JPH06158109A - 金属またはセラミックス粉末成形体の脱脂・焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形または押出成形により得られた成形
体を脱脂・焼結する際に生じる変形を防止し、寸法精度
に優れた焼結体を量産性良く製造する方法を供する。 【構成】 脱脂・焼結の際に使用されるセッター１を水
平方向に多数の空孔を設けたハニカム構造とし、該空孔
内各々に成形体２を挿入、載置する脱脂・焼結方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属またはセラミック
ス粉末の焼結製品を製造する方法に関し、特に変形の生
じない脱脂・焼結方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属またはセラミックスの焼結
製品を粉末冶金法によって製造する工程において、焼結
に供する成形体は原料粉末を圧縮成形することにより圧
粉体として得られている。これは通常金型に充填した原
料粉末を上下方向からパンチで加圧するという方法であ
ることから、得られる成形体の形状としては比較的単純
なものに限られ、より複雑な形状の製品を得るには焼結
上がりの製品に切削、研削等の後工程を施す必要があ
る。

【０００３】このような問題点を解決すべく、従来法で
得られない複雑形状の成形体を得るための技術が種々検
討されているが、いわゆるエンジニアリングセラミック
ス等を中心とした窯業製品の分野においては原料粉末に
１０〜２０ｗｔ％の有機高分子化合物を主成分としたバ
インダーを加え、混合・混練した後、射出成形もしくは
押出成形した成形体を脱脂・焼結して製品を得るという
方法が工業的に行われ始めている。射出成形・押出成形
はプラスチックの成形法として発展を遂げてきたもので
あるが、製品を後加工なしで、しかも高い寸法精度で大
量に生産するのに適しているため、前述のような問題点
の解決策として注目すべきものがある。そして、近年の
アトマイズ法に代表される金属粉末の製造技術やバイン
ダー配合技術の発展に支えられて、この製法が金属およ
びセラミックスの焼結製品にも適用が試みられてきてい
る。

【０００４】この射出成形・押出成形による成形体を焼
結に使用する方法と従来の圧縮成形体を焼結する方法の
相違点は成形法が異なることは勿論であるが、前者では
成形体が多量のバインダーを含有するため焼結する前に
脱バインダー、即ち脱脂を施す必要があることである。
ちなみに後者では、成形体が全然バインダーを含まない
か、含む場合でも極く少量なので直接焼結することがで
きる。そしてこの脱脂方法は成形体を徐々に加熱してバ
インダーを熱分解ガスとして揮散させるというのが従来
の一般的な方法であるが、この時の昇温速度はあまりに
大であると熱分解ガスの発生が急激すぎて成形体にふく
れや割れ等の変形を引き起こすため、５〜１５℃／ｈｒ
程度とする必要がある。

【０００５】しかし、ここで問題となるのは成形体をセ
ッター上に載置して脱脂する際、セッターと接触してい
る面はバインダーの分解ガスの拡散抵抗が大きく、分解
ガスが抜けにくい状態にあり、セッターと接触していな
い部分とで脱脂過程での膨張、及び収縮挙動が異なって
しまい、成形体にそり・うねり等の変形を生じてしまう
という欠点があった。特に成形体によっては長手方向に
対するそり・うねり等が大きくなり、一般にこの対策と
してＶ字形の溝を施したセッターの溝上に成形体を載置
して脱脂・焼結することにより成形体にそり・うねり等の
変形がなく、真直精度の優れた製品を得ている。しか
し、このようなセッターを使用して脱脂を行う場合、セ
ッターを積み重ねると、かさばるため生産効率が悪く量
産には向いていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、射出成形ま
たは押出成形により得られた成形体を脱脂・焼結する際
に生じる変形の問題を解決すべくなされたもので、寸法
精度に優れた焼結体を量産性良く製造する方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属またはセ
ラミックス粉末と有機高分子化合物を主成分とするバイ
ンダーとを混合・混練・ペレット化した混和物を射出成形
または押出成形により成形した成形体を脱脂する工程に
おいて、該成形体を載置するセッターとしてハニカム構
造を有するものを使用し、前記セッターの水平方向に設
けられた多数の空孔内に挿入載置することを特徴とする
金属またはセラミックス粉末成形体の脱脂・焼結方法で
ある。

