン
チ１４を変位させて静水圧加圧成形する。前記下部パン
チ１２および上部パンチ１４間で混合体２２が加圧され
るに従い、当該混合体２２中の液分が前記下部パンチ１
２および上部パンチ１４と外枠型１８の間に存在するわ
ずかな隙間２０から排出される。

【００４６】ここで、前記制御剤は液分が周囲から減少
するにつれ、粉粒体の粒子２を覆っていた膜体６を減じ
させる。すると、粉粒体と液体添加剤の粒子が直接接触
し発熱反応が活発化する。前記発熱反応は周囲の温度を
上昇させ、更なる発熱反応を励起させる。当該発熱反応
で生じた熱は、隣接する粉粒体の粒子同士を融着させ
る。その後、下部および上部パンチ１２、１４を開き、
予備成形体を得る。当該予備成形体は、静水圧加圧で得
られる効果によりその内部が均質性に優れた構造となっ
ている。加えて、粒子同士の融着により充填密度が高ま
り、強度に優れた予備成形体を得ることができる。

【００４７】また、図３に第２の実施の形態に係る粉粒
体成形装置２４を示す。この粉粒体成形装置２４は、基
本的には、型空間２６を有する金型２８からなる。

【００４８】次にその動作並びに作用効果について説明
する。

【００４９】本実施の形態の特徴は、液体添加剤の液分
の除去を、加圧することではなく空気に晒すことにより
行うことにある。粉粒体、液体添加剤、制御剤からなる
混合体３０は第１の実施の形態で用いたものと同一のも
のを使用する。

【００５０】前記混合体３０の液分を換気等により蒸発
させ、粉粒体と液体添加剤間の発熱反応の臨界点以下に
する。その際、発生する熱により前記膜体６は反応生成
物のガス体で覆われた状態となり、高流動性となる。こ
の時の前記粒子粉末の挙動は、超流動体に近くなり、静
置しておいても金型２８の型空間２６に沿って拡がり、
該型空間２６の形状が得られる。

【００５１】従って、これまで困難であった超薄ものの
成形体を成形でき、しかもその均質性が向上することに
より欠陥のない均質な成形体が得られる。さらに、反応
熱により粒子同士が接触していれば相互拡散も生じる。

【００５２】

【実施例】

〔実施例１〕平均粒径１．５μｍの窒化アルミニウム粉
末９７重量％と、平均粒径０．８μｍの酸化イットリウ
ム２重量％と、平均粒径１．０μｍの酸化第２セリウム
１重量％とを混合させた粉末１００重量部に、水３２重
量部と、ポリアンモニウムカーボネートと、カルバミン
酸アンモニウムエステルと、アルギン酸アンモニウム
と、ステアリン酸アミンと、水溶性フェノール樹脂と、
ビニルブチラールとをそれぞれ、０．３、０．４、０．
２、０．０３、０．２、０．０２重量部加え、ボールミ
ルにて４時間混合後、トリイソデシルアルコールを０．
０１重量部加え、１０分間再度混合した。

【００５３】さらに、混合後、液分を１３重量部に調製
して解砕し、６０メッシュパスのプレス粉末を得た。こ
の粉末の一部を自然放置し、液分の減少と、発熱が連続
的に起こるときの液分量を測定した。粉末は温度計が挿
入されているガラス製ビーカ内で実験された。

【００５４】一方、粉末１００重量部に水を３０重量部
加えただけの粉末についても同様な実験をした。これら
の結果を図４に示す。

【００５５】液分量の減少に伴い、水を添加しただけの
粉末でもビーカ内の温度上昇は見られる。しかし、制御
剤を加えたものに比べその温度上昇の具合が明らかに異
なっている。

【００５６】また、図４のＰ点を超えると、急激なアン
モニアの発生を見た。これにより反応性の確認は行える
ものの、原材料の粒子表面が酸化され、窒化アルミニウ
ムとは異なった組成物となる可能性が高くなった。した
がって、あらかじめその分解量の測定を行うとともに、
カーボン等を添加しておき、その分解速度を制御し、焼
成時、雰囲気ガスとして窒素を利用し再窒化することが
望まれる。本実験例の組成物では、ビーカー温度が３５
０℃以上になった。

【００５７】また、添加剤の種類や量を図４に示すよう
に変えると、図４のＰ点の位置をＰ ₁、Ｐ₂の如く変え
ることができる。ポリアンモニウムカーボネート０．３
％と、ビニルブチラール０．５％とを用いると、Ｐ点は
Ｐ₁点に変位した。また、添加剤として水だけの場合、
Ｐ点はＰ₂点へ変位したさらに、この混合体を用い、７２×７２ｍｍの大きさで
厚さ０．３、０．８、３０ｍｍの加圧成形を行いその歩
留まりを求めた。この際、従来の造粒粉による比較も行
ったが、それぞれ１０、２０、１０個の試作において完
全な形で得られたものは一つもなく、欠け、割れ、ラミ
ネーション、密度不良等が生じた。

【００５８】制御剤を加えない水だけのものでは同様な
成形における歩留まりはそれぞれ試作品が１０、２０、
１０個のうち０、５、３個であった。これに対し、本実
施例の仕様では、歩留まりはすべて１００％であった。
液分量は、プレス開始時１２重量％であったが、プレス
後は略０％であった。通常の金型内静水圧成形における
プレス後の成形体の液分量は５〜７％程度であるのに対
し、その減少の度合いが大きい。

【００５９】これは、一定量以下になると、自己発熱反
応が連鎖的に起こり、液分を消費するとともに温度が上
昇し、液分の蒸発を伴うことが発明者により確認されて
いる。そのため、液分がほとんど０％になったのであ
る。また、以上のプレス加圧力は１２０ＭＰａで行っ
た。

【００６０】薄板状の成形体を成形する場合、プレスパ
ンチおよび金型の熱容量が大きいため、金型の温度上昇
は表面部のみであり、ハンドリングについて心配はな
い。しかしながら、３０ｍｍ厚さの成形のような比較的
厚いものの成形では、自己発熱により、ホットプレスと
似た現象が生じる。成形にとっては好都合であるが、発
熱量が大きいため、添加剤の種類あるいはプレス圧力の
大きさによっては、パンチの温度上昇が問題となり、ハ
ンドリング時に注意を要する。

【００６１】得られた成形体の抗折試験を行うと、従来
からの一般的な粉末成形体の坑折強度である０．５〜
０．８ＭＰａに対し、１８〜３０ＭＰａと従来の成形体
の２０〜６０倍の強度に達した。

【００６２】さらにこれらの成形体を電子顕微鏡で観察
すると、明らかに粒子同士が一部融着した部分が見ら
れ、従来の成形時に見られる凝集粒子という形態から大
きく異なっていることが発明者により確認されている。

【００６３】粒子の焼結開始温度は窒化アルミニウムの
場合、約１５００℃、アルミナが表面にある場合でも１
２００℃以上と考えられることからすると、非常に低い
温度で焼結していることが推認される。しかし、実際に
反応が生じている部分は微細なミクロ領域であるにも関
わらず、ビーカー内の温度が３５０℃以上にもなったこ
とに鑑みると、その反応部の温度は観察結果以上に高い
と考えられる。

【００６４】また、成形密度は、従来法では一般的に４
８〜５４％程度であったが、本発明の実施の形態に係る
方法では６２〜６５％（プレス圧１０ＯＭＰａ）、６６
〜６８％（プレス圧１２０ＭＰａ）、７１〜７２％（プ
レス圧１５０ＭＰａ）と非常に高く、金属粉末の成形に
せまるものであった。

【００６５】このように、セラミックス粉末では不可能
であった塑性成形が常温で行えるようになった。〔実施例２〕セラミックスを主成分とする複合材に本願
の実施の形態に係る方法を適用した場合を示す。平均粒
径２．５μｍの炭化タングステン粉末を８０ｗｔ％と、
平均粒径０．６μｍの炭化タングステン粉末を１２ｗｔ
％と、平均粒径１．０μｍの金属コバルト粉末７ｗｔ％
と、平均粒径１．５μｍの金属ジルコニウム粉末ｌｗｔ
％と、平均粒径０．３μｍのカーボンブラック０．３ｗ
ｔ％とを混合させた粉粒体を基本構成とした。このうち
平均粒径２．５μｍの炭化タングステンの一部を他の粉
末で置き換え、実施例１と同様の実験を行うとともに、
実際に成形体を構成し、焼結してその物性変化を見た。

【００６６】まず、炭化タングステンの一部を平均粒径
１．２μｍの窒化アルミニウムと置換し、基本組成で成
形された予備成形体の物性に劣らないための適正量を見
極める目的で、窒化アルミニウムの量を０．３〜１０ｗ
ｔ％まで変化させ実験を行った。

【００６７】次に、窒化アルミニウムの代わりに、Ｓｍ
−Ｃｏ（サマリウム−コバルト、モル組成比２：１７）
粉を加え、同様の実験を行った。この場合は炭化タング
ステンのみと置換しただけではＣｏ量が増加してしまう
ため、算出してＣｏ量に変化がないように配慮した。こ
の他、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｍｏ（モリブデ
ン）で置換したものでも行った。液体添加剤としては
水、エタノール双方でその違いを見ることとした。

【００６８】混合時間はボールミル混合で４時間、その
後、粉末１００ｇをビーカーにとり、液分量と温度の変
化を観測するとともに、加圧力１２０ＭＰａで加圧成形
し、その加圧成形体の成形密度を測定した。さらに前記
加圧成形体を、１３８０℃で９０分間、窒素中で燐結
し、密度、硬度、抗折強度の測定を行った。但し、密度
は相対密度である。以上の結果を図５および図６Ａ、６
Ｂに示す。

【００６９】まず窒化アルミニウムを基本組成に添加し
たものでは、０．８％から１．０％にその量が増えると
明らかに温度が上昇し、その上昇の割合が大きい（図
５）。したがって、反応が連鎖的に生じる最低量として
１．０％の窒化アルミニウム量が必要である。

【００７０】また、水とエタノールでは、前者の方が比
熱が大きい割には温度の到達点が高く、大きな反応熱が
発生していることが図４より読みとれる。したがって系
に悪影響がなければ、水の方が望ましいことになる。従
来、当該系では、金属コバルトの酸化が物性を劣化する
との観点から、有機溶媒を用いるのが一般的であった。
ところが、図５の結果を見る限り、その影響は無視して
良いと考えられる。

【００７１】図６Ａおよび図６Ｂは様々な組成物を置換
および添加した場合の液分量と到達温度の関係を示して
いる。最も反応熱が生じたものは窒化アルミニウムだ
が、他の系についても温度の上昇が認められた。

【００７２】本発明の骨子は、粒子の一部に相互拡散に
より形成されるネックを生成する事が第一義であるた
め、全体反応でなく、ミクロな領域の反応が生じていれ
ばよい。

【００７３】以上のことから、本発明の目的を達成する
ためには、窒化アルミニウムが少なくとも１％以上添加
されることが必要である。また、前記実験で得られた加
圧成形体を実際に焼結したときの物性値を表２に示し
た。

【００７４】

【表２】

【００７５】ここで、比較例とは、本実施例２の基本構
成によるものである。成形体よりテストピースを切り出
し、物性の測定を行った。成形体密度は、比較例ではそ
の相対密度が４８％程度であったが、本発明による方法
で成形されたものは、すべてこの値を上まわった。窒化
アルミニウム添加量が１．０％以上の本発明の推奨範囲
では、１０％近くの効果があった。これにより、焼結時
の線収縮率は２３％から１６％程度に減少し、寸法精度
の向上も図られることが発明者により確認されている。
焼結後の各物性においても、少なくとも本発明の実施の
形態による方法で行われた実施例は従来例を上まわって
おり、とくに本発明の実施の形態による推奨範囲では、
物性の改善も大きく、効果のあることが容易に理解され
る。

