WO2004087407A1

WO2004087407A1 - 粉末成形金型装置及び粉末成形体の成形方法

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Publication number: WO2004087407A1
Application number: PCT/JP2004/004303
Authority: WO
Inventors: Takashi Nakai; Kinya Kawase
Original assignee: Mitsubishi Materials Corporation
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-10-14
Also published as: JP2004298891A; EP2650116A3; CN1753778A; EP1612036A4; ES2573534T3; EP2650116A2; RU2005127928A; EP1612036A1; US20060147570A1; RU2349418C2; EP1612036B1; KR20050109479A; ES2535624T3; BRPI0408304B1; BRPI0408304A; EP2650116B1; CA2518542C; US7585165B2; CA2518542A1

Abstract

ダイ２自体における溶液Ｌとの接触角度Ｙより小さくなる溶液Ｌとの接触角度Ｘを有するように貫通孔１の表面10に表面処理層11を形成する。溶液Ｌを付着した際に貫通孔10における溶液Ｌのぬれ性を向上して、該溶液Ｌを表面処理層11、ひいては貫通孔１の全面に溶液を行き渡らせて、水を蒸発させることにより晶出層を全面的に形成することができる。これにより、より高温で成形することが可能となり、さらに高密度の粉末成形体を安定して得ることができる。また、潤滑剤を溶媒に均一な相となるように溶解した溶液Ｌを成形部に付着させ、該溶液Ｌを蒸発させて成形部に結晶を形成させて晶出層を形成する。

Description

明細書

粉末成形金型装置及び粉末成形体の成形方法技術分野

本発明は、粉末成形金型装置及ぴ粉末成形体の成形方法に関する。背景技術

焼結部品の製造に用いる圧粉末は、 F e系、 C u系等といった原料粉末を成形型內で加圧成形することにより形成され、この後焼結の工程を経て焼結体を作製する。そして、成形工程では、成形型を用いてプレスで加圧して成形体を成形する。このプレスのときには、成形体と成形型との間には摩擦が発生する。このため粉末混合時にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチゥム等の、水に不溶性の脂肪酸系潤滑剤を添加し、潤滑性を付与している。

しかしながら、このような原料粉末に潤滑剤を混合する方法では成形体の密度を向上するには限界がある。そこで、髙密度の成形体を得るために、原料粉末に添加する潤滑剤を減らし、形成型に、原料粉末に添加するものと同一の潤滑剤を塗付し、潤滑性の不足を捕うことができる粉末成形体の成形方法が、特許第 3 3 0 9 9 7 0号公報の段落 0012， 0013等に提案されている。

この従来の成形方法は、加熱された金型の内面に、水に分散されている高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する塗布工程と、前記金型に金属粉末を充填し、前記高級脂 '肪酸系潤滑剤が該金属粉末と化学的に結合して金属石鹼の被膜を生成する圧力で該金属粉末を加圧成形する加圧成形工程とを含む粉末成形体の成形方法であって、加熱され、内面にステアリン酸リチウムのような高級脂肪酸系潤滑剤が塗布された金型を用いて、この金型に加熱された金属粉末を充填して、この金属粉末と高級脂肪酸系潤滑剤とが化学的に結合して金属石鹼の被膜が生成される圧力でこの金属粉末を加圧成形すると、金属石鹼の被膜が金型の内面表面に生じ、その結果金属粉末の成形体と金型との間の摩擦力が減少し、成形体を抜出する圧力が少なくて済むことができるというものである。

また、成形用の金型に、原料粉末に添加するものと同一の潤滑剤を使用するため、水に不溶性の潤滑剤を使用することとなり、金型に塗付する潤滑剤は固体粉末の状態で塗付することとなる。このため、潤滑剤の粉末を静電塗付したり、水に界面活性剤で分散させて乾燥塗付する方法も知られている。

前記従来技術においては、潤滑剤を水に分散した分散液を金型に付着させるものであるが、この付着の際に表面張力により分散液は金型の表面よりはじかれてしまい、この結果金型における粉末を成形する成形部、すなわち貫通孔の表面に分散液が均一に付着せず、このため水が蒸発した後において、成形部（貫通孔）の表面に潤滑層を全面的に形成することができなくなるという問題がある。この問題は、特に 1 5 0°Cを越える高温で温間形成した場合に顕著であり、これ以上の高密度化を妨げていた。

