JPH11350005A - 金属粉末またはセラミック粉末射出成形用バインダ―ならびにこれを用いた成形用組成物および成形法 - Google Patents
金属粉末またはセラミック粉末射出成形用バインダ―ならびにこれを用いた成形用組成物および成形法Info
- Publication number
- JPH11350005A JPH11350005A JP7869599A JP7869599A JPH11350005A JP H11350005 A JPH11350005 A JP H11350005A JP 7869599 A JP7869599 A JP 7869599A JP 7869599 A JP7869599 A JP 7869599A JP H11350005 A JPH11350005 A JP H11350005A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- binder
- water
- metal powder
- agar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属粉末またはセラミック粉末の射出成形に
用いられるバインダーの熱分解性を良くし、焼結密度が
高く、機械的強度に優れた成形品が得られるようにす
る。 【解決手段】 平均分子量が３０，０００〜１５０，０
００で、ゲル強度が濃度４％で２００〜４８０ｇ／ｃｍ
2の寒天と、水とからなるバインダーを用いる。このバ
インダーと、金属粉末、セラミック粉末、またはこれら
の混合粉末とを混練し、得られた成形用組成物を射出成
形してグリーン体とし、このグリーン体から少なくとも
水を除去したのち焼結して成形品を得る。
用いられるバインダーの熱分解性を良くし、焼結密度が
高く、機械的強度に優れた成形品が得られるようにす
る。 【解決手段】 平均分子量が３０，０００〜１５０，０
００で、ゲル強度が濃度４％で２００〜４８０ｇ／ｃｍ
2の寒天と、水とからなるバインダーを用いる。このバ
インダーと、金属粉末、セラミック粉末、またはこれら
の混合粉末とを混練し、得られた成形用組成物を射出成
形してグリーン体とし、このグリーン体から少なくとも
水を除去したのち焼結して成形品を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属粉末、セラ
ミック粉末、またはこれらの混合粉末から、射出成形法
を用いて金属製部品やセラミック製部品あるいは金属と
セラミックの複合部品等を製造する方法ならびにこれに
用いられるバインダーおよび成形用組成物に関する。
ミック粉末、またはこれらの混合粉末から、射出成形法
を用いて金属製部品やセラミック製部品あるいは金属と
セラミックの複合部品等を製造する方法ならびにこれに
用いられるバインダーおよび成形用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属粉末またはセラミック粉末の射出成
形法は、金属粉末、セラミック粉末、またはこれらの混
合粉末とバインダーとを混練し、この混練物を射出成形
機によって射出成形し、所望の立体形状を有するグリー
ン体とする。ついで、このグリーン体を加熱し、バイン
ダーの一部を分解、除去して脱脂を行い、ついでこれを
高温で加熱し、焼結して金属部品、セラミック部品ある
いは金属とセラミックの複合体を得るものである。
形法は、金属粉末、セラミック粉末、またはこれらの混
合粉末とバインダーとを混練し、この混練物を射出成形
機によって射出成形し、所望の立体形状を有するグリー
ン体とする。ついで、このグリーン体を加熱し、バイン
ダーの一部を分解、除去して脱脂を行い、ついでこれを
高温で加熱し、焼結して金属部品、セラミック部品ある
いは金属とセラミックの複合体を得るものである。
【０００３】従来、このような金属粉末またはセラミッ
ク粉末の射出成形において使用されるバインダーとし
て、寒天などの天然多糖類の水溶液を使用し、これのゾ
ル−ゲル可逆反応を利用するものが知られている。この
ような多糖類を用いたバインダーは、バインダー中の約
８０％以上が水であるため、脱バインダーが極めて容易
であるという利点を有する。
ク粉末の射出成形において使用されるバインダーとし
て、寒天などの天然多糖類の水溶液を使用し、これのゾ
ル−ゲル可逆反応を利用するものが知られている。この
ような多糖類を用いたバインダーは、バインダー中の約
８０％以上が水であるため、脱バインダーが極めて容易
であるという利点を有する。
【０００４】しかしながら、従来の技術においては、グ
リーン体に成形された状態で自立できないと、その後の
操作での取り扱いが困難であるとの理由から、バインダ
ーには比較的ゲル強度が高く、平均分子量が２０万〜３
０万程度と比較的大きい寒天が用いられていた。しかし
ながら、このような寒天を用いたバインダーは、分解性
が悪いという欠点があった。すなわち、バインダーとし
て用いられている寒天のゲル強度が高く、分子量が大き
いため、脱バインダー工程における加熱時に分解され難
く、寒天構成成分が多く残留した状態で焼結されること
になる。したがって焼結時に炭化してグラファイト構造
を形成してしまうので、焼結後の残留炭素（Ｃ）や残留
酸素（Ｏ）の量が多く、得られた製品の機械的強度が低
いという不都合があった。またバインダーの分解性が悪
いので、焼結密度が高くならないという問題もあった。
リーン体に成形された状態で自立できないと、その後の
操作での取り扱いが困難であるとの理由から、バインダ
ーには比較的ゲル強度が高く、平均分子量が２０万〜３
０万程度と比較的大きい寒天が用いられていた。しかし
ながら、このような寒天を用いたバインダーは、分解性
が悪いという欠点があった。すなわち、バインダーとし
て用いられている寒天のゲル強度が高く、分子量が大き
いため、脱バインダー工程における加熱時に分解され難
く、寒天構成成分が多く残留した状態で焼結されること
になる。したがって焼結時に炭化してグラファイト構造
を形成してしまうので、焼結後の残留炭素（Ｃ）や残留
酸素（Ｏ）の量が多く、得られた製品の機械的強度が低
いという不都合があった。またバインダーの分解性が悪
いので、焼結密度が高くならないという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明における
課題は、金属粉末またはセラミック粉末の射出成形に用
いられるバインダーの熱分解性を良くし、焼結密度が高
く、機械的強度に優れた成形品が得られるようにするこ
とにある。
課題は、金属粉末またはセラミック粉末の射出成形に用
いられるバインダーの熱分解性を良くし、焼結密度が高
く、機械的強度に優れた成形品が得られるようにするこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は以下のように構成されている。即ち、本発
明の金属粉末又はセラミック粉末射出成形用バインダー
は、平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天
と、水を含むことを特徴としている。本発明の金属粉末
又はセラミック粉末射出成形用バインダーにおいては、
寒天と水との混合比が、水１００重量部に対して寒天が
１５〜３５重量部であることが好ましく、また、アルコ
ール類、及び／又は水溶性高分子を含んでいることが好
ましい。更に本発明の金属粉末又はセラミック粉末射出
成形用バインダーにおいては、当該バインダー中の寒天
のゲル強度が、ゲル濃度４％の時に２００〜４８０ｇ／
ｃｍ2であることが好ましい。
め、本発明は以下のように構成されている。即ち、本発
明の金属粉末又はセラミック粉末射出成形用バインダー
は、平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天
と、水を含むことを特徴としている。本発明の金属粉末
又はセラミック粉末射出成形用バインダーにおいては、
寒天と水との混合比が、水１００重量部に対して寒天が
１５〜３５重量部であることが好ましく、また、アルコ
ール類、及び／又は水溶性高分子を含んでいることが好
ましい。更に本発明の金属粉末又はセラミック粉末射出
成形用バインダーにおいては、当該バインダー中の寒天
のゲル強度が、ゲル濃度４％の時に２００〜４８０ｇ／
ｃｍ2であることが好ましい。
【０００７】本発明の成形用組成物は、平均分子量が３
０，０００〜１５０，０００の寒天、及び水を含むバイ
ンダーと、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混
