JPH03104802A - 焼結品の製造方法 - 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） 本発明は粉末状材料と有機質バインダよりなる射出成形
品の脱バインダ工程で、射出成形品の保形性を向上させ
た焼結品の製造方法に関する．（従来の技術） 従来、粉末状材料を焼結する場合、粉末状材料にバイン
ダを加え、所定の形状に或形した後焼結するが、その戒
形を射出威形にて行う方法が試みられ、一部実用化され
ている。この場合、粉末状材料と、樹脂を主或分とする
有機物を含むパインダを混合し、前記有機物の流動性を
利用することによって所定の形状に射出成形品した成形
品は、その後比較的低温で脱バインダ処理を施すが、そ
の昇温過程で成形品が変形することを防止するため、ア
ルミナ等の粉の中に埋めたり、形状を保持するための治
具が用いられている．バインダの大部分はこの脱バイン
ダエ程で流出あるいは分解除去され、その後、脱バイン
ダされた成形品は高温で焼結される．［従来例１］ 平均粒径４　ｐ　ｍ　．炭素量０．Ｏｌ％，Ｍ素量０．
　２％の球状鉄粉４２９０ｇにボリアミドを主成分とす
るバインダ４２４．３ｇ（９重量％）を添加し、加圧二
−ダにより１４０℃で２時間混練した後粉砕し、射出威
形機に投入し、射出温度１５０℃，射出圧１ｔｏｎ／ｃ
ｍ”の威形圧にて威形した成形品を、第６図（ａ）に示
すようにＳＵＳ３０４Ｌ！！治具（１ｌ）に取付けたも
の、第６図（ｂ）に示すように（ａ）と同じ材質で成形
品の内部全体を保持する治具（１２）を使用し成形品下
部にアルミナ粉（１３）を敷設したものを、Ｎ２雰囲気
中で５００℃まで１０℃／　ｈｒの速度で昇温し、２時
間保持した後、炉冷した．その結果は第７図＜ａ）に示
すように治具（１））を用いた脱バインダ品は、その形
状をほとんど止めず、治具（１２）によるものは第７図
（ｂ）に示すようにかなり原形を保っているものの多大
の変形ならびに割れが生じており、治具によるサポート
では保形が十分に行えなかった． ［従来例２〕 金属粉として平均粒径１０μｍのＳＵＳ４１０Ｌの粉末
を用い、治具（１ｌ）にもアルナミ粉を使用し、その他
の条件を従来例１と同様にしてテストを実施した．使用
粉末形状がカーボニル鉄粉と比較して少し角ばった塊状
となるため、粉末形状自体の効果で脱バインダ時の変形
は少ないが、やはり治具によるものは変形と割れがみら
れた． （発明が解決しようとするｒｓＢ） しかし、粉末射出成形品は威形性を考慮して、通常，成
形品の体積の３５〜５５％はバインダで占められている
．成形品を焼結する前に、比較的低温で脱バインダ処理
を施し、初期バインダ投入量の８０〜９８％を分解除去
する。しかし、その昇温過程でバインダが熱可塑性であ
るため、成形品が非常に変形しやすい弱い状態を経過し
なければならない．中でもバインダの軟化点をはさんで
−２Ｏ℃から＋１００℃の温度領域では、バインダ分解
除去が十分に行なわれないため、特に変形しやすい。変
形の主な原因は成形品が自重を支えきれないことによる
。変形のしやすさを列挙すると次のようになる。

（１）パインダ自体の性状。

（２）バインダ添加量（多いものほど変形しやすい）． （３）使用粉末材料の形状（球状に近いものほど変形し
やすい）． （４）成形品の形状。

（５）脱バインダ時の荷姿． などによりかなりの影響を受ける．焼結品の製造におい
て、多重に添加されたバインダを成形品に欠陥を発生す
ることなく、いかに速く除去するかが大きな課題で、脱
バインダ時の保形性のため、種々の方法が試みられてい
る．（ａ）アルミナ等の粉の中に、一部あるいは全部を
埋め込む． （ｂ）バインダ添加量を少くする． （ｃ）金属粉を球状でなく、粒子同志が動きにくい塊状
あるいは片状にする。

