JPH04336204A - Injection-molded component for ceramics - Google Patents

Injection-molded component for ceramics

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JPH04336204A
JPH04336204A JP13524491A JP13524491A JPH04336204A JP H04336204 A JPH04336204 A JP H04336204A JP 13524491 A JP13524491 A JP 13524491A JP 13524491 A JP13524491 A JP 13524491A JP H04336204 A JPH04336204 A JP H04336204A
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JP
Japan
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binder
injection molding
weight
lubricant
injection
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Application number
JP13524491A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Enboku
遠北 正和
Akihito Otsuka
大塚 昭仁
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve injection moldability, mold separating property, and debinding property by constituting from a binder consisting at least of a kind of lubricant selected from baking powder consisting of oxide ceramics and saturated alcohol, multi-unsaturated fatty acid, fatty acid amide or the like, polyethylene and parafiin wax. CONSTITUTION:Baking powder consists of oxide ceramics, and a binder consists at least of a kind of lubricant selected from saturated alcohol, polyunsaturated fatty acid, saturated normal chain fatty acid and monounsaturated fatty acid, low density polyethylene and paraffin wax. Herein, a blend of the baking powder and binder is preferable to be in the range of from 30:70 to 70:30 in its volumetric ratio. Furthremore, it is preferable that the binder consists of a low density polyethylene of 15-70wt.%, paraffin wax of 10-80wt.%, and a lubricant of 0.5-40wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用組成物に関
し、具体的には、セラミックスの粉末を射出成形後、焼
結することにより、複雑な形状の精密機械部品を生産す
る際に用いられる射出成形用組成物に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an injection molding composition, and specifically, it is used to produce precision mechanical parts with complex shapes by injection molding ceramic powder and then sintering it. The present invention relates to an injection molding composition.

【0002】0002

【従来の技術】従来、粉末冶金法により得られていた焼
結製品は成形用組成物としての金属粉末あるいはセラミ
ックス粉末をプレス成形して焼結する製造方法に基づい
て生産されている。金属粉末やあるいはセラミックス粉
末だけでのプレス成形では、三次元的に複雑な形状を有
する製品、ナイフエッジ部などの薄肉部を有する製品は
製造困難であった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, sintered products obtained by powder metallurgy have been produced based on a manufacturing method in which metal powder or ceramic powder as a molding composition is press-molded and sintered. Press molding using only metal powder or ceramic powder makes it difficult to manufacture products with three-dimensionally complex shapes or thin parts such as knife edge parts.

【0003】そこで、上記方法の欠点を解消しようとし
て、金属粉末とバインダーからなる射出成形用組成物を
所定形状の金型に射出成形し、得られた成形体を加熱し
て、脱バインダーしたのちに、焼結処理を施して、金属
の焼結製品を入手する方法が提示されている(例えば特
開昭57−16103号、特開昭57−26105号な
ど)。
[0003] In an attempt to overcome the drawbacks of the above-mentioned method, an injection molding composition comprising metal powder and a binder is injection molded into a mold of a predetermined shape, and the resulting molded body is heated to remove the binder. A method of obtaining a sintered metal product by performing a sintering treatment has been proposed (for example, JP-A-57-16103, JP-A-57-26105, etc.).

【0004】セラミックス粉末とバインダーを混合して
作成した射出成形用組成物から焼結製品を得るに際して
は、(1)最終製品の焼結密度が高いこと、(2)射出
成形体引いては最終製品の重量や寸法のばらつきが小さ
いこと、(3)射出成形体の脱バインダー性が良いこと
、(4)射出成形用組成物の射出成形においては、製品
以外の不要部分のスプルー部、ランナー部等を再利用し
、数回以上リサイクルすることが必要不可欠であり、こ
のようなリサイクル性が良いこと、及び(5)射出成形
体と金型との離型性が良いことが要求される。
[0004] When obtaining a sintered product from an injection molding composition prepared by mixing ceramic powder and a binder, (1) the final product must have a high sintered density; (3) Good debinding properties of injection molded products; (4) In injection molding of injection molding compositions, unnecessary parts such as sprue and runner parts other than the product must be It is essential to reuse and recycle several times or more, and (5) good recyclability is required, and (5) good releasability between the injection molded article and the mold is required.

【0005】前記特開昭57−16103などの方法で
は、平均粒径が10ミクロン以下の金属粉末を使用する
ため、焼結密度の高い製品が得られるようになっている
[0005] In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-16103, metal powder having an average particle size of 10 microns or less is used, so that a product with a high sintered density can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭57−16103などの射出成形用組成物は、最終
製品の重量や寸法のばらつき、脱有機物性、リサイクル
性、金型との離型性において十分でない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, injection molding compositions such as those disclosed in JP-A-57-16103 have problems such as variations in weight and dimensions of the final product, organic properties, recyclability, and mold releasability. is not sufficient.

【0007】すなわち、射出成形性、言い換えると最終
製品の重量や寸法のばらつきについては、射出成形する
際、射出成形用組成物の流動性が悪く、金型への充填不
足、成形体のクラック、金型から取り出すときの破損な
どのため、成形が安定して行いにくいという問題がある
In other words, injection moldability, in other words, variations in weight and dimensions of the final product, are caused by poor fluidity of the injection molding composition, insufficient filling of the mold, cracks in the molded product, etc. There is a problem in that it is difficult to perform stable molding due to breakage when taking it out from the mold.

