JPH11315306A

JPH11315306A - 焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH11315306A
Application number: JP10125123A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sakata; 正昭坂田; Kenichi Shimodaira; 賢一下平
Original assignee: INJEX KK
Current assignee: INJEX KK
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度の焼結体を得ること、加工性に優れ、寸
法精度の高い焼結体を得ること。【解決手段】例えば金属粉末射出成形（ＭＩＭ）法によ
り金属粉末を含む成形体を製造する工程１Ｃと、この成
形体に対し脱脂処理する工程２Ｃと、この成形体を好ま
しくは静水圧加圧（ＣＩＰ）により加圧して圧密化する
工程３Ｃと、加圧がなされた成形体に対し機械加工する
工程４Ｃと、機械加工がなされた成形体を焼結して焼結
体を得る工程５Ｃとを経て製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属粉末を焼結し
てなる焼結体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属粉末を含む成形体を焼結して金属製
品を製造するに際し、成形体の製造方法として、金属粉
末と有機バインダーとを混合、混練し、この混練物を用
いて射出成形する金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal In
jection Molding ）法が知られている。

【０００３】このＭＩＭ法により製造された成形体は、
脱脂処理（脱バインダー処理）が施されて有機バインダ
ーが除去された後、焼結に供される。

【０００４】ところで、ＭＩＭ法による成形体は、射出
成形性を確保するため、有機バインダーをある程度多く
含有する必要があるが、そのために、脱脂された脱脂体
は、空隙部分が多くなる。このような脱脂体を焼結する
と、次のような欠点が生じる。

【０００５】焼結密度が低くなり、焼結体の空孔率が
高くなる。そのため、焼結体の機械的強度が低くなる。

【０００６】比較的高い焼結温度が必要となる。その
ため、焼結炉の負担が大きく、高価な設備を必要とした
り、消費エネルギーが大きいといった不利がある。

【０００７】高い寸法精度が得られない。例えば、肉
厚差が大きいような成形体の場合、得られた焼結体の変
形が生じ易い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高密
度の焼結体を得ること、あるいは、加工性に優れた、す
なわち寸法精度の高い焼結体を得ることができ、また、
焼結温度を低くすることができる焼結体の製造方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（11）の本発明により達成される。

【００１０】（１）金属粉末を含む成形体を製造する
工程と、前記成形体に対し脱脂処理する工程と、脱脂さ
れた成形体を焼結して焼結体を得る工程とを有する焼結
体の製造方法であって、前記脱脂処理の途中または後
で、前記成形体を加圧して圧密化することを特徴とする
焼結体の製造方法。

【００１１】（２）金属粉末を含む成形体を製造する
工程と、前記成形体に対し脱脂処理する工程と、脱脂さ
れた成形体を焼結して焼結体を得る工程とを有する焼結
体の製造方法であって、前記脱脂処理の途中または後
で、前記成形体を加圧して圧密化し、その後、焼結前に
該成形体に対し機械加工を施すことを特徴とする焼結体
の製造方法。

【００１２】（３）金属粉末を含む成形体を製造する
工程と、前記成形体に対し第１の脱脂処理を施す工程
と、前記成形体を加圧して圧密化する工程と、前記加圧
がなされた成形体に対し第２の脱脂処理を施す工程と、
脱脂がなされた成形体を焼結して焼結体を得る工程とを
有することを特徴とする焼結体の製造方法。

【００１３】（４）金属粉末を含む成形体を製造する
工程と、前記成形体に対し第１の脱脂処理を施す工程
と、前記成形体を加圧して圧密化する工程と、前記加圧
がなされた成形体に対し機械加工を施す工程と、前記機
械加工がなされた成形体に対し第２の脱脂処理を施す工
程と、脱脂がなされた成形体を焼結して焼結体を得る工
程とを有することを特徴とする焼結体の製造方法。

【００１４】（５）前記金属粉末は、ガスアトマイズ
法により製造されたものである上記（３）または（４）
に記載の焼結体の製造方法。

【００１５】（６）前記加圧は、等方的に行われる上
記（１）ないし（５）のいずれかに記載の焼結体の製造
方法。

【００１６】（７）前記加圧は、静水圧加圧である上
記（６）に記載の焼結体の製造方法。

【００１７】（８）前記静水圧加圧は、常温または常
温付近の温度で行われる上記（７）に記載の焼結体の製
造方法。

【００１８】（９）前記加圧の圧力は、１〜１００t/
cm² である上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の
焼結体の製造方法。

【００１９】（10）前記成形体の製造は、金属粉末射
出成形により行われる上記（１）ないし（９）のいずれ
かに記載の焼結体の製造方法。

【００２０】（11）脱脂処理開始前の成形体中におけ
る金属粉末の含有量が７０〜９８wt％である上記（１）
ないし（10）のいずれかに記載の焼結体の製造方法。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の焼結体の製造方法
について詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明の焼結体の製造方法の第１
実施形態を示す工程図、図５ないし図８は、それぞれ、
各工程における成形体等の断面構造（内部金属組織）を
示す模式図である。以下、焼結体の製造方法の第１実施
形態について、各図を参照しつつ説明する。

【００２３】［１Ａ］成形体の製造成形体の製造方法は、特に限定されず、通常の圧粉成形
等によるものでもよいが、本発明では、金属粉末射出成
形（ＭＩＭ）法により製造されたものが好ましい。

【００２４】この金属粉末射出成形法は、比較的小型の
ものや、複雑で微細な形状の金属焼結品を製造すること
ができ、また、その機械的強度も高いという利点を有す
るので、本発明を適用する上でその効果が有効に発揮さ
れ、好ましい。

【００２５】以下、ＭＩＭ法による成形体の製造につい
て説明する。

【００２６】まず、金属粉末と結合材（有機バインダ
ー）とを用意し、これらを混練機により混練し、混練物
（コンパウンド）を得る。

【００２７】金属粉末を構成する金属材料（以下単に
「金属材料」と言う）としては、特に限定されず、例え
ば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ等のうちの少なくとも１
種、あるいはこれらのうちの少なくとも１種を含む（主
とする）合金が挙げられる。

【００２８】特に、本発明では、加工性の向上が図れる
ことから、最終的に得られる焼結体の金属材料が比較的
高硬度あるいは難加工性のものとなるようなものが好ま
しい。その具体例としては、ステンレス鋼（例えば、Ｓ
ＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２
９Ｊ１、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４０、
ＳＵＳ６３０）、ダイス鋼、高速度工具鋼等に代表され
るＦｅ系合金、ＴｉまたはＴｉ系合金、ＷまたはＷ系合
金、Ｃｏ系超硬合金、Ｎｉ系サーメット等が挙げられ
る。

【００２９】また、金属粉末の平均粒径は、特に限定さ
れないが、通常、５０μm 以下が好ましく、０．１〜４
０μm 程度がより好ましく、０．２〜２０μm 程度がさ
らに好ましい。平均粒径が大き過ぎると、他の条件によ
っては、焼結密度の向上が不十分となることがある。

