JPH0551605A - 脱脂炉と脱脂方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形焼結における脱脂に関し、製造収率
の向上を目的とする。 【構成】 金属粉末と有機バインダとからなる混合成形
体を非酸化性雰囲気中での加熱最高温度が1000℃であ
り、10Kg/cm²未満の加圧力での加熱最高温度が600℃で
あることを特徴とする脱脂炉を用い、成形体の仮焼結を
行うことを特徴として脱脂方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は収率よく射出成形粉体の
脱脂を行うことができる脱脂炉と脱脂方法に関する。

【０００２】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
た脆くて旋盤加工が難しい成形品がある。例えば、鉄・
硅素(Fe-Si) 合金や鉄・コバルト(Fe-Co)合金よりなる
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実用的ではない。

【０００３】一方、金属粉末を有機バインダと混合した
後に必要とする形状に射出成形し、これを炉中に置き、
徐々に昇温して有機バインダを分解させて脱バインダ
し、この脱バインダ体を昇温して焼結する射出成形焼結
法(Metal Injection Molding，略称ＭＩＭ法）がある。

【０００４】この方法は上記のような材料の加工に適し
ており、複雑な形状のものにも適用でき、収率が高いと
云う特徴がある。

【０００５】

【従来の技術】射出成形体の焼結工程は、材料の混練，
射出成形，脱バインダ，焼結の４工程から構成されてい
る。

【０００６】こゝで混練は原料の平均粒径が10μm 以下
の金属粉末と、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、１ton/cm² 程度の圧力を加えて射
出成形を行って成形体を作る。

【０００７】次に、焼結に先立って成形体の脱バインダ
を行うが、この処理は成形体の変形を伴わないことが必
要であって、これには、 加熱によりバインダを分解し飛散させる方法、 溶剤抽出によりバインダを溶解除去する方法、 とがあるが、一般にはの加熱脱脂法が用いられてい
る。

【０００８】さて、加熱脱脂を行って後、焼結する方法
として、 脱脂と焼結を別に行う、すなわち、脱脂炉と焼結炉
とを用いる。 脱脂と焼結を一つの炉を用いて連続的に行う。 の二つの方法がある。

【０００９】こゝで、の方法においては脱脂体から完
全にバインダを飛散させてしまうと、脱脂炉から焼結炉
に移送する際に崩壊が生じ易い、そこで、従来は脱脂体
に５〜30％のバインダが残留している状態で焼結炉に移
していた。

【００１０】そして、加熱して焼結を行うが、バインダ
の急速な分解による亀裂や膨れの発生が生じ易く、これ
を防ぐために昇温速度を小にして行われているが、その
ために焼結時間が長くなってコストが増加すると云う問
題がある。

【００１１】また、残留バインダの分解による炭素が焼
結炉を汚染しており、そのために焼結体の特性が低下す
ると云う問題がある。また、の方法は所要時間が短く
て済むと云う問題はあるが、バインダの分解による炭素
の発生が非常に多いために特性の良い焼結体ができにく
いと云う問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】加熱脱脂法により脱脂
して後、焼結する射出成形焼結法において、先に記した
ように、脱脂と焼結を別の炉を用いて行う方法と、一つ
の炉を用いて行う方法とがある。

【００１３】然し、前者は脱脂体が崩れ易く、また、後
者は炭素による汚染により良質の焼結体ができないと云
う問題があり、この解決が課題である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は金属粉末と
有機バインダとからなる混合成形体を非酸化性雰囲気中
での加熱最高温度が1000℃であり、10Kg/cm²未満の加圧
力での加熱最高温度が600 ℃であることを特徴とする脱
脂炉を用い、成形体の仮焼結を行うことを特徴として脱
脂方法を構成することにより解決することができる。

【００１５】

【作用】本発明は脱脂と焼結を別に行う方法の改良に関
するもので、脱脂炉の構造を改良することにより100 ％
の脱脂を行うものである。

【００１６】脱脂と焼結を別に行う方法の問題点は、 脱脂を充分に行うと焼結炉への移行の際に崩れ易い
こと、 脱脂を不充分に行うと焼結に長時間を要すること、 にあることから、本発明は脱脂炉の強度を改良して仮焼
結を行うようにしたものである。

