JP3730055B2 - 焼結金属成形品の製造方法 - Google Patents
焼結金属成形品の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3730055B2 JP3730055B2 JP19230699A JP19230699A JP3730055B2 JP 3730055 B2 JP3730055 B2 JP 3730055B2 JP 19230699 A JP19230699 A JP 19230699A JP 19230699 A JP19230699 A JP 19230699A JP 3730055 B2 JP3730055 B2 JP 3730055B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molded product
- sintering
- test
- energization
- sintered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はより緻密な焼結金属成形品を得ることのできる製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ダイに粉末金属を入れ、パンチで押し固めて圧粉成形体を造り、この圧粉成形体を焼結炉にて焼結する焼結製造方法は、広く実施されている。
しかし、得られた焼結品に微細な隙間が存在するために、高い強度を要求される部品には不向きである。
【0003】
そこで、緻密な焼結品を得る技術として、例えば、特開平6−17102号公報「焼結固化方法」があり、同公報の図1に記載されている焼結固化装置Aは、真空チャンバー8内にて、焼結粉末1(符号は公報記載のものをそのまま使用)を型2に入れ、パンチ3,4及び油圧シリンダ5,6で加圧しながらパンチ3,4にパルス変調機10で通電加熱するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の装置Aは、ホットプレスと称し、加圧−通電加熱−焼結を全て真空チャンバー8内で連続的に実施するところのバッチ装置である。即ち、焼結品は1個ずつしか製造することができず、製造コストが嵩むことになる。
一方、例えば車両部品なら、需要が多いため多量生産が必要となり、1個ずつ製造するような装置は適当とはいえない。
そこで、本発明は従来の粉末成形−焼結プロセスを改良して、より緻密な焼結品を得ることのできる製造方法を提供することを目的としてなしたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、金属粉末を所定の割合で混合する混合工程と、混合した金属粉末を型に入れ、プレス機で圧力を加えつつ通電して緻密な圧粉成形体を得る焼結前処理工程と、得られた圧粉成形体を型とは別の焼結炉で焼結処理する焼結工程と、からなる焼結金属成形品の製造方法であって、通電がパルス通電であり、混合工程では、金属粉末に潤滑材を含めぬことを特徴とする。
【0006】
プレス段階で、圧粉成形と同時に通電による緻密化処理を実行する。この結果、焼結炉に投入する前の圧粉成形体の緻密度を十分に高めることができ、後の焼結品に好影響を与える。
【0007】
また、パルス通電により、金属粉末同士の接触部に放電を発生させる。放電により金属粉末同士の部分的軟化変形を促し、緻密化を促進する。
【0008】
さらに、潤滑材は電気伝導性を低下させるおそれがあり、潤滑材を含めぬことで放電を促すことができ、より成形体の緻密化を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る焼結金属成形品の製造装置のレイアウト図であり、焼結金属成形品の製造装置10は、金属粉末を所定の割合で混合する混合機20と、混合した金属粉末を型に入れプレスするプレス機及びこのときに前記型に通電する給電設備とからなる焼結前処理装置30と、得られた圧粉成形体を前記型とは別の場所で焼結処理する焼結炉50と、得られた焼結金属成形品を所定の形状に、サイズに整えるサイジングプレス60とからなる。
本発明は、焼結炉50の前設備である焼結前処理装置30で成形のみならず通電することで圧粉成形体をより緻密にすることを特徴とする。そのための焼結前処理装置30の構成を次に詳しく説明する。
【0010】
図2は本発明に係る焼結前処理装置の原理図であり、焼結前処理装置30は、下パンチ31、ダイ32及び上パンチ33からなる型35と、スタンド36にベース37及び、上ラム38を昇降させるシリンダ39を備えたプレス機40と、下パンチ31並びに上パンチ33に給電する給電設備42とからなる。なお、ダイ32は電気的絶縁材、34,34は電気的絶縁層であって、下パンチ31、金属粉末、上パンチ33のルートが通電路となる。
【0011】
