JPH04141507A - グリーンボデイからバインダーを除去する方法並びにグリーンボデイの材料および構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属粉末射出成形技術におけるグリーンボデ
ィから短時間にバインダーを除去する為の方法と、それ
に適したグリーンボディの材料と構成に関する。

（従来の技術） 金属粉末射出成形技術において一般に使用される金属粉
末の直径は、１０μｍ以下であるが、最近の金属粉末製
造技術の発達により、直径２〜５μｍの金属粉末が使用
されている。これは、粒径が小さいほど晟終の焼結品の
密度が高くなり、物理物性および機械物性が、溶製材の
物性に近づき焼結品の品質が向上するためである。

このバインダーの除去には、−船釣に、加熱によりバイ
ンダーを気化蒸発除去する（加熱脱脂）方法が取られる
ため、少なくとも３０時間から約７０時間以上の長時間
が必要となり、製品のコスト高を招いており、経済的面
から脱脂グリーンボディは約７９程度の比較的小型の製
造となっているのが現状である。

現在、上述の問題を解決するため新たな脱脂方法即ち、
加圧脱脂方法、減圧脱脂方法および溶媒抽出脱脂方法等
が考案されているが、装置が複雑高価となることや、作
業状況の健康に及ぼす影響等から一般的とはなっておら
ず、簡易かつ安価なバインダー除去方法の開発が望まれ
ている。

一方、金属粉末冶金技術による最終製品の機械物性を持
ち、■つ、金属粉末冶金技術では、製造が困難な三次元
構造製品を、量産性の優れた金属粉末射出成形技術によ
り製造する技術開発が望ま、れている。

方法の多くは、微細な金属粉末から構成されるグリーン
ボディの形状保持の為、昇温速度を小さくし、長時間の
加熱によりグリーンボディからバインダーを外部に溶出
させ、同時にグリーンボディ表面から気化蒸発除去する
方法や、バインダーの大部分を特定の溶媒に溶出させ除
去する方法等が取られている。このため長時間にわたる
脱脂工程や複雑高価な装置が必要となること等の欠点が
あり、解決するべき多（の問題がある。

このような問題、を解決するには、グリーンボディの形
状を保持しながら、バインダーを気化蒸発除去するので
はなくグリーンボディからバインダーをすみやかに溶出
させ、この溶出したバインダーとグリーンボディ内の残
留バインダーを短時間に炭化除去する方法と、この脱脂
工程を可能とする金属粉末とバインダーの構成を確立す
れば良いった平均粒径の金属粉末の混合物から構成し、
バインダーは、溶出し易いワックスを混合して作成した
。更に、これらワックスをグリーンボディから溶出し易
くするため、金属粉末の構成は最大金属粒子の平均粒径
を４０μｍ以上とする金属粒子とこれと異なる平均粒径
の金属粒子の混合物としまた、これらワックスを短時間
に溶出させるため、グリーンボディを熱伝導性の高い前
述の鉄粉やジルコンサンド等に埋め込み加熱することに
より、グリーンボディからこれらワックスを埋め込み材
に積極的に溶浸除去し、同時にグリーンボディの形状を
保持しながらこれらワックスを炭化除去することにより
、極めて短時間に脱脂体（ブラウン）を製造する方法を
開発した。

この方法によれば、脱脂体即ちブラウンから焼結体製造
の昇温速度は水素雰囲気中毎時１０００°Ｃ程度でも良
い。また、脱脂体に生成する戻素は二本ｌ雰囲気中の焼
結において金属粒子の接合を促進する。更に、焼結体は
第２表に示すように、全１三次元製品製造が可能となる
。

本発明における金属粉末とは、金属粉末冶金技術で使用
される４０μｍ以上の金属粉末と、従来の金属粉末射出
成形技術で使用されるこれ以下の金属粉末を指す。また
、最大金属粉末の平均粒径を７０μｍとした場合、この
ほかの混合する金属粉の平均粒径は、約５０、約３０、
約１５と１０μｍ以下等であることが望ましい。

一方、本発明による埋め込み材として粒径約１ｍｍ以下
の鉄粉、ダライ粉、ステンレス粉、タングステン粉、ジ
ルコンサンド、炭化珪素等のような熱伝導性の優れた金
属及び無機粉末が望ましいまた、埋め込み材は上記の単
一材料または混合物でもよい。しかし、従来知られてい
るアルミナのような熱伝導の悪い粉末のみでは脱脂率は
非常に悪い。

／ アセチイト及びフェノール系樹脂等から成る混合バイン
ダーが望ましい。

また、助剤としては、無定形炭素、黒鉛、ステアリン酸
亜鉛等が望ましい。

以下、本発明を実施例により更に詳しく記載する。

実施例Ｉ 平均粒径７０μｍの還元鉄粉１１０４ｓ＋、平均粒径７
〜１０μｍの鉄粉３６８ｇ、平均粒径８μｍの二、ケル
粉と黒鉛粉４ｇを混合し、これを加圧ニーグー中でカル
ナウバワックス１１６ｇとポリエチレンワックス４０ｙ
から成るバインダーに約１５０℃で３０分以上混合した
。混合後、この混線物をニーダ−から取り出し冷却後粉
砕し、得られた粉体を盃締圧１００１−ンの射出成形機
に入れ、社団法人粉体粉末冶金協会規定の金属焼結体こ
の箱を電気炉に入れ、蓋の上部より窒素を毎分０．５か
ら２リットル程度流しながら炉を加熱した。

この際の炉の昇温速度は、始めは毎時約１００℃、次い
で毎時約１０〜７０℃で昇温し、約４５０℃まで昇温し
た。

バインダー脱脂後の試験片は、焼結炉に移し、水素雰囲
気において毎時１０００”Ｃの昇温速度で１１００℃、
１１８０℃および１２５０℃まで加熱し１時間保持後冷
却し、焼結体とした。

実施例■ 実施例■と同様に試験片を作成し脱脂焼結した。但し、
窒素は使用しない。

実施例■ 実施例Ｉと同様に試験片を作成し脱脂焼結した。但し、
埋め込み材はダライ粉とした。

実施例■ 形し、脱脂焼結したところ良好なターボファンを得るこ
とが出来た。

実施例による脱脂率と焼結体の物性を表に示す本法によ
れば、脱脂率は第１表に示すように９時間でジルコンサ
ンドでの埋め込みの場合、約８７％程度となり、また、
ダライ粉での埋め込みの場合脱脂率は約９０％以上とな
ることがわかる。

更にこれらの脱脂率は、従来の技術による値と同等であ
る。

一方、この脱脂体の焼結体の物性は第２表から工業製品
として満足する物性が得られることがわかる。

他方、本脱脂法は、本法のバインダーを用い、且つ４Ｑ
、ｃｚｍ以下の金属粉末からなるグリーンボディからの
脱脂時間の短縮にも効果がある。

、）続炉の使用も可能であり、本発明によれば、金属粉
末射出成形技術におけるグリーンボディからのバインダ
ー除去工程時間を従来の大分の−から三分の−とするこ
とを可能とし、また、この技術による製造コストの低下
を可能とする　更に、本法によれば、約２００９程度の
グリ　、の脱脂も可能であり、本法による脱脂体は工業
製品の物性を満足させるものであり、金属粉末射出成形
技術による各種の工業製品製造を可能とする。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）適当な大きさの平均径の金属粉末と、これより小
   さい平均径の金属粉末との二種類以上の金属粉末を混合
   した混合金属粉末と、二種類以上のバインダーの混合物
   および一種類以上の助剤から成形される成形品、即ちグ
   リーンボデイを、熱伝導性の良い鉄粉、ダライ粉、ステ
   ンレス粉、タングステン粉等の金属粉物質や熱伝導性の
   よい且つ化学的に安定なジルコンサンド、炭化珪素等の
   無機化合物またはこれら無機化合物と前述の金属物質と
   の混合物中に埋め込み、窒素雰囲気あるいは大気雰囲気
   等中で雰囲気圧力を上げることなく雰囲気温度を上げる
   ことにより、グリーンボデイから上述のバインダーの大
   部分を上述の埋め込み材に直接溶浸させることによって
   除去し、さらにグリーンボデイ内に残留するバインダー
   と溶浸したバインダーを炭化することにより、グリーン
   ボディを膨潤させることなく従来の加熱法による脱■時
   間を大幅に短縮する時間でバインダーを除去することを
   特徴とする方法。
2. （２）請求項（１）の方法に使用するグリーンボデイの
   材料および構成。