JPH0270006A - 射出成形用バインダーの除去方法 - Google Patents
射出成形用バインダーの除去方法Info
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- JPH0270006A JPH0270006A JP22315188A JP22315188A JPH0270006A JP H0270006 A JPH0270006 A JP H0270006A JP 22315188 A JP22315188 A JP 22315188A JP 22315188 A JP22315188 A JP 22315188A JP H0270006 A JPH0270006 A JP H0270006A
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- powder
- stainless steel
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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。
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、金属部品を射出成形法で得るに当たって、焼
結体密度を上げ、機械的特性等に優れた部品を得ること
が出来るような射出成形用バインダーの脱バインダー方
法に関するものである。
結体密度を上げ、機械的特性等に優れた部品を得ること
が出来るような射出成形用バインダーの脱バインダー方
法に関するものである。
金属粉末の射出成形に用いる粉末として水アトマイズ法
によるステンレス粉末を使用し、有機のバインダーと混
練後射出成形を行い、粉末の含有酸素量に応した一定量
の炭素を残留させるように、成形体を脱バインダーする
際に常温下で脱脂工程での保持温度、保持時間を調整す
ることにより、ピンホールが少なく、機械的特性の優れ
た金属焼結体が得られるようにしたものである。
によるステンレス粉末を使用し、有機のバインダーと混
練後射出成形を行い、粉末の含有酸素量に応した一定量
の炭素を残留させるように、成形体を脱バインダーする
際に常温下で脱脂工程での保持温度、保持時間を調整す
ることにより、ピンホールが少なく、機械的特性の優れ
た金属焼結体が得られるようにしたものである。
従来、金属粉末原料に数種類の有機バインダーを配合・
混練することにより、金属粉末に流動性を与えた金属組
成物を得、これを射出成形することにより得られたグリ
ーン成形体を脱脂 焼結して金属製品を製造することは
良く知られている。
混練することにより、金属粉末に流動性を与えた金属組
成物を得、これを射出成形することにより得られたグリ
ーン成形体を脱脂 焼結して金属製品を製造することは
良く知られている。
この射出成形法は、例えば、機械加工、粉末成形、法、
プレス加工法等と比較すると、複雑な形状の部品を大量
に製造することが出来、しかも仕上げ機械加工をほとん
ど必要としないので非常に有利な方法である。
プレス加工法等と比較すると、複雑な形状の部品を大量
に製造することが出来、しかも仕上げ機械加工をほとん
ど必要としないので非常に有利な方法である。
ところで、金属粉末の射出成形プロセスにおいて、グリ
ーン成形体から射出成形用バインダーを除去する場合に
は、通常、加熱によりバインダを草発、または熱分解さ
せるごとにより除去する。
ーン成形体から射出成形用バインダーを除去する場合に
は、通常、加熱によりバインダを草発、または熱分解さ
せるごとにより除去する。
金属粉末としてステンレスを使用した場合、従来、常圧
、または加圧状態で雰囲気を不活性ガスにして脱脂する
ことにより金属粉末の酸化を防ぎ、また、少量のバイン
ダーを残すことにより脱脂体の保形性を持たせるように
なされていた。
、または加圧状態で雰囲気を不活性ガスにして脱脂する
ことにより金属粉末の酸化を防ぎ、また、少量のバイン
ダーを残すことにより脱脂体の保形性を持たせるように
なされていた。
そして前記のように脱脂された成形体は真空下もしくは
水素雰囲気下で焼結された。しかしながらアトマイズ法
によって得られた金属粉末を使用した場合、特に、水ア
トマイズ法によって得られた金属粉末は、酸素の含有量
が多く、金属粉末表面が酸化され、金属酸化物の被膜が
形成されているために、真空雰囲気下での焼結では、こ
の酸化物が焼結体に残るためにピンホールを生したり、
異物や欠陥のため機械的特性が低い等の欠点があった。
水素雰囲気下で焼結された。しかしながらアトマイズ法
によって得られた金属粉末を使用した場合、特に、水ア
トマイズ法によって得られた金属粉末は、酸素の含有量
が多く、金属粉末表面が酸化され、金属酸化物の被膜が
形成されているために、真空雰囲気下での焼結では、こ
の酸化物が焼結体に残るためにピンホールを生したり、
異物や欠陥のため機械的特性が低い等の欠点があった。
また、水素雰囲気下で焼結を行っても鉄二・２ケル等の
酸化物は金属に還元されるが、クロム等の難還元酸化物
は、非常に高純度の露点の低い高価な水素を使用しない
と還元出来ないという欠点があった。
酸化物は金属に還元されるが、クロム等の難還元酸化物
は、非常に高純度の露点の低い高価な水素を使用しない
と還元出来ないという欠点があった。
本発明は、従来の金属射出成形技術における脱脂方法で
は、良好な特性を持つ焼結体が得られない点に鑑みてな
されたものである。
は、良好な特性を持つ焼結体が得られない点に鑑みてな
されたものである。
本発明は、水アトマイズ法によって得られた金属粉末が
多量の酸素を含有することから、その含有する酸素量を
分析し、その酸素をＭｅＯ＋Ｃ−＝Ｍｅ−１−ＣＯの反
応で除くのに十分な炭素を脱脂後の成形体中に残すよう
に大気中、常圧下で空気を強制的に流動させる事なく、
脱脂温度、脱脂時間を調整する脱脂方法により脱脂を行
い、しかる後に焼結することにより酸素を還元除去し、
ピンホールが少なく機械的特性の優れた金属焼結体が得
られるようにしたものである。
多量の酸素を含有することから、その含有する酸素量を
分析し、その酸素をＭｅＯ＋Ｃ−＝Ｍｅ−１−ＣＯの反
応で除くのに十分な炭素を脱脂後の成形体中に残すよう
に大気中、常圧下で空気を強制的に流動させる事なく、
脱脂温度、脱脂時間を調整する脱脂方法により脱脂を行
い、しかる後に焼結することにより酸素を還元除去し、
ピンホールが少なく機械的特性の優れた金属焼結体が得
られるようにしたものである。
本発明の脱脂方法について以下に詳述する。
水アトマイズ法は溶融金属に高圧の水を吹きつけて溶融
金属を微粒化して金属の微粉を得る方法である。この際
、金属と水が反応を起こし、主に、金属粉末表面に酸化
被膜を形成する。金属粉末射出成形法において使用され
る金属粉末は、通常、平均粒子径が５〜１０μｍ程度で
あり、通常のプレス成形に使用される金属粉末よりかな
り小さく、表面積が大きいことから含有酸素量も多くな
る。
金属を微粒化して金属の微粉を得る方法である。この際
、金属と水が反応を起こし、主に、金属粉末表面に酸化
被膜を形成する。金属粉末射出成形法において使用され
る金属粉末は、通常、平均粒子径が５〜１０μｍ程度で
あり、通常のプレス成形に使用される金属粉末よりかな
り小さく、表面積が大きいことから含有酸素量も多くな
る。
例えば、通常のプレス用の５Ｏ５−３１６１，粉末中の
酸素量の測定結果は０．１ ％程度であるのに対し、本
発明の水アトマイズ法による５ＵＳ−３１６Ｌｌｌｊ３
末中の酸素量は、各々０．３３３％、 ０．６１４％、
１．３４％であった。ＭｅＯ＋Ｃ−＝Ｍｅ＋ＣＯの反
応により金属表面の酸化被膜を還元除去するために必要
とされる炭素量は、化学当量的には重量で酸素重量の７
５％あればよいことになるが、実際の還元の際には計算
量より過剰な炭素が必要である。
酸素量の測定結果は０．１ ％程度であるのに対し、本
発明の水アトマイズ法による５ＵＳ−３１６Ｌｌｌｊ３
末中の酸素量は、各々０．３３３％、 ０．６１４％、
１．３４％であった。ＭｅＯ＋Ｃ−＝Ｍｅ＋ＣＯの反
応により金属表面の酸化被膜を還元除去するために必要
とされる炭素量は、化学当量的には重量で酸素重量の７
５％あればよいことになるが、実際の還元の際には計算
量より過剰な炭素が必要である。
上記に一例を示したように、水アトマイズ法による金属
粉末中には、通常、０．１〜１．５％程度の酸素が含有
されており、時には３％以」二も含有されている金属粉
末もある。従って、酸素を還元除去するために必要とさ
れる炭素量は、少なくとも、４％程度まで自由に制御し
なければならない。
粉末中には、通常、０．１〜１．５％程度の酸素が含有
されており、時には３％以」二も含有されている金属粉
末もある。従って、酸素を還元除去するために必要とさ
れる炭素量は、少なくとも、４％程度まで自由に制御し
なければならない。
脱脂した成形体中に、使用する金属粉末に含有される酸
素量に合わせた炭素を残す方法にはいくつかの方法があ
る。例えば、金属粉末に人造黒鉛を添加したり、あるい
は、金属粉末中に予め炭素を固？容させる方法等がある
。本発明の方法は、金属粉末中に混合・混練する有機バ
インダーが脱脂工程を伴う熱処理によって、蒸発や分解
反応を起ごし、それに伴って残留炭素が生しるような脱
脂条件により残留炭素量を制御するものである。すなわ
ち、バインダーの組成、量１種類を決めた後脱脂工程に
おける脱脂保持温度、脱脂保持時間と残留炭素量の関係
を実験的に求め、金属粉末中に含有される酸素を還元除
去するために必要とされる炭素量に対応した脱脂条件で
行うものである。
素量に合わせた炭素を残す方法にはいくつかの方法があ
る。例えば、金属粉末に人造黒鉛を添加したり、あるい
は、金属粉末中に予め炭素を固？容させる方法等がある
。本発明の方法は、金属粉末中に混合・混練する有機バ
インダーが脱脂工程を伴う熱処理によって、蒸発や分解
反応を起ごし、それに伴って残留炭素が生しるような脱
脂条件により残留炭素量を制御するものである。すなわ
ち、バインダーの組成、量１種類を決めた後脱脂工程に
おける脱脂保持温度、脱脂保持時間と残留炭素量の関係
を実験的に求め、金属粉末中に含有される酸素を還元除
去するために必要とされる炭素量に対応した脱脂条件で
行うものである。
第１図は水アトマイズ法によって得られたステンレス粉
末に数種類のバインダーを配合・混練ペレット化し射出
成形後脱脂をする際、大気中常圧下で空気を強制的に流
動させる事なく３２５’ｃまで脱脂した時の残留炭素量
を測定したものであり、昇温速度によって残留炭素量が
異なることを示している。第２図は第１図の雰囲気下で
２８５°Ｃ，３００°ｃ、３２０℃まで１５℃／１１ｒ
の昇温速度で加熱した後、各々の温度で保持した場合の
保持温度と残留炭素の関係を示したものである。これら
の図から分かるように、空気中で脱脂する場合に３００
°Ｃまでの昇温ではバインダーの燃焼が少なく、昇温速
度保持温度及び、保持時間を変えることにより残留炭素
量を任意に制御することができる。
末に数種類のバインダーを配合・混練ペレット化し射出
成形後脱脂をする際、大気中常圧下で空気を強制的に流
動させる事なく３２５’ｃまで脱脂した時の残留炭素量
を測定したものであり、昇温速度によって残留炭素量が
異なることを示している。第２図は第１図の雰囲気下で
２８５°Ｃ，３００°ｃ、３２０℃まで１５℃／１１ｒ
の昇温速度で加熱した後、各々の温度で保持した場合の
保持温度と残留炭素の関係を示したものである。これら
の図から分かるように、空気中で脱脂する場合に３００
°Ｃまでの昇温ではバインダーの燃焼が少なく、昇温速
度保持温度及び、保持時間を変えることにより残留炭素
量を任意に制御することができる。
ステンレス材の場合、焼結体中に含有される炭素量が多
くなると金属の炭化物を生成するために耐食性を損なう
ので脱脂体中に含有される炭素量は最低必要量とするこ
とが望ましい。しかしながら、焼結雰囲気を水素とした
場合には、余剰炭素をハイドロカーボンの形で除去出来
るので、炭素はある程度過剰でも良い。しかし、脱脂体
中の炭素が多くなると、状態図から見てステンレスの融
点が下がるため焼結温度のコントロールを困難にし、ま
た、焼結体特性も劣化することから、脱脂体中の残留炭
素量は還元に必要な化学当量より２０〜４０％程度多く
なるように制御することが適当である。
くなると金属の炭化物を生成するために耐食性を損なう
ので脱脂体中に含有される炭素量は最低必要量とするこ
とが望ましい。しかしながら、焼結雰囲気を水素とした
場合には、余剰炭素をハイドロカーボンの形で除去出来
るので、炭素はある程度過剰でも良い。しかし、脱脂体
中の炭素が多くなると、状態図から見てステンレスの融
点が下がるため焼結温度のコントロールを困難にし、ま
た、焼結体特性も劣化することから、脱脂体中の残留炭
素量は還元に必要な化学当量より２０〜４０％程度多く
なるように制御することが適当である。
〔作用］
以上述べたように、本発明はアトマイズ法によって得ら
れた金属粉末を使用した射出成形における脱脂工程にお
いて、脱脂保持温度、脱脂保持時間を変えることにより
、金属粉末表面の酸化被膜を還元するために必要とされ
る炭素量を成形体中の有機バインダーから任意に得るこ
とが出来るので、焼結体密度が高く、ピンホールが少な
い良好な組織が得られ、また、機械的特性等に優れる金
属焼結部品を得ることが出来る。
れた金属粉末を使用した射出成形における脱脂工程にお
いて、脱脂保持温度、脱脂保持時間を変えることにより
、金属粉末表面の酸化被膜を還元するために必要とされ
る炭素量を成形体中の有機バインダーから任意に得るこ
とが出来るので、焼結体密度が高く、ピンホールが少な
い良好な組織が得られ、また、機械的特性等に優れる金
属焼結部品を得ることが出来る。
〔実施例１〕
平均粒子径が１０μｍで酸素含有量が０．６１４％の水
アトマイズ法で製造された５ＩＩＳ−３１６１粉末を使
用し、有機バインダーとしてエチレン−酢酸ビニル共重
合体とメタクリル酸エステル共重合体を主成分とするバ
インダーを配合・混練しベレソＩ・化した後、スクリュ
ー式射出成形機を使用して１５５℃で射出成形を行って
グリーン成形体を得、次に脱脂処理を行った。
アトマイズ法で製造された５ＩＩＳ−３１６１粉末を使
用し、有機バインダーとしてエチレン−酢酸ビニル共重
合体とメタクリル酸エステル共重合体を主成分とするバ
インダーを配合・混練しベレソＩ・化した後、スクリュ
ー式射出成形機を使用して１５５℃で射出成形を行って
グリーン成形体を得、次に脱脂処理を行った。
脱脂処理は、強制的に空気を流動させない常圧下で３０
０℃までは１５℃／Ｈｒの昇温速度で加熱し、その後一
定時間３００℃に保った。この際の保持時間と残留炭素
量の関係は第２図のようになった。
０℃までは１５℃／Ｈｒの昇温速度で加熱し、その後一
定時間３００℃に保った。この際の保持時間と残留炭素
量の関係は第２図のようになった。
ステンレス粉末表面の酸化被膜の還元に必要とされる残
留炭素量は、化学当量の１．３倍に相当する０、６％と
すると、脱脂保持時間は４時間にする必要がある。そこ
で、実際の部品の脱脂保持時間を４時間とした。脱脂後
、焼結炉で脱脂体の焼結を行った。焼結の最高温度は１
３３０°Ｃ１焼結雰囲気は水素とした。
留炭素量は、化学当量の１．３倍に相当する０、６％と
すると、脱脂保持時間は４時間にする必要がある。そこ
で、実際の部品の脱脂保持時間を４時間とした。脱脂後
、焼結炉で脱脂体の焼結を行った。焼結の最高温度は１
３３０°Ｃ１焼結雰囲気は水素とした。
得られた焼結体中の酸素量は０．０５％であり残留炭素
により有効に還元されており、また、炭素量も０．０１
％となり、ＪＩＳ規格値以内であった。焼結部品の密度
は７．８７ｇ／ｃｆｆｌでありピンホールが少ない良好
な組織が得られ、機械的特性も引張強度５３ｋｇ／ｍｍ
２）伸び５５％と高い値を示した。また、塩水噴霧テス
ト及び人工汗テストの耐食試験の結果、ステンレスの圧
延材と同等の耐食性を示し、耐食性にも優れることが判
明した。
により有効に還元されており、また、炭素量も０．０１
％となり、ＪＩＳ規格値以内であった。焼結部品の密度
は７．８７ｇ／ｃｆｆｌでありピンホールが少ない良好
な組織が得られ、機械的特性も引張強度５３ｋｇ／ｍｍ
２）伸び５５％と高い値を示した。また、塩水噴霧テス
ト及び人工汗テストの耐食試験の結果、ステンレスの圧
延材と同等の耐食性を示し、耐食性にも優れることが判
明した。
［実施例２〕
平均粒子径が９μｍで酸素含有量が０．９１％の５ＵＳ
−３０４Ｌの水アトマイズ法により製造された粉末を使
用し、実施例１と同様に混練、射出成形を行った。脱脂
条件と残留炭素量の関係を求めた後、脱脂体中の残留炭
素量が化学当量の１．４倍に相当する０、９６％となる
ように脱脂条件を設定して脱脂した。しかる後、最高温
度１３００’ｃ、水素雰囲気下で焼結を行った。得られ
た焼結体中の酸素量は０．０８％であり残留炭素により
有効に還元されており、炭素量も０．０２％であった。
−３０４Ｌの水アトマイズ法により製造された粉末を使
用し、実施例１と同様に混練、射出成形を行った。脱脂
条件と残留炭素量の関係を求めた後、脱脂体中の残留炭
素量が化学当量の１．４倍に相当する０、９６％となる
ように脱脂条件を設定して脱脂した。しかる後、最高温
度１３００’ｃ、水素雰囲気下で焼結を行った。得られ
た焼結体中の酸素量は０．０８％であり残留炭素により
有効に還元されており、炭素量も０．０２％であった。
焼結された部品の焼結体密度１．８４ｇ／ｃｌ、引張強
度５５ｋｇ／ｍｕ２）伸び６０％であり、ピンホールが
少ない良好な組織を有するものが得られた。また、実施
例１に示した耐食試験の結果、耐食性も優れていた。
度５５ｋｇ／ｍｕ２）伸び６０％であり、ピンホールが
少ない良好な組織を有するものが得られた。また、実施
例１に示した耐食試験の結果、耐食性も優れていた。
本発明によればアトマイズ法によって得られる酸素含有
量の高いステンレス粉末の射出成形にノ９いて、含有さ
れる酸素量に応じて脱脂操作を行うごとによって、焼結
体のＭｉ織及び、機械的特性等に優れた焼結部品を得る
ことが出来るのでノ１゛常に有用である。
量の高いステンレス粉末の射出成形にノ９いて、含有さ
れる酸素量に応じて脱脂操作を行うごとによって、焼結
体のＭｉ織及び、機械的特性等に優れた焼結部品を得る
ことが出来るのでノ１゛常に有用である。
第１図、第２図は本発明を実施するためになされたもの
であり、第１図は脱脂体中に残留する炭素量に及ぼす屏
息速度の影響を示したグラフで、第２図は脱脂雰囲気が
空気の時の残留炭素量に及ばず脱脂保持温度と脱脂保持
時間の関係を示したグラフである。 以 １ （気）１資￥！小努
であり、第１図は脱脂体中に残留する炭素量に及ぼす屏
息速度の影響を示したグラフで、第２図は脱脂雰囲気が
空気の時の残留炭素量に及ばず脱脂保持温度と脱脂保持
時間の関係を示したグラフである。 以 １ （気）１資￥！小努
Claims (2)
- （１）金属粉末の射出成形法による部品の製造方法にお
いて、粉末としてアトマイズ法によるステンレス粉末を
使用し、有機のバインダーと混練後射出成形を行い、得
られた成形体を脱バインダーする際に常圧下で、空気を
強制的に流動させることなく、脱脂工程での保持温度及
び保持時間を調整することにより粉末の含有酸素量に応
じた一定量の炭素を残留させる事を特徴とする脱バイン
ダー方法。 - （２）特許請求の範囲１においてアトマイズ法によるス
テンレス粉末中に含有されている酸素の還元に必要な量
より２０〜４０％多くの炭素が残留するように処理をし
たことを特徴とする脱バインダー方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22315188A JPH0270006A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 射出成形用バインダーの除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22315188A JPH0270006A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 射出成形用バインダーの除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270006A true JPH0270006A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=16793587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22315188A Pending JPH0270006A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 射出成形用バインダーの除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0270006A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0468467A3 (en) * | 1990-07-24 | 1992-04-01 | Citizen Watch Co. Ltd. | Process for producing precision metal parts by powder moulding |
| JPH06228607A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Kawasaki Steel Corp | 金属粉末射出成形法による焼結金属部品の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103101A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Hitachi Metals Ltd | Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系焼結磁石合金の製造方法 |
| JPS6237302A (ja) * | 1985-04-26 | 1987-02-18 | Hitachi Metals Ltd | 金属又は合金物品の製造方法 |
-
1988
- 1988-09-06 JP JP22315188A patent/JPH0270006A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103101A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Hitachi Metals Ltd | Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系焼結磁石合金の製造方法 |
| JPS6237302A (ja) * | 1985-04-26 | 1987-02-18 | Hitachi Metals Ltd | 金属又は合金物品の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0468467A3 (en) * | 1990-07-24 | 1992-04-01 | Citizen Watch Co. Ltd. | Process for producing precision metal parts by powder moulding |
| US5283031A (en) * | 1990-07-24 | 1994-02-01 | Citizen Watch Co., Ltd. | Process for producing precision metal part by powder molding wherein the hydrogen reduction loss is controlled |
| JPH06228607A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Kawasaki Steel Corp | 金属粉末射出成形法による焼結金属部品の製造方法 |
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