JPS63118003A - 粉末の圧縮成形方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は粉末冶金における粉末の圧縮成形方法に関する
。

（従来の技術） 粉末冶金法は本来金属などの粉末を金型に入れて圧縮成
形しこれを溶融温度以下の温度で焼結する方法であるが
、この方法は焼結体に微小な空隙が残存し靭性などに劣
るためその用途は超硬合金やタングステン線などの難加
工材料または高融点材料などの粉末冶金法でないと製造
が困難なものに限られていた。

しかし近年金属などの粉末を冷間圧縮成形したのちこれ
を金属容器に入れて真空に排気して密封し金属容器ごと
熱間加工する方法が開発され、これにより空隙のない緻
密な組織が得られるようになり、真密度焼結合金と称さ
れて各方面で使用されつつある。

特に成合金等の酸化しやすい合金では一般に粉末表面に
酸化皮膜が存在するため各粉末間の接触部での金属原子
およびガスの拡散が起こりにくい。

従って真空状態で加工し粉末表面の酸化皮膜を破壊して
結合する前述の方法が特に有効である。たとえばＭ合金
粉末にＳｉＣ％鳩○、まだはＡａｉＣ＋などの微粉末を
分散させた複合材は、耐磨耗性、耐熱性などに優れてお
り自動車などの部品用として開発が進められている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の真密度焼結合金の製造において、冷間圧縮成形を
高い密度比で成形すると粉末粒子間にガスの気泡が孤立
しやすくなり、この状態のものを熱開成形するとその空
隙は圧着されてなくなったかのように見える。しかし、
その後溶体化処理等の熱処理を行なうとガスが膨張、凝
集しふくれや割れなどの欠陥を生じる。よって、冷間圧
縮成形体は内部の空気が排気されやすいようにある程度
低めの密度比に成形されるが、このため冷間圧縮成形体
を金型からとり出す際またはこれを金属容器へ挿入する
際に割れたりくずれたりする問題が生ずる。

この割れやくずれは、断面積が７０ｃ＋４以上の大型の
金型で粉末を一方向にプレスして成形する場合は圧縮が
不均一になるため特に発生しやすぐなる。静水圧圧縮法
によれば均一に圧縮できるのであるが設備が高価でまた
作業時間が長くかかるのでコスト的に不利である。

（問題点を解決するだめの手段および作用）本発明はか
かる状況に鑑みなされたもので、少くとも一端が開放さ
れた金属パイプに金属粉末または金属とセラミックスの
混合粉末を充填し、これらの粉末を該金属パイプ内にお
いて冷間圧縮成形し、次いで真空排気したのち該金属パ
イプを密封することを特徴とする粉末の圧縮成形方法で
ある。

本発明において金属などの粉末は金属パイプ内で冷間圧
縮成形されこのパイプに入れられたまま常温もしくは高
温で真空排気され密封される。このあと金属パイプごと
加熱され油圧プレスまたは熱間静水圧成形などにより熱
間圧縮され緻密化される。

冷間圧縮成形体の相対密度は９０〜６５％が好ましく９
０％を超えると粉末の粒子間の空隙が連続しなくなるた
め真空排気が十分になされず熱間加工後の溶体化処理等
の熱処理でふくれが発生しまた６５％未満では緻密化の
だめの熱間圧縮において金属パイプが挫屈して蛇腹状と
なり粉末成形体の内部に入り込み熱間圧縮成形物の有効
直径が小さくなってしまう。

（実施例） 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す圧縮成形方法の説明図
で、金属パイプ１は深絞り製の一端封じの純アルミ製パ
イプで、寸法は内径２００＋ｍｎ、肉厚２順、高さ３５
０ｍｍで、底２には圧縮の際の空気のぬけ穴５が設けら
れている。実験に使用した粉末は粒子径１０５μｍ以下
の７０９１Ａ１合金粉末およびこのＭ合金粉末に１５μ
ｍ以下のＳｉＣ粉末を１０容量係添加した混合粉末の２
種類である。

上記の混合粉末を前記の純アルミ製の金属パイプ１に高
さ２００ｍｍまで充填しこれを金型ヰにセットしダイス
５をこの金属パイプ１の内壁に沿って移動させて上記の
混合粉末を相対密度が７０．８５．９５％になるように
冷間圧縮して圧縮成形体６とした。この金属パイプ１を
金型４からとりだし上記の空気のぬけ穴５を溶接してふ
さぎ、開端部にふた７を溶接し、次いでこのふた７に設
けられた排気管８からｌ＋ｃｌｏ℃に加熱しながら金属
パイプ１内を真空排気し密封した。このようにして金属
パイプ１内に真空密封された混合粉末の冷間圧縮成形体
を各々２０個作製し、これらを１Ｉ００℃で熱間成形プ
レスしてビレットに加工した。