一方、潤滑剤を水に分散した分散液を金型にスプレー状態で付着する際には、分散液が成形部のみならず金型の上面に付着してしまう。この金型の上面にはフィーダ一等と称せられる原料粉末の原料供給体が摺動するので、上面に付着した分散液によって原料粉末が固まりやすくなる等の弊害が懸念される。

また、粉末成形用ダイスについて、特開 2 0 0 2— 1 2 9 20 1号公報の段落 0006 においては、粉末成形用ダイスは、成形体の外側形状を形成するための内孔を有し硬質材料からなるダイスをダイホルダの内孔に嵌合させた粉末成形用ダイスにおいて、前記ダイスの内孔が圧粉体抜き出し側へ拡大するテーパを有し、かつ前記ダイスの表面が T i C， T i N, A 12O3 , T i CN， Η f Ν, C r N， W2Cおよび D L Cのうち、少なく.とも 1種以上の単層もしくは複層のコーティング層を形成するとともに、前記ダイホルダの材質は、通常用いられる焼戻し温度が前記コーティング処理温度より高い温度である鋼材で構成したものが開示されている。

しかしながら、前記ダイスの表面を T i C， T i N, A 12O3 , T i C N, H f N, C r N， W2Cおよび D L Cのうち、少なくとも 1種以上の単層もしくは複層のコーティング層を形成したものにあっては、ダイスの耐摩耗性向上、ダイス表面の低摩擦化が図れるものの、貫通孔の表面に分散液を均一に付着させるというものではなかつた。

そこで、本発明は、成形部に潤滑剤による潤滑層を全面的に形成して、高密度の粉末成形体を安定して得ることができる粉末成形金型装置及び粉末成形体の成形方法を提供することを目的とする。また、本発明は、成形部に潤滑剤による潤滑層を形成して、高密度の粉末成形体を安定して得る粉末成形金型装置において、金型の上面における潤滑剤の弊害をなくすことができる粉末成形金型装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の請求項 1は、粉末成形体の側面を形成する貫通孔を上面に縦向きに有する成形型本体と、前記貫通孔に下方から嵌合する下パンチと、前記貫通孔に上方から嵌合する上パンチと、潤滑液を前記貫通孔に付着させる付着手段を備え、前記下パンチが嵌合した貫通孔に原料粉末を上方から充填する前に前記潤滑液を前記貫通孔に付着させ、前記原料粉末を前記貫通孔に充填後に、前記上パンチを前記貫通孔に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形金型装置であって、前記成形型本体自体による前記潤滑液との接触角度より小さくなる前記潤滑液との接触角度を有するように前記貫通孔を形成した粉末成形金型装置である。

この請求項 1の構成によれば、貫通孔に付着する潤滑液における接触角度を小さくできることで、貫通孔に対する潤滑液のぬれ性を向上することができ、貫通孔に潤滑液を全面的に配置することにより、粉末成形体の成形にあって潤滑性能を向上することができる。

本発明の請求項 2においては、前記潤滑液は、潤滑剤を水に分散した分散液又は潤滑剤を水に溶解した溶液であって、前記貫通孔を親水性に表面処理することを特徴とする請求項 1記載の粉末成形金型装置である。

この請求項 2の構成によれば、貫通孔に付着した潤滑液の水分を蒸発させて潤滑層を確実に形成することができる。

また本発明の請求項 3においては、前記表面処理層は、酸化物、フッ化物、窒化物、塩化物、硫化物、臭化物、ヨウ化物、炭化物、または水酸化物をコーティングを施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置であり、本発明の請求項 4においては、前記表面処理層は、酸化チタン、または酸化亜鉛のコーティングに光照射による光触媒作用を施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置であり、さらに発明の請求項 5においては、前記表面処理層は、アルカリや熱水処理による水酸化物生成、または力リウムゃナトリゥムイオン等のスパッタリングによる表面処理を施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置であり、また本発明の請求項 6 においては、前記表面処理層は、表面に微細な空孔を形成することによる溶液の表面張力の変化の利用としたものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置である。