【0008】また、脱バインダー性に関しては、脱バイ
ンダーを終了するまでの時間が長くかかり、高い処理温
度が必要であり、成形体にクラック、膨れ、変形などの
欠陥が生じやすいという問題がある。
[0008] Furthermore, with regard to debinding properties, there are problems in that it takes a long time to complete debinding, a high treatment temperature is required, and defects such as cracks, blisters, and deformation are likely to occur in the molded product.

【0009】そして、リサイクル性に関しては、リサイ
クルにより、射出成形用組成物中のバインダーの分解、
蒸発または変質が起こり、射出成形用組成物の射出成形
性が変化する結果、最終製品の寸法精度が低下し易いと
いう問題がある。
Regarding recyclability, recycling can cause decomposition of the binder in the injection molding composition,
Evaporation or deterioration occurs and the injection moldability of the injection molding composition changes, resulting in a problem in that the dimensional accuracy of the final product is likely to decrease.

【0010】さらに、リサイクル性や脱バインダー性を
改良すると他の特性が悪くなるという問題がある。
[0010] Furthermore, there is a problem that if the recyclability or debinding property is improved, other properties deteriorate.

【0011】例えば、射出成形後、成形体はゲート付近
でスプルー部、ランナー部とに切り離されるが、ゲート
方式をサイドゲート、リングゲートなどとした場合、製
品側にランナーの一部が残留するために、後処理として
、ゲートカットを行う必要がある。このゲートカットは
、製品の面でもリサイクルの面でもコストを高めること
になる。そのため、最近では、図1に示すような、ゲー
トカットがスムーズに行われ、後処理不要のピンポイン
トゲート方式が採用されている。ピンポイントゲート方
式では、例えばギヤ10の金型成形の際に、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14及びスプルー部16を
介して矢印のように射出が行われ、これらの部分でも射
出成形用組成物が凝固する。
For example, after injection molding, the molded product is separated into a sprue part and a runner part near the gate, but if the gate method is a side gate, ring gate, etc., part of the runner remains on the product side. Then, it is necessary to perform gate cutting as post-processing. This gate cut increases costs both in terms of product and recycling. Therefore, recently, a pinpoint gate method, as shown in FIG. 1, has been adopted, which allows gate cutting to be performed smoothly and requires no post-processing. In the pinpoint gate method, for example, when molding the gear 10, injection is performed as shown by the arrows through the pinpoint gate part 12, runner part 14, and sprue part 16, and the injection molding composition is also applied to these parts. Things solidify.

【0012】しかしながら、この方式は離型性に敏感で
あるという問題を生じている。すなわち、この方式を採
用するとランナー部14が非常に長くなり、金型から成
形体を取り出す際、成形体と金型との離型性が悪いと、
成形体を取り出すことができず、成形は不可能となって
しまうのである。
However, this method has the problem of being sensitive to mold releasability. In other words, if this method is adopted, the runner portion 14 becomes very long, and when the molded product is removed from the mold, the releasability between the molded product and the mold is poor.
The molded body cannot be taken out and molding becomes impossible.

【0013】また、脱バインダー性を向上させるために
、例えば、特開昭59−121150では、加工助剤兼
気孔形成剤を添加している。しかし、この加工助剤兼気
孔形成剤は100〜200℃の範囲で分解、蒸発が生じ
るため、混練温度150℃、射出温度150℃の操業条
件では、工程中に加工助剤兼気孔形成剤の変質が生じる
ことになる。その結果、リサイクルを繰り返すことによ
り、射出成形時における組成物の流動性が変化し、金型
に充填される成形体の重量、寸法もリサイクルを繰り返
すごとに変化していき、ひいては、最終製品である焼結
体の寸法精度も変化し、そのため、全集団の焼結体の寸
法ばらつきは、大きくなるという問題がある。
Furthermore, in order to improve the binder removal property, for example, in JP-A-59-121150, a processing aid and pore forming agent is added. However, this processing aid and pore forming agent decomposes and evaporates in the range of 100 to 200°C, so under the operating conditions of kneading temperature of 150°C and injection temperature of 150°C, the processing aid and pore forming agent is removed during the process. Deterioration will occur. As a result, repeated recycling changes the fluidity of the composition during injection molding, and the weight and dimensions of the molded product filled into the mold also change with each repeated recycling. There is a problem in that the dimensional accuracy of a certain sintered body also changes, and therefore the dimensional variation of the entire group of sintered bodies becomes large.

【0014】また、加工助剤兼気孔形成剤を添加した場
合は、金型との離型性は悪く、前述のように離型性に敏
感なピンポイントゲートを持つ金型には使用できないと
いう問題がある。
[0014] Furthermore, when a processing aid and pore forming agent is added, the releasability from the mold is poor, and as mentioned above, it cannot be used for molds with pinpoint gates that are sensitive to mold releasability. There's a problem.