合物を含むことを特徴としている。本発明の成形用組成
物においては、前記金属粉末の平均粒径が１〜２００μ
ｍであり、前記セラミック粉末の平均粒径が０．１〜１
０μｍであることが好ましく、更には前記の、金属粉
末、セラミック粉末、又はこれらの混合物が、カップリ
ング処理を施されていることがより好ましい。また、本
発明の成形用組成物においては、前記バインダーに対す
る、前記の、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの
混合物の配合割合が、３５〜７５容量％であることが好
ましい。本発明の射出成形法は、平均分子量が３０，０
００〜１５０，０００の寒天及び水を含むバインダ、並
びに金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混合粉末
を混合して成形用組成物を調製する工程と、前記成形用
組成物を射出成形して所望形状のグリーン体を得る工程
と、前記グリーン体を焼結する工程とからなることを特
徴としている。
０，０００〜１５０，０００の寒天、及び水を含むバイ
ンダーと、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混
合物を含むことを特徴としている。本発明の成形用組成
物においては、前記金属粉末の平均粒径が１〜２００μ
ｍであり、前記セラミック粉末の平均粒径が０．１〜１
０μｍであることが好ましく、更には前記の、金属粉
末、セラミック粉末、又はこれらの混合物が、カップリ
ング処理を施されていることがより好ましい。また、本
発明の成形用組成物においては、前記バインダーに対す
る、前記の、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの
混合物の配合割合が、３５〜７５容量％であることが好
ましい。本発明の射出成形法は、平均分子量が３０，０
００〜１５０，０００の寒天及び水を含むバインダ、並
びに金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混合粉末
を混合して成形用組成物を調製する工程と、前記成形用
組成物を射出成形して所望形状のグリーン体を得る工程
と、前記グリーン体を焼結する工程とからなることを特
徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の金属粉末またはセラミック粉末射出成形用バイ
ンダー（以下、単にバインダーということもある）は、
寒天と水とからなるものである。本発明においては、平
均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天が用い
られる。寒天は、一般に「寒天」と称されている海草か
らの抽出物質であるが、主成分はアガロースであり、そ
の他の不純物は総称してアガロペクチンと呼ばれてい
る。寒天は温水に可溶で、その水溶液は９０〜９６℃で
ゾル状の粘性液体となり、３５〜４５℃以下に冷却する
とゲル化して体積を収縮しながら弾性のある固定化物質
となる。このゲル化点およびゾル化点は寒天の濃度にあ
まり影響されない。寒天は、海草の種類やその組み合わ
せ、あるいは抽出方法等により、寒天粉末を水に溶解さ
せたときのゲル強度は変化する。
本発明の金属粉末またはセラミック粉末射出成形用バイ
ンダー（以下、単にバインダーということもある）は、
寒天と水とからなるものである。本発明においては、平
均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天が用い
られる。寒天は、一般に「寒天」と称されている海草か
らの抽出物質であるが、主成分はアガロースであり、そ
の他の不純物は総称してアガロペクチンと呼ばれてい
る。寒天は温水に可溶で、その水溶液は９０〜９６℃で
ゾル状の粘性液体となり、３５〜４５℃以下に冷却する
とゲル化して体積を収縮しながら弾性のある固定化物質
となる。このゲル化点およびゾル化点は寒天の濃度にあ
まり影響されない。寒天は、海草の種類やその組み合わ
せ、あるいは抽出方法等により、寒天粉末を水に溶解さ
せたときのゲル強度は変化する。
【０００９】本発明において、寒天の平均分子量が３
０，０００より小さいとグリーン体の強度が低く、保形
性が悪くなり、焼結体の寸法安定性が悪くなる。また１
５０，０００より大きいと分解性が悪くなり、焼結密度
が上がらず機械的強度も低下してしまう。寒天の平均分
子量は、一例として高速液体クロマトグラフィー（ＨＰ
ＬＣ）を用いて測定できる。ＨＰＬＣを用いる測定で
は、まず数種の分子量既知の標準物質についてＨＰＬＣ
の保持時間（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）を求め、
各標準物質の分子量と保持時間から検量線を作成し、そ
れを基に寒天の平均分子量を求める。
０，０００より小さいとグリーン体の強度が低く、保形
性が悪くなり、焼結体の寸法安定性が悪くなる。また１
５０，０００より大きいと分解性が悪くなり、焼結密度
が上がらず機械的強度も低下してしまう。寒天の平均分
子量は、一例として高速液体クロマトグラフィー（ＨＰ
ＬＣ）を用いて測定できる。ＨＰＬＣを用いる測定で
は、まず数種の分子量既知の標準物質についてＨＰＬＣ
の保持時間（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）を求め、
各標準物質の分子量と保持時間から検量線を作成し、そ
れを基に寒天の平均分子量を求める。
【００１０】本発明のバインダーは、寒天を水に溶解さ
せて得られるものである。具体的には、寒天と水との混
合比が、水１００重量部に対して寒天が１５〜３５重量
部であることが好ましく、より好ましくは寒天を２０〜
３０重量部溶解する。寒天の含有量が１５重量部未満で
は金属粉末および／またはセラミック粉末を結合する効
果が得られず、３５重量部を越えるとゾル状態での粘度
が高くなりすぎて、混練が困難となる。
せて得られるものである。具体的には、寒天と水との混
合比が、水１００重量部に対して寒天が１５〜３５重量
部であることが好ましく、より好ましくは寒天を２０〜
３０重量部溶解する。寒天の含有量が１５重量部未満で
は金属粉末および／またはセラミック粉末を結合する効
果が得られず、３５重量部を越えるとゾル状態での粘度
が高くなりすぎて、混練が困難となる。
【００１１】また本発明のバインダーは、アルコール類
を更に含むことが好ましい。このアルコール類として
は、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコー
ル、２，３−ジブロムプロパノールなどの１種または２
種以上を混合して用いられる。このアルコール類は、寒
天のゲル状態におけるゲル強度を高めるものである。ア
ルコール類を添加する場合には、水１００重量部に対し
てアルコール類５〜３０重量部を用いるのが好ましい。
アルコール類が５重量部未満ではゲルの強度を高める効
果が不十分であり、３０重量部を越えるとゲルの強度が
低下し始める。
を更に含むことが好ましい。このアルコール類として
は、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコー
ル、２，３−ジブロムプロパノールなどの１種または２
種以上を混合して用いられる。このアルコール類は、寒
天のゲル状態におけるゲル強度を高めるものである。ア
ルコール類を添加する場合には、水１００重量部に対し
てアルコール類５〜３０重量部を用いるのが好ましい。
アルコール類が５重量部未満ではゲルの強度を高める効
果が不十分であり、３０重量部を越えるとゲルの強度が
低下し始める。
【００１２】また、寒天と水、または寒天と水とアルコ
ール類とからなる本発明のバインダーにおいては、水溶
性高分子を更に含んでいてもよい。この水溶性高分子と
しては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられるが、
なかでもポリエチレングリコールが好適である。この水
溶性高分子は、バインダーのゲルに粘性を付与し、射出
成形時における射出原料の流動性を向上させ、バインダ
ーと金属粉末および／またはセラミック粉末との分離を
改善する。本発明のバインダーにおいては、前記水溶性
高分子の水への混合比が、水１００重量部に対して水溶
性高分子が５〜１０重量部であることが好ましい。水溶
性高分子が５重量部未満では添加効果が得られず、１０
重量部を越えるとゾルの粘度が高くなり、不都合とな
る。
ール類とからなる本発明のバインダーにおいては、水溶
性高分子を更に含んでいてもよい。この水溶性高分子と
しては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられるが、
なかでもポリエチレングリコールが好適である。この水
溶性高分子は、バインダーのゲルに粘性を付与し、射出
成形時における射出原料の流動性を向上させ、バインダ
ーと金属粉末および／またはセラミック粉末との分離を
改善する。本発明のバインダーにおいては、前記水溶性
高分子の水への混合比が、水１００重量部に対して水溶
性高分子が５〜１０重量部であることが好ましい。水溶
性高分子が５重量部未満では添加効果が得られず、１０
重量部を越えるとゾルの粘度が高くなり、不都合とな
る。
【００１３】また、防腐剤としての安息香酸、安息香酸
ナトリウム、ギ酸等、射出成形時の滑剤としてのステア
リン酸、エルカ酸、高級脂肪酸の金属石ケン分散剤、界
面活性剤などを必要に応じて、本発明のバインダーに添
加することができる。さらに寒天水溶液におけるゾルの
粘性やゲルの強度を大きくするホウ酸ナトリウムを添加
してもよい。
ナトリウム、ギ酸等、射出成形時の滑剤としてのステア
リン酸、エルカ酸、高級脂肪酸の金属石ケン分散剤、界
面活性剤などを必要に応じて、本発明のバインダーに添
加することができる。さらに寒天水溶液におけるゾルの
粘性やゲルの強度を大きくするホウ酸ナトリウムを添加
してもよい。
【００１４】本発明のバインダーにおいては、寒天のゲ
ル強度が、ゲル濃度４％の時に２００〜４８０ｇ／ｃｍ
2であることが好ましい。寒天のゲル強度が２００ｇ／
ｃｍ2より小さいとグリーン体の強度が低く、保形性が
悪くなり、焼結体の寸法安定性が悪くなる。また４８０
ｇ／ｃｍ2より大きいと分解性が悪くなり、焼結密度が
上がらず機械的強度も低下してしまう。寒天のゲル強度
は、一例として日寒水式の方法（日本寒天製造水産組合
が採用した方法）で測定される。日寒水式法では、寒天
濃度１．５％の寒天ゲルについて、その表面積１ｃｍ2
当たり、２０秒間耐えうる最大重量（ｇ）をゲル強度と
している。本願明細書では、測定に用いる寒天ゲルの寒
天濃度を４％とした他は、日寒水式法に従った。
ル強度が、ゲル濃度４％の時に２００〜４８０ｇ／ｃｍ
2であることが好ましい。寒天のゲル強度が２００ｇ／
ｃｍ2より小さいとグリーン体の強度が低く、保形性が
悪くなり、焼結体の寸法安定性が悪くなる。また４８０
ｇ／ｃｍ2より大きいと分解性が悪くなり、焼結密度が
上がらず機械的強度も低下してしまう。寒天のゲル強度
は、一例として日寒水式の方法（日本寒天製造水産組合
が採用した方法）で測定される。日寒水式法では、寒天
濃度１．５％の寒天ゲルについて、その表面積１ｃｍ2
当たり、２０秒間耐えうる最大重量（ｇ）をゲル強度と
している。本願明細書では、測定に用いる寒天ゲルの寒
天濃度を４％とした他は、日寒水式法に従った。
【００１５】本発明のバインダーは、例えば９０〜９６
℃に加温した温水に寒天、および必要に応じてアルコー
ル類、水溶性高分子、その他の添加物を加え、好ましく
は温度１００〜１２０℃、蒸気圧１．０〜２．０ａｔｍ
の加圧下でよく攪拌、混合して溶解することによって調
製することができる。
℃に加温した温水に寒天、および必要に応じてアルコー
ル類、水溶性高分子、その他の添加物を加え、好ましく
は温度１００〜１２０℃、蒸気圧１．０〜２．０ａｔｍ
の加圧下でよく攪拌、混合して溶解することによって調
製することができる。
【００１６】本発明の成形用組成物は、平均分子量が３
０，０００〜１５０，０００の寒天、及び水を含むバイ
ンダーと、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混
合物を含むことを特徴としており、バインダー中のゲル
のゲル強度は、ゲル濃度が４％の時に２００〜４８０ｇ
／ｃｍ2であることが好ましい。本発明の成形用組成物
の原料として用いられる金属粉末は、ガスアトマイズ
法、水アトマイズ法、高圧水アトマイズ法などによって
得られた鉄、ステンレス鋼などの鋼、タングステン、チ
タン、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、クロ
ム、モリブデンなどが好ましい。一方、本発明の成形用
組成物の原料として用いられるセラミック粉末として
は、金属、非金属又はこれらの混合物についての酸化
物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物、又は炭化物、或いは
これらの混合物などが好ましく、用途に応じてその他の
ものを適宜使用してもよい。
０，０００〜１５０，０００の寒天、及び水を含むバイ
ンダーと、金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混
合物を含むことを特徴としており、バインダー中のゲル
のゲル強度は、ゲル濃度が４％の時に２００〜４８０ｇ
／ｃｍ2であることが好ましい。本発明の成形用組成物
の原料として用いられる金属粉末は、ガスアトマイズ
法、水アトマイズ法、高圧水アトマイズ法などによって
得られた鉄、ステンレス鋼などの鋼、タングステン、チ
タン、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、クロ
ム、モリブデンなどが好ましい。一方、本発明の成形用
組成物の原料として用いられるセラミック粉末として
は、金属、非金属又はこれらの混合物についての酸化
物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物、又は炭化物、或いは
これらの混合物などが好ましく、用途に応じてその他の
ものを適宜使用してもよい。
【００１７】金属粉末の平均粒径としては１〜２００μ
ｍ、好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは２０
μｍ以下の球状、真球状の微粉末であって、後述のカッ
プリング剤によって表面処理されたものが好ましい。平
均粒径が１μｍより小さい金属粉末は製造が難しく、製
造コストも高いので好ましくない。一方、平均粒径が２
００μｍより大きくなると、射出成形時のせん断力によ
りバインダーと金属粉末とが分離して、成形ができない
おそれが生じる。
ｍ、好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは２０
μｍ以下の球状、真球状の微粉末であって、後述のカッ
プリング剤によって表面処理されたものが好ましい。平
均粒径が１μｍより小さい金属粉末は製造が難しく、製
造コストも高いので好ましくない。一方、平均粒径が２
００μｍより大きくなると、射出成形時のせん断力によ
りバインダーと金属粉末とが分離して、成形ができない
おそれが生じる。
【００１８】また、セラミック粉末の平均粒径として
は、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜３μｍであ
り、金属粉末と同様に、球状、真球状の微粉末であっ
て、後述のカップリング剤によって表面処理されたもの
が好ましい。
は、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜３μｍであ
り、金属粉末と同様に、球状、真球状の微粉末であっ
て、後述のカップリング剤によって表面処理されたもの
が好ましい。
【００１９】金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの
混合物を前処理するためのカップリング剤は、加水分解
して水酸基を生成し、上記の金属粉末等と相互作用し得
る基と、バインダー中の多糖類と相互作用し得る有機官
能基の両方を有するもので、具体的には、有機官能基側
の側鎖にアミノ基（−ＮＨ2）、スルホ基（−ＳＯ
3Ｈ）、アミド基（−ＮＨＣＯ−）、水酸基（−ＯＨ）
の少なくとも１種を有するチタネート系カップリング剤
やシランカップリング剤が好適に用いられる。チタネー
ト系カップリング剤としては、例えば、下記化学式
（１）に示すイソプロピル−トリアントラニルチタネー
ト、下記化学式（２）に示すイソプロピル−トリ（Ｎ−
アミノエチル−アミノエチル）チタネート、下記化学式
（３）に示すテトライソプロピル−ジ（ジラウリルホス
ファイト）チタネート、下記化学式（４）に示す４−ア
ミノベンゼンスルホニル−ドデシルベンゼンスルホニル
−オキシアセテートチタネートなどが挙げられる。また
シランカップリング剤としては、例えば、下記化学式
（５）に示すγ−（２−アミノエチル）アミノプロピル
