JPH0143001B2 - - Google Patents

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JPH0143001B2
JPH0143001B2 JP57031626A JP3162682A JPH0143001B2 JP H0143001 B2 JPH0143001 B2 JP H0143001B2 JP 57031626 A JP57031626 A JP 57031626A JP 3162682 A JP3162682 A JP 3162682A JP H0143001 B2 JPH0143001 B2 JP H0143001B2
Authority
JP
Japan
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metal
casing
mold
powder
preform
Prior art date
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Expired
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JP57031626A
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English (en)
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JPS57203702A (en
Inventor
Toroche Jannpieeru
Jandan Misheru
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ASOSHIASHION PUURU RA RUSHERUSHU E RU DEV DE METODO E PUROSESHUUSU IND ARMINES
NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
Original Assignee
ASOSHIASHION PUURU RA RUSHERUSHU E RU DEV DE METODO E PUROSESHUUSU IND ARMINES
NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by ASOSHIASHION PUURU RA RUSHERUSHU E RU DEV DE METODO E PUROSESHUUSU IND ARMINES, NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC filed Critical ASOSHIASHION PUURU RA RUSHERUSHU E RU DEV DE METODO E PUROSESHUUSU IND ARMINES
Publication of JPS57203702A publication Critical patent/JPS57203702A/ja
Publication of JPH0143001B2 publication Critical patent/JPH0143001B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/1208—Containers or coating used therefor
    • B22F3/1258—Container manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属の焼結方法に係る。
従来の金属材料の焼結方法としては、粉末金属
を成形型の中に満たし、粉末金属がプレフオーム
と称される多孔性の予備成型品になる温度及び条
件で成形型内の粉末金属を加熱し、加熱されたプ
レフオームが〓密即ち実質的に多孔性でない部材
となる温度、時間及び圧力で前記加熱されたプレ
フオームを加熱及び圧縮する方法がある。
この方法は、主としてチタンベースの超合金又
はチタン合金から成る複雑な形状の金属部品を製
造するために、材料自体の機械加工又は超可塑性
相の恒温鍛造に代つて有利に使用される。この方
法には、材料の損失が大きい、処理工程が多く処
理時間が長い、設備が高価で複雑である等の欠点
を持たないからである。
この種の方法の使用例は、“Agard
Conference Proceedings 200号、1976年4月”
4B−1から4B−9に収載のLouis.J.FIEDLERの
論文“Advancement in superalloy powder
production and consolidation”に要約されてい
る。この例では、ニツケル超合金部品の製造が取
上げられている。成形段階は1246℃に加熱した剛
性の成形型内で実施されるため、多孔性のプレフ
オームが得られるが、プレフオームの気孔は独立
気孔である。言い換えれば、気孔は互いに連通す
ること無く外部にも開口しない。圧縮及び焼結段
階ではプレフオームに静圧を直接作用させる。こ
の方法には2つの欠点がある。いずれの欠点も、