【0015】従って、本発明は、セラミックス粉末を原
料とする精密部品の射出成形にあたって、リサイクルに
より製造された射出成形体の重量、寸法の変動を著しく
低減し、最終製品(焼結体)の寸法精度を著しく向上し
た射出成形用組成物を提供することを目的とする。
Therefore, in injection molding of precision parts made from ceramic powder as a raw material, the present invention significantly reduces the weight and dimensional fluctuations of the injection molded body produced by recycling, and improves the dimensions of the final product (sintered body). An object of the present invention is to provide an injection molding composition with significantly improved precision.

【0016】また、本発明は、セラミックス粉末を原料
とする精密部品の射出成形にあたって、従来の射出成形
用組成物によっては実現困難であった、脱バインダー性
および、金型との離型性が非常に優れた射出成形用組成
物を提供することを目的とする。
[0016] Furthermore, the present invention improves binder removal properties and mold release properties, which have been difficult to achieve with conventional injection molding compositions, in injection molding of precision parts made from ceramic powder. The purpose of the present invention is to provide an excellent injection molding composition.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、前掲の課題を解決するための方策として、セラミ
ックスの焼結用粉末に対し、低密度ポリエチレン、パラ
フィン系ワックス、滑剤からなるバインダーを使用し、
当該滑剤を飽和アルコール、多不飽和脂肪酸、脂肪酸ア
ミド、飽和直鎖脂肪酸及びモノ不飽和脂肪酸からなる群
から選ぶことにより、前記課題を解決できることを見い
だいした。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research, the present inventors have developed a method for solving the above-mentioned problems by using low-density polyethylene, paraffin wax, and a lubricant for ceramic sintering powder. use a binder,
It has been found that the above problems can be solved by selecting the lubricant from the group consisting of saturated alcohol, polyunsaturated fatty acids, fatty acid amides, saturated straight chain fatty acids, and monounsaturated fatty acids.

【0018】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
基本的には焼結用粉末とバインダーとからなる射出成形
用組成物であって、前記焼結用粉末が酸化物系セラミッ
クスからなり、前記バインダーが飽和アルコール、多不
飽和脂肪酸、脂肪酸アミド、飽和直鎖脂肪酸及びモノ不
飽和脂肪酸からなる群から選ばれた少なくとも1種の滑
剤と低密度ポリエチレンとパラフィン系ワックスとから
なる。
That is, the injection molding composition of the present invention has the following properties:
An injection molding composition basically consisting of a sintering powder and a binder, wherein the sintering powder is made of an oxide ceramic, and the binder is a saturated alcohol, a polyunsaturated fatty acid, a fatty acid amide, a saturated It consists of at least one lubricant selected from the group consisting of straight chain fatty acids and monounsaturated fatty acids, low density polyethylene, and paraffin wax.

【0019】さらに、本発明では、焼結用粉末とバイン
ダーとの配合割合を種々変動させ、また滑剤と低密度ポ
リエチレンとパラフィン系ワックスとの配合割合を種々
変動させることにより、好適な射出成形用組成物を得る
ことを見いだいした。
Furthermore, in the present invention, by varying the blending ratio of the sintering powder and the binder, and by varying the blending ratio of the lubricant, low-density polyethylene, and paraffin wax, a suitable material for injection molding can be obtained. It has been found that a composition can be obtained.

【0020】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
焼結用粉末とバインダーとの配合が容積比にて30:7
0及至70:30の範囲内にあると好適である。
[0020] That is, the injection molding composition of the present invention:
The volume ratio of the sintering powder and binder is 30:7.
Preferably, the ratio is within the range of 0 to 70:30.

【0021】また、本発明の射出成形用組成物は、バイ
ンダーが、15〜70重量%の低密度ポリエチレン、1
0〜80重量%のパラフィン系ワックス及び0.5〜4
0重量%の滑剤とからなると好適である。
[0021] The injection molding composition of the present invention also includes a binder containing 15 to 70% by weight of low density polyethylene, 1
0-80% by weight paraffin wax and 0.5-4%
It is preferable that the amount of lubricant is 0% by weight.

【0022】[0022]

【作用】本発明では、射出成形における脱バインダー性
や離型性を改良する因子を射出成形用組成物の組成およ
び配合割合に求めて、成形性を制御している。
[Operation] In the present invention, the moldability is controlled by finding factors that improve the binder removal properties and mold release properties in injection molding in the composition and blending ratio of the injection molding composition.

【0023】本発明で用いられる焼結用粉末としては、
ジルコニアやアルミナなどの酸化物系セラミックスの1
種以上よりなるものをあげることができる。
[0023] The sintering powder used in the present invention is as follows:
Oxide ceramics such as zirconia and alumina
It is possible to list things that are made up of more than just seeds.

【0024】低密度ポリエチレンとしては、公知のもの
をいずれも使用できるが、JISK7210に規定の方
法により測定される流動度が100〜300g/10分
である低密度ポリエチレンが、射出成形性及び脱バイン
ダー処理の初期における成形体の強度と形状保持性が勝
れている点で好ましい。
[0024] Any known low-density polyethylene can be used, but low-density polyethylene with a fluidity of 100 to 300 g/10 minutes as measured by the method specified in JIS K7210 has good injection moldability and binder removal. This is preferred because the strength and shape retention of the molded product at the initial stage of processing are excellent.