【００３０】なお、金属粉末の製造方法は、特に限定さ
れず、例えば水またはガスアトマイズ法、還元法、カル
ボニル法、粉砕法により製造されたものを用いることが
できる。

【００３１】結合材としては、例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの
ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチ
ルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等
のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビ
ニルアルコール、またはこれらの共重合体等の各種樹脂
や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステ
アリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高
級脂肪酸アミド等が挙げられ、これらのうちの１種また
は２種以上を混合して用いることができる。

【００３２】また、さらに可塑剤が添加されていてもよ
い。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル
（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステ
ル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が
挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合し
て用いることができる。

【００３３】なお、前記混練に際しては、前記金属粉
末、結合材、可塑剤の他に、例えば、潤滑剤、酸化防止
剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応
じ添加することができる。

【００３４】混練条件は、用いる金属粉末の金属組成や
粒径、結合材、添加剤の組成およびその配合量等の諸条
件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度：２
０〜２００℃程度、混練時間：２０〜２１０分程度とす
ることができる。混練物は、必要に応じ、ペレット（小
塊）化される。ペレットの粒径は、例えば、１〜１０mm
程度とされる。

【００３５】次に、前記で得られた混練物または該混練
物より造粒されたペレットを用いて、射出成形機により
射出成形し、所望の形状、寸法の成形体を製造する。こ
の場合、成形金型の選択により、複雑で微細な形状の成
形体をも容易に製造することができる。

【００３６】なお、製造される成形体の形状、寸法は、
以後の脱脂および焼結による成形体の収縮分を見込んで
決定される。

【００３７】射出成形の成形条件としては、用いる金属
粉末の金属組成や粒径、結合材の組成およびその配合量
等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、材料
温度が好ましくは２０〜２００℃程度、射出圧力が好ま
しくは３０〜１５０kgf/cm²程度とされる。

【００３８】このようにして得られた成形体１の断面構
造は、図５に示すように、結合材１０中に、金属粉末２
０と空孔３０とがほぼ均一に分散した状態となってい
る。

【００３９】成形体１中の金属粉末の含有量は、７０〜
９８wt％程度であるのが好ましく、８２〜９８wt％程度
であるのがより好ましい。７０wt％未満では、成形体を
焼結した際の収縮率が増大し、寸法精度が低下し、ま
た、焼結体における空孔率や含有Ｃ量が増大する傾向を
示す。また、９８wt％を超えると、相対的に結合材１０
の含有量が減るので、成形時における流動性が乏しくな
り、射出成形が不能または困難となるか、あるいは成形
体の組成が不均一となる。

【００４０】［２Ａ］成形体の脱脂処理前記工程［１Ａ］で得られた成形体に対し、脱脂処理
（脱バインダー処理）を施す。

【００４１】この脱脂処理としては、非酸化性雰囲気、
例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０^-1〜１×
１０^-6 Torr ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス等の
不活性ガス中で、熱処理を行うことによりなされる。

【００４２】この場合、脱脂処理の条件としては、好ま
しくは温度１５０〜７５０℃程度で０．５〜４０時間程
度、より好ましくは温度２５０〜６５０℃程度で１〜２
４時間程度とされる。

【００４３】また、このような熱処理による脱脂は、種
々の目的（例えば脱脂時間の短縮の目的）で、複数の工
程（段階）に分けて行われてもよい。この場合、例え
ば、前半を低温で、後半を高温で脱脂処理するような方
法や、低温と高温を繰り返し行う方法が挙げられる。

【００４４】なお、この脱脂処理は、他の方法、例え
ば、結合材や添加剤中の特定成分を所定の溶媒（液体、
気体）を用いて溶出させることにより行ってもよい。

【００４５】このようにして得られた脱脂体２の断面構
造は、図６に示すように、結合材１０が存在していた部
分が空隙４０となる。

【００４６】［３Ａ］成形体の加圧前記工程［２Ａ］で得られた脱脂処理終了後の成形体
（脱脂体２）に対し圧力を加え、圧密化する。

【００４７】加圧の方法としては、特に限定されず、例
えば、圧延、プレスのような成形体に対し特定の方向に
加圧する方法や、静水圧加圧のような成形体に対し等方
的に加圧する方法が挙げられるが、後者の方法が好まし
く、特に静水圧加圧が好ましい。以下、この静水圧加圧
について説明する。

【００４８】静水圧加圧としては、常温または常温付近
の温度（例えば５〜６０℃）で加圧されるＣＩＰ（Cold
Isostatic press）と、加熱下（例えば８０℃以上）で
加圧されるＨＩＰ（Hot Isostatic press ）とがある
が、設備が簡素なことから前者が好ましい。また、特に
三次元形状、複雑な形状の成形体に対しては、後述する
被膜に耐熱性を要求されないこと等から、前者が好まし
い。

【００４９】静水圧加圧の具体的な方法としては、成形
体３の表面を液体遮断性のある被膜（図示せず）で覆
い、これを静水圧加圧装置に装填し、静水圧加圧を施
す。ＣＩＰの場合、被膜としては、例えば、天然ゴム、
イソプレンゴムのようなゴム材料を用いることができ
る。この被膜は、例えばディッピングにより形成するこ
とができる。

【００５０】静水圧加圧（等方的加圧）の圧力は、特に
限定されないが、１〜１００t/cm²程度であるのが好ま
しく、３〜８０t/cm² 程度であるのがより好ましい。こ
の圧力が低過ぎると、十分な効果（圧密化による空孔率
の低減）が期待できない場合があり、また、圧力を前記
上限値よりさらに高くしても、効果の向上が見られず、
また、大型の装置が必要となり設備が高価になるという
問題を生ずる。

【００５１】このようにして得られた加圧後の成形体３
の断面構造は、図７に示すように、加圧により圧縮され
て高密度化され、金属粉末２０間の空隙４０が大幅に減
少する。加圧の条件等によっては、空隙４０がほとんど
残存しない程度とすることもできる。

【００５２】なお、成形体３の表面の被膜は、加圧後、
これを剥離除去してもよいが、通常は、以後の焼結にお
ける熱により消失させることができるので、別途被膜除
去工程を設けなくてもよい。

【００５３】［４Ａ］成形体の焼結以上のようにして得られた脱脂および加圧後の成形体３
を焼結炉で焼成して焼結し、金属焼結体を製造する。

【００５４】図８に示すように、焼結により金属粉末２
０が拡散、粒成長し、結晶粒５０となる。この場合、空
隙４０は消滅し、全体として緻密な、すなわち高密度、
低空孔率の焼結体４が得られる。特に、焼結前の成形体
は、加圧により空隙４０が大幅に減少されているため、
加圧を施さない場合に比べ、より高密度、低空孔率の焼
結体４が得られる。

【００５５】焼結における焼結温度は、例えば、金属組
成がＦｅまたはＦｅ系合金の場合、好ましくは９５０〜
１４００℃程度、より好ましくは１１００〜１３５０℃
程度とされ、ＴｉまたはＴｉ系合金の場合、好ましくは
９００〜１３５０℃程度、より好ましくは１０００〜１
３００℃程度とされ、ＷまたはＷ系合金の場合、好まし
くは１１００〜１６００℃程度、より好ましくは１２０
０〜１５００℃程度とされる。