トリメトキシシランなどが挙げられる。
混合物を前処理するためのカップリング剤は、加水分解
して水酸基を生成し、上記の金属粉末等と相互作用し得
る基と、バインダー中の多糖類と相互作用し得る有機官
能基の両方を有するもので、具体的には、有機官能基側
の側鎖にアミノ基（−ＮＨ2）、スルホ基（−ＳＯ
3Ｈ）、アミド基（−ＮＨＣＯ−）、水酸基（−ＯＨ）
の少なくとも１種を有するチタネート系カップリング剤
やシランカップリング剤が好適に用いられる。チタネー
ト系カップリング剤としては、例えば、下記化学式
（１）に示すイソプロピル−トリアントラニルチタネー
ト、下記化学式（２）に示すイソプロピル−トリ（Ｎ−
アミノエチル−アミノエチル）チタネート、下記化学式
（３）に示すテトライソプロピル−ジ（ジラウリルホス
ファイト）チタネート、下記化学式（４）に示す４−ア
ミノベンゼンスルホニル−ドデシルベンゼンスルホニル
−オキシアセテートチタネートなどが挙げられる。また
シランカップリング剤としては、例えば、下記化学式
（５）に示すγ−（２−アミノエチル）アミノプロピル
トリメトキシシランなどが挙げられる。
【００２０】
【化１】
【００２１】
【化２】
【００２２】カップリング剤の添加量は、金属粉末の単
位体積当たり０．５〜３％が好ましい。カップリング剤
の添加量がこれより少ないと添加効果が得られず、これ
より多くても添加効果は変わらず、また多すぎると焼結
後の特性に悪影響を及ぼすので好ましくない。
位体積当たり０．５〜３％が好ましい。カップリング剤
の添加量がこれより少ないと添加効果が得られず、これ
より多くても添加効果は変わらず、また多すぎると焼結
後の特性に悪影響を及ぼすので好ましくない。
【００２３】カップリング剤による金属粉末及びセラミ
ック粉末の表面処理法には湿式処理法と、乾式処理法の
２つがある。湿式処理法は、カップリング剤を大量の水
に分散させたものに、未処理の金属粉末又はセラミック
粉末を添加して攪拌する。そして常温で１０〜３０分程
度放置した後、１０５℃程度の温度で１０時間以上加熱
乾燥させて、表面処理済み粉末を得る方法である。乾式
処理法は、未処理の金属粉末又はセラミック粉末をヘン
シェルミキサー（商標名）等の高速ミキサーにより高速
攪拌しながら、カップリング剤を徐々に添加し、さら
に、６０〜８０℃に加温した状態で１０００〜１５００
ｒｐｍ程度の高速で２〜１０分間位攪拌して、表面処理
済み粉末を得る方法である。この方法は、特に原料とし
て金属粉末を用いその平均粒径が１０〜２００μｍ程度
と比較的大きい場合に好ましく用いることができる。
尚、セラミックは、金属に比べて融点が高く粉末を焼結
しがたいため、セラミック粉末は活性の高い微細な粉末
を用いるのが好ましい。
ック粉末の表面処理法には湿式処理法と、乾式処理法の
２つがある。湿式処理法は、カップリング剤を大量の水
に分散させたものに、未処理の金属粉末又はセラミック
粉末を添加して攪拌する。そして常温で１０〜３０分程
度放置した後、１０５℃程度の温度で１０時間以上加熱
乾燥させて、表面処理済み粉末を得る方法である。乾式
処理法は、未処理の金属粉末又はセラミック粉末をヘン
シェルミキサー（商標名）等の高速ミキサーにより高速
攪拌しながら、カップリング剤を徐々に添加し、さら
に、６０〜８０℃に加温した状態で１０００〜１５００
ｒｐｍ程度の高速で２〜１０分間位攪拌して、表面処理
済み粉末を得る方法である。この方法は、特に原料とし
て金属粉末を用いその平均粒径が１０〜２００μｍ程度
と比較的大きい場合に好ましく用いることができる。
尚、セラミックは、金属に比べて融点が高く粉末を焼結
しがたいため、セラミック粉末は活性の高い微細な粉末
を用いるのが好ましい。
【００２４】本発明の成形用組成物においては、前記の
バインダーに対する、前記の金属粉末、セラミック粉
末、又はこれらの混合物の配合割合が、３５〜７０容量
％であることが好ましく、より好ましくは４０〜６０容
量％、更に好ましくは５５容量％とする。金属粉末等の
割合が３５容量％より小さいと焼結後に得られる成形品
の焼結密度が低くなるので好ましくなく、成形品の良好
な焼結密度および機械的強度を得るには４０容量％以上
がより好ましい。また金属粉末等の割合が７０容量％を
超えると均一に混練するのが難しくなり、良好な混練状
態を得るには６５容量％以下がより好ましい。
バインダーに対する、前記の金属粉末、セラミック粉
末、又はこれらの混合物の配合割合が、３５〜７０容量
％であることが好ましく、より好ましくは４０〜６０容
量％、更に好ましくは５５容量％とする。金属粉末等の
割合が３５容量％より小さいと焼結後に得られる成形品
の焼結密度が低くなるので好ましくなく、成形品の良好
な焼結密度および機械的強度を得るには４０容量％以上
がより好ましい。また金属粉末等の割合が７０容量％を
超えると均一に混練するのが難しくなり、良好な混練状
態を得るには６５容量％以下がより好ましい。
【００２５】次に、本発明の射出成形法について説明す
る。本発明の金属粉末又はセラミック粉末射出成形方法
は、以下の工程を具備することを特徴としている： １）平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天
及び水を含むバインダと、金属粉末、セラミック粉末、
又はこれらの混合粉末を混合して成形用組成物を調製す
る工程； ２）前記成形用組成物を射出成形して所望形状のグリー
ン体を得る工程；及び、 ３）前記グリーン体を焼結する工程。
る。本発明の金属粉末又はセラミック粉末射出成形方法
は、以下の工程を具備することを特徴としている： １）平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天
及び水を含むバインダと、金属粉末、セラミック粉末、
又はこれらの混合粉末を混合して成形用組成物を調製す
る工程； ２）前記成形用組成物を射出成形して所望形状のグリー
ン体を得る工程；及び、 ３）前記グリーン体を焼結する工程。
【００２６】上記の工程１）は、図１にその断面が示さ
れた混練装置を好適に用いて行なうことができる。この
混練装置は混和槽１と加圧蓋２と２つのニーダーブレー
ド３，３を備えている。混和槽１はその内部が有底中空
状となった混和室４を有している。混和室４は、底部が
２個の略半円筒状の部分に分かれており、それぞれの部
分内に適宜の形状のニーダーブレード３，３が平行に配
されている。２つのニーダーブレード３，３は互いに異
なる方向に回転し、これによって混和槽１内の物質を混
合混練するようになっている。また混和槽１は、その壁
部および底部が二重壁構造となっており、この内部空間
に水や蒸気を送給することにより、混和室４の内部の温
度を所定の値に調整、保持できるように構成されてい
る。加圧蓋２は混和槽１を密閉するとともに、混和槽１
内の圧力を所定の値に調整、保持できるように構成され
ている。
れた混練装置を好適に用いて行なうことができる。この
混練装置は混和槽１と加圧蓋２と２つのニーダーブレー
ド３，３を備えている。混和槽１はその内部が有底中空
状となった混和室４を有している。混和室４は、底部が
２個の略半円筒状の部分に分かれており、それぞれの部
分内に適宜の形状のニーダーブレード３，３が平行に配
されている。２つのニーダーブレード３，３は互いに異
なる方向に回転し、これによって混和槽１内の物質を混
合混練するようになっている。また混和槽１は、その壁
部および底部が二重壁構造となっており、この内部空間
に水や蒸気を送給することにより、混和室４の内部の温
度を所定の値に調整、保持できるように構成されてい
る。加圧蓋２は混和槽１を密閉するとともに、混和槽１
内の圧力を所定の値に調整、保持できるように構成され
ている。
【００２７】成形を行うには、まず金属粉末、セラミッ
ク粉末、またはこれらの混合粉末のいずれかをバインダ
ーに加えて混練して成形用組成物を得る。このとき図１
に示した混練装置を好適に用いて、温度１００〜１２０
℃で、蒸気圧１．０〜２．０ａｔｍに加圧した状態で混
練を行うことにより、混練性を向上させることができ
る。混練時の温度が１００℃より低いと混練性を向上さ
せる効果が得られず、１２０℃より高いと寒天が徐々に
分解しゲル化能力を失うので好ましくない。また混練時
の圧力が蒸気圧１．０ａｔｍより低いと混練性を向上さ
せる効果が得られず、蒸気圧２．０ａｔｍより高いと寒
天が徐々に分解しゲル化能力を失うので好ましくない。
ク粉末、またはこれらの混合粉末のいずれかをバインダ
ーに加えて混練して成形用組成物を得る。このとき図１
に示した混練装置を好適に用いて、温度１００〜１２０
℃で、蒸気圧１．０〜２．０ａｔｍに加圧した状態で混
練を行うことにより、混練性を向上させることができ
る。混練時の温度が１００℃より低いと混練性を向上さ
せる効果が得られず、１２０℃より高いと寒天が徐々に
分解しゲル化能力を失うので好ましくない。また混練時
の圧力が蒸気圧１．０ａｔｍより低いと混練性を向上さ
せる効果が得られず、蒸気圧２．０ａｔｍより高いと寒
天が徐々に分解しゲル化能力を失うので好ましくない。
【００２８】金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの
混合物とバインダーとの混練の際、金属粉末、セラミッ
ク粉末、又はこれらの混合物は数回に分けてバインダー
に加えることが好ましい。金属粉末等の割合が３５容量
％より小さいと焼結後に得られる成形品の焼結密度が低
くなるので好ましくなく、成形品の良好な焼結密度およ
び機械的強度を得るには４０容量％以上がより好まし
い。また金属粉末等の割合が７０容量％を超えると均一
に混練するのが難しくなり、良好な混練状態を得るには
６５容量％以下がより好ましい。尚、金属粉末等をバイ
ンダーに加える前に、金属粉末等に対して予めカップリ
ング処理を行なうことが好ましい。
混合物とバインダーとの混練の際、金属粉末、セラミッ
ク粉末、又はこれらの混合物は数回に分けてバインダー
に加えることが好ましい。金属粉末等の割合が３５容量
％より小さいと焼結後に得られる成形品の焼結密度が低
くなるので好ましくなく、成形品の良好な焼結密度およ
び機械的強度を得るには４０容量％以上がより好まし
い。また金属粉末等の割合が７０容量％を超えると均一
に混練するのが難しくなり、良好な混練状態を得るには
６５容量％以下がより好ましい。尚、金属粉末等をバイ
ンダーに加える前に、金属粉末等に対して予めカップリ
ング処理を行なうことが好ましい。
【００２９】次いで、得られた成形用組成物を造粒して
ペレット状としたのち、射出成形して、所望形状のグリ
ーン体とする。射出成形温度は、バインダーがゾル状態
を保つ９０〜９６℃とされる。射出成形後のグリーン体
は常温まで冷やされ、バインダーがゲル状となって、そ
の形状が保持される。尚、射出成形する前に、上記工程
１）で得られた成形用組成物をペレット状にしておくこ
とが好ましい。
ペレット状としたのち、射出成形して、所望形状のグリ
ーン体とする。射出成形温度は、バインダーがゾル状態
を保つ９０〜９６℃とされる。射出成形後のグリーン体
は常温まで冷やされ、バインダーがゲル状となって、そ
の形状が保持される。尚、射出成形する前に、上記工程
１）で得られた成形用組成物をペレット状にしておくこ
とが好ましい。
【００３０】ついで、得られたグリーン体を脱バインダ
ーし、バインダー由来の水のうち少なくとも一部を除去
する。水の除去の後に寒天の少なくとも一部を除去して
もよい。また、この際にバインダーに添加したアルコー
ル類や水溶性高分子の一部を除去することが好ましい。
ーし、バインダー由来の水のうち少なくとも一部を除去
する。水の除去の後に寒天の少なくとも一部を除去して
もよい。また、この際にバインダーに添加したアルコー
ル類や水溶性高分子の一部を除去することが好ましい。
【００３１】この脱バインダーには、種々の方法がある
が、グリーン体を加熱し、常温より徐々に高めて１００
〜１５０℃で水、アルコール類を除去し、さらに２００
〜４００℃に加熱して、寒天、水溶性高分子の一部を熱
分解して除去する方法や、グリーン体を凍結乾燥もしく
は真空乾燥し、バインダーがゲル状態を保ったまま、大
部分の水、アルコール類を除去し、ついで加熱して寒
天、水溶性高分子の一部を除去する方法などが好まし
く、特に後者の方法によれば、グリーン体の割れ、クラ
ックを防止できる点で望ましい。また、この脱バインダ
ーを真空または不活性ガス雰囲気下で行い、金属粉末等
の酸化を防止することが望ましい。この脱バインダーに
よって、グリーン体の含水率は０．０１〜０．１重量％
となる。
が、グリーン体を加熱し、常温より徐々に高めて１００
〜１５０℃で水、アルコール類を除去し、さらに２００
〜４００℃に加熱して、寒天、水溶性高分子の一部を熱
分解して除去する方法や、グリーン体を凍結乾燥もしく
は真空乾燥し、バインダーがゲル状態を保ったまま、大
部分の水、アルコール類を除去し、ついで加熱して寒
天、水溶性高分子の一部を除去する方法などが好まし
く、特に後者の方法によれば、グリーン体の割れ、クラ
ックを防止できる点で望ましい。また、この脱バインダ
ーを真空または不活性ガス雰囲気下で行い、金属粉末等
の酸化を防止することが望ましい。この脱バインダーに
よって、グリーン体の含水率は０．０１〜０．１重量％
となる。
【００３２】ついで、この脱バインダー後のブラウン体
を加熱炉にて加熱して焼結し、所望形状の金属製品とす
る。加熱は、真空または不活性ガス雰囲気下で温度１１
００〜１５００℃程度にまで昇温して行われる。
を加熱炉にて加熱して焼結し、所望形状の金属製品とす
る。加熱は、真空または不活性ガス雰囲気下で温度１１
００〜１５００℃程度にまで昇温して行われる。
【００３３】このような金属粉末またはセラミック粉末
の射出成形用バインダーおよびこれを用いた成形法にあ
っては、バインダーが低ゲル強度、低分子量の寒天と水
とからなっているので、このバインダーの熱分解性が良
い。したがって、焼結後の残留炭素、残留酸素が従来よ
り少なく、成形品の機械的強度が向上する。またバイン
ダーの分解性が良いので高い焼結密度を得ることができ
る。また、金属粉末等とバインダーとの混練を高温で、
かつ加圧した状態で行うことにより、混練性を向上させ
ることができる。したがって、バインダーに対する金属
粉末等の配合割合を増やすことができるので、これによ
っても成形品の焼結密度を高め、成形品の機械的強度を
向上させることができる。
の射出成形用バインダーおよびこれを用いた成形法にあ
っては、バインダーが低ゲル強度、低分子量の寒天と水
とからなっているので、このバインダーの熱分解性が良
い。したがって、焼結後の残留炭素、残留酸素が従来よ
り少なく、成形品の機械的強度が向上する。またバイン
ダーの分解性が良いので高い焼結密度を得ることができ
る。また、金属粉末等とバインダーとの混練を高温で、
かつ加圧した状態で行うことにより、混練性を向上させ
ることができる。したがって、バインダーに対する金属
粉末等の配合割合を増やすことができるので、これによ
っても成形品の焼結密度を高め、成形品の機械的強度を
向上させることができる。
【００３４】また金属粉末にカップリング剤による表面
処理を施せば、カップリング剤を介して金属粉末とバイ
ンダーとの親和性が向上するので、金属粉末とバインダ
ーとのぬれ性、接着性が著しく向上する。特に金属粉末
の粒径が１０μｍ以上と大きい場合には、金属粉末とバ
インダーとの接着性を向上させる効果が大きく、粒径２
００μｍ程度の大粒金属粉末を用いての金属射出成形も
可能となる。また、金属粉末とバインダーとの親和性が
増すので、成形用組成物におけるバインダーの配合割合
を減らし、金属粉末の配合量を増やすことが可能であ
る。したがって、これによっても得られる成形体の焼結
密度を高くすることができ、また焼結後の精度も向上さ
せることができる。
処理を施せば、カップリング剤を介して金属粉末とバイ
ンダーとの親和性が向上するので、金属粉末とバインダ
ーとのぬれ性、接着性が著しく向上する。特に金属粉末
の粒径が１０μｍ以上と大きい場合には、金属粉末とバ
インダーとの接着性を向上させる効果が大きく、粒径２
００μｍ程度の大粒金属粉末を用いての金属射出成形も
可能となる。また、金属粉末とバインダーとの親和性が
増すので、成形用組成物におけるバインダーの配合割合
を減らし、金属粉末の配合量を増やすことが可能であ
る。したがって、これによっても得られる成形体の焼結
密度を高くすることができ、また焼結後の精度も向上さ
せることができる。
【００３５】以下、具体例を示し、本発明の作用、効果
を明確にする。なお、本発明は以下の具体例に限定され
るものではない。 （製造例１）ガスアトマイズ法によって得られた粒径４
５μｍ以下（平均粒径２５μｍ）の球状のチタン粉末に
対して、チタネート系カップリング剤を、チタン粉末単
位体積当たり１．５％の割合で使用し、上記の乾式処理
法または湿式処理法によって表面処理を行った。一方、
寒天２５重量部および防腐剤０．１重量部を、温水（イ
オン交換水）１００重量部に溶解してバインダーを調製
した。寒天は、平均分子量８２，５００、ゲル強度が寒
天濃度４％で４２５ｇ／ｃｍ2のものを用いた。上記で
得た表面処理済みの金属粉末を予め約９０〜１００℃に
加温し、これの５５容量部（上記イオン交換水１００重
量部に対して６８０重量部）を、９６℃に保温した上記
バインダー４５容量部に３回に分けて添加した。そし
て、温度１００〜１２０℃、蒸気圧１．０〜２．０ａｔ
ｍの条件で混練した。次いで、得られた成形用組成物を
ペレット化し、これを射出温度９４℃、金型温度２５℃
で射出成形した後、金型を水冷して射出物を固化させ
て、幅１５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの短冊
状のグリーン体を得た。この後、このグリーン体を真空
乾燥装置にいれ、温度８０℃、圧力１トール、時間４時
間の条件で真空乾燥し、含水率約０．５ｗｔ％まで水を
除去し、ついで圧力１０-5トールで常温から昇温速度１
℃／時間で４５０℃まで加熱して脱バインダーし、引き
つづいて昇温速度５℃／時間で１３００℃まで昇温し、
この温度を２時間保持する焼結条件により焼結して、チ
タン製板状部材を製造した。 （製造例２）上記製造例１において、寒天を平均分子量
２７５，０００、ゲル強度が寒天濃度４％で１５００ｇ
／ｃｍ2のものに代えた他は同様にしてチタン製板状部
材を成形した。
を明確にする。なお、本発明は以下の具体例に限定され
るものではない。 （製造例１）ガスアトマイズ法によって得られた粒径４
５μｍ以下（平均粒径２５μｍ）の球状のチタン粉末に
対して、チタネート系カップリング剤を、チタン粉末単
位体積当たり１．５％の割合で使用し、上記の乾式処理
法または湿式処理法によって表面処理を行った。一方、
寒天２５重量部および防腐剤０．１重量部を、温水（イ
オン交換水）１００重量部に溶解してバインダーを調製
した。寒天は、平均分子量８２，５００、ゲル強度が寒
天濃度４％で４２５ｇ／ｃｍ2のものを用いた。上記で
得た表面処理済みの金属粉末を予め約９０〜１００℃に
加温し、これの５５容量部（上記イオン交換水１００重
量部に対して６８０重量部）を、９６℃に保温した上記
バインダー４５容量部に３回に分けて添加した。そし
て、温度１００〜１２０℃、蒸気圧１．０〜２．０ａｔ
ｍの条件で混練した。次いで、得られた成形用組成物を
ペレット化し、これを射出温度９４℃、金型温度２５℃
で射出成形した後、金型を水冷して射出物を固化させ
て、幅１５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの短冊
状のグリーン体を得た。この後、このグリーン体を真空
乾燥装置にいれ、温度８０℃、圧力１トール、時間４時
間の条件で真空乾燥し、含水率約０．５ｗｔ％まで水を
除去し、ついで圧力１０-5トールで常温から昇温速度１
℃／時間で４５０℃まで加熱して脱バインダーし、引き
つづいて昇温速度５℃／時間で１３００℃まで昇温し、
この温度を２時間保持する焼結条件により焼結して、チ
タン製板状部材を製造した。 （製造例２）上記製造例１において、寒天を平均分子量
２７５，０００、ゲル強度が寒天濃度４％で１５００ｇ
／ｃｍ2のものに代えた他は同様にしてチタン製板状部
材を成形した。
【００３６】（成形品の評価）上記製造例１，２で得ら
れたチタン製板状部材について、焼結密度、残留炭素
（Ｃ）、残留酸素（Ｏ）を測定した。また降伏強度、引
張強度、伸びについても評価を行った。焼結密度につい
ては、製造例１が９７．３％、製造例２が９３．８％、
残留炭素については、製造例１が０．３３％、製造例２
が０．５０％、残留酸素については、製造例１が０．３
０％、製造例２が０．４０％、降伏強度については、製
造例１が５５ｋｇｆ／ｍｍ2、製造例２が３７ｋｇｆ／
ｍｍ2、引張強度については、製造例１が８０ｋｇｆ／
ｍｍ2、製造例２が５０ｋｇｆ／ｍｍ2、伸びについて
は、製造例１が１０％、製造例２が３％であった。これ
らの結果より、バインダーに低ゲル強度、低分子量の寒
天を用いた製造例１では、高ゲル強度、高分子量の寒天
を用いた製造例２に比べて、得られた成形品における残
留炭素および残留酸素が少なく、降伏強度、引張強度、
伸びといった機械的強度に優れており、焼結密度も向上
していた。
れたチタン製板状部材について、焼結密度、残留炭素
（Ｃ）、残留酸素（Ｏ）を測定した。また降伏強度、引
張強度、伸びについても評価を行った。焼結密度につい
ては、製造例１が９７．３％、製造例２が９３．８％、
残留炭素については、製造例１が０．３３％、製造例２
が０．５０％、残留酸素については、製造例１が０．３
０％、製造例２が０．４０％、降伏強度については、製
造例１が５５ｋｇｆ／ｍｍ2、製造例２が３７ｋｇｆ／
ｍｍ2、引張強度については、製造例１が８０ｋｇｆ／
ｍｍ2、製造例２が５０ｋｇｆ／ｍｍ2、伸びについて
は、製造例１が１０％、製造例２が３％であった。これ
らの結果より、バインダーに低ゲル強度、低分子量の寒
天を用いた製造例１では、高ゲル強度、高分子量の寒天
を用いた製造例２に比べて、得られた成形品における残
留炭素および残留酸素が少なく、降伏強度、引張強度、
伸びといった機械的強度に優れており、焼結密度も向上
していた。
【００３７】（製造例３，４，５）上記製造例１におい
て、寒天を平均分子量５０，０００でゲル強度が寒天濃
度４％で２５０ｇ／ｃｍ2（製造例３）、平均分子量１
００，０００でゲル強度が寒天濃度４％で５００ｇ／ｃ
ｍ2（製造例４）、および平均分子量２００，０００で
ゲル強度が寒天濃度４％で１０００ｇ／ｃｍ2（製造例
４）のものにそれぞれ代えた他は同様にしてチタン製板
状部材を成形した。得られたチタン製板状部材につい
て、焼結密度、残留炭素（Ｃ）を測定した。製造例３に
おいては、焼結密度９８．２％、残留炭素０．３０％で
あった。製造例４においては、焼結密度９６．０％、残
留炭素０．３５％であった。製造例５においては、焼結
密度９４．０％、残留炭素０．４５％であった。上記製
造例１において、寒天を平均分子量３０，０００未満、
及びゲル強度が２００ｇ／ｃｍ2未満のものに代えてチ
タン製板状部材の成形を試みたが、グリーン体の保形性
が悪く、焼結前にクラックや変形が生じ、評価に用いら
れるような板状部材は得られなかった。図２は、製造例
１〜５について、バインダー原料として用いた寒天のゲ
ル強度と、得られたチタン製板状部材の焼結密度との関
係をグラフに表したものである。図３は、製造例１〜５
について、バインダー原料として用いた寒天のゲル強度
と、得られたチタン製板状部材における残留炭素（Ｃ）
との関係をグラフに表したものである。寒天のゲル強度
が高くなると、残留炭素が多くなり、焼結密度が上がら
ない。寒天のゲル強度が低いと残留炭素が少なく、焼結
密度が高く、結果として機械的強度の高い製品が得られ
る。図４は製造例１〜５について、バインダー原料とし
て用いた寒天の平均分子量と、得られたチタン製板状部
材の焼結密度との関係をグラフに表わしたものである。
図５は、製造例１〜５について、バインダー原料として
用いた寒天の平均分子量と、得られたチタン製板状部材
の残留炭素との関係をグラフに表わしたものである。寒
天の平均分子量が高くなると、分解性が悪くなるため残
留炭素が多くなり、焼結密度が上がらなくなる。寒天の
平均分子量が低いと、残留炭素は少なく、焼結密度が高
く、結果として機械的強度の高い製品が得られる。良好
な機械的強度を持つ製品を得るには、焼結後の残留炭素
は０．４％以下が好ましく、更には０．３５％がより好
ましい。
て、寒天を平均分子量５０，０００でゲル強度が寒天濃
度４％で２５０ｇ／ｃｍ2（製造例３）、平均分子量１
００，０００でゲル強度が寒天濃度４％で５００ｇ／ｃ
ｍ2（製造例４）、および平均分子量２００，０００で
ゲル強度が寒天濃度４％で１０００ｇ／ｃｍ2（製造例
４）のものにそれぞれ代えた他は同様にしてチタン製板
状部材を成形した。得られたチタン製板状部材につい
て、焼結密度、残留炭素（Ｃ）を測定した。製造例３に
おいては、焼結密度９８．２％、残留炭素０．３０％で
あった。製造例４においては、焼結密度９６．０％、残
留炭素０．３５％であった。製造例５においては、焼結
密度９４．０％、残留炭素０．４５％であった。上記製
造例１において、寒天を平均分子量３０，０００未満、
及びゲル強度が２００ｇ／ｃｍ2未満のものに代えてチ
タン製板状部材の成形を試みたが、グリーン体の保形性
が悪く、焼結前にクラックや変形が生じ、評価に用いら
れるような板状部材は得られなかった。図２は、製造例
１〜５について、バインダー原料として用いた寒天のゲ
ル強度と、得られたチタン製板状部材の焼結密度との関
係をグラフに表したものである。図３は、製造例１〜５
について、バインダー原料として用いた寒天のゲル強度
