JPH0445202A - 粉末射出成形方法 - 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、粉末にバインダを混ぜて射出成形し脱バイン
ダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法に
関する。

【従来の技術】

ｍ械加工、タイカスト、粉末冶金、ロストワックスに次
ぐいわば第５世代の製造方法として金属粉末の射出成形
法が注目されてきている。 従来の機械加工による方法は、部品の形状が複雑であっ
たときに加工プロセスが多くなり過き゛、又、粉末冶金
による方法も、量産性には潰れるらのの、複雑な形状の
部品には対応し鉗いという欠点がある。又、ダイカスト
法には、原料にアルミニウム合金や亜鉛合金等の低融点
金属しか使えないという欠点があり、ロストワックス法
には量産性に劣るという欠点がそれぞれある。 金属粉末による射出成形法は、このような従来の欠点を
補う形で登場した。 この金属粉末の射出成形法は、金属粉末（平均粒度１０
ＡＪ、ｎ程度）と有機質のバインダを混練（加熱又は常
温）して均一化した後、ベレタイず等を用いて造粒して
成形材料とし、この成形材料を射出成形機を用いて射出
成形するというものである。射出成形機によって成形さ
れた成形体は、一般にグリーンパーツ（グリーン成形体
）と呼ばれる。クリーンパーツは、加熱、減圧、加圧、
抽出、超臨界法によって前記バインダか除去（脱脂）さ
れる。このバインダが除去された脱脂体は一般にブラウ
ンパーツと呼ばれる。 ブラウンパーツは、カス雰囲気（Ｎ２、Ｎ２、Ｎ　Ｈ３
、真空）によって焼結される。焼結体は一般にホワイト
パーツと呼ばれる。ホワイトパーツは、必要に応じて後
加工を行って所定の検査を受けた後製品化される。 この金属粉末の射出成形による製造方法は、特に小型且
つ複雑形状の量産品を製造するのにｌ！に週な方法と言
われており、本格的な実用化に向けて近年非常に注目を
浴びてきている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、この射出成形法にあっては、金属粉末を
射出成形する関係上、該金属粉末に適当な流動性及び成
形性を持たせる必要があり、そのなめに前述したように
バインダとして有機質の樹脂を多量に含ませるようにし
なければならないという事情がある。このバインダは最
終製品の成分としては不要なものであるなめ、脱バイン
ダ処理によって除かれるものであるが、その結果、当該
バインダが除かれたことにより、そこに隙間が形成され
ることになる。この隙間は、次の焼結処理工程のときに
収縮するため、結局、ワークの外径寸法もかなり収縮す
ることになる（約１５〜２５％）。 その結果、該収縮時にワークを載置している床（固定）
と収縮するワークとの間で摩擦力が発生し、これが収縮
方向に微妙にばらつくことから収縮むらが発生し、寸法
精度（特に真円度）が悪くなるという問題が生じる。 本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもの
であって、焼結処理工程における収縮に起因して寸法精
度が悪化するのを防止し、もってより寸法精度の高い焼
結晶（射出成形品）を得ることのできる粉末射出成形方
法を提供することを目的とする。

【課競を解決するための手段】

本発明は、粉末にバインダを混ぜて射出成形し、脱バイ
ンダ処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法
において、前記焼結処理を、ワークとの接触面積が小さ
い治具を用いて、該ワークを空中に吊るした状態で行う
ことにより、上記目的を達成したものである。

【作用】

射出成形法における焼結工程にあっては、その前段階で
脱バインダ処理がなされている関係上、ワークの収縮率
が非常に大きい、その結果、第３図に示されるように、
収縮する際に固定状態にある炉内の床２の表面２Ａとワ
ーク４との間で摩擦力Ｆ１、Ｆ２が発生することになる
。この摩擦力Ｆ＋（あるいはＦ２）は、収縮方向に対し
て完全に均一に発生するならば特に問題はないが、現実
的には床２との接触面上での各位置で床２に対する垂直
荷重か異なっていたり、あるいは接触面における床２と
ワーク４との摩擦係数か微妙にばらついていたりして必
ずしも均一には発生しない。 そのため、焼結か行われる過程でこの摩擦力のばらつき
に起因して収縮率にばらつきか発生し、これが寸法誤差
となって顕在化する。この影響は、特に真円度が要求さ
れている円筒、あるいは円柱形の製品の場合に著しく現
われる。 本発明では、そのためワーク４との接触面積が小さい治
具を用いてワーク４自体を炉内の床２から離し、空中に
吊下げて焼結するようにしている。 その結果、焼結時にワーク４に摩擦力がほとんど働かす
、摩擦力かばらつくことによって発生する収縮のばらつ
きを極力抑えることができるようになり、非常に寸法精
度の高い製品を得ることができる。

