DE19925197A1

DE19925197A1 - Spritzgußfähige Metallpulverzusammensetzung und Spritzguß- und Sinterverfahren unter Verwendung einer derartigen Zusammensetzung

Info

Publication number: DE19925197A1
Application number: DE19925197A
Authority: DE
Inventors: Yoshimitsu Kankawa
Original assignee: Mold Research Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: DE19925197C2; JP2955754B1; US6051184A; JPH11343503A

Abstract

Eine spritzgießfähige Metallpulverzusammensetzung, welche keine Entbindeverformung bewirkt, wird erhalten. Diese Zusammensetzung besteht aus einem Metallpulver und einem organischen Bindemittel. Die Komponenten, welche das organische Bindemittel bilden, sind: DOLLAR A a. Polyoxymethylen mit einer Vikat-Erweichungstemperatur A >= 150 DEG C, DOLLAR A b. Polypropylen mit einer Vikat-Erweichungstemperatur B >= 130 DEG C, DOLLAR A c. eine organische Verbindung, deren Viskosität bei der Vikat-Erweichungstemperatur A nicht mehr als 200 mPaÈs beträgt, und DOLLAR A d. ein thermoplastisches Harz, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht höher als B ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Tech nik zum Herstellen eines nach einem Spritzgußverfah ren geformten Körpers aus Metallpulver und kann zum Herstellen eines gesinterten Produkts aus dem geform ten Körper, und insbesondere bezieht sie sich auf die chemische Aufbereitung eines organischen Bindemit tels, das bei einem derartigen Spritzgußverfahren verwendet wird.

In den letzten Jahren wurde zur Formung von Metall produkten mit komplizierter Gestalt ein Spritzgußver fahren verwendet. Dieses Spritzgußverfahren umfaßt die Schritte des Hinzufügens verschiedener organi scher Verbindungen und thermoplastischer Harze zu ei nem Metallpulver, um diesem eine Fließfähigkeit zu verleihen, des Erwärmens und Kneten der Mischung, des Spritzgießens von dieser als einem Rohmaterial für die Formung, und des Entbindens und Sinterns des ge formten Körpers, wodurch ein gesintertes Produkt er halten wird. Für spritzgußfähige Zusammensetzungen, welche bisher verwendet wurden, insbesondere spritz gußfähige Zusammensetzungen, die Metallpulver verwen den, wurden in den meisten Fällen von Polyäthylen, Polypropylen, Metacrylsäureester-Copolymeren und Äthylenvinylacetat-Copolymer als Verbindungen mit ho hem Molekulargewicht und Paraffin, Karnaubawachs usw. als Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht Ge brauch gemacht, um Bindemittel zu erhalten.

Wenn diese verwendet werden, ist jedoch, da der Pro zentsatz des Entbindens niedrig ist, wenn nicht die thermische Entbindungstemperatur hoch ist, der Nach teil gegeben, daß der restliche Kohlenstoffgehalt des gesinterten Körpers hoch ist. Da weiterhin die ther mische Verformungstemperatur eines als Bindemittel verwendeten Harzes niedrig ist, besteht der andere Nachteil, daß die Verformung, welche während des thermischen Entbindens auftritt, groß ist. Weiterhin ist der Wirkungsgrad gering, da das Entbinden und das Sintern in verschiedenen Öfen durchgeführt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gesinterten Körper zu schaffen, welcher keine Defekte aufweist, durch Verwenden einer spritzgußfähigen Zu sammensetzung, welche ein hohes thermisches Zerset zungsvermögen aufweist und welche kaum eine thermi sche Entbindungsverformung bewirkt während des Erwär mens in einem Metallpulver-Spritzgußverfahren, wo durch in großem Maße die für das herkömmliche thermi sche Entbinden und Sintern benötigte Zeit reduziert wird.

Gemäß der Erfindung wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren, bei welchem eine Mi schung eines Metallpulvers und eines organischen Bin demittels als ein Ausgangsmaterial verwendet und dann einem Spritzgußvorgang unterzogen wird, und der ge formte Körper dann entbunden und gesintert wird, um ein beabsichtigtes Produkt zu ergeben, die Komponen ten des organischen Bindemittels für das Metallpulver sind: (a) Polyoxymethylen, (b) Polypropylen, (c) eine organische Verbindung, dessen Viskosität bei der Vi kat-Erweichungstemperatur des Polyoxymethylens gleich 200 mPa.s oder weniger ist, und (d) ein thermoplasti sches Harz, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht höher ist als die Vikat-Erweichungstemperatur des Po lyoxymethylens, wodurch das Problem gelöst wird.

D.h., gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Sub stanz, die zusammengesetzt ist aus einem Polypropy len, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht gerin ger als 150°C ist, einem Polypropylen, dessen Vikat- Erweichungstemperatur nicht geringer als 130°C ist, einem organischen Bindemittel, dessen Viskosität bei der Vikat-Erweichungstemperatur des Polyoxymethylens nicht größer als 200 mPa.s ist, und einem thermopla stischen Harz, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht höher als die des Polypropylens, als ein Binde mittel zu einem Metallpulver hinzugefügt, die Mi schung dann dem Spritzgußverfahren unterzogen, der hierdurch erhaltene geformte Körper direkt in einen Sinterofen eingebracht, in welchem er auf eine Tempe raturanstiegsgeschwindigkeit von 5 bis 150°C/h zwi schen Behandlungstemperaturen von 50 und 600°C und bei Drücken von 0,1 bis 500 Torr erwärmt wird, die Temperatur dann für eine weitere Erwärmung mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 50 bis 400°C/h bis zu einer maximalen Temperatur von etwa 1500°C er höht, wodurch ein gesinterter Metallkörper in kurzer Zeit erhalten wird, welcher keine Defekte wie eine Verformung, Blasen und Risse aufweist und dessen restlicher Kohlenstoffgehalt des Bindemittels sehr gering ist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist das als die orga nische Bindemittelkomponente (a) verwendete Polyoxy methylen eine unerläßliche Substanz dahingehend, daß es die Festigkeit des geformten Körpers erhöht, eine Verformung des geformten Körpers verhindert, welche beim Sintern bei Temperaturen von nicht mehr als 600°C auftritt, und nach dem Sintern nicht übrig bleibt. Mit anderen Worten, die charakteristische Ei genschaft dieser Komponente, deren Vikat-Erweichungs temperatur nicht niedriger als 150°C ist und welche nicht während des thermischen Spaltens übrig bleibt, kann kaum in irgendeiner Substanz mit Ausnahme von Polyoxymethyl gefunden werden. Wenn die Menge von hinzugefügtem Polyoxymethylen weniger als 5 vol% ist, ist die Festigkeit des geformten Körpers niedrig, und die Verformung bei Temperaturen von nicht mehr als 600°C beim Sintern nimmt zu. Wenn die Menge von hin zugefügtem Polyoxymethylen 20 vol% übersteigt, muß die Spritzguß-Temperatur erhöht werden, wobei die Neigung auftritt, Defekte in dem geformten Körper zu erzeugen. Weiterhin führt ein kräftiges thermisches Spalten bei Temperaturen von nicht mehr als 600°C beim Sintern zu Rissen und Blasen. Wenn die Vikat- Erweichungstemperatur des verwendeten Polyoxymethy lens niedriger als 150°C ist, verformt sich der ge formte Körper in einem Temperaturbereich von nicht mehr als 600°C beim Sintern.

Das als die Komponente (b) des organischen Binders nach der Erfindung verwendete Polypropylen verleiht dem geformten Körper Zähigkeit und verhindert ein Spalten während des Sinterns und eine Trennung von hinzugefügten Verbindungen mit niedrigem Schmelz punkt. Dieses Harz hat auch ein charakteristisches Merkmal derart, daß es nach dem Sintern nicht übrig bleibt. Eine ähnliche Eigenschaft wird bei Polyäthy len und Äthylenvinylacetat-Copolymer gefunden, aber ihre Vikat-Erweichungstemperaturen sind nicht höher als 130°C, so daß sie nicht verwendet werden können. Wenn die Menge von hinzuzufügendem Polypropylen weni ger als 10 vol% ist, findet ein Ausschwitzen von Wachs in einem großen Ausmaß während des Formens statt, was zu Defekten in dem gesinterten Körper führt. Wenn weiterhin die Menge von hinzuzufügendem Polypropylen 40 vol% überschreitet, wird die Verfor mung des geformten Körpers bei nicht mehr als 600°C während des Sinterns größer. Wenn die Vikat- Erweichungstemperatur des verwendeten Polypropylens geringer als 130°C ist, verformt sich der geformte Körper in einem Temperaturbereich von nicht mehr als 600°C beim Sintern.

Wenn weiterhin eine organische Verbindung, welche die Komponente (c) ist, deren Viskosität bei der Vikat- Erweichungstemperatur des Polyoxymethylens nicht mehr als 200 mPa.s ist, verwendet wird, tritt sie zu der Oberfläche des geformten Körpers aus und verhindert, daß der geformte Körper sich bei Temperaturen von nicht mehr als 600°C beim Sintern verformt, reißt und Blasen bildet. Wenn eine organische Verbindung ver wendet wird, deren Viskosität in den Temperaturbe reich der Vikat-Erweichungstemperatur des Polyoxyme thylens mehr als 200 mPa.s ist, wird das Ausschwitzen von Wachs aus dem geformten Körper in einem Tempera turbereich von nicht mehr als 600°C beim Sintern sel ten gefunden, so daß Mängel wie Risse und Blasen in dem gesinterten Körper auftreten.

Hinsichtlich einer organischen Verbindung (Komponente c) bei der vorliegenden Erfindung wird Gebrauch ge macht von einer oder mehreren Substanzen, die ausge wählt sind aus der Gruppe bestehend aus Fettsäuree stern, Fettsäureamiden, Phthalsäureestern, Paraffin, Mikrokristallinwachs, Polyäthylenwachs, Prolypropy lenwachs, Karnaubawachs, Montanwachs, Urethanwachs, Maleinsäureanhydrid-Denaturierungswachs und Polygly kolverbindungen. Wenn die Menge der hinzugefügten or ganischen Verbindung geringer als 40 vol%, nimmt die Fließfähigkeit während des Formens ab, wodurch Brüche oder Risse in dem geformten Körper bewirkt werden. Wenn weiterhin die hinzuzufügende Menge 89 vol% über schreitet, besteht die Neigung, daß sich Grate auf einem geformten Körper bilden, wodurch dessen Festig keit abnimmt.

Schließlich verleiht das Hinzufügen eines thermopla stischen Harzes wie der Komponente (d), deren Vikat- Erweichungstemperatur nicht höher als die des Poly propylens (b) ist, dem geformten Körper eine Ge schmeidigkeit, wodurch verhindert wird, daß Defekte wie Schweißstellen und Luftblasen während des Formens auftreten. Wenn die Menge des hinzugefügten ther moplastischen Harzes (d) geringer ist als 5 vol%, führt dies zu einer Erhöhung der Viskosität des ge formten Körpers und zur Erzeugung von Defekten wie Schweißstellen und Luftblasen während des Formens. Wenn weiterhin die Menge des hinzugefügten thermopla stischen Harzes (b) 30 vol% überschreitet, ist der geformte Körper geschmeidig und seine Verformung bei einer Temperatur, die nicht höher als 600°C während des Sinterns ist, wird verstärkt. Hinsichtlich dieses thermoplastischen Harzes (d) kann Gebrauch gemacht werden von einer oder mehreren Substanzen, die ausge wählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyäthylen, einem amorphen Polyolefin, Äthylenvinylacetat- Copolymer, Acrylharz, Polyvinyl-Butyralharz und Gly cidyl-Metacrylatharz.

Wenn die Summe der Komponenten (a), (b), (c) und (d) des organischen Bindemittels nach der vorliegenden Erfindung weniger als 30 vol% relativ zu dem Metall pulver beträgt, hat der geformte Körper die Neigung, spröde zu sein. Wenn weiterhin die Summe der Kompo nenten (a), (b), (c) und (d) des organischen Binde mittels nach der vorliegenden Erfindung 60 vol% über schreitet, hat der geformte Körper die Neigung, sich in einem Temperaturbereich von nicht mehr als 600°C beim Sintern zu verformen.

Um eine spritzgußfähige Zusammensetzung vorzuberei ten, wird ein organisches Bindemittel bestehend aus den Komponenten (a), (b), (c) und (d) zusammen mit einem Metallpulver geknetet unter Verwendung einer schubweise oder kontinuierlich arbeitenden Knetma schine, und die Mischung wird in wenige Millimeter pulverisiert, einem Spritzgußvorgang unterzogen, gesintert unter Verwendung eines Sinterofens allein ohne einen Entbindungsofen, nachbehandelt, falls er forderlich, wodurch ein Produkt erhalten wird. Beim Sintern des geformten Körpers wird der Druck bei ei ner Temperatur zwischen 50°C und 600°C auf 0,1 bis 500 Torr eingestellt, wodurch die hinzugefügte orga nische Verbindung (c) zu der Oberfläche des geformten Körpers entweicht und verdampft. Wenn der Druck ge ringer als 0,1 Torr ist, verdampft die organische Verbindung (c), bevor sie zu der Oberfläche des ge formten Körpers entweicht, so daß sie Risse oder Bla sen in dem geformten Körper bewirkt. Wenn der Druck 500 Torr überschreitet, entweicht die organische Ver bindung (c) kaum und die ungenügende Entfernung der organischen Verbindung (c) aus dem geformten Körper bewirkt Brüche oder Blasen in dem geformten Körper während des thermischen Spaltens des Polyoxymethylens (a), Polypropylens (b) und des thermoplastischen Har zes (d).

Bezüglich der Metallpulver, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, können Pulver aus rost freiem Stahl, Eisenmaterial, Titan, Kupfer, Nickel usw. genannt werden. Die durchschnittliche Teilchen größe von zu verwendenden Metallpulvern beträgt vor zugsweise 1 bis 30 µm. Wenn die Teilchengröße des Me tallpulvers nicht größer als 1 µm ist, muß eine grö ßere Menge des für die Formung erforderlichen Binde mittels verwendet werden, wodurch die Tendenz be steht, daß Defekte wie Verformung, Risse und Blasen während des Entbindens erzeugt werden. Wenn weiterhin die durchschnittliche Teilchengröße nicht kleiner als 30 µm ist, besteht die Neigung, daß das Pulver und das Bindemittel sich während des Formens trennen und die Dichte ist nach dem Sintern geringer, so daß die Festigkeit des erhaltenen gesinterten Körpers eben falls geringer ist.

Die obige Zusammensetzung nach der Erfindung wird ei nem Spritzgußvorgang unterzogen, der erhärtete ge formte Körper wird direkt in einen Sinterofen einge bracht, in welchem er bei einer Temperaturanstiegsge schwindigkeit von 5 bis 150°C/h zwischen Verarbei tungstemperaturen von 50 bis 600°C bei einem Druck von 0,1 bis 500 Torr erwärmt wird, die Temperatur dann mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 50 bis 400°C/h angehoben, so daß er bei 900 bis 1500°C gesintert wird, wodurch ein gesinterter Körper ohne Defekte wie Verformung, Blasen und Rissen und sehr wenig restlichem Kohlenstoff von dem Bindemittel in kurzer Zeit erhalten werden kann. In diesem Fall wird, wenn die Sintertemperatur nicht höher als 900°C ist, der gesinterte Körper nicht ausreichend dicht. Wenn die maximale Temperatur 1500°C überschreitet, besteht die Gefahr, daß der geformte Körper geschmol zen wird; Sorgfalt sollte angewendet werden.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche zeigt, wie ein geformter Körper in einen Ofen ein gebracht wird.

Die Erfindung wird nun genauer beschrieben mit Bezug auf Ausführungsbeispiele von dieser und vergleichende Beispiele, aber die Erfindung ist hierauf nicht be schränkt.

Beispiel 1

Zuerst wurden Polyoxymethylen und Polypropylen in ei nen Druckkneter getan und bei 160°C geschmolzen. Da nach wurden SUS316L-Pulver (durchschnittliche Teil chengröße: 10 µm), Paraffin (Schmelzpunkt 63°C), Po lypropylen und Polyvinylbutyral in den Kneter einge bracht und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulverisiert, um eine formbare Zusammensetzung zu erhalten. Dann wurde die se bei einer Formungstemperatur von 150°C einem Spritzgießvorgang unterzogen, um einen geformten Kör per zu erhalten, welcher 4 mm dick, 10 mm breit und 60 mm lang war.

Formbare Zusammensetzung
SUS316L-Pulver	100 Gewichtsteile
Gesamte Menge an Bindemittel	7,8 Gewichtsteile

Bindemittelaufbereitung
Polyoxymethylen (Vikat-Erweichungstemperatur 157°C)	10,0 vol%
Polypropylen (Vikat-Erweichungstemperatur 150°C)	20,0 vol%
Paraffinwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	40,0 vol%
Polypropylenwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	10,0 vol%
Polyvinylbutyral (Vikat-Erweichungstemperatur: nicht höher als 80°C)	20,0 vol%

Beispiel 2

Zuerst wurden Polyoxymethylen und Polypropylen in ei nen Druckkneter getan und bei 160°C geschmolzen. Da nach wurden SUS316L-Pulver (durchschnittliche Teil chengröße: 12 µm), Paraffinwachs (Schmelzpunkt 46°C), Karnaubawachs und Polybuthyl-Metacrylat in den Kneter getan und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulverisiert, um eine formbare Zusammensetzung zu erhalten. Dann wurde die se bei einer Formungstemperatur von 170°C einem Spritzgießvorgang unterzogen, um einen geformten Kör per zu erhalten, welcher 4 mm dick, 10 mm breit und 60 mm lang war.

Formbare Zusammensetzung
SUS304-Pulver	100 Gewichtsteile
Gesamtmenge an Bindemittel	7,8 Gewichtsteile

Bindemittelaufbereitung
Polyoxymethylen (Vikat-Erweichungstemperatur 157°C)	20,0 vol%
Polypropylen (Vikat-Erweichungstemperatur 150°C)	20,0 vol%
Paraffinwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	40,0 vol%
Karnaubawachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	10,0 vol%
Polybutyl-Methacrylat (Vikat-Erweichungstemperatur: nicht höher als 80°C)	10,0 vol%

Beispiel 3

Zuerst wurden Polyoxymethylen und Polypropylen in ei nen Druckkneter getan und bei 160°C geschmolzen. Da nach wurden 8% Eisen-Nickel-Pulver (durchschnittliche Teilchengröße: 8 µm), Glycidyl-Methacrylat, Paraffin wachs (Schmelzpunkt 63°C) und Urethanwachs in den Kneter eingebracht und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulve risiert, um eine formbare Zusammensetzung zu erhal ten. Dann wurde diese bei einer Formungstemperatur von 160°C einem Spritzgießvorgang unterzogen, um ei nen geformten Körper zu erhalten, welcher 4 mm dick, 10 mm breit und 60 mm lang war.

Formbare Zusammensetzung
2% Eisen-Nickel-Pulver	100 Gewichtsteile
Gesamtmenge an Bindemitteln	7,0 Gewichtsteile

Bindemittelaufbereitung
Polyoxymethylen (Vikat-Erweichungstemperatur 157°C)	10,0 vol%
Polypropylen (Vikat-Erweichungstemperatur 150°C)	20,0 vol%
Paraffinwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	45,0 vol%
Karnaubawachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	15,0 vol%
Glycidyl-Methacrylat (Vikat-Erweichungstemperatur: nicht höher als 100°C)	10,0 vol%

Vergleichsbeispiel 1

Wie bei den Beispielen 1 bis 3 wurden zuerst Äthylen vinylacetat-Copolymer, welches ein thermoplastisches Harz ist, Polystryrol und Polybuthyl-Methacrylat in einen Druckkneter getan, in welchem sie bei 160°C ge schmolzen wurden. Danach wurde SUS316L-Pulver (durch schnittliche Teilchengröße: 10 µm) und Paraffinwachs (Schmelzpunkt 46°C) in den Kneter eingebracht und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulverisiert, um eine form bare Zusammensetzung zu erhalten. Dann wurde diese bei einer Formungstemperatur von 140°C einem Spritz gießvorgang unterzogen, um einen geformten Körper zu erhalten, welcher 4 mm dick, 10 mm breit und 60 mm lang war.

Bindemittelaufbereitung
Äthylenvinylacetat-Copolymer (Vikat-Erweichungstemperatur 157°C)	20,0 vol%
Polystyrol (Vikat-Erweichungstemperatur 120°C)	15,0 vol%
Polybutyl-Methacrylat (Vikat-Erweichungstemperatur nicht höher als 80°C)	15 vol%
Paraffinwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	50,0 vol%

Vergleichsbeispiel 2

Zuerst wurden Äthylenvinylacetat-Copolymer, welches ein thermoplastisches Harz ist, und ein Polyäthylen hoher Dichte in einen Druckkneter getan, in welchem sie bei 160°C geschmolzen wurden. Danach wurden SUS316L-Pulver (durchschnittliche Teilchengröße: 10 µm) und Paraffinwachs (Schmelzpunkt 46°C) in den Kne ter eingebracht und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulveri siert, um eine formbare Zusammensetzung zu erhalten. Dann wurde diese bei einer Formungstemperatur von 140°C einem Spritzgießvorgang unterzogen, um einen geformten Körper zu erhalten, der 4 mm dick, 10 mm breit und 60 mm lang war.

Formbare Zusammensetzung
SUS316L-Pulver	100 Gewichtsteile
Gesamtmenge an Bindemittel	7,8 Gewichtsteile

Bindemittelaufbereitung
Äthylenvinylacetat-Copolymer (Vikat-Erweichungstemperatur 57°C)	25,0 vol%
Hochdichtes Polyäthylen	25,0 vol%
Paraffinwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	50,0 vol%

Vergleichsbeispiel 3

Zuerst wurden Polyoxymethylen und Polypropylen in ei nen Druckkneter getan und bei 160°C geschmolzen. Da nach wurden SUS316L-Pulver (durchschnittliche Teil chengröße: 10 µm), Paraffinwachs (Schmelzpunkt 46°C) und Polyvinylbutyral in den Kneter eingebracht und während 40 Minuten geknetet. Der geknetete Körper wurde herausgenommen und pulverisiert, um eine form bare Zusammensetzung zu erhalten. Dann wurde diese bei einer Formungstemperatur von 150°C einem Spritz gießvorgang unterzogen, um einen geformten Körper mit 4 mm Dicke, 10 mm Breite und 60 mm Länge zu erhalten.

Formbare Zusammensetzung
SUS316L-Pulver	100 Gewichtsteile
Gesamtmenge an Bindemitteln	7,8 Gewichtsteile

Bindemittelaufbereitung
Polyoxymethylen (Vikat-Erweichungstemperatur 157°C)	10,0 vol%
Polypropylen (Vikat-Erweichungstemperatur 150°C)	20,0 vol%
Polypropylenwachs (Viskosität beträgt nicht mehr als 100 mPa.s bei einer Vikat-Erweichungstemperatur von 157°C)	50,0 vol%
Polyvinyl-Butyral (Vikat-Erweichungstemperatur nicht höher als 80°C))	20,0 vol%

Die spritzgußgeformten Körper, die in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhalten wurden, wurden jeweils in einem Ofen gesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, erwärmt, wobei die Temperatur in dem Ofen bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 30°C/h von 50°C auf 260°C an einer Stickstoffat mosphäre von 5 Torr angehoben wurde, dann wurde die Temperatur mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 50°C/h von 260° auf 400°C angehoben und danach all mählich um 50 bis 400°C/h angehoben, und eine Sinte rung wurde bewirkt bei den jeweils erreichten maxima len Temperaturen. In dem Ofen wurde der geformte Kör per an seinen gesamten überliegenden Längsendberei chen auf einem Paar von Stützen 2, 3 wie Brückenträ gern gestützt, und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Defekten und die Größe der Verformung (Abweichung usw.) des geformten Körpers nach dem Sintern wurde beobachtet. Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 ge zeigt.

Tabelle 1

Zufriedenstellende geformte Körper wurden in den obi gen Vergleichsbeispielen 1 bis 3 nicht erhalten, wäh rend solche in den Beispielen 1 bis 3 keine Abnormi täten hatten und daher wurden sie sorgfältig gesin tert bei einer maximalen Temperatur von nicht mehr als 1500°C. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Anhand der Ergebnisse der Beispiele und Vergleichs beispiele ist ersichtlich, daß in dem Fall der Ver gleichsbeispiele 1 und 2, da davon ausgegangen wird, daß Formungsdefekte aus der Abwesenheit von Polyoxy methylen und Polypropylen resultieren, festzustellen ist, daß die erste Komponente (a) des organischen Bindemittels ein Polyoxymethylen sein sollte, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht niedriger als 150°C ist, und die zweite Komponente (b) ein Polypropy len sein sollte, dessen Vikat-Erweichungstemperatur nicht niedriger als 130°C ist, und in dem Fall des Vergleichsbeispiels 3, da angenommen wird, daß Defek te aus der übermäßig hohen Viskosität des Polypropy len-Wachses resultieren, welches die Komponente (c) ist, ist festzustellen, daß die Viskosität der or ganischen Verbindung, welche die dritte Komponente (c) ist, nicht mehr als 200 mPa.s bei der Vikat- Erweichungstemperatur der ersten Komponente (a) be tragen sollte. Weiterhin ist es als ein bekanntes Er fordernis betreffend diesen Typ von Zusammensetzung leicht verständlich, daß es erforderlich ist, daß die Vikat-Erweichungstemperatur des thermoplastischen Harzes, welches die vierte Komponente (d) ist, nicht höher ist als die der zweiten Komponente (b).

Betreffend die Komponenten des organischen Bindemit tels ist in Tabelle 3 ein Beispiel gezeigt, bei wel chem die organische Verbindung (c) in der Zusammen setzung des Beispiels 1, bei dem SUS316L als ein Me tallpulver verwendet wird, allein aus Paraffinwachs besteht, wobei die Verhältnisse der Komponenten ver ändert werden.

Tabelle 3

Bei den obigen Verhältnissen wurden für die Beispiele 4 bis 6 keine Defekte wie Risse und Blasen in dem ge formten Körper, dem entbundenen Körper und dem gesin terten Körper beobachtet.

Beim Vergleichsbeispiel 4 traten eine Verformung und Blasenbildung während des Entbindevorgangs auf. Dies bedeutet, daß, da die prozentuale Zugabe des Binde mittels mit 72 vol% übermäßig hoch ist, die gesamte Komposition ihre Eigenschaften als eine wesentliche organische Bindemittelphase zeigt, wobei die plasti sche Verformung überall erscheint.

Beim Vergleichsbeispiel 5 trat die Verformung während des Entbindevorgangs auf. In diesem Fall wird ange nommen, daß die Ursache darin besteht, daß, während die prozentuale Zugabe des Bindemittels so relativ hoch wie 60 vol% ist, das Polyoxymethylen, welches zur Erhöhung der Festigkeit des geformten Körpers mehr als die gesamte Menge der Bindemittel beiträgt, in einer abnorm geringen Menge von 3 vol% vorliegt.

Beim Vergleichsbeispiel 6 wurden Luftblasen und Risse während des Spritzgießvorgangs erzeugt. Es wird ange nommen, daß der Grund hierfür sich aus dem Umstand ergibt, daß, da das Polypropylen, welches dem geform ten Körper Zähigkeit verleiht, in einer geringen Men ge von nur 5 vol% vorliegt, das Wachs während des Formens ausschwitzt.

Beim Vergleichsbeispiel 7 konnte das Metallpulver nicht in der diesem hinzugefügten organischen Verbin dung dispergieren. Dies ergibt sich daraus, daß die prozentuale Zugabe von organischen Bindemitteln mit 25 vol% extrem klein ist.

Nach allem zeigen diese Ergebnisse, daß der Prozent satz des dem Metallpulver zugegebenen organischen Bindemittels und die Verhältnisse der Komponenten des organischen Bindemittels, innerhalb der geeigneten Bereiche sind.

Wie insoweit beschrieben wurde, ermöglicht es die spritzgußfähige Metallpulverzusammensetzung nach der Erfindung, anders als die herkömmliche, einen entbun denen Körper in gutem Zustand in kurzer Zeit zu er halten, welcher keine Verformung sowie keine Risse, Blasen usw. nach dem Entbindevorgang aufweist. Als eine Folge kann ein gesinterter Körper, welcher in seiner dimensionalen Genauigkeit überlegen ist, in einer kurzen Zeit erhalten werden.

Claims

1. Spritzgießfähige Metallpulverzusammensetzung, welche ein Metallpulver und ein organisches Bin demittel aufweist, worin die Komponenten, welche das organische Bindemittel bilden, sind:

a. Polyoxymethylen mit einer Vikat- Erweichungstemperatur A ≧ 150°C,
b. Polypropylen mit einer Vikat- Erweichungstemperatur B ≧ 130°C,
c. eine organische Verbindung, deren Viskosität bei der Vikat-Erweichungstemperatur A nicht mehr als 200 mPa.s beträgt, und
d. ein thermoplastisches Harz, dessen Vikat- Erweichungstemperatur nicht höher als B ist.

2. Spritzgießfähige Metallpulverzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Bindemittel mit den Komponenten (a), (b), (c) und (d) in einer Menge von 30 bis 60 vol% zu einem Metallpulver hinzugefügt wird, wo bei die Verhältnisse der Komponenten des organi schen Bindemittels a: 5 bis 20 vol%, b: 10 bis 40 vol%, c: 40 bis 80 vol%, d: 5 bis 30 vol% sind.

3. Spritzgießfähige Metallpulverzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung, welche die Komponente (c) ist, eine oder mehrere Substanzen sind, die aus der Gruppe bestehend aus Fettsäureestern, Fett säureamiden, Phthalsäureestern, Paraffinwachs, Polyäthylenwachs, Polypropylenwachs, Karnauba wachs, Montanwachs, Urethanwachs, Maleinsäurean hydrid-Denaturierungswachs und Polyglykol- Verbindungen ausgewählt sind.

4. Spritzgießfähige Metallpulverzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz, welches die Komponente (d) ist, aus einer oder mehreren Substanzen be steht, die aus der Gruppe bestehend aus Poly äthylen, amorphen Polyolefinen, Äthylenvinylace tat-Copolymer, Acrylharz, Polyvinyl-Butyralharz und Glycidyl-Methacrylatharz ausgewählt ist.

5. Verfahren zum Spritzgießen und Sintern von Me tallpulver, welches die Schritte des Spritzgie ßens einer spritzgießfähigen Zusammensetzung, welche aus einem Metallpulver und einem organi schen Bindemittel, bestehend aus

a. Polyoxymethylen mit einer Vikat- Erweichungstemperatur ≧ 150°C,
b. Polypropylen mit einer Vikat- Erweichungstemperatur B ≧ 130°C,
c. einer organischen Verbindung, deren Viskosi tät bei der Vikat-Erweichungstemperatur A nicht mehr als 200 mPa.s beträgt, und
d. ein thermoplastisches Harz, dessen Vikat- Erweichungstemperatur nicht höher als B ist,

Einbringen des sich ergebenden geformten Körpers in einen Sinterofen, Erwärmen des geformten Kör pers bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 5 bis 150°C/h auf Behandlungstemperaturen zwischen 50 und 600°C und auf Drücke von 0,1 bis 500 Torr, wobei die Temperatur dann für eine weitere Erwärmung mit einer Temperaturanstiegs geschwindigkeit von 50 bis 400°C/h angehoben wird, bis ein gesinterter Metallkörper bei einer Sintertemperatur von 900 bis 1500°C erhalten wird, aufweist.