JP2829164B2 - 中空体の製造方法 - Google Patents
中空体の製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属粉末を用いて中
空体を製造する方法に関するものである。
空体を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属粉末を用いて一定の形状の部材を形
成する場合、金属粉末で予め所望の形状のグリーン・ボ
ディを形成し、この後このグリーン・ボディを焼結す
る,いわゆる粉末冶金技術によることとしている。
成する場合、金属粉末で予め所望の形状のグリーン・ボ
ディを形成し、この後このグリーン・ボディを焼結す
る,いわゆる粉末冶金技術によることとしている。
【0003】かかる粉末冶金技術により中空体を製造す
る場合には、前記のように金属粉末によるグリーン・ボ
ディを中空形状に形成することが必要であり、粉末プレ
ス等の周知の技術による中空形状のグリーン・ボディの
形成は工業的には困難であるため、一般にはいわゆるス
リップキャステイングによりグリーン・ボディの形成が
行なわれている。
る場合には、前記のように金属粉末によるグリーン・ボ
ディを中空形状に形成することが必要であり、粉末プレ
ス等の周知の技術による中空形状のグリーン・ボディの
形成は工業的には困難であるため、一般にはいわゆるス
リップキャステイングによりグリーン・ボディの形成が
行なわれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるスリ
ップキャステイングによるグリーン・ボディの形成は、
液状の媒体中に金属粉末を懸濁させ、この金属粉末を含
んだ懸濁液を成形型に毛細管現象等によって吸収させる
ことにより、成形型の型面上に金属粉末層を形成させ
て、グリーン・ボディを形成するものである。
ップキャステイングによるグリーン・ボディの形成は、
液状の媒体中に金属粉末を懸濁させ、この金属粉末を含
んだ懸濁液を成形型に毛細管現象等によって吸収させる
ことにより、成形型の型面上に金属粉末層を形成させ
て、グリーン・ボディを形成するものである。
【0005】したがって、中空体の内面側を所要の形状
に形成する場合には、その外表面を所要の形状に形成し
た成形型(以下、内型という)を用いることが必要であ
り、内型の周囲全体から懸濁液を吸収させることが必要
である。
に形成する場合には、その外表面を所要の形状に形成し
た成形型(以下、内型という)を用いることが必要であ
り、内型の周囲全体から懸濁液を吸収させることが必要
である。
【0006】ところが、この種の内型においてはその体
積が小さく、一般に成形型の吸水能力は成形型の体積の
大きさに密接に関連するので、中空体の内面側を内型で
所要の形状に形成した中空体を得る場合には実用に耐え
る十分な厚さを有するものを形成することは、一般には
困難である。
積が小さく、一般に成形型の吸水能力は成形型の体積の
大きさに密接に関連するので、中空体の内面側を内型で
所要の形状に形成した中空体を得る場合には実用に耐え
る十分な厚さを有するものを形成することは、一般には
困難である。
【0007】この発明は、このような背景に基づいてな
されたもので、十分な厚さを有し,中空体の内面側を内
型で所要の形状に形成したグリーン・ボディを得ること
を目的とするものである。
されたもので、十分な厚さを有し,中空体の内面側を内
型で所要の形状に形成したグリーン・ボディを得ること
を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、水により硬化するバインダ
と金属粉末とを溶媒中で混練して泥しょう状とし、この
泥しょう状の材料を、中空体の内面側表面を形成する型
面を備えた成形型の表面に塗着させ、この泥しょう状の
材料に水を供給することを特徴とする。
に、請求項1記載の発明は、水により硬化するバインダ
と金属粉末とを溶媒中で混練して泥しょう状とし、この
泥しょう状の材料を、中空体の内面側表面を形成する型
面を備えた成形型の表面に塗着させ、この泥しょう状の
材料に水を供給することを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明によれば、泥しょう状の材
料の内側に配置された内型を経て水を供給することによ
り、泥しょう状の材料は内型の形状にしたがって硬化が
進行する。
料の内側に配置された内型を経て水を供給することによ
り、泥しょう状の材料は内型の形状にしたがって硬化が
進行する。
【0010】すなわち、体積的に制限を受ける,この種
の内型によっても、その吸水能力の如何にかかわらず、
塗着する泥しょう状材料の分量とこの材料へ供給する水
量とを確保することにより、中空体の内面側を内型で所
要の形状に形成したグリーン・ボディであって十分な厚
さを有するものを形成することができる。
の内型によっても、その吸水能力の如何にかかわらず、
塗着する泥しょう状材料の分量とこの材料へ供給する水
量とを確保することにより、中空体の内面側を内型で所
要の形状に形成したグリーン・ボディであって十分な厚
さを有するものを形成することができる。
【0011】
【実施例】以下、図面に示す実施例により本願発明を説
明するが、まず、図1〜図4により第1実施例を説明す
る。
明するが、まず、図1〜図4により第1実施例を説明す
る。
【0012】この第1実施例の製造工程は、図4に示す
とおりである。
とおりである。
【0013】以下、図4に沿って製造方法を説明する
が、この製造方法に用いる成形型としての内型および外
型や材料等は次のとおりである。
が、この製造方法に用いる成形型としての内型および外
型や材料等は次のとおりである。
【0014】まず、この実施例における外型1は、適度
な透水性を有する石膏により形成されたもので、その内
側に有底円筒状の中空体を形成するための型面1aが形
成されている(図1,図2参照)。
な透水性を有する石膏により形成されたもので、その内
側に有底円筒状の中空体を形成するための型面1aが形
成されている(図1,図2参照)。
【0015】2は内型を示し、前記外型1と同様に適度
な透水性を有する同種の石膏で形成されたものである。
な透水性を有する同種の石膏で形成されたものである。
【0016】なお、これらの外型1および内型2は、そ
の他の透水性を有する材料で形成することができ、また
これらの成形型に透水性を付与しない場合には、例えば
シリコンゴム等を用いてもよい。
の他の透水性を有する材料で形成することができ、また
これらの成形型に透水性を付与しない場合には、例えば
シリコンゴム等を用いてもよい。
【0017】この実施例において、内型2はその外形を
円柱状に形成されており、この内型2の表面にはこれを
囲んで後述の材料3が塗着される。
円柱状に形成されており、この内型2の表面にはこれを
囲んで後述の材料3が塗着される。
【0018】この内型2の表面は、材料3の内側に形成
すべき中空部分を所定の形状に正確に形成するための型
面として機能するものであり、この内型2は外型1の中
心Oと同心に配置されるものである。
すべき中空部分を所定の形状に正確に形成するための型
面として機能するものであり、この内型2は外型1の中
心Oと同心に配置されるものである。
【0019】また、外型1の内部には、後述するよう
に、金属粉末を含み,溶媒で溶解したバインダからなる
泥しょう状の材料3が充填されるものであり、この材料
3の外面側の表面はこの外型1に臨んで成形されるもの
である。
に、金属粉末を含み,溶媒で溶解したバインダからなる
泥しょう状の材料3が充填されるものであり、この材料
3の外面側の表面はこの外型1に臨んで成形されるもの
である。
【0020】この実施例における金属粉末は、ステンレ
ス鋼(JIS SUS316L)の粉末であって、その成分は表.
1に示すとおりである。
ス鋼(JIS SUS316L)の粉末であって、その成分は表.
1に示すとおりである。
【0021】また、この金属粉末はガスアトマイズ法に
よって製造された金属粉末であって、平均粒径は概ね6
μm程度のものであるが平均粒径で10μm以下であれ
ばよい。
よって製造された金属粉末であって、平均粒径は概ね6
μm程度のものであるが平均粒径で10μm以下であれ
ばよい。
【0022】
【表1】
【0023】そして、バインダとしてはアクリル樹脂系
バインダ(真比重1.05)が、また溶媒としてはアルコー
ル系溶剤(真比重0.93)が用いられる。
バインダ(真比重1.05)が、また溶媒としてはアルコー
ル系溶剤(真比重0.93)が用いられる。
【0024】これらの金属粉末、バインダおよび溶媒の
配合割合は、例えば前記金属粉末の重量を100とした場
合、バインダは5、溶媒は25である。
配合割合は、例えば前記金属粉末の重量を100とした場
合、バインダは5、溶媒は25である。
【0025】これらを用いた中空体の製造は、次のよう
に行なわれる(図4参照)。
に行なわれる(図4参照)。
【0026】まず、前記配合割合に相当するバインダを
およそ5時間撹拌しながら溶媒に十分に溶解させる。
およそ5時間撹拌しながら溶媒に十分に溶解させる。
【0027】この後、所定量の前記金属粉末の添加を行
い、金属粉末を前記バインダ中に均一に混合し、泥しょ
う状の材料3を製造する。この混合時間は例えば品川式
混合機ではおよそ30分程度である。このようにして得ら
れた泥しょう状の材料3の粘度は、例えば概ね140dPa・
Sである。
い、金属粉末を前記バインダ中に均一に混合し、泥しょ
う状の材料3を製造する。この混合時間は例えば品川式
混合機ではおよそ30分程度である。このようにして得ら
れた泥しょう状の材料3の粘度は、例えば概ね140dPa・
Sである。
【0028】そして、この泥しょう状の材料3を例えば
真空品川式混合機等に投入しておよそ8分程度脱気を行
なう。
真空品川式混合機等に投入しておよそ8分程度脱気を行
なう。
【0029】次に、このように脱気された泥しょう状の
材料3の型込め工程を行なう。
材料3の型込め工程を行なう。
【0030】この型込め工程においては、前記外型1の
型面1aに沿ってこの泥しょう状の材料3を充填し、こ
の後、泥しょう状の材料3の内側に前記外型1の中心O
と同心に内型2を挿入して配置する。
型面1aに沿ってこの泥しょう状の材料3を充填し、こ
の後、泥しょう状の材料3の内側に前記外型1の中心O
と同心に内型2を挿入して配置する。
【0031】これによって、泥しょう状の材料3は、内
型2の表面に塗着された状態となるとともに、その泥し
ょう状の材料3の外側面は外型1の型面1aに臨み、こ
の外型1に沿って成形され、前記材料3は外型1と内型
2との間で所定の形状としての有底円筒形の中空形状に
形成されている。
型2の表面に塗着された状態となるとともに、その泥し
ょう状の材料3の外側面は外型1の型面1aに臨み、こ
の外型1に沿って成形され、前記材料3は外型1と内型
2との間で所定の形状としての有底円筒形の中空形状に
形成されている。
【0032】そして、この内型2の挿入による余分の泥
しょう状の材料3を除去して、材料3の型込め工程が完
了する(図3(a)参照)。
しょう状の材料3を除去して、材料3の型込め工程が完
了する(図3(a)参照)。
【0033】前記型込め作業は、公知の充填装置を用い
て行なえば良く、また手作業により行なっても良い。
て行なえば良く、また手作業により行なっても良い。
【0034】この実施例において、このようにして形成
された泥しょう状の材料3の厚さは、概ね10mm〜20mmで
ある。
された泥しょう状の材料3の厚さは、概ね10mm〜20mmで
ある。
【0035】なお、以下この材料3において、前記外型
1の型面1a側の面を外側面3aといい、内型2側の面
を内側面3bということとする。
1の型面1a側の面を外側面3aといい、内型2側の面
を内側面3bということとする。
【0036】この後、前記外型1と内型2との間に充填
された前記材料3に水添加工程を行なう。
された前記材料3に水添加工程を行なう。
【0037】この実施例での水添加工程は、前記外型1
と内型2とを装着したまま、全体を水槽4の水W中に浸
漬させておよそ24時間程度静置することにより行なわれ
る(図1参照)。
と内型2とを装着したまま、全体を水槽4の水W中に浸
漬させておよそ24時間程度静置することにより行なわれ
る(図1参照)。
【0038】この工程においては、前記材料3の内側面
3bには前記内型2を通じて水Wが供給され、これによ
って材料3の硬化が進行し、中空体の内側の中空部分は
内型2の形状にしたがって正確に形成される。
3bには前記内型2を通じて水Wが供給され、これによ
って材料3の硬化が進行し、中空体の内側の中空部分は
内型2の形状にしたがって正確に形成される。
【0039】また、この実施例においては、前記材料3
の外側面3aにも、前記外型1を通じて水Wの供給が行
なわれ、これにより前記材料3は同時に外側面3a側か
らも硬化が進行する。
の外側面3aにも、前記外型1を通じて水Wの供給が行
なわれ、これにより前記材料3は同時に外側面3a側か
らも硬化が進行する。
【0040】すなわち、この実施例の場合、外型1に所
定の状態に充填した材料3は、水槽4中に浸漬すること
により、材料3の内外両側面3a,3bから同時に硬化
が進行し、内外両面は内型2の表面と外型1の型面1a
とに沿った形状を維持したまま良好な形状のグリーン・
ボディとして形成することができる。
定の状態に充填した材料3は、水槽4中に浸漬すること
により、材料3の内外両側面3a,3bから同時に硬化
が進行し、内外両面は内型2の表面と外型1の型面1a
とに沿った形状を維持したまま良好な形状のグリーン・
ボディとして形成することができる。
【0041】そして、この中空形状の材料3は、前記の
ようにその中空形状の外側面3aと内面側3bとの両面
から同時に硬化が進行するので、材料3の硬化が迅速に
行なわれる利点がある。
ようにその中空形状の外側面3aと内面側3bとの両面
から同時に硬化が進行するので、材料3の硬化が迅速に
行なわれる利点がある。
【0042】このように、前記材料3は内型2や外型1
を通じて供給される水Wによって硬化するものであり、
従来のように懸濁液中の水分を吸収することによってグ
リーン・ボディを形成するものではないので、内型2や
外型1の吸水能力により形成し得るグリーン・ボディの
形状や厚さに制限されることもなく、十分な水Wを供給
することにより外型1中に充填された材料3を自由に硬
化させることができる。
を通じて供給される水Wによって硬化するものであり、
従来のように懸濁液中の水分を吸収することによってグ
リーン・ボディを形成するものではないので、内型2や
外型1の吸水能力により形成し得るグリーン・ボディの
形状や厚さに制限されることもなく、十分な水Wを供給
することにより外型1中に充填された材料3を自由に硬
化させることができる。
【0043】前記材料3が硬化した時点(この実施例で
は前記24時間経過後)に、外型1を水槽4から引き上
げ、前記材料3が十分な強度を生じた後、これを外型1
から脱型することによって、中間体としてのグリーン・
ボディ5が得られる(図3(b)参照)。
は前記24時間経過後)に、外型1を水槽4から引き上
げ、前記材料3が十分な強度を生じた後、これを外型1
から脱型することによって、中間体としてのグリーン・
ボディ5が得られる(図3(b)参照)。
【0044】このグリーン・ボディ5は、前記金属粉末
とバインダとを主材料とし、前記のように外型1の型面
1aと内型2の外面形状に沿って形成されたものであ
り、この実施例では有底円筒形状である。
とバインダとを主材料とし、前記のように外型1の型面
1aと内型2の外面形状に沿って形成されたものであ
り、この実施例では有底円筒形状である。
【0045】このグリーン・ボディ5は外型1から離型
した後、適宜時間静置することによりあるいは乾燥装置
により脱水させ乾燥させる。
した後、適宜時間静置することによりあるいは乾燥装置
により脱水させ乾燥させる。
【0046】このようにして十分に乾燥させたグリーン
・ボディ5を、例えば真空焼結炉6で概ね1000〜1300℃
でおよそ3時間加熱して焼結することによって、中空形
状に形成された焼結品が得られる。
・ボディ5を、例えば真空焼結炉6で概ね1000〜1300℃
でおよそ3時間加熱して焼結することによって、中空形
状に形成された焼結品が得られる。
【0047】次に、図5により第2実施例につき説明す
る。
る。
【0048】この第2実施例においては、外型11を不
透水性の合成樹脂材料で形成してある点のみが前記第1
実施例と相違し、その他の点は前記第1実施例と同様で
ある。
透水性の合成樹脂材料で形成してある点のみが前記第1
実施例と相違し、その他の点は前記第1実施例と同様で
ある。
【0049】以下においては、この相違点についてのみ
説明を行い、共通の点については図中に同一の参照番号
を付与して説明を省略する。
説明を行い、共通の点については図中に同一の参照番号
を付与して説明を省略する。
【0050】すなわち、この第2実施例においては、外
型11が不透水性であることにより、外型11を通じて
材料3に水Wを供給して硬化させることはなく、内型2
を通じて供給される水Wによって、材料3は内型2の側
である内側面3b側から順次外側面3a側に向けて硬化
が進行する。
型11が不透水性であることにより、外型11を通じて
材料3に水Wを供給して硬化させることはなく、内型2
を通じて供給される水Wによって、材料3は内型2の側
である内側面3b側から順次外側面3a側に向けて硬化
が進行する。
【0051】これによれば、材料3の硬化の完了に要す
る時間は、前記第1実施例より長くなるが、材料3は内
側面3bが硬化した後、最後に材料3の外側面3a側の
部分の硬化が行なわれるので、内側面3b側で内型2に
より形成される中空部分の形状に歪みを生じさせること
が少なく、中空体の内面形状を一層正確にすることがで
きる。
る時間は、前記第1実施例より長くなるが、材料3は内
側面3bが硬化した後、最後に材料3の外側面3a側の
部分の硬化が行なわれるので、内側面3b側で内型2に
より形成される中空部分の形状に歪みを生じさせること
が少なく、中空体の内面形状を一層正確にすることがで
きる。
【0052】次に、図6に示す第3実施例を説明する。
【0053】この第3実施例は、前記の第2実施例とは
水Wの供給構造のみが異なり、その他の点は同様である
ので、以下においてはこの相違点についてのみ説明を行
い、同様の点については図中に同一の参照番号を付与し
て説明を省略する。
水Wの供給構造のみが異なり、その他の点は同様である
ので、以下においてはこの相違点についてのみ説明を行
い、同様の点については図中に同一の参照番号を付与し
て説明を省略する。
【0054】すなわち、この第3実施例においては、不
透水性材料にて形成された前記外型11を用い、この外
型11の開口部12には蓋板13が装着固定されてい
る。
透水性材料にて形成された前記外型11を用い、この外
型11の開口部12には蓋板13が装着固定されてい
る。
【0055】この蓋板13は不透水性材料で形成された
もので、この蓋板13にはリリーフ穴13aが形成され
ている。
もので、この蓋板13にはリリーフ穴13aが形成され
ている。
【0056】そして、この蓋板13の中央部には前記内
型2が固定されており、この内型2には図外の水タンク
から延びる給水ホース14がポンプ15を経て接続され
て、給水装置16が構成されている。
型2が固定されており、この内型2には図外の水タンク
から延びる給水ホース14がポンプ15を経て接続され
て、給水装置16が構成されている。
【0057】この給水装置16においては、前記ポンプ
15の吐出量と吐出圧とを適宜調整することにより前記
給水ホース14を経て内型2に供給する水Wの給水条件
の調整が可能である。
15の吐出量と吐出圧とを適宜調整することにより前記
給水ホース14を経て内型2に供給する水Wの給水条件
の調整が可能である。
【0058】したがって、適宜の給水条件として前記ポ
ンプ15を作動させれば、水Wを内型2を経て外型11
中に充填された材料3に供給して硬化させることができ
る。
ンプ15を作動させれば、水Wを内型2を経て外型11
中に充填された材料3に供給して硬化させることができ
る。
【0059】この実施例においても、前記第2実施例と
同様に材料3は内側面3bが硬化した後、最後に材料3
の外側面3a側の部分の硬化が行なわれるので、内側面
3b側で内型2により形成される中空部分の形状に歪み
を生じさせることが少なく、中空体の内面形状を一層正
確にすることができる。
同様に材料3は内側面3bが硬化した後、最後に材料3
の外側面3a側の部分の硬化が行なわれるので、内側面
3b側で内型2により形成される中空部分の形状に歪み
を生じさせることが少なく、中空体の内面形状を一層正
確にすることができる。
【0060】そのうえ、材料3への水Wの供給に水槽を
用いないので、製造装置の全体をコンパクトに構成する
ことができる利点がある。
用いないので、製造装置の全体をコンパクトに構成する
ことができる利点がある。
【0061】以上説明した実施例においては、中空体と
して有底円筒状のものを説明したが、本願発明はこれに
限らず、種々の中空形状に適用できることはいうまでも
ない。
して有底円筒状のものを説明したが、本願発明はこれに
限らず、種々の中空形状に適用できることはいうまでも
ない。
【0062】また、以上説明した実施例においては、内
型2の他に外型1,11を併用する場合を説明したが、
中空体の外表面形状に精度を要しない場合等には、これ
らの外型1,11の使用を省略し、内型2の外表面に前
記泥しょう状材料3を塗着した状態のまま直接水槽4の
水W中に浸漬することとしてもよい。
型2の他に外型1,11を併用する場合を説明したが、
中空体の外表面形状に精度を要しない場合等には、これ
らの外型1,11の使用を省略し、内型2の外表面に前
記泥しょう状材料3を塗着した状態のまま直接水槽4の
水W中に浸漬することとしてもよい。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、泥しょう状の材料の内側に配置された内型
を経て水を供給することにより、泥しょう状の材料は内
型の形状にしたがって硬化が進行する。
明によれば、泥しょう状の材料の内側に配置された内型
を経て水を供給することにより、泥しょう状の材料は内
型の形状にしたがって硬化が進行する。
【0064】すなわち、体積的に制限を受ける,この種
の内型によっても、その吸水能力の如何にかかわらず、
塗着する泥しょう状材料の分量とこの材料へ供給する水
量とを確保することにより、中空体の内面側を内型で所
要の形状に形成したグリーン・ボディであって十分な厚
さを有するものを形成することができる。
の内型によっても、その吸水能力の如何にかかわらず、
塗着する泥しょう状材料の分量とこの材料へ供給する水
量とを確保することにより、中空体の内面側を内型で所
要の形状に形成したグリーン・ボディであって十分な厚
さを有するものを形成することができる。
【図1】本願製造方法の第1実施例における水添加工程
の説明図である。
の説明図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】本願製造方法の第1実施例における製造工程の
説明図であって、(a)は型込め工程、(b)は脱型工
程、(c)は焼結工程である。
説明図であって、(a)は型込め工程、(b)は脱型工
程、(c)は焼結工程である。
【図4】本願製造方法の第1実施例における製造工程図
である。
である。
【図5】第2実施例での水添加工程の説明図である。
【図6】第3実施例の給水装置の説明図である。
W 水 1,11 外型 1a 型面 2 内型(成形型) 3 材料 3a 外側面 3b 内側面 4 水槽 5 グリーン・ボディ 6 真空焼結炉
Claims (4)
- 【請求項1】 水により硬化するバインダと金属粉末と
を溶媒中で混練して泥しょう状とし、この泥しょう状の
材料を、中空体の内面側表面を形成する型面を備えた成
形型の表面に塗着させ、この泥しょう状の材料に水を供
給することを特徴とする中空体の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の中空体の製造方法におい
て、前記成形型を透水性材料にて形成し、この成形型を
介して前記材料に水を供給することを特徴とする中空体
の製造方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の中空体の製造方法におい
て、前記泥しょう状の材料の外側に、中空体の外側面を
成形する型面を備えた外型を臨ませることを特徴とする
中空体の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の中空体の製造方法におい
て、前記外型を透水性材料にて形成し、前記泥しょう状
の材料には前記成形型と外型とを介して水を供給するこ
とを特徴とする中空体の製造方法。
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JP25357191A JP2829164B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 中空体の製造方法 |
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JP25357191A JP2829164B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 中空体の製造方法 |
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- 1991-10-01 JP JP25357191A patent/JP2829164B2/ja not_active Expired - Fee Related
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