JPH01200907A - 粉体の鋳込み成形方法およびその装置 - Google Patents

粉体の鋳込み成形方法およびその装置

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JPH01200907A
JPH01200907A JP62287130A JP28713087A JPH01200907A JP H01200907 A JPH01200907 A JP H01200907A JP 62287130 A JP62287130 A JP 62287130A JP 28713087 A JP28713087 A JP 28713087A JP H01200907 A JPH01200907 A JP H01200907A
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Hiroaki Nishio
浩明 西尾
Takeshi Kawashima
健 川島
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NKK Corp
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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、金属粉あるいはセラミック粉を鋳込み成形す
るための方法およびその装置に関する。
[従来技術] 金属粉あるいはセラミック粉を成形する方法、特に複雑
な成形体を得る方法としてはペルラマン式成形法が知ら
れている(ファインセラミックスの成形と有機材料、株
式会社シーエムシー発行1985年)、この方法は2%
Ni98えFe、5US316のような金属粉、アルミ
t。
炭化ケイ素、ジルコニア、フェライトのようなセラミッ
ク粉、炭化タングステン−コバルト、炭化チタン−ニッ
ケルのような金属とセラミックスの混合粉等多種多様な
粉末の成形に適用できる。成形法の概要は、上記のよう
な粉末にパラフィンを主とするバインダーを加えてスラ
リーにし、このスラリーを鋳型に圧入して成形する。バ
インダーとしては、一般にはパラフィンが使用されるが
、その外、ステアリルアルコール、ステアリン酸等、溶
融時の粘性が低く、冷却による固化が容易な物質が使用
される。また、スラリーの可塑性を改善するためにオレ
イン酸、密ろう等を少量加えることも行われる。
第2図はペルラマン式成形法の装置の説明図である。こ
の装置は、攪伴機3を備え、原料粉とパラフィン等のバ
インダーを混合して均一のスラリーを調製し、このスラ
リーを一時貯留するスラリー槽1とこのスラリー槽1の
内部を減圧にする手段である真空ポンプ5と前記スラリ
ー槽1の内部を加圧する手段である空気圧縮機20およ
び型締め装置を備えた鋳型11とにより構成されている
。また、スラリー槽1およびその接続配管は、必要に応
じ、外部加熱が出来るようになっている。
このように構成された装置により粉末の成形をするには
、スラリー供給槽1の投入口2から原料粉、パラフィン
、密ろう等を投入し、攪伴機3で攪伴してスラリーにす
る0次に真空ポンプ5を起動し゛Cスラリー供給槽1の
内部を減圧にし、スラリー中に混入している空気を除去
する。スラリー中の空気の除去が終了したら、攪伴機3
.真空ポンプ5を停止し、空気圧縮fi20を起動して
スラリー槽1内を加圧する。この加圧されたスラリーな
、予め、型締め装置を取り付け、冷却水12が通水され
て冷却されている鋳型11に注入する。
そして、この鋳型11内のスラリーが固化したのち、空
気圧縮機20を停止し、スラリー槽1内の圧力を大気圧
に戻し、型締め装置を外し、鋳を11を分解して、成形
体を収り出す。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、従来技術には次のような問題点があった。スラ
リー槽内を減圧にしてスラリー中の空気が除去されてい
るが、鋳込み時にはスラリー槽内を加圧にするので、ス
ラリーの自由表面は加圧された空気と接触して空気がス
ラリー中に巻き込まれ、スラリー中への空気の再混入が
起こる。このため、鋳込まれた成形体の密度は理論密度
(粉体とバインダーの配合割合およびそれぞれの真密度
から算出される値)より2〜5%低くなり、成形体中に
は密度の低下分に相当する気孔が生成する。気孔の生成
は製品の特性に悪影響を与える。
また、スラリー槽内を加圧してスラリーの鋳込みをする
際、スラリーの粘度が高いので、スラリーの表面はスラ
リーの排出とともに一様に降下せず、壁面や攪伴機と接
する位置のスラリーの降下が遅れ、排出部の上部のスラ
