JPH10219309A

JPH10219309A - 芯体と外層体との焼結接合体

Info

Publication number: JPH10219309A
Application number: JP1910197A
Authority: JP
Inventors: Sakae Takahashi; 橋栄高
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-18
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: JP3403909B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形体の収縮の不均衡に起因する外層体の変
形や大きな未接合部分の発生を防止する。【解決手段】焼結接合体は、略円柱形状の金属製の芯
体１と、円筒形状をなす焼結材料粉末の加圧成形体２
を、焼結台７上において芯体１の外周面に焼結接合させ
てなる外層体３((ｃ) 参照) とを備えている。芯体１
は、外層体３の上部内周に対応する上方大径部１１と、
この上方大径部１１より下方に形成された小径部１２と
を有している。上方大径部１１と小径部１２との間は、
連結部１３によってなだらかに連結されている。芯体１
及び成形体２の寸法は、成形体２の焼結途中における温
度が軟化温度（成形体２の底面５と焼結台７との間の摩
擦の影響で成形体２下部の自由な収縮が妨げられる程度
まで、成形体２の軟化が進行する温度）に達する前に、
成形体２の収縮でその内周面２３上部が芯体１の上方大
径部１１に接触((ｂ）参照) するような寸法に、予め定
められている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、略円柱形状の外形
を有する金属製芯体の外周面に、略円筒形状をなす焼結
材料粉末の加圧成形体を焼結接合させて外層体を形成し
た焼結接合体に係り、とりわけ、芯体と加圧成形体との
寸法関係、及び芯体の形状を改良することにより、外層
体に生ずる未接合部分を小さくするようにした焼結接合
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばプラスチック成形機のスクリュの
ように、耐摩耗性と耐蝕性とが同時に要求される製品に
は、サーメットのような材料が適している。しかし、サ
ーメットには靭性に乏しいという欠点がある。このた
め、高応力を受ける内層部分に靭性に優れた合金鋼を配
し、プラスチック材料と接触する外層部分にサーメット
を配した、複合構造のスクリュエレメントが提案されて
いる。

【０００３】このような複合構造のスクリュエレメント
を作製する場合、外層部分となるサーメット原料粉末の
成形体を、内層部分となる合金鋼製の芯体に焼結接合さ
せる製造方法が提案されている。このような焼結接合に
よる製造方法の例が、図４に示されている。すなわち、
まず、図４（ａ）に示すように、サーメット原料粉末を
円筒形状に加圧成形してなる成形体９を焼結台７上に載
置する。そして、成形体９の中心孔９１内部に、合金鋼
製の円柱形状をなす芯体８を配置する。次に、これを真
空中で加熱すると、成形体９が焼結・収縮してその内周
面９２が芯体８の外周面８１に接合されて外層体９０と
なり、図４（ｂ）に示すような焼結接合体が完成する。

【０００４】しかし、図４に示すような従来の焼結接合
体は、図５に便宜上、誇張して示すように、外層体９０
の略両端部９３内周に対応する部分に比較的大きな未接
合部分１００が生じ、十分な接合強度が得られないとい
う問題がある。

【０００５】すなわち、図４（ａ）に示す成形体９の焼
結・収縮の過程で、成形体９の内周面９２が芯体８の外
周面８１に接触し、その後両者の接合が進行して行く
が、この両者の接合により成形体９の内周面９２側の収
縮が拘束されてしまう。このため、図５に示すように、
外層体９０の内周面９２側に比べて外周面９４側の収縮
量の方が大きくなって、外層体９０の両端部９３側が外
周方向へ反り、焼結接合体に全体の大きさに対して比較
的大きな未接合部分１００を生じさせてしまうことにな
る。

【０００６】そこで、このような未接合部分を小さくす
るために、芯体の形状を改良した焼結接合体が提案され
ている（特願平８−２３５３３６参照）。この従来の焼
結接合体においては、図６に示すように、芯体１０は、
外層体３の略両端部内周に対応する一対の大径部１１
ａ，１１ｂ（図６（ｃ）参照）と、この一対の大径部１
１ａ，１１ｂ同士の間に形成された小径部１２０と、こ
の小径部１２０と大径部１１ａ，１１ｂとの間を芯体１
０の縦断面においてなだらかに連結する連結部１３ａ，
１３ｂとを有している。

