JPH03134104A - 射出成形体の焼結方法 - 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】 〔概要〕 射出成形体の焼結方法に関し 射出成形体を変形を生ずることなく脱脂して焼結するこ
とを目的とし、 射出成形体を構成するバインダよりも高温で軟化し、ま
た該射出成形体構成材料の焼結開始温度よりも低温で分
解する樹脂粉体中に前記射出成形体を埋没し、該埋没体
の温度を上昇させて該バインダおよび樹脂粉体を分解飛
散させた後、焼結することを特徴として射出成形体の焼
結方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は射出成形体の焼結方法に関する。

金属を用いて寸法精度の良い成形体を得るには切削加工
によるのが通例であるが、材質が硬く、また脆（て旋盤
加工が難しい成形品がある。

例えば、鉄・硅素（Ｆｅ−３ｔ）　　合金や鉄・コバル
ト（Ｆｅ−Ｃｏ）合金からなる軟質磁性材料を用いて形
成されるマグネット・ベースやモータのヨークなどがこ
れに当たり、材質が硬くて脆いために切削加工では製造
収率が低くて不適当である。

一方、金属粉末を有機バインダと混合した後、必要とす
る形状に射出成形し、これを炉中に置き、徐々に昇温し
て熱可塑性樹脂を分解させて脱バインダして後、焼結す
る方法があり、この方法は上記のような材料の加工に適
し、また複雑な形状のものにも適用でき、製造収率が高
いと云う特徴がある。

〔従来の技術〕

射出成形体の焼結工程は、混練、射出成形、脱バインダ
、焼結の各工程から構成されている。

こ−で、混練は平均粒径が１０μｍ以下の原料となる金
属粉末とパラフィンワックスなどの有機バインダとを良
く混練した後、ｌ　ｔｏｎ／ｃｍ２程度の圧力を加えて
射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｌｄ）を行い、成
形体を得る。

次に、成形体は焼結に先立って脱バインダ処理が行われ
る。

二＼で、脱バインダ処理は成形体の変形を伴わずに行う
ことが必要であって、これには、■　加熱によってバイ
ンダを分解、飛散させる方法（以下加熱脱脂と言う）、 ■　溶剤抽出によりバインダを除去する方法、とがある
が、一般には加熱脱脂が用いられている。

次に、加熱脱脂において、成形体を炉内に配置するには
次のような形態が採られている。

■　そのま−容器中あるいは板の上に置く、■　成形体
の形状に合わせた治具を準備し、これに嵌合させた状態
で加熱する。

■　セラミックス粉体や金属粉体中に埋没して加熱する
。

こ−で、■は脱脂時の変形が殆ど無い場合で、■、■は
変形が生じ易いものに対して行われている。

然し、■の方法は成形体が小形の場合や、狭いスリット
が存在する場合には治具の製作が困難であったり、脱脂
処理後に治具から取り外しができなくなる場合がある。

また、■の方法は成形体の大きさや形状に依らず、どの
ような物に対しても適用できるが、脱脂後に粉体が脱脂
体に付着するため、このま〜焼結すると焼結体の表面が
荒れると云う問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

成形体をセラミックス粉体や金属粉体中に埋没して加熱
し、バインダを除去する脱脂法は成形体の大きさや形状
によらず適用できるが、脱脂後に粉体から取り出すこと
が必要であり、また脱脂体に付着している粉体を除去す
ることが必要である。

そこで、変形を伴わずに脱脂でき、また脱脂した状態の
ま＼で高温に加熱して焼結できることが望ましい。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は射出成形体を構成するバインダよりも高温
で軟化し、また射出成形体構成金属の焼結開始温度より
も低温で分解する樹脂粉体中に射出成形体を埋没し、こ
の埋没体の温度を上昇させてバインダおよび樹脂粉体を
分解飛散させた後、焼結することを特徴として射出成形
体の焼結方法を構成することにより解決することができ
る。

〔作用〕

発明者は脱脂後に成形体を粉体より取り出して後、脱脂
体に付着している粉体を除く工数を省く方法として、加
熱により分解飛散する材料を脱脂用粉体として使用する
ものである。

こ＼で、か＼る目的に使用する粉体の必要条件は、 ■　バインダが脱脂されるまで、成形体の重力による変
形を防止できる強度を備えた材料であること、 ■　バインダを吸い出す能力のある材料であること、 ■　バインダ吸引後にガスとなって分解し、この分解ガ
スが脱脂体に悪影響を与えない材料であること。