本発明の請求項 7は、粉末成形体の側面を形成する貫通孔を上面に縦向きに有する成形型本体と、前記貫通孔に下方から嵌合する下パンチと、前記貫通孔に上方から嵌合する上パンチと、潤滑液を前記貫通孔に付着させる付着手段を備え、前記下パンチが嵌合した貫通孔に原料粉末を上方から充填する前に前記潤滑液を前記貫通孔に付着させ、前記原料粉末を充填後に、前記上パンチを前記貫通孔に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形金型装置であって、前記成形型本体自体による前記潤滑液との接触角度より大きくなる前記潤滑液との接触角度を有するように前記上面を形成したことを特徴とする粉末成形金型装置である。

この請求項 7の構成によれば、成形型本体の上面に付着する潤滑液における接触角度を大きくすることで、上面に対する潤滑液のぬれ性を低下することができ、前記上面より潤滑液を排除することにより、充填される原料粉末の品質低下を防止することができる。

本発明の請求項 8は、前記潤滑液は、潤滑剤を水に分散した分散液又は潤滑剤を水に溶解した溶液であって、前記上面を撥水性に表面処理することを特徴とする請求項 7記載の粉末成形金型装置である。

この請求項 8の構成によれば、貫通孔に付着した潤滑液の水分を蒸発させて潤滑層を確実に形成することができる。

本発明の請求項 9においては、前記表面処理は、 S i — Hや C一 H結合の物質或いは無極性物質等により形成されることを特徴とする請求項 8記載の粉末成形金型装置である。

本発明の請求項 1 0は、成形型本体に形成した成形部に、潤滑剤を水に溶解した溶液又は潤滑剤を水に分散した分散液を前記成形部に付着させ、前記分散液の水分又は溶液の水分を蒸発させて前記成形部に潤滑層を形成した後に、原料粉末を充填し、その後パンチを前記成形部に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形体の成形方法において、前記分散液又は溶液に前記貫通孔へのぬれ性向上成分を含むことを特徴とする粉末成形体の成形方法である。

この請求項 1 0の構成によれば、成形部に付着した溶液又は分散液における接触角度を小さくできることで、成形部に対する溶液又は分散液のぬれ性を向上することができ、成形部に溶液又は分散液を全面的に配置することにより、粉末成形体の成形にあって潤滑性能を向上することができる。

本発明の請求項 1 1においては、前記ぬれ性向上成分が界面活性剤であることを特徴とする請求項 1 0記載の粉末成形体の成形方法である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施形態を示す第 1工程の模式図である。

図 1 Aは、第 1実施形態の部分 Pの拡大断面図である。.

