JPH07300604A - 金属粉末焼結体の製造方法 - Google Patents

金属粉末焼結体の製造方法

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JPH07300604A
JPH07300604A JP9358594A JP9358594A JPH07300604A JP H07300604 A JPH07300604 A JP H07300604A JP 9358594 A JP9358594 A JP 9358594A JP 9358594 A JP9358594 A JP 9358594A JP H07300604 A JPH07300604 A JP H07300604A
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JP
Japan
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powder
sintered body
ceramic
metal
hip
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JP9358594A
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Michihiko Fujine
道彦 藤根
Hiroshi Endo
博司 遠藤
Toru Nagashima
徹 長島
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属粉末のHIP処理による成形焼結体の製
造において、セラミックス型の取り出し、ひいては成形
焼結体の取り出しを容易とする。 【構成】 セラミックス型(1)内部に金属粉末(2)
を充填してこれを金属カプセル(3)内部に収納すると
ともに、セラミックス型(1)の外側にセラミックス粉
末(4)を充填して金属カプセル(3)を封止し、これ
をHIP処理して金属粉末の成形焼結体(5)を製造す
る方法において、前記セラミックス粉末(4)として消
化性セラミックスまたはその混合物のセラミックス粉末
を充填し、金属粉末(2)の成形焼結体(5)の取り出
しに際してセラミックス粉末(4)を水分処理して金属
粉末焼結体(5)を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属粉末焼結体の製
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、セラミックス型を用いて金属粉末を所定形状に成形
焼結する際に、セラミックス型、ひいては成形焼結体の
取り出しを容易とし、生産性の向上を図ることを可能と
する改善された金属粉末焼結体の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】切削、切断等の機械加工が難しい難加工
性金属材料の製造等において、金属粉末を用いてこれを
所定の型内において焼結する粉末焼結法が知られてい
る。このような方法の一つとして、ロストワックス法に
て製造したセラミックス型を用いて金属粉末を所定形状
に成形焼結する方法がある。すなわち、この方法では、
まず通常のロストワックス法によってろう模型をセラミ
ックススラリーに浸漬し、スラリーが乾燥しないうちに
セラミック粒子を吹きつけた後に乾燥し、この操作を複
数回繰り返してセラミックス被覆層を形成する。その
後、加熱して脱ろうを行い、セラミックス被覆層を焼結
して所定のセラミックス型を製造する。
【0003】そして、この方法では、たとえば図1に例
示した通り、上記のロストワックス法により製造したセ
ラミックス型(1)の内部に金属粉末(2)を充填し、
この充填した状態でセラミックス型(1)を金属カプセ
ル(3)、つまりHIP缶の内部に収納するとともに、
セラミックス型(1)の外側に2次圧力媒体としてセラ
ミックス粉末(4)を詰めて金属カプセル(3)内部を
真空吸引した後に金属カプセル(3)を封止し、その後
HIP処理を行う。
【0004】この場合、前記のセラミックス粉末(4)
としては、通常、ジルコニア、アルミナ、ジルコン、シ
リカ等が用いられている。HIP処理後には、金属カプ
セル(3)とセラミックス粉末(4)の中からセラミッ
ク型(1)、より正確には、内部に金属粉末の成形焼結
体(5)を含むセラミックス型(1)を取り出し、次い
で、このセラミックス型(1)を取除いて、当初のろう
模型に対応する所定の形状の成形焼結体(5)を製造す
る。
【0005】以上の方法は、HIPによるニアネッシシ
ェイプ成形焼結法とも呼ばれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法において
は、HIP処理のための処理温度は金属粉末の種類や焼
結品の用途、目的等によって決まるため、HIP処理温
度が低い場合には、セラミックス粉末(4)そのものは
焼結せずに粉末の状態を保つ。このため、HIP処理後
に容易にセラミックス型(1)を取り出すことができ
る。
【0007】しかしながら、金属粉末(2)として高融
点金属を使用し、この高融点金属の焼結体(5)を得よ
うとする場合や、より焼結密度を高くしようとする場合
には、HIP処理温度を高くすることが必要になる。す
ると、このようにHIP温度が高い場合には、セラミッ
クス粉末(4)そのものの焼結が進むため、セラミック
ス型(1)の取り出しが困難になる。
【0008】もちろん、対象とする金属の靱性が高い場
合には、セラミックス粉末(4)が焼結しても、これを
ハンマー等で衝撃を加えて焼結した状態のセラミックス
