JPH06128603A - 射出成形粉末冶金製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の射出成形粉末冶金製品の製造方法
は、金属粉末とバインダーとの混練物を射出成形し、得
られた成形体を脱バインダー炉に導入して脱バインダー
を行なうとともに引き続いて 700〜1000℃で仮焼結を行
ない、次いで該仮焼結体を焼結炉に導入して焼結を行な
うことを特徴とする。 【効果】 この方法によれば、脱バインダーされた成形
体は仮焼結体となるため十分な強度を有しており、脱バ
インダー炉から焼結炉への搬送に際しての取扱が極めて
容易となり、例えば、この搬送工程において人手を使わ
ずロボットによる整列等の自動化を行なうことが可能と
なり、生産性向上に極めて有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形粉末冶金法を
用いて焼結製品を製造する方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元的に複雑な形状を有する金属焼結
製品、例えば薄肉部やナイフエッジ部を有する形状の金
属焼結製品を製造するのに好適な方法として、射出成形
粉末冶金法が知られている。この方法は、原料金属粉末
とバインダーとの混練物を射出成形し、得られた成形体
を脱バインダー炉に導入して脱バインダーを行ない、次
いで焼結炉に当該成形体を導入して焼結を行なうもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来公知
の射出成形粉末冶金法においては、脱バインダーされた
焼結前の成形体は強度が低いために、脱バインダー炉か
ら焼結炉に搬送する途中で破損を生じやすく、この搬送
工程を人手に頼らざるを得ず、ロボット等による自動機
械化することが困難となっていた。

【０００４】この場合、脱バインダーと焼結とは共に熱
処理であることから、これらを同一の炉中で行なうこと
或いは焼結炉中で脱バインダーを行なうことが考えられ
るが、これは次の点で実質的に不可能であると考えてよ
い。即ち、一般的に脱バインダーは、特に複雑形状の成
形体に関しては、アルミナ等のセラミック粉末に成形体
を埋め込んだ状態で行なうことが不可避である。また焼
結に際しては、その使用する金属材料、成形体の形状に
よっても異なるが、通常、約１５％の収縮を生じる。従
って、脱バインダーに引き続いてそのまま焼結を行なう
と、焼結時の収縮により前記セラミック粉末が成形体中
にかみこまれ、異様な変形を生じてしまう。

【０００５】また工業的に金属焼結製品を製造する場
合、極めて多品種の製品が同時に生産され、特に脱バイ
ンダー工程では操業上混載処理により多品種の成形体に
ついての処理が同時に行なわれる。一方、焼結処理は、
使用する金属材料の種類等によって焼結温度、時間等の
条件が異なるために、多品種の成形体についての処理を
同時に行なうことは不可能である。従って、実際問題と
して、脱バインダーと焼結とを同一の炉中で行なうこと
はできない。

【０００６】さらに焼結炉中では、脱バインダーするこ
となく焼結を行なうことが望まれている。これは、焼結
炉の構造がシンプルとなり、設備コストが安価ですむこ
と及び焼結炉が除去されたバインダーで汚れることがな
く、トラブル発生が少なくなるからである。

【０００７】従って本発明の目的は、焼結前の成形体の
強度が十分高く、脱バインダー炉から焼結炉への搬送を
破損等のトラブルなしに有効に行なうことが可能な射出
成形粉末冶金法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属粉
末とバインダーとの混練物を射出成形し、得られた成形
体を脱バインダー炉に導入して脱バインダーを行なうと
ともに引き続いて仮焼結を行ない、次いで該仮焼結体を
焼結炉に導入して焼結を行なうことを特徴とする射出成
形粉末冶金製品の製造方法が提供される。

【０００９】

【作用】本発明においては、脱バインダー炉中におい
て、脱バインダーを行なうとともに引き続いて仮焼結を
行なうことが顕著な特徴であり、これにより脱バインダ
ー成形体が仮焼結体であるためそのの強度が向上し、脱
バインダー炉から焼結炉への成形体の搬送に際しての破
損等のトラブルを有効に回避することが可能となり、例
えば該仮焼結体をパーツフィーダー等に供給して自動整
列を行ない、次工程である焼結工程に搬送することが可
能となる。