図 2は、本発明の第 1実施形態を示す第 2工程の模式図である。

図 2 Aは、第 1実施形態の部分 Qの拡大断面図である。

図 3は、本発明の第 1実施形態を示す第 3工程の模式図である。

図 4は、本発明の第 1実施形態を示す第 4工程の模式図である。

図 5は、本発明の第 2実施形態を示す第 1工程の模式図である。

図 5 Aは、第 1実施形態の部分 Rの拡大断面図である。

図 6は、本発明の第 2実施形態を示す第 2工程の模式図である。

図 6 Aは、第 1実施形態の部分 Sの拡大断面図である。

図 7は、本発明の第 3実施形態を示す第 1工程の模式図である。

図 7 Aは、第 3実施形態の部分 Tの拡大断面図である。

図 8は、本発明の第 3実施形態を示す第 2工程の模式図である。

図 8 Aは、第 3実施形態の部分 Uの拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の第 1実施形態を図 1〜図 4を参照して説明する。図 1は第 1ェ程を示しており、同図において、 1は後述する圧粉末たる粉末成形体 Aの側面を成形する成形型本体たるダイ 2の上面 2 Aに縦方向に形成した成形部たる貫通孔であり、該貫通孔 1の下方より下パンチ 3が嵌合され、一方貫通孔 2の上方より上パンチ 4が嵌合されるようになつている。さらに、ダイ 2の上面に原料粉末 M を供給する原料供給体たるフィーダ一 5が搢動自在に設けられている。さらに、貫通孔 2の上方に潤滑剤を溶媒たる水に溶解した溶液 Lを噴霧してこの溶液 Lを貫通孔 1に付着する付着手段たる噴霧部 6が設けられており、該噴霧部 6は貫通孔 1に臨むように設けられると共に、溶液 Lのタンク（図示せず）に自動開閉弁 (図示せず）を介して接続されている。尚、溶液 Lにかえて特許文献 1に記載されたような潤滑剤を溶媒たる水に分散した分散液を用いてもよい。また、貫通孔 1 と該貫通孔 1に嵌合した下パンチ 3 とで画成される粉末成形体 Aの成形部 1 A の周囲にヒータ 7と温度検出部 8が設けられ、そして、これらヒータ 7と温度検出部 8は温度制御手段たる温度制御装置 9に接続され、該温度制御装置 9により貫通孔 2の温度を溶液 Lの蒸発温度より高く、かつ潤滑剤の溶融温度よりも低く制御するようになっている。

さらに、前記貫通孔 1の表面 10 には、前記溶液 Lの前記表面 10 へのぬれ性を向上するための親水性処理を施したり親水性材料を配置したりして表面処理層 11 を設ける。前記表面処理層 11における前記溶液 Lとの接触角度 Xは、前記ダィ 2自体の材質によって形成される表面 10 又は材質が直接表れる上面 2 Aにおける前記溶液 Lとの接触角度 Yより小さくなる（X < Y ) ことにより前記ぬれ性を向上することができるものである。尚、前記接触角度 X， Υの測定は、説明のために示した図 1の状態ではなくそれぞれ表面 10、上面 2 Αを水平に保つするなど同一条件で測定されるものである。そして前記表面処理層 11 としては、表 1にみられるような結合をもつ酸化物、フッ化物、窒化物、塩化物、硫化物、臭化物、ヨウ化物、炭化物、水酸化物等を溶射、 P V D、 C V D、ショットピーニング等で親水コーティングを施したもの、酸化チタン、酸化亜鉛等のコーティングに光照射による光触媒作用を施したもの、アル力リや熱水処理等による水酸化物生成、カリウムやナトリウムイオン等のスパッタリングによる表面処理、さらには溶射被膜や粉末冶金金型の利用等で表面に微細な空孔を形成することによる溶液 Lの表面張力の変化の利用等として、表面処理層により貫通孔 1表面 10 における溶液の接触角度を小さくして該箇所でのぬれ性を向上するようにしたものである。尚、表面 10 を酸や火炎処理、電解研磨等による油性有機物等の処理を行って接触角度 Xが小さくなるように前記貫通孔 1の表面を形成してもよい。また、強度等に問題がなければ、金型の素材に表 1、 2に見られる様な親水性物質で構成する事が好ましい。強度や硬度を向上させるため、鉄や超硬等の金属に表 1に見られるような物質を分散させても良いし、 T i、 V、 S i 、 A 1等の酸化しゃすい金属と合金化させて金型の素材とする事も親水性向上に効果がある。コ一ティングする場合も、強度や硬度を向上させるために、鉄や超硬等の金属を親水性物質といつしょにコーティングする事も金型寿命と親水性とを両立させる上で好ましい。

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IND 親水性物質の例

おおよその結親水性の主な親水性の結合元素又は親水性物質合のイオン性理由

Mo— 0、 Fe-0_¾. TI-0_¾ Si— 0、 Ge— 0、 Sn— 0、 Se— N、 Hf—N、 Th_N、 Se-CU Hf— Gl、 Th— Gl、 Ac— Br、ランタノイト"一

Br、 K - G、 Rb-C_¾ K-S_¾ Rb-S、 K - 1、 Rb - 1 51 %

Au - F、 Se - F、 Re-O. TG - 0、 Co - 0、 Nト 0、 Cu - 0、 Ag - 0、 Hg - 0、 Pb - 0、 Sb-0、 Bト 0、 Zr - N、 Pa-N, U - N、 Zr— Cl、 Pa— Cし U— Cし Mg— Br、 Y— Br、 Na— C、 Ba— G、 Ra— C、 Na— S、 Ba— S、 Ra_S、 Na— I、 Ba— I、 Ra— I 47%

