JPS586901A - 新規な金属粉末成形品及びその製造法 - Google Patents

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】 本発明は新規な金属粉末成形品並びにその製造法に係９
、特に良好な強度１寸法精度を有する、アルミニウム（
Ａ４）またはその合金の持っている特性を著しく劣化さ
せることのない粉末成形品並びにそれを経済的に製造す
る方法に関するものである。

金属材料から複雑な形状をした部品、例えばモータのブ
ラケットなどを製造する方法として、従来より鋳造法、
ダイカスト法、焼結法などが用いられているが、それら
は何れも用いられる材質の融点以上または融点近くの高
い温度を必要とする工程を含むため、電力等のエネルギ
ーを多量に消費する問題があり、また同時にそのような
高温度に拐料金加熱せしめるための設備を工程中に設け
る必要もあった。また、かかる従来からの手法では、形
成される製品あるいは成形品に高温度が作用することと
なるため、熱による歪が生じ、これが少なからず寸法精
度に悪影響をもたらしており、それ故、該製品あるいは
成形品に対して適当な塑性加圧を施すことが必要とされ
でいるのである。

一方、モータのブラケット等の各種部品に対しては、そ
の軽軟化が望まれ、そのため金属材料としてＡ５または
その合金が使用されるようになっで来ているが、かかる
Ａｌまたはその合金からなる金属材料を用いた場合とい
えども、前述の如き従来の製造法を採用する限りに訃い
て前記問題は依然として内在しているのである。また、
軽緻化の一つの対策として、部品材質を金属からプラス
チックに代えることが考えら扛るが、プラスチック製の
部品には金属の特性を期待することは全く出来ず、特に
伝熱性の要求されるモータのブラケット類にプラスチッ
ク製品を用いることは著しくモータの性能を損なう恐れ
があった。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするとこ　　　　　　　
、′・１ろは、強度並びに寸法精度の良好な、ＡＩまた
はその合金の持っている特性を著しく劣化させるこ牛の
ない成形品並びにその経ガ的な製造法を提供することに
ある。また、本発明の他の目的は、強度並びに寸法精度
に優れた、Ａｌまたはその合金の固有的な特性を具備し
た成形品を、金型の損傷などを生じることなく、成形性
よく得ることにある。

而して１本発明は、がくの如き目的を達成するために、
Ａ４粉末若しくはＡｇ合金粉末をベースとし、これに２
〜１２重址％の熱硬化性樹脂を配合せしめてなる複合粉
末を加圧成形して所定の形状に形成する一方、かがる加
圧成形と同時に若しくは該加圧成形の後に該熱硬化性樹
脂を硬化せしめるようにしたことにある。なお、本発明
では、かかる複合粉末中に、更に、１〜８重歇％の二硫
化モリブデン（Ｍｏｂ、、）を均一に配合せしめ、これ
により成形性を向上せしめ、また金型の「かじり」など
の問題を解消しつつ、強度、寸法精度に優れた成形品を
得ることをも、その要旨とするものである。

すなわち、かくの如き本発明に従えは、所定のＡｅ粉末
若しくはその合金粉末材料に、単にバインダとしての特
定量の少量の熱硬化性樹脂、又はかかる熱硬化性樹脂と
共に特定量の少量のＭｏｂ、。

を配合？しめて得られる複合粉末を、焼結法などで用い
られている従来のプレス成形工程をその−まま適用して
加圧成形せしめる一方、該熱硬化性樹脂を低温度、約３
００°Ｃ以下の温度で硬化せしめるだけでよいため、作
業性よく、また特別な高温の加熱装置や面倒な操作など
も要することなく、更には多量のエネルギーを消費する
こともなく、目的とする強度の改善された、寸法精度の
良好な成形品を経済的に製造し得ることとなったのであ
る。

また、本発明の成形品にあっては、ｋｌ粉末またはＡ５
合金粉末の割合が著しく高いため、Ａ５粉末またはその
合金粉末の有する特有の物性がそのまま成形品の特性と
して具現される大きな特徴がある。即ち、優れた熱伝導
性が′付与されると共に、その他ＡＩ特有の光沢、軽量
、耐腐蝕性などの特長を有する成形品となるのであり、
しかも樹脂を介した粉末体であるため、従来の鋳造品、
焼結晶等より、切削等の面で遥かに容易な加工性を有す
る利点がある。

