JPS6327403B2

JPS6327403B2 -

Info

Publication number: JPS6327403B2
Application number: JP56103766A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Mizuno; Masahiko Suzuki; Haruki Mizuno; Masutaro Katsu
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1981-07-02
Publication date: 1988-06-02
Also published as: JPS586901A

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
法に係り、特に良好な強度、寸法精度を有する、
アルミニウム（Al）またはその合金の持つてい
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
ータのブラケツ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
に材料を加熱せしめるための設備を工程中に設け
る必要もあつた。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ているのであ
る。一方、モータのブラケツト等の各種部品に対し
ては、その軽量化が望まれ、そのため金属材料と
してAlまたはその合金が使用されるようになつ
て来ているが、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おいて前記問題は
依然として内在しているのである。また、軽量化
の一つの対策として、部品材質を金属からプラス
チツクに代えることが考えられるが、プラスチツ
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
ツト類にプラスチツ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つた。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つて、その目的とするとこ
ろは、強度並びに寸法精度の良好な、Alまたは
その合金の持つている特性を著しく劣化させるこ
とのない成形品並びにその経済的な製造法を提供
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、本発明は、かくの如き目的を達成する
ために、Al粉末若しくはAl合金粉末をベースと
し、これに２〜12重量％の熱硬化性樹脂及び１〜
８重量％の二硫化モリブデン（MoS₂）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を硬化せしめる
ようにしたことにある。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
とが、可能となつたのである。すなわち、かくの如き本発明に従えば、所定の
Al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と共に
特定量の少量のMoS₂を配合せしめて得られる複
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300℃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
ることとなつたのである。また、本発明の成形品にあつては、Al粉末ま
たはAl合金粉末の割合が著しく高いため、Al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Al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
結品等より、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、本発明に従つて、複合粉末中に所定量
のMoS₂が混在せしめられると、かかるMoS₂に
よつてダイ（金型）壁との間に効果的な潤滑作用
が発揮されるので、Al粉末またはAl合金粉末の
加圧成形時にダイ壁「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つても常
に所定品質の成形品を得ることが出来ることとな
つたのである。そしてまた、かかるMoS₂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、且つ硬化操作も低下温下で行なわれるた
め、得られる成形品の寸法精度が著しく向上され
得るのである。特に、かかるMoS₂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つて成形品
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り、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、フエノール樹脂な
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
Al粉末若しくはAl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Al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、それだ
け硬化された最終成形品の強度も向上せしめられ
るものであるが、本発明の目的を達成するために
は、一般に２〜12重量％、好ましくは５〜10重量
％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重量％、好ましくは１〜４重量％の
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ず、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MoS₂が配合せしめられる、複合粉末、ひいて
は成形品のベースとなるAl粉末若しくはAl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
められる場合であつても、Al粉末若しくはAl合
金粉末は複合粉末中において通常80重量％以上の
割合となるように用いられるものである。けだ
し、Al粉末若しくはAl合金粉末の割合が著しく
少なくなると、Al若しくはAl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Al粉末若しくはAl合金粉末と熱
硬化性樹脂とMoS₂との配合は、公知の手法に従
つて行なわれ、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つて、例えばそれら
二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Al粉末若しくはAl合金粉末
にコーテイングするようにして配合せしめる手法
やMoS₂を適当なバインダにて粉末表面にコーテ
イ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
１〜6ton／cm²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6ton／cm²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、かえつて成形品の金型
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、本発明に従
つてMoS₂を配合せしめた複合粉末を用いる場合
にあつても、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、公知のものであつてもよい
が、特にMoS₂を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Al
粉末若しくはAl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
つ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れることとなるが、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れるよ
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℃以下、
好ましくは120℃〜200℃程度に加熱せしめること
によつて効果的に行なわれ、更に加圧成形後の硬
化操作の場合にあつても、特別な雰囲気中に成形
品を置く必要がなく、単に大気中での加熱操作に
よつて硬化（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、硬化触媒などを前記
複合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、外径；22mm、内径；12mm、肉
厚；10mmのリング状試料において、外径誤差±
0.005mm、内径誤差±0.002mmと、アルミダイカス
トの基準許容差の略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／mm²の圧環強度を有しているので
ある。但し、空孔率は以下の様に定義する。空孔率＝（理論密度−実測密度）／理論密度×100（
％）このように、本発明に従う成形品は、熱硬化性
プラスチツクと同程度の強度を有し、またAl粉
末若しくはAl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Al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、ステータの外側端
に配置されるステツピングモータのブラケツトと
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
に、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
つ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量基
準で示すこととする。実施例１ Al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〔住友ス
リーエム(株)製；スコツチキヤストNo.260；一液性〕
を８％の割合となるように配合せしめ、更に下記
第１表に示す割合のMoS₂（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）；
3ton／cm²で、外径；22mm、内径；12mm、肉厚；10
mm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℃×１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け具合に
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に従つて求め、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、かかる
圧環強度の結果を図示すると共に、MoS₂とBN
についての空孔率の結果をも併せて図示した。

【表】第１表の結果から明らかなように、本発明に従
つてMoS₂を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St―Zn或はBNを配合せしめ
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MoS₂を配合せしめた試料が、BNを配合
せしめた場合よりも低い値を示し、より緻密な構
造となつているものと判断された。実施例２実施例１においてMoS₂配合量を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
た複合粉末を調整し、実施例１と同様にして成形
（但し、成形圧力は3ton／cm²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
配合量であつても構造用プラスチツク程度の強度
を得ることが出来、またそれらの熱伝導度もAl
の熱伝導度の10％〜45％程度の値を有し、モータ
用のブラケツト部品として充分に使用し得るもの
と判断された。

【表】実施例３実施例１のAl粉末、エポキシ樹脂、MoS₂を用
いて、樹脂量８％使用下での成形圧力―強度の関
係並びに成形圧力3ton／cm²下でのMoS₂添加量―
強度の関係を調べた。なお、成形金型としては、
外径28mm、内径18mm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の配合量が
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
ないことが理解されるのである。実施例４乾性被膜型潤滑剤：モリコート321R（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Al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28mm、
内径が18mmのリング状試料を作製した後、170℃
×１時間の硬化処理を施した。また、複合粉末Ａに代えて、90部のAl粉末と
８部のエポキシ樹脂と２部のMoS₂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３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つた。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で求められた各種潤滑剤の添
加量と圧環強度または空孔率との関係を示すグラ
フ、第２図は実施例３で求められた圧環強度と
MoS₂添加量または成形圧力との関係を示すグラ
フである。

Claims

【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２〜12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ツトであること
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。３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％の熱硬化
性樹脂並びに１〜８重量％の二硫化モリブデンを
配合せしめてなる複合粉末を１〜6ton／cm²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℃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。