JPS61166903A

JPS61166903A - 金属粉末プレス成形方法

Info

Publication number: JPS61166903A
Application number: JP669585A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamura; 秀樹中村; Noboru Hanai; 花井　昇
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-01-19
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1986-07-28

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属粉末のプレス成形方法、特に金属粉末を
焼結するための一工程であるプレス成形方法に関する。

・〔従来の技術〕粉末冶金による物品のｇＩ造方法は、ＨＩＰ（熱間瀞水
圧プレス）と焼結法の２種類に大別され、前者は〃スア
トマイズ法等による球状粉末を金属カプセルに充填後、
高温のＡｒ、、ｆ人中の静水圧応力場で圧密を同時に打
なうものであり、後者は還元法、水アトマイズ法等によ
る粉末を冷間で圧縮成形後焼結を行ない圧密するもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

後者の焼結法では、グリーン密度をできるだけ高くする
ことが焼結密度の上昇には必須であるにもかかわらず、
粉末の化学組成やプレス諸元によっては成形密度が上が
りに＜＜、通常７５％以下のものであり、拡散焼結のみ
では真密度化を達成することができない場合が多い。

難焼結材については、ホットプレスと称される方法で、
成形グイを加熱炉内に設置し、金属粉末を成形グイ中で
加熱後成形する手法も行なわれているが、サイクルタイ
ムが２８ｒ程度を要し、量産システムにはのらないのが
現状である。

また、加熱炉内中の熱間状態ではグイの摩耗損傷が大き
いこと、被成形物の種類によっては、加熱炉内中を酸化
防止雰囲気にしなければならない場合が多く、これも量
産性を着しく害するものとなっている。

本発明は、以上の問題点に着目してなされたも１ので、
実質的に通常のプレス成形機を用い℃、金属粉末の酸化
問題を解消し、量産性を損なうことなく高密度成形を実
現する方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の金属粉末のプレス成形方法は、まず冷間で予備
プレス成形を行ない、連続してこのプレス成形体を４０
０〜８００℃の温度まで加熱してプレス成形を実施する
ことを特徴とするものであり、高いグリーン密度を得る
ことができるものである。

この際、前記プレス成形体の加熱は、誘導加熱または直
接通電による抵抗加熱によって打なわれるが、グイ中に
粉末を充填したままの状態では密度が低いので、加熱を
効果的にかつ均一に行なうために、加熱に先だって同一
のプレス成形機で常温での冷間プレ大成形を行ない、グ
リーン密度を少なくとも５０％以上にしてから　　　ゝ
加熱することが重要である。この冷間プレス成形を本発
明では、便宜上予備プレス成形と呼ぶ。

ｌここで予備プレス成形と加熱後のプレス成形（以後、
温同プレス成形と記す）を別々のプレス成形機で実施す
ることももちろん可能であるが、同一のプレス機での実
施の方が工程の低減などの点で有利である。

本発明の目的の一つには、通常のプレス成形機に誘導加
熱または直接通電加熱等のアタッチメントを取り付け、
予備プレス成形と温間プレス成形とを連続化する手法を
提供することにもある。

〔作　用〕

本発明によると、従来冷間のみで行なわれていたプレス
成形を、冷間で行なった後連続して温間で行なうことに
より、グリーン密度が着しく向上しグリーン強度が増大
するとともに転位の導入によって焼結密度が向上するの
である。

次に加熱温度の限定理由について述べる。

高密度成形には成形体材質の引張試験における伸びが最
低１０％必要であるのに対し、４００℃未満の温度では
それが達成できないため、４１００℃以上に加熱する必
要がある。

また、加熱温度が８００℃を越えると成形体が非常に酸
化夫れやす（なり必要特性を満たさなくなり、またプレ
ス成形機のグイ、パンチ等の摩耗、損傷の可能性が大さ
くなる。さらに、成形体材料の再結晶温度以下でなけれ
ばならない等の理由もあり、加熱温度は８００℃以下に
する必要がある。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき以下詳細に説明する。

第１図は本発明のうち誘導加熱による金属粉末プレス成
形方法に用いるプレス装置の主要部を示す断面図であり
、主ｌ１部はグイ１、バンチ２１、下パンチ３および図
示しない交流高周波電源とつながっている誘導コイル部
４とにより構成されでいる。