と、得られたチタン製板状部材における残留炭素（Ｃ）
との関係をグラフに表したものである。寒天のゲル強度
が高くなると、残留炭素が多くなり、焼結密度が上がら
ない。寒天のゲル強度が低いと残留炭素が少なく、焼結
密度が高く、結果として機械的強度の高い製品が得られ
る。図４は製造例１〜５について、バインダー原料とし
て用いた寒天の平均分子量と、得られたチタン製板状部
材の焼結密度との関係をグラフに表わしたものである。
図５は、製造例１〜５について、バインダー原料として
用いた寒天の平均分子量と、得られたチタン製板状部材
の残留炭素との関係をグラフに表わしたものである。寒
天の平均分子量が高くなると、分解性が悪くなるため残
留炭素が多くなり、焼結密度が上がらなくなる。寒天の
平均分子量が低いと、残留炭素は少なく、焼結密度が高
く、結果として機械的強度の高い製品が得られる。良好
な機械的強度を持つ製品を得るには、焼結後の残留炭素
は０．４％以下が好ましく、更には０．３５％がより好
ましい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の金属粉末ま
たはセラミック粉末射出成形用バインダーならびにこれ
を用いた成形用組成物および成形法にあっては、ゲル強
度が低く低分子量の寒天と、水とからなるバインダーを
用いているので、バインダーの熱分解性が良い。したが
って焼結後の残留炭素、残留酸素が少なく、機械的強度
に優れた成形品が得られる。またバインダーの分解性が
良いので高い焼結密度を達成することができる。
たはセラミック粉末射出成形用バインダーならびにこれ
を用いた成形用組成物および成形法にあっては、ゲル強
度が低く低分子量の寒天と、水とからなるバインダーを
用いているので、バインダーの熱分解性が良い。したが
って焼結後の残留炭素、残留酸素が少なく、機械的強度
に優れた成形品が得られる。またバインダーの分解性が
良いので高い焼結密度を達成することができる。
【図１】 本発明の金属射出成形用組成物の製法に用い
られる混練装置の一例を示した断面図である。
られる混練装置の一例を示した断面図である。
【図２】 本発明の製造例におけるバインダー原料とし
て用いた寒天のゲル強度と、得られたチタン製板状部材
の焼結密度との関係を示したグラフである。
て用いた寒天のゲル強度と、得られたチタン製板状部材
の焼結密度との関係を示したグラフである。
【図３】 本発明の製造例におけるバインダー原料とし
て用いた寒天のゲル強度と、得られたチタン製板状部材
における残留炭素との関係を示したグラフである。
て用いた寒天のゲル強度と、得られたチタン製板状部材
における残留炭素との関係を示したグラフである。
【図４】 バインダー原料の寒天の平均分子量とチタン
製板状部材の焼結密度との関係。
製板状部材の焼結密度との関係。
【図５】 バインダー原料の寒天の平均分子量とチタン
製板部材の残留炭素との関係。
製板部材の残留炭素との関係。
【符号の説明】 １…混和槽、２…加圧蓋、３…ニーダーブレード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 1/08 Ｃ０８Ｌ 5/12 5/12 29/04 29/04 71/02 71/02 101/00 101/00 Ｂ２２Ｆ 3/02 Ｓ 3/10 Ｃ
Claims (21)
- 【請求項１】 平均分子量が３０，０００〜１５０，０
００の寒天と、水を含む、金属粉末又はセラミック粉末
射出成形用バインダー。 - 【請求項２】 寒天と水との混合比が、水１００重量部
に対して寒天が１５〜３５重量部であることを特徴とす
る請求項１記載の金属粉末又はセラミック粉末射出成形
用バインダー。 - 【請求項３】 アルコール類を更に含むことを特徴とす
る請求項１記載の金属粉末又はセラミック粉末射出成形
用バインダー。 - 【請求項４】 前記のアルコール類が、エタノール、メ
タノール、イソプロピルアルコール、２，３−ジブロム
プロパノールからなる群より選択される少なくとも一つ
のアルコールであることを特徴とする請求項３記載の金
属粉末又はセラミック粉末射出成形用バインダー。 - 【請求項５】 前記アルコール類の水への混合比が、水
１００重量部に対してアルコール類５〜３０重量部であ
ることを特徴とする請求項３記載の金属粉末又はセラミ
ック粉末射出成形用バインダー。 - 【請求項６】 水溶性高分子を更に含むことを特徴とす
る請求項１又は３記載の金属粉末又はセラミック粉末射
出成形用バインダー。 - 【請求項７】 前記水溶性高分子が、ポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセル
ロースからなる群より選択される少なくとも一つの水溶
性高分子であることを特徴とする請求項６記載の金属粉
末又はセラミック粉末射出成形用バインダー。 - 【請求項８】 前記水溶性高分子の水への混合比が、水
１００重量部に対して水溶性高分子５〜１０重量部であ
ることを特徴とする請求項７記載の金属粉末又はセラミ
ック粉末射出成形用バインダー。 - 【請求項９】 前記寒天のゲル強度が、ゲル濃度４％の
時に２００〜４８０ｇ／ｃｍ2であることを特徴とする
請求項１乃至８記載の金属粉末又はセラミック粉末射出
成形用バインダー。 - 【請求項１０】 平均分子量が３０，０００〜１５０，
０００の寒天、及び水を含むバインダーと、 金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混合物を含む
ことを特徴とする成形用組成物。 - 【請求項１１】 前記金属粉末の平均粒径が１〜２００
μｍであり、 前記セラミック粉末の平均粒径が０．１〜１０μｍであ
ることを特徴とする請求項１０記載の成形用組成物。 - 【請求項１２】 前記の、金属粉末、セラミック粉末、
又はこれらの混合物が、カップリング処理を施されてい
ることを特徴とする請求項１１記載の成形用組成物。 - 【請求項１３】 前記バインダーに対する、前記の、金
属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混合物の配合割
合が、３５〜７０容量％であることを特徴とする請求項
１２記載の成形用組成物。 - 【請求項１４】 前記金属粉末が、鉄、ステンレス鋼、
タングステン、チタン、ニッケル、コバルト、銅、アル
ミニウム、クロム、モリブデンからなる群より選択され
る少なくとも一の金属粉末であり、 前記セラミック粉末が、金属、非金属、又はこれらの混
合物についての酸化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物、
又は炭化物、或いは、これらの混合物であることを特徴
とする請求項１３記載の成形用組成物。 - 【請求項１５】 前記バインダー中の寒天のゲル強度
が、ゲル濃度４％の時に２００〜４８０ｇ／ｃｍ2であ
ることを特徴とする請求項１０乃至１４記載の成形用組
成物。 - 【請求項１６】 以下の工程を具備することを特徴とす
る金属粉末又はセラミック粉末の射出成型法： １）平均分子量が３０，０００〜１５０，０００の寒天
及び水を含むバインダと、 金属粉末、セラミック粉末、又はこれらの混合粉末を混
合して成形用組成物を調製する工程； ２）前記成形用組成物を射出成形して所望形状のグリー
ン体を得る工程；及び、 ３）前記グリーン体を焼結する工程。 - 【請求項１７】 前記１）の前に、金属粉末、セラミッ
ク粉末、又はこれらの混合粉末に、カップリング処理を
行なうことを特徴とする請求項１６記載の金属粉末又は
セラミック粉末の射出成形法。 - 【請求項１８】 前記２）において前記成形用組成物を
射出成形する前に、前記成形用組成物をペレット状にす
ることを特徴とする請求項１６又は１７記載の金属粉末
又はセラミック粉末の射出成形法。 - 【請求項１９】 前記３）において前記グリーン体を焼
結する前に、前記グリーン体中の水の少なくとも一部を
除去することを特徴とする請求項１６乃至１８何れか一
項に記載の金属粉末又はセラミック粉末の射出成形法。 - 【請求項２０】 前記グリーン体中の水の除去の後に、
前記グリーン体中の寒天の少なくとも一部を更に除去す
ることを特徴とする請求項１９記載の金属粉末又はセラ
ミック粉末の射出成形法。 - 【請求項２１】 前記３）における焼結を、真空又は不
活性ガス雰囲気下で１１００〜１５００℃での加熱によ
り行なうことを特徴とする請求項１６乃至２０記載の金
