JPH01275706A - クロムを主体とする焼結体の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はクロムを主体とする焼結体を作成する際の製造
方法に関する。

［従来の技術］ 金属クロムは、高温においても耐酸、耐アルカリ性等の
耐薬品性に優れ、かり耐候性に優れており、極めて有用
な金属の一つである。

しかしながら、このような優れた性質を持つにもかかわ
らず、金属クロムは低温で靭性が低く、加工が困難であ
る為に金属クロム及びクロムを主体とする焼結体は、ス
パッタリングターゲットなどの一部の用途を除いてほと
んど実用化されていないのが現状である。

［従来技術及び問題点Ｊ 従来、クロムを主体とする焼結体の製造方法は、ＣＩＰ
　　（Ｃｏｌｄ　１ｓｏｓｔａｔＩｃ　Ｐｒｅｓｓ）法
、−軸加圧法等により成形したものを、ＩＩＩＰ　　（
ｌｌｏｔ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｅ　Ｐｒｅｓｓ）法、ＩＩ
Ｐ　（Ｉｌｏｔ　ｐｒｅｓｓ　）法等で処理して成形体
としたものを、ＮＣ旋盤やワイヤー放電加工等で目的と
する形状に加工し製品としている。

しかし、構成成分として金属クロムを比較的多ｕ（６０
％以上）含有している素材から得たものは、塑性変形能
が乏しく、従来の方法で得た焼結体を、ワイヤー放電加
工等の歩留まりの悪い加工法により製品とせざるをえな
かった。

また腹雑形状例えば、螺旋状、中空状、の成形体の成形
に適するとされる溶融成形法においても、クロムは蒸気
圧が高い、高温度において酸素、窒素に活性である等の
性質を持つため、クロムの成形体の成形にこの方法は実
質的に適用不可能である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はかかる問題点を解消し、複雑形状の成形体の成
形についても効率良く金属クロムを主体とする焼結体を
製造する方法を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、金属クロムを主体とする粉末と、バイン
ダーを加熱混合することにより、同粉末に熱流動性を持
たせた混合物を、射出成形法により成形体とし、この成
形体を焼結用の素材とすることにより、複雑形状の行う
ロムを主体とする焼結体を効率良く得る事を見出し、本
発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は平均粒径０．１〜１０μ■のクロム
を主体とする粉末と、この粉末に対して５〜ｔｓｗｔ％
のバインダーとの混合物を、射出成形法にて成形体とし
、加熱によりバインダーを除去し、水素雰囲気中で１５
００〜１８００℃、１〜１０時間焼結を行なうことを特
徴とするクロムを主体とする焼結体の製造方法に関する
ものである。

次に本発明を更に詳述する。

本発明で用いるクロムを主体とする粉末とは、平均粒径
０．１〜１０μ四の金属クロム、金属クロムと他の金属
例えばニオブ、コバルト、チタン、タンタル、アルミニ
ウム等との混合粉末又はこれらの合金との混合粉末、ジ
ルコニアなどのセラミクス微粉末との混合粉末等である
。これらのａ合割合は、クロムに対して０．ＯＩ〜０．
５ｗｔ％の範囲が成形品の加工性の面で好ましい。

前記粉末の粒径は０．１〜１０μ−の範囲のものが好適
であるが、粒径が０．１μｍより小の微粉末は工業的に
製造が難しく、またｌＯμ慣より大では焼結密度が充分
に上がらず、得られる焼結体の強度が低下し製品の特性
を悪化させる。

また、本発明で用いるバインダーは、金属粉末の成形性
の点、及び、成形体の形状保持のために、熱可塑性樹脂
と、ろう材からなるものを用いることが好ましい。

また更に、このものに更に脂肪酸を添加すると、組成物
の粘性を向上させること、静止摩擦係数を小さくするこ
と、バインダーの分散安定性を向上させること等の面で
好ましい。

