JPH03267302A - 粉末の成形方法 - 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〕 本発明は粉末の成形方法、特にセラミック粉、金属粉等
の粉末にバインダを添加して流動性を付与し、射出成形
によって成形体を得たのち脱バインダ処理、焼成処理等
を施して、粉末を原料とする焼結部品を得る成形方法に
関する。

口従来の技術〕 従来、セラミック粉、金属粉等の粉末を原料として焼結
晶を生産する成形方法として、粉末に有機バインダを加
えて流動性と形状保持性を付与して射出成形用材料とし
、例えばスクリュー押出しの射出成形による流動成形に
て、合成樹脂と同じように成形金型にて成形品（グリー
ン体又はグリーン・パーツという）を成形し、該金型よ
り成形品を取り出した後、バインダ成分を取り除く脱バ
インダ処理（脱脂工程）と焼き固める焼成処理（焼結工
程）等を経て、所望形状の焼結部品を得ていた。

また、場合によっては、前記焼結部品に対し、後加工や
表面処理等を施行していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来技術においては、射出成形金型
にて成形したグリーン体（射出成形品）を咳金型より取
り出す際に、該グリーン体は粉末の結合力が弱いので、
グリーン体が薄肉形状部品（例えば厚さがｌ＋ａ＋以下
）にあっては、割れや変形（形状の崩れ）が生じること
があった。

また、金型よりの取り出し時にグリーン体に割れや変形
が生じない場合であっても、グリーン体の加熱による脱
バインダ処理時において変形が生じるので、グリーン体
をセラミック粉末等の中に埋め込んだ状態にて処理する
必要があった。そしてセラミック粉末等に埋め込んだ場
合には、焼結部品の表面に付着したセラミック粉を除去
する作業が必要であった。

前記により、所望の形状の焼結晶を得るための歩留まり
が極めて悪いものであった。

本発明は、前記不具合に鑑みなされたもので、グリーン
体には割れや変形がなく、また脱バインダ処理時におい
ても変形しない、極めて歩留まりの良好な粉末を原料と
する焼結部品の成形方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段および作用〕本発明におけ
る粉末の成形方法は、粉末に有機バインダを添加して射
出成形用材料とし、所望の成形品の外形形状の一部を有
する中子を成型金型に装着して型締めし、所望の成形品
キャビティを形成したのち前記成形用材料を射出して中
子とグリーン体を一体に成形し、型開きして該一体の成
形品を取り出し、次いで一体の成形品を脱バインダ処理
および焼成処理を行なうものである。

前記において、成形金型内に着脱自在に装着される中子
は、脱バインダ処理時および焼成処理時の温度に対して
耐熱性を有するセラミック材あるいは金属材より形成さ
れている（前者）。

また前記において、成形金型内に着脱自在に装着される
中子は、脱バインダ処理時の温度に対して耐熱性はある
が焼成処理時の温度に対して溶融又は燃焼する亜鉛、ア
ルミニウム、錫、鉛等の低融点金属およびその合金ある
いは合成樹脂材料より形成されている（後者）。

従って上記前者の耐熱性を有する中子を使用する構成に
おいては、中子と一体化されたグリーン体は脱バインダ
処理および焼成工程においても一体の状態にて処理され
るので、薄肉形状部品であっても取り扱い時における割
れや変形が生ずることのない焼結部品となり、最終工程
において、中子より焼結部品を取り外すことにより所望
の焼結部品（完成品）が得られる。取り外された中子は
再利用が可能である。

また上記後者の熔融又は燃焼する中子を使用する構成に
おいては、中子と一体化されたグリーン体は脱バインダ
処理において一体の状態にて処理されるので、薄肉形状
部品であっても取り扱い時における割れや変形が生ずる
ことなく、次いで焼成工程において該中子は焼成温度に
より溶解又は燃焼するので、中子の外形形状の一部を転
写した焼結部品のみが残り、所望の焼結部品（完成品）
が得られる。