さらに、本発明に従って、複合粉末中に所定量のＭ　ｏ
　ｂ　！２が混在せしめられると、かかるＮ１．　ｏ　
Ｓ２によってダイ（金型）壁との間に効果的な潤滑作用
が発揮されるので、Ａｇ粉末または４６合金粉末の加圧
成形時にダイ壁の１かじり」などが発生しなくなり、そ
れ故成形金型の繰返し使用によっても常に所定品質の成
形品を得ることが出来ることとなったのである。そして
また、かかるＭ　ｏ　ｂ　２による効果的な潤滑作用に
基因して、成形性が著しく改善され、且つ硬化操作も低
温下で行なわれるため、得られる成形品の寸法精匿が著
しく向上され得るのである。

特に、かかるＭ　ｏ　ｂ　２の所定量が配合された複合
粉末から得られる成形品が著しく優れた強度を有するこ
とは、一般に介在物の存在によって成形品の強度が低下
するとする技術常識からすれば、全く驚くべきことであ
シ、また潤滑材として公知のステアリン酸亜鉛、窒化ホ
ウ素などを配合した場合においては成形品の強度を改善
することが出来ない事実と比較しても、かかる本発明の
効果は特徴的なのである。

なお、本発明において、Ａｌ粉末またはその合金粉末に
配合されて複合粉末を構成する熱硬化性樹脂としては、
エポキシ樹脂、フェノ−／Ｉ／ＨＪ　ｌ１ｔｉ　ｉどの
公知の、常温硬化型や加熱硬化型のものが用いられ、そ
れらが粉末状あるいは液状においてＡｇ粉末若しくはＡ
５合金粉末に均一に混合せしめられる。この熱硬化性樹
脂は、バインダ成分として複合粉末中のＡｇ粉末または
その合金粉末間の結合に寄与し、その配合量が多くなれ
ば、そｎだけ硬化された最終成形品の強度も向上せしめ
られるもｔＤＴあるが、本発明の目的全達成するために
は、一般に２〜１２重敏％、好ましくは５〜ｌ。

１歓％の割合となるように複合粉末中に存在せしめる必
要がある。熱硬化性樹脂の配合量が余りにも少ない場合
には、充分な強度の成形品を得ることが出来ず、一方そ
の配合量が多くなり過ぎると、配合量に応じた強度の向
上を期待し得ないのみならず、成形品の外面に樹脂の吹
出しがあり、性状を損なう等の問題がある。

また、本発明において特徴的な効果をもたらす二硫化モ
リブデン（ＭｏＳ２）は、目的とする効果が達成される
ように、前記熱硬化性樹脂と共に、一般に１〜８重址％
５好ましくは１〜４Ｍ緻％の一割合で複合粉末中に均一
に混在せしめる必要がある。ＭｏＳ２の配合量が少なく
なると、その有効な潤滑効果を期待し得す、またその配
合量が多くなり過ぎると、成形品強度に悪影響をもたら
すようになるのである。

さらに、かかる熱硬化性樹脂または該樹脂と共にＭ　Ｏ
８２７％　５己合せしめられる、複合粉末、ひいては成
形品のベースとなるＡ４粉末若しくはＡ１合金粉末は、
一般に該複合粉末の残余の割合を占めることとなるが、
また必要に応じて形成される成形品の性能改善などのた
めに他の添加剤が配合せしめられる場合であっても、Ａ
／粉末若しくはＡ４合金粉末は複合粉末中において通常
８０重量形以上の割合となるように用いられるものであ
るっけたし、Ａ５粉末若しくはＡｅ合金粉末の割合が著
しく少なくなると、Ａｌ若しくはＡ１合金自体の望まし
い特性を成形品に付与することが困難となるからである
。

なお、これらＡｇ粉末若しくはＡｌ！合金粉末と熱硬化
性樹脂との配合、或はそれらと共にＭｏＳ２の配合は、
公知の手法に従って行なわれ、各成分が複合粉末中にお
いて均一に分布せしめられるものであって、例えばそれ
ら三者または三者を粉末状態で混合せしめる手法の他、
熱硬化性樹脂をＡｇ粉末若しくはＡ４合金粉末にコーテ
ィングするようにして配合せしめる手法やＭｏ５２ｉ適
当なバインダにて粉末表面にコーティングする手法など
も好適に採用されるものである。

そして、かくの如き本発明に従う複合粉末は。

所定の成形品を形成すべく、金型に供給され、従来の焼
結法などにおけるプレス成形操作と同様にして加圧成形
（プレス成形あるいは圧縮成形）せしめられるが、その
際成形圧力としては、一般に１〜６　ｆｔｍ　／　ｃｔ
Ａの範囲内の圧力が採用されることとなる。けだし、余
りにも低い成形圧力では充分な強度の成形品が得られず
、また６１ｔｙｎ／′ｄを越えるような高い圧力を採用
しても成形品の強度のより以上の向上は期待出来ず、か
えって成形品の金型からの離型性が悪くなり、型の損傷
などの問題を生ずる恐れがあるからである。また、本発
明において複合粉末中にＭｏＳ２を混在せしめない場合
には、型の「かしり」を防止するうえにおいて金型内壁
面に適当な潤滑剤を塗布することが望ましく、更にＭｏ
Ｓ２１配合せしめた複合粉末を用いる場合にあっても、
適当な潤滑剤を金型内壁面に塗布することは有効である
。なお、この金型に塗布される潤滑剤としては、公知の
ものであってもよいが、特にＭａＳ、ｆ適当なバインダ
にて金型面に付着せしめるようにすることが望ましい。

また、かくして得られる成形品中においてＡｅ粉末若し
くはへ４合金粉末を結合せしめる熱硬化性樹脂は、所定
の硬化条件下、好ましくは加熱条件下において硬化（架
橋）せしめられ、これによって目的とする最終の硬化成
形品が与えられる。

なお、この硬化（架橋）操作は、一般に加圧成形後の成
形品に対して行なわｎることとなるが、該加圧成形操作
と同時に加熱などの適当な硬化操作を施して、該熱硬化
性樹脂が硬化せしめら扛るようにすることも可能である
。特に、かかる硬化操作は、樹脂分解温度以下の温度、
約３００°Ｃ以下、好ましくは１２０°Ｃ〜２００°゛
Ｃ程度に加熱せしめることによって効果的（（行なわ九
、更に加圧成形後の硬化操作の」場合にあっても、特別
な雰囲気中に成形品ｆ：置く必要がなく、単に大気中で
の加熱操作によって硬化（架橋）反応を充分に進め得て
、目的とする性能の硬化成形品を容易に形成し得るので
ある。なお、必要に応じて、硬化触媒などを＠記複金粉
末に混合せしめて、かかる硬化反応を進行せしめ、或は
促進せしめるようにすることも可能である。

かくして得られる硬化せしめられた成形品は、寸法精度
の著しく改善されたものであり、しかも強度的にも優れ
た性能を示すものである。

因みに、本発明に係る成形品の物性の顕著な一例を挙げ
るならば５外径ｉ　２２　＊ｔｓ　、内径；１２喘。

肉厚１１ＱＩ＋ｌｌ１１のリング状試料において、外径
誤差±０．００５朋、内径誤差±０．００２鰭と、アル
ミダイカスト９基準許容羞の略１／′１０程度となるの
であり、また比重は２．４７．空孔率が４．３％程度と
なり、そして９．０〜１０．０Ｋｇ／−の圧環強度を有
しているあである。但し、空孔率は以下の様に定義する
。

このように、本発明に従う成形品は、熱硬化性プラスチ
ックと同程度の強度を有し、またＡＩ粉末若しくはＡ１
合金粉末の高割合にて構成されているため、高い熱伝導
性と共に、その他ＡＩ！特有の光沢、軽量、耐腐蝕性な
どの優れた特長を発揮し、以てモータ構成材料として、
特に特開昭５５−１４４７６８号公報などに示される、
ヌテータの外側端に配置されるステッピングモータのプ
ラケットとして好適に用いられ得るものである。

