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技術 積層複合材料成形体及びその製造方法

出願人 播磨高周波工業株式会社ガウス株式会社
発明者 黒田義和
出願日 1993年4月8日 (26年1ヶ月経過) 出願番号 1993-107356
公開日 1994年10月25日 (24年6ヶ月経過) 公開番号 1994-299203
状態 未査定
技術分野 後処理、加工、供給、排出、その他の装置 粉末冶金
主要キーワード 積層複合板 材料種類 重畳効果 各積層間 機械要素部品 積層複合材料 超鋼合金 加工工程数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年10月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

目的

合金粉末金属粉末あるいはセラミック粉末から作る積層複合材料成形体及びその製造方法。

構成

合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末を2種類以複合して成形した積層複合材料成形体。また合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末などの粉末バインダーの混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末の混合物を充填して成形する製造方法。

効果

耐摩耗性耐食性等複数の機能を兼ね備えた積層複合材料成形体を作ることができるだけでなく、従来法では困難であった小物部品、複雑形状部品等をニヤ−・ネットシェイプで製造することができる。

概要

背景

従来、積層複合材料は種々の方法で作られている。例えば、数種類の異なる合金板を重ね合わせて熱間圧延あるいは熱間プレスし、固相拡散接合により成形する積層複合板、あるいは、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工して積層複合材料成形体を作成する方法が知られている。

概要

合金粉末金属粉末あるいはセラミック粉末から作る積層複合材料成形体及びその製造方法。

合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末を2種類以複合して成形した積層複合材料成形体。また合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末などの粉末バインダーの混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末あるいはセラミック粉末の混合物を充填して成形する製造方法。

耐摩耗性耐食性等複数の機能を兼ね備えた積層複合材料成形体を作ることができるだけでなく、従来法では困難であった小物部品、複雑形状部品等をニヤ−・ネットシェイプで製造することができる。

目的

しかしながら、合金粉末あるいはセラミック粉末を用いて通常のプレスで成形し、焼結して積層複合材料成形体を作る方法では、粉末の流動性が悪く、各積層間接合界面の形状及び接合性が悪いため、焼結後の接合界面に多くの空洞が発生し、機械的性質劣化する。さらに、この欠点を改善するため、冷間等方プレスし、その後熱押出し或は熱間圧延等の応力と温度の重畳効果による固相拡散接合する方法が試みられたが、これらの方法では高温度でしかも高荷重を必要とするため装置が高価となるだけでなく、その後目的とする形状及び寸法に加工しなければならない。一方、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工する方法では、加工工程数が増加し、それに伴い部品の製造総コストも上昇する。さらに、積層複合部品を一部の合金あるいはセラミックス等の難加工材で作製しようとすれば、切削加工がきわめて困難となる。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

請求項2

合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末などの粉末バインダーの混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末とバインダーの混合物を充填して成形することを特徴とする積層複合材料成形体の製造方法。

請求項3

合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末などの粉末とバインダーの混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末とバインダーの混合物を複数回に分けて充填成形し、3層以上の層を形成することを特徴とする積層複合材料成形体の製造方法。

発明の効果

00009

ここでは、混合物Aの流動開始温度は混合物Bより高くしており、混合物Bの成形中、混合物Aは流動せずに元の形をそのまま保っている。また、焼結による両混合物のバインダー体積率は変化させ、焼結後の積層複合材料成形体収縮ひずみを最小にしている。

背景技術

0001

本発明は,合金粉末金属粉末あるいはセラミック粉末から作る積層複合材料成形体及びその製造方法に関する。

発明が解決しようとする課題

0001

上記したように第1請求項による積層複合材料成形体を作製して機械要素部品等として用いれば、表面と裏面または外周面内周面などに要求される個別の耐摩耗性耐食性あるいは耐熱性等への要求に応じたものが提供できる。また第2請求項による積層複合材料成形体の製造方法によれば、上記第1請求項記載の積層複合材料成形体を製造することができ、しかも従来法では困難であった小物部品、複雑形状部品等がニア−・ネットシェイプで製造できる。また第3請求項による積層複合材料成形体の製造方法によれば、さらに機能性の優れた上記第1請求項記載の積層複合材料成形体を製造することができる。

課題を解決するための手段

00010

混合物より積層複合材料を成形するには、射出成形法あるいはプレス法が知られている。本実施例では射出成形法で行なった。射出成形法で混合物Aを用いて外径面層1及び内径面層2を成形する。その後、プラスチックの射出成形法では公知の方法であるインサ−ト成形法により前記外形面層1及び内径面層2をインサート材としてモールド型内に挿入して、混合物Bを射出成形により充填して成形する。この結果、流動開始温度の高い順に成形すると、其の後の成形時には先の成形体の構造部はそのまま保たれたまま、しかも接合界面は目的とした形状となり、強固な接合界面が得られた。

