JPS613805A - 金属焼結体用原料シ−トおよびその製造方法 - 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】 Ａ８発明の目的 （１）産業上の利用分野。

本発明は、金属製ベース材に貼着されて焼結処理を施さ
れる金属焼結体用原料シートおよびその製造方法に関す
る。

（２）従来の技術 本山願人シシ、先に金属積層体の製造方法として、焼結
性金属粉末と合成樹脂バインダとの混練物より成形され
る原料シートを金属製ベース材に貼着し、その原料シー
トを所定の形状に成形した後その成形体に焼結処理を施
して焼結体を得ると同時にその焼結体をベース材に溶着
する技術を提案している。

（３）発明が解決しようとする問題点 上記焼結体はベース材に対する溶着性が良好であるが、
所定の気孔率を有するのでベース材との対向面全体がベ
ース材ｙの溶着に寄与することはなく、その結果焼結体
のベース材に対する剥離強さには自ずと限界がある。

本発明は上記に鑑み、焼結体のベース材に対するＩＡＭ
強さを大幅に向上させることのできる前記原料シートお
よびその製造方法を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明に係る金属焼結体用原料シートは、焼結性金属粉
末およびそれら金属粉末相互間を粘結する合成樹脂バイ
ンダより構成された可塑性シート状物と、該シート状物
の貼着面に分散させて付着したろう材とより構成される
。

また本発明に係る金属焼結体用原料シートの製造方法は
、焼結性金属粉末と合成樹脂バインダとの混練物より可
塑性シート状物を得る工程と、前記シート状物の貼着面
にろう材を分散させて付着すると同時に前記シート状物
の厚さを仕上げる工程とを用いることを特徴とする。

（２）作　用 シート状物の貼着面にろう材を分散して付着すると、金
属粉末の焼結時その粉末がベース材に溶着すると同時に
溶融したろう材がベース材の表面に溶着し、またその溶
融したろう材が焼結体の気孔部にも浸透して溶着するの
で、焼結体のベース材に対する剥離強さを大幅に向上さ
せることができる。

さらにシート状物へのろう材の付着とシート状物の厚さ
仕上げとを同一工程で行うので原料シートの製造が容易
となる。

（３）実施例 第１図は原料シートＳｔを示し、その原料シートＳｔは
可塑性シート状物ＳＯと、それのベース材に対する貼着
面に分散状態で付着するろう材Ｈ８とよりなる。図示例
においては、ろう材Ｈｓは細線状の銅ろうを用いて網状
に編成されている。

このろう材Ｈｓの化学成分はＣｕ　　９９．９％で、ろ
う接温度範囲は１０９０〜１）５０℃である。

原料シートＳｔは以゛下に述べる工程を経て製造される
。

Ｎｉ自溶性合金粉末　８０重量％と、Ｍｏ粉砕粉末　２
０重量％とをＶ−ブレンダにより十分に混合して混合粉
末を得、また四フフ化エチレン樹脂エマルジョンとアク
リル樹脂エマルジョンを１＝１に混合して合成樹脂バイ
ンダを得る。

上記混合粉末に対し合成樹脂バインダ３重量％を添加し
て卓上ニーダにより十分に混練し、この混練物を１００
〜１５０℃に加熱して合成樹脂バインダ中の水分を蒸発
させる。得られた混練物の性状は、合成樹脂バインダに
より粘結されて無数の団塊状を呈する。

上記混練物を８０〜１００℃に加熱してロール機にＸお
よびＹ方向に複数回通し厚さ３．２鰭の可塑性シート状
物Ｓｏを得る。この場合ロール機のロールを混練物と同
程度に加熱するとシート成形作業が容易に行われる。得
られたシート状物Ｓ。

は常温において適度な可撓性と引裂き強度を有する。

第２図に示すように、前記シート状物Ｓｏに前記網状ろ
う材Ｈｓを重合してロール機Ｍに通し、綱状ろう材Ｈｓ
をシート状物Ｓｏの貼着面に食い込ませて付着し、同時
にシート状物Ｓｏを厚さ３゜０龍に仕上げる。このよう
にろう材Ｈｓを網状に編成すると、その取扱い性が良好
であるから原料シートＳｔの製造が容易に行われ、また
原料シー）ＳＬにおいてろう材Ｈｓが均一に分散される
のでろう接性が良いといった利点がある。

次に第３．第４図を参照しながら、前記原料シートＳｔ
を用いたプレス用金型の製造方法について説明する。

第３図（ａ）に示すように、ベース材１は鋳鋼（ＪＴＳ
　　５Ｃ４６材）より鋳造されたもので、そのワーク成
形部を形成するベース面１ａは完成された金型における
ワーク成形部外面（鎖線示）よりも５〜２０鰭低くなる
ように成形されている。