【０００７】この芯体１０の小径部１２０は、成形体２
０を単独で（その中心孔２１内に芯体１０を入れずに）
焼結させた場合におけるその内径寸法より僅かに大き
く、かつ大径部１１ａ，１１ｂの外形寸法より僅かに小
さい外形寸法を有している。また、芯体１０は、上方の
大径部１１ａから上方へ延び大径部１１ａと同一の外径
寸法を有する上方延長部１４′と、下方の大径部１１ｂ
から下方へ短く延び大径部１１ｂと同一の外径寸法を有
する下方延長部１５とを有している。

【０００８】このような従来の焼結接合体によれば、図
６（ａ）〜（ｃ）に示す焼結接合の過程において、成形
体２０の焼結・収縮によって、図６（ｂ）に示すよう
に、まず芯体１０の大径部１１ａ，１１ｂ付近の外周面
に成形体２０の内周面２３０が接触する。その後、成形
体２０の内周面２３０が芯体１０の外周面形状に略対応
した形状に変形しながら芯体１０の外周面に焼結接合し
てゆき、最終的に図６（ｃ）に示すような外層体３０が
形成され、焼結接合体が完成する。

【０００９】すなわち、この従来の焼結接合体は、成形
体２０の内周面２３０が芯体１０の外周面形状に略対応
した形状に変形しながら芯体１０の外周面に焼結接合し
て外層体３０をなすようにすることで、芯体１０と外層
体３０との未接合部分４を小さくしようとするものであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の焼結接合体には、以下のような問題点があ
る。まず第１に、図７（ａ）に示すように、成形体２０
Ａの内周面２３０と芯体１０Ａの大径部１１ａ，１１ｂ
との間の間隔ｄ′が、全体の大きさに対して比較的広い
場合、図７（ｃ）に示すように、焼結接合体の下部にお
いて、芯体１０Ａと外層体３０Ａとの間に大きな未接合
部分が生じてしまうことがある。

【００１１】その理由は、次の通りである。すなわち、
焼結接合の過程における成形体（外層体）の温度変化
は、図９に示すように、常温Ｔ0 から次第に温度が上昇
し、軟化温度Ｔb を経て、焼結温度Ｔs に達する。そし
て、一定時間の間、焼結温度Ｔs を保って焼結接合が行
われ、焼結接合の完了後、再び常温Ｔ0 まで温度が降下
する。ここで、成形体は、上記軟化温度Ｔb に達するま
では、その底面５０が焼結台７上を滑りながら自由に収
縮できる。しかし、軟化温度Ｔb に達すると、成形体中
のマトリクス金属の軟化が進行し、その底面５０と焼結
台７との間の摩擦の影響によって、成形体下部の半径方
向の自由な収縮が妨げられるようになる。

【００１２】そして、図７に示すように、成形体２０Ａ
の内周面２３０と芯体１０Ａの大径部１１ａ，１１ｂと
の間の間隔ｄ′が全体の大きさにに対して比較的広い場
合は、成形体２０Ａの収縮により両者が接触する前（図
７（ｂ））に成形体２０Ａの温度が軟化温度Ｔb に達す
る場合がある。この場合、図９に符号ａ, ｂ′, ｃ,ｄ
で示す各段階に、それぞれ図７（ａ）, （ｂ）,
（ｃ）, （ｄ）に示す状態が対応している。

【００１３】この場合、成形体２０Ａの上部では半径方
向の自由な収縮が保たれるのに対して、成形体２０Ａの
下部においては、上述したように半径方向の自由な収縮
が妨げられる（図７（ｃ）〜（ｄ））。このため、焼結
接合体の下部において、芯体１０Ａと外層体３０Ａとの
間に大きな未接合部分１１０が生じてしまうことになる
（図７（ｄ））。特に、成形体２０Ａの重量が比較的重
い（例えば１. ５kg以上の）場合は、摩擦の影響が大き
くなりやすいので、このような未接合部分１１０の発生
が顕著となり易くなる。第２に、図８（ａ）に示すよう
に、成形体２０Ｂの内周面２３０と芯体１０Ｂの大径部
１１ａ，１１ｂとの間の間隔ｄ″が、全体の大きさに対
して比較的狭く、成形体２の温度が軟化温度Ｔb に達す
る前に、成形体２の収縮により両者が接触し（図８
（ｂ））、上述したような摩擦の影響による未接合部分
の発生の問題がない場合であっても、図８（ｄ）に示す
ように、芯体１０Ｂに対して外層体３０Ｂが上下に斜め
にずれた焼結接合体ができてしまうことがある。なお、
この場合は、図９に符号ａ, ｂ, ｃ, ｄで示す各段階
に、それぞれ図８（ａ）, （ｂ）, （ｃ）, （ｄ）に示
す状態が対応している。

【００１４】その理由は、次の通りである。すなわち、
この場合は、焼結の比較的初期の段階で、芯体１０Ｂの
上方と下方の両大径部１１ａ，１１ｂに成形体２０Ｂの
内周面２３０がほぼ同時に接触・接合する（図８
（ｂ））。そして、その状態から成形体２０Ｂの収縮が
更に進行して行くと、上下の接合部分の拘束によって、
成形体２０Ｂが上下方向に引っ張られることになる。こ
のとき、成形体２０Ｂはその円周方向の各部において、
上方と下方の両大径部１１ａ，１１ｂのうち、接合力の
強い方の側に引っ張られる。

【００１５】このため、最終的に、芯体１０Ｂに対して
外層体３０Ｂが上下に斜めにずれた焼結接合体ができて
しまうことになる（図８（ｄ））。また、このような外
層体３０Ｂの上下方向のずれに伴って、外層体３０Ｂの
ずれ方向とは反対側の部分に大きな未接合部分１２０,
１３０が生じてしまうという問題もある。

【００１６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、成形体の収縮の不均衡に起因する外層体の
変形や大きな未接合部分の発生を防止できるような焼結
接合体を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、略円柱形状を
なす金属製の芯体と、略円筒形状をなす焼結材料粉末の
加圧成形体を、焼結台上において前記芯体の外周面に焼
結接合させてなる外層体とを備え、前記芯体は、前記外
層体の上部内周に対応する上方大径部と、この上方大径
部より下方に形成されるとともに、前記成形体を単独で
焼結させた場合におけるその内径寸法より大きく且つ前
記上方大径部の外径寸法より小さい外径寸法を有する小
径部と、この小径部と前記上方大径部との間を前記芯体
の縦断面においてなだらかに連結する連結部とを有し、
前記成形体の底面と前記焼結台との間の摩擦の影響によ
って、前記成形体の下部の自由な収縮が妨げられるよう
になる程度まで、前記成形体の軟化が進行するような前
記成形体の温度を軟化温度としたとき、前記芯体及び前
記成形体の寸法は、前記成形体の焼結途中における温度
が前記軟化温度に達する前に、前記成形体の収縮によっ
て、前記成形体の内周が前記芯体の上方大径部に接触す
るような寸法に、予め定められていることを特徴とする
芯体と外層体との焼結接合体である。

【００１８】この発明によれば、芯体への成形体の焼結
接合の過程において、成形体が焼結・収縮してゆき、成
形体の温度が軟化温度に達する前に、芯体の上方大径部
の外周に成形体の上部内周が接触する。そして、この芯
体の上方大径部と成形体との接触部分の接合力と、成形
体の収縮の進行とによって、成形体の全体を上方へ引き
上げようとする力が発生する。また、成形体の収縮がさ
らに進行すると、芯体と成形体との接合力も増加し、成
形体の収縮に伴って、成形体の底面が焼結台から浮き上
がって行く。

【００１９】従って、芯体の上方大径部に成形体が接触
し、両者の接合が進行し始めた後では、成形体の底面と
焼結台との間の摩擦の影響は次第に減少し、最終的には
ゼロになる。このため、この段階に入ってから成形体の
温度が軟化温度に達しても、成形体の底面と焼結台との
間の摩擦の影響によって、成形体下部の半径方向の自由
な収縮が妨げられることはない。

【００２０】その後、成形体は、その収縮に伴って芯体
の外周面全体に渡って接触し、芯体に焼結接合して行
く。この際、芯体の上方大径部においては、成形体が芯
体の外周面形状に略対応した形状に変形しながら接合し
て行く。そして、最終的に芯体に接合した外層体が形成
され、焼結接合体が完成する。このように、成形体の全
体が芯体の上方大径部側に引っ張られながら接合して行
くので、外層体が上下に斜めにずれることはなくなる。

【００２１】本発明の焼結接合体は、前記芯体が、前記
外層体の底部内周に対応するとともに、前記小径部の外
径寸法より大きく、前記上方大径部の外径寸法より小さ
い外径寸法を有する下方大径部と、この下方大径部と、
前記小径部との間を前記芯体の縦断面においてなだらか
に連結する下方連結部とを更に有することが好ましい。

【００２２】このような焼結接合体によれば、最終的に
外層体の底部内周が、芯体の下方大径部に対応し、しか
も芯体の下方大径部と小径部との間が下方連結部によっ
てなだらかに連結され、成形体の変形に対応するように
なっているので、外層体の底部内周における芯体との未
接合部分の大きさを極めて小さくすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１及び図２は本発明の一
実施形態を示す図であり、図３は、本発明の他の実施形
態を示す図である。なお、図１乃至図３に示す実施の形
態の説明において、必要に応じて図９を参照して説明す
る。

【００２４】図１において、焼結接合体は、略円柱形状
の外形を有する金属製の芯体１と、円筒形状をなす焼結
材料粉末の加圧成形体２（図１（ａ）参照）を、焼結台
７上において芯体１の外周面に焼結接合させてなる外層
体３（図１（ｄ）参照）とを備えている。

【００２５】上記芯体１は、外層体３の上部内周に対応
する上方大径部１１（図１（ｄ）参照）と、この上方大
径部１１より下方に形成された小径部１２とを有してい
る。なお、この上方大径部１１は、図６乃至図８に示す
上記従来例の芯体１０, １０Ａ, １０Ｂにおける上方大
径部１１ａのように、焼結接合時に外層体３０, ３０
Ａ, ３０Ｂの略上端部内周に対応する部分のみを指すも
のと異なり、一定の幅を持って外層体３の上部内周と接
合する部分を指すものである。また、芯体１は、上方大
径部１１から上方へ延び上方大径部１１と同一の外径寸
法を有する上方延長部１４を有している。

【００２６】また、小径部１２は、成形体２を単独で
（その中心孔２１内に芯体１を入れずに）焼結させた場
合におけるその内径寸法より僅かに大きく、かつ上記大
径部１１の外形寸法より僅かに小さい外形寸法を有して
いる。

【００２７】また、芯体１は、上方大径部１１と小径部
１２との間を、芯体１の縦断面において円弧、または円
弧以外の曲線、さらにはこれらと直線との組み合わせな
どによりなだらかに連結する連結部１３を有している。
なお、上記芯体１は例えば合金鋼製であり、上記成形体
２の焼結材料粉末は例えばサーメット原料粉末である。
また、上記焼結台７は通常、黒鉛やアルミナ等のセラミ
クスで作られたものか、又は鋼で作られ表面にセラミク
スの離型剤が塗布されたものである。

【００２８】ここで、焼結接合の過程における成形体２
（外層体３）の温度変化は、図９に示すように、常温Ｔ
0 から次第に温度が上昇し、軟化温度Ｔb を経て、焼結
温度Ｔs に達する。そして、一定時間の間、焼結温度Ｔ
s を保って焼結接合が行われ、焼結接合の完了後、再び
常温Ｔ0 まで温度が降下する。この場合、上記軟化温度
Ｔb とは、成形体２の底面５と焼結台７との間の摩擦の
影響によって、成形体２の下部の自由な収縮が妨げられ
るようになる程度まで、成形体２の軟化が進行するよう
な成形体２の温度として定義される。

【００２９】すなわち、成形体２は、上記軟化温度Ｔb
に達するまでは、その底面５０が焼結台７上を滑りなが
ら自由に収縮できる。しかし、軟化温度Ｔb に達する
と、成形体２中のマトリクス金属の軟化が進行し、その
底面５０と焼結台７との間の摩擦の影響によって、成形
体２の下部の自由な収縮が妨げられるようになる。