【００５６】焼結温度は、高いほど焼結時間の短縮にと
って有利であるが、焼結温度が高すぎると、焼結炉や焼
結治具への負担が大きく、消耗等によりその寿命が短く
なる。本発明では、前記工程［３Ａ］を設けているた
め、金属粉末２０同士が接触しており、加圧により生じ
た内部応力を解除するために金属の拡散がより低い温度
から発現し、よって、焼結温度を下げることまたは焼結
時間を短縮することができ、有利である。焼結温度が低
いということは、焼結性の向上に寄与し、その結果、従
来合金化が困難であった金属組成のものも、容易に可能
となる。

【００５７】なお、焼結温度は、前述した範囲内または
範囲外で、経時的に変動（上昇または下降）してもよ
い。

【００５８】焼結時間は、前述したような焼結温度の場
合、好ましくは０．５〜８時間程度、より好ましくは１
〜５時間程度とされる。

【００５９】また、焼結雰囲気は、水素を含まない非酸
化性雰囲気とされるのが好ましい。これにより、焼結時
の安全性が向上するとともに、焼結体の空孔率の低減に
寄与する。

【００６０】好ましい焼結雰囲気としては、１×１０^-2
Torr 以下（より好ましくは１×１０^-2〜１×１０^-6 T
orr ）の減圧（真空）下、または１〜７６０Torrの窒素
ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気であるのが好
ましい。

【００６１】なお、焼結雰囲気は、焼結の途中で変化し
てもよい。例えば、最初に１×１０^-2〜１×１０^-6 Tor
r の減圧（真空）下とし、途中で前記のような不活性ガ
スに切り替えることができる。

【００６２】以上のような条件で焼結を行うことによ
り、さらなる空孔率の低減、すなわち焼結体の高密度化
に寄与するとともに、高い寸法精度が得られ、また、焼
結の効率が良く、より短い焼結時間で焼結を行うことが
でき、焼結作業の安全性も高く、生産性も向上する。

【００６３】また、焼結は、２段階またはそれ以上で行
ってもよい。例えば、焼結条件の異なる第１の焼結と第
２の焼結とを行うことができる。この場合、第２の焼結
の焼結温度を、第１の焼結の焼結温度より高い温度とす
ることができる。これにより、焼結の効率がさらに向上
し、空孔率の更なる低減を図ることができる。

【００６４】なお、本発明においては、任意の目的で、
工程［１Ａ］の前工程、工程［１Ａ］〜［４Ａ］の間に
存在する中間工程、または工程［４Ａ］の後工程が存在
していてもよい。例えば、工程［１Ａ］と工程［２Ａ］
との間に、成形体を加圧する工程があってもよい。

【００６５】次に、本発明の焼結体の製造方法の第２実
施形態について説明する。

【００６６】図２は、本発明の焼結体の製造方法の第２
実施形態を示す工程図、図９および図１０は、それぞ
れ、第１の脱脂処理後および加圧後における成形体の断
面構造（内部金属組織）を示す模式図である。この第２
実施形態は、脱脂処理の途中で成形体の加圧を行うもの
であり、その他は、前記第１実施形態と同様である。以
下、各図を参照しつつ説明する。

【００６７】［１Ｂ］成形体の製造前記工程［１Ａ］と同じ（図５参照）。

【００６８】なお、金属粉末の製造方法としてアトマイ
ズ法を採用する場合、本実施形態では、特にガスアトマ
イズ法により製造された金属粉末に適している。その理
由は、後に詳述する。

【００６９】［２Ｂ］成形体の第１の脱脂処理（中間脱
脂）前記工程［１Ｂ］で得られた成形体に対し、脱脂処理
（脱バインダー処理）を施す。この脱脂処理は、少なく
とも２度に分けて行われ、本工程では、初回の脱脂処理
を行う。

【００７０】この第１の脱脂処理としては、非酸化性雰
囲気、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０^-1
〜１×１０^-6 Torr ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガ
ス等の不活性ガス中で、熱処理を行うことによりなされ
る。

【００７１】この場合、脱脂処理の条件としては、好ま
しくは温度１５０〜５５０℃程度で０．５〜３０時間程
度、より好ましくは温度２５０〜４５０℃程度で１〜２
０時間程度とされる。

【００７２】なお、この脱脂処理は、他の方法、例え
ば、結合材や添加剤中の特定成分を所定の溶媒（液体、
気体）を用いて溶出させることにより行ってもよい。

【００７３】このようにして得られた脱脂体２の断面構
造は、図９に示すように、結合材１０を一部残した状態
で、結合材１０が除去された部分が空隙４０となる。

【００７４】なお、結合材１０の残存率（結合材１０の
全体量に対する残存量の割合）は、特に限定されず、例
えば１０〜９５％程度、特に３０〜８０％とすることが
できる。

【００７５】［３Ｂ］成形体の加圧前記工程［２Ｂ］で得られた中間脱脂処理終了後の成形
体２ａに対し圧力を加え、圧密化する。

【００７６】加圧方法、加圧温度、圧力等については、
前記工程［３Ａ］と同様である。

【００７７】結合材１０の一部が残存し、これにより金
属粉末２０同士が結合された状態の成形体２ａに対し加
圧するため、加圧に際し、成形体２ａの崩壊、欠損、ひ
び割れ等の欠陥をより確実に防止することができる。

【００７８】また、そのため、成形体に関する条件や加
圧の条件の範囲を広くとることができる。例えば、ガス
アトマイズ法により製造された金属粉末は、その粒形状
が球形に近く、水アトマイズ法により製造された金属粉
末に比べ表面に凹凸が少ない（金属粉末同士の結合力が
弱い）ので、脱脂処理終了後に加圧する前記第１の実施
形態により製造する場合には、加圧時の前記欠陥を防止
するために、金属粉末の粒径分布を比較的広くするか、
あるいは加圧に際しての圧力等の条件を適度に調整する
必要があるが、第２の実施形態では、前述したように、
加圧時の成形体２ａの欠陥発生を防止する効果が高いの
で、このような金属粉末の粒径や加圧条件を緩和するこ
と、すなわちより広い範囲で選択することができる。そ
の結果、得られた焼結体の機械的特性をより向上させる
こともできる。このような理由から、第２の実施形態
は、ガスアトマイズ法により製造された金属粉末を用い
る場合に、有用性が高い。

【００７９】なお、水アトマイズ法やその他の方法によ
り製造された金属粉末を用いる場合でも、同様の利点が
得られ、これを用いてもよいことは、言うまでもない。

【００８０】加圧後の成形体２ｂの断面構造は、図１０
に示すように、加圧により圧縮されて高密度化され、金
属粉末２０間の空隙４０が大幅に減少する。加圧の条件
等によっては、空隙４０がほとんど残存しない程度とす
ることもできる。また、金属粉末２０間には、中間脱脂
処理で除去されなかった結合材１０が残存している。

