JPH0345567A - 粒子状材料の焼結体の製造方法 - 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、粉末冶金方法に係り、特にバインダーを取除
く脱脂工程および脱脂後の仮焼結工程を伴う粒子状材料
の焼結体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、粉末冶金方法においては、金属粒子に熱可塑性
樹脂、ワックス等からなるバインダーを混ぜてペレット
とし、このペレットから射出成形により所定形状の成形
体いわゆるグリーンボディを作り、このグリーンボディ
を加熱してその中のバインダーを除去した後、真空雰囲
気中で高温焼結して完成品を作るようにしている。

前記グリーンボディからバインダーを取除（脱脂工程に
おいは、三次元形状のグリーンボディは脱脂炉中におい
てアルミナ粉などに埋め込んで脱脂し、その後脱脂体を
アルミナ粉からハンドリングにより取出して別の焼結炉
に送り込んで焼結させるようにしている。

また、脱脂工程で汚れたアルミナ粉、治具等を焼結炉内
に入れないためには、脱脂体を別の容器に移し変える等
のハンドリングが必要となってくる。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、金属粉末射出成形における脱脂、焼結工程にお
いては、脱脂工程でバインダーを完全に除去した後に、
焼結工程に入ることが望ましい。

しかしながら、脱脂後バインダーが完全に除去されてい
ると脱脂体の強度が小さいためにハンドリングが困難で
あり、ハンドリング時に欠けが生じたりする。

本発明は、かかる点に鑑み、脱脂炉において、バインダ
ーを完全に除去した後に脱脂体強度を十分に大きくした
後ハンドリングしても脱脂体に欠は等が生じないような
粒子状材料の焼結体の製造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〕

そこで、本発明は、１種又は２種以上の金属粒子と、熱
可塑性樹脂、ワックスからなるバインダーとを混練して
ペレットとし、このペレットを射出成形により所定形状
のグリーンボディを成形し、このグリーンボディを加熱
してバインダーを気化せしめて脱脂体を作り、この脱脂
体を焼結するようにした粒子状材料の焼結体の製造方法
において、前記グリーンボディからバインダーを除去し
た後に昇温して仮焼結するようにし、次いで仮焼結体を
ハンドリングした後に焼結するようにした。

〔作用〕

グリーンボディを、例えば７００℃位まで１時間当り２
００℃位の割合で昇温し、熱可塑性樹脂、ワックス等か
らなるバインダーを除去しつつ脱脂体を仮焼結し、脱脂
体に強度を与える。これによりハンドリングが非常に容
易となり、自動化によって生産を著しく向上させること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明に係る脱脂仮焼結工程を実施するための
脱脂仮焼結炉ｌを示し、この炉１は外側ケーシング２を
有し、この外側ケーシング２内には複数の処理容器３，
３．・・・３が積層収納されている。前記処理容器３内
にアルミナ粉体が収納され、このアルミナ粉体４に所定
形状のグリーンボディＷが埋設されている。そして、前
記処理容器３を囲んでいる内側ケーシング７内にはガス
流入管５を介して脱脂工程における脱脂炉内の雰囲気を
作るためのガスが流入される。そして、気化したバイン
ダーを含む雰囲気ガスは排出パイプ８を介してワックス
トラップ６内に流入され、このワックストラップ６によ
ってバインダー中の気化したワックスが除去された後に
排出ガスは排出管９を通って外部に排出される。前記グ
リーンボディと呼ばれる成形品Ｗは、通常の混練方法に
よって製造される。すなわち平均粒子径数ミクロンの１
種又は２種以上の金属粒子、例えば、鉄およびニッケル
粒子と熱可塑性樹脂、ワックスなどからなるバインダー
等を混練してペレット状とし、この混練ペレットを通常
の射出成形機によって所定の形状に射出成形し、このよ
うにしてつくられたグリーンボディが前記処理容器３内
に収納されたアルミナ粉体の上に載置されるか、または
アルミナ粉体の中に埋め込まれて脱脂工程が行なわれる
。

本脱脂仮焼結工程は第２図に示すようなヒートパターン
によって行なわれる。

第２図において、ガス流入管５を介して窒素ガス（Ｎ２
）が雰囲気ガスとして炉内に供給された状態で、先ず、
５００℃まで温度を上昇させるが、この際には１時間当
り約２０℃の割合で温度を上昇させる。この際、急激に
温度を上昇させると成形品に亀裂や膨れあるいはクラッ
クなどが生ずる。