また第２図は、本発明の他の実施例を示す断面図であり
、直接通電加熱による金属粉末プレス成形方法に用いる
プレス装置の主要部を示しで・いる、この主要部はグイ
１お上り図示しない交流電源とつながっている上パンチ
２）下パンチ３より構成されている。なおグイ１の内面
は通電時の絶縁のためにセラミックス層６でできてお９
、上パンチ２）下パンチ３はパンチ固定板７とセラミッ
クス°絶縁物８を介して設置されている。なお５は第１
．２図のものともグイ１（第１図のものは誘導コイル部
４とも）を昇降させるためのシリング−である。

また第３図および第４図は誘導加熱および直接通電加熱
による金属粉末プレス成形方法の工程をそれぞれ示す断
面図である。

第３図の（Ａ）は粉末充填、（Ｂ）はプレス成形、　（
Ｃ）は誘導加熱、（Ｄ）は抽出の各工程を示すものであ
り、第４図の（Ａ）は粉末充填、（Ｂ）はプレス成形、
（Ｃ）は通電加熱成形、（Ｄ）抽出の各工程を示すもの
である。なお、第３図中の９は下パンチ３上に載置した
セラミックス板である。

（実施例１）１重量比でＮｉ８１．０％、Ｍｏ１．９％、残部Ｆｅ及
プ不可避的不純物からなる通称パーマロイと称せられる
予備合金粉末を水アトマイズ法によって作成した。

前記粉末は、平均粒径４５μで不規則形状である。粉末
を７５０℃で歪取り焼鈍復水ガラスを重量比で０．４％
添加後、従来方法である冷間成形として通常のプレス成
形機を用いて、成形圧８．１２．１Ｇ、２０．２４　　
ｔｏｎ／　ａｍ”で外径２０φ、内径１２．０φ、厚さ
４．０ｍｍｔに成形した。この時のグリーン密度は、そ
れぞれ７２．７７．８３．８５．８９％でありな。

これに対し、第１図に示す装置により第３図（Ａ）　、
（Ｂ）に示すように、前記と同一粉末をグイ、１、上パ
ンチ２）下パンチ３からなる押型体内に充填し、密度５
０％以上得るために圧力４　　ｔｏｎ／ｃｓ”で圧縮成
形後、その成形体を第３図（Ｃ）に示すように、上下バ
ンチ２．３で固定して誘導コイル部４に未るようにグイ
１を上昇させ、上パンチ２を引き上げた後、周波数ＩＱ
ｋＨｚ、出力５００Ｗで４００℃まで加熱し牛。

加熱に要した時間は０．１　ｗｉｎで、加熱後グイ１を
下降して、再び前記押型内で圧力８．１２．１６．２０
　、　２４　　ｔｏｎ／　ａｍ２でプレス成形した。

この時のグリーン密度は、それぞれ８３．８６．８９．
９１．９４％であり、おおむね各成形圧で５〜１０％の
成形密度の上昇が認められた・従来方法である冷間成形
法で成形圧を　３０ｔｏｎ／　ａｍ”　＊で上昇させて
、グリーン密度向上を検討したが、成形体にラミネーシ
ョンを発生し、グイの一部にクラック状を呈する等の問
題があり、どうしても９０％以上のグリーン密度を得る
ことはできなかった。

前記グリーン成形体はその後５００℃Ｘ３０ｗ１ｎ保持
し、水ガラスを溶融させて粉末粒子間の電気絶縁を高め
、かつ水がラスをバイングーとして成形体の強度を向上
させた。

この成形体は、スイッチング電源等における高周波成分
のノイズフィルターとして用いられるものであるが、グ
リーン密度がその特性にきわめて大きく影響する。

第５図に、周波数に対する透磁率の減衰を従来法のグリ
ーン密度８９％のものと、本発明による９４％のものと
の２種類について測定した結果を示す。

グリーン密度が９４％と高いものは全周波数領域で高い
透磁率が得られることがわかる。

（実施例２）実施例１と同一条件範囲内で、成形温度を２００、ｅｏ
ｏ、８００°Ｃの３条件下で実施し、この温度での成形
圧を２４ｔｏｎ／ｃ■２として成形を行なった。

各温度下でのグリーン密度は８９．９４．９５％であっ
た。２００℃ではグリーン密度の上昇には効果がなく、
６００℃では実施例１における４００℃に加熱した場合
と同一の効果であった。また８００℃では、密度は若干
向上したが粉末の酸化が激しく、ノイズフィルターとし
ての必要な特性が、まったく得られない状態になった。