【００８１】なお、成形体２ｂの表面の被膜は、加圧
後、これを剥離除去してもよいが、通常は、以後の第２
の脱脂処理または焼結における熱により消失させること
ができるので、別途被膜除去工程を設けなくてもよい。

【００８２】［４Ｂ］成形体の第２の脱脂処理（最終脱
脂）前記工程［３Ｂ］で得られた成形体２ｂに対し、２回目
（最終回）の脱脂処理を行う。

【００８３】この第２の脱脂処理としては、非酸化性雰
囲気、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０^-1
〜１×１０^-6 Torr ）、あるいは窒素ガス、アルゴンガ
ス等の不活性ガス中で、熱処理を行うことによりなされ
る。

【００８４】この場合、脱脂処理の条件としては、好ま
しくは温度２５０〜７５０℃程度で０．５〜３０時間程
度、より好ましくは温度３００〜６５０℃程度で１〜２
０時間程度とされる。

【００８５】脱脂方法、脱脂の雰囲気、脱脂温度、脱脂
時間等の各条件は、それぞれ、前記第１の脱脂処理と同
一でも、異なっていてもよいが、より良好な脱脂を行う
ために、脱脂温度は、第１の脱脂処理に比べて高く設定
するのが好ましい。

【００８６】また、第２の脱脂処理は、複数の工程（段
階）に分けて行われてもよい。

【００８７】なお、この脱脂処理は、他の方法、例え
ば、結合材や添加剤中の特定成分を所定の溶媒（液体、
気体）を用いて溶出させることにより行ってもよい。

【００８８】このようにして得られた脱脂体の断面構造
は、図７に示すように、一部残存していた結合材１０が
除去され、空隙４０となる。しかし、既に加圧により圧
縮されているため、この空隙４０の体積は少ない。

【００８９】［５Ｂ］成形体の焼結以上のようにして得られた脱脂体を焼結炉で焼成して焼
結し、金属焼結体を製造する。

【００９０】焼結条件、作用・効果、焼結体の断面構造
（図８参照）等は、前記工程［４Ａ］で述べたのと同様
である。

【００９１】なお、本発明においては、任意の目的で、
工程［１Ｂ］の前工程、工程［１Ｂ］〜［５Ｂ］の間に
存在する中間工程、または工程［５Ｂ］の後工程が存在
していてもよい。例えば、工程［１Ｂ］と工程［２Ｂ］
との間に、成形体を加圧する工程があったり、工程［４
Ｂ］と工程［５Ｂ］との間に、成形体を加圧する工程が
あったりしてもよい。

【００９２】次に、本発明の焼結体の製造方法の第３実
施形態について説明する。

【００９３】図３は、本発明の焼結体の製造方法の第３
実施形態を示す工程図、図１１および図１２は、それぞ
れ、機械加工後の各工程における成形体等の断面構造
（内部金属組織）を示す模式図である。この第３実施形
態は、成形体の加圧後、機械加工を施すものであり、そ
の他は、前記第１実施形態と同様である。以下、各図を
参照しつつ説明する。

【００９４】［１Ｃ］成形体の製造前記工程［１Ａ］と同じ（図５参照）。

【００９５】［２Ｃ］成形体の脱脂処理前記工程［２Ａ］と同じ（図６参照）。

【００９６】［３Ｃ］成形体の加圧前記工程［３Ａ］と同じ（図７参照）。

【００９７】［４Ｃ］機械加工加圧後の成形体に対し、所定の機械加工を施す。機械加
工の種類としては、例えば図１１に示すような孔あけ加
工や、切削加工、研削加工、研磨加工、プレス抜き加工
等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組
み合わせて行うことができる。

【００９８】焼結前の成形体（脱脂体）は、焼結体に比
べて硬度が低いため、金属組成にかかわらず、このよう
な機械加工を容易に行うことができる。すなわち、加工
性に優れている。従って、孔５を形成する等に際して
も、その形状や寸法をコントロールし易く、寸法精度が
向上する。また、焼結体に対し加工を行う場合に比べ、
複雑で微細な形状の加工にも有利である。

【００９９】また、脱脂後および加圧後の成形体は、圧
密化され、金属粉末の分散性が向上しているので、この
ような成形体に対し機械加工（孔あけ加工）を施す場
合、脱脂前の成形体や未加圧の成形体に対し機械加工す
る場合に比べ、完成した焼結体４における孔５の形状、
寸法の変動が少なく、特に孔５の内径や深さに関する寸
法誤差が小さくなり、寸法精度が向上する。

【０１００】なお、成形体に形成する孔５の寸法は、以
後の焼結による成形体の収縮分を見込んで決定される。

【０１０１】以上のような内容は、孔あけ加工以外の機
械加工についても同様である。

【０１０２】［５Ｃ］成形体の焼結前記工程［４Ａ］と同じ（図１２参照）。

【０１０３】なお、本発明においては、任意の目的で、
工程［１Ｃ］の前工程、工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］の間に
存在する中間工程、または工程［５Ｃ］の後工程が存在
していてもよい。例えば、工程［１Ｃ］と工程［２Ｃ］
との間に、成形体を加圧する工程があったり、工程［４
Ｃ］と工程［５Ｃ］との間に、成形体を加圧する工程が
あったりしてもよい。

【０１０４】次に、本発明の焼結体の製造方法の第４実
施形態について説明する。

【０１０５】図４は、本発明の焼結体の製造方法の第４
実施形態を示す工程図、図１３は、機械加工を施した際
の成形体の断面構造（内部金属組織）を示す模式図であ
る。この第４実施形態は、成形体の加圧後、特に成形体
の加圧後第２の脱脂処理前に、機械加工を施すものであ
り、その他は、前記第２実施形態と同様である。以下、
各図を参照しつつ説明する。

【０１０６】［１Ｄ］成形体の製造前記工程［１Ｂ］と同じ（図５参照）。

【０１０７】［２Ｄ］成形体の第１の脱脂処理（中間脱
脂）前記工程［２Ｂ］と同じ（図９参照）。

【０１０８】［３Ｄ］成形体の加圧前記工程［３Ｂ］と同じ（図１０参照）。

【０１０９】［４Ｄ］機械加工加圧後の成形体に対し、所定の機械加工を施す（図１３
参照）。機械加工の種類としては、前記工程［４Ｃ］で
述べたのと同様のものが挙げられる。

【０１１０】焼結前の成形体は、焼結体に比べて硬度が
低いため、金属組成にかかわらず、このような機械加工
を容易に行うことができる。すなわち、加工性に優れて
いる。従って、孔５を形成する等に際しても、その形状
や寸法をコントロールし易く、寸法精度が向上する。ま
た、焼結体に対し加工を行う場合に比べ、複雑で微細な
形状の加工にも有利である。

【０１１１】また、中間脱脂処理後および加圧後の成形
体は、圧密化され、金属粉末の分散性が向上しているの
で、このような成形体に対し機械加工（孔あけ加工）を
施す場合、脱脂処理開始前の成形体や未加圧の成形体に
対し機械加工する場合に比べ、完成した焼結体４におけ
る孔５の形状、寸法の変動が少なく、特に孔５の内径や
深さに関する寸法誤差が小さくなり、寸法精度が向上す
る。