実験によれば、第４図に示すように脱脂保持温度と脱脂
率との関係は成形体Ｗを２５０℃に上昇させた場合には
約２５％のバインダーが気化されて除去され、２８０℃
の場合には３４％のバインダーが除去され、３００℃の
場合には４０％のバインダーが除去され、５００　’Ｃ
の場合には９５％のバインダーが除去され、７００°Ｃ
まで上昇させたときにはほぼ１００％のバインダーが除
去されることが判明している。

次いで、５００　’Ｃに炉内が昇温されたら前記ガス流
入管５を介して窒素および水素ガスの混合ガスを脱脂炉
内に送り、好ましくは１時間当り２００°Ｃの上昇速度
で６００乃至８００℃、好ましくは６５０乃至７５０℃
の温度まで昇温せしめて仮焼結する。そして、その温度
に最も好ましくは７００℃に２時間程度保持した後に室
温に低下せしめる。すなわち、この７００℃の温度は炭
素が浸炭しない温度で、かつ、完全な焼結がおきること
なく、材料が縮まず連続空孔が十分に存在する温度範囲
である。また、２時間程７００℃に保持することによっ
て水素ガスと残留炭素との間には十分な反応がおこり、
炭化水素ガスとして炭素は完全に除去される。なお、混
合ガス中の水素ガスの量は５％以上が好ましく成形体Ｗ
中に残留しているバインダーの増大に応じて水素ガス量
を増大せしめる。前述したように窒素および水素の混合
ガス雰囲気中において６００℃乃至８００°Ｃに２時間
程度保持することにより脱脂体Ｗは僅かに収縮するがそ
の収縮率は↓％以下であり、この状態において仮焼結が
行なわれることとなる。前記仮焼結温度が６００℃以下
では脱脂体Ｗの強度が不充分であり、ハンドリング時等
においては脱脂体の表面に欠けが生じたりする。また、
８００　’Ｃ以上に温度を上昇させると浸炭現象が起り
、脱脂体表面の炭素量の増加が始まるので好ましくない
。

このような仮焼結後の成形体は、別に設けた真空炉内に
供給され、この真空炉内において、１２００℃まで上昇
されてその温度に３時間程維持されて焼結される。

次に実験例を示す。

実験例１ カーボニル純鉄粉６０Ｖ＋ｎ７％に対し、熱可塑性樹脂
、ワックスからなるバインダー４０　ＶＯ１％を加えて
混練してペレットとし、このペレットを射出成形してグ
リーンボディを製造し、第１図に示すような脱脂仮焼結
炉内で第２図のヒートパターンに従って処理し、次いで
焼結した。

この結果、脱脂体は仮焼結されハンドリングするの十分
な強度となっていた。

実験例２ 実験例１と同じグリーンボディを用い、第を図に示すよ
うな脱脂仮焼結炉内で第３図のヒートパターンに従って
脱脂し、次いで焼結した。

すなわち、脱脂仮焼結炉内に窒素ガスを流入した状態で
単位時間当りほぼ２０℃の割合で５００℃まで室温より
上昇せしめ、その温度に２時間維持した後に室温迄降温
せしめ、ハンドリングして焼結炉に移し、真空雰囲気に
おいて１２００℃で３時間程度焼結した。

この場合、脱脂工程の際５００℃迄加熱するとバインダ
ーは殆んど気化されて除去され、脱脂体の強度は弱くな
り、ハンドリングによって欠は等が生じた。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成したので、脱脂体強度を十
分大きくすることができ、次の焼結工程のためのハンド
リングが極めて容易となるばかりでなく、ハンドリング
時に脱脂体に欠は等が生じないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る脱脂仮焼結炉の構成図、第２図は
本発明に係るヒートパターン線図、第３図は本発明と比
較した実験例のヒートパターン線図、第４図は脱脂保持
温度と脱脂率の関係を示すグラフである。 ■・・・脱脂仮焼結炉、３・・・処理容器、４・・・ア
ルミナ粉体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．１種又は２種以上の金属粒子と、熱可塑性樹脂、ワ
   ックス等からなるバインダーとを混練してペレットとし
   、このペレットを射出成形により所定形状のグリーンボ
   ディを成形し、このグリーンボディを加熱してバインダ
   ーを気化せしめて脱脂体を作り、この脱脂体を焼結する
   ようにした粒子状材料の焼結体の製造方法において、前
   記グリーンボディからバインダーを除去した後に昇温し
   て仮焼結するようにし、次いでこの仮焼結体をハンドリ
   ングした後に焼結するようにしたことを特徴とする粒子
   状材料の焼結体の製造方法。
2. ２．前記仮焼結の温度は６００〜８００℃好ましくは、
   約７００℃であることを特徴とする請求項１記載の粒子
   状材料の焼結体の製造方法。