【0025】低密度ポリエチレンの流動度が100g/
10分未満では、射出成形性が相対的に低くなる。また
流動度が300g/10分を超えても、射出成形体の強
度と形状保持性が相対的に低くなる。
[0025] The fluidity of low density polyethylene is 100g/
If the time is less than 10 minutes, injection moldability becomes relatively low. Furthermore, even if the fluidity exceeds 300 g/10 minutes, the strength and shape retention of the injection molded product will be relatively low.

【0026】パラフィン系ワックスは、公知のものでよ
いが、JIS  K7206によって測定した軟化点が
50〜90℃のものが好ましい。
[0026] The paraffin wax may be of any known type, but one preferably has a softening point of 50 to 90°C as measured according to JIS K7206.

【0027】パラフィン系ワックスの軟化点が50℃未
満であると、射出成形時のサイクルタイムが、長くなっ
たり軟化しやすいために、成形時のハンドリングが難し
くなるなどの不都合を生じる。逆に軟化点が90℃を超
えると、熱分解点が上がり、脱バインダー性が低下する
If the softening point of the paraffin wax is less than 50° C., the cycle time during injection molding becomes long and the wax tends to soften, resulting in disadvantages such as difficulty in handling during molding. On the other hand, if the softening point exceeds 90°C, the thermal decomposition point will increase and the binder removal property will decrease.

【0028】滑剤は、金型と射出成形用組成物間の接着
強度を低減させ、離型性を向上させるものであり、さら
に焼結用粉末とバインダー(パラフィン系ワックスとポ
リエチレン)との間の潤滑剤として働き、界面の摩擦を
著しく低減し、混練時のトルクの低減、射出成形用組成
物の流動性の向上をはかり、その結果安定した射出成形
作業が得られる。滑剤の使用割合は各射出成形用組成物
によって異なる。
[0028] The lubricant reduces the adhesive strength between the mold and the injection molding composition and improves the mold releasability, and also acts as a bonding agent between the sintering powder and the binder (paraffin wax and polyethylene). It acts as a lubricant, significantly reducing interfacial friction, reducing torque during kneading and improving fluidity of the injection molding composition, resulting in stable injection molding operations. The proportion of lubricant used varies depending on each injection molding composition.

【0029】滑剤は、融点が50℃以下で、かつ沸点が
200℃以上であることが望ましい。滑剤の融点が50
℃より高いと、金型との接着強度及び摩擦係数を低減で
きず、射出成形後、金型から取り出すときに、金型との
離型性を悪化させるおそれがある。また、滑剤の沸点が
200℃未満であると、混練及び射出成形の工程中に滑
剤が蒸発し、組成物の粘性係数が変動し、その結果成形
体の重量が大きく変化し、製品の寸法精度が悪くなる。
[0029] It is desirable that the lubricant has a melting point of 50°C or lower and a boiling point of 200°C or higher. The melting point of the lubricant is 50
If the temperature is higher than 0.degree. C., the adhesive strength and friction coefficient with the mold cannot be reduced, and there is a risk that the releasability from the mold will be deteriorated when taken out from the mold after injection molding. In addition, if the boiling point of the lubricant is less than 200°C, the lubricant will evaporate during the kneading and injection molding processes, and the viscosity coefficient of the composition will fluctuate, resulting in a large change in the weight of the molded product and the dimensional accuracy of the product. becomes worse.

【0030】滑剤の中で飽和アルコールは、Cn H2
n+1OHの化学構造を持つもので、市販品をそのまま
用いることができる。本発明に使用できる飽和アルコー
ルの代表例としてカプリルアルコール、カプリリルアル
コール等を挙げることができる。
Among the lubricants, saturated alcohols include Cn H2
It has a chemical structure of n+1OH, and commercially available products can be used as is. Representative examples of saturated alcohols that can be used in the present invention include caprylic alcohol and caprylyl alcohol.

【0031】また、多不飽和脂肪酸はCn H2n+1
O2 Hの化学構造を持つもので、市販品をそのまま用
いることができる。多不飽和脂肪酸の代表例として、リ
ノール酸、リノレン酸等を挙げることができる。
[0031] Furthermore, polyunsaturated fatty acids are Cn H2n+1
It has a chemical structure of O2H, and commercially available products can be used as is. Typical examples of polyunsaturated fatty acids include linoleic acid and linolenic acid.

【0032】また、脂肪酸アミドは市販品をそのまま用
いることができる。脂肪酸アミドの代表例として、カプ
リルアルコール、カプリリルアルコール等を挙げること
ができる。
Furthermore, commercially available fatty acid amides can be used as they are. Representative examples of fatty acid amides include caprylic alcohol and caprylyl alcohol.

