JPS63290206A - Production of metallic mold - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve and uniformize density of a green compact by using powder mixing coarse particle powder and fine particle powder at the specific ratio in the method sintering green powder compact obtd. by deliquid in slurry. CONSTITUTION:The slurry 7 mixing metal powder for sintering, organic binder and water or organic solvent is poured into a compacting die 1 and pressurizing by pushing down a plunger 6 to remove the liquid in the slurry 7. Then, the powders are mutually brought into contact and the solidified green compact is obtd. through the binder and this is sintered to make the metallic mold. In this method, the metal powder for sintering is used by blending 20-70% the average fine particle powder to the average coarse particle powder. By this method, variation ratio of size between the green compact after compacting and the compact after sintering, is restrained to <=5% and density of the metallic mold can be made to >=80%.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、粉末成形体による金型製造方法に係り、プラ
スチック射出成形用、真空成形用、プレス成形用、プロ
ー成形用等の金型に利用される。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a mold manufacturing method using a powder compact, and is applicable to molds for plastic injection molding, vacuum molding, press molding, blow molding, etc. used.

（従来の技術） 金型製造方法として、切削、彫刻などの機械加工によっ
て複雑な製品反転形状を作り出す方法（従来例の１）と
、模擬的に作られた製品相似形状型に金属（例えばアル
ミの溶湯など）をかぶせて形状を反転させて作り出す方
法（従来例の２）が一般に採用されている。(Conventional technology) As a mold manufacturing method, there are two methods (conventional example 1) that create a complex inverted product shape by machining such as cutting and engraving, and a method that creates a mold with a similar shape to a product (for example, aluminum). A method (conventional example 2) in which the shape is created by covering it with molten metal (such as molten metal) and inverting the shape is generally adopted.

従来例の１は、金型材としての制約は少ないことから、
目的の強度に合致した金型材料を選ぶことができ、この
ため、金型としての特性は満足できる。Conventional example 1 has few restrictions as a mold material, so
A mold material that matches the desired strength can be selected, and therefore the characteristics of the mold can be satisfied.

しかし、非常に手間がかかり種々の機械加工工程を必要
とすることから、コストが異常に高い欠点がある（およ
そ、トータルコスト中に占める材料費対加工費の比は１
：９位となる）。However, because it is very time-consuming and requires various machining processes, it has the disadvantage of being extremely high in cost (approximately, the ratio of material costs to processing costs in the total cost is 1).
: 9th place).

従来例の２は、機械加工工程が少なくて済むことから生
産コストはおさえることはできるものの、アルミ精鋳に
よる金型製造法で代表されるように、溶湯金属を固めて
型とすることから、金型素材に制約を受け、金型物性（
使用目的に合致した金型に要求される特性に対する完全
型の特性）が低下するという問題がある。Conventional example 2 can reduce production costs because it requires fewer machining steps, but it also involves solidifying molten metal to form a mold, as typified by the mold manufacturing method using aluminum casting. Due to restrictions on mold materials, mold physical properties (
There is a problem in that the characteristics of a complete mold (compared to the characteristics required for a mold that meets the intended use) deteriorate.

すなわち、従来例の１と従来例の２はそれぞれ一長一短
がある。That is, Conventional Example 1 and Conventional Example 2 each have advantages and disadvantages.

そこで、発明者は、先に提案した技術（特開昭６１−１
０４０５号公報）を、金型製造に利用することを知見し
、種々の実験を重ねた。Therefore, the inventor proposed the technology previously proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-1
0405 Publication) for the manufacture of molds, and conducted various experiments.

この提案技術は、焼結用粉末とバインダと水又は有機溶
剤とから構成されたスラリーを、型内面の少なくとも一
部にポーラス体を備えた成形型に注入すると共に加圧し
、スラリー中の液分をポーラス体を介して絞り出して所
期の形状に成形する方法である。すなわち、この方法は
成形型内面の一部を構成するポーラス面からスラリー中
の液分を脱液する方法であり、以下、面脱液法という。In this proposed technology, a slurry composed of sintering powder, a binder, and water or an organic solvent is injected into a mold with a porous body on at least a portion of the inner surface of the mold and pressurized. This is a method in which the material is squeezed out through a porous body and molded into the desired shape. That is, this method is a method for removing liquid in a slurry from a porous surface that constitutes a part of the inner surface of a mold, and is hereinafter referred to as a surface deliquing method.

面脱液法は、焼結用粉末を有するスラリーが流動性に富
んでいるため、低圧１０００１００Ｏ／ｃｊ以下、特に
２００ｋｇ、ｆ／ｃＪ以下で所期の形状に成形すること
ができ、また複雑形状でも容易に成形することができる
という利点がある。In the surface deliquification method, since the slurry containing the sintering powder has high fluidity, it can be formed into the desired shape at low pressures of 1000100O/cJ or less, especially 200kg, f/cJ or less, and can be formed into complex shapes. However, it has the advantage of being easily moldable.