【０００８】一般に、ハニカム構造を有するセッターの
使用法としては、その空孔を垂直方向に向けて設置し、
その上に成形体を載置するものであるが、本発明では成
形体をハニカム構造を有するセッターの水平方向に並ん
だ空孔内にそれぞれ挿入し載置するものである。この方
法により脱脂・焼結することで、平板のセッターを使用
した場合のようにセッターの積み重ねが不要なことか
ら、かさばりがなく取扱いが容易で生産効率を上げるこ
とができ、量産性に非常に優れた製造法が提供される。
又、セッターに設けた空孔の底部をＶ字形の溝構造とす
ることにより、Ｖ字形の溝を施した平板形のセッターを
使用した場合と同様に成形体は溝部に支持されるため、
長手方向にそり・うねり等の生じない真直精度の優れた
焼結体が得られる。

【０００９】

【作用】金属またはセラミックス粉末とバインダーとを
混合・混練・ペレット化した混和物を射出成形または押出
成形した成形体を脱脂・焼結する際に使用するセッター
をハニカム構造とすることにより、水平方向にあけられ
た多数の貫通孔の各々に成形体を載置できるので、多数
の成形体を、従来のような平板形のセッターの場合のよ
うに、セッターを積み重ねることなく、一時に処理でき
るので生産効率が良く、又、水平方向の貫通孔の底部を
Ｖ字型の溝構造とすることにより、長手方向のそり・う
ねり等がおこらず真直精度の優れた焼結体が得られる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１１】

【実施例１】図１は、本発明の実施例１に係わるハニカ
ム構造を有するセッター１への成形体２の載置状態を示
した部分斜視図である。

【００１２】成形用の原料は平均粒径が０.５μｍのＮ
ｉ−Ｚｎフェライト仮焼粉９１ｗｔ％に対して、バイン
ダーとして酢酸ビニル含量２０ｗｔ％のエチレン−酢酸
ビニル共重合体５ｗｔ％、融点６０℃のパラフィンワッ
クス３ｗｔ％、ジオクチルフタレート１ｗｔ％を加圧ニ
ーダーにより１３０℃で３０分混練した後、長さ約４ｍ
ｍにペレット化することにより得た。この原料を押出成
形機（スクリュー径：３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：２２）により
φ３ｍｍの断面状を有する円柱状の成形体２を作製し
た。尚、押出成形機のバレル温度はバンドヒーターによ
り１３０℃に設定した。該成形体２を脱脂するにあたり
長手方向で５０ｍｍに切断し、図１に示すように、断面
が格子形状（３.５ｍｍ×３.５ｍｍ）の空孔を有するア
ルミナ製のハニカム構造を有するセッター１の空孔内に
挿入し載置した。これを脱脂炉内に設置し、大気中にて
５℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、３００℃で１時間保持
後、炉冷することにより脱脂を行った。更に、これを１
１００℃で３時間焼結を行った。これにより長手方向に
そり・うねり等の生じない、断面径φ２.６５ｍｍ、長さ
４５ｍｍ、密度５.２０ｇ／ミリリットルなるＮｉ−Ｚ
ｎフェライトの焼結体を得た。

【００１３】

【実施例２】図２は、本発明の実施例２に係わるハニカ
ム構造を有するセッター１１への成形体２１の載置状態
を示した部分正面図である。

【００１４】成形用の原料として、Ｆｅ５０ｗｔ％−Ｃ
ｏ５０ｗｔ％なる組成の合金をアルゴンガス雰囲気中で
高周波加熱により溶製し、水アトマイズ法により平均１
０μｍに作製した粉末を使用し、該粉末８８ｗｔ％にバ
インダーとしてポリメタクリル酸ブチル５ｗｔ％、融点
６０℃のパラフィンワックス５ｗｔ％、ジオクチルフタ
レート２ｗｔ％を使用し、実施例１と同様な方法で原料
ペレットを作製した。これを射出成形機により断面形状
が１.０ｍｍ×３.０ｍｍで長さが７０ｍｍを有する形状
の成形体２１の成形を行った。該成形体２１を断面形状
が４.０ｍｍ×４.０ｍｍの格子形状の空孔部を有するジ
ルコニア製のハニカム構造を有するセッター１１の空孔
内に載置した。これを脱脂炉内に設置し、アルゴンガス
雰囲気中にて５℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、４００℃
で３時間保持後、冷却することにより脱脂を行った。更
に、これを１２００℃で２時間焼結を行った。これによ
り長手方向にそり・うねり等の生じない、断面形状が０.
８５ｍｍ×２.５５ｍｍ、長さ５９.５ｍｍ、密度７.９
０ｇ／ミリリットルなるＦｅ５０ｗｔ％−Ｃｏ５０ｗｔ
％合金の焼結体を得た。

【００１５】

【実施例３】図３は、本発明の実施例３に係わるハニカ
ム構造を有するセッター１２への成形体２２の載置状態
を示した部分正面図である。

【００１６】成形用の原料として平均粒径が０.１μｍ
のチタン酸鉛−ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）仮焼粉９２ｗｔ
％に対して、バインダーとしてメタクリル酸ブチル２.
５ｗｔ％、酢酸ビニル含有１４ｗｔ％のエチレン−酢酸
ピニ共重合体２.５ｗｔ％、融点６０℃のパラフィンワ
ックス２ｗｔ％、ジオクチルフタレート１ｗｔ％を使用
し、実施例１と同様な方法で原料ペレットを作製した。
この原料を実施例１で使用したものと同様の押出成形機
により、二辺が２ｍｍの直角二等辺三角形の断面形状を
有する三角柱２２の成形を行った。該成形体２２を脱脂
するにあたり長手方向で２０ｍｍに切断し、断面形状が
２.５ｍｍ×２.５ｍｍの格子形状の空孔を有するアルミ
ナ製のハニカム構造を有するセッター１２の空孔内に挿
入し載置した。これを脱脂炉内に設置し、大気中にて３
℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、５５０℃で３時間保持
後、炉冷することにより脱脂を行った。更に、これを１
２００℃で２時間焼結を行った。これにより長手方向に
そり・うねり等の生じない、二辺が１.７５ｍｍの直角二
等辺三角形の断面形状である、長さ１７.４ｍｍ、密度
７.８ｇ／ミリリットルなるＰＺＴの焼結体を得た。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明による
脱脂・焼結法によれば、射出成形または押出成形によっ
て成形した金属またはセラミックス粉末成形体の焼結製
品の製造において、変形がなく寸法精度の良い焼結製品
を効率良く生産でき、工業上、非常に有益である。な
お、本発明においては成形用原料粉末として、セラミッ
クスにおいてはＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェ
ライト、チタン酸バリウム等、金属においては鉄、Ｆｅ
−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト等が使用でき
るが、これらに限定されるものではない。更に本発明に
おいて、原料粉末と混合されるバインダーとしては、各
種のポリオレフィン、コポリマー、ワックス等が使用で
きるが、原料粉末の粒度、表面性等を考慮して適宜選択
される。更に、使用するセッターの材質としてはアルミ
ナ、ジルコニア等が使用できるが、これらに限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係わるハニカム構造を有す
るセッターへの成形体の載置状態を示した斜視図。

【図２】本発明の実施例２に係わるハニカム構造を有す
るセッターへの成形体の載置状体を示した正面図部分断
面図。

【図３】本発明の実施例３に係わるハニカム構造を有す
るセッターへの成形体の載置状体を示した正面図部分断
面図。

【符号の説明】

１，１１，１２ セッター ２，２１，２２ 成形体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属またはセラミックス粉末と有機高分
   子化合物を主成分とするバインダーと混合・混練しペレ
   ット化した混和物を射出成形または押出成形により成形
   した成形体を脱脂・焼結する工程おいて、該成形体を、
   水平方向に多数の空孔を設けた略ハニカム構造を有する
   セッターの該空孔内に載置することを特徴とする金属ま
   たはセラミックス粉末成形体の脱脂・焼結方法。
2. 【請求項２】 前記セッターの空孔の底面がＶ字状の溝
   をなすことを特徴とする金属またはセラミックス粉末成
   形体の脱脂・焼結方法。