【００７６】

【発明の効果】本発明に係る粉粒体の成形方法によれ
ば、以下のような効果ならびに利点が得られる。

【００７７】すなわち、予備成形体中の粒子相互の結合
を強めることにより、強度に優れた予備成形体を得るこ
とが可能であるとともに、成形性に優れた粉粒体を提供
することができる。

【００７８】さらに、金属とセラミックスの粉末を用い
て超耐熱合金を構成する際に本発明の方法を用いると、
これまで以上に耐熱性のある合金が得られ、新しい合金
組成を生む可能性が高い。

【００７９】またさらに、従来ロー付等により接合して
いた部位を本発明の方法により自己発熱反応で融着する
と、信頼性、強度、コストの点で優位である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａは、液体添加剤の液分が過剰にある場合
の粉粒体の粒子を示す模式図、図１Ｂは、液体添加剤の
液分が過小の場合の粉粒体の粒子を示す模式図、図１Ｃ
は、液体添加剤が臨界量存在する場合の膜体を纏った粉
粒体の粒子を示す模式図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る粉粒体成形装
置を示す概略縦断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る粉粒体成形装
置を示す概略縦断面図である。

【図４】実施例１の結果を示すグラフである。

【図５】実施例２の結果を示すグラフである。

【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、実施例２の結果を示す
グラフである。

【符号の説明】

２…粒子４…反応生成物６…膜体１０…粉粒体成形装
置１２…下部パンチ１４…上部パンチ１６…型空間１８…外枠型２０…隙間２２…混合体２４…粉粒体成形装置２６…型空間２８…金型３０…混合体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉粒状の原材料に液体を混合して混合体と
し、前記混合体を所定形状に成形する方法において、前記液体は、粉粒状の原材料と発熱反応を起こす液体添
加剤であり、前記液体添加剤は、その液分が過剰の場合には発熱反応
が抑制され、混合体中の液分を徐々に排出し、規定量以
下に到達したとき前記発熱反応を生ぜしめて前記混合体
を所定形状に成形することを特徴とする粉粒体の成形方
法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記混合体の成形は、静水圧加圧により金型内で行わ
れ、前記液分の排出は、前記混合体の静水圧加圧時に金型内
から徐々に排出することにより行われることを特徴とす
る粉粒体の成形方法。
【請求項３】請求項１記載の方法において、前記混合体の成形は、金型内で行われ、前記液分の排出は、前記混合体を空気に晒すことにより
行われることを特徴とする粉粒体の成形方法。
【請求項４】請求項１乃至３記載の方法において、前記発熱反応を臨界点まで抑制する制御剤を前記混合体
に加えることを特徴とする粉粒体の成形方法。
【請求項５】請求項１乃至４記載の方法において、前記粉粒状の原材料は、セラミックス、金属あるいはこ
れらの複合粉粒体であることを特徴とする粉粒体の成形
方法。
【請求項６】請求項１乃至５記載の方法において、前記粉粒状の原材料は、少なくとも窒化アルミニウムを
１重量％以上含み、前記液体添加剤が水乃至水酸基を主
成分とし、前記制御剤がポリアンモニウムカーボネー
ト、トリイソデシルアルコール、ビニルブチラール、ス
テアリン酸アミン、カルバミン酸エステル、アルギン酸
アンモニウム、水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアセ
タール、ポリ酢酸ビニルから選ばれる少なくとも１種類
以上のものであり、該制御剤の添加量の合計が前記粉粒
体１００ｇに対して０．１ｇ〜８ｇであることを特徴と
する粉粒体の成形方法。
【請求項７】請求項１乃至６記載の方法において、前記粉粒体の平均粒子径が１０μｍ以下であることを特
徴とする粉粒体の成形方法。