リーだけが速く降下する傾向があり、排出部の上部のス
ラリー表面に凹部が形成される。この凹部は、条件によ
っては非常に深くなり、周辺のスラリーが崩れて多量の
空気がスラリー中に巻き込まれることもある。このよう
な場合、鋳込まれたスラリー中の空気は鋳型の隙間から
吹きだし、また、スラリー槽内にスラリーが残存してい
るにもかかわらず、空気だけが鋳型に送り込まれて空気
が連続して吹きだし、鋳込み成形が不能になることもあ
る。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたものであり、スラリー中への空気の混入がなく
、したがって、成形体中に気孔を生成することがなく、
また、スラリー鋳込みの際にスラリー中への多量の空気
の巻き込みかなく、連続して安定した鋳込み成形を行う
ことができる粉体の鋳込み成形方法およびその装置を提
供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は金属粉あるいはセラミック粉のスラリーをスラ
リー槽で調製し、加圧して鋳型に鋳込み、鋳型を介して
前記スラリーを冷却して固化させた後、脱型する粉体の
鋳込み成形方法において、前記スラリー槽の内部を減圧
にして前記スラリー中の空気を除去し、前記減圧の状態
を保ちなから、前記スラリーを鋳型に鋳込むことを特徴
とする粉体の鋳込み成形方法であり、また、金属粉ある
いはセラミック粉のスラリーの調製と内部の減圧保持が
可能なスラリー槽と、このスラリー槽の内部を減圧にす
るための減圧手段と、前記スラリー登輸送するポンプと
、冷却機構が設けられている鋳型よりなる粉体の鋳込み
成形装置である。
[作用] スラリー中に空気が混入していると製品である成形体の
特性を損ない、また、微量であっても空気の混入があれ
ばスラリーの粘度を上昇させて鋳込み操作を困難にする
ものであるが、本発明においては、スラリー槽内を減圧
にして空気を除去したのち、そのままの減圧状態でスラ
リーを鋳型に送って鋳込み成形するので空気の混入はな
くなる。そして、鋳込み成形をする際の減圧の度合、即
ちスラリー槽内の雰囲気ガスの圧力を100Torr以
下10−’Torr以上に保つことにより、空気の混入
のない成形体を得ることができる。スラリー槽内の圧力
が100Torr以上では、スラリー中の空気の除去が
困難であり、また、圧力の下限についてはバインダーの
種類、スラリー濃度等によって異なるが、いずれの条件
においても1O−3Torrまでの圧力の選択によって
空気の再混入を防止することができる。そして別の制限
条件として、10−’Torr以下にするには減圧の手
段として拡散ポンプ等減圧能力の高い高価な機器を使用
しなければならない、また、本発明の装置においては、
スラリーを鋳型に輸送する手段としてはガスや油等異物
を混入することがない押し込み型式のポンプを使用する
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は本発明の一実施例を示す粉体の鋳込み成形装置の説
明図である。第1図において、1はスラリー槽であり、
上部に原料投入口2を設け、内部に攪伴機3を備え、内
部が減圧に保持可能になっている。その上部には排気管
4が設けられ、この排気管4は減圧手段である真空ポン
プ(ロータリーポンプ)5に接続されている。また、ス
ラリー槽1の下部には配管6が設けられ、スラリーポン
プ7と接続している。スラリーポンプ7の吐出部には配
管8が設けられており、その端部には弁9を備え型締め
装置の下部台座10と接続している。型締め装置の下部
台座10の上面には金属製であり非吸液性の鋳型11が
配置され、スラリーの鋳込みが出来るようになっている
。また前記鋳型11内には冷却水12を通す流路が形成
させていてキャビティ内のスラリーを冷却できる機構を
備えている。鋳型11は型締め装置のエアシリンダー1
3により上方向または横方向あるいは縦横両方向から締
め付けられ、キャビティ内のスラリーの内圧による型開
きを防止するようにしである。前記の配管8には弁9の
手前で分岐施工がなされ、スラリー槽1に接続する配管
14が設けである。この配管14を設けることににより
、スラリー槽1から送り出されたスラリーが再びスラリ
ー槽1に循環出来るようになっている。そして、配管1
4には圧力調整弁15備え、スラリーを鋳型11へ鋳込
む圧力を設定できるようになっている。
なお、図面への記載は省略したが、スラリーの温度はバ
インダーの融点以上に保つ必要があるので、スラリー槽
1.スラリーポンプ7、配管8゜14等スラリーの貯留
あるいは輸送経路の機器や配管には加熱装置を備えてお
り、必要温度に加熱できるようにしである。また本発明
による装置に使用できるポンプは押し込み型式のポンプ
であり、チューブポンプ、モノポンプ、ダイヤフラムポ
ンプ等が適用できる。
次に、装置の操作方法について説明する。スラリー槽1
の投入口2から金属粉、セラミック粉等の原料粉とバイ
ンダーおよび添加剤を投入し、攪伴fi3を起動する。
減圧手段である真空ポンプ5を起動してスラリー槽1内
の空気を排気して減圧にしながら、加熱装置(図示せず
)を作動させて、投入物をスラリーにし、所定の温度ま
で昇温させる。スラリーが所定の温度に到達後、3時間
程度攪伴を続ける。スラリーポンプ7を起動し、スラリ
ーを配管8,14を経由して循環させながら、1時間程
度減圧下で攪伴を続け、スラリー中の空気を除去する。
次に、鋳型11を型締め装置の台座10に配置して型締
め装置のエアシリンダー13をセットし、冷却水12を
通水する。また圧力調整弁15を調整して循環するスラ
リーの圧力を所定の値に設定する。そして、弁9を開に
してスラリーを鋳型11に鋳込む。鋳込んでから所定時
間経過後、弁9を閉にし、型締め装置のエアシリンダー
13を開いて脱型し、成形体分取り出す。
〈実施例) 第1図に示した構成による装置を使用して、窒化ゲイ素
系セラミック混合粉を鋳込み成形し、70mmxlOO
mmxlOmm の平板を作製した結果について説明する。第1表のよう
にSiN4.Y2O5,Aρ203の粉末が配合された
混合粉1000gにパラフィンlう7g、密ろう25g
をスラリー槽1に投入し、前述の操作手順にしたがって
スラリー分調製した。スラリー槽1を減圧にしてスラリ
ー中の空気の除去を終了した時点のスラリーの温度は9
2°C、スラリー槽1内の圧力は0.05Torrであ
った。このスラリーをスラリーポンプ7により3 kg
 / m2の圧力で鋳型11に鋳込み、成形体を得た。
成形体の密度は第2表に示すように、理論密度と一致す
る値であった。
(比較例) 第2図の構成による従来技術の装置を使用し、実施例と
同じ原料で下記平板成形体を作製した。
70mmX100mmX10mm スラリー中の空気の除去は実施例と同じにし、スラリー
の温度は92℃、スラリー槽1内の圧力は0.05To
rrで行った。そして、空気圧縮機20を起動してスラ
リー槽1内の圧力を3 kg / m”にし、この圧力
でスラリーを鋳型11に鋳込み、成形体を得た。この成
形体の密度は第2表に示すように、理論密度に対し96
%であった。なお、スラリー鋳込みの過程において、ス
ラリー槽1内のスラリーが1/2程度に減少した時点か
らスラリー中への空気の巻き込みが頻発し、安定した鋳
込み操作が困難になった。
第  1  表 第  2  表 [発明の効果コ 本発明はスラリー槽内を減圧にしたままの状態でスラリ
ーを鋳型に送って鋳込み成形を行うので、スラリー中に
空気が混入することがなく、気孔のない成形体を得るこ
とができる。また、鋳込み成形をする過程でスラリー槽
内のスラリーが減少する際、排出口の上部付近のスラリ
ーだけが速く降下してスラリー表面に凹部が形成されて
も、スラリー槽の内部は減圧に保たれているので、巻き
込まれる空気が存在せず、連続して安定した鋳込み成形
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す粉体の鋳込み成形装置
の説明図、第2図は従来技術における装置の説明図であ
る。 1・・・スラリー槽、5・・・真空ポンプ、7・・・ス
ラリーポンプ、11・・・鋳型、12・・・冷却水。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属粉あるいはセラミック粉のスラリーをスラリ
    ー槽で調製し、加圧して鋳型に鋳込み、鋳型を介して前
    記スラリーを冷却して固化させた後、脱型することより
    なる粉体の鋳込み成形方法において、前記スラリー槽の
    内部を減圧にして前記スラリー中の空気を除去し、前記
    減圧の状態を保ちながら、前記スラリーを鋳型に鋳込む
    ことを特徴とする粉体の鋳込み成形方法。
  2. (2)金属粉あるいはセラミック粉のスラリーの調製と
    内部の減圧保持が可能なスラリー槽と、このスラリー槽
    の内部を減圧にするための減圧手段と、前記スラリーを
    輸送するポンプと、冷却機構が設けられている鋳型より
    なる粉体の鋳込み成形装置。
JP62287130A 1987-11-13 1987-11-13 粉体の鋳込み成形方法およびその装置 Pending JPH01200907A (ja)

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