などである。

か−る材料はバインダよりも高温で軟化し、また成形体
を構成する金属の焼結開始温度よりも低温で分解するこ
とが必要であり、発明者は、これに該当する材料として
ポリスチレン、ポリカーボネートポリエチレンテレフタ
レートなど炭素原子（Ｃ）と水素原子（Ｈ）の結合から
なる高分子材料（樹脂）を選んだ。

この理由は、分解に際して金属の硫化や腐蝕を生じなく
するものである。

次に、公知の高分子材料について、前記■の強度を失う
温度（以下軟化温度）と分解温度を挙げると次のように
なる。

第１表　　（温度は°Ｃ） 度の高い樹脂を使用することによりバインダを毛管現象
により吸引して脱脂し、その後に温度上昇によって分解
してガスとするものである。

なお、射出成形体の加熱は殆どの場合、非酸化性雰囲気
（例えばＮ２）中で行われるので高分子有機化合物は直
鎖が切れ、低分子化合物となった状態で蒸発が行われる
。

本発明は、このように−して樹脂粉体の殆どが分解した
後、脱脂体を別の焼結炉に移して焼結するか、或いは、
そのま−の状態で高温に加熱して焼結を行うものである
。

一方、射出成形体を構成するバインダにはパラフィンワ
ックスなどが用いられており、軟化温度は６０〜７０″
Ｃである。

本発明は樹脂粉体としてバインダよりも軟化塩〔実施例
〕 実施例； 平均粒径が２０ａｍ　（−３５０メツシユ）のＦｅ−６
，５％Ｓｉ合金を原料とし、ワックス系バインダ（ポリ
エチレン６０％＋パラフィンワックス３９％＋ステアリ
ン酸１％）を用いて射出成形を行い、第１図に示すよう
な成形体を製作した。

この成形体を平均粒径１５０μＩｎ　（−１００メツシ
ユ）のポリエチレンテレフタレート粉末中に埋没させて
電気炉に入れ、Ｎ２雰囲気中で室温から６０゛Ｃまでを
２０°Ｃ／時の昇温速度で、また６０°Ｃから４６０″
Ｃまでを１０°Ｃ／時の昇温速度で加熱して脱脂を行い
、４６０°Ｃに達してから徐冷し、約１００°Ｃに達し
た状態で焼結炉に移し、Ｎ２雰囲気中で１４００°Ｃま
で加熱し、この温度で１時間保持して焼結した。

このようにして得られた第１図に示す焼結体には亀裂、
膨れ、変形等の欠陥は全くなく焼結密度も９４％と高い
焼結体を得ることができた。

比較例１： 実施例１と全く同様にして第１図に示す形状の射出成形
体を製作した。

次に、多孔質アルミナからなり第２図に示す形状の治具
を作り、第１図に示す内部突起ｌに挿入して保護した状
態で電気炉に入れ、Ｎ２雰囲気中で室温から６０°Ｃま
でを２０°Ｃ／時の昇温速度で、また６０°Ｃから４６
０°ＣまでをｌＯ℃／時の昇温速度で加熱して脱脂を行
い、４６０°Ｃに達してから徐冷し、室温に達した状態
で第２図に示す治具を取り外したが、この段階で内部突
起ｌの一部が取れてしまい不良となった。

比較例２： 実施例１と全く同様にして第１図に示す形状の射出成形
体を製作した。

次に、この成形体を平均粒径が０．５μｍのアルミナ粉
体中に埋没して電気炉に入れ、Ｎ２雰囲気中で室温から
６０゛Ｃまでを２０°Ｃ／時の昇温速度で、また６０°
Ｃから４６０　’Ｃまでを１０°Ｃ／時の昇温速度で加
熱して脱脂を行い、４６０°Ｃに達してから徐冷して取
り出した。

然し、脱脂体の表面は荒れており、また焼結回度も８５
％と低くかった。

［発明の効果］ 以上記したように本発明の実施により射出成形体の形状
によらず、亀裂、膨れ、変形などのない良好な焼結体を
得ることができる。

また、脱脂後に粉体から取り出す工程がなくなるために
製造工程を短縮することができた。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の平面図 （Ａ） と断面図（Ｂ） 第２図は比較例の加熱脱脂に使用した治具の平面図（Ａ
） と断面図（Ｂ） である。 図において、 ■は内部突起である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 射出成形体を構成するバインダよりも高温で軟化し、ま
   た該射出成形体構成材料の焼結開始温度よりも低温で分
   解する樹脂粉体中に前記射出成形体を埋没し、該埋没体
   の温度を上昇させて該バインダおよび樹脂粉体を分解飛
   散させた後、焼結することを特徴とする射出成形体の焼
   結方法。