また、面脱液法と同じ考え方のスラリー脱液法として、
本発明者等は線脱液法を開発するのに成功した。In addition, as a slurry dewatering method that has the same concept as the surface dewatering method,
The inventors have successfully developed a linear dehydration method.

すなわち、スリット幅Ｓが焼結用金属粉末の平均粒子径
をｄとしたとき、１０μｍ≦Ｓ≦３ｄとされた線状のス
リットを有する成形型内に仕込み、該成形型に、焼結用
金属粉末に有機バインダおよび水又は有機溶剤を添加混
合してなるスラリーを注入して加圧し、スラリー中の液
分をスリットから排出して粉末同士が接触しかつ有機バ
インダを介して固形化した金属粉末成形体を作成する技
術であり、この線脱液法も、２００ｋｇ、ｆ／ｃｏ！以
下の低圧で所期の形状に成形できる。That is, the sintering metal powder is charged into a mold having a linear slit with a slit width S of 10 μm≦S≦3d, where d is the average particle diameter of the sintering metal powder. A metal powder made by injecting a slurry made by adding and mixing powder with an organic binder and water or an organic solvent, pressurizing it, and discharging the liquid in the slurry through a slit so that the powders come into contact with each other and solidify through the organic binder. This is a technology for creating molded bodies, and this line deliquification method also uses 200 kg, f/co! It can be formed into the desired shape at the low pressure below.

また、粉末の低圧成形法としては、従来、スリップキャ
スティング、ドクターブレード法等がある。In addition, conventional low-pressure molding methods for powder include slip casting, doctor blade method, and the like.

（発明が解決しようとする問題点） ところで、叙述の技術のいずれにおいても、低圧である
ため、成形時のグリーン体（成形体）の田圧力Ｍ代（、
最基冬密度七面めるために、焼不吉惟のよい粉末を用い
焼結時に密度を高める必要がある。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in all of the techniques described above, since the pressure is low, the field pressure M (,
In order to achieve the lowest winter density, it is necessary to use powder with good sintering properties and increase the density during sintering.

従って、成形時と焼結後の密度差が大きく、つまり、寸
法変化が大きくなり、このため、寸法精度を高めるため
に、粉末ロットのバラツキ、成形条件等を管理しつつグ
リーン体密度の均一性を図ることとなり、これは、多大
な努力が必要となる。Therefore, the difference in density during molding and after sintering is large, that is, the dimensional change is large. Therefore, in order to improve dimensional accuracy, it is necessary to control powder lot variations, molding conditions, etc., and maintain uniformity of green body density. This requires a great deal of effort.

逆に、叙述の技術で寸法精度を得るには焼結時に密度を
上げずに寸法変化を抑えることにより可能であるが、当
然この場合最終密度は低くなる。Conversely, it is possible to obtain dimensional accuracy using the technique described above by suppressing dimensional changes without increasing the density during sintering, but of course in this case the final density will be low.

−ａに、粉末焼結晶の特性は粉末組成のみによらず密度
に大きく左右される。つまり密度の低下とともに強度は
減少し、組成の影響は低密度域になる程小さくなる。-a, the characteristics of powder sintered crystals depend not only on the powder composition but also on the density. In other words, the strength decreases as the density decreases, and the influence of the composition becomes smaller as the density decreases.

例えば６０％密度域では、低合金鋼組成においても強度
はわずか数ｋｇ　／　ｍｍ　”程度となってしまい、こ
れでは、金型として不向である′。For example, in the 60% density range, even with a low alloy steel composition, the strength is only a few kg/mm'', which is unsuitable for use as a mold.

前述の高密度焼成品を得る為、焼成時に寸法変化を大き
くとる方法においてつくられた金型では、グリーン密度
のバラツキが焼結後も問題となり、例えば同一グリーン
内の場所による密度のバラツキにより、焼成後の金型に
は反り、割れの欠陥が認められた。従ってこの様な金型
は、グリーン密度の均一性を追求したとしてもおのずと
寸法精度にも限界が生ずる。又、この際、用いねばなら
ない焼結性の良い粉末とは、例えば金属粉末の場合は微
粉末であり、コス（・高の要因にもなる。又、焼結時に
収縮量をおさえた金型では、寸法精度は高いが、高強度
が得られず、例えばプラスチック成形の主流である射出
成形の様な高圧成形型には適用できなかった。In order to obtain the above-mentioned high-density fired products, molds made using a method that causes large dimensional changes during firing have problems with variations in green density even after sintering, for example, due to variations in density depending on the location within the same green. Defects such as warping and cracking were observed in the mold after firing. Therefore, in such a mold, even if uniformity of green density is pursued, there is a natural limit to the dimensional accuracy. In addition, the powder with good sintering properties that must be used at this time is, for example, fine powder in the case of metal powder, which can also be a factor in high cost. Although this method has high dimensional accuracy, it does not have high strength and cannot be applied to high-pressure molds such as injection molding, which is the mainstream of plastic molding.