前記焼結の対象とされる原料粉末として鉄−ニッケル合
金の粉末、ステンレスの粉末等の金属や、炭化珪素、窒
化珪素等のセラミ’７りがある。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（第１実施例） 第１図は本発明を適用した第１実施例を説明するための
射出成形金型の要部の断面図、第２図は射出成形金型よ
り取出された成形品の要部を示す説明図、第３図は成形
品を脱バインダ処理、焼成処理する状態図、第４図は焼
成後に中子と分離された焼結部品の断面図である。

第１図における射出成形金型１は、固定型２に対して可
動型３をＰＬ（パーティングライン）面４において開閉
自在に配設することにより構成されている。

前記固定型２は、固定側取付板５に固定板６を固定する
とともに、この取付板５および固定板６を貫通してスプ
ル７を備えるスプルブツシュ８を装着し、該スプルブツ
シュ８に接続して固定側取付板５にロケートリング９を
装着することにより構成されている。また固定板６のＰ
ＬＬ１２は所望の成形体の外形形状に対応する成形面１
０が、収縮代を見込んだ大きさで穿設されている。

他方、前記可動型３は、可動側取付板１１にスペーサブ
ロック１２および受板１３を介して可動板１４を固定す
るとともに、該スペーサブロック１２間に上下動自在な
突出し板１５を装着することにより構成されている。ま
た可動板１４のＰＬＬ１２は、前記固定板６の成形面ｌ
Ｏの位置に対応して、着脱自在な中子１６の基部１６ａ
を嵌合（落し込み嵌合）する嵌合穴１７が穿設されてお
り、この中子１６の頭部は前記所望の成形体の外形形状
の一部を成形する成形面１８を構成している。前記突出
し板１５には、前記中子１６を突出するための突出しロ
ッド１９と、ランナ２０の突出しロッド２１が装着され
ている。

また固定板６および可動板１４には、前記固定板６の成
形面１０および中子１６の成形面１８によって形成され
るキャビティー２２に連通して、ゲート２３、ランナー
２０が形成され、スプル７に連通している。

前記構成を有する射出成形金型１により、第４図に示す
ような有底の薄肉形状部分を粉末から成形する方法につ
いて述べる。

まず原料粉末（鉄−ニッケル合金）に流動性と形状保持
性を付与するために、有機バインダ（アクリル樹脂）を
体積比で５０％及び少量のワックスを混入し混練して造
粒し、射出成形用コンパウンドにしておく、また前記射
出成形金型１における中子１６の材質は、炭化珪素のセ
ラミックとしている。なおアクリル樹脂に代えてポリエ
チレン、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂でもよ
く、その体積比を３０〜７０％で変えることもできる。

そして射出成形機（不図示）のノズルから、前記コンパ
ウンドを粉末溶融体としてスプル７、ランナ２０、ゲー
ト２３を介して前記キャビティ２２内に充填し、保圧を
かけて成形金型１を冷却する。このときキャビティ２２
内にて成形された成形品（グリーン体）２３（第２図参
照）は、中子１６を抱き込む様な状態で一体となる。次
いでＰＬＬ１２て可動型３を分離せしめて型開きをする
。前記グリーン体２５は中子１６と共に可動板１４と一
体的に可動型３に付随して移動する。型開きの完了後、
突出し工程に入る。即ち、突出し板１５が作動（前進）
して、突出しロッド２１はランナ２０を突出し、突出し
ビン１９はグリーン体２５を有する中子１６を突出す。

上記によって成形され、得られた成形品の一部を断面に
した左側部のみを第２図に示したが、グリーン体を一対
にして成形あるいは３個以上を等配に成形するように、
成形金型内に複数のキャビティを設けることもできる。

次いで、第２図の成形品のゲート部位で切断し、第３図
にて示すように中子１６とグリーン体２５を一体の状態
にて、脱バインダ処理に供する。

即ちバインダを炉中（不図示）で加熱除去する。

この過熱温度は３８０°Ｃである。この温度の上限は４
００°Ｃ程度までの範囲であり、炉の昇温速度は２０°
Ｃ／時間以下に設定され、バインダがゆっくりと分解気
化するようになっている。しかる後、グリーン体２５に
少量のバインダを残して成形体の形状を維持しながら、
中子１６とともに焼成工程に供する。なお少量のバイン
ダを有する成形体は、焼結が全く行なわれていないので
、射出成形されたときとほぼ同一寸法になっている。咳
中子と一体の成形体を焼結炉に入れる。