ここで用いる熱可塑性樹脂は特に限定されないが、ポリ
エチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチルセル
ロース、硝酸セルロース、ポリメタクリル酸メチル、ポ
リブチルメタクリレート等であり、これらのうちから　
ｌｔＩ以上を選択して使用することができる。

又、同じくろう材としては、鉱物系の石油ろう、天然ろ
う、ポリオレフィン系の合成ろう等があり、パラフィン
ワックス、ポリエチレンワックス等が好ましく、これら
のろう材のうち１種以上を選択して使用することができ
る。

更に、同じく脂肪酸は、同等限定はないが、沸点が１５
０℃以上のもの例えばステアリン酸、バルミチン酸等が
好ましく、これらの脂肪酸のうち　ｌＦｆ以」二を選択
して使用することができる。

本発明で用いるバインダーは、上記した各成分を混合し
た混合物として用いるが、ろう材に熱可塑性樹脂１０〜
ＧＯ％、脂肪酸を０−１０％を含んで成ることが好まし
い。

前記混合物の成分が前記範囲外で、特に熱可塑性樹脂を
必要以上多量に用いると、組成物を成形した際、成形物
の表面に「脹れ」が生ずるなどして好ましくなく、又、
相対的にろう材の量が多くなるので、組成物の流動性が
低下する。

又、脂肪酸の添加による効果を得るためには、１０Ｘ以
下で充分である。

又、混合物の１２０−１５０℃における流動性ＣＭＰＲ
）（ＪＩＳ　Ｋ　７２１０による）が１００　ｇ　／　
ＬＯｍＩｎ以上になるように各成分を配合にすることに
よって、金属クロム粉末混合物の成形を一層容易にする
ことができる。

原料粉末とバインダーとの混合は１２０〜１５０℃の温
度範囲で、３０〜１２０分程度行うことが好ましい。

本発明ではこの混合粉末を、射出成形法を用いて成形す
るが、加熱筒温度、射出圧力等は、用いるバインダーの
種類によって異なる。この為、バインダーが分解しない
で、かつ流動性を備えている温度例えばバインダーの融
点以上の温度で成形を行う。この場合射出圧力は２００
〜１５００ｋｇ／　Ｃｍ３である。

得られた成形物の脱脂は、電気炉等を用いてアルゴン等
の不活性雰囲気中又は、水素等の還元雰囲気中で行う。

脱脂率は少なくとも８５１％以上が好ましい。

脱脂率が８５％未満であると、焼結時に残留バインダー
が分解、揮発等により、割れ等の構造欠陥が起こり易く
なる。

また、空気中等の酸素の濃度の高い雰囲気で処理を行う
と表面に酸化物層が゛でき、焼結に悪影響を及ぼす。

更に、昇温速度は２〜ｂ 温速度が２℃／ｈｒより小であると、経済性が悪くなり
、２０℃／ｈｒより大であると脱バインダー中に成形体
の割れや膨れを生じやすくなるので好ましくない。

上記したようにして得られた成形体の焼結は水素雰囲気
中で、１５００−１８００℃、１〜１ｏ時間の加熱によ
り行なう。前記加熱を水素雰囲気中で行なうことは、脱
バインダー中で粒子表面に形成した酸化膜を還元する為
である。

前記加熱温度が１５００℃未満では焼結体の焼結密度が
充分なものとならず、１８００℃より高温度では、クロ
ムの蒸気圧が高い関係で寸法精度の良好な製品が得られ
ない。