また、本発明に係る成形品は、作業性よく得られ、且つ
何等特別の装置や高温工程が必要でないので、その大幅
なコストダウンが達成されると共ζ、軽量化の要請にも
応え得るものである。

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにす
るが、本発明がそれら実施例の記載によって何等の制約
をも受けるものではないことは言うまでもないところで
ある。なお、実施例中の部及び百分率は特に断わりの、
ない限りすべて重数基準で示すこととする。

実施例　Ｉ Ａｇ粉末（平均粒径２００メツシユ）に対して、熱硬化
性樹脂として粉末状のエポキシ樹脂〔住友ヌリーエム■
製：スコッチキャストｉＥｒ、２６０　ｉ−液性〕を・
８％の割合となるように配合せしめ、更に丁記第１表に
示す割合のＭ　ｏ　Ｓ　２　（平均粒径４．３μ）、ス
テアリン酸亜鉛（Ｓｔ−Ｚｎ）または窒化ホウ素（ＢＮ
）をそれぞれ均一に配合せしめて、各種の複合粉末を得
た。

次いで、これら各種の複合粉末を、それぞれ所定の金型
に供給し、プレス圧力（成形圧力）；３ｔｔｙｎ　／′
ｃｔＡで、外径；２２ＮＭ、内径ｉ１２喘、肉厚；１０
羽のリング状試料をそれぞれ加圧成形せしめ。

更にその後、１７０°ＣＸ１時間の加熱硬化条件下にて
硬化せしめた。なお、各複合粉末の加圧成形時にそれぞ
れ成形性が評価されたが、それは成形品における表面状
態と、成形品と金型との抜は具合により判断された。

かくして得られた各種のリング状試料（硬化成形品）に
ついて、その圧環強度を、ＪＩＳ−Ｚ−２５０７に従っ
て求め、その結果を、成形性の結果と共に、第１表に示
した。また、第１図に、がかる圧環強度の結果を図示す
ると共に、Ｍｏ８．、とＢＮについての空孔率の結果を
も併せて図示した。

第　　　１　　　表 （註）◎；成形品の表面状態、離型性共に良好で、連続
成形も問題ない。

○；成形品の表面状態は問題ないが、離型の際の押出し
圧力がやや高い。

△；成形品の表面に微少なかじりが生じ、連続的成形は
困難である。

×；成形品に大きくかじりが生ずるうえ、型壁面にも粉
末が付着する。

第１表の結果から明らかなように１本発明に従つてＭｏ
５２ｉ配合せしめた複合粉末からは、優れた強度の成形
品が成形性よく得られるのに対し、公知の潤滑剤である
５ｔ−Ｚｎ或はＢＮ２配合せしめた場合には、充分な強
度の成形品が得られず、且つ成形性においても劣ること
が認められるのである。

また、第１図に示す空孔率においても、本発明に従うＭ
ｏ８２ｉ配合せしめた試料が、ＢＮｉ配合せしめた場合
よりも低い値を示し、より緻密な構造となっているもの
と判断された。

実施例　２ 実施例１においてＭｏＳ２配合量ヲ２．０％と一定にす
る一方、エポキシ樹脂を１〜１２％まで変化させた複合
粉末を調製し、実施例１と同様にして成形（但し、成形
圧力は８ｔｔｙｎ／ｃｌを採用した）、硬化して得られ
た成形品について、それぞれ圧環強度並びに熱伝導率を
調べ、その結果を第２表に示した。

第２表の結果より明らかなように、少ない樹脂配合敞で
あっても構造用プラヌチツク程度の強度を得ることが出
来、またそれらの熱伝導度もＡｄの熱伝導度の１０％〜
４５％程度の値を有し、そ−タ用のブラケット部品とし
て充分に使用し得るものと判断された。