比較のため従来の方法てより混合粉末の冷間圧縮成形体
を作製した。

すなわち上記の混合粉末を内径２００ｍｍの金型に直接
充填し、相対密度が７０．８５．９５％になるように圧
縮成形しこれを金型からとり出して、この時に型くずれ
を生じなかった冷間圧縮成形体を前記と同じ純アルミ製
の金属パイプに挿入し、これをｔｔｏｏ℃に加熱しなが
ら真空に排気し密封した。冷間圧縮成形体は各々２０個
成形したが金型からとり出す際または金属パイプに入れ
る際割れまたはくずれを生じるものがかなりあった。健
全な圧縮成形体については前記と同じ条件で熱間圧縮成
形しビレットに加工した。

Ｍ合金粉末についても上記の混合粉末と同じ条件で、冷
間圧縮成形した後、熱間圧縮成形してビレットに加工し
た。

これらのビレットについて外周のパイプ部分を除去した
後１４８８℃で１時間溶体化処理後水冷しビレット表面
のふくれの有無を観察した。割れまたはくずれを生じな
かった冷間圧縮成形体の個数およびふくれの発生しなか
ったビレットの個数を第１表に示した。

第　　１　　表 第１表より明らかなように本発明方法（１〜６）では冷
間圧縮成形体は金属パイプに入れられたまま扱われるの
で割れやくずれを生じることがない。

これに対し従来方法（７〜１２）では相対密度９５％壕
で粉末を冷間圧縮してもまだ割れやくずれを発生するも
のがある。一方溶体化処理後のふくれは冷間圧縮成形体
の相対密度が７０．８５％では生じていないが、９５％
になると発生しているものがある。これらの結果より粉
末から最終素材になるまでの歩留りは本発明方法が従来
方法に比べ明らかに優れている。

第２図は本発明の他の実施例を示す圧縮成形方法の説明
図で、金属パイプに両端開放のものを使用しており、こ
の場合は金属パイプ１′の下方に金属パイプ１′の内壁
に密接してダイス５′を配置し、これに粉末を充填し、
上部より別のダイス５“を金属パイプ１′の内壁に沿っ
て移動させて圧縮して冷間圧縮成形体６′とし、これを
金属パイプ１′ごと金型４′からと９出し金属パイプ１
′の上下不要部を除去して両端にふた７′、７″を溶接
し一方のふた７′に排気管８′を設けてここから真空排
気し密封して金属パイプ１′内に真空密封された冷間圧
縮成形体６′を成形する。このような両端開放の金属パ
イプを使用した場合も一端封じの金属パイプを使用した
場合と同じ効果が得られる。

本発明に使用される金属粉末は成の外にＣｕ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｇｏ　、Ｗ、　Ｍｏなどの金属およびその合金から
なる粉末のいずれでもよく、その製造方法もガスアトマ
イズ法、遠心噴霧法、回転カップ法、回転電極法など任
意の方法で製造したものでよい。

セラミックス粉末としてはＳｉＣ％ＷＣ、ＴｉＣ、Ｂ、
Ｃなどの炭化物系、５ＬＩＮ４　、ＡＡ　Ｎ　、　ＢＮ
　、　ＴｌＮなどの窒化物系、ＡＡｔＯ＋１ＺｒＯｔ　
、ＭｇＯ、５ｉｆｔ、ＢｅＯなどの酸化物系また上記の
複合化物などが適用される。

セラミックス粉末の形状は粒状に限らず長繊維、短繊維
など任意のものでよくまたウィスカーなどを用いてもよ
い。セラミックス粉末の金属粉末への混合比率は５０％
程度まで適用できる。

本発明の圧縮成形体は熱間型鍛造や熱間等方圧成形（Ｈ
ＩＰ）などによって真密度焼結合金とされ、このあと必
要に応じ押出しや鍛造などの通常の加工法によって所望
の形状に加工される。

（発明の効果） 本発明によれば金属などの粉末の大型の圧縮成形体を高
歩留りで安価かつ容易に成形できるので粉末冶金工業に
おいて顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す粉末の圧縮成形方法の
説明図、第２図は本発明の他の実施例を示す粉末の圧縮
成形方法の説明図である。 １．１′・・・金属パイプ、２．２′・・・底、う・・
・空気のぬけ穴、ｌＬ、４’・・・金型、５．５’、５
“・・・ダイス、６．６′・・・圧縮成形体、７．７′
、７”・・・ふた、８．８′・・・排気管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一端が開放された金属パイプに金属粉末また
   は金属とセラミックスの混合粉末を充填し、これらの粉
   末を該金属パイプ内において圧縮成形し、次いで真空排
   気したのち該金属パイプを密封することを特徴とする粉
   末の圧縮成形方法。