また、プレス機40は油圧発生ユニット44でシリンダ39を作動させる油圧式プレスマシンとしたが、図1に略図化しものはメカニカルプレスと称する機械式プレスマシンであり、プレス機40は格別に形式、構造を規定するものではない。また、下パンチ31を上パンチ33と同様に昇降させるものであってもよい。
なお、41はダイ32を弾性的に支えるスプリングであり、圧粉体の収縮とともにダイ32を下降可能とするものである。しかし、ダイ32は別の手段でスタンド36側に支持させることは差支えない。
【0012】
給電設備42は、好ましくはパルス通電を実施する設備である。
図3は本発明で採用したパルス通電の説明図であり、横軸を時間、縦軸を電流とすれば、t1時間通電し、t2時間非通電とすることを繰り返すものである。
通電(オン)時間t1は例えば40ミリ秒、非通電(オフ)時間t2は例えば7ミリ秒とする。
【0013】
以上の構成からなる製造装置10を用いて実施する焼結金属成形品の製造方法を次に説明する。
図4は本発明の焼結金属成形品製造フロー図である。ST××はステップ番号を示す。
ST01:先ず、複数種の金属粉末を配合し、十分に混合する。このときに、潤滑材を混合することは差支えないが、その量は少ない方(好ましくはゼロ)が良い。潤滑材が絶縁材となって、金属粉末間で発生する放電現象の妨げになるからである。
ST02:混合した金属粉末を型に入れる。
ST03:プレス機で金属粉末を圧縮する。同時に、通電して金属粉末間で放電させる。
ST04:得られた圧粉成形体を型から外す。
ST05:この圧粉成形体を焼結炉で焼結処理する。
ST06:焼結金属成形品を所望の形状、サイズに整える。
即ち、ST01が混合工程、ST02〜04が焼結前処理工程、ST05が焼結工程になる。
【0014】
【実施例】
本発明に係る実験例を次に説明する。なお、本発明方法はこの実験例に限定するものではない。
実験は、(1)通電の効果を調べる実験と、(2)潤滑材の影響を調べる実験とを実施した。
【0015】
(1)通電の効果を調べる実験
(1−1)共通条件:
・金属粉末 鉄粉−銅粉1.5%−炭素粉0.6%−潤滑材(Znst(ステアリン酸亜鉛))0.75%の混合物
・サンプル 20mm径×5mm高さ
(1−2)変動条件:
・雰囲気 真空/大気
・通電 有/無
・加圧力 7ton/cm2又は5ton/cm2
【0016】
(1−3)測定項目
・通電における温度上昇
・一部のテストでの硬さ(HRB、ロックウエルBスケール)
・密度
同一のサンプルを複数個準備し、条件を変えてテスト1〜テスト7を実施した。この模様と結果を次の表で示す。
【0017】
【表1】
【0018】
この表の右欄に示した密度を見ると、テストの条件によって差があることが分かる。そこで、密度をグラフ化することで、対比説明することにした。
図5はテスト1とテスト2との比較グラフであり、両テストとも真空雰囲気で行ったものであり、非通電条件の「テスト1」では、7.21g/cm3の成形品が得られたのに対し、2000Aをパルス通電した「テスト2」では、7.34g/cm3の成形品が得られた。従って、テスト2ではテスト1より1.8%高い緻密な成形品を得ることができた。
【0019】
図6はテスト3とテスト4との比較グラフであり、両テストとも大気雰囲気で行ったものであり、非通電条件の「テスト3」では、7.07g/cm3の成形品が得られたのに対し、4000Aをパルス通電した「テスト4」では、7.28g/cm3の成形品が得られた。従って、テスト4ではテスト3より3%高い緻密な成形品を得ることができた。
【0020】
図7はテスト5〜テスト7との比較グラフであり、全テストとも大気雰囲気で行ったものであり、非通電条件の「テスト5」では、6.80g/cm3の成形品が得られたのに対し、2000Aをパルス通電した「テスト6」では、6.92g/cm3の成形品が得られ、4000Aをパルス通電した「テスト7」では、7.09g/cm3の成形品が得られた。従って、テスト7ではテスト5より4.3%高い緻密な成形品を得ることができた。
【0021】
表1、図5〜図7から、(大気雰囲気,加圧力5t/cm2)<(大気雰囲気,加圧力7t/cm2)<真空雰囲気、の順で緻密な成形体が得られること、通電すると非通電より1.8〜4.3%の密度アップが望めることが分かった。
以上は潤滑材を混合したときのものであるが、次に潤滑材なしの実験を行う。
【0022】
(2)潤滑材の影響を調べる実験とを実施した。
(2−1)共通条件:
・金属粉末 鉄粉−銅粉1.5%−炭素粉0.6%の混合物
・サンプル 20mm径×5mm高さ
・雰囲気 大気
・加圧力 5ton/cm2
(1−2)変動条件:
・通電 有/無
・潤滑材 有(Znst0.75%)/無
【0023】
(1−3)測定項目
・通電における温度上昇
・一部のテストでの硬さ(HRB、ロックウエルBスケール)
・密度
同一のサンプルを複数個準備し、条件を変えてテスト11〜テスト16を実施した。この模様と結果を次の表で示す。
【0024】
【表2】
【0025】
表の右欄示した密度ではテスト間の差異が不明瞭であるから、グラフにして検討する。