【実施例】

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。 ます、第４図を用いて金属粉末の射出成形の概略プロセ
スから説明する。 材料となる金属粉末（例えば鉄分等）は、流動性及び成
形性を持たせるべくバインダ（例えばポリスチレン、ポ
リエチレン等の樹脂）が加えられ、通常、バインダの溶
融温度以上に加熱した上で混練される。 混練工程の後、混練物を凍らせた後、粉砕機、あるいは
ベレタイザ等により射出成形できる大きさに粉砕して顕
粒状のベレットとしく造粒工程）、このペレットを射出
成形機によって射出成形し、グリーンパーツ（グリーン
成形体）を得る。 グリーンパーツは不要なバインダをそのママ含有するた
め、脱バインダ処理で含まれているバインダの除去（脱
脂）が行われる。−船釣には脱バインダ炉と呼ばれる炉
の中にグリーンパーツを入れ、酸化雰囲気又は非酸化雰
囲気内でバインダ分解温度まで徐々に昇温させ、バイン
ダを分解揮発させる。脱バインダ処理によりブラウンパ
ーツ（脱脂体）が得られる。ブラウンパーツはバインダ
の抜は出た隙間を多く持ち、この隙間の存在が焼結時の
収縮の主要因となっている。 ブラウンパーツは焼結炉（焼成炉）に入れられ、焼結（
焼成）されて収縮しながらホワイトパーツ（焼成体）と
なる、バインダ配合により異なるが、このときの収縮率
は１５％〜２５％にも達する。 この収縮により前述したように従来はワークと炉床面と
の間で摩擦力が発生し、この摩擦力のばらつきにより収
縮率にばらつきが生じ、これが寸法誤差を誘引していた
。 そこでこの実施例では第１図及び第２図に示されるよう
な方法で焼結を行うことにより、この不具合の発生を防
止している。 第１図及び第２図は本発明の実施例を示す斜視図である
０図において１０か脱バインダ処理されたワーク（ブラ
ウンパーツ：脱脂体）である、このワーク１０は、比較
的高さｈが低く、且つ肉厚ｔの厚い円筒形状を呈してお
り、従来のように、これを炉内の床に載置したまま焼結
した場合には炉床面との間で発生する摩擦力の影響によ
る収縮むらを非常に受は易い形状となっている。 そのため、このワーク１０のボルト孔１２等を利用して
下から治具１４を入れるようにしている。 この治具１４は、その一端部（図では下端部）にワーク
１０のボルト孔１２の下端部を支持できる拡径部１６を
備え、他端部（図の例ては上端部）に吊り用ワイヤ１８
を掛止するための貫通孔２０が備えられている。 ワーク１０は、そのボルト孔１２に入れられな治具１４
及び吊つ用ワイヤ１８を介し、炉内のバール２２に吊下
げられた状態で焼結される。従って、ワーク１０自体が
収縮するときに炉床面から摩擦力を受けることがなく、
真円度を良好に維持することができる。 なお、上記実施例においては、ワーク１０のボルト孔１
２等を利用して下から治具１４を入れて、吊り用ワイヤ
１８を介してワーク１０を吊下げるようにしていたが、
本発明においては、ワークの吊下げ方自体はこれを限定
するものではなく、ワークの形状、あるいは製品として
重要な表面とそうでない表面とを考慮して適宜に吊下げ
方を変えるのはむろん自由て゛ある。 なお、本発明は、金属の粉末射出成形たけでなく、セラ
ミツクの粉末射出成形にも同様に適用可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、焼結時におけるワ
ークの収縮に起因して発生する摩擦力により収縮にむら
か生じ、これにより製品の寸法精度が低下するという不
具合を効果的に防止することができるようになるという
漫れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す斜視図、第２図は、第
１図における治具を取出して示した斜視図、 第３図は、焼結時の収縮によってワークと床面との間に
摩擦力が発生することを説明するための概略断面図、 第４図は、本発明の実施例に係る粉末射出成形のプロセ
スの概略を示す工程図である。 １０・・・ワーク（脱脂体ニブラウンパーツ）、１４・
・・治具、 １８・・・吊り用ワイヤ、　　　　２２・・・バール。 復代理人 牧 野 山 剛　　博 圭佑 矢 諭 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末にバインダを混ぜて射出成形し、脱バインダ
   処理、焼結処理を経て製品化する粉末射出成形方法にお
   いて、 前記焼結処理を、ワークとの接触面積が小さい治具を用
   いて、該ワークを空中に吊るした状態で行うことを特徴
   とする粉末射出成形方法。