【０１１２】また、図１３に示すように、結合材１０の
一部が残存し、これにより金属粉末２０同士が結合され
た状態の成形体２ｂに対し機械加工を施すため、機械加
工の際に、振動や衝撃等により成形体２ｂに崩壊、欠
損、ひび割れ等の欠陥が生じることをより確実に防止す
ることができる。

【０１１３】なお、成形体に形成する孔５の寸法は、以
後の焼結による成形体の収縮分を見込んで決定される。

【０１１４】以上のような内容は、孔あけ加工以外の機
械加工についても同様である。

【０１１５】［５Ｄ］成形体の第２の脱脂処理（最終脱
脂）前記工程［４Ｂ］と同じ。

【０１１６】なお、得られた成形体３の断面構造は、図
１１に示すように、一部残存していた結合材１０が除去
され、空隙４０となる。しかし、既に加圧により圧縮さ
れているため、この空隙４０の体積は少ない。

【０１１７】また、機械加工による加工部位、すなわち
孔５の変形等も極めて少なく、高い加工精度が維持され
る。

【０１１８】［６Ｄ］成形体の焼結前記工程［５Ｂ］と同じ（図１２参照）。

【０１１９】なお、本発明においては、任意の目的で、
工程［１Ｄ］の前工程、工程［１Ｄ］〜［６Ｄ］の間に
存在する中間工程、または工程［６Ｄ］の後工程が存在
していてもよい。例えば、工程［１Ｄ］と工程［２Ｄ］
との間に、成形体を加圧する工程があったり、工程［４
Ｄ］と工程［５Ｄ］との間に、成形体を加圧する工程が
あったり、工程［５Ｄ］と工程［６Ｄ］との間に、脱脂
済の成形体を加圧する工程があったりしてもよい。

【０１２０】

【実施例】次に、本発明の焼結体の製造方法の具体的実
施例について説明する。

【０１２１】（実施例１ａ）金属粉末として、水アトマ
イズ法により製造された平均粒径９μm のステンレス鋼
（ＳＵＳ３１６／組成：Ｆｅ−18wt％Ｃｒ−12wt％Ｎｉ
− 2.5wt％Ｍｏ合金）粉末を用意した。

【０１２２】この金属粉末：９４wt％に、ポリスチレン
（ＰＳ）：１．９wt％、エチレン−酢酸ビニル共重合体
（ＥＶＡ）：１．８wt％およびパラフィンワックス：
１．５wt％から構成される結合材と、ジブチルフタレー
ト（可塑剤）：０．８wt％とを混合し、これらを混練機
にて１１５℃×１時間の条件で混練した。

【０１２３】次に、この混練物を粉砕、分級して平均粒
径３mmのペレットとし、該ペレットを用い、射出成形機
にて金属粉末射出成形（ＭＩＭ）し、直径１１．５mm×
高さ２８．７mm（焼結後の目標寸法：直径１０mm×高さ
２５mm）の円柱状の成形体（各２００個）を製造した。
射出成形時における成形条件は、金型温度３０℃、射出
圧力１１０kgf/cm² であった。

【０１２４】なお、成形体中における金属粉末の含有量
は、約９３．６wt％であった。

【０１２５】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて脱脂処理を行った。脱脂条件は、１×１０^-3 Torr
の減圧下で、３００℃×１時間、続いて５００℃まで昇
温し、１時間保持した。

【０１２６】次に、脱脂後の成形体の全表面に、ディッ
ピングによりイソプレンゴム製の被膜（厚さ０．３mm）
を形成した。この被膜で覆われた成形体を、静水圧加圧
機（株式会社神戸製鋼所製）にセットし、静水圧加圧
（ＣＩＰ）を施した。その条件は、温度２２℃、圧力６
t/cm² であった。

【０１２７】次に、加圧後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１３００℃×３時間とした。

【０１２８】なお、この焼結により、被膜は消失した。

【０１２９】（実施例２ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２２℃、圧力５０t/cm² とした以外は、実施
例１ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１３０】（実施例３ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２２℃、圧力１００t/cm² とした以外は、実
施例１ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１３１】（実施例４ａ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例１ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１３２】（実施例５ａ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例２ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１３３】（実施例６ａ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例３ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１３４】（比較例１ａ）成形体の静水圧加圧を省略
し、焼結工程における焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で
１３５０℃×３．５時間とした以外は、実施例１ａと同
様にして、焼結体を製造した。

【０１３５】（実施例７ａ）金属粉末として、ガスアト
マイズ法により製造された平均粒径６μm のＴｉ粉末を
用意した。

【０１３６】この金属粉末：９２wt％に、ポリスチレン
（ＰＳ）：２．１wt％、エチレン−酢酸ビニル共重合体
（ＥＶＡ）：２．４wt％およびパラフィンワックス：
２．２wt％から構成される結合材と、ジブチルフタレー
ト（可塑剤）：１．３wt％とを混合し、これらを混練機
にて１１５℃×１時間の条件で混練した。

【０１３７】次に、この混練物を粉砕、分級して平均粒
径３mmのペレットとし、該ペレットを用い、射出成形機
にて金属粉末射出成形（ＭＩＭ）し、直径１１．２mm×
高さ２８mm（焼結後の目標寸法：直径１０mm×高さ２５
mm）の円柱状の成形体（各２００個）を製造した。射出
成形時における成形条件は、金型温度３０℃、射出圧力
１１０kgf/cm² であった。

【０１３８】なお、成形体中における金属粉末の含有量
は、約９１．５wt％であった。

【０１３９】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて脱脂処理を行った。脱脂条件は、１×１０^-3 Torr
の減圧下で、２９０℃×１時間、続いて４５０℃まで昇
温し、１時間保持した。

【０１４０】次に、脱脂後の成形体の全表面に、前記と
同様の被膜を形成した後、この成形体を、前述の静水圧
加圧機にセットし、静水圧加圧（ＣＩＰ）を施した。そ
の条件は、温度２７℃、圧力１５t/cm² であった。

【０１４１】次に、加圧後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１１５０℃×３時間とした。

【０１４２】なお、この焼結により、被膜は消失した。

【０１４３】（実施例８ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２７℃、圧力４０t/cm² とした以外は、実施
例７ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１４４】（実施例９ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２７℃、圧力８０t/cm² とした以外は、実施
例７ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１４５】（実施例１０ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１００℃×３時間とした以
外は、実施例７ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１４６】（実施例１１ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１００℃×３時間とした以
外は、実施例８ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１４７】（実施例１２ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１５０℃×２．５時間とし
た以外は、実施例９ａと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０１４８】（比較例２ａ）成形体の静水圧加圧を省略
し、焼結工程における焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で
１２２０℃×３．５時間とした以外は、実施例７ａと同
様にして、焼結体を製造した。