B—0、 As— 0、 Po-0_¾ Be— N、 Al— N、 Ti—N、 Ta— N、 Mn— N、 Be— Gl、 AI-CU Ti-CU Ta— Gl、 Mn— Cl、 Se-Br_¾ 結合のイオン

Hf-Br、 Th-Br_¾ Li - C Ca-C. S「C、 Li-S、 Ga - S、 Sr - S、 U-し Ga-I、 Sr-I 43% 性が大きい

P— 0、 Te— 0、 1Mb— N、 V-N. Gr— N、 Zn— N、 Ga— N、 Nb-CU V—CI、 Cr一 Gl、 Zn— Cl、 Ga— Cし Zr— Br、 Pa— Br_¾ U— い）ので親水

Br、 Ac- G、ランタノ仆" -C、 Ac- S、ランタノ仆' - S、 Ac-I、ランタノ仆" - 1 39% 性。

Ru—0、 Os— 0 Rh-0_¾ Ir-O, Pd-0、 Pt-0、 At-0、 W - N、 Cd-N、 In-N、 W-CU Cd-CI、 In— Cl、 Be-Br、 Aト CD Br、 Ti一 Br、 Ta— Br、 Mn-Br_¾ Mg— C、 Y— G、 Gs— C、 Fr—C、 Mg— S、 Y— S、 Cs— S、 Fr— S、 Mg— I、 Y— I、 Cs—し Fr-I 35%

Mo— N、 Fe-N_¾ Tl-N. Si-N. Ge— N、 Sn— N、 Mo— Gし Fe— Cl、 TI一 Cl、 Si-Ck Ge-CU Sn— Cl、 Nb— Br、 V-Br.

Cr- Br、 Zn-Br_¾ Ga - B Se - C、 Hf-C、 Th - C、 Se - S、 Hf - S、 Th - S、 Se-I、 Hf-I、 Th - 1 30%

水酸基で親水水酸基を含む物質全般性

表面の水酸基酸化物全般化で親水性

溶解するので水溶性物質全般親水性

光励起による酸化物の一部 (酸化チタン、酸化亜鉛など）親水性

そして、第 1工程においては、予め温度制御装置 9により制御されたヒータ 7 の熱により貫通孔 1の表面 10 は溶液 Lの蒸発温度より髙く、かつ潤滑剤の溶融温度よりも低く設定されている。そして、貫通孔 1に下パンチ 3が嵌合して成形部 1 Aが形成されている状態で、自動開閉弁を開いて噴霧部 6より潤滑剤の溶液 Lを、ヒータ 7により加熱されたダイ 2の成形部 1 Aに吹き付けて付着させる。この際、溶液 Lの接触角度 Xは表面処理層 11 がなければ接触角度 Yのようになるが、前記表面処理層 11 により小さい接触角度 Xとなり、この結果溶液 Lがはじかれるようなことが少なくなって貫通孔 1に全面的に溶液 Lが付着してぬれるようになる。そして、溶液 Lは蒸発、乾燥して貫通孔 1の表面処理層 11 には結晶が全面的に成長して前記潤滑剤の潤滑層たる晶出層 Bが均一に形成される。次に図 2の第 2工程に示すように、フィーダ一 5が前進して原料粉末 Mを成形部 1 Aに落下させて充填する。次に図 3の第 3工程に示すように、ダイ 2を下方に移動させると共に、貫通孔 1の成形部 1 Aに上方から上パンチ 4を挿入し、上パンチ 4と下パンチ 3 とで挟むようにして原料粉末 Mを圧縮する。この時、下パンチ 3は、下端が固定されており動かないようになつている。そして、この第 3 工程において、原料粉末 Mは、潤滑剤により形成されている晶出層 Bに潤滑状態で圧縮される。