【0033】また、飽和直鎖脂肪酸はCn H2n+1
CO2 Hの化学構造を持つもので、市販品をそのまま
用いることができる。飽和直鎖脂肪酸の代表例として、
カプリン酸、カプリル酸、エナント酸、カプロン酸、ペ
ラルゴン酸、トリデカン酸等を挙げることができる。
[0033] In addition, saturated straight chain fatty acids are Cn H2n+1
It has a chemical structure of CO2H, and commercially available products can be used as is. As a representative example of saturated straight chain fatty acids,
Capric acid, caprylic acid, enanthic acid, caproic acid, pelargonic acid, tridecanoic acid and the like can be mentioned.

【0034】また、モノ不飽和脂肪酸は、Cn H2n
−1CO2 Hの化学構造を持つもので、市販品をその
まま用いることができる。モノ不飽和脂肪酸の代表例と
して、リンデル酸、ツズ酸、ミリストレイン酸、ゾーマ
リン、オレイン酸、ゴンドウ酸等を挙げることができる
[0034] Furthermore, monounsaturated fatty acids include Cn H2n
It has a chemical structure of -1CO2H, and commercially available products can be used as is. Typical examples of monounsaturated fatty acids include lindelic acid, tuzunic acid, myristoleic acid, zomarin, oleic acid, gondolic acid, and the like.

【0035】本発明の組成物を射出成形する際には、通
常用いられている設備、装置をそのまま利用することが
でき、成形体は加熱温度80〜200℃、射出圧力50
0〜2000kg/cm2 で成形される。
[0035] When injection molding the composition of the present invention, commonly used equipment and devices can be used as they are, and the molded product is heated at a heating temperature of 80 to 200°C and an injection pressure of 50°C.
Molded at 0-2000kg/cm2.

【0036】成形体に含まれるバインダーは、種々の雰
囲気で脱バインダーされることになる。射出成形体の製
品率は体積比で通常25〜85%の範囲であり、従って
残りの75〜15%(おもにスプルー部、ランナー部)
が再び射出成形に使用され、同上の比率で製品となり、
残りは再びリサイクルされる。このようなリサイクルは
通常数回程度繰り返されることになる。
The binder contained in the molded article is removed in various atmospheres. The product rate of injection molded products is usually in the range of 25 to 85% by volume, so the remaining 75 to 15% (mainly sprue and runner parts)
is again used for injection molding, resulting in a product with the same proportions,
The rest is recycled again. Such recycling will normally be repeated several times.

【0037】また、本発明の射出成形用組成物の粉末を
用いた精密成形品を脱バインダーする場合、酸化され易
い粉末を処理する際には不活性ガスまたは還元性の雰囲
気下で、酸化されにくい粉末を処理する際には大気中も
しくは不活性ガス雰囲気で12〜30℃/h程度の昇温
速度で250〜300℃に加熱することにより、脱バイ
ンダー処理をすることができる。
[0037] When removing the binder from a precision molded product using the powder of the injection molding composition of the present invention, when processing powder that is easily oxidized, it is necessary to remove the binder from the powder in an inert gas or reducing atmosphere. When processing difficult powders, the binder can be removed by heating to 250 to 300°C in the air or in an inert gas atmosphere at a temperature increase rate of about 12 to 30°C/h.

【0038】従来の射出成形用組成物を用いて製品を製
造する場合には、1〜10℃/hという遅い昇温速度で
400〜550℃の高温処理することが必要であったが
、本発明では12〜30℃/h程度の昇温速度で250
〜300℃という比較的低温の加熱により、脱バインダ
ー処理を有利に終えることが可能である。
[0038] When manufacturing products using conventional injection molding compositions, it was necessary to perform high temperature treatment at a temperature of 400 to 550°C at a slow temperature increase rate of 1 to 10°C/h. In the invention, 250℃ at a heating rate of about 12-30℃/h
It is possible to advantageously finish the debinding treatment by heating at a relatively low temperature of ~300°C.

【0039】本発明の各態様における種々の成分組成範
囲及び配合割合の限定理由を以下に説明する。
The reasons for limiting various component composition ranges and blending ratios in each aspect of the present invention will be explained below.

【0040】焼結用粉末としてのセラミックスの粉末の
容積を30〜70%とした理由は次の通りである。
The reason why the volume of the ceramic powder as the sintering powder is set to 30 to 70% is as follows.

【0041】焼結用粉末の容積が30%未満となると、
組成物を射出成形する際に、組成物の流動性を確保しに
くくなり、射出成形が不可能になると共に、射出成形体
における焼結用粉末の充填度が低くなって、最終焼結部
品の密度を向上させることが困難になる。一方、焼結用
粉末の容積が70%を超えると、射出成形体の強度が低
下して、あるいは組成物の流動性が低下して、射出成形
が困難になる。
[0041] When the volume of the sintering powder is less than 30%,
When injection molding the composition, it becomes difficult to ensure fluidity of the composition, making injection molding impossible, and the degree of filling of the sintering powder in the injection molded body becomes low, resulting in poor quality of the final sintered part. It becomes difficult to improve density. On the other hand, if the volume of the sintering powder exceeds 70%, the strength of the injection molded article will decrease or the fluidity of the composition will decrease, making injection molding difficult.

【0042】バインダーの組成範囲として、低密度ポリ
エチレンを15〜70重量%含有させた理由は次の通り
である。
The reason why the composition range of the binder is to contain 15 to 70% by weight of low density polyethylene is as follows.