粉末(4)を砕いて金属焼結体(5)を取出すことがで
きる。ところが、対象とする金属の靱性が低い場合に
は、衝撃を加えて焼結したセラミックス粉末(4)を砕
いて金属焼結体(5)を取り出そうとすると、与えた衝
撃により金属焼結体(5)が割れたり、クラックが生じ
やすく、完全な状態で取り出すことが困難である。
【0009】また、焼結した状態のセラミックス粉末
(4)を取り除く方法としては、機械的な加工も考えら
れるが、実際には、セラミックス型(1)の形状は複雑
な場合が多く、焼結した状態のセラミックス粉末(4)
中のどの部分にセラミックス型(1)が位置しているの
か正確に把握するのが難しく、この機械的加工法を適用
することはできないのが実情である。
【0010】そこでこの発明は、以上の通りの従来技術
の欠点を解消し、HIP処理による焼結後のセラミック
ス型(1)、ひいては金属粉末の成形焼結体(5)の取
り出しが容易な、生産性に優れた新しい金属粉末焼結体
の製造方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の通り
の課題を解決するものとして、セラミックス型内部に金
属粉末を充填してこれを金属カプセル内部に収納すると
ともに、セラミックス型の外側にセラミックス粉末を充
填して金属カプセルを封止し、これをHIP処理して金
属粉末の成形焼結体を製造する方法において、前記セラ
ミックス粉末として消化性セラミックス粉末またはその
他セラミックス粉末との混合粉末を充填し、金属粉末の
成形焼結体の取り出しに際してこのセラミックス粉末を
水分処理することを特徴とする金属粉末焼結体の製造方
法を提供する。
【0012】また、この発明においては、上記方法にお
いて、混合物セラミックス粉末中の消化性セラミックス
粉末の割合が少くとも5体積%とすることを好ましい態
様の一つとしてもいる。なお、この発明の特徴としてい
る上記の「消化性セラミックス」とは、水蒸気または水
等の水分と反応して水酸化物を生成し、その際に膨張、
粉化崩壊する性質(「セラミックス辞典」昭和61年、
窯業協会編、丸善株式会社発行)を有するセラミックス
を意味している。このような消化性セラミックスとして
は、その種類が特に限定されることはなく、この発明で
は、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ドロマイトク
リンカー、石灰クリンカー、マグネシアクリンカー等
や、これらと、シリカ、アルミナ、ジルコニア、イット
リア等の他のセラミックスとの混合物が使用される。
【0013】ただし、HIP処理温度で分解しガスを発
生するものは、HIP缶の内部の圧力を上昇させ、その
結果焼結が不十分であったり、あるいはHIP缶が破裂
することがあるので好ましくない。たとえば軽焼ドロマ
イトも消化性を示すが炭酸塩を含んでおり800℃で分
解し二酸化炭素を出すので好ましくない。また、この発
明では、水分処理には、いわゆる水だけでなく、水蒸気
はもちろんのこと、これらと、消化性を阻害しない他の
液媒体や気体との混合物を用いることもできる。大気中
であってもよい。水等への浸漬処理では、部分浸漬でも
よい。
【0014】もちろん、HIP処理による焼結には、従
来と同様のセラミックス型や金属カプセル、HIP処理
条件等が適宜に採用される。そして対象とする金属粉末
の種類にも特に制限はなく、靱性の小さな金属に対して
も、この発明の方法は効果的に適用される。
【0015】
【作用】この発明では、上記の通り、セラミックス型を
用いて、内部に金属粉末を充填し、これを金属カプセル
の内部に収納するとともに、セラミックス型の外側にセ
ラミックス粉末を詰めてカプセルを封止した後に、HI
P処理を行うことにより、所定形状の金属粉末の成形焼
結体を製造する方法において、2次圧力媒体としての前
記セラミックス粉末に消化性セラミックス粉末あるいは
消化性セラミックス粉末と他のセラミックス粉末の混合
物で消化性セラミックスを含むものを用い、金属粉末の
成形焼結体の取り出しに際しセラミックス粉末を水分と
反応させる。
【0016】この消化性を示すセラミックスはそのほと
んどが遊離した酸化カルシウムあるいは酸化マグネシウ
ムを含む化合物であり、この酸化カルシウムや酸化マグ
ネシウムが水と反応して水酸化物となり、全体として水
酸化物を含む化合物に変化するが、セラミックス粉末が
焼結されている場合も同様であり、水と反応して別の化
合物の粒子となる。この生成した化合物の粒子は個々に
分離しており、容易に崩壊する。このため、金属カプセ
ル内部よりセラミックス型を容易に取り出すことができ
る。
【0017】たとえば酸化カルシウムの場合、水と反応
して水酸化カルシウムとなり容易に崩壊する。また消化
性セラミックスと他のセラミックスを混合して使用して
もよく、たとえば酸化カルシウムと酸化イットリウム等
の混合物を2次圧力媒体のセラミックス粉末に用いる場
合にも消化性セラミックス粉末単体の場合と同様にHI
P処理後に水と反応させて崩壊させることができる。
【0018】ただしこの場合、消化性セラミックスが真
の体積%で5%を下回ると、反応する体積が小さくな
り、全体として崩壊が困難になるので好ましくない。さ
らには、消化性セラミックス粉末の混合率が低いと崩壊
するまでの時間が長くなるので、混合率は50体積%以
上が特に望ましい。セラミックス型の外側に詰めるセラ
ミックス粉末には、通常は、最大粒径が数mm程度のも
のを用いるのが好ましいが消化性ラセミックス粉末に
は、500μm以下の細粒を多く含むものを用いるのが
好ましい。
【0019】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の方法について説明する。
【0020】
【実施例】実施例1 ロストワックス法により製造したイットリアとアルミナ
とからなるセラミックス型(厚み:5mm)の中にNb
−Al合金粉末(平均粒径:130μm)を充填し、こ
れをステンレス製のHIP缶のなかに収容した。次にセ
ラミックス型の外側に酸化カルシウム粉末(粒径3mm
以下で500μm以下の粒径のものが50体積%含まれ
る)を詰めてHIP缶を真空封止した。このHIP缶を
1300℃×2000kgf/cm2 ×2hrの条件で
HIP処理した。HIP処理後のHIP缶を機械加工に
より取り除き金属焼結体とセラミックス型を内部に含む
酸化カルシウム粉末の焼結体を得た。この焼結体を1夜
間水中に浸漬させ、水と反応させることにより崩壊さ
せ、内部よりセラミックス型を取り出した。最後にセラ
ミックス型を除去し、Nb−Al合金の成形焼結体を得
た。実施例2 セラミックス粉末としてドロマイトクリンカー(粒径:
3mm以下)を用いて、実施例1と同様にしてNb−A
l合金のHIP処理を行い、金属焼結体とセラミックス
型を内部に含むドロマイトクリンカーの焼結体を得た。
この焼結体を湯の中に浸漬させ3時間煮沸した。ドロマ
イトクリンカーは崩壊して、容易にセラミックス型を取
り出すことができた。最後にセラミックス型を除去し、
Nb−Al合金の成形焼結体を得た。実施例3 実施例1において、水蒸気雰囲気中において20時間処
理した。実施例1と同様にして、容易にセラミックス型
を取り出すことができた。このセラミックス型を除去
し、成形焼結体を得た。実施例4 実施例1と同様にして、セラミックス型の中にNb−A
l合金粉末を充填し、これをステンレス製のHIP缶の
なかに収容した。次に酸化イットリウムに酸化カルシウ
ムを真の体積で2、5、15、30、50、80%加え
て混合したものをセラミックス型の外側に詰めた。その
後、実施例1と同様にしてHIP処理を行い、水との反
応によるセラミックス型の取り出し試験を行った。
【0021】その結果を示したものが表1である。この
表1に示されている通り、消化性セラミックスとしての
酸化カルシウム粉末の割合が5体積%未満の場合には、
まったく崩壊せずにセラミックス型の取り出しが不可能
であったが、5体積%以上、特に50体積%以上の場合
には、約6〜10時間程度の処理で崩壊し、極めて容易
にセラミックス型の取り出しが可能であった。最後にセ
ラミックス型を除去し、Nb−Al合金の成形焼結体を
得た。
【0022】
【表1】
【0023】実施例5 実施例1と同様にしてセラミックス型の中にNb−Al
合金粉末を充填し、これをステンレス製のHIP缶のな
かに収容した。次にセラミックス型の外側に酸化カルシ
ウム粉末を詰めてHIP缶を真空封止した。その後、実
施例1と同様にしてHIP処理を行い、HIP缶を除去
した後大気中に一週間放置した。酸化カルシウムはわず
かの力を加えることで容易に崩壊することができ、セラ
ミックス型を取り出すことができた。最後にセラミック
ス型を除去し、Nb−Al合金の成形焼結体を得た。
【0024】
【発明の効果】以上、詳しく説明した通り、この発明の
方法により、水分処理することで容易にセラミックス型
の取り出しが可能となり、ひいては金属焼結体の取り出
しが容易となる。水への浸漬ばかりでなく、水蒸気雰囲
気中、大気中においても2次圧力媒体としてのセラミッ
クス粒子の焼結状態が崩壊し、セラミック型の取り出し
が可能となる。
【0025】このため、外力により割れ等の不都合が生
じやすい靱性の低い金属であっても、金属粉末からの焼
結体の製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属粉末の焼結体の製造プロセスを例示した工
程図である。
【符号の説明】
1 セラミックス型 2 金属粉末 3 金属カプセル 4 セラミックス粉末 5 金属焼結体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス型内部に金属粉末を充填し
    てこれを金属カプセル内部に収納するとともに、セラミ
    ックス型の外側にセラミックス粉末を充填して金属カプ
    セルを封止し、これをHIP処理して金属粉末の成形焼
    結体を製造する方法において、前記セラミックス粉末と
    して消化性セラミックス粉末またはその他セラミックス
    粉末との混合粉末を充填し、金属粉末の成形焼結体の取
    り出しに際してこのセラミックス粉末を水分処理するこ
    とを特徴とする金属粉末焼結体の製造方法。
  2. 【請求項2】 混合物セラミックス粉末中の消化性セラ
    ミックス粉末の割合が少くとも5体積%である請求項1
    の製造方法。
JP9358594A 1994-05-02 1994-05-02 金属粉末焼結体の製造方法 Pending JPH07300604A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5467545A (en) * 1977-11-10 1979-05-31 Nippon Kokan Kk <Nkk> Rolling oil feed to cold roll mill
JPH03184609A (ja) * 1989-12-12 1991-08-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 圧延設備の給油装置

Patent Citations (2)

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