本発明は、スラリー脱液法（面脱液、！ｆＩＡ脱液も含
む）でグリーン体（成形体）を得、これを焼結すること
により金型とする方法であって、特に、焼結用金属粉末
を、粗粒子粉末（大径粉末）と微粒子粉末（小径粉末）
を混合したものを用いることにより、叙述の問題点を解
決することを目的とする。The present invention is a method for obtaining a green body (molded body) by a slurry deliquification method (including surface deliquification and !fIA deliquification) and making a mold by sintering the green body. The metal powder for use is divided into coarse particle powder (large diameter powder) and fine particle powder (small diameter powder).
The purpose is to solve the problem of descriptive language by using a mixture of the following.

（問題点を解決するための手段） 本発明が、叙述の目的を達成するために講じた技術的手
段は次の通りである。(Means for Solving the Problems) The technical means taken by the present invention to achieve the stated purpose are as follows.

すなわち、本発明は焼結用金属粉末と有機バインダと水
又は有機溶剤とが混合されたスラリーを、成形型に注入
して加圧し、スラリー中の液分を脱液し、粉体同士を接
触させると共にバインダを介して固形化した成形体を得
るとともに、該成形体を焼結して金型とする方法であり
、 成形後と焼結後の寸法変化率を５％以内に抑えかつ金型
密度を８０％以上とするため、焼結用金属粉末として、
平均粗粒子粉末に、２０％〜７０％の平均微粒子粉末を
配合したものを用い、焼結条件を制御することを特徴と
する金型製造方法である。That is, in the present invention, a slurry in which a metal powder for sintering, an organic binder, and water or an organic solvent are mixed is injected into a mold and pressurized, the liquid in the slurry is removed, and the powders are brought into contact with each other. In this method, a molded body is obtained which is solidified through a binder, and the molded body is sintered to form a mold. In order to achieve a density of 80% or more, as a metal powder for sintering,
This mold manufacturing method is characterized by using a mixture of average coarse particle powder and average fine particle powder of 20% to 70%, and controlling the sintering conditions.

（作　用） 成形型に注入されたスラリー中の液分は、スラリーの加
圧によっ゛ζ成形型から絞り出される。(Function) The liquid in the slurry injected into the mold is squeezed out of the mold by applying pressure to the slurry.

スラリー中の液分が充分脱液されると、スラリー中の粉
末同士は接触し、バインダーを介して固形化され、所期
の粉末成形体が得られる。When the liquid content in the slurry is sufficiently removed, the powders in the slurry come into contact with each other and are solidified through the binder to obtain the desired powder compact.

この場合、スラリー中の金属粉末は、粗粒子粉末と微粒
子粉末とを所定の割合で添加した混合金属粉末であり、
これにより微粉末を含まない場合に比べて粉末の充填密
度が高まり、その結果グリーン密度を高める事が可能と
なる。In this case, the metal powder in the slurry is a mixed metal powder in which coarse particle powder and fine particle powder are added at a predetermined ratio,
This increases the packing density of the powder compared to the case where no fine powder is included, and as a result, it becomes possible to increase the green density.

この粉末成形体（グリーン体）を焼結すると金型として
充分な相対密度とされた金型要素が作成され、この金型
要素により、内部に製品形状と相似形のキャビティを有
する金型が得られる。When this powder compact (green body) is sintered, a mold element with sufficient relative density is created as a mold, and a mold having a cavity with a similar shape to the product shape is obtained inside. It will be done.

この場合、微粉末が一種の焼結助剤的な役目を果し、微
粉末を含まない場合は焼結しない様な際にも、その配合
割合に応じて焼結を促進させ、焼結後の密度を高くする
ことができる。In this case, the fine powder acts as a kind of sintering aid, and even when sintering would not occur without the fine powder, it accelerates sintering depending on the blending ratio, and after sintering. density can be increased.

従って、グリーン密度と最終密度の差を小さくすること
ができ、かつ高密度の金型を得ることが可能となる。Therefore, the difference between the green density and the final density can be reduced, and a mold with high density can be obtained.

又、高価な微粉末の使用量が少なくて済み、例えば微粉
末に純Ｆ４粉末を用いた場合、所望とする型材組成を有
する粗粉末のみでＦｅ系のあらゆる種類の金型の製造が
可能となる。In addition, the amount of expensive fine powder used can be reduced; for example, if pure F4 powder is used as the fine powder, it is possible to manufacture all types of Fe-based molds using only coarse powder having the desired mold material composition. Become.