00011

成形体からバインダーを除去する方法は公知の技術であり、それに従って行なった。すなわち常圧、窒素雰囲気中で10℃/時間の速度で300℃まで昇温し、300℃で2時間保持した後炉冷した。

00012

従来、焼結は材料種類によって酸化性中性あるいは還元性雰囲気で行なわれているが、本実施例では、還元性すなわち真空雰囲気で6℃/分の昇温速度で1230℃まで昇温し、1230℃で5時間保持した後、窒素ガス急冷した。その後、SKD11を硬化させる目的で、通常の焼入焼戻し熱処理を施した。

00013

以上の工程を完了した後、積層複合材料成形体を取り出し観察した。その結果を図2顕微鏡写真で示す。写真より明らかなように固相拡散は十分に行なわれており、界面は完全に接合している。

00014

以上のように、実施例として、SKD11/SUS316Lの組み合わせを示した。しかし、複数種類の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末から積層複合材料成形体を作る組み合わせは多数考えられ、例えばチタン/チタンアルミジルコニアアルミナステライト/SUS316,ステンレス鋼超鋼合金等の組み合わせによる積層複合材料成形体が作成できる。さらには、FRM粉末FRC粉末を積層材として用いたり、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末に混合することにより機械的特性強化した積層複合材料成形体を作製することができる。

図面の簡単な説明

0002

従来、積層複合材料は種々の方法で作られている。例えば、数種類の異なる合金板を重ね合わせて熱間圧延あるいは熱間プレスし、固相拡散接合により成形する積層複合板、あるいは、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工して積層複合材料成形体を作成する方法が知られている。

--

0003

しかしながら、合金粉末あるいはセラミック粉末を用いて通常のプレスで成形し、焼結して積層複合材料成形体を作る方法では、粉末の流動性が悪く、各積層間の接合界面の形状及び接合性が悪いため、焼結後の接合界面に多くの空洞が発生し、機械的性質劣化する。さらに、この欠点を改善するため、冷間等方プレスし、その後熱押出し或は熱間圧延等の応力と温度の重畳効果による固相拡散接合する方法が試みられたが、これらの方法では高温度でしかも高荷重を必要とするため装置が高価となるだけでなく、その後目的とする形状及び寸法に加工しなければならない。一方、肉盛り溶接等により塊状物を作製し、これを目的の形状及び寸法に機械加工する方法では、加工工程数が増加し、それに伴い部品の製造総コストも上昇する。さらに、積層複合部品を一部の合金あるいはセラミックス等の難加工材で作製しようとすれば、切削加工がきわめて困難となる。

0004

前記課題を解決するために、第1請求項の積層複合材料成形体は、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末を2種類以複合することにより構成される。また第2請求項の積層複合材料成形体の製造方法は、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物を充填して成形することを特徴としている。さらに第3請求項積層複合材料成形体の製造方法は、合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物のいずれかを成形した後、モールド型内に挿入し、他の合金粉末、金属粉末又はセラミックス粉末の混合物を複数回に分けて充填成形し、3層以上の層を形成することを特徴としている。

0005

以下、本発明による積層複合材料成形体及びその製造方法の具体的な実施方法について、この発明の一実施例によるSKD11およびSUS316Lの積層複合材料成形体を製造する場合について詳細に説明する。図1は外径面層1及び内径面層2に耐摩耗性のあるSKD11,内部層3は高強度および高靭性のあるSUS316Lを積層化したギヤ−である。

0006

射出成形法によって粉末から部品を製造する一般的な方法は、例えば、原料の金属粉末にワックス樹脂等を混ぜて、一旦ペレット状にした後加熱溶融し、所定の形状に射出成形して、さらに脱脂、焼結を行なう。使用する金属粉末の粒径は小さければ小さい程よいが、好ましくは粉末粒径が約10μm以下である。

0007

流動性及び流動開始温度が適切となるよう、適切な成分及び量のバインダーを混合し、均一な混合物を作製する。本実施例では、平均粒径が約10μmのSKD11粉末を91.5wt%、バインダーとしてアクリル系樹脂4.5wt%,DBPを0.5wt%,ステアリン酸を0.5wt%,融点が50℃のパラフィンを2.4wt%,そしてポリスチレンを0.6wt%混合して混合物Aを作製した。

0008

次に平均粒径が約10μmのSUS316L粉末を91.8wt%、バインダーとしてアクリル系樹脂4.9wt%,DBPを0.5wt%,ステアリン酸を0.5wt%,融点が50℃のパラフィンを2.3wt%を混合して混合物Bを作製した。

0009

図1この発明による積層複合材料成形体の実施例の模式図である。
図2この発明の実施例による積層複合材料成形体の接合界面の顕微鏡写真である。

0010

1外径面層
2内径面層
3内部層
4接合界面

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