また、空気中等の酸素の濃度の高い雰囲気で焼結を行う
と酸素の混入が多（なり、焼結性が低下する。

焼結後の相対密度が９３％未満であると、焼結体のもつ
特性を悪くしてしまうためである。

得られた焼結体に面出し等の、簡単な加工を施す事によ
って目的の形状とする。

［発明の効果］ 本発明の方法を使用すれば、従来コストのかかっていた
加工が大幅に低減され、かつ相対密度９５５以上の焼結
体が製造可能となった。

射出成形法を採用したことにより、複雑形状（螺旋状、
中空状　捩子状）のものでも精度よく作製でき、歩留ま
りも向上し経済的にも優れた材料を提供可能になった。

更に、クロム基サーメットを製造するに際して、粉末や
ウィスカーなどが均一に分散するため、サーメットの特
性が良いものが製造可能になった。

［実施例１ 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明は、この実施例に同等限定されるものではない。

実施例１ 平均粒径３μｍの金属クロム粉末１０００ｇにバインダ
ーとしてポリエチレン４（１，５６ｇ、パラフィンワッ
クス９３ｇ１ジ・ブチル・フタレート　５ｇを添加し、
加圧式ニーダにおいて１２０℃で１時間混合し、これを
射出成形用材料とした。

次いでこの射出成形用材料を用いて、成形を行った。成
形に際しては、８精樹脂（株）製のインラインスクリュ
ウ式の射出成形機ＰＳ４０Ｅ５ＳＳＥを用いた。成形は
、加熱筒温度１５０℃、射出圧力８００ｋｇ　／　ｃシ
、金型温度４０℃で成形を行った。

金型形状は、入り口内径１０■讃、同外径１８■、出口
内径２Ｉｌ１１同外径１０＋＊ｍの円錐形ノズル形状の
ものを作製した。

この射出成形後の成形体において、成形体の表面を光学
顕微鏡で観察した結果ウェル・ドマーク、割れ等の発生
は無かった。

次に、管状炉を用いて、アルゴン気流中で行い、ｙ温速
度は１０＠Ｃ／ｓｌｎで５００℃まで加熱した。

脱詣後に、割れ、膨れ等は無く、またバインダーの脱脂
率は９２％であった。

焼結は、脱バインダー後の成形体を用い、水素雰囲気中
で１６００℃にて、５時間焼結を行なった。

得られた焼結体は、相対密度９７％のもので、通常の使
用形態で充分耐えられるものであった。

実施例２ 平均粒径３μ―の金属クロム粉末９００ｇと、平均粒径
０．６μ■の酸化ジルコニウム粉末１００ｇにパインダ
ーとしてポリエチレン４８．５６ｇ、パラフィンワック
ス９３ｇ１ジ・ブチル・フタレート５ｇを添加し、加圧
式ニーダにおいて１２０℃で１時間混合し、これを射出
成形用材料とした。

以下の手順は、実施例１と同様に成形した。

得られた成形体は、ウェルドマーク、割れ等の発生は見
られなかった。

更に、実施例１と同様に焼結した結果、得られた焼結体
は相対密度９８％のもので、通常の使用形態で充分耐え
られるものであった。

実施例３ 平均粒径３０μ−の金属クロム粉末８００ｇに、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を３４．５ｇ、ポリブチルメタ
クリレートを３２．５ｇ、ジブチルフタレートを２．２
　ｇ、ステアリン酸を１３．５ｇ、及びパラフィンワッ
クス３２．３ｇ、をバインダーとして加えたものを用い
た以外は、実施例１と同様に成形した。

得られた成形体は、ウェルドマーク、亀裂等の欠陥は見
られず、更に実施例１と同様に焼結した結果、相対密度
９３％のものであり、充分使用に耐えるものであった。

特許出願人　　　東ソー株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平均粒径０．１〜１０μｍのクロムを主体とする粉
   末と、この粉末に対して５〜１５ｗｔ％のバインダーと
   の混合物を、射出成形法にて成形体とし、加熱によりバ
   インダーを除去し、水素雰囲気中で１５００〜１８００
   ℃、１〜１０時間焼結を行なうことを特徴とするクロム
   を主体とする焼結体の製造方法。 ２）成形体が中空形状を持つ成形体である特許請求の範
   囲１項記載の方法。