JPS613806A - 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】 Ａ１発明の目的 ｆｉｌ　　産業上の利用分野 本発明は、金属製ベース材に溶着された金属焼結体を得
るために用いら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 本出願人は、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 前記技術を適用して、各種部材を製造した場合それら部
材の使用目的に応じて焼結体表面には各種の特性が要求
されるが、前記金属粉末のみによりそれらの特性を全て
満足させようとしてもそれは不可能である。

本発明は上記に鑑み、焼結体表面に要求される緒特性に
対して容易に対応することが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
末と合成樹脂バインダとの混練物より得られる可塑性シ
ート状物と；該シート状物の、前記金属焼結体の表面と
なる側の面に付着されて、焼結時前記金属粉末をマトリ
ックスとした複合表面を構成する分散材と；よりなるこ
とを特徴とする。

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−・面
に、焼結時前記金属粉末をマトリックスとした複合表面
を構成するための分散材を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 シート状物の表面に付着された分散材は、金属粉末の焼
結時それをマトリックスとした複合表面を構成するので
、例えば焼結体表面の滑り性の向上を狙う場合には分散
材として炭素繊維を用い、また強度の向上を狙う場合に
は分散材としてステ　　・ンレス繊維を用いる等各種要
求特性に容易に応しることができる。

またシート状物への分散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
である。

（３）実施例 第１図は原料シー）ＳＬを示し、その原料シートＳＬは
可塑性シート状物ＳＯと、その−面に分散状態で付着す
る分散材Ｄｍとよりなる。図示例においては、分散材Ｄ
ｍは炭素繊維を用いて網状に編成されている。

原料シー）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、また四フッ化エチレン樹脂エマルジョンとアク
リル樹脂エマルションヲ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Ｌ
７てホモニーダにより十分に混練し、この混練物を１０
０〜１５０℃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罪の可塑性シート状
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ＳＯ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に前記網状分
散材Ｄｍを重合してロールｉＭに通し、網状分散材Ｄｍ
をシート状物ＳＯの一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
分散材Ｉ’ｍ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は鋳鉄（ＪＩＳ
　　Ｆｅ１２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５〜２０ｖＡ低くな
るように成形されている。

ベース材１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）
Ｓｔを、その分散材Ｄｍ側を上に向けて貼着し、原料シ
ー）Ｓｔを合成樹脂製成形型Ｍ。

により押圧しワー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ＦＳｔの表面をセラミック粉末で覆い、
容器２内に直径０．７５　＊ｍの鋼球３を流し込みバン
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粉末の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°Ｃまでであり、Ｗ
温速度は１０〜ｂ 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、熱伝導を考慮して６００〜６５０℃に
９０分間均熱保持して殆どの有機物質を除去し、Ｎｉ自
溶性合金−Ｍ。

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Ｉ　　
Ｔｏｒｒであるが、６５０　”ｃ−で９ｏ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Ｉ　　Ｔｏｒｒ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
去されたことを臭味する。

（Ｂ）第２加熱ゾーン（第４図Ｂ） この加熱ゾーンＢは９００〜１０００”ｃの範囲であり
、Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体をＮｉ自溶性合金の固相
線（１０ｉ　ｏ〜１０２０”Ｃ）以下の温度、例えば９
５０℃に３０分間均熱保持して同相焼結処理を施し、こ
れを仮焼結する。第１加熱ゾーンＡからの昇温速度は１
０〜２０’ｃ／分である。

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
度に達す亀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１０００〜１２０　（１’ｃ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１ａ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
でなく、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４Ｔｏｒｒに低下するが３０分経過後
にはＩＴｏｒｒ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”Ｃ）直下がら液相線（１０７５〜１０８
５℃）を越える温度、即ち１０００〜１２００°Ｃ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１１００〜１１８０℃、好まし
くは１１２０”Ｃ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
。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１５〜２０℃／分であり、Ｎｉ自溶
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加熱ゾーンＣまでの昇温時間は
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１１２０℃に選定する理由は、
その温度が鋳鉄よりなるベース材１の共晶温度以下であ
るからである。

（Ｄ）冷却ゾーン（第４図Ｄ） この冷却ゾーンＤは、前記焼結温度がら略８゜０℃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Ｄ、とに分けられる。

１次冷却ゾーンＤ、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Ｄ、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（１２，
５Ｘ　Ｉ　Ｏ−ｈ／’Ｃ）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］　４．６
　Ｘ　１０−ｈ／’Ｃであるが、多孔質であるためベー
ス＋Ａ’　１の収縮に追随する。この冷却ゾーン１〕２
で急冷が行われると焼結体にクランクが多発する。

３次冷却ゾーンＤ、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ｌ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８番よＮｉ自溶性合金をマトリックスとし、
炭素繊維を分散材Ｄｍとした複合表面を有し、またベー
ス材ｌとの溶着性が良好である。さらにクラック等の欠
陥の発生がなく、その上寸法変化も±０〜＋２鰭以内と
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。この場合ワーク成形
部２ａの表面には、炭素繊維が露出しているので滑り性
が良好となり、Ｎｉ自溶性合金とＭｏよりなるワーク成
形部に比べて優れた耐摩耗性を有し、耐久性を大幅に向
上させることができる。

分散材Ｄｍとしては、炭素繊維の外、焼結体表面の要求
特性に応じてステンレス繊維、セラミック繊維、ウィス
カ等が用いられる。

なお、分散材Ｄｍは網状に限らず、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。

また分散材Ｄｍのシート状物Ｓ。

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。

Ｃ０発明の効果 本発明に係る金属焼結体用原料シートは、シート状物の
表面に分散材を付着させたので、金属粉末の焼結時それ
をマトリックスとした複合表面を焼結体に形成１゛るこ
とができ、例えば焼結体表面の滑り性の向」二を狙う場
合には分散材として炭素繊維を用い、また強度の向上を
狙う場合には分散材としてステンレス繊維を用いる等各
種要求特性に容易に応じることができる。

また本発明に係る金属焼結体用原料シートの製造方法に
よれば、シート状物への分散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、原料シートを容易に
製造することができる。

【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。 Ｄｍ・・・分散材、Ｓ・・・焼結体、Ｓｏ・・・シート
状物、Ｓｔ・・・原料シート、ｌ・・・ベース材第３図 第２図 第４図 Ｆｋ闇

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製ベース材に溶着された金属焼結体を得るた
   めの原料シートであって、焼結性金属粉末と合成樹脂バ
   インダとの混練物より得られる可塑性シート状物と；該
   シート状物の、前記金属焼結体の表面となる側の面に付
   着されて、焼結時前記金属粉末をマトリックスとした複
   合表面を構成する分散材と；よりなる金属焼結体用原料
   シート。
2. （２）金属製ベース材に溶着された金属焼結体を得るた
   めの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；前記シート状物の一面に、焼結時前記金属粉
   末をマトリックスとした複合表面を構成するための分散
   材を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）前記分散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。