JPS58189302A - 粉末の成形方法 - Google Patents

粉末の成形方法

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JPS58189302A
JPS58189302A JP7021082A JP7021082A JPS58189302A JP S58189302 A JPS58189302 A JP S58189302A JP 7021082 A JP7021082 A JP 7021082A JP 7021082 A JP7021082 A JP 7021082A JP S58189302 A JPS58189302 A JP S58189302A
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JP
Japan
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molding
powder
molded body
molded
heating
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JP7021082A
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English (en)
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Naoto Hirosaki
廣崎 尚登
Motohide Ando
安藤 元英
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粉末の成形方法に関するものであ従来、セ
ラミックス粉末等の非金属粉末や金属粉末などの粉末を
成形する方法には、金型プレスやラバープレスなどによ
って粉末上加圧する加圧成形法、押出成形法、鋳込み成
形法などがあるが、これらのうち、加圧成形法や押出成
形法では単純形状の製品に限られ、41雑形状の製品の
成形には不適当であるという欠点を有し、鋳込み成形法
では多量生産に向かないなどの欠点を有していた。
そこで、上記の粉末の成形に射出成形法を利用しようと
する試みがあるが、この射出成形法は、従来よシ主とし
てプラスチックスの成形に採用されているものであって
、自動化による多量生産が可能であ抄、複雑形状でかつ
高精度の成形が可能であるうえ、成形後の後加工を必要
としないなどのすぐれ次特徴をもっている。
このような射出成形を含む工程によって製品を得る場合
には、セラミックス等の非金属粉末や金属粉末に有機物
樹脂を加え、その熱流動性を利用して射出成形によ抄成
形し、得られた成形体中に含まれる有機物樹脂を熱分解
等によって成形体の形状を保持したまt除去する脱脂を
行い、その後本焼成により最終製品を得るのが普通であ
る。
このように、射出成形後には脱脂を行う必要があるが、
この脱脂工程においては、加熱により成形体中の樹脂が
分解し、成形体の強度が低下す゛る友めに1成形体に残
留応力や内部欠陥があると亀裂が発生することが多くあ
り、脱脂工程管行った後の成形体の歩留抄は一般に低い
という問題があ′)fCoこの場合、成形体の残留応力
としては、肉厚部において金型接触面と製品内部との冷
却速度が異なることによる歪や、射出成形機のゲート部
近辺のオーバーバッキングによる歪などがある。
また、内部欠陥としては、成形時に巻き込んだ空気や樹
脂が分解して生成されたガス成分が成形体内部に閉じ込
められて生ずる空孔や、金型内の不均一な流動により温
度の異なる材料が接することによって形成されるウェル
ドライy1あるいは金型に充填後冷却収縮時に材料の供
給が不十分のときに起る引け、などがある。そして、射
出成形体に上記し喪よ、うな残留応力や内部欠陥がある
と、脱脂工程で成形体の強度が低下したときに亀裂が発
生して応力が解放される。
そのため、脱脂工程で成形体に亀裂が発生するのを防ぐ
には、射出成形において残留応力や内部欠陥のない成形
体を得る必要があり、従来の場合には、射出成形の際の
射出条件と金型機構の厳適条件等管選定することによっ
て、極力残留応力や内部欠陥管なくすようにしていた。
しかしながら、製品の形状や大きさによっては、射出成
形体の残留応力や内部欠陥の発生を防ぐことはかなり困
難であり、このことが射出成形法をセラミックス粉末や
金属粉末に適用することを制限していた。
この発明は、上記したような事情に鑑みてなされたもの
で、射出成形された成形体に残留応力や内部欠陥が発生
するのを許容し友上で、亀裂の発生のない粉末成形体を
得ることができる方法を提供することを目的としている
すなわち、この発明による粉末の成形方法は、セラミッ
ク粉末等の非金属粉末および金属粉末のうちより選ばれ
る1種以上の粉末に熱可塑性樹脂を混ぜて混合体を作抄
、前記混合体を射出成形して成形体全作製したのち、前
記成形体を当該成形体の本質的な形状変化を伴うことな
く軟化する温度に加熱し、この温度で静水圧的に加圧し
た後、前記熱可塑性樹脂を脱脂するようにしたことを特
徴としている。
この発明において、射出成形され九成形体を当該成形体
の本質的な形状変化を伴うことなく軟化する温度に加熱
し、この温度で静水圧的に加圧することによって、射出
成形後の成形体に生じている残留応力や内部欠陥が除去
あるいは軽減され、脱脂工程での亀裂の発生が低減し、
歩留9が向上することを見い出したのである。これは、
射出成形体全軟化温度に加熱すること罠よって、熱可塑
性樹脂の粘度が低下するために微小々変形全件って残留
応力が解放され、次いで静水圧的に加圧することによっ
て、成形体中の空孔、ウェルドライン、引けなどの内部
欠陥を除去することができるためと今のところ考えられ
る。このように、射出成形後に成形体を軟化温度に加熱
し、静水圧的に加圧することによって、成形体の残留応
力や内部欠陥が除去され、その後の脱脂工程で亀裂を発
生することが少なくなる。それ故、形状や大きさ等の要
因によって従来は亀裂の発生が避けられなかつ九製品に
対しても射出成形法の適用が可能となつ九。
この発明において使用できる粉末としては、セラミック
ス粉末等の非金属粉末や、金属粉末がある。これらのう
ち、非金属粉末としては、窒化けい素、炭化けい素、ア
ルミナ、ジルコニア等の各種酸化物、炭化物、窒化物、
硼化物、硫化物婢のセラミックス粉末、磁性材料粉末、
炭素質粉末などがある。また、金属粉末としては、シリ
コン。
高速度鋼、チタン、鉄、超合金、タングステン。
モリブデン等の粉末がある。ま九、セラミックスと金属
とからなるサーメット粉末などもあり、上記し丸缶粉末
を単体であるいは2種以上混ぜたものを用いることがで
きる。さらに、上記粉末のほか、焼結助剤や成形助剤を
あらかじめ添加しておくことももちろんあ妙、各種助剤
を添加した粉末もこの発明に当然含まれる。
また、この発明において使用される熱可塑性樹脂として
は、例えば、アタクチックポリプロピレン、アイソタク
チックポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンな
どがある。そして、ジエチルフタレート、ジブチルフタ
レートなどの可塑剤。
ステアリン酸、パラフィンワックスなどの滑剤などを添
加することもある。
この発明において粉末の射出成形に使用される装置は、
従来のプラスチックスの射出成形において使用されてい
る装置およびこのような装置に適宜の改良金加えたもの
が使用される。
1+、成形体を静水圧的に加圧する装置としては、成形
体に対し圧力媒体を介して均等圧的(l5ostati
e Pressing )に加圧できるものであればよ
く、シ九がって、圧力媒体として水に限定されるもので
はなく、そのほか、油などの液体や適宜成分調整した気
体などを用いた装置であっても当然用いることができる
。この加圧に先立って成形体を加熱する方法としては、
前記圧力媒体そのものを所定温度に加熱する方法や、加
熱した成形体を水、油などの加熱媒体を入れた容器内に
移し、容器ごと静水圧的に加圧する方法などがある。
この場合の容器としては、耐熱性のゴムまたはプラスチ
ックスの袋などを用いることができる。
この発明に従って成形体を加熱静水圧加圧するときの加
熱温度は、使用する熱可塑性樹脂によっても異なるが、
成形体の自重による変形がない限り高温である方が良い
。すなわち、成形体の加熱温度が低すぎると、上記した
残留応力や内部欠陥の軽減除去の効果が少なく、著しく
低温の場合には静水圧加圧し几際に成形体に亀裂を発生
する。
これは、圧力解放時のスプリングバックによるものであ
る。他方、成形体の加熱温度が高すぎると、当該成形体
が軟化しすぎ、自重による変形を起すので好ましくない
そのほか、成形体を加熱静水圧加圧するときの圧力は5
00 Kg / tym”以上とすることが望ましい。
これは、圧力が低すぎると、成形体中の空孔、ウェルド
ライン、引けなどの内部欠陥を除去することができない
ためである。
以下、この発明の実施例を比較例と共に説明する。
実施例 I St、N、粉末90重量部、Y、03粉末6重量部、A
t、o33粉末4量部の割合になる混合粉末83重量部
に対して、熱可塑性樹脂としてアタクチックポリプロピ
レン14重量部、可塑剤としてジブチルフタレート3重
量部を加え、150℃の温度で30分間混練して冷却し
た後、直径31程度に粒状化して射出成形用原料を得た
。次いで、プランジャ型の射出成形装置を用い、加熱筒
温度180℃で、金型を室温に保持し、1000 K4
/ t−!R”の圧力で成形して第1図に示すような直
径12■。
長さ80mの棒状成形体1を得た。そして、この成形体
1の外暖を調べたところ、亀裂等の欠陥はなかつ友。
次に、上記成形体1を90℃の水中で2時間加熱し、ゴ
ム製の袋内[90℃の水を入れ、その中に前記加熱した
成形体1金入れ、ゴム製の袋の口を締めて静水圧加圧装
置K設置し、1000Ke/m”の圧力で2分間加圧し
た後、5℃/hrの昇温速度で450℃まで加熱して脱
脂したところ、50本重重3本に亀裂が発生していた。
しかし、後記比較例IK示すように1亀裂発生率はかな
り低下した。
比較例 1 実施例1において得られた成形体1を5℃/hrの昇温
速度で450℃まで加熱して脱脂したところ、50本重
重2本に亀裂が発生してい念。
実施例 2 実施例1と同じ射出成形用原料を用い、実施例1と同じ
寸法の成形体1t−製作した。次に得られ九成形体1を
20本ずつに分け、各々について次表に示す温度の水中
で2時間加熱し、ゴム製の袋内に同じ温度の水を入れ、
その中に前記加熱し友成形体1金入れ、ゴム製の袋の口
を締めて静水圧加圧装置に設置し、同じく表に示す加圧
力で同表に示す加圧時間加圧した後、5℃/hrの昇温
速度で450℃まで加熱して脱脂したところ、同じく表
に示す割合で亀裂が発生していた。
表に示す結果から明らかなように、加熱温度80〜10
0℃、圧力500紛/画3以上の条件とすることKよっ
て、脱脂による亀裂発生がかなり減少することが明らか
であった。tit、加熱温度が110℃と高い場合には
成形体1が著しく軟化し、形状保持ができなかった。反
対に30℃と低い場合には静水圧加圧により亀裂を発生
した。
実施例 3 実施例1と同じ射出成形用原料を用い、実施例1と同じ
成形条件で、第2図に示すような直径30 w+、長さ
100■の棒状成形体2を成形した。
そして、この成形体2の外観を調べたところ、亀裂等の
欠陥はなかった。
次に、上記成形体2を実施例1と同様に90’Cの温度
でかつ1000 b/ car”の圧力で2分間静水圧
加圧した後、5℃/hrの昇温速度で450℃まで加熱
して脱脂したところ、50本重重8本に亀裂が発生し、
12本の無欠陥品を得た。
比較例 2 実施例3において成形した第2図に示す形状の射出成形
体2を静水圧加圧することなく5℃/hrの昇温速度で
450℃まで加熱して脱脂し九ところ、50本のすべて
に亀裂が発生した。
実施例 4 SiC粉末97 t、!に部、B4CI)末3 重tl
lOIII合になる混合粉末80重量部に対して、熱可
塑性樹脂としてアタクチックポリプロピレン1611[
を部、可塑剤としてジブチルフタレート4重量部を加え
、150℃の温度で30分間混練して冷却した後、直径
3■程度に粒状化して射出成形用原料粉末を得た。次い
で、プランジャ型の射出成形装置ft−用い、加熱筒温
度180℃で、金型を室温に保持し、1000 Kit
/cm”の圧力で射出成形して第3図に示すような形状
のラジアルタービンロータ3を成形した。そして、得ら
れたロータ6の外観音調べ次ところ、亀裂等の欠陥はな
かった。
次に、上記成形体3を90℃の水中で2時間加熱し、ゴ
ム製の袋内に90℃の水を入れ、このゴム製の袋内に前
記加熱した成形体6金入れ、袋の口を締めて静水圧加圧
装置に設置し、1oooK4/+w”の圧力で2分間加
圧した後、5℃/hrの昇温速度で450℃まで加熱し
て脱脂したところ、50本中種2本に亀裂が発生してい
た。この場合の歩留りは決して良くないとしても、後記
比較例3に示すように、加熱静水圧加圧を行わない場合
に比べて良品の数を増やすことができた。
比較例 3 実施例4において成形した第3図に示す形状のロータ3
を静水圧加圧せず5℃/hrの昇温速度で450℃まで
加熱して脱脂したところ、50個すべてに亀裂が発生し
てい友。このように10−タ3の脱脂が困難であるのL
10−タ6に肉厚部(軸部)と肉薄部(翼部)があシ、
肉厚の差異により射出成形時の流れ方や冷却速度が異な
るため、ロータ6に大きな残留応力および内部欠陥があ
るととKよる。
実施例 5 S1粉末81重量部に対して、熱可塑性樹脂としテポリ
スチレン13重量部、滑剤としてステアリン酸2重量部
、可塑剤としてジブチルフタレート4重量部音訓え、1
60℃の温度で30分間混練して冷却した後、直径3m
程度に粒状化して射出成形用原料を得た。次いで、プラ
ンジャ型の射出成形装置を用い、加熱筒温度200℃で
、金型を室温に保持し、1000 Kf/ cm”の圧
力で射出成形して実施例1と同じ寸法の第1図に示す成
形体1を成形した。そして、この成形体1の外*tg*
べ九ところ、亀裂等の欠陥はなかった。
次に、上記成形体1を120℃の熱媒油中で2時間加熱
し、ゴム製の袋内に120℃の熱媒油金入れ、その中に
前記加熱し次成形体1金入れ、ゴム製の袋の口金締めて
静水圧加Bctに設置し、1000 Kq/cm”の圧
力で2分間加圧した後、5℃/hrの昇温速度で450
℃まで加熱して脱脂したところ、20本重重本に亀裂が
発生し九。
比較例 4 実施例5において得られ九成形体1t−靜水n圧するこ
となく5℃/hrの昇温速度で450℃まで加熱して脱
脂し次ところ、20本重重7本に亀裂が発生した。
以上説明してきたように、この発明によれば、粉末の成
形体t−n造するに際し、(1)セラミックス粉末等の
非金属粉末および金属粉末のうちより選ばれる11以上
の粉末に熱可塑性樹脂を混ぜて混合体を得る工程と、(
b)前記混合体を射出成形して成形体を得る工程と、(
C)前記成形体を当咳成形体の本質的な形状変化を伴う
ことなく軟化する温度に加熱し、この温度で静水圧的に
加圧する工程と、(d)加圧後の前記成形体中の熱可塑
性樹脂を脱脂する工程と、會含むようにしたから、射出
成形後に得られた成形体に残留応力や内部欠陥があった
ときで本、その後の加熱によって残留応力を解放するこ
とができると共に、静水圧的な加圧によって内部欠陥を
除去することができ、それゆえ、脱脂後における成形体
に亀裂が発生する頻度を低減することが可能であり、従
来以上〈歩留りの向上をはかることができるという著し
一効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は各々この発明の各実施例にお
いて成形し九射出成形体の斜視説明図である。 代理人弁理士   小  塩     豊第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  下記の工程(a)〜(d)よシなる粉末の成
    形方法。 (&)  セラミックス粉末等の非金属粉末および金属
    粉末のうちより選ばれる1種以上の粉末に熱可塑性樹脂
    を混ぜて混合体t−得る工程。 Φ)前記混合体を射出成形して成形体を得る工程。 (e)  前記成形体を当該成形体の本質的な形状変化
    を伴うことなく軟化する温度に加熱し、この温度で静水
    圧的に加圧する工程。 (d)  加圧後の前記成形体中の熱可塑性樹脂を脱脂
    する工程。
JP7021082A 1982-04-28 1982-04-28 粉末の成形方法 Pending JPS58189302A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999056898A1 (fr) * 1998-05-07 1999-11-11 Injex Corporation Procede pour realiser un produit fritte
JPH11315306A (ja) * 1998-05-07 1999-11-16 Injex:Kk 焼結体の製造方法
JPH11315304A (ja) * 1998-05-07 1999-11-16 Injex:Kk 焼結体の製造方法
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