【００３０】そして、芯体１及び成形体２の寸法は、成
形体２の焼結途中における温度が軟化温度Ｔb に達する
前に、成形体２の収縮によって、成形体２の内周面２３
上部が芯体１の上方大径部１１に接触（図１（ｂ）参
照）するような寸法に、予め定められている。具体的に
は、成形体２の内周面２３と芯体１の大径部１１との間
の間隔ｄが、全体の大きさに対して十分狭くなるよう
に、芯体１と成形体２との間の寸法関係が定められてい
る。

【００３１】次に、このような構成よりなる本実施形態
の焼結接合の過程および作用について説明する。なお、
以下の説明において、図９に符号ａ, ｂ, ｃ, ｄで示す
各段階に、それぞれ図１（ａ）, （ｂ）, （ｃ）,
（ｄ）に示す状態が対応している。

【００３２】まず、図１（ａ）に示すように、焼結台７
上に載置した成形体２の中心孔２１内に芯体１を同軸に
配置し、これを真空中または無酸素雰囲気中で加熱す
る。すると、成形体２が焼結・収縮してゆき、成形体２
の温度が軟化温度Ｔb に達する前に、芯体１の上方大径
部１１の外周面に成形体２の内周面２３が接触する（図
１（ｂ）及び図９の符号ｂ参照）。

【００３３】そして、この芯体１と成形体２との接触部
分の接合力と、成形体２の収縮の進行とによって、成形
体２の全体を上方へ引き上げようとする力が発生する。
また、成形体２の収縮がさらに進行すると、芯体１と成
形体２との接合力も増加し、成形体２の収縮に伴って、
成形体２の底面５が焼結台７から浮き上がって行く（図
１（ｃ））。

【００３４】従って、芯体１の上方大径部１１に成形体
２が接触し、両者の接合が進行し始めた後では、成形体
２の底面５と焼結台７との間の摩擦の影響は次第に減少
し、最終的にはゼロになる。このため、この段階に入っ
てから成形体２の温度が軟化温度Ｔb に達しても、成形
体２下部の半径方向の自由な収縮が妨げられることはな
い。

【００３５】その後、成形体２は、その収縮に伴って芯
体１の外周面全体に渡って接触し、芯体１に焼結接合し
て行く。この際、芯体１の上方大径部１１の付近におい
ては、成形体２が芯体１の外周面形状に略対応した形状
に変形しながら接合して行く（図１（ｃ）〜（ｄ））。
そして、最終的に図１（ｄ）に示すような外層体３が形
成され、焼結接合体が完成する。このように、成形体２
の全体が芯体１の上方大径部１１側に引っ張られながら
接合して行くので、外層体３が上下に斜めにずれること
はなくなる。

【００３６】以上のことにより、成形体の収縮の不均衡
に起因する外層体の変形や大きな未接合部分の発生が防
止される。なお、本実施形態においても、外層体３と芯
体１との間に若干、上下の未接合部分４ａ, ４ｂが生ず
るので、これらの未接合部分４ａ, ４ｂを除いた接合良
好部分のみを製品に供することになる。また、上部の未
接合部分４ａについては、芯体１の上部における成形体
２との接合部分である上方大径部１１の幅（軸方向長
さ）を適切な値に抑えることで、その大きさを小さくす
ることができる。なお、下部の未接合部分４ｂの大きさ
を小さくする手段については、他の実施形態として後述
する。

【００３７】ここで、図１（ｄ）に示すように、焼結接
合体の外層体３の上部外周部分には、芯体１の上方大径
部１１に対応した張出し部分３５が生ずる。しかし、こ
の焼結接合体は通常、切削加工等の機械加工によって所
定の形状に加工され、その際に張出し部分３５も切削等
により同時に除去できるので、この張出し部分３５の存
在は問題とならない。

【００３８】ここで、図２（ａ）を参照して、芯体１及
び成形体２の具体的な寸法関係について説明する。芯体
１の各部の寸法は、成形体２を単独で焼結させた場合に
おけるその内径Ｄ₀及び軸方向長さＬ₀の寸法を基準と
して定められる。そして、図２（ａ）において、芯体１
の小径部１２の外径Ｄ₁＝Ｄ₀×１．００４〜１．０３
０、大径部１１の外径Ｄ₂＝Ｄ₁×１．０３０〜１．０
７０であることが好ましい。