このように加圧成形された粉末成形体 Aは、ダイ 2がさらに下方に下がり、図 4の第 4工程で示すように下パンチ 3の上面がダイ 2の上面と略同じ高さになつたとき取出し可能となる。この取り出しの際においても、潤滑剤により形成されている晶出層 Lに粉末成形体 Aは潤滑状態で接触する。このようにして、粉末成形体 Aが取出された後、再び第 1工程に戻って再ぴ成形部 1 Aに溶液 Lが噴霧されて晶出層 Lが形成された後に、原料粉末 Mが成形部 1 Aに充填されるものである。

以上のように、前記実施形態では、前記ダイ 2自体における前記溶液 Lとの接触角度 Yより小さくなる前記溶液 Lとの接触角度 Xを有するように前記貫通孔 1 の表面 10 に表面処理層 11 を形成したことにより、溶液 Lを付着した際に貫通孔 10における溶液 Lのぬれ性を向上して、該溶液 Lを表面処理層 11、ひいては貫通孔 1の全面に溶液を行き渡らせて、水を蒸発させることにより晶出層 Bを全面的に形成することができ、この結果高密度の粉末成形体 Aを安定して得ることができる。

また、前記原料粉末 Mを充填する前に、潤滑剤を溶媒に均一な相となるように溶解した溶液 Lを前記成形部 1 Aに付着させ、該溶液 Lを蒸発させて前記成形部 1 Aに結晶を形成させて晶出層 Bを形成することにより、成形部 1 Aの周面に緻密な潤滑用の層 Bが形成され、粉末成形体 Aの成形部 1 Aからの抜出圧力を低減できると共に、粉末成形体 Aの密度も向上することができる。

次に第 2、 3実施形態を図 5〜 6、図 7〜8を参照して説明する。尚、前記第 1実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第 2実施形態においては、フィーダ一 5が摺動自在に設けられるダイ 2の上面 2 Aには、前記溶液 Lの前記上面 2 Aへのぬれ性を低下、すなわち撥水（疎水）性を向上するための撥水処理を施したり撥水材料を配置したりして表面処理層 21 を設ける。前記表面処理層 21 における前記溶液 Lとの接触角度 Y 'は、前記ダイ 2の材質自体によって形成される表面、第 2実施形態では貫通孔 1の表面 10 における前記溶液 Lとの接触角度 X ,より大きくなる（Υ ' > Χ ' ) ことにより前記ぬれ性を低下することができるものである。前記表面処理層 21 としては、表 3にみられる様なシリコーン系樹脂やフッ素系樹脂等の S i — Ηや C— Η 結合等にみられる物質や無極性物質等により形成される。

ω

撥水性物質の例

おおよその結撥水性の主な撥水性の結合元素又は撥水性物質合のイオン性理由

Re-H、 Tc-H. Co-H_¾ Ni-H. Cu - H、 Ag-H. Hg-H 1 %

Mo - H、 Fe-H. THH、 Si - H 3%

結合のイオン

H— C、 P— C、 Te— C、 H-S. P— S、 Te_S、 H— I、 P— I、 Te— I、 W— H、 Cd— H、 In— H 4% 性が小さい（極性が小さい）の

B_C、 As— C、 Po— C、 B-S. As— S、 Po— S、 B— I、 As— I、 Po— I、 Nb— H、 V— H、 Cr— H、 Zn— H、 Ga-H. 7% で撥水性。

Re- C、 Tc - G、 Co - G、 Νί - C、 Gu - G、 Ag - G、 Hg - G、 Pb- G、 Sb - G、 BHD、 Re - S、 Tc - S、 Co - S、 Νί - S、 Cu - S、 Ag-S、 Hg- S、 Pb— S、 Sb— S、 Bi— S、 Re-I、 Tc- 1、 Go— I、 NH、 Gu— I、 Ag— I、 Hg— I、 Pb- 1、 Sb— I、 Bi— I、 Be— H、 AHH、 THH、 Ta-H, Mn— H、 9%

Mo— G、 Fe-C. Tl-C. Si-C. Ge— G、 Sn— C、 Mo— S、 Fe—S、 ΤΊ一 S、 Si— S、 Ge_S、 Sn— S、 Mo— I、 Fe— I、 T卜