（ｄ）成形品を支える金属製あるいはセラミックス製の
サポート治具を使用する． （ｅ）バインダそのものの性状を改善して、保形性を向
上させる． しかし、（ａ）については成形品のアルミナ粉への埋め
込みや、特に脱バインダ後のアルミナ粉の除去に多大の
工数を要するため、コスト高になると共に第９図に示す
ように脱バインダ品の表面にアルミナ粉が陥没した跡が
残るため、焼結品の面粗さが悪くなる，ｂ）およびＣ）
についてはコンバウンド（粉末材料とバインダを混練し
たもの）そのものの流れ性を阻害するため、射出成形性
に著しい悪影響を及ぼす。ｄ）については、成形品の形
状に制約があり、また、脱バインダ処理数に相当する個
数の治具を必要とするため、コストが高くなるｅｅ）に
ついてはかなりの威果が見られるが、成形品形状，荷姿
に大きく制約を受け十分なものと言えないなどの欠点が
ある。

（！ｌ題を解決するための手段） 本発明は前記従来の技術における課題を解決するために
なされたもので、第ｌの発明は、強磁性材料を含む粉末
状材料と有機質バインダよりなる射出成形品の脱バイン
ダ工程において、前記強磁性材料を含む粉末状材料を磁
化させることにより、射出成形品を保形するようにした
ことを特徴とする焼結品の製造方法により、第２の発明
は、前記第１の発明における強磁性材料が、鉄，ニフケ
ル，コバルト、あるいはこれら強磁性材料の少なくとも
一種の合金粉．ＦｅｔＯ，を主成分とするフェリ磁性酸
化物の粉末、あるいは磁性材アモルファスのうち、少な
くとも一種を含むことを特徴とする焼結品の製造方法に
より、第３の発明は、前記第１または第２の発明におけ
る射出成形品が、強磁性材料を含む粉末状材料を４０〜
６５体積％含み、残りが有機質バインダよりなり、該射
出成形品に磁場を作用させて、磁化された粉末間のブロ
ッキングカによって、脱バインダ工程における前記射出
成形品を保形するようにしたことを特徴とするとする焼
結品の製造方法により、第４の発明は、前記第３の発明
において、射出成形品の上方より磁場を作用させ、強磁
性材料を上方へ引き上げることによって、脱バインダ工
程における自重による変形を防止するようにしたことを
特徴とする焼結品の製造方法により、第５の発明は、前
記第１または第２の発明において、脱バインダ工程の前
に強磁性材料を含む粉末状材料に着磁させたことを特徴
とする焼結品の製造方広により、第６の発明は、射出成
形品を磁性材料よりなる粉体中に埋め込み、脱バインダ
エ程中、または脱バインダ工程の前に前記磁性材料より
なる粉体を磁化させることによって、磁化された粉対間
のプロフキング力によって、脱バインダ工程における前
記射出成形品を保形するようにしたことを特徴とすると
する焼結品の製造方法により目的を達威するようにした
。

（作　用） 前記構威によるときは、純鉄，炭素講，磁性鋼珪素ｉｌ
ｌ，ＦｅＮｉ合金．ＡＩ−Ｆｅ合金．Ｓｉ　　ＡＩ　　
Ｆｅ合金．フエライト，ＲＣＯｓ（Ｒはイットリエウム
および希土類金属ｅｔｃ　）等を材料とする、鉄．ニッ
ケル．コバルト、あるいはこれら強磁性材料の少なくと
も一種類の合金粉、Ｆｅ２Ｏ，を主成分とするフェリ磁
性酸化物の粉末、あるいは磁性材アモルファスのうち、
少なくとも一種を含有する強磁性材料を含む射出成形品
に脱バインダ工程で磁場を作用させるか、または脱バイ
ンダ工程の摩詞に強磁性材料を含む粉末状材料に着磁さ
せておけば、磁化された粉末間のプロフキングカによっ
て、脱パインダ工程における前記射出成形品の保形性を
向上することができる。また、射出成形品の上方より磁
場を作用させ、前記強磁性材料を上方に引き上げるよう
にすれば、脱パインダエ程における自重による変形が防
止されて保形性を向上することができる．また、射出成
形品を磁性材料よりなる粉体中に埋め込み、該磁性材料
よりなる粉体を磁化させれば、磁化された粉対間のブロ
ッキング力によって、脱バインダエ程における射出成形
品を保形することも可能である． （実施例） 以下、発明の実施例につき添付図面を参照して詳述する
． （実施例ｌ） 前記、従来例と同じ条件で威形した成形品　（１）を、
第１図に示すように残留磁気密度１２Ｏ００〜１３５０
０ガウス，保持力６００〜７００エルステノド１厚さ８
ｍｍのアルニコ磁石板（２）の上にのせ、従来例Ｉと同
様Ｎ２雰囲気で５００℃まで１０℃／　ｈ　ｒの速度で
昇温し、２時間保持した後炉冷した．その結果、第２図
に示すように全く自重による変化は受けなかった．なお
、アルニコ磁石は５００℃まで加熱されても磁力は損な
われず再利用が可能である．言うまでもなく、磁力が損
なわれても、再磁化処理すれば半永久的に使用可能であ
る．強磁性材料である鉄，ニッケル，コバルトの金属粉
あるいは合金粉の少なくとも一種を含む射出成形品は第
５図に示すように金属粉（５）とバインダ（４）により
構威される。この成形品を磁場の中に置くと独立した金
属粉（５〉が容易に磁化され、互に近くにある金属粉（
５）を引きつけ合う力が作用するため、全体として成形
品が持っている形状をそのまま保持しようとするプロフ
キング力が働く、従って脱バインダ時に或形品が可塑化
する温度Ｉｉｉ囲であるバインダ軟化点（ＴＭ℃とする
）ＴＭ−２Ｏ℃〜ＴＭ＋　１　０　０℃の温度、特にＴ
Ｍ−　２　０℃〜ＴＭ＋５０℃の温度範囲で成形品に磁
場を作用させれば、成形品を構成する粉末が磁化され、
前述のブロッキング力が働くため、弱いながらもバイン
ダ自体が持っている保持力，と相俟って脱パインダ前の
形状がそのまま保持される．磁場の与え方は成形品を永
久磁石と直接接触させたり、あるいは少し離して設置し
てもよい、電磁場として与えても効果は変らない．また
磁場を与える温度範囲はＴＭ−２Ｏ℃〜ＴＭ＋　１　０
　０℃で、確実に作用させれば他の温度では磁場を作用
させなくてもその効果は変らない。

（実施例２） 実施例１と同様に製作した射出成形品の下方に、アルニ
コ磁石と同一サイズのフエライト磁石を用いた。フエラ
イト磁石は残留磁気密度３３００〜３７００ガウス．保
持力２７００〜３２Ｏ０エルステッドの板材を用いた．
脱パインダを実施例１と同条件で実施し、アルニコ磁石
と同様に全く健全な形状のバインダ品が得られた．ただ
し、フエライト磁石の場合は５００℃までの加熱により
磁力を残存しなくなるため、再利用を図る場合には一般
にフエライト材料に変化の生じる温度とされている４０
０℃を越えないＷ１囲で使用するか、再硫化処理をすれ
ばよい。

（実施例３） 実施例１と戒形した射出成形品の上方に、第３図に示す
ように先端より５　ｍ　ｍ　ｊＨしてアルニコ磁石板（
３）をセットした。前実験として或形品を秤の上にのせ
、上方よりアルニコ磁石を近づけた場合、近づけるにつ
れて見かけ上の成形品の重量が軽くなり％　５ｍｍの距
離でもとの成形品重量の３０〜４０％の見かけ重量とな
った。

実施例ｌと同様に脱バインダを実施したどころ、磁石に
より見かけ上の重量が軽くなった効果と、粉末が磁化さ
れるために生ずるプロ７キング力により、実施例１およ
び実施例２と同様に０１全な形状の脱バインダ品が得ら
れた。