この焼結炉の温度は１３００°Ｃである。これによって
成形体は、焼結とともに収縮が起こり、高密度化する。

この収縮の際に、中子１６の成形面により成形体の一部
の寸法が決定される。

焼結が完了した後、焼結体から中子１６を分離すること
により、第４図に示す所望の外形形状を有する焼結部品
２６が得られる。

前記実施例によれば、射出成形金型にて成形されたグリ
ーン体を中子とともに該成形金型より突き出すようにし
たので、グリーン体には割れや変形がなく、またグリー
ン体と中子を一体的に取り扱うので脱バインダ工程、焼
成工程においても成形体に変形が生じない。

従って、複雑形状部品や薄肉形状部品においても高精度
の粉末焼結部品を成形することができる。

なお前記実施例においては、原料粉末の焼結の際に耐熱
性を有するセラミックスを中子としたが、セラミックス
に限定されるものではなく、耐熱性を有するチタン材等
の金属でもよく、原料粉末の焼成温度にて変形しない材
料を適宜に選定することができる。

（第２実施例） 本発明の第２実施例を、第５図に示す射出成形金型の要
部を示す断面図にて説明する。

なお、その他の構成は前記第１実施例における射出成形
金型と同一構成からなるので、同一構成部分については
同一符号を付してその説明を省略する。

第５図において、可動板１４のＰＬ面４に穿設された嵌
合穴１７には、頭部に成形体の外形形状の一部を成形す
る成形面３０を有した中子３１の基部３１ａが、着脱自
在なように嵌合されている。

この中子３１の材質は、脱パインダニ程の炉内温度では
変形しないが、焼成工程における焼結温度にて溶融する
亜鉛合金から構成されている。

前記構成の成形金型により、第１実施例と同し射出成形
用コンパウンドを用いて射出成形品を成形し、型開きを
して、グリーン体２５と一体の中子３１を突出す。次い
で、成形品のゲート部位でスプル、ランナと分離し、第
３図と同様に、中子３１とグリーン体２５を一体の状態
にて、脱ノーインダニ程に供する。即ち、第１実施例と
同様にバインダを除去する加熱炉中（約４００°Ｃ）に
入れる０次いで少量のバインダを残した状態で、中子と
一体の成形体を焼結炉（約１３００°Ｃ）に入れる。焼
結炉において中子３１は溶融して成形体から流出すると
ともに焼結が開始され、かつ収縮が起こって高密度化し
、所望の外形形状を有する焼結部品が得られる。

本実施例によれば、第１実施例の効果の他に中子を分離
する作業工程を必要としない効果がある。

なお、前記においては中子を亜鉛合金にて形成したが、
焼結温度にて熔融する亜鉛、アルミニウム、錫、鉛等の
低融点金属あるいはその合金であってもよい。

（第３実施例） 第６図は本発明の第３実施例を適用した内視鏡用湾曲部
の節輪の説明図、第７図は該節輪用の中子の断面図であ
る。

図において、節輪３５は、内径１０閣、肉厚０．４鵬の
パイプ形状で、両端に夫々一対の耳部３６゜３７を９０
度ずらして形成している。また一方の耳部３６に対応し
てパイプの内側には、内視鏡の先端部を湾曲操作させる
ワイヤ（不図示）の挿通穴３８を有する突状部３９（一
対のうち一方のみ図示）が形成されている。該薄肉形状
の節輪を成形する射出成形金型の中子４０は、第７図（
菊に示す焼結部品を成形すべく第７図（ｂ）に示すよう
な前記突状３９を成形する部分を凹状３９ａにし、た形
状を有し、アクリル樹脂から構成されている（固定板に
形成される成形面は不図示）。該中子４０を第１実施例
と同様に、中子４０の基部４０ａを可動板に嵌合せしめ
、ステンレス和の粉末に、体積比で４５％のポリエチレ
ン樹脂を添加した射出成形用コンパウンドを用いて射出
成形品を成形し、型開きをしてグリーン体と一体の中子
４０（不図示）を取り出す。次いで成形品とランナとを
ゲート部位で分離し、中子とグリーン体を一体の状態に
て脱バインダ工程の加熱炉（約４００゛Ｃ）中に入れる
０次いで少量のバインダを残した状態で、中子と一体の
成形体を焼結炉（約１３００°Ｃ）に入れる。