ベース材ｌは鋳放しのまま使用されるもので、その黒皮
を持つベース面１ａには清掃後アクリル樹脂接着剤を塗
布する。

第３図（ｂ）に示すように、ベース面１ａに原料シー１
−３ｔを、その貼着面、したがってろう材Ｈｓをベース
面１ａに対向させて貼着し、原料シートＳｔを合成樹脂
製成形型ＭＯにより押圧しワ−ク成形部を成形する。

第３図（Ｃ）に示すように、ベース材１を容器２内に設
置し、原料シート３ｔの表面をセラミック粉末で覆い、
容器２内に直径０．７５ｍ■の鋼球３を流し込みバック
アップを行う。この鋼球３の重さにより後述するＮｉ自
溶性合金−ＭＯ鉛粉末焼結時焼結体の寸法変化、即ち膨
張を抑制するものである。

次いで、容器２、したがってベース材１を真空焼結炉４
に設置して第４図に示す加熱−冷却条件で有機物質の分
解と金属粉末の焼結を行う。キャリヤガスは窒素ガスま
たは還元性の強い水素ガスが用いられる。

（Ａ）第１加熱ゾーン（第４図Ａ） この加熱ゾーンＡは常温から６５０℃までであり、昇温
速度はｌＯ〜２０℃／分である。この加熱ゾーンＡでは
先ず水分が蒸発し、次いで合成樹脂バインダ中の四フッ
化エチレン樹脂およびアクリル樹脂が分解してガス化す
る。これら合成樹脂は３００〜４００℃でガス化するが
、熱伝導を考慮し−Ｃ６００〜６５０℃に９０分間均熱
保持して殆どの有機物質を除去し、ｌ”Ｊｉ自溶性合金
−Ｍｏ粉末体を残置する。この有機物質のガス化を真空
焼結炉４内の真空度の変化により説明すると、常温では
ｌ’ｒ”ｏｒｒであるが、６５ｉ０℃で９０分間均熱保
持したときは最高２　　Ｔｏｒｒに真空度が低下する。

これは主として有機物質の分解ガスの生成による。そし
て９０分を経過した後は真空度は再び１．７ｏｒｒに上
昇するもので、これは真空焼結炉４内より分解ガスが除
去されたことを意味する。

（’Ｂ）第２加熱ゾーン（第４図Ｂ） この加熱ゾーンＢは９００〜１０００℃の範囲であり、
Ｎ１自溶性合金−Ｍｏ粉末体をＮｉ自溶性合金の固相線
（１０１０〜１０２０℃）以下の温度、例えば９５０℃
に３０分間均熱保持して固相焼結処理を施し、これを仮
焼結する。第１加熱ゾーンＡからの昇温速度は１０〜ｂ る。

真空焼結炉４内のＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体は、その
表面から加熱されて昇温するので、粉末体全体が均一温
度に達するまでは所定の加熱時間が必要である。若し焼
結温度である１０００〜１２００℃にいきなり加熱する
とＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体の表面部分とベース面１
ａに接する部分との間に温度差ができて、気孔率のばら
つきが多くなり均一な焼結体が得られないだけでな（、
焼結後クランク等の欠陥を生じ易くなる。

第２加熱ゾーンＢでは未分解の有機物質が完全にガス化
して除去される。このガス化等により真空焼結炉４内の
真空度は一時的に４　　Ｔｏｒｒに低下するが３０分経
過後にはＩ　　Ｔｏｒｒに復帰する。

（Ｃ）第３加熱ゾーン（第４図Ｃ） この加熱ゾーンＣは、Ｎｉ自溶性合金の固相線（１０１
０〜１０２０℃）直下から液相線（１０７５〜１０８５
℃）を越える温度、即ちｔｏｏ。

〜１２００℃の範囲であり、Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ仮焼
結体を、例えば液相線を越える温度である１）００〜１
）８０℃、好ましくは１）６０℃に１２０分間恒温保持
してＮｉ自溶性合金の溶融により液相焼結処理を施し焼
結体を形成すると同時にそれをベース材ｌに溶着する。

この場合Ｎｉ自溶性合金の流動はＭＯの存在により妨げ
られ、したがって形状維持性が良い。第２加熱ゾーンＢ
からの昇温速度は１５〜ｂ 溶性合金−Ｍｏ仮焼結体は第２加熱ゾーンＢで既に高温
加熱されているので、第３加ｉゾーンＣまでの昇温時間
ば僅かである。この第３加熱ゾーンＣの保持時間が不充
分であると焼結が完全に行われず、焼結体に欠陥を生ず
る。