第　　　２　　　表 実施例　３ 実施例１のＡ［粉末、エポキシ樹脂、Ｍｏ　Ｓ　、、を
用いて、樹脂址８％使用下での成形圧カー強度の関係並
びに成形圧力８　ｔｔｍ　／　ｃｌ下でのＭｏＳ２添加
計−強度の関係を調べた。なお、成形金型としては、外
径２８ＷＩＭ、内径１８１＋ｌｌ１１のリング型を用い
た。

第２図に、それらの結果を併せて示す。

第２図より明らかなように、ＭｏＳ２の配合数が多くな
り過ぎると、強度が低下するようになり、また成形圧力
を高めても強度はそれほど向上されないことが理解さ九
るのである。

実施例　４ 乾性被膜型潤滑剤：モリコート８２１几（ダウコーニン
グ社製；ＭｏＳ２系）を用い、これを金型面に塗布して
、９２部のＡｅ粉末と８部のエポキシ樹脂からなる複合
粉末Ａを加圧成形し、外径が２８喘、内径が１８朋のリ
ング状試料を作製した後、１７０°ＣＸ　１時間の硬化
処理を施した。

また、複合粉求人に代えて、９０部のＡｅ粉末と８部の
エポキシ樹脂と２部のＮＬ　ｏ　８２からなる複合粉末
Ｂを用いて、同様な試料を得た。

かくして得られた各々の試料について、各物性を測定し
、その結果を第８表に示した。

なお、複合粉末Ａの加圧成形時において、金型が或程度
かじられることが認められたが、複合粉末Ｂを用いた加
圧成形操作の場合においては型のかじりは全く認められ
なかった。

第　　　３　　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で求められた各褌潤滑剤の添加量と圧
環強度または空孔率との関係を示すグラ′・１部１ｍ１
ｊ［ｍｆｉｌ　８　Ｔ＄ｈら１１１天１強８と　　　　
　　　　　　１，１Ｍ　ｏ　Ｓ　２添加駄または成形圧
力との関係を示すグラフである。 第１図 ■１ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　アルミニウム粉末若しくはアルミニウム合金
   粉末をベースとし、これに２〜１２Ｍ量％の熱硬化性樹
   脂を配合せしめてなる複合粉末を加圧成形することによ
   り形成され、且つかかる加圧成形と同時に若しくは該加
   圧成形の後に該熱硬化性樹脂が硬化せしめられてなるこ
   とを特徴とする新規な金属粉末成形品。 （２）前記成形品がモータ用ブラケットであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属粉末成形品。 （８）　　アルミニウム粉末若しくはアルミニウム合金
   粉末をベースとし、これに２〜１２重量つの熱硬化性樹
   脂並びに１〜８重針％の二硫化モリブデンを配合せしめ
   てなる複合粉末を加圧成形することにより形成され、且
   つかかる加圧成形と同時に若しくは該加圧成形の後に該
   熱硬化性樹脂が硬化せしめられてなることを特徴とする
   新規な金属粉末成形品。 （４）　　前記成形品がモータ用ブラケットであること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の金属粉末成形
   品。 （５）　　アルミニウム粉末若しくハアルミニウム合金
   粉末をベースとし、これに２〜１２重量％の熱硬化性樹
   脂を配合せしめてなる複合粉末Ｉｔ〜６　ｆｔｙｎ　／
   　ｃ−の圧力で加圧成形せしめる一万、かかる加圧成形
   と同時に若しくは該加圧成形の後に８００″Ｃを越えな
   い温度下にて該熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴と
   する新規な金属粉末成形品の製造法。 （６）　　フルミニラム粉末若しくはアルミニウム合金
   粉末をベースとし、こ扛に２〜１２重量％の熱硬化性樹
   脂並びに１〜８重量％の二硫化モリブデンを配合ぜしめ
   てなる複合粉末を１〜６ｆｔｙｎ／Ｃ−の圧力で加圧成
   形せしめる一方、かかる加圧成形と同時に若しくは該加
   圧成形の後に３００°Ｃを越えない温度下にて該熱硬化
   性樹脂を硬化させることを特徴とする新規な金属粉末成
   形品の製造法。