焼結炉において中子４０は燃焼して成形体から無くなる
とともに焼結が開始され、かつ収縮が起こって高密度化
し、第７図（ａ）に示した節輪の焼結部品が得られる。

次いで焼結部品に耳部３６．３７の孔および挿通孔３８
を穿設して第６図の節輪が得られる。

本実施例においても第２実施例と同様な効果を得ること
ができる。

本実施例では、焼結工程において燃焼する中子をアクリ
ル樹脂にて形成したが、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、ＡＢＳ、ＡＳ等の各合成樹脂あるいはエポキシ、フ
ェノール等の各合成樹脂であってもよい。本実施例の如
き焼結部品は第１実施例および第２実施例の成形方法に
て成形できることは勿論である。

なお前記各実施例においては、可動板に穿設した嵌合孔
に装着する中子の基部は同一外径にて形成したが、第８
閃に示すように、中子４１の基部とともに嵌合孔に勾配
（角度りを形成し、押入れしやすいようにすることもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、成形金型内にグリーン体の補強用の中
子を装着し、粉末射出成形後に、中子とグリーン体を一
体にして中子を前記金型より突出し、一体にて各処理を
行なった後、焼結部品を得るので、成形金型からのグリ
ーン体の取り出し時および脱バインダ処理時において成
形体の変形や割れが中子によって防止できる。

従って所望の焼結部品の歩留りが向上し生産性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する第１実施例の射出成形金型の
要部の断面図、第２図は成形品の要部の説明図、第３図
は成形品の処理時の状態図、第４図は焼結部品の一例を
示す断面図、第５図は第２実施例の射出成形金型の要部
の断面図、第６図は第３実施例を通用する部材の説明図
、第７図（ａ）、　（ｂ）は第６図に係る焼結部品およ
び中子の一例を示す図、第８図は中子の基部の説明図で
ある。 １−・・・・−・射出成形金型　６−−−−−−−−固
定板１０−−−−−一成形面　　　　１４−−−−−−
一可動板１６、３１−−一中子　　　　　１８．３０−
成形面２２−−−−−キャビティ　　２５−−−−−−
グリーン体第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料粉末に有機バインダを添加して射出成形用材
   料とし、所望の成形品の外形状の一部を有する中子を射
   出成形金型に装着して型締めし、所望の成形品キャビテ
   ィーを形成したのち前記成形用材料を射出して中子とグ
   リーン体を一体に成形し、型開きして前記中子を突出し
   て一体の成形品を取り出し、次いで一体の成形品を脱バ
   インダ処理および焼成処理を行なうことを特徴とする粉
   末の成形方法。
2. （２）前記中子は焼成処理の温度で変形しない耐熱性を
   有する金属またはセラミックスにて形成し、焼成処理後
   に焼結部品から分離されることを特徴とする請求項１記
   載の粉末の成形方法。
3. （３）前記中子は脱バインダ処理の温度で変形しない耐
   熱性を有するとともに焼成処理の温度で熔融する低融点
   金属にて形成し、焼成処理時に前記一体の成形品から中
   子を流出させて焼結部品を成形することを特徴とする請
   求項１記載の粉末の成形方法。
4. （４）前記中子は脱バインダ処理の温度で変形しない耐
   熱性を有するとともに焼成処理の温度で燃焼する合成樹
   脂にて形成し、焼成処理時に前記一体の成形品から中子
   を流出させて焼結部品を成形することを特徴とする請求
   項１記載の粉末の成形方法。