【0043】低密度ポリエチレンが15重量%未満であ
ると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が低下して
、脱バインダー処理に要する時間は短くなるものの、成
形体表面に亀裂が生じやすくなる。逆に、低密度ポリエ
チレンが70重量%を超えると、脱バインダー処理に要
する時間がいたずらに長くなる。
If the content of low density polyethylene is less than 15% by weight, the strength and shape retention of the injection molded article will decrease, and although the time required for binder removal treatment will be shortened, cracks will easily occur on the surface of the molded article. On the other hand, if the content of low density polyethylene exceeds 70% by weight, the time required for the binder removal process becomes unnecessarily long.

【0044】パラフィン系ワックスを10〜80重量%
含有させた理由は次の通りである。
10 to 80% by weight of paraffin wax
The reason for including it is as follows.

【0045】パラフィン系ワックスの重量が10重量%
未満であると、組成物の流動性が低下し、射出成形性が
不十分であり、脱バインダー処理時間が長くなると共に
、脱バインダー処理温度も高くなる。逆に、80重量%
を超えると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が十
分でなく、成形体の取扱が不可能になりやすい。
[0045] The weight of paraffin wax is 10% by weight.
If it is less than this, the fluidity of the composition will decrease, injection moldability will be insufficient, the debinding treatment time will become long, and the debinding treatment temperature will also increase. Conversely, 80% by weight
If it exceeds this, the strength and shape retention of the injection molded product will be insufficient, and the molded product will likely become impossible to handle.

【0046】滑剤を0.5〜40重量%と限定した理由
は次の通りである。
The reason why the amount of lubricant is limited to 0.5 to 40% by weight is as follows.

【0047】滑剤が0.5重量%未満であると、金型と
の離型性が悪くなり、ピンポイントゲート方式の金型に
は使用できず、さらに混練時のトルクも大きくなり、セ
ラミックス粉とバインダーであるパラフィン系ワックス
とポリエチレンを混合し、均一に混合することが非常に
困難になる。逆に、40重量%を超えると、成形体の強
度が低下し、射出成形後に金型から成形体を取り出すと
きに成形体が破壊し易くなって、射出成形が非常に困難
となる。
If the lubricant content is less than 0.5% by weight, the mold releasability from the mold will be poor, and it cannot be used in a pinpoint gate type mold. Furthermore, the torque during kneading will be large, and the ceramic powder It is very difficult to mix the paraffin wax and polyethylene binder uniformly. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the strength of the molded product decreases and the molded product becomes easily broken when taken out from the mold after injection molding, making injection molding very difficult.

【0048】[0048]

【実施例】【Example】

[実施例1〜6]パラフィン系ワックスと低密度ポリエ
チレンと滑剤(オイレン酸)とから、表1に示す組成を
有するバインダーを作製した。なお、低密度ポリエチレ
ンは流動度200g/10分のものを使用し、パラフィ
ン系ワックスは軟化点70℃のものを使用した。
[Examples 1 to 6] Binders having the compositions shown in Table 1 were prepared from paraffin wax, low density polyethylene, and a lubricant (oleic acid). The low-density polyethylene used had a fluidity of 200 g/10 minutes, and the paraffin wax had a softening point of 70°C.

【0049】そして、平均粒径が約0.5μmの高純度
のジルコニア粉末に、表1に示す組成を有する実施例1
〜6のいずれかのバインダーを組み合わせて混合、混練
を行い、ピッチ円直径20mm、厚さ5mm、歯数18
のギヤ形状を有する焼結製品及び機械強度測定用の曲げ
試験片を製造した。
Example 1 having the composition shown in Table 1 was added to high purity zirconia powder with an average particle size of about 0.5 μm.
~ 6 binders are combined and mixed and kneaded to create a pitch circle diameter of 20 mm, thickness of 5 mm, and number of teeth of 18.
A sintered product with a gear shape and a bending test piece for measuring mechanical strength were manufactured.

【0050】金型は図1に示すようにピンポイントゲー
ト方式の金型である。すなわち、ギヤ10、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14およびスプルー部16
に対応した形の金型が使用される。
The mold is a pinpoint gate type mold as shown in FIG. That is, the gear 10, the pinpoint gate section 12, the runner section 14, and the sprue section 16.
A mold with a shape corresponding to that is used.

【0051】該金型における射出成形は、射出速度10
0mm/秒で行った。
[0051] Injection molding in this mold was carried out at an injection speed of 10
The speed was 0 mm/sec.

【0052】射出成形性は、射出成形用組成物の流動性
が悪いことに起因する金型への充填不良、成形体のクラ
ック、金型から取り出すときの破損の有無で評価した。 また、離型性は、スプルー部16の金型からの離型性で
評価した。射出成形性と離型性の結果を表4に示す。
Injection moldability was evaluated based on the presence or absence of incomplete filling into the mold due to poor fluidity of the injection molding composition, cracks in the molded product, and damage when taken out from the mold. Moreover, the mold releasability was evaluated by the mold releasability of the sprue portion 16 from the mold. Table 4 shows the results of injection moldability and mold releasability.