（実施例） まず、本発明に使用するスラリーについて説明する。(Example) First, the slurry used in the present invention will be explained.

スラリーは、焼結用金属粉末と有機バインダと水又はア
ルコール等の有機溶剤とが混合されて形成されたもので
ある。The slurry is formed by mixing metal powder for sintering, an organic binder, and an organic solvent such as water or alcohol.

焼結用金属粉末としては、ガスアトマイズ法、水アトマ
イズ法、粉砕法等によって作られた各種金属粉末（Ｆｅ
、ハイス、ステンレス鋼、アルミ等）の１種類、２種類
以上の混合粉末を使用することができる。また、この金
属粉末に、セラミック粉末、これらの混合粉末もしくは
これらと各種強化繊維の混合粉末を使用することができ
る。強化繊維としては、炭素繊維、ボロン繊維、セラミ
ック（ＳｉＣ＋　Ｎｚ０ｙ等）ウィスカ等を例示するこ
とができる。As the metal powder for sintering, various metal powders (Fe
, high speed steel, stainless steel, aluminum, etc.), or a mixed powder of two or more types can be used. Moreover, a ceramic powder, a mixed powder thereof, or a mixed powder of these and various reinforcing fibers can be used as the metal powder. Examples of reinforcing fibers include carbon fibers, boron fibers, ceramic (SiC+NzOy, etc.) whiskers, and the like.

また、金属粉末は、粗粉末に、２０％〜７０％の微粉末
を配合したものが用いられる。Further, the metal powder used is a mixture of coarse powder and 20% to 70% fine powder.

ここで、微粉末を２０％未満にすると、グリーン体の相
対密度はある程度まであげられるけれども、これを焼結
したとき、焼結体の相対密度を８０％以上にできないか
らである。また、微粉末を７０％以上にすると、グリー
ン体と焼結体との収縮率を５％以内に抑えることができ
ず、寸法公差が大になりすぎるからである。Here, if the fine powder is less than 20%, the relative density of the green body can be increased to a certain extent, but when this is sintered, the relative density of the sintered body cannot be increased to 80% or more. Further, if the fine powder content is 70% or more, the shrinkage rate of the green body and the sintered body cannot be suppressed to within 5%, and the dimensional tolerance becomes too large.

前記粉末に添加される有機バインダとしては、スラリー
液分である水又は有機溶剤に溶けるものを使用する０例
えば、アクリル樹脂系、酢酸セルロース系、熱硬化性樹
脂系のものを使用することができ、アクリル樹脂系バイ
ンダの具体例として商品名「バインドセラムＷＡ３２０
Ｊ　（三井東圧製）を例示することができる。As the organic binder added to the powder, one that is soluble in water or an organic solvent, which is the slurry liquid component, can be used. For example, an acrylic resin-based, cellulose acetate-based, or thermosetting resin-based one can be used. As a specific example of the acrylic resin binder, the product name "Bind Ceram WA320" is used.
J (manufactured by Mitsui Toatsu) can be exemplified.

スラリーの組成は、使用する焼結用金属粉末の粒径によ
っても異なるが、概ね、金属粉末１００重量部に対して
バインダ２〜５重量部、水又は有機溶剤８〜４０重量部
程度である。Although the composition of the slurry varies depending on the particle size of the sintering metal powder used, it is generally about 2 to 5 parts by weight of binder and 8 to 40 parts by weight of water or organic solvent per 100 parts by weight of metal powder.

次に、本発明に使用する成形型のひとつの例として、線
脱液法に用いるものについて説明する。Next, as one example of the mold used in the present invention, one used in the linear deliquification method will be described.

この成形型として、焼結用金属粉末の平均粒子径をｄと
したとき、スリットの幅ＳがｌＯμｍ≦Ｓ≦３ｄとされ
たｉｔのスリットが形成されたものが使用される。型の
材質としては、鋼材や合金鋼材等の通常の金型材を使用
すればよく、特殊な材料は不要である。As this mold, a mold is used in which a slit with a width S of 10 μm≦S≦3d is formed, where d is the average particle diameter of the metal powder for sintering. As the material of the mold, a normal mold material such as steel or alloy steel may be used, and no special material is required.

スリット幅Ｓを１０μｍ以上とするのは、１０μｍ未満
のスリットを形成することは、通常の工業的機械的加工
手段では困難であり、またコスト高の要因となるからで
ある。The reason why the slit width S is set to 10 μm or more is that it is difficult to form a slit smaller than 10 μm using normal industrial mechanical processing means, and it also causes high costs.

一方、Ｓが３ｄ以下に制限されるのは、３ｄを越えると
金属粉末がスリットから流出し成形困難乃至不可能にな
るからである。On the other hand, S is limited to 3d or less because if it exceeds 3d, the metal powder will flow out of the slit, making molding difficult or impossible.