【００１７】すなわち、一般に脱脂はアルゴン(Ar), 窒
素（N₂) ，などの非酸化性のガス雰囲気中で加圧して加
熱するか、あるいは大気圧以下にまで減圧して加熱する
かして行われている。

【００１８】この加圧または減圧する理由は常圧に較べ
て成績が優れているからであり、一般に加圧脱脂が行わ
れている。そして、脱脂炉としては9.9 Kg/cm²までの加
圧ができ、400 ℃程度まで加熱が可能な電気炉を使用し
て脱脂を行っている。

【００１９】こゝで、9.9 Kg/cm²の値は第二種圧力容器
の規格値の上限である。そこで、発明者はこの問題を解
決する方法として脱脂炉の強度を高め、機械的強度を60
0 ℃まで10Kg/cm²未満の加圧力で加熱が可能なように向
上した。

【００２０】こゝで、600 ℃までとした理由は射出成形
焼結法（ＭＩＭ法）を使用する殆どの金属の焼結開始温
度は600 ℃以下であることによる。すなわち、本発明は
バインダが完全に飛散して後、金属粉相互の焼結が僅か
に進む程度( 仮焼結）まで加熱して脱脂を行うもので、
第二種圧力容器に該当する圧力値で600 ℃まで昇温可能
な脱脂炉を用いて脱脂を行うものである。

【００２１】このようにすると、金属粉は僅かではある
が、焼結しているために移送時の振動によっても崩れる
ことはなく、またバインダは完全に除去されているため
に特性のよい焼結体を得ることができる。

【００２２】

【実施例】Fe-50 ％Co合金粉末をポリエチレンを主成分
とするバインダと混練して図１に示すように枠体１の中
に高さの異なる突起２を四個備えた成形体を射出成形し
て試料とした。

【００２３】また、非酸化性雰囲気中で600 ℃以下では
9.9 Kg/cm²までの加圧が可能であり、1000℃まで昇温可
能な脱脂炉を準備した。そして、N₂ガスを供給し４Kg/c
m²の圧力を加えつゝ、600 ℃まで昇温して脱脂すると共
に仮焼結を行った。

【００２４】この試料は分析の結果、バインダは全く認
められなかった。次に、比較のために同一の成形体を用
い、従来の脱脂炉を用いて４Kg/cm²の圧力を加えつゝ、
450 ℃まで昇温して脱脂を行った。

【００２５】この試料は分析の結果、バインダが約10％
残留していた。この両者のハンドリング性を比較するた
めに木製の実験台に落下させた時に試料が破損する高さ
を測定したところ、前者は30mmの高さより落としても破
損しないのに対し、後者は２mm以上の高さでは破損し
た。

【００２６】次に、二種類の試料を焼結炉に移し、H₂雰
囲気中で1400℃まで加熱し、この温度で１時間保持して
焼結させた。そして分析した結果、焼結体内の残留炭素
の含有量は前者は0.007 ％であるのに対し、後者は0.01
8 ％であり、焼結炉内には炭素が付着していた。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る脱脂炉を用い、仮焼結が生
じる温度まで加熱して脱脂を行ってから焼結する本発明
の実施により収率が良く、また残留炭素含有量の少ない
焼結体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に使用した成形体の平面図（Ａ）と側面
図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ 枠体 ２ 突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末と有機バインダとからなる混合
   成形体を位置決めし、非酸化性雰囲気中で加圧を行いな
   がら昇温して該成形体の脱脂と仮焼結を行うことが可能
   な脱脂炉。
2. 【請求項２】 前項記載の非酸化性雰囲気中での加熱最
   高温度が1000℃であり、10Kg/cm²未満の加圧力での加熱
   最高温度が600℃であることを特徴とする請求項１記載
   の脱脂炉。
3. 【請求項３】 請求項１記載の脱脂炉を用い、金属粉末
   と有機バインダとからなる混合成形体を位置決めし、非
   酸化性雰囲気中で加圧を行いながら脱脂と仮焼結を行う
   ことを特徴とする脱脂方法。