上記のように焼結温度を１）６０℃に選定する理由は、
焼結温度が１２００℃程度となると、焼結体の寸法変化
が大きくなり、また炉温制御が容易でなく、その上炉内
″温度がばらつくといった不具合があり、これら゛の不
具合を除去するための作業温度としては１）６０℃が適
当であるからである。

また加熱ゾーンＣでは、ろう材Ｈｓが溶融してベース材
ｌのベース面１ａに溶着し、またその溶融したろう材Ｈ
ｓが焼結体の気孔部にも浸透して溶着し、したがって焼
結体はＮｉ自溶性合金およびろう材Ｈｓを介してベース
材ｌに溶着する。

（Ｄ）冷却ゾーン（第４図Ｄ） この冷却ゾーンＤは、前記焼結温度から略８００℃まで
の１次冷却ゾーンＤ、と、略８００℃から略４００℃ま
での２次冷却ゾーンＤ２と、略４００℃から常温までの
３次冷却ゾーンＤ３とに分けられる。

１次冷却ゾーンＤＩは、焼結体の高温下における安定域
であり、この冷却ゾーンＤ１ではできるだけ熱的な刺激
を避け、同時に冷却効率を考慮して最高２℃／分程度の
ゆっくりした速度で冷却する。この冷却ゾーンＤ、で急
冷が行われると焼結体にクランクが多発する。

２次冷却ゾーンＤ２では、ベース材１の線膨張とＡｒ＋
変態における寸法変化を吸収するために最高３℃／分程
度のゆっくりした速度で冷却する。

この場合焼結体の線収縮は１４．６　Ｘ　１０−’／”
Ｃであるが、多孔質であるためベース材１の収縮に追随
する。この冷却ゾーンＤ２で急冷が行われると焼結体に
タラワクが多発する。

３次冷却ゾーンＤ３では、水、油等の液冷以外のガス冷
却（空冷を含む）により焼結体およびベース材１の温度
を常温まで冷却する。

第３図（ｄ）に示すように、上記加熱−冷却処理を経て
、ワーク成形部５ａをＮｉ自溶性合金−Ｍｏよりなる焼
結体Ｓによって形成された金型５が得られる。

上記焼結体Ｓはベース材１との溶着性が良好で、大きな
剥離強さを有する。またクラック等の欠陥の発生がな（
、その上寸法変化も±０〜＋２鶴以内と精度が良く、簡
単な仕上げ加工を施すことより直ちにプレス作業に使用
することができる。

なお、ろう材Ｈｓは綱状に限らず、線状、粒状等のもの
をシート状物ＳＯの貼着面に均一に分散させてもよい。

またろう材Ｈｓのシート状物ＳＯに対する付着およびシ
ート状物ＳＯの厚さ仕上げ工程は熱板を持つプレス機に
より行うこともできる。

Ｃ１発明の効果 本発明に係る金属焼結体用原料シートは、可塑性シート
状物の貼着面にろう材を分散して付着したので、金属粉
末の焼結時その粉末がベース材に溶着すると同時に溶融
したろう材がベース材の表面に溶着し、またその溶融し
たろう材が焼結体の気孔部にも浸透して溶着するので、
焼結体のベース材に対する＠離強さを大幅に向上させる
ごとができる。

さらに本発明に係る金属焼結体用原料シートの製造方法
によれば、シート状物へのろう材の付着とシート状物の
厚さ仕上げとを同一工程で行うので原料シートの製造が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は原料シ
ートの斜視図、第２図は原料シートの製造を示す説明図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る原料シートを用
いたプレス用金型の製造工程説明図、第４図は焼結工程
における温度と時間の関係を示すグラフである。 Ｈｓ・・・ろう材、Ｓ・・・焼結体、Ｓｏ・・・シート
状物、Ｓｔ・・・原料シート、 ■・・・ベース材 第３図 り 第２図 第４図 時間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製ベース材に貼着されて焼結処理を施される
   原料シートであって、焼結性金属粉末およびそれら金属
   粉末相互間を粘結する合成樹脂バインダより構成された
   可塑性シート状物と、該シート状物の貼着面に分散させ
   て付着したろう材と、よりなる金属焼結体用原料シート
   。
2. （２）金属製ベース材に貼着されて焼結処理を施される
   原料シートの製造方法であって、焼結性金属粉末と合成
   樹脂バインダとの混練物より可塑性シート状物を得る工
   程と、前記シート状物の貼着面にろう材を分散させて付
   着すると同時に前記シート状物の厚さを仕上げる工程と
   、よりなる金属焼結体用原料シートの製造方法。
3. （３）前記ろう材は網状に編成されている、特許請求の
   範囲第（２）項記載の金属焼結体用原料シートの製造方
   法。