独立気孔の生成が必要なことに起因する。独立気
孔でなければ静圧をプレフオームに直接作用させ
ることはできない。
確実に独立気孔を得るために、成形段階で粒子
の接触領域に液相が現れる温度に加熱しなければ
ならない。しかし乍らこの温度があまりにも高い
と、溶融して再凝固する金属の比率が高くなり過
ぎてプレフオームの耐圧縮変形が大きすぎ、静圧
プレス成形が有効に行なわれない。従つて、適当
な温度範囲が極めて狭く温度調整が難しい。
また、前述の成形段階で密度がかなり増加する
ため収縮が生じる。収縮の値は、2段階での総収
縮に極めて近い値に到達する。言い換えると大部
分の収縮が成形段階で生じる。プレフオームのあ
る部分特に凹状部分では、プレフオームが型の形
状に整合しない。収縮割れも生じ得る。従つて、
複雑な形状と正確な寸法との双方に於いて正常な
部品を得ることができない。
粉末冶金による超合金ブランク(所定の形状寸
法を有する製品でなく半製品である)の製法もす
でに提案されており、この方法では、粉末の圧縮
後にケーシングを介在させて静圧下の圧縮焼結を
行なう。この方法の例は、同様に“Agard
Conference Proceedings 200号、1976年4月”
4A−1から4A−6に収載のDennis J.Evans
“Manufacture of low cost P/M Astroloy
Turbine Disks”に発表されている。しかし乍
ら、この方法は前記の如く、後に鍛造されるべき
ブランクの製法として使用されており、圧縮段階
が成形段階でない。また、静圧圧縮段階でのケー
シングとしてプレス型が使用される。
金属又はセラミツクから成る型が圧縮によつて
変形するため、ブランク毎に型を準備する必要が
ある。更に、型は、成形段階では変形しない十分
な剛性を有し、圧縮焼結段階ではプレフオームに
密着し得る十分な変形性を有するという相反する
要件に対応しなければならない。このような理由
から、この種の方法ではブランクしか製造できな
い。
本発明の目的は、緻密な金属体を形成し得る金
属の焼結方法を提供することにある。
本発明によれば、前記目的は、型を振動させな
がら非加圧下で粉末金属を型に充填する段階と、
粉末金属を、複数の開口した気孔を有する多孔性
の金属体に形成すべく粉末金属が充填された前記
型を加熱する段階と、前記形成された金属体を前
記型から離型する段階と、前記離型した金属体を
軟質金属の薄板からなる気密性のケーシングの中
に導入する段階と、前記金属体が導入された前記
ケーシングの内部を真空にする段階と、真空にさ
れた前記ケーシングの内部に導入された金属体の
表面に前記ケーシングを介して静圧を加えながら
前記金属体を焼結すべく、前記ケーシングを加熱
する段階と、前記焼結された金属体に密着した前
記ケーシングを溶かす段階とを含む金属の焼結方
法によつて達成される。
本発明の金属の焼結方法によれば、粉末金属を
振動する型に非加圧下で充填してから加熱するこ
とによつて、粉末金属を、複数の開口した気孔を
有する金属体に形成し得るが故に、後にケーシン
グを介して静圧を加えながら金属体を焼結する時
に、気孔内の気体を当該気体の開口を介して外部
に排出し得、〓密な金属体を形成し得る。
更に本発明によれば、複雑な形状の部品の製造
が可能であり、更に所望の場合には型の再使用が
可能である。
本発明においては、静圧を加える段階でケーシ
ングを使用するため、ステアリン酸亜鉛の如き粘
結剤の使用を必要としない。
本発明は、特に熱処理を要する粉末チタンを用
いた部品の製造に使用される。特にこの場合、例
えばセラミツク製の型を使用し、真空下でプレフ
オームを製造するときに、圧縮時の温度に比較し
て高温で粉末処理を行なうことが可能である。こ
の高温処理を、粉末の接着段階と同時に行なつて
もよく、又は接着段階後に行なつてもよい。接着
温度の範囲と熱処理温度の範囲とが近接している
からである。
本発明の方法における軟質金属としては、軟質
鋼がよい。
本発明の方法におけるケーシングとしては、二
分割体からなつてもよい。
本発明の方法における粉末金属としては、ニツ
ケルベースの超合金、コバルトベースの超合金、
又はチタン合金の群の中から選択された一つから
なつてもよい。
本明細書における「粉末金属」なる用語は、こ
の粉末金属が焼結実施以後も実質的に組成変化し
ない金属の粉末であることを意味する。
以下、添附図面に基づいて本発明の方法の一具
体例を説明する。
特に成形段階に関しては、使用パラメータの厳
密性が必要でないため、本具体例は、望ましいい
かなる組成物にも適用できる。特に、ニツケルベ
ースの超合金、コバルトベースの超合金、又はチ
タンベースの合金の焼結に適する。
第1図は、セラミツク製の成形型10を示す。
型10は、下型14と上型15とからなり、両者
は接合面16によつて互いに分割される。型10
内に成形用の空洞11が設けられている。上型1
5には粉末金属を充填するためのロート状の孔1
2が開口している。粉末金属20は孔12から充
填され、例えば非加圧下で型10を振動させて均
質に充填される。充填が終了したときに粉末金属
が空洞11の上縁13から溢れる程度になるよう
に、粉末金属の導入量を計量しておく。既に説明
したように、型10は、一体式で使い捨てであつ
てもよく、第1図に示すように組立て式で再使用
可能であつてもよい。
次に粉末金属を相互に連通し且つ開口した複数
の気孔を有する多孔性の金属体を形成すべく、粉
末金属が充填された型10を図示しない炉に入れ
て加熱し、粉末金属粒子の固体内拡散によつてプ
レフオームを得る。加熱温度は粉末金属の種類に
応じて選択され、例えば温度1100〜1250℃で加熱
時間1時間である。
第2図は、粉末金属が充填された型を加熱して
成形され且つ離型された金属体すなわちプレフオ
ーム20を示す。第3図は、圧縮処理で静圧を受
けるために離型後にケーシング30に導入された
プレフオーム20を示す。ケーシング30は、処
理条件で変形し易い気密性金属材料、例えば軟質
鋼の薄板、超軟質帯鋼等から成る厚さが1mm以下
の薄いケーシングである。第3図に於いてケーシ
ング30は、夫々が皿形の2個のケーシングの部
分31,32から成る。部分31,32は、溶接
によつて気密的に接合される環状のリム33,3
4を備える。また、部分31には2個のパイプ3
5が図示されている。パイプ35は、溶接後の排
気及び不活性雰囲気(例えば窒素)導入のため
に、必要に応じて備えられている。不活性雰囲気
とは、使用される粉末金属と反応して、得られる
製品の機械的特性を実質的に変化させる化合物を
形成する恐れのない気体である。真空下でケーシ
ング30を介するプレフオーム20の圧縮を行な
うときは、吸気用に唯1個のパイプ35を配備す
る。しかし乍ら、更にすぐれた方法としては、ケ
ーシング30とプレフオーム20とを真空チヤン
バに入れる。この場合、空気は、2個のリム33
と34との間から流出するのでパイプ35は不要
である。リム33,34の溶接は真空チヤンバ内
で電子ビームによつて行なわれる。
第4図に示される内部が真空にされたケーシン
グ30とプレフオーム20とは、図示しない圧縮
焼結用オートクレーブに収容され、約1000バール
の静圧下でプレフオーム20はケーシング30を
介して加圧され、焼結される。プレフオーム20
を収納するケーシング30に作用する静圧は矢印
で示されている。
第5図は、ケーシング30の融除後に得られた
部品40を示す。融除は、例えば選択的化学腐食
によつて行なわれる。
型10は成形段階でのみ使用され、ケーシング
30は圧縮焼結段階でのみ使用されるので、型1
0及びケーシング30の製造及び材料の選択に特
別な問題が生じない。既に説明したように、型1
0はセラミツク製でもよく、一体型であつても分
割可能な型であつてもよい。ケーシング30は多
くの場合軟質鋼又は、超軟質帯鋼から製造され得
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、粉末金属が充填された成形型の断面
図、第2図は第1図の型によつて得られたプレフ
オームの断面図、第3図は、ケーシングに収納さ
れたプレフオームの断面図、第4図は、圧縮段階
においてケーシングに収納されたプレフオームの
断面図、第5図は、焼結後のプレフオームを示す
断面図である。 10……成形型、11……空洞、12……孔、
20……プレフオーム、30……ケーシング、3
3,34……リム、35……パイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 型を振動させながら非加圧下で粉末金属を型
    に充填する段階と、粉末金属を、複数の開口した
    気孔を有する多孔性の金属体に形成すべく粉末金
    属が充填された前記型を加熱する段階と、前記形
    成された金属体を前記型から離型する段階と、前
    記離型した金属体を軟質金属の薄板からなる気密
    性のケーシングの中に導入する段階と、前記金属
    体が導入された前記ケーシングの内部を真空にす
    る段階と、真空にされた前記ケーシングの内部に
    導入された金属体の表面に前記ケーシングを介し
    て静圧を加えながら前記金属体を焼結すべく、前
    記ケーシングを加熱する段階と、前記焼結された
    金属体に密着した前記ケーシングを溶かす段階と
    を含む金属の焼結方法。 2 前記軟質金属が軟質鋼製である特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。 3 前記ケーシングが二分割体である特許請求の
    範囲第1項又は第2項に記載の方法。 4 前記粉末金属がニツケルベースの超合金、コ
    バルトベースの超合金又はチタン合金の群の中か
    ら選択された一つである特許請求の範囲第1項か
    ら第3項のいずれか一項に記載の方法。
JP57031626A 1981-02-27 1982-02-27 Manufacture of metal parts Granted JPS57203702A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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EP (1) EP0060167A1 (ja)
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