【０１４９】（実施例１３ａ）金属粉末として、還元法
により製造された平均粒径３μm のＷ粉末、平均粒径２
μm のＮｉ粉末および平均粒径１２μm のＣｕ粉末を用
意した。

【０１５０】Ｗ粉末：９２wt％、Ｎｉ粉末：２．５wt％
およびＣｕ粉末：１wt％に、ポリスチレン（ＰＳ）：
１．２wt％、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）：１．４wt％およびパラフィンワックス：１．３wt
％から構成される結合材と、ジブチルフタレート（可塑
剤）：０．６wt％とを混合し、これらを混練機にて１０
０℃×１時間の条件で混練した。

【０１５１】次に、この混練物を粉砕、分級して平均粒
径３mmのペレットとし、該ペレットを用い、射出成形機
にて金属粉末射出成形（ＭＩＭ）し、直径１２．６mm×
高さ３１．５mm（焼結後の目標寸法：直径１０mm×高さ
２５mm）の円柱状の成形体（各２００個）を製造した。
射出成形時における成形条件は、金型温度３０℃、射出
圧力１１０kgf/cm² であった。

【０１５２】なお、成形体中における３種の金属粉末の
合計含有量は、約９５wt％であった。

【０１５３】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて脱脂処理を行った。脱脂条件は、１×１０^-3 Torr
の減圧下で、２８０℃×１時間、続いて５００℃まで昇
温し、１．５時間保持した。

【０１５４】次に、脱脂後の成形体の全表面に、前記と
同様の被膜を形成した後、この成形体を、前述の静水圧
加圧機にセットし、静水圧加圧（ＣＩＰ）を施した。そ
の条件は、温度３５℃、圧力８t/cm² であった。

【０１５５】次に、加圧後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１３５０℃×３時間とした。

【０１５６】なお、この焼結により、被膜は消失した。

【０１５７】（実施例１４ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の
条件を、温度３５℃、圧力３０t/cm² とした以外は、実
施例１３ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１５８】（実施例１５ａ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の
条件を、温度３５℃、圧力６５t/cm² とした以外は、実
施例１３ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１５９】（実施例１６ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３５０℃×２．５時間とし
た以外は、実施例１３ａと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０１６０】（実施例１７ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３００℃×３時間とした以
外は、実施例１４ａと同様にして、焼結体を製造した。

【０１６１】（実施例１８ａ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３００℃×２．５時間とし
た以外は、実施例１５ａと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０１６２】（比較例３ａ）成形体の静水圧加圧を省略
し、焼結工程における焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で
１４００℃×３．５時間とした以外は、実施例１３ａと
同様にして、焼結体を製造した。

【０１６３】＜品質・特性の評価＞実施例１ａ〜１８ａ
および比較例１ａ〜３ａの各焼結体を多方向に切断し、
それらの切断端面を目視観察したところ、いずれも、焼
結欠陥等は発見されず、良好な品質の焼結体であった。

【０１６４】また、各焼結体の相対密度（１００−空孔
率：単位［％］）および引張強さ（単位［Ｎ/mm²］）を
測定した。その結果を下記表１〜表３に示す。

【０１６５】

【表１】

【０１６６】

【表２】

【０１６７】

【表３】

【０１６８】各表に示すように、実施例１ａ〜１８ａの
焼結体は、いずれも、成形体に加圧をしていない比較例
１ａ〜３ａに比べ、低い焼結温度または短い焼結時間
で、より高密度化が図れ、機械的強度が向上しているこ
とが確認された。

【０１６９】（実施例１ｂ）金属粉末としてガスアトマ
イズ法により製造された平均粒径１０μm のステンレス
鋼（ＳＵＳ３１６）粉末を用いた以外は実施例１ａと同
様にして、金属粉末射出成形（ＭＩＭ）による成形体
（各２００個）を製造した。なお、成形体中における金
属粉末の含有量は、約９３．６wt％であった。

【０１７０】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて第１の脱脂処理（中間脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、２８０℃×１時間と
した。

【０１７１】次に、中間脱脂後の成形体に対し、実施例
１ａと同一方法、同一条件で静水圧加圧（ＣＩＰ）を施
した。

【０１７２】次に、加圧後の成形体に対し、脱脂炉を用
いて第２の脱脂処理（最終脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、５００℃×１時間と
した。なお、この最終脱脂により、被膜は消失した。

【０１７３】次に、脱脂後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１３００℃×３時間とした。

【０１７４】（実施例２ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２２℃、圧力５０t/cm² とした以外は、実施
例１ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１７５】（実施例３ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２２℃、圧力１００t/cm² とした以外は、実
施例１ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１７６】（実施例４ｂ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例１ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１７７】（実施例５ｂ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例２ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１７８】（実施例６ｂ）焼結工程における焼結条件
を、Ａｒガス雰囲気中で１２５０℃×２．５時間とした
以外は、実施例３ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１７９】（比較例１ｂ）成形体の静水圧加圧を省略
し（この間、成形体を常温で１時間放置）、焼結工程に
おける焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で１３５０℃×
３．５時間とした以外は、実施例１ｂと同様にして、焼
結体を製造した。

【０１８０】（実施例７ｂ）金属粉末としてガスアトマ
イズ法により製造された平均粒径８μm のＴｉ粉末を用
いた以外は実施例７ａと同様にして、金属粉末射出成形
（ＭＩＭ）による成形体（各２００個）を製造した。な
お、成形体中における金属粉末の含有量は、約９１．６
wt％であった。

【０１８１】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて第１の脱脂処理（中間脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、２８０℃×１時間と
した。

【０１８２】次に、中間脱脂後の成形体に対し、実施例
７ａと同一方法、同一条件で静水圧加圧（ＣＩＰ）を施
した。

【０１８３】次に、加圧後の成形体に対し、脱脂炉を用
いて第２の脱脂処理（最終脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、４４０℃×１時間と
した。なお、この最終脱脂により、被膜は消失した。

【０１８４】次に、脱脂後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１１５０℃×３時間とした。

【０１８５】（実施例８ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２７℃、圧力４０t/cm² とした以外は、実施
例７ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１８６】（実施例９ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の条
件を、温度２７℃、圧力８０t/cm² とした以外は、実施
例７ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１８７】（実施例１０ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１００℃×３時間とした以
外は、実施例７ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１８８】（実施例１１ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１００℃×３時間とした以
外は、実施例８ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１８９】（実施例１２ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１１５０℃×２．５時間とし
た以外は、実施例９ｂと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０１９０】（比較例２ｂ）成形体の静水圧加圧を省略
し（この間、成形体を常温で１時間放置）、焼結工程に
おける焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で１２２０℃×
３．５時間とした以外は、実施例７ｂと同様にして、焼
結体を製造した。

【０１９１】（実施例１３ｂ）金属粉末として、還元法
により製造された平均粒径４μm のＷ粉末、平均粒径２
μm のＮｉ粉末および平均粒径１５μm のＣｕ粉末の混
合粉末を用いた以外は実施例１３ａと同様にして、金属
粉末射出成形（ＭＩＭ）による成形体（各２００個）を
製造した。なお、成形体中における３種の金属粉末の合
計含有量は、約９５．１wt％であった。