【0053】さらに、射出成形体を大気気流中で加熱し
て、当該成形体の脱バインダーを行い、バインダー残量
が成形体の1重量%以下になるまで脱バインダー処理し
た後、脱バインダー体の外観を観察した。その結果を脱
バインダーの加熱温度、所要時間と共に表5に示す。脱
バインダー体はいずれも良好な表面あらさであった。
[0053] Further, the injection molded body is heated in an air stream to remove the binder from the molded body, and the binder is removed until the remaining amount of binder becomes 1% by weight or less of the molded body. I observed the appearance. The results are shown in Table 5 along with the heating temperature and time required for debinding. All of the binder-free bodies had good surface roughness.

【0054】さらに、これらの脱バインダー体を145
0℃で酸素気流中において4時間焼結処理した。得られ
た焼結体の寸法を測定した。さらに、スプルー部、ラン
ナー部などを再利用し実施例1〜6のそれぞれについて
3回リサイクルし、得られた焼結体の寸法を測定した。 これらの焼結体の寸法のばらつきを表6に示す。
[0054] Furthermore, these binder-removed bodies were
Sintering treatment was performed at 0° C. in an oxygen stream for 4 hours. The dimensions of the obtained sintered body were measured. Furthermore, the sprue part, runner part, etc. were reused and recycled three times for each of Examples 1 to 6, and the dimensions of the obtained sintered bodies were measured. Table 6 shows the variation in dimensions of these sintered bodies.

【0055】また、焼結体の3点曲げ強度を測定した結
果を表7に示す。数値は5回の試験値の平均値を示す。
Table 7 shows the results of measuring the three-point bending strength of the sintered body. The numerical value indicates the average value of 5 test values.

【0056】以上から、実施例1〜6では、成形体の外
観がよく、また焼結体の寸法にバラツキが極めて小さい
ことが判る。
From the above, it can be seen that in Examples 1 to 6, the appearance of the molded bodies is good and the variation in the dimensions of the sintered bodies is extremely small.

【0057】[比較例1〜2]滑剤の重量の割合が本発
明の範囲にないことを除いては、実施例1〜6と同様に
して処理及び測定した。射出成形用組成物の配合を表2
に、射出成形性と離型性の結果を表4に、脱バインダー
の加熱温度と所要時間及び表面あらさを表5に、焼結体
の寸法のばらつきを表6に、また焼結体の3点曲げ強度
を表7に示す。
[Comparative Examples 1-2] Processing and measurement were carried out in the same manner as in Examples 1-6, except that the weight ratio of the lubricant was not within the range of the present invention. Table 2 shows the formulation of the injection molding composition.
Table 4 shows the results of injection moldability and mold releasability, Table 5 shows the heating temperature and time required for removing the binder, and surface roughness. Table 6 shows the variation in the dimensions of the sintered body. Table 7 shows the point bending strength.

【0058】[従来例1〜3]滑剤の代わりに本発明の
範囲にない添加剤を含むことを除いては、実施例1〜6
と同様にして処理及び測定した。射出成形用組成物の配
合を表3に、射出成形性と離型性の結果を表4に、脱バ
インダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを表5に
、焼結体の寸法のばらつきを表6に、また焼結体の3点
曲げ強度を表7に示す。
[Conventional Examples 1 to 3] Examples 1 to 6 except that an additive not within the scope of the present invention was included instead of the lubricant.
It was treated and measured in the same manner as above. The formulation of the injection molding composition is shown in Table 3, the results of injection moldability and mold releasability are shown in Table 4, the heating temperature and time required for debinding and the surface roughness are shown in Table 5, and the variation in dimensions of the sintered body is shown in Table 5. Table 6 shows the three-point bending strength of the sintered body, and Table 7 shows the three-point bending strength of the sintered body.

【0059】[実施例7〜8]実施例1〜6に使用した
ジルコニア粉末の代わりに表8に示される焼結用粉末を
使用して、当該粉末を実施例1〜6と同様にして射出成
形体を得て、脱バインダー処理を行い、さらに表8の条
件で焼結し、実施例1〜6と同様に3点曲げ強度を測定
した。その結果を表8に示す。
[Examples 7-8] The sintering powder shown in Table 8 was used instead of the zirconia powder used in Examples 1-6, and the powder was injected in the same manner as in Examples 1-6. A molded body was obtained, subjected to binder removal treatment, and further sintered under the conditions shown in Table 8, and the three-point bending strength was measured in the same manner as in Examples 1 to 6. The results are shown in Table 8.

【0060】[従来例4〜5]実施例7〜8と比較する
ために、表8と同じ焼結用粉末を使用し、通常の粉末冶
金法による圧縮成形した後、これらの成形体を表8と同
様の条件で焼結し、実施例7〜8と同様に3点曲げ強度
を測定した。その結果を表9に示す。
[Conventional Examples 4 to 5] In order to compare with Examples 7 to 8, the same sintering powders as in Table 8 were used, and after compression molding by the usual powder metallurgy method, these molded bodies were It was sintered under the same conditions as in Example 8, and the three-point bending strength was measured in the same manner as in Examples 7-8. The results are shown in Table 9.