【００１０】尚、本発明において、仮焼結とは、成形物
を構成する粉末粒子の表面の一部を凝着させることを意
味し、使用する金属粉末の種類等によっても異なるが、
一般的に焼結が１０００℃以上の温度で行なわれるのに
対し、仮焼結は７００℃〜１０００℃の温度範囲で行な
われる。具体的な仮焼結温度は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
で７００℃程度、水アトマイズＳＵＳ３１６で８００℃
程度、ガスアトマイズＳＵＳ３１６で１０００℃程度で
ある。またこの様な仮焼結は、上記のような凝着が生じ
てある程度の強度が成形体に付与される程度の時間行な
われるが、通常は、０．５〜１時間程度で十分である。

【００１１】脱バインダーとともに仮焼結を行なう炉と
しては、メッシュベルト炉あるいはバッチ炉等の何れも
使用することができ、脱バインダー及び引き続いて行な
われる仮焼結は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガ
ス中で、あるいは水素ガス、変成ガス、アンモニア分解
ガス等の還元性ガス中で行なわれる。

【００１２】本発明の射出成形粉末冶金製品の製造方法
は、脱バインダーに引き続いて上述した仮焼結を行なう
ことを除けば、それ自体公知の方法を採用して実施され
る。

【００１３】例えば、用いる原料金属粉末としては、各
種の金属ないし合金粉末、これらの混合粉末等が、目的
とする製品に応じて使用される。またバインダーとして
は、パラフィンワックス等のワックス類、ポリエチレン
等の熱可塑性プラスチックス等が、単独または２種以上
の組み合わせで使用される。

【００１４】上述した金属粉末とバインダーとの混練物
は、バインダーの溶融温度以上で射出成形に付され、次
いで、脱バインダー炉に導入され、バインダーの分解温
度以上に加熱されて脱バインダーが行なわれる。脱バイ
ンダーされた成形体は引き続いて、脱バインダー炉中で
前述した仮焼結に付される。

【００１５】得られた仮焼結体は、焼結炉に導入されて
焼結に付され、これにより、例えば三次元的に複雑形状
を有する焼結金属製品が得られる。かかる焼結の条件
は、用いる金属粉末の種類等に応じて適宜決定される。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 平均粒径５μｍのカーボニル鉄粉と有機バインダーとを
９２：８の重量比で小型混練機を用いて１０ｋｇ混練し
た。得られた混練物を用いて、成形温度８Ｏ℃で射出成
形を行ない、縦１６ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ４ｍｍ、重
量４．５ｇの図１に示すギター部品用成形体を作成し
た。得られた成形体をステンレストレイ上でアルミナ粉
末に埋め込み、脱バイー仮焼結炉に導入して脱バインダ
ー及び仮焼結を行なった。尚、脱バイー仮焼結炉として
は、アンモニア分解ガス雰囲気中で１０００℃まで加熱
可能な大型バッチ炉を使用した。また脱バインダー及び
仮焼結は、図２に示す熱履歴で行なった。この炉から取
り出した仮焼結体は、殆ど寸法収縮していないものの、
床に落としたり、カゴの中で転がしても破損しない程度
の強度を有していた。またこの仮焼結体を半連続式真空
焼結炉に装入し、１２５０℃×２時間、焼結を行なっ
た。得られた焼結体は、健全な外観を有していた。

【００１７】比較例１ 実施例１と同様の方法で得られた射出成形体を、脱バイ
ンダー炉に装入し、図３に示す熱履歴で脱バインダーを
行なった。得られた脱バインダー成形体は脆く、トレイ
の中で転がすと破損するので、丁寧に取り扱わなければ
ならなかった。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、焼結前の脱バインダー
された成形体は十分な強度を有しており、脱バインダー
炉から焼結炉への搬送に際しての取扱が極めて容易とな
り、例えば、この搬送工程において人手を使わずロボッ
トによる整列等の目動化を行なうことが可能となり、生
産性向上に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で作成した成形体の形状を示す図。

【図２】実施例において行なわれた脱バインダーから仮
焼結の熱履歴を示す図。

【図３】比較例において行なわれた脱バインダーの熱履
歴を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末とバインダーとの混練物を射出
   成形し、得られた成形体を脱バインダー炉に導入して脱
   バインダーを行なうとともに引き続いて仮焼結を行な
   い、次いで該仮焼結体を焼結炉に導入して焼結を行なう
   ことを特徴とする射出成形粉末冶金製品の製造方法。