【０１９２】次に、得られた成形体に対し、脱脂炉を用
いて第１の脱脂処理（中間脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、２８０℃×１時間と
した。

【０１９３】次に、中間脱脂後の成形体に対し、実施例
１３ａと同一方法、同一条件で静水圧加圧（ＣＩＰ）を
施した。

【０１９４】次に、加圧後の成形体に対し、脱脂炉を用
いて第２の脱脂処理（最終脱脂）を行った。脱脂条件
は、１×１０^-3 Torr の減圧下で、４８０℃×１．２時
間とした。なお、この最終脱脂により、被膜は消失し
た。

【０１９５】次に、加圧後の成形体に対し、焼結炉を用
いて焼結を行い、焼結体を得た。焼結条件は、Ａｒガス
雰囲気中で１３５０℃×３時間とした。

【０１９６】（実施例１４ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の
条件を、温度３５℃、圧力３０t/cm² とした以外は、実
施例１３ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１９７】（実施例１５ｂ）静水圧加圧（ＣＩＰ）の
条件を、温度３５℃、圧力６５t/cm² とした以外は、実
施例１３ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０１９８】（実施例１６ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３５０℃×２．５時間とし
た以外は、実施例１３ｂと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０１９９】（実施例１７ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３００℃×３時間とした以
外は、実施例１４ｂと同様にして、焼結体を製造した。

【０２００】（実施例１８ｂ）焼結工程における焼結条
件を、Ａｒガス雰囲気中で１３００℃×２．５時間とし
た以外は、実施例１５ｂと同様にして、焼結体を製造し
た。

【０２０１】（比較例３ｂ）成形体の静水圧加圧を省略
し（この間、成形体を常温で１時間放置）、焼結工程に
おける焼結条件を、Ａｒガス雰囲気中で１４００℃×
３．５時間とした以外は、実施例１３ｂと同様にして、
焼結体を製造した。

【０２０２】＜品質・特性の評価＞実施例１ｂ〜１８ｂ
および比較例１ｂ〜３ｂの各焼結体を多方向に切断し、
それらの切断端面を目視観察したところ、いずれも、焼
結欠陥等は発見されず、良好な品質の焼結体であった。

【０２０３】また、各焼結体の相対密度（１００−空孔
率：単位［％］）および引張強さ（単位［Ｎ/mm²］）を
測定した。その結果を下記表４〜表６に示す。

【０２０４】

【表４】

【０２０５】

【表５】

【０２０６】

【表６】

【０２０７】各表に示すように、実施例１ｂ〜１８ｂの
焼結体は、いずれも、成形体に加圧をしていない比較例
１ｂ〜３ｂに比べ、低い焼結温度または短い焼結時間
で、より高密度化が図れ、機械的強度が向上しているこ
とが確認された。

【０２０８】（実施例１ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．３mmφ×深さ１０．６mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、実施例１ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２０９】（実施例２ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例２ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１０】（実施例３ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例３ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１１】（実施例４ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例４ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１２】（実施例５ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例５ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１３】（実施例６ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例６ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１４】（比較例１ｃ）脱脂前の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．７５mmφ×深さ１１．５mm（焼結
後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成し
た以外は、比較例１ａと同様にして、焼結体（２００
個）を製造した。

【０２１５】（実施例７ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．３mmφ×深さ１０．６mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、実施例７ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２１６】（実施例８ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例７ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例８ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１７】（実施例９ｃ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例７ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例９ａと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２１８】（実施例１０ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１０ａと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２１９】（実施例１１ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１１ａと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２２０】（実施例１２ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｃと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１２ａと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２２１】（比較例２ｃ）脱脂前の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．６mmφ×深さ１１．２mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、比較例２ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２２】（実施例１３ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、直径５．３mmφ×深さ１０．６mm（焼結
後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成し
た以外は、実施例１３ａと同様にして、焼結体（２００
個）を製造した。

【０２２３】（実施例１４ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｃと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１４ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２４】（実施例１５ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｃと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１５ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２５】（実施例１６ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｃと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１６ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２６】（実施例１７ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｃと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１７ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２７】（実施例１８ｃ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｃと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１８ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２８】（比較例３ｃ）脱脂前の成形体に対し、そ
の中心部に、直径６．３mmφ×深さ１２．６mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、比較例３ａと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２２９】＜品質・特性の評価＞実施例１ｃ〜１８ｃ
および比較例１ｃ〜３ｃの各焼結体を多方向に切断し、
それらの切断端面を目視観察したところ、いずれも、焼
結欠陥等は発見されず、良好な品質の焼結体であった。

【０２３０】また、各焼結体の相対密度（１００−空孔
率：単位［％］）および引張強さ（単位［Ｎ/mm²］）を
測定した。その結果を下記表７〜表９に示す。

【０２３１】また、各焼結体の直径および高さの寸法誤
差（目標寸法に対する誤差：２００個の平均値）と、各
焼結体に形成された孔の直径および深さの寸法誤差（目
標寸法に対する誤差：２００個の平均値）とを測定し
た。これらの結果を下記表７〜表９に示す。

【０２３２】

【表７】

【０２３３】

【表８】

【０２３４】

【表９】

【０２３５】各表に示すように、実施例１ｃ〜１８ｃの
焼結体は、いずれも、成形体に加圧をしていない比較例
１ｃ〜３ｃに比べ、低い焼結温度または短い焼結時間
で、より高密度化が図れ、機械的強度が向上しているこ
とが確認された。

【０２３６】また、実施例１ｃ〜１８ｃの焼結体は、い
ずれも、成形体に加圧をしていない比較例１ｃ〜３ｃに
比べ、焼結体の全体および孔についての寸法誤差が小さ
く、高い寸法精度が得られていることが確認された。

【０２３７】（実施例１ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．４mmφ×深さ１０．８mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、実施例１ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２３８】（実施例２ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例２ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２３９】（実施例３ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例３ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４０】（実施例４ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例４ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４１】（実施例５ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例５ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４２】（実施例６ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例１ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例６ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４３】（比較例１ｄ）中間脱脂前の成形体に対
し、その中心部に、直径５．７５mmφ×深さ１１．５mm
（焼結後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を
形成した以外は、比較例１ｂと同様にして、焼結体（２
００個）を製造した。

【０２４４】（実施例７ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、直径５．３mmφ×深さ１０．６mm（焼結後
の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成した
以外は、実施例７ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２４５】（実施例８ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例７ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例８ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４６】（実施例９ｄ）加圧後の成形体に対し、そ
の中心部に、実施例７ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例９ｂと同様にして、焼結体（２００個）を製
造した。

【０２４７】（実施例１０ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１０ｂと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２４８】（実施例１１ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１１ｂと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２４９】（実施例１２ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例７ｄと同寸法の孔を形成した以外
は、実施例１２ｂと同様にして、焼結体（２００個）を
製造した。

【０２５０】（比較例２ｄ）中間脱脂前の成形体に対
し、その中心部に、直径５．６mmφ×深さ１１．２mm
（焼結後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を
形成した以外は、比較例２ｂと同様にして、焼結体（２
００個）を製造した。

【０２５１】（実施例１３ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、直径５．７mmφ×深さ１１．４mm（焼結
後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を形成し
た以外は、実施例１３ｂと同様にして、焼結体（２００
個）を製造した。

【０２５２】（実施例１４ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｄと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１４ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２５３】（実施例１５ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｄと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１５ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２５４】（実施例１６ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｄと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１６ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２５５】（実施例１７ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｄと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１７ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２５６】（実施例１８ｄ）加圧後の成形体に対し、
その中心部に、実施例１３ｄと同寸法の孔を形成した以
外は、実施例１８ｂと同様にして、焼結体（２００個）
を製造した。

【０２５７】（比較例３ｄ）中間脱脂前の成形体に対
し、その中心部に、直径６．３mmφ×深さ１２．６mm
（焼結後の目標寸法：直径５mmφ×深さ１０mm）の孔を
形成した以外は、比較例３ｂと同様にして、焼結体（２
００個）を製造した。

【０２５８】＜品質・特性の評価＞実施例１ｄ〜１８ｄ
および比較例１ｄ〜３ｄの各焼結体を多方向に切断し、
それらの切断端面を目視観察したところ、いずれも、焼
結欠陥等は発見されず、良好な品質の焼結体であった。

【０２５９】また、各焼結体の相対密度（１００−空孔
率：単位［％］）および引張強さ（単位［Ｎ/mm²］）を
測定した。その結果を下記表１０〜表１２に示す。

【０２６０】また、各焼結体の直径および高さの寸法誤
差（目標寸法に対する誤差：２００個の平均値）と、各
焼結体に形成された孔の直径および深さの寸法誤差（目
標寸法に対する誤差：２００個の平均値）とを測定し
た。これらの結果を下記表１０〜表１２に示す。

【０２６１】

【表１０】

【０２６２】

【表１１】

【０２６３】

【表１２】

【０２６４】各表に示すように、実施例１ｄ〜１８ｄの
焼結体は、いずれも、成形体に加圧をしていない比較例
１ｄ〜３ｄに比べ、低い焼結温度または短い焼結時間
で、より高密度化が図れ、機械的強度が向上しているこ
とが確認された。

【０２６５】また、実施例１ｄ〜１８ｄの焼結体は、い
ずれも、成形体に加圧をしていない比較例１ｄ〜３ｄに
比べ、焼結体の全体および孔についての寸法誤差が小さ
く、高い寸法精度が得られていることが確認された。

【０２６６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、焼
結性が向上し、より高品質の焼結体を得ることができ
る。特に、焼結体の密度を高めることができ、機械的強
度を向上することができる。

【０２６７】また、このような高品質を維持しつつ、焼
結温度を低くすることまたは焼結時間を短縮することが
できるので、製造が容易であり、焼結炉や焼結治具への
負担を軽減することができる。

【０２６８】また、焼結体の形状、寸法が安定し、寸法
精度を高めることができる。特に、機械的加工を施す場
合には、加工性が優れ、従来加工が困難であった複雑な
形状の加工や硬質金属に対する加工でも容易に可能とな
り、また、加工部位の寸法精度も高い。

【０２６９】また、特に、成形体の加圧を脱脂処理の途
中で行う場合には、加圧に伴う成形体の欠陥の発生をよ
り有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結体の製造方法の第１実施形態を示
す工程図である。

【図２】本発明の焼結体の製造方法の第２実施形態を示
す工程図である。

【図３】本発明の焼結体の製造方法の第３実施形態を示
す工程図である。

【図４】本発明の焼結体の製造方法の第４実施形態を示
す工程図である。

【図５】成形体製造時における成形体の断面構造（内部
金属組織）を示す模式図である。

【図６】脱脂後の成形体（脱脂体）の断面構造（内部金
属組織）を示す模式図である。

【図７】加圧後の成形体の断面構造（内部金属組織）を
示す模式図である。

【図８】焼結体の断面構造（内部金属組織）を示す模式
図である。

【図９】第２および第４実施形態における第１の脱脂処
理後の成形体の断面構造（内部金属組織）を示す模式図
である。

【図１０】第２および第４実施形態における加圧後の成
形体の断面構造（内部金属組織）を示す模式図である。

【図１１】第３実施形態における機械加工後および第４
実施形態における第２の脱脂処理後の成形体の断面構造
（内部金属組織）を示す模式図である。

【図１２】第３および第４実施形態における焼結体の断
面構造（内部金属組織）を示す模式図である。

【図１３】第４実施形態における機械加工後の成形体の
断面構造（内部金属組織）を示す模式図である。

【符号の説明】

１成形体２脱脂体２ａ、２ｂ成形体３成形体４焼結体５孔１０結合材２０金属粉末３０空孔４０空隙５０結晶粒１Ａ〜４Ａ工程１Ｂ〜５Ｂ工程１Ｃ〜５Ｃ工程１Ｄ〜６Ｄ工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末を含む成形体を製造する工程
と、前記成形体に対し脱脂処理する工程と、脱脂された成形体を焼結して焼結体を得る工程とを有す
る焼結体の製造方法であって、前記脱脂処理の途中または後で、前記成形体を加圧して
圧密化することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項２】金属粉末を含む成形体を製造する工程
と、前記成形体に対し脱脂処理する工程と、脱脂された成形体を焼結して焼結体を得る工程とを有す
る焼結体の製造方法であって、前記脱脂処理の途中または後で、前記成形体を加圧して
圧密化し、その後、焼結前に該成形体に対し機械加工を
施すことを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項３】金属粉末を含む成形体を製造する工程
と、前記成形体に対し第１の脱脂処理を施す工程と、前記成形体を加圧して圧密化する工程と、前記加圧がなされた成形体に対し第２の脱脂処理を施す
工程と、脱脂がなされた成形体を焼結して焼結体を得る工程とを
有することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項４】金属粉末を含む成形体を製造する工程
と、前記成形体に対し第１の脱脂処理を施す工程と、前記成形体を加圧して圧密化する工程と、前記加圧がなされた成形体に対し機械加工を施す工程
と、前記機械加工がなされた成形体に対し第２の脱脂処理を
施す工程と、脱脂がなされた成形体を焼結して焼結体を得る工程とを
有することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項５】前記金属粉末は、ガスアトマイズ法によ
り製造されたものである請求項３または４に記載の焼結
体の製造方法。
【請求項６】前記加圧は、等方的に行われる請求項１
ないし５のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項７】前記加圧は、静水圧加圧である請求項６
に記載の焼結体の製造方法。
【請求項８】前記静水圧加圧は、常温または常温付近
の温度で行われる請求項７に記載の焼結体の製造方法。
【請求項９】前記加圧の圧力は、１〜１００t/cm² で
ある請求項６ないし８のいずれかに記載の焼結体の製造
方法。
【請求項１０】前記成形体の製造は、金属粉末射出成
形により行われる請求項１ないし９のいずれかに記載の
焼結体の製造方法。
【請求項１１】脱脂処理開始前の成形体中における金
属粉末の含有量が７０〜９８wt％である請求項１ないし
１０のいずれかに記載の焼結体の製造方法。