図8はテスト11〜テスト16の結果をプロットしたグラフであり、横軸は電流、即ち0は非通電、2000A及び4000Aは通電したことを示し、縦軸は密度を表わす。
【0026】
太線はテスト11〜13、即ち潤滑材を含まぬサンプルで実験を行ったものであり、細線はテスト14〜16、即ち潤滑材を含むサンプルで実験を行ったものである。太線と細線との間には明らかな差異があり、例えば潤滑材条件を除く条件が同一であるテスト13とテスト16を比較すると、7.2%もの密度の差が認められた。
【0027】
図9(a),(b)は本発明に係る放電現象の模式図である。
(a)において、加圧により金属粉末71・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)は偏平化し、互いに点で接触していると考えられる。そこで、通電すると点接触の箇所に、両矢付き矢印で示すような放電が発生し、ここで局部的に加熱軟化が生じて変形しやすくなる。
(b)に示す通り、結果として隙間S・・・の体積が小さくなり、全体的な密度が大きくなる。
【0028】
このときに、通電性のあまりよくない潤滑材が介在すると、放電作用が弱まることが考えられる。従って、潤滑材を使用しない方が、密度をより高めることができるといえる。
【0029】
また、通電には「連続」通電と「パルス」通電とがある。
連続通電をすると、圧粉成形体への投入電気エネルギーが過大となるだけでなく放電が発生しないため、粉末の軟化変形が進まず、効果的な緻密化が行われない。
この点、パルスであれば、通電と非通電とを繰り返すことにより放電を発生させ効果的に緻密化を図ることができる。
【0030】
そもそも焼結は、粉末同士を溶融温度より若干下の温度に保つことで、原子間結合を促すことを基本原理とする。
「通電焼結の場合の通電目的」は粉末を加熱し原子拡散による焼結結合を促すことであるが、「本発明の場合の通電目的」は単に粉末を軟化させ圧縮性を良好にすることにある。従って、本発明を実施する上で、原子拡散による焼結結合を伴わなくとも差支えない。
【0031】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、プレス機で多量に製造した圧粉成形体をまとめて焼結炉で焼結処理するため焼結金属成形品を量産できるとともに、プレス段階で、圧粉成形と同時に通電による緻密化処理を実行する。この結果、焼結炉に投入する前の圧粉成形体の緻密度を十分に高めることができ、後の焼結品に好影響を与える。
【0032】
また、パルス通電により、金属粉末同士の接触部に放電を発生させる。放電により金属粉末同士の部分的軟化変形を促し、緻密化を促進する。
【0033】
さらに、混合工程で、金属粉末に潤滑材を含めぬことにした。
潤滑材は電気伝導性を低下させるおそれがあり、潤滑材を含めぬことで放電を促すことができ、より成形体の緻密化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る焼結金属成形品の製造装置のレイアウト図
【図2】本発明に係る焼結前処理装置の原理図
【図3】本発明で採用したパルス通電の説明図
【図4】本発明の焼結金属成形品製造フロー図
【図5】テスト1とテスト2との比較グラフ
【図6】テスト3とテスト4との比較グラフ
【図7】テスト5〜テスト7との比較グラフ
【図8】テスト11〜テスト16の結果をプロットしたグラフ
【図9】本発明に係る放電現象の模式図
【符号の説明】
10…焼結金属成形品の製造装置、20…混合機、30…焼結前処理装置、35…型、40…プレス機、42…給電設備、50…焼結炉、71…金属粉末。
Claims (1)
- 金属粉末を所定の割合で混合する混合工程と、混合した金属粉末を型に入れ、プレス機で圧力を加えつつ通電して緻密な圧粉成形体を得る焼結前処理工程と、得られた圧粉成形体を前記型とは別の焼結炉で焼結処理する焼結工程と、からなる焼結金属成形品の製造方法であって、
前記通電は、パルス通電であり、前記混合工程では、金属粉末に潤滑材を含めぬことを特徴とする焼結金属成形品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19230699A JP3730055B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-07-06 | 焼結金属成形品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3982799 | 1999-02-18 | ||
JP11-39827 | 1999-02-18 | ||
JP19230699A JP3730055B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-07-06 | 焼結金属成形品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000303105A JP2000303105A (ja) | 2000-10-31 |