ここで、Ｓが３ｄまで開設可能な理由については次のよ
うに考えられる。第６図に示すように、成形型１内に注
入されたスラリー中の金属粉末２は、その粒子径がＳよ
り小さい場合、加圧によって、成形型ｌに形成されたス
リット３から流出しようとする。ところが、この際、粒
子２はスリット３の入口部乃至中途部でブリッジを組む
ことになる。Here, the reason why S can be opened up to 3d is considered as follows. As shown in FIG. 6, if the metal powder 2 in the slurry injected into the mold 1 has a particle size smaller than S, it tends to flow out from the slit 3 formed in the mold 1 due to pressure. do. However, at this time, the particles 2 form a bridge at the entrance to the middle of the slit 3.

このとき、Ｓ＝αｄとした場合、α値を１から増すとα
＝３までは容易に粉末がブリッジを組み、粒子の流出が
阻止されるが、α＝４以上になると、ブリフジが形成さ
れ難く、粒子はスリットから流／　す？　ｚ　ｉマ　−
）４／Ｉ　　　　、ｊ　二　、１１　　Ｊ−１◆↓　★
、　ノ　４２　１Ａ　　　　＠　ｎ　ｈｌ　ｔ１←う出
する結果となる。At this time, if S = αd, if the α value is increased from 1, α
Up to α = 3, the powder easily forms bridges and particles are prevented from flowing out, but when α = 4 or more, bridging is difficult to form and particles flow out of the slit. z i ma -
)4/I, j two, 11 J-1◆↓ ★
, ノ 42 1A @ n hl t1←This results in the output.

成形型の具体例を第５図に示す。A specific example of the mold is shown in FIG.

第５図の成形型１は、外型４の内部底面に、製品相似形
状の転写面５Ａを有するモデル５が設けられ、外型４の
上部開口には加圧プランジャ６が嵌合されている。In the mold 1 shown in FIG. 5, a model 5 having a transfer surface 5A having a similar shape to the product is provided on the inner bottom surface of an outer mold 4, and a pressure plunger 6 is fitted into the upper opening of the outer mold 4. .

更に、外型４は縦方向に適宜分割されており、対向する
分割面相互間にスリット幅Ｓを１０μｍ≦Ｓ≦３ｄとさ
れたスリット３が形成され、また、加圧プランジャ６と
外型４の型面との間にも同様にスリットが形成され、こ
れらのスリット３は、成形室から見れば線状となってい
る。Further, the outer mold 4 is suitably divided in the vertical direction, and a slit 3 with a slit width S of 10 μm≦S≦3d is formed between the opposing divided surfaces, and the pressurizing plunger 6 and the outer mold 4 are Similarly, slits are formed between the mold surface and the mold surface, and these slits 3 are linear when viewed from the molding chamber.

なお、第５図において、７はスラリーであり、モデル５
を仕込んだ成形室に注入充填されている。In addition, in Fig. 5, 7 is slurry, and model 5
It is injected and filled into the molding chamber.

また、８はヒーターであり、必要に応じて設けられる。Further, 8 is a heater, which is provided as necessary.

次に、第１図を参照して、５０龍Φの粉末成形体におけ
る焼結時の径方向の寸法収縮率と径方向での寸法のバラ
ツキの関係を説明する。Next, with reference to FIG. 1, the relationship between the radial dimensional shrinkage rate during sintering and the radial dimensional variation in a powder compact of 50 Φ will be described.

第１図でも明らかなように、寸法収縮率が太きＸ／番９
ｖ−ノ４ムλｌ）７ノ丁レム八８＼ｌふワｓ　ｌｊｌ乃
朕享１０においてはバラツキは１％にもおよぶ。一方寸
性収縮率５％以内では寸法公差は０．４％以内に抑えら
れ、一般プラスチック成形品の成形に際しては十分な精
度を有するものと考えられる。As is clear from Figure 1, the dimensional shrinkage rate is thick
The variation is as much as 1% in the case of 7 no. On the other hand, when the dimensional shrinkage rate is within 5%, the dimensional tolerance is suppressed to within 0.4%, which is considered to have sufficient accuracy when molding general plastic molded products.

又、最終密度を８０％以上にする事により強度、硬度、
延性等の機械的特性が向上することは勿論、熱伝導率が
高まり、金型としてプラスチックの成形サイクルを高め
る事が可能となる。又、表面空孔のサイズ、量ともに減
少し、表面荒さ、鏡面加工性、シボ加工性が低密度品に
比べて改善され金型としての適用範囲が広くなる。In addition, by increasing the final density to 80% or more, strength, hardness,
It not only improves mechanical properties such as ductility but also increases thermal conductivity, making it possible to increase the molding cycle of plastic as a mold. In addition, the size and amount of surface pores are reduced, and the surface roughness, mirror workability, and graining workability are improved compared to low-density products, and the range of application as molds is widened.

以下に本発明の実施例を示す。Examples of the present invention are shown below.

（実施例１） 金型材質としてはＦｅ−Ｃ−Ｃｕの組成を選び、Ｆｅ　
−Ｃ粗粒粉末（平均粒径１００μｍ）と純Ｆｅ微粉末（
平均粒径５μｍ）を７：３の割合で混合したものにＣｕ
粉を加え、所定の組成としブレンダーで混合後、結合剤
、流動剤を加えニーダにて混練し、成形原料とした。(Example 1) The composition of Fe-C-Cu was selected as the mold material, and
-C coarse powder (average particle size 100 μm) and pure Fe fine powder (
average particle size 5 μm) in a ratio of 7:3.
After adding powder and mixing with a blender to obtain a predetermined composition, a binder and a flow agent were added and kneaded with a kneader to obtain a forming raw material.

次にこの成形原料をあらかじめマスターモデルをセット
した割型に注型し、プランジャを介して約１３０ｋｇ、
ｆ／ｃ＋ｊの加圧を加え、割型のフリアランスより脱液
すると同時に粉末の成形を行った。その後１５０℃で乾
燥後、１３００℃にて焼結を行い、金型キャビティを製
造した。Next, this molding raw material is poured into a split mold in which a master model has been set in advance, and about 130 kg is poured through a plunger.
A pressure of f/c+j was applied to remove liquid from the flierance of the split mold and at the same time mold the powder. Thereafter, after drying at 150°C, sintering was performed at 1300°C to produce a mold cavity.

このときの成形時、焼結後の寸法測定結果は平均寸法収
縮率４．５％で寸法公差は０．５％であった。During molding and after sintering, the dimensional measurements showed an average dimensional shrinkage rate of 4.5% and a dimensional tolerance of 0.5%.

又、焼結後の密度は８０．５％であり、引張強度３２ｋ
ｇ　／　４■２、硬度ＨＢ１７０を得ることができた。In addition, the density after sintering is 80.5%, and the tensile strength is 32k.
g/4■2 and hardness HB170 were obtained.

（実施例２） 第２図に金型材料として、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｕの組成を選び
、Ｆｅ−Ｃ粗粉末（平均粒径１００μｍ）と微粉末とし
て純Ｆｅ微粉末（平均粒径５μｍ）を組合せた際のグリ
ーン密度、焼結体密度（１０００”Ｃ１１１２０’ｃ、
１３００℃焼結時）のｐ　Ｆ　ｅ　微粉末配合率による
変化を示す。(Example 2) The composition of Fe-C-Cu was selected as the mold material in Fig. 2, and Fe-C coarse powder (average particle size 100 μm) and pure Fe fine powder (average particle size 5 μm) were used as fine powder. Green density when combined, sintered compact density (1000"C11120'c,
Fig. 3 shows changes depending on the blending ratio of pFe fine powder during sintering at 1300°C.

従来方法による微粉末のみを用いて焼結時に密度を上げ
る方法によると、焼結後の密度８０％以上を得る為には
焼結温度を１０００℃以上に設定し、密度変化２７％以
上、寸法変化にして１０％の収縮をともなうことになる
。According to the conventional method of increasing density during sintering using only fine powder, in order to obtain a density of 80% or more after sintering, the sintering temperature must be set at 1000°C or higher, the density change is 27% or more, and the dimensions are This change is accompanied by a 10% contraction.

一方、本方法でのＦｅ−Ｃ粗粉末のみでは焼結現象は１
３００℃になっても進まず、高密度化は図れない。On the other hand, with only Fe-C coarse powder in this method, the sintering phenomenon is 1
Even if the temperature reaches 300°C, no progress is made, and high density cannot be achieved.

そこで、純Ｆｅ微粉末を添加していくと、微粉末が添加
されたことにより、粉末系の充填性が上がり３０％添加
により、グリーン密度は最大７０％まで向上させること
ができた。一方、焼結現象も微粉末の添加量に応じて促
進され、焼結後の密度８０％以上を得るには、１１２０
℃焼結では４５％以上、１３００℃焼結では２５％以上
の純Ｆｅ微粉末を添加する事により可能となる。Therefore, when pure Fe fine powder was added, the filling properties of the powder system increased due to the addition of the fine powder, and by adding 30%, the green density could be improved up to 70%. On the other hand, the sintering phenomenon is also promoted depending on the amount of fine powder added, and in order to obtain a density of 80% or more after sintering, it is necessary to
This is possible by adding 45% or more of pure Fe fine powder for sintering at 1300°C, and 25% or more for sintering at 1300°C.

従って、以上の結果より、焼結時の寸法変化を５％まで
に抑え（密度変化にして１３．３％）かつ焼結後の密度
８０％以上を得るには、純Ｆｅ微粉末を２５〜３０％添
加し、１３００℃にて焼結することがわかる。Therefore, from the above results, in order to suppress the dimensional change during sintering to 5% (density change: 13.3%) and obtain a density of 80% or more after sintering, pure Fe fine powder should be It can be seen that sintering occurs at 1300° C. with 30% addition.

（実施例３） 第３図に、ハイス粉末（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ　−Ｖ　
−Ｇｏ）と微粉末として純Ｆｅ微粉末を組合せた際のグ
リーン密度、焼結体密度（１２００℃Ｘ　１　ｈｒ、　
１２ｈｒ。(Example 3) Fig. 3 shows high speed steel powder (Fe-Cr-Mo-W-V
-Go) and pure Fe fine powder as fine powder, green density, sintered body density (1200℃×1 hr,
12 hours.

２４ｈｒ焼結時）の純Ｆｅ微粉未配合率による変化を示
す。24 shows changes depending on the proportion of pure Fe fine powder not added (at the time of sintering for 24 hours).

図から明らかな様に、焼結時の寸法変化５％以下、焼結
後の密度８０％を得るには、純Ｆｅ微粉末３０％配合に
て１２００℃Ｘ　２４ｈｒの焼結処理、又は純Ｆｅ徽末
５０％配合にて１２００℃Ｘ１２ｈｒの焼結処理すれば
よいことがわかる。As is clear from the figure, in order to obtain a dimensional change of 5% or less during sintering and a density of 80% after sintering, sintering at 1200°C for 24 hours with 30% pure Fe fine powder, or pure It can be seen that sintering treatment at 1200° C. for 12 hours is sufficient with a 50% composition.

（実施例４） 第４図に粗粒粉末と同一組成の微粉末の組合せの実施例
として、２８メツシユアンダー、６０メソシユオーバの
粗粒ハイス粉末と３５０メツシユアンダーの微粒ハイス
粉末を組合せた際のグリーン密度、焼結体密度の微粉末
配合割合による変化を示す。(Example 4) Figure 4 shows an example of the combination of coarse powder and fine powder with the same composition, in which a coarse HSS powder with a mesh under and a mesh under 60 and a fine HSS powder with a mesh under 350 are combined. The graph shows the changes in green density and sintered body density depending on the blending ratio of fine powder.

この結果より、微粉末４０〜５０％配合にて１２００”
ＣＸ　２４ｈｒ焼結処理すると所定の金型を得ることが
できる。From this result, 1200" with 40-50% fine powder
A predetermined mold can be obtained by sintering CX for 24 hours.

尚、上記グリーン密度は用いる粉末の形状・粒度分布に
より異なり、微粉末の配合割合、又、粉末組成により異
なる焼結温度については適当に選択すべき事は勿論であ
る。Note that the above-mentioned green density varies depending on the shape and particle size distribution of the powder used, and it goes without saying that the sintering temperature, which varies depending on the blending ratio of the fine powder and the powder composition, should be appropriately selected.

また、実施例２．３．４については実施例１と同じく線
脱液法によって、グリーン体を成形したものである。Further, in Examples 2, 3, and 4, green bodies were molded by the same linear deliquification method as in Example 1.

なお、グリーン体の成形として、線脱液法を採用すると
、成形型にスラリーを注入して加圧し、スラリー中の液
分を前記スリットから排出して脱液することにより、表
面性状が良好でかつ粉末同士が接触した粉末成形体を容
易に得ることができ、また成形型からの取り出しも容易
となる等の利点は有するものの、本発明においては、面
脱液法に従うこともできる。In addition, when a line deliquification method is adopted for molding a green body, the slurry is injected into the mold and pressurized, and the liquid in the slurry is drained through the slits to remove the liquid, resulting in good surface properties. Although it has advantages such as being able to easily obtain a powder compact in which the powders are in contact with each other and being easily removed from the mold, the surface deliquification method can also be used in the present invention.

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、成形型に、焼結用
金属粉末を有機バインダおよび水又は有機溶剤を添加混
合してなるスラリーを注入して加圧し、スラリー中の液
分を排出して粉末同士が接触しかつ有機バインダを介し
て固形化した金属粉末成形体を作成し、これを焼結処理
して金型とするものであるから、金型のコスト（原料、
製造など全てを含むコスト）は従来の金属切削金型のコ
ストに比べて大幅に低減できる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a slurry made by adding and mixing metal powder for sintering with an organic binder and water or an organic solvent is injected into a mold and pressurized. A metal powder compact is created by discharging the liquid and solidifying the powders through an organic binder, which is then sintered to form a mold. ,
The cost (including all manufacturing costs) can be significantly reduced compared to the cost of conventional metal cutting dies.

更に、多数個取り金型を作る時に本発明ではその単位の
１個分を沢山作ってこれを組合せて多数個取り金型とす
ることができ、金属ブロックから切削しなければならな
い従来例の１と比べて大幅にコストダウンした。Furthermore, when making a multi-cavity mold, the present invention makes it possible to make a large number of individual units and combine them to form a multi-cavity mold, which eliminates the conventional method of cutting from a metal block. The cost was significantly reduced compared to

また、金型寿命から複数個金型を作って製品を製造しな
くてはならない場合には、反転モデルを再度作る必要が
なくこれもコストダウンとなった。In addition, when it is necessary to make multiple molds to manufacture a product due to the lifespan of the mold, there is no need to create an inverted model again, which also reduces costs.

更に、従来例の２に比較して、金型材料は、制約を受け
ることがなく、焼結後において金型特性としての必要な
密度にできる。Furthermore, compared to Conventional Example 2, the mold material is not subject to any restrictions and can be made to have the required density as a mold characteristic after sintering.

特に、成形後と焼結後の寸法変化を５％以内に抑えかつ
最終金型密度を８０％以上にすることが粗粒子粉末に微
粒子粉末を３０〜７０％配合することによって可能とな
り、このように、金属粉末として微粉末をある割合で添
加するものであるから、微粉末を含まない場合に比べて
粉末の充填密度が高まり、その結果グリーン密度を高め
る事が可能となる。又、微粉末が一種の焼結助剤的な役
目を果し、微粉末を含まない場合は焼結しない様な際に
も、その配合割合に応じて焼結を促進させ、焼結後の密
度を高くすることができる。In particular, it is possible to suppress the dimensional change after molding and sintering to within 5% and increase the final mold density to 80% or more by blending 30 to 70% of fine particle powder with coarse particle powder. In addition, since a certain proportion of fine powder is added as metal powder, the packing density of the powder is increased compared to the case where no fine powder is included, and as a result, it is possible to increase the green density. In addition, the fine powder acts as a kind of sintering aid, and even when sintering would not occur without the fine powder, it accelerates sintering depending on the blending ratio and improves the sintering process after sintering. Density can be increased.

従って、グリーン密度と最終密度の差を小さくすること
ができ、かつ高密度の金型を得ることが可能となる。Therefore, the difference between the green density and the final density can be reduced, and a mold with high density can be obtained.

又、高価な微粉末の使用量が少なくて済み、例えば微粉
末に純Ｆｅ微粉末を用いた場合、所望とする型材組成を
有する粗粉末のみでＦｅ系のあらゆる種類の金型の製造
が可能となる。In addition, the amount of expensive fine powder used can be reduced; for example, if pure Fe fine powder is used as the fine powder, it is possible to manufacture all types of Fe-based molds using only coarse powder having the desired mold material composition. becomes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は寸法変化率と寸法公差を示す説明図、第２図か
ら第４図は微粉末と相対密度の関係を示すグラフ、第５
図は本発明を実施するための成形型の断面図、第６図（
１）、（２）はスリット近傍における粉末のブリッジ形
成状態を示す断面説明図である。 １・・・成形型、６・・・プランジャ。 第１図　　　　　７００１ す！ 、を仔４１メｑ＋ｊ＋ｉＪ＋ｌ欲？（１］Figure 1 is an explanatory diagram showing the dimensional change rate and dimensional tolerance, Figures 2 to 4 are graphs showing the relationship between fine powder and relative density, and Figure 5
The figure is a sectional view of a mold for carrying out the present invention, and Fig. 6 (
1) and (2) are cross-sectional explanatory views showing the state of bridge formation of powder in the vicinity of the slit. 1... Molding die, 6... Plunger. Figure 1 7001! , Do you want 41 meq+j+iJ+l? (1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）焼結用金属粉末と有機バインダと水又は有機溶剤
とが混合されたスラリーを、成形型に注入して加圧し、
スラリー中の液分を脱液し、粉体同士を接触させると共
にバインダを介して固形化した成形体を得るとともに、
該成形体を焼結して金型とする方法であり、 成形後と焼結後の寸法変化率を５％以内に抑えかつ金型
密度を８０％以上とするため、焼結用金属粉末として、
平均粗粒子粉末に、２０％〜７０％の平均微粒子粉末を
配合したものを用い、焼結条件を制御することを特徴と
する金型製造方法。(1) A slurry containing a mixture of metal powder for sintering, an organic binder, and water or an organic solvent is injected into a mold and pressurized.
The liquid in the slurry is removed, the powders are brought into contact with each other, and a molded body is obtained which is solidified through a binder.
This is a method of sintering the compact to form a mold, and in order to suppress the dimensional change rate after molding and sintering to within 5% and achieve a mold density of 80% or more, metal powder for sintering is used. ,
A mold manufacturing method characterized by using a mixture of average coarse particle powder and average fine particle powder of 20% to 70% and controlling sintering conditions.