Si— I、 Ge— I、 Sn— Zr-H. Pa— H、 U— H 1 1 %

無極性なので無極性物質全般撥水性

したがって、第 2実施形態では、自動開閉弁を開いて噴霧部 6より潤滑剤の溶液 Lを、ヒータ 7により加熱されたダイ 2の成形部 1 Aに吹き付けて付着させる _c この際、溶液 Lの一部が上面 2 Aに付着してしまうことが生ずる。しかしながら、この上面 2 Aおける接触角度 Y ,は前記表面処理層 21 によりダイ 2に直接触れた溶液 Lの接触角度 X ,よりも大きくなり、この結果溶液 Lがはじかれて上面 2 Aに溶液 Lが溜まるようなことを抑止するようになる。

以上のように、ダイ 2自体における溶液 Lとの接触角度 X 'より大きくなる前記溶液 Lとの接触角度 Y 'を有するように前記上面 2 Aに表面処理層 21 を形成したことにより、上面 2 Aにおける撥水性を向上して、上面 2 A (表面処理層 21) に溶液 Lをたまりにくくしてフィーダ一 5に収容されている原料粉末 Mに溶液 Lが触れ難くして溶液 Lにより原料粉末 Mが固まる粉だまりを防止することができる。

第 3実施形態においては、貫通孔 2の上方に潤滑剤を溶媒たる水に溶解した溶液 Lを噴霧してこの溶液 Lを成形部 1 Aに付着する付着手段たる噴霧部 6が設けられており、該噴霧部 6は貫通孔 2に臨むように設けられる。そして、前記溶液 Lには、貫通孔 1の表面 10 へのぬれ性向上成分を含むものである。前記ぬれ性向上成分は溶液 Lの表面 10 との接触角度 X を小さくする成分であり、例えば界面活性剤が使用される。尚、溶液 Lにかえて潤滑剤を水に分散した分散液を用いてもよく、この場合でも分散液にぬれ性向上成分を含むものである。

したがって、貫通孔 1に下パンチ 3が嵌合して成形部 1 Aが形成されている状態で、自動開閉弁を開いて噴霧部 6より潤滑剤の溶液 Lを、ヒータ 7により加熱されたダイ 2の成形部 1 Aに吹き付けて付着させる。この際、溶液 Lの接触角度 X ，はぬれ性向上成分がなければ大きくなるが、前記ぬれ性向上成分により接触角度 X ' 'は小さくなり、この結果溶液 Lがはじかれるようなことが少なくなつて貫通孔 1の表面 10 の全面に溶液 Lが付着してぬれるようになる。そして、溶液 Lは蒸発、乾燥して貫通孔 1の周面には結晶が全面的に成長して前記潤滑剤の晶出層 Bが均一に形成される。

以上のように、前記実施形態では、前記溶液 Lに表面 10 との接触角度 X ' を小さくするように前記溶液 Lにぬれ性向上成分を設けたことにより、溶液 Lを付着した際に貫通孔 1における溶液 Lのぬれ性を向上して、該溶液 Lを貫通孔 1 の全面に行き渡らせて、水を蒸発させることにより晶出層 Bを全面的に形成することができ、この結果高密度の粉末成形体を安定して得ることができる。

尚、以下に実施例及び比較例を表 4により説明する。表 4における実施例及び比較例は、いずれも原科粉末として鉄粉（平均粒径 90 μ πι ) を用い、加圧面積 1 c m ²の円柱を成形する成形型に、前記混合した原料粉末を 7 g充填し、この後 8 t / c m ²の成形圧力で粉末成形体を成形したものである。そして、実施例のものでは、水溶性潤滑剤としてリン酸水素 2力リウム 1 %水溶液を親水性物質をコーティングし、 2 5 0 ° Cに加熱された成形型の成形部に付着させた後に、蒸発、乾燥させて晶出層を形成し、この後に、原料粉末を充填するようにしたものである。比較例 1は、通常の金型を 2 5 0 ° Cに加熱された成形型の成形部に潤滑液を付着させた後に、乾燥させ、この後に、原料粉末を充填するようにしたものである。比較例 2は通常の金型を 1 5 0 ° Cに加熱された成形型の成形部に潤滑液を付着させた後に、乾燥させ、この後に、原料粉末を充填するようにしたものである。比較例 3は通常の金型を 1 5 0 ° Cに加熱し、潤滑液を付着させず、そのまま原料粉末を充填するようにしたものである。いずれも通常の金型の成形部には、工具鋼として通常使用される S K H— 5 1を使用した。