【００３９】小径部１２の外径Ｄ₁が上記の範囲より小
さいと、芯体１と外層体３との接合が不十分となり、上
記の範囲より大きいと、外層体３が変形するなどの問題
を生ずるからである。また、上方大径部１１の外径Ｄ₂
が上記の範囲より大きいと、小径部１２側の部分に未接
合部分が発生するおそれがあるからである。

【００４０】次に、芯体１の上方大径部１１より下方の
部分の長さＬ₁はＬ₀とほぼ等しいことが好ましい。Ｌ
₁がＬ₀より一定以上大き過ぎると、上述したような成
形体２の引き上げの効果が生じないからであり、Ｌ₁が
Ｌ₀より小さ過ぎると、芯体１の上方大径部１１と成形
体２との接合部分の長さが大きくなり過ぎるので、上部
の未接合部分４ａが大きくなってしまうからである。

【００４１】また、小径部１２と上方大径部１１との間
をなだらかに連結する連結部１３の長さＬ₂は、短かす
ぎると連結部１３のカーブが急になって、連結部１３周
辺に未接合部分が発生するおそれがあるため、Ｌ₂＝Ｄ
₁×０．５０〜Ｌ₁の範囲とすることが好ましい。ま
た、この連結部１３の縦断面におけるカーブの形状は、
小径部１２と大径部１１との間をなだらかに連結するも
のであればよく、上記のように円弧、円弧以外の曲線、
又はこれらと直線とを組み合わせたもの等とすることが
できる。

【００４２】

【実施例】次に、図２を参照して、本実施形態の一実施
例について説明する。本実施例において、成形体２は、
Ｂ（粉末）：２．２重量％，Ｓｉ：３．２重量％，ＷＣ
（粉末）：３０重量％，Ｍｏ（粉末）：１５重量％, Ｎ
ｉ（粉末）：Ｂａｌ．の組成の焼結材料を回転ボールミ
ルによりエチルアルコール中で４８時間、混合粉砕し、
この粉砕粉末をＣＩＰ（冷間静水圧加圧）成形したもの
であり、芯体１はＳＵＳ４２０Ｊ２製である。また、図
２に示す芯体１と加圧成形体２の各部の寸法は、それぞ
れ次の表１に示す値とした。

【００４３】そして、焼結台７上において、芯体１を加
圧成形体２の中心孔２１内に同軸に配置し、真空中で加
熱して焼結接合体を得たところ、その上下の未接合部分
４ａ及び４ｂの深さは、それぞれ４mm及び５mmであっ
た。

【００４４】

【表１】次に、図３により、本発明の他の実施形態について説明
する。図３に示すように、本実施形態の焼結接合体は、
芯体１Ａと、加圧成形体２を焼結台７上において芯体１
Ａの外周面に焼結接合させてなる外層体３Ａ（図３
（ｄ）参照）とを備えている。そして、本実施形態の芯
体１Ａは、外層体３Ａの底面６側内周（底部内周）に対
応する下方大径部１６を有する点で、上記の実施形態と
異なり、その他の構成は上記の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態の芯体１Ａにおいては、上方大径
部１１と下方大径部１６との間に小径部１２′が形成さ
れている。

【００４５】この芯体１Ａの下方大径部１６は、小径部
１２′の外径寸法より大きく、上方大径部１１の外径寸
法より小さい外径寸法を有している。なお、この下方大
径部１６は、上方大径部１１の場合と異なり、外層体３
Ａの底面６側内周に対応する部分のみを指すものであ
る。

【００４６】また、芯体１Ａは、その下方大径部１６と
小径部１２′との間を、芯体１Ａの縦断面において円
弧、または円弧以外の曲線、さらにはこれらと直線との
組み合わせなどによりなだらかに連結する下方連結部１
７を有している。さらに、芯体１Ａは、下方大径部１６
から下方へ延び下方大径部１６と同一の外径寸法を有す
る下方延長部１８を有している。なお、この下方延長部
１８は、成形体２又は外層体３Ａとの接合に直接関与す
るものではなく、主に上記下方大径部１６を外層体３Ａ
の底面６側内周に対応する高さに形成するための製法上
の都合によるものである。