（実施例４） 従来例２と同様に製作した射出成形品の下方から磁力を
作用ざせ、従来例２と同条件で脱バインダを実施し、第
４図にしめすように変形は見られなかった． （実施例５〉 市販鋳造アルニコ磁石を脱磁した後、ボールジルにて４
０μｍ以下に粉砕したアルニコ粉にボリアミドを主成分
とするパインダを１３重量％添加し、加圧二−ダにて１
４０℃で２時間維持して射出威形した。その後、着磁装
置にて３０００エルステッドの磁界を作用させて着磁さ
せた成形品を、Ｎ２雰囲気で５００℃までｌＯ℃／　ｈ
　ｒの速度で昇温し、２時間保持した後炉冷した．以上
のようにして脱バインダ処理された成形品は完全に保形
さていた。前記のように磁気が残留する材料に対しては
、脱バインダ工程前に成形品に着磁しておけば、脱バイ
ンダ工程中に磁場を作用させるのと同様の保形効果が得
られた。

（実施例６） （実施例１〉における成形品を電磁マグネット上に載置
し、前記電磁マグネットに通電させながら大気中で２５
０℃まで１０℃／　ｈ　ｒの速度昇温し、２時間保持し
た後炉冷した。以上のようにして脱パインダ処理された
衣形品は完全に保形されており、永久磁石の場合と同様
の保形効果が得られた。

（実施例７） （実施例１）における混練物を用い、円形断面の引張拭
験片を射出戒形により二本成形した。

該引張拭験片の一本の両端に、第１０図に示すようにア
ルニコ磁石１５を接触させた状態で、また他の一本の引
張拭験片は磁場を作用させない状態で、（実施例ｌ）と
同じ条件で脱バインダ処理したところ、前記磁場を゛作
用させなかっこ引張拭験片１４は第１）図のように変形
したのに対し、両端にアルニコ磁石ｌ５を接触させたも
のは、第１０図に示されるような良好な保形効果が得ら
れた。

（実施例８〉 （実施例１）における混練物を用い、内径φ７外形φ１
２，長さ１００ｍｍの円筒状に射出威形した．第１２図
に示すように、円筒成形体１６の中に磁場を均等に作用
させるために、φ６×１）０の普通鋼（ＳＳ４１）の丸
１４１７を挿入し、下方からアルニコ磁石１８により磁
場をかけた．このようにすると円筒成形体１６の隅々に
まで磁場によるブロッキング効果を行き渡らせることが
できる．この状態において、脱バインダ処理したところ
、前記のように薄肉長尺物の脱バインダ処理においても
良好な保形効果が得られた。

（実施例９） 第１３図に示されるように、（実施例８）の成形品ｌ６
をＳＳ４１）の箱型容器１９の中に入れ、更に平均粒径
７５μｍのアトマイズ鉄粉２Ｏを充填し、フエライト磁
石板２１の上で脱バインダ処理を行った。従来の技術に
おけるように成形体をアルミナ粉等で生める方法では、
どうしてもアルミナ粉の移動が生じるため威形体には若
干の変形が残るが、本実施例によれば極めて強固なバン
キング力が働くため良好な保形効果が得られた。