一方溶製材により歪速度０　、　Ｉ　　Ｉ／　ｓｅｅ″
Ｃ″常温〜８００℃で引張試験を行ない、温度と伸び値
の関係を調べた結果、３００℃以上で１０％の伸びを示
し、８００℃では３５％の伸びであった。

（実施例３）重量比でＣ１５％、Ｓｉ０．３１％、Ｃｒ　４゜０６％
、ｗｉｉ、ｓ％、ＭｏＯ，５％、■５．１％、Ｇｏ　４
．８％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるＡｌ５
Ｉ　　Ｔ１５の高速度鋼の予備合金粉末を水アトマイズ
法で作成した。

この粉末を、従来方法として通常のプレス成形機で４．
６．１０　　ｔｏｎ／ａｍ２３種類の圧力でそれぞれ成
形した。、４．６　　ｔｏｎ／ａｍ”では成形に到らず
、１０　　ｔｏｎ／　ｃｅｅ”でのグリーン密度は６４
％であった。

これに対し、第２図に示す装置によＩ）第４図に示した
工程で直接通電加熱法による成形を行なった。

まず、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す工程で成形を１２　
　ｔｏｎ／ａｍ”で行なった後、連続して上パン１チ２
と下バンチ３の間に出力ｉｏｏｏｗで６００℃まで加熱
した。加熱に要した時間は　０．１１Ｉｉｎで、加熱後
４．６．１０　　ｔｏｎ／ａｍ２の３種類の圧力で成形
を実施した。

この時のグリーン密度はそれぞれ６２．７４．８９％で
着しく高い密度が得られた。

通常、水アトマイズ法により粉末を作成後、成形性改善
のために焼きなまし工程が成形前に行なわれるが、本発
明によれば、以上のようにこの工程を省略できるという
利点も認められた。

本実施例によるグリーン成形体は１２４０℃で真空焼結
を後続して実施した。従来方法による１０ｔｏｎ／ｃｍ
２成形材は９９．２　％の密度であり、一方、本実施例
材は４．６．１０ｔｏｎ／ａｍ”の成形圧でいずれも真
密度化された。

これは、６００℃という温度域内での成形による粉末中
の転位が焼結時の拡散をより助長し　　　　□たためと
思われる。

なお、本実施例では、同一プレス成形機の基金を述べた
が、本発明はこれに限るものではない。

〔発明の効果〕

本発明によると、成形体の酸化を解消し、量産性を損な
うことなく、グリーン密度を向上させることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の実施に用いるプレス成形機の主！
！部の例をそれぞれ示す断面図、第３．４図は本発明の
実施例の工程を示す断面図、第５図は周波数と透磁率と
の関係を示す図である。１　：グイ、２　：上パンチ、３　：下パンチ、４：ｉ
ｉ導コイル部代理人　弁理士　　本　　間　　　　　崇第　ｌ　閾第２閏悴３　回（Ａ）　　　　　　　　　　　　（Ｂ）（Ｃシ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ
ン茅　４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属粉末のプレス成形方法において、冷間で予備
プレス成形し、この成形によるプレス成形体を４００〜
８００℃の温間に加熱してプレス成形することを特徴と
する金属粉末プレス成形方法
（２）特許請求の範囲第１項において、予備プレス成形
および温間に加熱後のプレス成形を、同一のプレス成形
機で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の金属粉末プレス成形方法。
（３）冷間での予備プレス成形による成形体の密度が５
０％以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の金属粉末プレス成形方法。
（４）温間に加熱する手段が誘導加熱であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の金属粉末プレス成形方法。
（５）温間に加熱する手段が直接通電加熱であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに
記載の金属粉末プレス成形方法。