【００４７】次に、このような構成よりなる本実施形態
の焼結接合の過程および作用について説明する。図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態においても上
記の実施形態の場合と同様、焼結接合の過程において、
成形体２の温度が図９に示す軟化温度Ｔb に達する前
に、芯体１Ａの上方大径部１１の外周面に成形体２の内
周面２３が接触し、成形体２の収縮の進行に伴って、成
形体２の底面５が焼結台７から浮き上がって行く（図３
（ｃ））。

【００４８】その後、成形体２は、その収縮に伴って芯
体１Ａの外周面全体に渡って接触し、芯体１Ａに焼結接
合して行く。従って、本実施形態においても、上記の実
施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００４９】しかるに、本実施形態においては、最終的
に外層体３Ａの底面６側内周が、芯体１Ａの下方大径部
１６に対応し、しかも芯体１Ａの下方大径部１６と小径
部１２′との間が下方連結部１７によってなだらかに連
結され、成形体２の変形に対応するようになっているの
で、芯体１Ａと外層体３Ａとの間の下部の（外層体３Ａ
の底面６側内周における）未接合部分４ｂ′の大きさを
極めて小さくすることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、成形体の底面と焼結台
との間の摩擦の影響によって、成形体下部の半径方向の
自由な収縮が妨げられることはなく、成形体の全体が芯
体の上方大径部側に引っ張られながら接合して行くの
で、外層体が上下に斜めにずれることもなくなる。この
ため、成形体の収縮の不均衡に起因する外層体の変形や
大きな未接合部分の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による焼結接合体の一実施形態を、その
焼結接合の過程に従って示す縦断面図。

【図２】図１に示す芯体と成形体の、各部の寸法記号を
示す側面図。

【図３】本発明による焼結接合体の他の実施形態を、図
１の場合と同様に示す図。

【図４】従来の焼結接合体の第１の例を、その焼結接合
の過程に従って示す縦断面図。

【図５】図４に示す焼結接合体における、未接合部分の
発生原理を模式的に示す縦断面図。

【図６】従来の焼結接合体の第２の例を、その焼結接合
の過程に従って示す縦断面図。

【図７】従来の焼結接合体の第３の例を、図６の場合と
同様に示す図。

【図８】従来の焼結接合体の第４の例を、図６の場合と
同様に示す図。

【図９】焼結接合体の焼結接合の過程における、温度変
化の例を示すグラフ。

【符号の説明】

１, １Ａ, ８, １０, １０Ａ芯体２, ９, ２０, ２０Ａ成形体３, ３Ａ, ３０, ３０Ａ, ９０外層体５, ５０成形体の底面６外層体の底面７焼結台１１上方大径部１１ａ, １１ｂ大径部１２, １２′, １２０小径部１３, １３ａ上方連結部１６下方大径部１３ｂ, １７下方連結部Ｔb 軟化温度Ｔs 焼結温度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円柱形状をなす金属製の芯体と、略円筒形状をなす焼結材料粉末の加圧成形体を、焼結台
上において前記芯体の外周面に焼結接合させてなる外層
体とを備え、前記芯体は、前記外層体の上部内周に対応する上方大径
部と、この上方大径部より下方に形成されるとともに、
前記成形体を単独で焼結させた場合におけるその内径寸
法より大きく且つ前記上方大径部の外径寸法より小さい
外径寸法を有する小径部と、この小径部と前記上方大径
部との間を前記芯体の縦断面においてなだらかに連結す
る連結部とを有し、前記成形体の底面と前記焼結台との間の摩擦の影響によ
って、前記成形体の下部の自由な収縮が妨げられるよう
になる程度まで、前記成形体の軟化が進行するような前
記成形体の温度を軟化温度としたとき、前記芯体及び前記成形体の寸法は、前記成形体の焼結途
中における温度が前記軟化温度に達する前に、前記成形
体の収縮によって、前記成形体の内周が前記芯体の上方
大径部に接触するような寸法に、予め定められているこ
とを特徴とする芯体と外層体との焼結接合体。
【請求項２】前記芯体は、前記外層体の底部内周に対応するとともに、前記小径部
の外径寸法より大きく、前記上方大径部の外径寸法より
小さい外径寸法を有する下方大径部と、この下方大径部と、前記小径部との間を前記芯体の縦断
面においてなだらかに連結する下方連結部とを更に有す
ることを特徴とする請求項１記載の芯体と外層体との焼
結接合体。