属粉末又はセラミック粉末の射出成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07869599A JP3459191B2 (ja) | 1998-04-09 | 1999-03-23 | 金属粉末またはセラミック粉末射出成形用組成物および射出成形法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-97883 | 1998-04-09 | ||
| JP9788398 | 1998-04-09 | ||
| JP07869599A JP3459191B2 (ja) | 1998-04-09 | 1999-03-23 | 金属粉末またはセラミック粉末射出成形用組成物および射出成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350005A true JPH11350005A (ja) | 1999-12-21 |
| JP3459191B2 JP3459191B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=26419749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07869599A Expired - Fee Related JP3459191B2 (ja) | 1998-04-09 | 1999-03-23 | 金属粉末またはセラミック粉末射出成形用組成物および射出成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3459191B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003027105A (ja) * | 2001-04-25 | 2003-01-29 | Extrude Hone Corp | 結合剤組成物 |
| JP2007047816A (ja) * | 2006-10-10 | 2007-02-22 | Yamaha Corp | 半導体レーザモジュール用パッケージ |
| JP2007111918A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Yamaha Livingtec Corp | 焼成用成形体の製造方法および焼成体の製造方法 |
| JP2007528342A (ja) * | 2004-03-11 | 2007-10-11 | コーニング インコーポレイテッド | シルセスキオキサンポリマーを含むセラミック組成物 |
| CN114042910A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 莫纶(珠海)新材料科技有限公司 | 一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN114226717A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种水凝胶基金属浆料及其制备方法 |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP07869599A patent/JP3459191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003027105A (ja) * | 2001-04-25 | 2003-01-29 | Extrude Hone Corp | 結合剤組成物 |
| JP2007528342A (ja) * | 2004-03-11 | 2007-10-11 | コーニング インコーポレイテッド | シルセスキオキサンポリマーを含むセラミック組成物 |
| JP2007111918A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Yamaha Livingtec Corp | 焼成用成形体の製造方法および焼成体の製造方法 |
| JP2007047816A (ja) * | 2006-10-10 | 2007-02-22 | Yamaha Corp | 半導体レーザモジュール用パッケージ |
| CN114042910A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 莫纶(珠海)新材料科技有限公司 | 一种陶瓷增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN114226717A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种水凝胶基金属浆料及其制备方法 |
| CN114226717B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-06-06 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种水凝胶基金属浆料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3459191B2 (ja) | 2003-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6171360B1 (en) | Binder for injection molding of metal powder or ceramic powder and molding composition and molding method wherein the same is used | |
| US5486496A (en) | Graphite-loaded silicon carbide | |
| KR100786879B1 (ko) | 수성 사출성형 바인더 조성물 및 성형방법 | |
| JP4698839B2 (ja) | 金属／セラミックコンポジットモールディング材料 | |
| JP2003521580A (ja) | 水性射出成形フィードストックの連続コンパウンディング | |
| JP3459191B2 (ja) | 金属粉末またはセラミック粉末射出成形用組成物および射出成形法 | |
| JPH04329801A (ja) | 焼結部品の製造方法 | |
| WO2002045889A2 (en) | Improvement of flow characteristics of metal feedstock for injection molding | |
| JP2000342726A (ja) | ゴルフクラブヘッド | |
| JPH05194037A (ja) | 窒化ケイ素の水性押出 | |
| JP2000248302A (ja) | チタン系金属粉末の焼結成形法 | |
| JP2000345204A (ja) | 金属粉末またはセラミック粉末の射出成形品およびその製法と、ゴルフクラブヘッドおよびその製法 | |
| JP3092860B2 (ja) | ジルコニアセラミックスの射出成形方法 | |
| JP3619869B2 (ja) | 人工骨 | |
| JPH05503683A (ja) | 大きな断面の射出成型或いはスリップ鋳造セラミック成形体を製造する方法 | |
| JPH11172303A (ja) | 金属射出成形用組成物の製法および金属射出成形法 | |
| JPH0244882B2 (ja) | ||
| JPH11172302A (ja) | 金属射出成形用バインダーおよびこれを用いた成形法 | |
| JP4123552B2 (ja) | 金属射出成形用組成物および成形法 | |
| JP3479718B2 (ja) | 金属又はセラミックからなる造形品の製造方法 | |
| JP2000334073A (ja) | ゴルフクラブヘッドおよびその製法 | |
| JPH0820803A (ja) | 焼結体の製造方法 | |
| Zainudin et al. | Microstructural Properties of Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) Prepared by Ceramic Injection Moulding (CIM) | |
| JPH0641601B2 (ja) | 成形用組成物 | |
| JPH1180804A (ja) | 金属射出成形用バインダーおよびこれを用いた成形法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |