JP3392889B2 - 焼結用原料組成物及び焼結体の製造方法 - Google Patents
焼結用原料組成物及び焼結体の製造方法Info
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Description
結合剤との混合物である焼結用原料組成物、および当該
焼結用原料組成物を使用した焼結体の製造方法に関する
ものである。
を得る従来の方法は、次の二つに大別することができ
る。その一つは、古くから実施されているもので、粉末
原料を加圧成形してから焼結する方法である。また、他
の一つは、比較的新しい技術で、主原料の微粒子に熱可
塑性結合剤を混合した熱可塑性の原料組成物を成形し、
その成形体から結合剤を除去した後に焼結する方法であ
る。
焼結密度を高めるためには、熱可塑性結合剤と混合して
焼結用原料組成物とする主原料は、粒径が約4μm程度
の微粒子であることが必要とされている。このように微
粒子化された主原料を使った焼結用原料組成物を成形
し、結合剤を除去してから周知の方法で焼結することに
よって、引張強度及び伸びが高い焼結体が得られてい
る。
を4μm程度まで微粒子化する場合には、微粒子化自体
に多大なコストがかかり、前述の微粒子化を行わずに粉
末原料の加圧成形体を焼結するという古くからの方法に
よる場合と比較すると、焼結体の生産コストが著しく上
昇してしまう。
特殊な用途にしか利用できないという問題が生じてい
た。
混合させて加圧成形する場合は、熱可塑性結合剤の選択
も生産性や生産コストに関わる重要なポイントとなる。
それは、熱可塑性結合剤は、加圧成形時に必要となる加
圧力や加熱温度を作用する要因となり、また、成形後の
型離れを容易にするか否かの要因ともなる。成形処理で
は、必要な加圧値および加熱温度が高くなるほど環境整
備にコストがかかるようになり、また、型離れの悪化が
製品の歩留りの低下を招き、結果的に生産性の低下や生
産コストの高額化を招く。
塑性結合剤としては、成形時における加圧値および加熱
温度を低く抑えることができて、しかも型離れの良い特
性を持ち、成形後には容易に除去できることが要求さ
れ、これらを踏まえた上で、熱可塑性の原料組成物を開
発することが要求されている。
で、原料費等を安価に済ませることができ、しかも成形
性もよく、安価に優れた性能の焼結体を得ることのでき
る焼結用原料組成物及び焼結体の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
原料組成物は、焼結用原料組成物を射出成形して成形体
を形成し、この成形体を燒結することにより所望形状の
焼結体を製造するために用いられる焼結用原料組成物で
あって、粒径が5〜20μm以下のカルボニル鉄と熱可
塑性結合剤との混合物に、液状ガリウムを800〜50
00ppm含有させたことを特徴とするものである。
は、請求項1に記載の焼結用原料組成物による焼結体の
製造方法であって、次の第1工程,第2工程,第3工程
を実行することによって、焼結体を得る。
5〜20μm以下のカルボニル鉄と熱可塑性結合剤との
混合物に液状ガリウムを800〜5000ppm含有さ
せた焼結用原料組成物に対して、加熱および加圧をする
ことによって射出成形を行って、所望の形状の成形体を
得る工程である。
成形体から熱可塑性結合剤を除去する工程である。
体を還元性雰囲気下で焼成して所望形状の焼結体とする
工程である。
カルボニル鉄粒子を金属微粒子と使用するもので、ま
た、カルボニル鉄粒子の粒子径も比較的に大きくてよい
ため、4μm程度までの金属微粒子を使用する従来の場
合と比較すると、焼結用原料組成物を安価に提供するこ
とが可能になる。
結用原料組成物に添加した液状ガリウムは成形時におけ
る流動性を向上させ、成形時の加圧値を低く抑える効果
と、加熱温度を低く抑える効果を生み、低温での射出成
形を可能にし、高品位の成形が容易になる。
1に記載の焼結用原料組成物を成形後に熱可塑性結合剤
の除去を行い、焼成することによって、安価に優れた性
能の焼結体を得ることが可能になる。
施例を説明し、次に、その一実施例の焼結用原料組成物
を用いての焼結体の製造方法を説明する。
が10〜15μmのカルボニル鉄粉末と熱可塑性結合剤
との混合物に、液状ガリウムを1000ppm含有させ
たものである。
とワックスとを容量比で60:40の割合で混合させた
ものである。そして、この熱可塑性結合剤とカルボニル
鉄とは、容量比で40:60の割合でダブル・アーム・
ディスパージョン型ミキサーに入れて混練する。そし
て、この熱可塑性結合剤とカルボニル鉄との混練処理時
には、前述の液状ガリウムを1000ppm添加し、9
0〜150℃の温度で2時間混練処理を続けることによ
り、均一混合された焼結用原料組成物を得る。
原料組成物を用いての焼結体の製造方法を説明する。
を、射出成形機で棒状の成形体(グリーン・ボディ)に
加熱・加圧成形する第1工程を実行する(ステップ10
1)。
116〜117Kgf 、加熱温度が150℃で、加圧値お
よび加熱温度ともに比較的に低い値で良好な成形が可能
である。
体を置き、その上に第1工程で得られたグリーン・ボデ
ィを置き、オーブンの温度をゆっくりと200℃まで上
げ、その200℃の温度をその後3時間保つことによ
り、グリーン・ボディから熱可塑性結合剤を除去する第
2工程を実行する(ステップ102)。
ディを炉に入れ、炉内には1気圧で露点が−59.4℃
の水素ガスを導入することにより、還元性雰囲気下にす
る。そして、この還元性雰囲気下で炉内温度を750℃
まで上昇させて3時間保持した後、室内温度まで冷却し
て棒状の焼結体を得る第3工程を実行する(ステップ1
03)。
なカルボニル鉄粒子を金属微粒子と使用するもので、ま
た、カルボニル鉄粒子の粒子径も比較的に大きくてよい
ため、4μm程度までの金属微粒子を使用する従来の場
合と比較すると、焼結用原料組成物を安価に提供するこ
とが可能になる。
結用原料組成物に添加した液状ガリウムは成形時におけ
る流動性を向上させ、成形時の加圧値を低く抑える効果
と、加熱温度を低く抑える効果を生み、低温での射出成
形を可能にし、高品位の成形が容易になる。
る熱可塑性結合剤は、200゜程度の加熱によって容易
に除去できるため、安価に優れた性能の焼結体を得るこ
とが可能になる。
対して、カルボニル鉄の粒径や、液状ガリウムの添加量
や、カルボニル鉄と熱可塑性結合剤との混合比などを種
々に変えて、焼結用原料組成物の生成、焼結体の製造を
繰り返し実験し、その結果を評価した。
一な粒子を用いることが好ましいが、粒子径は5〜20
μmの範囲にすれば、一実施例と同様の作用・効果を確
認することができた。
なるに従って、金属微粒子と熱可塑性結合剤の界面エネ
ルギーに由来する単位体積当りの全自由エネルギーは増
大する。しかし、その反面、粒径が小さくなるに従っ
て、原料組成物は含有可能な粒子の量(容量)が減少
し、その度合いは前述の全自由エネルギーの値によって
定まる。これまで、原料組成物中の金属微粒子と熱可塑
性結合剤との混合比は、容量比で45:55程度が好ま
しいとされていた。
ーとワックスによる熱可塑性結合剤をカルボニル鉄に混
合する場合には、カルボニル鉄の混合比を容積比で、5
5〜65容積%の範囲とすることができ、熱可塑性結合
剤の混合比を少なくした分だけ、成形後の熱可塑性結合
剤の除去を容易にすることができる。
実施例では1000ppmとしたが、射出成形時におけ
る加圧値および加熱温度を低く抑えるという効果は、8
00〜5000ppmの範囲でも良好に確認できた。
を無添加の場合には加圧値が140Kgf で加熱温度が1
50℃であったのに対し、ガリウムの添加量が3000
ppmの場合には加圧値が71〜99Kgf で加熱温度が
143〜145℃であり、また、ガリウムの添加量が5
000ppmの場合には加圧値が79〜85Kgf で加熱
温度が148な149℃であった。ガリウムの添加量を
800ppmよりも少なくすると成形時の流動性の効果
が消失し、また、5000ppmよりも多くした場合に
は、4000〜5000ppmの添加の場合と比較して
効果の相違が見られず、ガリウム添加量が増すことによ
る原料コストの増加が負担となる。
000ppmとするのが適当であると考えられる。
た場合の焼結用原料組成物と、ガリウム無添加の焼結用
原料組成物との流動性を比較したものである。図におい
て、縦軸は流動性を示す流れ値(ml/sec )、横軸は加
熱温度(℃)を表し、実線の曲線F1がガリウムを30
00ppm添加した場合の焼結用原料組成物の流動特
性、破線の曲線F2がガリウム無添加の焼結用原料組成
物の流動特性を示している。
マーとワックスとを容量比で60:40の割合で混合さ
せたものを熱可塑性結合剤として使用したが、熱可塑性
結合剤は一実施例に開示のものに限定するものではな
く、公知の熱可塑性結合剤を使用しても良い。
安価なカルボニル鉄粒子を金属微粒子と使用するもの
で、また、カルボニル鉄粒子の粒子径も比較的に大きく
てよいため、4μm程度までの金属微粒子を使用する従
来の場合と比較すると、焼結用原料組成物を安価に提供
することが可能になる。
結用原料組成物に添加した液状ガリウムは成形時におけ
る流動性を向上させ、成形時の加圧値を低く抑える効果
と、加熱温度を低く抑える効果を生み、低温での射出成
形を可能にし、高品位の成形が容易になる。
1に記載の焼結用原料組成物を成形後に熱可塑性結合剤
の除去を行い、焼成することによって、安価に優れた性
能の焼結体を得ることが可能になる。
よる流れ特性の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】焼結用原料組成物を射出成形して成形体を
形成し、この成形体を燒結することにより所望形状の焼
結体を製造するために用いられる焼結用原料組成物であ
って、 粒径が5〜20μm以下のカルボニル鉄と熱可塑性結合
剤との混合物に、液状ガリウムを800〜5000pp
m含有させたことを特徴とする焼結用原料組成物。 - 【請求項2】請求項1に記載の焼結用原料組成物による
焼結体の製造方法であって、金属微粒子である粒径が5
〜20μm以下のカルボニル鉄と熱可塑性結合剤との混
合物に液状ガリウムを800〜5000ppm含有させ
た焼結用原料組成物に対して、加熱および加圧をするこ
とによって射出成形を行って、所望の形状の成形体を得
る第1工程と、前記第1工程により得た成形体から熱可
塑性結合剤を除去する第2工程と、第2工程を済ませた
成形体を還元性雰囲気下で焼成して所望形状の焼結体と
する第3工程とを備えたことを特徴とする焼結体の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32200992A JP3392889B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 焼結用原料組成物及び焼結体の製造方法 |
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JP32200992A JP3392889B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 焼結用原料組成物及び焼結体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06172807A JPH06172807A (ja) | 1994-06-21 |
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-
1992
- 1992-12-01 JP JP32200992A patent/JP3392889B2/ja not_active Expired - Fee Related
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