JPH08260005A - 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Info
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- JPH08260005A JPH08260005A JP5951395A JP5951395A JPH08260005A JP H08260005 A JPH08260005 A JP H08260005A JP 5951395 A JP5951395 A JP 5951395A JP 5951395 A JP5951395 A JP 5951395A JP H08260005 A JPH08260005 A JP H08260005A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 複雑な形状の金属粉末焼結品を熱可塑性バイ
ンダーを加えた金属粉末の射出成形により製造するに当
り、２箇以上のグリーン体（射出成形体）を加熱脱脂し
てブラウン体としたのち、それらブラウン体を組み合わ
せ、焼結する工程に従う。 【効果】 従来のグリーン体の段階で２箇以上の部品を
組み合わせて脱脂−焼結する工程に従ったときに生じる
ことのある歪みや、バインダーに由来する部分的な高い
炭素濃度が避けられる。
ンダーを加えた金属粉末の射出成形により製造するに当
り、２箇以上のグリーン体（射出成形体）を加熱脱脂し
てブラウン体としたのち、それらブラウン体を組み合わ
せ、焼結する工程に従う。 【効果】 従来のグリーン体の段階で２箇以上の部品を
組み合わせて脱脂−焼結する工程に従ったときに生じる
ことのある歪みや、バインダーに由来する部分的な高い
炭素濃度が避けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末の射出成形お
よび焼結により機械部品を製造する方法の改良に関し、
複雑な形状をもった製品を得るのに適した製造方法を提
供する。
よび焼結により機械部品を製造する方法の改良に関し、
複雑な形状をもった製品を得るのに適した製造方法を提
供する。
【０００２】
【従来の技術】金属粉末の焼結体を製造する方法のひと
つとして、金属粉末に熱可塑性合成樹脂等のバインダー
を加え、射出成形を行なってグリーン体を得、これを加
熱して合成樹脂を分解させ除去する、いわゆる脱脂を行
なってブラウン体とし、さらに加熱して金属粉末を焼結
させることからなる方法が行なわれている。
つとして、金属粉末に熱可塑性合成樹脂等のバインダー
を加え、射出成形を行なってグリーン体を得、これを加
熱して合成樹脂を分解させ除去する、いわゆる脱脂を行
なってブラウン体とし、さらに加熱して金属粉末を焼結
させることからなる方法が行なわれている。
【０００３】この方法は、最終製品の形状に近い焼結体
を与えることができるが、それでも１箇の射出成形金型
で所望のグリーン体が得られるとは限らず、２箇以上の
グリーン体を別々に成形して組み合わせることにより、
はじめて目的とする製品が得られることがある。
を与えることができるが、それでも１箇の射出成形金型
で所望のグリーン体が得られるとは限らず、２箇以上の
グリーン体を別々に成形して組み合わせることにより、
はじめて目的とする製品が得られることがある。
【０００４】たとえば特開平６−４９５１１号の「複雑
形状の金属粉末焼結体の製造方法」は、直線運動用のリ
ニアガイドに例をとって、そのブロック本体と側蓋とを
別々に金属粉末の射出成形で用意したグリーン体を組み
合わせ、製造する技術を開示している。 組み合わされ
たグリーン体は、その後の脱脂および焼結の過程で一体
化し、一体の金属粉末焼結製品が得られる。
形状の金属粉末焼結体の製造方法」は、直線運動用のリ
ニアガイドに例をとって、そのブロック本体と側蓋とを
別々に金属粉末の射出成形で用意したグリーン体を組み
合わせ、製造する技術を開示している。 組み合わされ
たグリーン体は、その後の脱脂および焼結の過程で一体
化し、一体の金属粉末焼結製品が得られる。
【０００５】複数のグリーン体を組み合わせる手法は、
上記した例すなわちリニアガイドのような製品の製造に
対しては好適であるが、製品の形状または構造によって
は、脱脂時や焼結時の歪みが大きくなって、寸法精度の
高い製品が得られない場合のあることが経験された。
上記した例すなわちリニアガイドのような製品の製造に
対しては好適であるが、製品の形状または構造によって
は、脱脂時や焼結時の歪みが大きくなって、寸法精度の
高い製品が得られない場合のあることが経験された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複雑
な形状をもった金属粉末焼結体を、熱可塑性樹脂等のバ
インダーを用いた粉末の射出成形−脱脂−焼結の工程に
より製造する方法において、焼結時の歪みが小さく、寸
法精度の高い製品を得る方法を提供することにある。
な形状をもった金属粉末焼結体を、熱可塑性樹脂等のバ
インダーを用いた粉末の射出成形−脱脂−焼結の工程に
より製造する方法において、焼結時の歪みが小さく、寸
法精度の高い製品を得る方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末焼結体
の製造方法は、図１に工程を示すように、金属粉末に熱
可塑性樹脂等のバインダーを加え射出成形してグリーン
体を形成し、このグリーン体を加熱などの方法により脱
脂してブラウン体を得、二以上のブラウン体を組み合わ
せて焼結することによりそれらが一体となった焼結体を
得ることからなる。
の製造方法は、図１に工程を示すように、金属粉末に熱
可塑性樹脂等のバインダーを加え射出成形してグリーン
体を形成し、このグリーン体を加熱などの方法により脱
脂してブラウン体を得、二以上のブラウン体を組み合わ
せて焼結することによりそれらが一体となった焼結体を
得ることからなる。
【０００８】グリーン体の脱脂は、バインダー除去率が
３０％以上９８％以下となるように行なうのが適当であ
る。 バインダー除去率が低いと、グリーン体どうしの
接合に伴う問題を解消するという目的が達成できない
し、一方で完全に脱脂してしまうと、ブラウン体が脆く
なって取り扱いにくくなる。 これらの兼ね合いから、
３０〜９８％、好ましくはこの範囲内で高い領域の９０
〜９８％のバインダー除去率をえらぶ。
３０％以上９８％以下となるように行なうのが適当であ
る。 バインダー除去率が低いと、グリーン体どうしの
接合に伴う問題を解消するという目的が達成できない
し、一方で完全に脱脂してしまうと、ブラウン体が脆く
なって取り扱いにくくなる。 これらの兼ね合いから、
３０〜９８％、好ましくはこの範囲内で高い領域の９０
〜９８％のバインダー除去率をえらぶ。
【０００９】本発明を適用して焼結体を得ることができ
る金属粉末としては、ステンレス鋼、高速度工具鋼、耐
熱鋼、チタンまたはチタン合金、軟磁性合金、純鉄、Ｆ
ｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金および低熱膨
張合金からえらんだ合金の粉末を挙げることができる。
る金属粉末としては、ステンレス鋼、高速度工具鋼、耐
熱鋼、チタンまたはチタン合金、軟磁性合金、純鉄、Ｆ
ｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金および低熱膨
張合金からえらんだ合金の粉末を挙げることができる。
【００１０】金属粉末の製造、熱可塑性合成樹脂等のバ
インダーの選択、射出成形および脱脂に関しては、金属
粉末射出成形の技術において知られているところに従っ
て実施すればよい。 バインダーとしては、たとえばポ
リプロピレンやポリエチレン、アクリル樹脂にカルナバ
ワックスを加えたもの、メチルセルロース、またはこれ
にワックスを加えたものが好適である。 脱脂は、加熱
が代表的な手段であるが、そのほかにも、溶剤（ヘプタ
ン、ヘキサン等）への浸漬や、溶剤蒸気との接触によっ
ても行なうことができる。
インダーの選択、射出成形および脱脂に関しては、金属
粉末射出成形の技術において知られているところに従っ
て実施すればよい。 バインダーとしては、たとえばポ
リプロピレンやポリエチレン、アクリル樹脂にカルナバ
ワックスを加えたもの、メチルセルロース、またはこれ
にワックスを加えたものが好適である。 脱脂は、加熱
が代表的な手段であるが、そのほかにも、溶剤（ヘプタ
ン、ヘキサン等）への浸漬や、溶剤蒸気との接触によっ
ても行なうことができる。
【００１１】
【作用】金属粉末射出成形により得たグリーン体を２箇
以上組み合わせて脱脂−焼結する手法は、脱脂工程にお
いてグリーン体の接触面で金属粉末どうしが緊密に接触
し、続く焼結過程で焼結一体化が進むため、接合面の強
度は、部品内部にくらべてとりたてて劣ることのないも
のになる。
以上組み合わせて脱脂−焼結する手法は、脱脂工程にお
いてグリーン体の接触面で金属粉末どうしが緊密に接触
し、続く焼結過程で焼結一体化が進むため、接合面の強
度は、部品内部にくらべてとりたてて劣ることのないも
のになる。
【００１２】ところが、脱脂工程ではバインダーの熱分
解、揮発に伴って、成形時の残留応力や金属粉末相互の
結合のゆるみから、形状に歪みが生じる要因、たとえば
重力によるたわみなどがあれば、脱脂体の形状はグリー
ン体を組み合わせたものにくらべ、歪んだものとなる。
図２に示す、２箇のグリーン体（１Ａおよび２Ａ）の
組み合わせに例をとると、橋かけ状態で脱脂処理を受け
るグリーン体（１Ａ）には重力が作用して、図３に誇張
して示すような焼結体（１Ｃおよび２Ｃ）からなる焼結
製品（３）が得られる。
解、揮発に伴って、成形時の残留応力や金属粉末相互の
結合のゆるみから、形状に歪みが生じる要因、たとえば
重力によるたわみなどがあれば、脱脂体の形状はグリー
ン体を組み合わせたものにくらべ、歪んだものとなる。
図２に示す、２箇のグリーン体（１Ａおよび２Ａ）の
組み合わせに例をとると、橋かけ状態で脱脂処理を受け
るグリーン体（１Ａ）には重力が作用して、図３に誇張
して示すような焼結体（１Ｃおよび２Ｃ）からなる焼結
製品（３）が得られる。
【００１３】本発明では、２箇のグリーン体(１Ａおよ
び２Ａ)の脱脂を別々に行なうから、板状のグリーン体
（１Ａ）も平面上で脱脂され、変形を生じることなくブ
ラウン体（１Ｂ）となる。 その後に２箇のブラウン体
（１Ｂおよび２Ｂ）を組み合わせて焼結すれば、ほとん
ど歪みのない焼結体製品（３）が得られる。
び２Ａ)の脱脂を別々に行なうから、板状のグリーン体
（１Ａ）も平面上で脱脂され、変形を生じることなくブ
ラウン体（１Ｂ）となる。 その後に２箇のブラウン体
（１Ｂおよび２Ｂ）を組み合わせて焼結すれば、ほとん
ど歪みのない焼結体製品（３）が得られる。
【００１４】グリーン体からブラウン体へ進めた状態で
部品を組み合わせた場合、接合面における強度が、グリ
ーン体の組み合わせにくらべて劣るのではないかとの懸
念があったが、接合は予想以上に強く行なわれていて、
実用上ほとんどの場合に支障ないレベルである。 すな
わち、従来法による成形体には歪みがあり、面での接触
は３点で点接触する形で落ち着くが、本発明のブラウン
体での接合では面のスリ合わせも可能で面全体で接触さ
せることが容易であるため、接合強度が高く得られる。
また、収縮率をほぼ同じにすることさえできれば、異
種の材質のブラウン体間の接合も可能となる。
部品を組み合わせた場合、接合面における強度が、グリ
ーン体の組み合わせにくらべて劣るのではないかとの懸
念があったが、接合は予想以上に強く行なわれていて、
実用上ほとんどの場合に支障ないレベルである。 すな
わち、従来法による成形体には歪みがあり、面での接触
は３点で点接触する形で落ち着くが、本発明のブラウン
体での接合では面のスリ合わせも可能で面全体で接触さ
せることが容易であるため、接合強度が高く得られる。
また、収縮率をほぼ同じにすることさえできれば、異
種の材質のブラウン体間の接合も可能となる。
【００１５】ブラウン体どうしを接合する利点は、グリ
ーン体どうしの接合にしばしばみられる、部分的な高い
Ｃ濃度が生じないことである。 熱可塑性バインダーは
有機物であるから、加熱して脱脂する段階で大部分が分
解揮発するが、一部は炭素化して残る。 組み合わせる
部品を個々に加熱脱脂してブラウン体にすれば、組み合
わせた段階ですでに部品表面および内部のＣ濃度は低く
なっているから、焼結体の内部で部分的に高いＣ濃度が
生じる要因はない。 部分的に高いＣ濃度は、ステンレ
ス鋼などにあっては耐食性の低下という、好ましくない
結果もひきおこし、接合部の靱性を損なうから、なるべ
く避けたい。
ーン体どうしの接合にしばしばみられる、部分的な高い
Ｃ濃度が生じないことである。 熱可塑性バインダーは
有機物であるから、加熱して脱脂する段階で大部分が分
解揮発するが、一部は炭素化して残る。 組み合わせる
部品を個々に加熱脱脂してブラウン体にすれば、組み合
わせた段階ですでに部品表面および内部のＣ濃度は低く
なっているから、焼結体の内部で部分的に高いＣ濃度が
生じる要因はない。 部分的に高いＣ濃度は、ステンレ
ス鋼などにあっては耐食性の低下という、好ましくない
結果もひきおこし、接合部の靱性を損なうから、なるべ
く避けたい。
【００１６】
〔実施例１〕ＳＵＳ３１６Ｌの水噴霧粉末（平均粒径
９．２μｍ）に、ポリプロピレンとワックスとからなる
熱可塑性バインダーを９．５重量％加え、１５０℃で混
練してペレット化した。
９．２μｍ）に、ポリプロピレンとワックスとからなる
熱可塑性バインダーを９．５重量％加え、１５０℃で混
練してペレット化した。
【００１７】このペレットを用いて図２に示す部品(１
Ａおよび２Ａ)をそれぞれ射出成形してグリーン体を得
た。 部品Ｂは、厚さが１．０mmのものと２．０mmのも
のと、２種用意した。
Ａおよび２Ａ)をそれぞれ射出成形してグリーン体を得
た。 部品Ｂは、厚さが１．０mmのものと２．０mmのも
のと、２種用意した。
【００１８】上記のグリーン体を、窒素ガス雰囲気下に
最終温度４０５℃まで加熱してブラウン体とした。 こ
のときの脱脂率は、１Ｂが９５．４％、２Ｂが９６．３
％であった。
最終温度４０５℃まで加熱してブラウン体とした。 こ
のときの脱脂率は、１Ｂが９５．４％、２Ｂが９６．３
％であった。
【００１９】部品(１Ｂ）および(２Ｂ）を組み合わせ、
アルゴンガス雰囲気下に１３５０℃に２時間加熱するこ
とにより焼結を行なった。 焼結製品について、部品
(１Ｃ)のたわみ量（図３において「ｄ」であらわした距
離）を測定した。
アルゴンガス雰囲気下に１３５０℃に２時間加熱するこ
とにより焼結を行なった。 焼結製品について、部品
(１Ｃ)のたわみ量（図３において「ｄ」であらわした距
離）を測定した。
【００２０】比較のため、グリーン体の段階で組み合わ
せ、脱脂および焼結をした場合についても実験した。
それらの結果を、表１に示す。
せ、脱脂および焼結をした場合についても実験した。
それらの結果を、表１に示す。
【００２１】 表１ 区 分 接合対象 部品Ｂの厚さ たわみ量 実施例 ブラウン体 １mm ０．０３mm 〃 〃 ２mm ０．０２mm 比較例 グリーン体 １mm ０．１６mm 〃 〃 ２mm ０．１３mm 接合強度には、実用上問題となる差はなかった。
【００２２】〔実施例２〕実施例１のペレットを材料と
し、射出成形により図２に示すものと同じ組み合わせの
部品を製造した。 ただし、部品Ｂの厚さを５．０mmま
たは８．０mmと厚くし、それに伴って部品ＡのＢを受け
止める部分の凹みを深くした。
し、射出成形により図２に示すものと同じ組み合わせの
部品を製造した。 ただし、部品Ｂの厚さを５．０mmま
たは８．０mmと厚くし、それに伴って部品ＡのＢを受け
止める部分の凹みを深くした。
【００２３】窒素ガス雰囲気下に４０８℃に加熱しての
脱脂、およびアルゴンガス雰囲気下に１３５５℃に２時
間加熱する焼結を経て、金属粉末焼結製品を得た。 比
較のため、この場合もグリーン体どうし接合する従来例
も加えた。
脱脂、およびアルゴンガス雰囲気下に１３５５℃に２時
間加熱する焼結を経て、金属粉末焼結製品を得た。 比
較のため、この場合もグリーン体どうし接合する従来例
も加えた。
【００２４】各焼結製品について、部品ＡおよびＢの接
合部付近のＣ量を分析して、表２に示す値を得た。
合部付近のＣ量を分析して、表２に示す値を得た。
【００２５】 表２ 区 分 接合対象 部品Ｂの厚さ 接合部Ｃ量 実施例 ブラウン体 ５mm ０．００８％（重量） 〃 〃 ８mm ０．０１０％ 比較例 グリーン体 ５mm ０．０４５％ 〃 〃 ８mm ０．０８８％ 原料粉末中のＣ量は０．０１０％以下であるから、比較
例にみられる高いＣ量は、バインダーに由来するものと
考えられる。
例にみられる高いＣ量は、バインダーに由来するものと
考えられる。
【００２６】〔実施例３〕図４に示す２箇のグリーン体
(４Ａおよび５Ａ)すなわち金属粉末射出成形体をＳＵＳ
３１６Ｌの粉末で製造し、実施例２と同じ条件で脱脂し
たのち、得られたブラウン体（４Ｂおよび５Ｂ）を図５
に示すように組み合わせ、少しスリ合わせ(円周方向に
回して)を行なってから同じ条件で焼結してエアバルブ
部品を得た。この製品の接合部の接合率は９０％以上で
あって実用的な気密が保たれ、かつ寸法精度が高く、仕
上げ加工をほとんど必要としなかった。
(４Ａおよび５Ａ)すなわち金属粉末射出成形体をＳＵＳ
３１６Ｌの粉末で製造し、実施例２と同じ条件で脱脂し
たのち、得られたブラウン体（４Ｂおよび５Ｂ）を図５
に示すように組み合わせ、少しスリ合わせ(円周方向に
回して)を行なってから同じ条件で焼結してエアバルブ
部品を得た。この製品の接合部の接合率は９０％以上で
あって実用的な気密が保たれ、かつ寸法精度が高く、仕
上げ加工をほとんど必要としなかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明の製造方法は、複雑な形状をもっ
た金属粉末焼結体を製造するに当って、２箇以上の粉末
射出成形体を組み合わせてから脱脂するのでなく、別々
に脱脂してから組み合わせるという工程を選択すること
により、脱脂工程での部品の変形を回避して寸法精度の
高い製品を得ることを可能にする。 本発明に従えば、
部品の接合部付近のように、バインダーが分解して生成
した炭素分が残りやすい部分においても、Ｃ濃度が高く
なることがなく、局部的に高いＣ濃度がひきおこす耐食
性の低下などの問題がなくなる。
た金属粉末焼結体を製造するに当って、２箇以上の粉末
射出成形体を組み合わせてから脱脂するのでなく、別々
に脱脂してから組み合わせるという工程を選択すること
により、脱脂工程での部品の変形を回避して寸法精度の
高い製品を得ることを可能にする。 本発明に従えば、
部品の接合部付近のように、バインダーが分解して生成
した炭素分が残りやすい部分においても、Ｃ濃度が高く
なることがなく、局部的に高いＣ濃度がひきおこす耐食
性の低下などの問題がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の金属粉末焼結体の製造方法を示す工
程図。
程図。
【図２】 本発明の試験例で製造した部品の形状を示す
斜視図。
斜視図。
【図３】 図２の部品を組み合わせ焼結して得た製品の
断面図。
断面図。
【図４】 本発明の実施例で製造したエアバルブの部品
形状を示す斜視図。
形状を示す斜視図。
【図５】 図４のエアバルブ製品の断面図。
１Ａ，２Ａ；４Ａ，５Ａ グリーン体 １Ｂ，２Ｂ；４Ｂ，５Ｂ ブラウン体 １Ｃ，２Ｃ 焼結体 ３ 焼結製品
Claims (3)
- 【請求項１】 金属粉末に熱可塑性樹脂等のバインダー
を加え射出成形してグリーン体を形成し、このグリーン
体を加熱などの方法により脱脂してブラウン体を得、二
以上のブラウン体を組み合わせて焼結することにより、
それらが一体となった焼結体を得ることからなる金属粉
末焼結体の製造方法。 - 【請求項２】 グリーン体の脱脂を、バインダー除去率
３０％以上９８％以下となるように行なう請求項１の製
造方法。 - 【請求項３】 金属粉末として、ステンレス鋼、高速度
工具鋼、耐熱鋼、チタンまたはチタン合金、軟磁性合
金、純鉄、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金
および低熱膨張合金からえらんだ合金の粉末を使用して
行なう請求項１の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5951395A JPH08260005A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5951395A JPH08260005A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08260005A true JPH08260005A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13115426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5951395A Pending JPH08260005A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 金属粉末焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08260005A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016936A1 (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Injex Corporation | Metal sintere body and production method thereof |
| US6322746B1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-11-27 | Honeywell International, Inc. | Co-sintering of similar materials |
| US7237730B2 (en) | 2005-03-17 | 2007-07-03 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Modular fuel nozzle and method of making |
| US7543383B2 (en) | 2007-07-24 | 2009-06-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method for manufacturing of fuel nozzle floating collar |
| US8904800B2 (en) | 2007-06-29 | 2014-12-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Combustor heat shield with integrated louver and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP5951395A patent/JPH08260005A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016936A1 (en) * | 1998-09-18 | 2000-03-30 | Injex Corporation | Metal sintere body and production method thereof |
| US6428595B1 (en) | 1998-09-18 | 2002-08-06 | Injex Corporation | Metal sintere body and production method thereof |
| US6322746B1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-11-27 | Honeywell International, Inc. | Co-sintering of similar materials |
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| US7543383B2 (en) | 2007-07-24 | 2009-06-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method for manufacturing of fuel nozzle floating collar |
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