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表 4の比較結果として、親水性被膜を付けない金型で 2 5 0° Cで成形すると、成形部にうまく潤滑剤が付かないため成形できないのに比べて、親水性被膜を付けた金型で形成した実施例 1〜 6は、いずれも 1 5 0° Cを越える高温で成形が可能であり、 1 5 0° Cで成形した成形体密度を上回る密度が得られることがわかる。

Claims

請求の範囲

1 . 粉末成形体の側面を形成する貫通孔を上面に縦向きに有する成形型本体と、前記貫通孔に下方から嵌合する下パンチと、前記貫通孔に上方から嵌合する上パンチと、潤滑液を前記貫通孔に付着させる付着手段を備え、前記下パンチが嵌合した貫通孔に原料粉末を上方から充填する前に前記潤滑液を前記貫通孔に付着させ、前記原料粉末を前記貫通孔に充填後に、前記上パンチを前記貫通孔に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形金型装置であって、前記成形型本体自体による前記潤滑液との接触角度より小さくなる前記潤滑液との接触角度を有するように前記貫通孔を形成したことを特徴とする粉末成形金型装置。

2 .前記潤滑液は、潤滑剤を水に分散した分散液又は潤滑剤を水に溶解した溶液であって、前記貫通孔を親水性に表面処理することを特徴とする請求項 1記載の粉末成形金型装置。

3 . 前記表面処理層は、酸化物、フッ化物、窒化物、塩化物、 .硫化物、臭化物、ョゥ化物、炭化物または水酸化物をコーティングを施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置。

4 . 前記表面処理層は、酸化チタン、または酸化亜鉛のコーティングに光照射による光触媒作用を施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置。

5 . 前記表面処理層は、アルカリや熱水処理による水酸化物生成、または力リウムゃナトリゥムイオン等のスパッタリングによる表面処理を施したものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装置。

6 . 前記表面処理層は、表面に微細な空孔を形成することによる溶液の表面張力の変化の利用としたものであることを特徴とする請求項 2記載の粉末成形金型装

7 . 粉末成形体の側面を形成する貫通孔を上面に縦向きに有する成形型本体と、前記貫通孔に下方から嵌合する下パンチと、前記貫通孔に上方から嵌合する上パンチと、潤滑液を前記貫通孔に付着させる付着手段を備え、前記下パンチが嵌合した貫通孔に原料粉末を上方から充填する前に前記潤滑液を前記貫通孔に付着させ、前記原料粉末を充填後に、前記上パンチを前記貫通孔に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形金型装置であって、前記成形型本体自体による前記潤滑液との接触角度より大きくなる前記潤滑液との接触角度を有するように前記上面を形成したことを特徴とする粉末成形金型装置。

8 .前記潤滑液は、潤滑剤を水に分散した分散液又は潤滑剤を水に溶解した溶液であって、前記上面を撥水性に表面処理することを特徴とする請求項 7記載の粉末成形金型装置。

9 . 前記表面処理は、 S i — Hや C一 H結合の物質或いは無極性物質等により形成されることを特徴とする請求項 8記載の粉末成形金型装置。

1 0 . 成形型本体に形成した成形部に、潤滑剤を水に溶解した溶液又は潤滑剤を水に分散した分散液を前記成形部に付着させ、前記分散液の水分又は溶液の水分を蒸発させて前記成形部に潤滑層を形成した後に、原料粉末を充填し、その後パンチを前記成形部に嵌合して粉末成形体を成形する粉末成形体の成形方法において、前記分散液又は溶液に前記貫通孔へのぬれ性向上成分を含むことを特徴とする粉末成形体の成形方法。

1 1 .前記ぬれ性向上成分が界面活性剤であることを特徴とする請求項 1 0記載の粉末成形体の成形方法。