（実施例１０） 非磁性体であるオーステナイト系ステンレスＳＯＳ３０
４Ｌ粉（平均粒径９　μｍ）に、強磁性材料であるカー
ボルニＮ１粉を１０重量％添加し、混粉後（実施例１）
と同様に脱バインダ処理を実施したところ、添加した強
磁性材料であルカーボニルＮｉ粉間に働くプロフキング
カにより良好な保形効果が得られた。前記のように主と
なる粉体が非磁性体であっても強磁性材料を配合するこ
とにより、磁力を働かせて保形性を向上させることがで
きる。ただし、強磁性材料の添加量としては５〜４０重
量％が通当であり、５重量％未満では保形効果は少なく
、また、４０重量％を越えると、元の材料の性質から大
きくかけ離れてしまったり、あるいは経済的に不利とな
ってくる． （発明の効果） 本発明は以上説明したように構威されているので、成形
品のアルミナ粉への埋め込みや、脱バインダ後のアルミ
ナ粉除去の必要がなく、またサポート治具が不要になり
、さらに金属粒子形状の制約がなくなり原価低減が図れ
る。また、面粗さが向上し、成形品の形状に制約がなく
なり通用部品の＠囲を広げることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の成形品の下方にアルニコ磁石板
を敷いた脱バインダ前の縦断側面図、第２図は第１図の
脱バインダ後の斜上方からの斜視図、第３図は第１図の
アルニコ磁石板を成形品上方に設置した縦断側面図、第
４図は金属粉として平均粒径１０μｍのＳＵＳ４０１Ｌ
を用いた脱バインダ後の斜め上方からの斜視図、第５図
は金属粉とバインダとの関係をあらわした説明図、第６
図（ａ）は従来の治具を用い、（ｂ）は従来の治具とア
ルミナ粉を用いた脱バインダ前の断面側面図、第７図（
　ａ　）（ｂ　）は第６図（ａＨｂ）の脱バインダ後の
斜め上方からの斜視図、第８図は金属粉として１０μｍ
のＳＵＳ４１０Ｌ粉を用い、（ａ）（ｂ）ともアルミナ
粉を使用した脱バインダ後の斜め上方からの斜視図、第
９図はアルミナ粉を使用した場合、脱バインダ品の表面
に残るアルミナ粉陥没跡を示す図、第１０図は本発明の
第７実施例を示す図、第１）図は咳第７実施例の比較例
を示す図、第１２図は本発明の第８実施例を示す図、第
１３図は本発明の第９実施例を示す図である．■・・・
・・・・成形品 ２　，　３　・ ４　・ ５　・ １） ｌ　３　・ １　４　・ １５．１８ １　６　・ ｌ　７　・ １　９　・　・ ２　０　・　・ ２１ １２ 磁石板 ・バインダ ・・・金属粉 ・治具 ・アルミナ粉 ・・・引張試験型 ・・・アルニコ磁石 ・・・円筒威形体 ・・・九　棒 ・箱型容器 ・アトマイズ鉄粉 ・フエライト磁石板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性材料を含む粉末状材料と有機質バインダよ
   りなる射出成形品の脱バインダ工程において、前記強磁
   性材料を含む粉末状材料を磁化させることにより、射出
   成形品を保形するようにしたことを特徴とする焼結品の
   製造方法。
2. （２）前記第（１）の請求項における強磁性材料が、鉄
   ，ニッケル，コバルト、あるいはこれら強磁性材料の少
   なくとも一種類の合金粉，Ｆｅ＿２Ｏ＿３を主成分とす
   るフェリ磁性酸化物の粉末、あるいは磁性材アモルファ
   スのうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする焼結
   品の製造方法。
3. （３）前記第（１）または第（２）の請求項における射
   出成形品が、強磁性材料を含む粉末状材料を４０〜６５
   体積％含み、残りが有機質バインダよりなり、該射出成
   形品に磁場を作用させて、磁化された粉末間のブロッキ
   ング力によって、脱バインダ工程における前記射出成形
   品を保形するようにしたことを特徴とする焼結品の製造
   方法。
4. （４）前記第（３）の請求項において、射出成形品の上
   方より磁場を作用させ、強磁性材料を上方へ引き上げる
   ことによって、脱バインダ工程における自重による変形
   を防止するようにしたことを特徴とする焼結品の製造方
   法。
5. （５）前記第（１）または第（２）の請求項において、
   脱バインダ工程の前に強磁性材料を含む粉末状材料に着
   磁させたことを特徴とする焼結品の製造方法。
6. （６）射出成形品を磁性材料よりなる粉体中に埋め込み
   、脱バインダ工程中、または脱バインダ工程の前に前記
   磁性材料よりなる粉体を磁化させることによって、磁化
   された粉対間のブロッキング力によって、脱バインダ工
   程における前記射出成形品を保形するようにしたことを
   特徴とするとする焼結品の製造方法。