【0061】以上の結果から、本実施例の組成物が射出
成形用として特に有効であることがわかる。
From the above results, it can be seen that the composition of this example is particularly effective for injection molding.

【0062】[0062]

【表1】[Table 1]

【0063】[0063]

【表2】[Table 2]

【0064】[0064]

【表3】[Table 3]

【0065】[0065]

【表4】[Table 4]

【0066】[0066]

【表5】 <注>  JIS B 0601より測定した最大高さ
(幅,R max )が6.3μm以下の場合が▽▽▽
で、6.3〜25μmの場合が▽▽。
[Table 5] <Note> If the maximum height (width, R max ) measured according to JIS B 0601 is 6.3 μm or less ▽▽▽
In the case of 6.3 to 25 μm, ▽▽.

【0067】[0067]

【表6】[Table 6]

【0068】[0068]

【表7】[Table 7]

【0069】[0069]

【表8】[Table 8]

【0070】[0070]

【表9】[Table 9]

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、250〜300℃の比較的低温の加熱により、脱
バインダー処理を有利に行え、さらに成形体と金型の離
型が滑らかに行われるので、射出成形の安定性を向上す
る。
[Effects of the Invention] Since the present invention is constructed as described above, the binder removal process can be advantageously performed by heating at a relatively low temperature of 250 to 300°C, and furthermore, the molded product and the mold can be released smoothly. This improves the stability of injection molding.

【0072】また、本発明によれば、セラミックスの焼
結用粉末を用いて良好な射出成形体を得ることができ、
さらにゲートカット不要のピンポイントゲート方式の金
型にも使用でき、かつリサイクルによる成形体の重量、
寸法のばらつきもなく、さらに寸法ばらつきも極めて小
さい焼結体を得ることができ、その結果電子部品、精密
機械部品において要求されている寸法精度を満足するこ
とができ、特に複雑形状の薄物部品などにおいて、射出
成形法による粉末冶金製品を廉価に且つ安定した状態で
供給することを可能にし、精密工業界に寄与するところ
大なるものである。
Further, according to the present invention, a good injection molded body can be obtained using ceramic sintering powder,
Furthermore, it can be used for pinpoint gate type molds that do not require gate cutting, and the weight of the molded product can be reduced by recycling.
It is possible to obtain a sintered body with no dimensional variations and extremely small dimensional variations, and as a result, it is possible to satisfy the dimensional accuracy required for electronic parts and precision mechanical parts, especially for thin parts with complex shapes. The present invention makes it possible to supply powder metallurgy products produced by injection molding at low cost and in a stable state, making a great contribution to the precision industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】射出成形用組成物から金型により成形された直
後のギアを示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a gear immediately after being molded from an injection molding composition using a mold.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  ギヤ 12  ピンポイントゲート部 14  ランナー部 16  スプルー部 10 Gear 12 Pinpoint gate section 14 Runner part 16 Sprue part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  基本的にはセラミックスよりなる焼結
用粉末と、バインダーからなる射出成形用組成物であっ
て、前記焼結用粉末が、酸化物系セラミックスからなり
、前記バインダーが、飽和アルコール、多不飽和脂肪酸
、脂肪酸アミド、飽和直鎖脂肪酸及びモノ不飽和脂肪酸
からなる群から選ばれた少なくとも1種の滑剤と低密度
ポリエチレンとパラフィン系ワックスとからなることを
特徴とする射出成形用組成物。
1. An injection molding composition comprising a sintering powder basically made of ceramics and a binder, wherein the sintering powder is made of an oxide ceramic, and the binder is made of saturated alcohol. , at least one lubricant selected from the group consisting of polyunsaturated fatty acids, fatty acid amides, saturated straight chain fatty acids, and monounsaturated fatty acids, low density polyethylene, and paraffin wax. thing.
【請求項2】  前記焼結用粉末と前記バインダーとの
配合割合が容積比にて30:70乃至70:30の範囲
内にあることを特徴とする請求項1記載の射出成形用組
成物。
2. The injection molding composition according to claim 1, wherein the mixing ratio of the sintering powder and the binder is in the range of 30:70 to 70:30 by volume.
【請求項3】  前記バインダーが、15〜70重量%
の低密度ポリエチレン、10〜80重量%のパラフィン
系ワックス及び0.5〜40重量%の滑剤とからなるこ
とを特徴とする請求項1記載の射出成形用組成物。
3. The binder contains 15 to 70% by weight.
2. The injection molding composition according to claim 1, comprising: low density polyethylene, 10 to 80% by weight of paraffin wax, and 0.5 to 40% by weight of a lubricant.
【請求項4】  前記バインダーが、15〜70重量%
の低密度ポリエチレン、10〜80重量%のパラフィン
系ワックス及び0.5〜40重量%の滑剤とからなるこ
とを特徴とする請求項2記載の射出成形用組成物。
4. The binder contains 15 to 70% by weight.
3. The injection molding composition according to claim 2, comprising: low density polyethylene, 10 to 80% by weight of paraffin wax, and 0.5 to 40% by weight of a lubricant.
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