JP3730055B2 true JP3730055B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=26379234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19230699A Expired - Fee Related JP3730055B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-07-06 | 焼結金属成形品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3730055B2 (ja) |
-
1999
- 1999-07-06 JP JP19230699A patent/JP3730055B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000303105A (ja) | 2000-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2918804B2 (ja) | 高密度の粉末プレス加工品の製造方法 | |
Grasso et al. | Electric current activated/assisted sintering (ECAS): a review of patents 1906–2008 | |
CN108558398B (zh) | 一种脉冲放电室温闪速烧结纳米陶瓷材料的方法 | |
US20130336830A1 (en) | Method for producing high-strength sintered compact and high-strength sintered compact production system | |
CN112501464B (zh) | 一种银镍复合材料及其制备方法 | |
JP7490852B2 (ja) | チャンバー | |
JP3730055B2 (ja) | 焼結金属成形品の製造方法 | |
US20150076729A1 (en) | High-density molding device and high-density molding method for mixed powder | |
JP4227285B2 (ja) | アルミニュウム合金プリフォーム体の製造方法及び製造システム | |
US3863337A (en) | Powder metallurgy method for making an electric contact and the resulting contact | |
RU2682512C1 (ru) | Устройство для получения изделий из композиционных порошков искровым плазменным спеканием | |
KR102000187B1 (ko) | 마찰교반 기계적 소결장치 및 마찰교반 기계적 소결방법 | |
Mironovs et al. | Combined static-dynamic compaction of metal powder and ceramic materials | |
JP4217852B2 (ja) | 焼結成形品の製造方法 | |
US4131460A (en) | Method of producing a sintered composition | |
JP2006249462A (ja) | 電極の製造方法、及び電極 | |
JP2008111198A (ja) | 成形型 | |
JPH03239509A (ja) | 加飾プラスチックス成形用金型の製作方法 | |
Barkov et al. | Die technology and construction for compacting gas-saturated tungsten and carbon powders | |
JP4117923B2 (ja) | 粉末金属の焼結方法および装置 | |
Chang et al. | Fabrication of micro metal parts by forging process combined with powder pressing | |
JPS61231130A (ja) | 複合材成形に供する繊維成形体の製造方法 | |
JP4119978B2 (ja) | 焼結装置及び焼結方法 | |
JP4677551B2 (ja) | 焼結方法及び装置 | |
JP2017190468A (ja) | 粉末固化装置および粉末固化体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081014 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |