(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の異なる特性を両立する焼結体、並びに、かかる焼結体を製造可能な焼結体の製造方法、金属粉末射出成形用コンパウンド及び金属粉末成形体の提供。【解決手段】第１金属粒子２１同士が結着している二次粒子２と、第１金属粒子２１と構成材料が異なる第２金属粒子３１及びバインダー３２を含むマトリックス領域３と、を有する金属粉末射出成形用コンパウンド。二次粒子２は、第１金属粒子２１同士がバインダー３２を介して結着してなるか又は第１金属粒子２同士が固着してなるかが好ましい。第２金属粒子３１の平均粒径は、第１金属粒子２１の平均粒径より小さいことが好ましい、金属粉末射出成形用コンパウンド。二次粒子はマトリックス領域３１中に分散していることが望ましい、金属粉末射出成形用コンパウンド。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属粒子同士が結着している二次粒子と、
前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子およびバインダーを含むマトリックス領域と、
を有することを特徴とする金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項２】
前記第１金属粒子の構成材料は、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金またはＣｏ基合金のいずれかである請求項１に記載の金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項３】
前記二次粒子は、前記第１金属粒子同士がバインダーを介して結着してなる請求項１または２に記載の金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項４】
前記二次粒子は、前記第１金属粒子同士が固着している請求項１または２に記載の金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項５】
前記二次粒子は、前記マトリックス領域中に分散している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項６】
前記第２金属粒子の平均粒径は、前記第１金属粒子の平均粒径より小さい請求項１ないし５のいずれか１項に記載の金属粉末射出成形用コンパウンド。
【請求項７】
第１金属粒子同士が結着している二次粒子と、
前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子およびバインダーを含むマトリックス領域と、
を有することを特徴とする金属粉末成形体。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の金属粉末射出成形用コンパウンドを成形型に射出して成形体を得る工程と、
前記成形体を焼成し、焼結体を得る工程と、
を有することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項９】
第１金属粒子の焼結物を含む第１部と、
前記第１部を内包し、前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子の焼結物を含む第２部と、
を有することを特徴とする焼結体。
【請求項１０】
前記第２部の平均結晶粒径は、前記第１部の平均結晶粒径より小さい請求項９に記載の焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末射出成形用コンパウンド、金属粉末成形体、焼結体の製造方法および焼結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を成形する方法としては、金属粉末と有機バインダーとを含む造粒粉末を、所定の成形型に充填し、圧縮することにより、所定の形状の成形体を得る圧縮成形法が知られている。得られた成形体は、有機バインダーを除去する脱脂処理、金属粉末を焼結する焼成処理を経て、金属焼結体となる。このような技術は粉末冶金技術の１つであり、成形型の形状次第で複雑な形状の金属焼結体を大量に製造可能であることから、近年、多くの産業分野で普及している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金属粉末とバインダーとを混合してなる成形材料を型内に射出して成形体を成形し、次いで、成形体を加熱してバインダーを除去し、その後、成形体を焼結させる金属粉末射出成形法が開示されている。そして、金属粉末とバインダーとを混合してコンパウンドを調製する際の混合比を６０：４０にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、金属焼結体には、金属材料に特有の高強度だけではなく、高延性や高靭性といった特性についても求められている。つまり、一般には相反する傾向がある複数の異なる特性を両立する金属焼結体の実現が求められている。
【０００６】
しかしながら、従来の金属焼結体は、このような市場の要請に十分応えられるものになっていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、複数の異なる特性を両立する焼結体、ならびに、かかる焼結体を製造可能な焼結体の製造方法、金属粉末射出成形用コンパウンドおよび金属粉末成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドは、第１金属粒子同士が結着している二次粒子と、
前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子およびバインダーを含むマトリックス領域と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、複数の異なる特性を両立する焼結体を製造可能な金属粉末射出成形用コンパウンドが得られる。
【００１０】
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドでは、前記第１金属粒子の構成材料は、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金またはＣｏ基合金のいずれかであることが好ましい。
これにより、機械的強度の高い焼結体を実現することができる。
【００１１】
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドでは、前記二次粒子は、前記第１金属粒子同士がバインダーを介して結着してなることが好ましい。
【００１２】
これにより、バインダーの接着性によって第１金属粒子同士が結着されているため、第１金属粒子の構成材料等によらず、より崩れ難い二次粒子が得られる。
【００１３】
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドでは、前記二次粒子は、前記第１金属粒子同士が固着していることが好ましい。
【００１４】
これにより、バインダーの使用量を減らしたり、全く使用しなかったりすることができるので、コンパウンドを射出成形してなる成形体の収縮率をより小さくすることができる。
【００１５】
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドでは、前記二次粒子は、前記マトリックス領域中に分散していることが好ましい。
【００１６】
これにより、均質なコンパウンドが得られる。かかるコンパウンドは、均質で変形の少ない成形体の製造を可能にし、最終的には寸法精度が高く、かつ高い機械的強度を有する焼結体の実現が可能になる。
【００１７】
本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドでは、前記第２金属粒子の平均粒径は、前記第１金属粒子の平均粒径より小さいことが好ましい。
【００１８】
これにより、金属粒子の粒径の大小関係に応じて、平均結晶粒径が大きい領域の周囲を平均結晶粒径の小さい領域が取り囲む構造になり易いため、高い機械的強度と高い延性とを両立する焼結体を実現可能な金属粉末射出成形用コンパウンドが得られる。
【００１９】
本発明の金属粉末成形体は、第１金属粒子同士が結着している二次粒子と、
前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子およびバインダーを含むマトリックス領域と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
これにより、複数の異なる特性を両立する焼結体を製造可能な金属粉末成形体が得られる。
【００２１】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドを成形型に射出して成形体を得る工程と、
前記成形体を焼成し、焼結体を得る工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、複数の異なる特性を両立する焼結体を製造することができる。
【００２２】
本発明の焼結体は、第１金属粒子の焼結物を含む第１部と、
前記第１部を内包し、前記第１金属粒子と構成材料が異なる第２金属粒子の焼結物を含む第２部と、
を有することを特徴とする。
これにより、複数の異なる特性を両立する焼結体が得られる。
【００２３】
本発明の焼結体では、前記第２部の平均結晶粒径は、前記第１部の平均結晶粒径より小さいことが好ましい。
【００２４】
これにより、焼結体では、相対的に粒径が大きい第１部を内包するように、相対的に粒径が小さい第２部が広がっている構造が形成される。かかる構造では、主に第２部によって高い機械的強度が得られる一方、主に第１部によって高い延性が得られると考えられる。したがって、焼結体は、高い機械的強度と高い延性とを両立し得るものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の焼結体の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の金属粉末成形体の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の金属粉末射出成形用コンパウンド、金属粉末成形体、焼結体の製造方法および焼結体を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
＜金属粉末射出成形用コンパウンド＞
まず、本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドの実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態に係る金属粉末射出成形用コンパウンド（以下、省略して単に「コンパウンド」ともいう。）は、金属粉末射出成形法に供される成形材料であって、金属粉末とバインダーとを含んでいる。
【００２９】
図１は、本発明の金属粉末射出成形用コンパウンドの実施形態を示す断面図、図２は、図１のＡ部拡大図である。
【００３０】
図１および図２に示すコンパウンド１は、第１金属粒子２１同士が結着している二次粒子２と、第１金属粒子２１と構成材料が異なる第２金属粒子３１およびバインダー３２を含むマトリックス領域３と、を有している。
【００３１】
また、図２に示す二次粒子２では、第１金属粒子２１同士がバインダー２２を介して結着している。
【００３２】
なお、二次粒子２とは、一次粒子である第１金属粒子２１が複数個集合してなる粒子のことをいう。したがって、第１金属粒子２１同士を結着させる手段は、特に限定されず、バインダー２２以外の介在物（例えばカップリング剤等）を介して結着していてもよい。
【００３３】
一方、図２に示すマトリックス領域３では、バインダー３２中に、複数の第２金属粒子３１が分散している。なお、本発明では、二次粒子２の周囲に分布している領域のことをマトリックス領域３という。
【００３４】
このような二次粒子２とマトリックス領域３とを有することで、それが焼成されることによって得られる焼結体では、第２金属粒子３１の焼結物が表面側に分布し易くなる。このため、例えば第２金属粒子３１の構成材料として耐食性の高い材料を用いた場合、焼結体においてもその耐食性が支配的になる。
【００３５】
一方、第１金属粒子２１の構成材料として第２金属粒子３１よりも機械的強度の高い材料を用いた場合、焼結体を第２金属粒子３１の焼結物のみで構成した場合に比べて、焼結体の機械的強度を高めることができる。
【００３６】
よって、構成材料を適宜選択することにより、単一の構成材料では両立させ難い複数の特性、例えば高い機械的強度と高い耐食性とを両立させることができる。したがって、二次粒子２とマトリックス領域３とを有するコンパウンド１は、このような複数の異なる特性を両立させた焼結体を実現することができる。
【００３７】
また、第２金属粒子３１の平均粒径は第１金属粒子２１の平均粒径より大きくてもよいが、好ましくは第１金属粒子２１の平均粒径より小さくなるように設定される。コンパウンド１がこのような形態になることで、第１金属粒子２１の集合体を、第１金属粒子２１よりも平均粒径が小さい第２金属粒子３１が取り囲むことになる。このような形態のコンパウンド１は、成形型に射出されて成形体とされ、さらに焼成されることによって焼結体となるが、かかる焼結体では、結晶粒径が相対的に大きい領域を結晶粒径が相対的に小さい領域で取り囲む形態をとることとなる。このため、第１金属粒子２１の構成材料と第２金属粒子３１の構成材料の組み合わせによっても多少変わるものの、焼結体は、総じて、高い機械的強度と高い延性とを両立させることができる。これは、結晶粒径が機械的強度と延性の双方に影響を及ぼし、一般に、結晶粒径が小さくなると機械的強度が高くなって延性が低くなり、結晶粒径が大きくなると機械的強度が低くなって延性が高くなる傾向があることに起因する。
【００３８】
一方、上述したようなコンパウンド１は、焼結体だけでなく、コンパウンドとしても良好な特性を示す。
【００３９】
例えば、マトリックス領域３の内側に粒子状をなす二次粒子２が存在していることにより、コンパウンド１の保形性が維持され易くなる。このため、例えばマトリックス領域３におけるバインダー３２の含有率を減らしたとしても、コンパウンド１が射出成形されてなる成形体の変形が抑えられるため、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【００４０】
コンパウンド１における二次粒子２の存在割合は、特に限定されないが、１％以上９９％以下であるのが好ましく、１０％以上９７％以下であるのがより好ましく、３０％以上９６％以下であるのがさらに好ましく、６０％以上９５％以下であるのが特に好ましい。これにより、二次粒子２とマトリックス領域３とのバランスがより最適化されるため、焼結体において高い機械的強度が得られる。併せて、第１金属粒子２１の構成材料が持つ特性と第２金属粒子３１の構成材料が持つ特性とをより高いレベルで両立する焼結体が得られる。
【００４１】
なお、この存在割合は、コンパウンド１の断面において、二次粒子２が占める面積の割合を算出することによって求められる。
【００４２】
また、二次粒子２は、マトリックス領域３中に分散しているのが好ましい。これにより、均質なコンパウンド１が得られる。かかるコンパウンド１は、均質で変形の少ない成形体の製造を可能にし、最終的には寸法精度が高く、かつ高い機械的強度を有する焼結体の実現が可能になる。
【００４３】
（二次粒子）
図２に示す二次粒子２は、複数の第１金属粒子２１と、バインダー２２と、を含んでいる。
【００４４】
二次粒子２は、前述したように粒状をなしているが、アスペクト比という観点では長径／短径の平均値が１以上３以下であるのが好ましく、１以上２．５以下であるのがより好ましく、１以上２以下であるのがさらに好ましい。このようなアスペクト比を有する二次粒子２は、その形状的に等方性が高いため、破壊等が生じ難いものとなる。このため、二次粒子２がコンパウンド１の骨格を担うことができ、コンパウンド１を成形してなる成形体の保形性をより高めることができる。
【００４５】
なお、二次粒子２のアスペクト比は、例えばコンパウンド１の断面について電子顕微鏡による観察像を取得し、画像上において二次粒子２の最大長さ（長径）とそれに直交する方向の最大長さ（短径）とを求めることによって算出される。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。また、必要に応じて、元素マッピング画像を用いて、二次粒子２の輪郭を判別し易くするようにしてもよい。
【００４６】
また、二次粒子２の平均径は、第１金属粒子２１の平均粒径の１．５倍以上１００倍以下程度であるのが好ましく、２倍以上８０倍以下程度であるのがより好ましく、３倍以上５０倍以下程度であるのがさらに好ましい。これにより、二次粒子２の粒径と第１金属粒子２１の粒径とのバランスが最適化される。その結果、二次粒子２自体がより崩れ難いものとなり、コンパウンド１を成形してなる成形体の保形性をより高めることができる。
【００４７】
なお、二次粒子２の平均径は、例えばコンパウンド１の断面について電子顕微鏡による観察像を取得し、画像上において二次粒子２の断面と同じ面積を持つ真円の直径（円相当径）として求められる。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。また、必要に応じて、元素マッピング画像を用いて、二次粒子２の輪郭を判別し易くするようにしてもよい。
【００４８】
−第１金属粒子−
第１金属粒子２１の構成材料は、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等の金属の単体、またはこれらの少なくとも１種を含む合金や金属間化合物が挙げられる。
【００４９】
また、二次粒子２には、第１金属粒子２１とは異なる材料で構成された別の金属粒子やセラミックス粒子が含まれていてもよい。これらの別の金属粒子やセラミックス粒子の添加量は、第１金属粒子２１の５０体積％以下であるのが好ましく、３０体積％以下であるのがより好ましく、１０体積％以下であるのがさらに好ましい。
【００５０】
なお、上述した合金のうち、Ｆｅ系合金としては、例えば、ステンレス鋼、低炭素鋼、炭素鋼、耐熱鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼、機械構造用合金鋼、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のようなＦｅ基合金が挙げられる。
【００５１】
また、Ｎｉ系合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ系合金のようなＮｉ基合金が挙げられ、具体的には、Ｎｉ−３２Ｍｏ−１５Ｃｒ−３Ｓｉ、Ｎｉ−１６Ｍｏ−１６Ｃｒ−４Ｗ−５Ｆｅ、Ｎｉ−２１Ｃｒ−９Ｍｏ−４Ｎｂ、Ｎｉ−２０Ｃｒ−２Ｔｉ−１Ａｌ、Ｎｉ−１９Ｃｒ−１２Ｃｏ−６Ｍｏ−１Ｗ−３Ｔｉ−２Ａｌ等が挙げられる。
【００５２】
また、Ｃｏ系合金としては、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ系合金のようなＣｏ基合金が挙げられる。
【００５３】
また、Ｔｉ系合金としては、例えば、Ｔｉと、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属元素との合金が挙げられ、具体的には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ等が挙げられる。
【００５４】
また、Ａｌ系合金としては、例えば、ジュラルミン等が挙げられる。
このうち、第１金属粒子２１の構成材料は、Ｆｅ基合金、Ｎｉ基合金またはＣｏ基合金のいずれかであるのが好ましい。このような構成材料は、機械的強度の高い焼結体を実現可能であるため、第１金属粒子２１の構成材料として有用である。
【００５５】
また、セラミックス粒子を構成するセラミックス材料としては、例えば、アルミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、イットリア、フォルステライト、ステアタイト、ワラステナイト、ムライト、コージライト、フェライト、サイアロン、酸化セリウムのような酸化物系セラミックス材料、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのような非酸化物系セラミックス材料等が挙げられる。
【００５６】
第１金属粒子２１の平均粒径は、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上２５μｍ以下とされ、さらに好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下とされる。このような粒径の第１金属粒子２１は、二次粒子２を形成し易いため、安定した二次粒子２の実現に寄与する。また、コンパウンド１が焼成されたとき、二次粒子２の焼結物において比較的粒径が大きい結晶が形成され易いため、焼結体の延性の向上に寄与する。
【００５７】
なお、第１金属粒子２１の平均粒径が前記下限値未満である場合、バインダー２２の含有量等によっては、二次粒子２が崩れ易くなったり、コンパウンド１が焼成されてなる焼結体の延性を十分に高めることができなかったりするおそれがある。一方、第１金属粒子２１の平均粒径が前記上限値を超える場合、バインダー２２の含有量等によっては、粒子状の二次粒子２を形成し難くなったり、二次粒子２の焼結物において空隙が生じ易くなって機械的強度を十分に高め難くなったりするおそれがある。
【００５８】
なお、第１金属粒子２１の粒径は、コンパウンド１の断面において第１金属粒子２１と同じ面積をもつ真円を仮想したとき、その真円の直径（円相当径）として求められる。また、平均粒径は、任意に選択された１０個以上の第１金属粒子２１について円相当径を求めたとき、その平均値である。
【００５９】
また、第１金属粒子２１について、レーザー回折法により得られた粒度分布において質量基準の粒度の累積が小径側から１０％のときの粒径をＤ１０とし、５０％のときの粒径をＤ５０とし、９０％のときの粒径をＤ９０としたとき、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０は、０．５以上５以下であるのが好ましく、１．０以上３．５以下であるのがより好ましい。このような条件を満足する第１金属粒子２１は、より安定した二次粒子２の実現に寄与するとともに、最終的に得られる焼結体の機械的強度と延性との両立を図ることができる。
【００６０】
このような第１金属粒子２１は、いかなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、アトマイズ法（水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の方法により製造されたものを用いることができる。
【００６１】
このうち、第１金属粒子２１には、アトマイズ法により製造されたものを用いるのが好ましい。アトマイズ法によれば、粒径のばらつきが少なく、粒径の揃った金属粉末を得ることができる。したがって、このような第１金属粒子２１を用いることにより、安定した二次粒子２を実現し、コンパウンド１において二次粒子２が良好な骨格となる。このため、コンパウンド１を成形してなる成形体は保形性に優れたものとなり、焼結体の寸法精度を高めることができる。すなわち、複数の異なる特性を両立しつつ、機械的強度の向上が図られた焼結体の実現に寄与する。
【００６２】
なお、二次粒子２における第１金属粒子２１の含有率は、特に限定されないが、６０体積％以上９９体積％以下であるのが好ましく、７０体積％以上９７体積％以下であるのがより好ましく、８０体積％以上９５体積％以下であるのがさらに好ましい。第１金属粒子２１の含有率を前記範囲内に設定することにより、安定した二次粒子２の実現に寄与するとともに、バインダー２２の量が不足し難いので、二次粒子２が崩れ難くなる。
【００６３】
−バインダー−
バインダー２２は、第１金属粒子２１同士（別の金属粒子やセラミックス粒子も同様）を結着し、二次粒子２を形成し易くする。このバインダー２２は、焼成工程においてほぼ除去される。
【００６４】
すなわち、二次粒子２は、第１金属粒子２１同士がバインダー２２を介して結着してなるものである。このような二次粒子２は、バインダー２２の接着性によって第１金属粒子２１同士が結着されているため、第１金属粒子２１の構成材料等によらず、より崩れ難い二次粒子２が得られる。
【００６５】
バインダー２２としては、結着性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、ワックス類、アルコール類、高級脂肪酸、脂肪酸金属、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、非イオン性界面活性剤、シリコーン系滑剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００６６】
このうち、ワックス類としては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックスのような合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体のような変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体のような水素化ワックス、１２−ヒドロキシステアリン酸のような脂肪酸、ステアリン酸アミドのような酸アミド、無水フタル酸イミドのようなエステル等の合成ワックスが挙げられる。
【００６７】
また、アルコール類としては、例えば、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリセロール等が挙げられ、特に、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、マンニトール等が好ましく用いられる。
【００６８】
また、高級脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等が挙げられ、特に、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸のような飽和脂肪酸が好ましく用いられる。
【００６９】
また、脂肪酸金属としては、例えば、ラウリン酸、ステアリン酸、コハク酸、ステアリル乳酸、乳酸、フタル酸、安息香酸、ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸、ナフテン酸、オレイン酸、パルミチン酸、エルカ酸のような高級脂肪酸と、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄのような金属との化合物が挙げられ、特に、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸カルシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム等が好ましく用いられる。
【００７０】
また、非イオン界面活性剤としては、例えば、エレクトロストリッパ−ＴＳ−２、エレクトロストリッパ−ＴＳ−３（いずれも花王株式会社製）等が挙げられる。
【００７１】
また、シリコーン系滑剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサンおよびその変性物、カルボキシル変性シリコーン、αメチルスチレン変性シリコーン、αオレフィン変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、親水性特殊変性シリコーン、オレフィンポリエーテル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、アルコール変性シリコーン等が挙げられる。
【００７２】
なお、バインダー２２としては、特に、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むものが好ましい。これらのバインダー成分は、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく二次粒子２を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。
【００７３】
また、二次粒子２におけるバインダー２２の含有率は、特に限定されないが、１体積％以上４０体積％以下であるのが好ましく、３体積％以上３０体積％以下であるのがより好ましく、５体積％以上２０体積％以下であるのがさらに好ましい。バインダー２２の含有率を前記範囲内に設定することにより、安定した二次粒子２の実現に寄与するとともに、バインダー２２の量が過剰にならないので、焼結体の密度を高めて機械的強度を高めることに寄与する。
【００７４】
なお、バインダー２２の含有率が前記下限値を下回ると、第１金属粒子２１の粒径等によっては、二次粒子２が崩れ易くなるおそれがある。一方、バインダー２２の含有率が前記上限値を上回ると、バインダー２２の量が過剰になって、焼結体の密度を高め難くなったり、収縮率が大きくなって焼結体の寸法精度が低下し易くなったりするおそれがある。
【００７５】
また、二次粒子２におけるバインダーの含有率は、例えば二次粒子２の断面を観察し、断面におけるバインダー２２の面積率から求めることができる。
【００７６】
また、二次粒子２には、第１金属粒子２１やバインダー２２以外の成分、例えば、溶媒（分散媒）、防錆剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。これらの添加剤の添加量は、二次粒子２の５質量％以下程度であるのが好ましく、３質量％以下程度であるのがより好ましい。
【００７７】
なお、バインダー２２は、必要に応じて添加されればよく、例えば第１金属粒子２１同士が固着等によって自発的に結着している場合には、添加を省略することができる。つまり、二次粒子２において第１金属粒子２１同士は固着していてもよい。これにより、バインダー２２の使用量を減らしたり、全く使用しなかったりすることができるので、コンパウンド１を射出成形してなる成形体の収縮率をより小さくすることができる。
【００７８】
なお、固着しているとは、第１金属粒子２１同士が互いの粒子形状を維持しつつ表面同士が直接接触して一体になっている状態を指す。
【００７９】
また、二次粒子２には、固着している第１金属粒子２１と固着していない第１金属粒子２１とが混在していてもよい。
【００８０】
（マトリックス領域）
図２に示すマトリックス領域３は、第１金属粒子２１と構成材料が異なり平均粒径が小さい第２金属粒子３１と、バインダー３２と、を含んでいる。
【００８１】
−第２金属粒子−
第２金属粒子３１の構成材料は、第１金属粒子２１の構成材料と異なる。なお、「構成材料が異なる」とは、例えば第１金属粒子２１の合金組成が、日本工業規格等の各種規格において規定されている合金の組成範囲に含まれているとき、第２金属粒子３１の合金組成が、その組成範囲から外れている状態、あるいは、その反対に、第２金属粒子３１の合金組成が、日本工業規格等の各種規格において規定されている合金の組成範囲に含まれているとき、第１金属粒子２１の合金組成が、その組成範囲から外れている状態にあることをいう。具体的には、例えば第１金属粒子２１の構成材料がＳＵＳ６３０である場合、第２金属粒子３１の構成材料の合金組成は、日本工業規格に規定されているＳＵＳ６３０の合金の組成範囲から外れていればよい。また、規格外の合金の場合には、構成元素の含有率のずれが３質量％を上回っている場合には、異なる材料であるとみなすことができる。
【００８２】
なお、マトリックス領域３には、第２金属粒子３１とは異なる材料で構成された別の金属粒子やセラミックス粒子が含まれていてもよい。これらの別の金属粒子やセラミックス粒子の添加量は、第２金属粒子３１の５０体積％以下であるのが好ましく、３０体積％以下であるのがより好ましく、１０体積％以下であるのがさらに好ましい。
【００８３】
第２金属粒子３１の平均粒径は、第１金属粒子２１の平均粒径より小さくなるように設定されるのが好ましい。
【００８４】
具体的には、第２金属粒子３１の平均粒径は、第１金属粒子２１の平均粒径の９５％以下であるのが好ましく、５％以上８０％以下であるのがより好ましく、１０％以上６０％以下であるのがさらに好ましい。これにより、コンパウンド１では、第１金属粒子２１の集合体である二次粒子２の周囲を、第１金属粒子２１よりも平均粒径が適度に小さい第２金属粒子３１が取り囲むことになる。そして、このような形態のコンパウンド１が射出成形されてなる成形体は、焼成されたとき、二次粒子２に由来する部分と、マトリックス領域３に由来する部分と、を併せ持つ焼結体となる。かかる焼結体は、後述するように、金属粒子の粒径の大小関係に応じて、平均結晶粒径が大きい領域の周囲を平均結晶粒径の小さい領域が取り囲む構造になり易いため、高い機械的強度と高い延性とを両立するものとなる。併せて、第１金属粒子２１の構成材料が持つ特性と第２金属粒子３１の構成材料が持つ特性とを両立する焼結体が得られる。
【００８５】
なお、第２金属粒子３１の平均粒径が前記下限値を下回ると、第１金属粒子２１の粒径にもよるが、第２金属粒子３１が凝集し易くなるため、マトリックス領域３において第２金属粒子３１を均一に分散させ難くなる。このため、焼結体が均質になり難くなって、機械的強度や延性が低下するおそれがある。一方、第２金属粒子３１の平均粒径が前記上限値を上回ると、第１金属粒子２１の平均粒径と第２金属粒子３１の平均粒径とが近くなるため、平均粒径の大きい金属粒子の焼結物を平均粒径の小さい金属粒子の焼結物で取り囲むことによる効果、すなわち高強度と高延性との両立という効果が減少するおそれがある。
【００８６】
なお、第２金属粒子３１の粒径は、コンパウンド１の断面において第２金属粒子３１と同じ面積をもつ真円を仮想したとき、その真円の直径（円相当径）として求められる。また、平均粒径は、任意に選択された１０個以上の第２金属粒子３１について円相当径を求めたとき、その平均値である。
【００８７】
また、第２金属粒子３１について、レーザー回折法により得られた粒度分布において質量基準の粒度の累積が小径側から１０％のときの粒径をＤ１０とし、５０％のときの粒径をＤ５０とし、９０％のときの粒径をＤ９０としたとき、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０は、０．５以上５以下であるのが好ましく、１．０以上３．５以下であるのがより好ましい。このような条件を満足する第２金属粒子３１は、最終的に得られる焼結体の機械的強度と延性との両立を図ることができる。
【００８８】
このような第２金属粒子３１は、いかなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、アトマイズ法（水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の方法により製造されたものを用いることができる。
【００８９】
このうち、第２金属粒子３１には、アトマイズ法により製造されたものを用いるのが好ましい。アトマイズ法によれば、粒径のばらつきが少なく、粒径の揃った金属粉末を得ることができる。したがって、このような第２金属粒子３１を用いることにより、安定した二次粒子２を実現し、コンパウンド１において二次粒子２が良好な骨格となる。このため、コンパウンド１を成形してなる成形体は保形性に優れたものとなり、焼結体の寸法精度を高めることができる。すなわち、複数の異なる特性を両立しつつ、機械的強度の向上が図られた焼結体の実現に寄与する。
【００９０】
なお、マトリックス領域３における第２金属粒子３１の含有率は、特に限定されないが、５０体積％以上９０体積％以下であるのが好ましく、５５体積％以上８５体積％以下であるのがより好ましく、６０体積％以上８０体積％以下であるのがさらに好ましい。第２金属粒子３１の含有率を前記範囲内に設定することにより、充填不良や過剰な収縮率が抑えられたコンパウンド１が得られる。
【００９１】
−バインダー−
バインダー３２は、第２金属粒子３１同士（別の金属粒子やセラミックス粒子も同様）を結着し、マトリックス領域３の形状を維持し易くする。このバインダー３２は、焼成工程においてほぼ除去される。
【００９２】
バインダー３２としては、結着性を有するものであれば特に限定されない。また、バインダー２２と同じであっても異なっていてもよいが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、ワックス類、アルコール類、高級脂肪酸、脂肪酸金属、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、非イオン性界面活性剤、シリコーン系滑剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００９３】
また、バインダー３２としては、特に炭化水素系ポリマーとワックスとを含む材料が好ましく用いられる。
【００９４】
このうち、炭化水素系ポリマーは、主に炭素原子と水素原子とで構成される高分子化合物であって、重合度が５０以上程度（好ましくは１００以上）のものを指す。そして、炭化水素系ポリマーは、ワックスよりも熱分解温度が高いものである。
【００９５】
一方、ワックスは、主に炭素原子と水素原子とで構成される飽和鎖状高分子化合物であって、重合度が５０未満程度（好ましくは３０以下）のものを指す。
【００９６】
このような炭化水素系ポリマーとワックスとを併用することにより、ワックスによって成形体の初期の保形性が維持され、一方、比較的広い温度範囲にわたって炭化水素系ポリマーが徐々に分解されるという挙動が確立され易くなる。工程の全体にわたって成形体の形状が維持され易いため、最終的に寸法精度が特に高い焼結体が得られる。
【００９７】
・炭化水素系ポリマー
炭化水素系ポリマーとしては、飽和炭化水素系樹脂、不飽和炭化水素系樹脂等が挙げられる。また、炭素原子の結合形態に応じて、鎖状炭化水素系樹脂、環状炭化水素系樹脂等にも分類される。
【００９８】
このような炭化水素系ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテンのようなポリオレフィン、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体、ポリエチレン−ポリブチレン共重合体のようなポリオレフィン系共重合体、ポリスチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上で構成される。
【００９９】
このうち、バインダー３２は、ポリオレフィン樹脂およびポリスチレン樹脂の少なくとも一方を含んでいるのが好ましい。これらの炭化水素系ポリマーは、結着力が比較的大きく、かつ熱分解性が比較的高いため、脱脂の際に成形体の形状が維持され易い。したがって、これらの炭化水素系ポリマーは、速やかな脱脂とそれによる焼結性の向上に寄与するものである。その結果、寸法精度の高い焼結体が得られる。
【０１００】
炭化水素系ポリマーの重量平均分子量は、１万以上１０万以下であるのが好ましく、２万以上８万以下であるのがより好ましい。炭化水素系ポリマーの重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、成形体に十分な保形性を付与しつつ、容易かつ確実な脱脂が可能になる。なお、炭化水素系ポリマーの重量平均分子量が前記下限値を下回ると、成形体に十分な保形性を付与することができないおそれがあり、前記上限値を上回ると、成形体を脱脂する際の炭化水素系ポリマーの分解性が低下するおそれがある。
【０１０１】
また、バインダー３２における炭化水素系ポリマーの含有量は、１質量％以上９８質量％以下であるのが好ましく、１５質量％以上５０質量％以下であるのがより好ましく、２０質量％以上４５質量％以下であるのがさらに好ましい。炭化水素系ポリマーの含有量を前記範囲内とすることにより、バインダー３２において炭化水素系ポリマーが有する特性を必要かつ十分に発現させることができる。なお、炭化水素系ポリマーの含有量が前記下限値を下回ると、成形体に十分な保形性を付与することができないおそれがある。一方、前記上限値を上回ると、相対的にワックス等の炭化水素系ポリマー以外の成分が少なくなりすぎるため、成形体を脱脂する際に長い時間を要したり、一度に大量の炭化水素系ポリマーが分解することで生じる成形体の割れ等の不具合を招くおそれがある。
【０１０２】
なお、炭化水素系ポリマーとしては、その熱分解温度が３００℃以上５５０℃以下のものが好ましく用いられ、より好ましくは４００℃以上５００℃以下のものが用いられる。このような炭化水素系ポリマーは、バインダー成分としては比較的高温域で熱分解するものに相当するので、成形体を脱脂する際に、脱脂が完了するまで成形体の形状を維持することに寄与する。その結果、最終的に、寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【０１０３】
また、炭化水素系ポリマーとしては、その融点が１００℃以上４００℃以下のものが好ましく用いられ、２００℃以上３００℃以下のものがより好ましく用いられる。
【０１０４】
なお、これらの熱分解温度や融点は、示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ）等により測定される。
【０１０５】
−ワックス−
ワックスは、結晶性の高分子を比較的多く含み、その重量平均分子量は樹脂よりも小さいものとされ、好ましくは５０００以上、より好ましくは１００００以上小さいものとされる。したがって、ワックスは、成形体が脱脂される際には、炭化水素系ポリマーよりも低温域で溶融、分解し、成形体の外部に放出される際に流路を形成する。その後、成形体がより高温で加熱されると、今度は炭化水素系ポリマーの分解が始まり、その分解物は前記流路を介して成形体の外部に放出されることとなる。このようにして流路を介して炭化水素系ポリマーを除去すれば、炭化水素系ポリマーの分解物が効率よく外部に放出され、成形体が破損するのを防止することができる。これにより、脱脂の過程でも成形体の形状をより確実に維持することができ、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【０１０６】
ワックスとしては、例えば、天然ワックス、合成ワックス等が挙げられる。
このうち、天然ワックスとしては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１０７】
また、合成ワックスとしては、ポリエチレンワックスのような合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体のような変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体のような水素化ワックス、１２−ヒドロキシステアリン酸のような脂肪酸、ステアリン酸アミドのような酸アミド、無水フタル酸イミドのようなエステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１０８】
本実施形態においては、特に、石油系ワックスまたはその変性物が好ましく用いられ、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスまたはこれらの誘導体がより好ましく用いられ、パラフィンワックスがさらに好ましく用いられる。これらのワックスは、炭化水素系ポリマーとの相溶性に優れているため、均質なバインダー組成物およびコンパウンドの調製を可能にする。このため、最終的に均質で機械的特性および寸法精度に優れた焼結体の製造に寄与する。
【０１０９】
ワックスの重量平均分子量は、１００以上２０００以下であるのが好ましく、２００以上１０００以下であるのがより好ましい。ワックスの重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、コンパウンド１を脱脂する際に、炭化水素系ポリマーよりも低温域でワックスをより確実に溶融させることができ、成形体に炭化水素系ポリマーの分解物が放出されるための流路をより確実に形成することができる。なお、ワックスの重量平均分子量が前記下限値を下回ると、成形体の保形性を低下させるおそれがある。一方、前記上限値を上回ると、ワックスが溶融する温度域と炭化水素系ポリマーが溶融する温度域とが近くなり、成形体に割れ等が発生するおそれがある。
【０１１０】
また、バインダー３２におけるワックスの含有量は、１質量％以上７０質量％以下であるのが好ましく、１０質量％以上５０質量％以下であるのがより好ましく、１５質量％以上４０質量％以下であるのがさらに好ましい。ワックスの含有量を前記範囲内とすることにより、バインダー３２において、ワックスが有する特性を必要かつ十分に発現させることができる。なお、ワックスの含有量が前記下限値を下回ると、成形体に十分な量の流路を形成することができず、成形体を脱脂する際に割れ等が発生するおそれがある。一方、前記上限値を上回ると、相対的に炭化水素系ポリマーの割合が低下するため、成形体の保形性が低下するおそれがある。
【０１１１】
また、ワックスとしては、その融点が３０℃以上２００℃以下のものが好ましく用いられ、５０℃以上１５０℃以下のものがより好ましく用いられる。
【０１１２】
なお、これらの熱分解温度や融点は、示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ）等により測定される。
【０１１３】
以上、炭化水素系ポリマーおよびワックスについて説明したが、別の観点から、バインダー３２は、ワックスのような結晶性樹脂とポリスチレンのような非結晶性樹脂の双方を含むことが好ましい。これにより、結晶性樹脂によって成形体の初期の保形性が維持され、一方、比較的広い温度範囲にわたって非結晶性樹脂が徐々に分解され、外部に放出される。その結果、最終的に寸法精度が特に高い焼結体が得られる。
【０１１４】
結晶性樹脂と非結晶性樹脂との混合比は、特に限定されないが、結晶性樹脂よりも非結晶性樹脂を多くするのが好ましく、具体的には、結晶性樹脂１００質量部に対して、非結晶性樹脂を１０１質量部以上３００質量部以下とするのが好ましく、１１０質量部以上２５０質量部以下とするのがより好ましい。これにより、成形体の保形性をより高めることができ、最終的に寸法精度をより高めることができる。すなわち、非結晶性樹脂の混合比が前記下限値を下回ると、金属粉末の粒径やバインダー３２の成分等によっては、温度が変化したときの成形体の保形性がやや低下するおそれがある。一方、非結晶性樹脂の混合比が前記上限値を上回ると、金属粉末の粒径やバインダー３２の成分等によっては、成形体の初期の保形性がやや低下するおそれがある。
【０１１５】
−環状エーテル基含有コポリマー−
また、バインダー３２には、必要に応じて、環状エーテル基含有コポリマーが添加されていてもよい。この環状エーテル基含有コポリマーは、環状エーテル基を含むモノマーと、このモノマーと共重合可能なモノマーと、を共重合してなるコポリマーである。このようなコポリマーを添加することにより、環状エーテル基を含むモノマー由来の構造が金属粉末に対して優れた密着性を有する一方、コポリマーとすることにより、炭化水素系ポリマーやワックスとの相溶性を高めることができる。すなわち、このようなコポリマーは、金属粉末と炭化水素系樹脂およびワックスとの相互の濡れ性を高めることに寄与し、ひいては、コンパウンド１中における相互の分散性を高めることに寄与する。その結果、かかるコンパウンド１は、均質なものとなるため、機械的特性および寸法精度が高い焼結体を得ることにつながる。
【０１１６】
環状エーテル基としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。これらは、コンパウンド１に付与された熱により開環し、金属粉末表面の水酸基と結合する。その結果、金属粉末とコポリマーとが高い密着性を示し、マトリックス領域３における第２金属粒子３１の分散性がより良好になる。また、金属粉末表面との結合が容易である等の観点から、環状エーテル基の中でも特にエポキシ基が好ましい。
【０１１７】
また、環状エーテル基を含むモノマーとしては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートのようなグリシジルエステル、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルのようなグリシジルエーテル、オキセタンアクリレート、オキセタンメタクリレートのようなオキセタンエステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１１８】
一方、このようなモノマーに共重合可能なモノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチルのような（メタ）アクリル酸エステル系モノマー、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエンのようなオレフィン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、（メタ）アクリル酸のような表記は、アクリル酸とメタクリル酸のいずれかであることを指している。
【０１１９】
このうち、エチレンモノマーおよび酢酸ビニルモノマーが好ましく用いられる。エチレンおよび酢酸ビニルは、炭化水素系ポリマーやワックスに対して特に優れた相溶性を有する。このため、エチレンモノマーと酢酸ビニルモノマーの双方を用いることにより、その重合物は、金属粉末と炭化水素系ポリマーおよびワックスとの間に介在し、これらの相互の濡れ性を特に高める機能を有するものとなる。
【０１２０】
なお、上述したような環状エーテル基を含むモノマーとそのモノマーに共重合可能なモノマーとの好ましい組み合わせとしては、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート（ＧＭＡ）と酢酸ビニル（ＶＡ）、グリシジル（メタ）アクリレートとエチレン、グリシジル（メタ）アクリレートと酢酸ビニルとエチレン（Ｅ）、グリシジル（メタ）アクリレートと酢酸ビニルとアクリル酸メチル（ＭＡ）等が挙げられる。
【０１２１】
また、環状エーテル基含有コポリマーにおける環状エーテル基を含むモノマーの含有率は、特に限定されないが、０．１質量％以上５０質量％以下程度であるのが好ましく、１質量％以上３０質量％以下程度であるのがより好ましい。これにより、環状エーテル基含有コポリマーと第２金属粒子３１との密着性が確実に得られるため、コポリマーを用いたときの前述した効果がより確実に発揮される。
【０１２２】
環状エーテル基含有コポリマーの重量平均分子量は、１万以上４０万以下であるのが好ましく、３万以上３０万以下であるのがより好ましい。環状エーテル基含有コポリマーの重量平均分子量を前記範囲内とすることにより、環状エーテル基含有コポリマーの熱分解性が著しく低下するのを防止しつつ、コンパウンド１の流動性と成形体の保形性とを両立することができる。
【０１２３】
また、環状エーテル基含有コポリマーにおけるモノマーの配列は、特に限定されず、ランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合等のいずれの配列であってもよい。
【０１２４】
また、コンパウンド１における環状エーテル基含有コポリマーの含有量は、質量比で、ワックスの含有量の１０％以上１００％以下程度であるのが好ましく、１５％以上８０％以下程度であるのがより好ましく、２０％以上５０％以下程度であるのがさらに好ましい。環状エーテル基含有コポリマーの含有量を前記範囲内とすることにより、金属粉末と炭化水素系ポリマーおよびワックスとの相互の濡れ性を特に高めることができる。その結果、コンパウンド１中における第２金属粒子３１の分散性を特に高めることに寄与する。
【０１２５】
また、環状エーテル基含有コポリマーとしては、その融点が３０℃以上１５０℃以下のものが好ましく用いられ、５０℃以上１００℃以下のものがより好ましく用いられる。
【０１２６】
また、バインダー３２は、その他の成分を含んでいてもよい。バインダー３２におけるその他の成分の含有量は、例えば１０質量％以下であるのが好ましい。
【０１２７】
また、マトリックス領域３におけるバインダー３２の含有率は、特に限定されないが、二次粒子２におけるバインダー２２の含有率よりも高く設定され、好ましくは１．１体積倍以上２０体積倍以下程度、より好ましくは２体積倍以上１０体積倍以下程度とされる。バインダー３２の含有率を前記範囲内に設定することにより、金属粉末射出成形用のコンパウンド１として必要な流動性が確保される一方、二次粒子２の恩恵を受けて含有率が抑えられたコンパウンド１が得られる。このようなコンパウンド１は、充填不良や収縮率も抑えられるため、寸法精度が高く機械的強度の高い焼結体の実現に寄与する。
【０１２８】
なお、バインダー３２の含有率が前記下限値を下回ると、バインダー３２の組成等によっては、流動性が不十分になるおそれがある。一方、バインダー３２の含有率が前記上限値を上回ると、バインダー３２の組成等によっては、成形体の保形性が低下したり収縮率が大きくなったりして焼結体の寸法精度が低下するおそれがある。
【０１２９】
また、マトリックス領域３におけるバインダー３２の含有率は、特に限定されないが、１０体積％以上５０体積％以下であるのが好ましく、１５体積％以上４５体積％以下であるのがより好ましく、２０体積％以上４０体積％以下であるのがさらに好ましい。
【０１３０】
なお、マトリックス領域３におけるバインダー３２の含有率は、例えばマトリックス領域３の断面を観察し、断面におけるバインダー３２の面積率から求めることができる。
【０１３１】
また、マトリックス領域３には、第２金属粒子３１やバインダー３２以外の成分、例えば、溶媒（分散媒）、防錆剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。これらの添加剤の添加量は、マトリックス領域３の５質量％以下程度であるのが好ましく、３質量％以下程度であるのがより好ましい。
【０１３２】
＜金属粉末射出成形用コンパウンドの製造方法＞
次に、金属粉末射出成形用コンパウンドの製造方法の一例について説明する。
【０１３３】
［１］まず、各種造粒法により、第１金属粒子２１を造粒する。
造粒法としては、例えば、噴霧乾燥（スプレードライ）法、転動造粒法、流動層造粒法、転動流動造粒法等が挙げられる。
【０１３４】
例えば、噴霧乾燥法では、第１金属粒子２１とバインダー２２とを混合してなるスラリー（懸濁液）を用いる。そして、このスラリーを、噴霧乾燥することにより、二次粒子２が得られる。
【０１３５】
なお、スラリーには、溶媒（分散媒）として、例えば、水、アルコール類等が用いられる。
【０１３６】
また、得られた二次粒子２に対し、必要に応じて振動処理、解砕処理等を加えるようにしてもよい。
【０１３７】
また、得られた二次粒子２に対し、必要に応じて加熱処理を加えるようにしてもよい。これにより、バインダー２２の吸湿性が若干低下するため、二次粒子２が吸湿し難くなり、吸湿に伴う焼結不具合の発生が抑えられる。
【０１３８】
さらに、加熱処理の条件によっては、一部の第１金属粒子２１同士の間で焼結現象を生じさせ、固着させるようにしてもよい。
【０１３９】
加熱方法としては、例えば、加熱炉での加熱、火炎の照射、レーザー照射、プラズマ照射等が挙げられる。
【０１４０】
加熱温度は、第１金属粒子２１やバインダー２２の組成等に応じて異なるものの、２００℃以上８００℃以下程度であるのが好ましく、２５０℃以上７００℃以下程度であるのがより好ましく、３００℃以上６００℃以下程度であるのがさらに好ましい。このような温度で加熱されることにより、第１金属粒子２１が焼結し切ってしまうのを抑制しつつ、第１金属粒子２１同士を部分的に焼結させたり、バインダー２２の減容化を図ったりすることができる。その結果、二次粒子２は、それ自体が崩れ難くなるため、コンパウンド１中においても形状を維持し易くなり、前述した二次粒子２がもたらす効果がより確実に発揮されることとなる。
【０１４１】
また、加熱時間は、加熱温度に応じて設定されるものの、前記加熱時間の継続時間として５分以上３００分以下程度であるのが好ましく、１０分以上１８０分以下程度であるのがより好ましく、３０分以上１２０分以下程度であるのがさらに好ましい。このような加熱時間に設定されることで、第１金属粒子２１が焼結し切ってしまうのを抑制しつつ、第１金属粒子２１同士を部分的に焼結させたり、バインダー２２の減容化を図ったりすることができる。
【０１４２】
また、加熱雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、空気、酸素のような酸化性雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性雰囲気、水素のような還元性雰囲気等が用いられる。このうち、第１金属粒子２１の酸化等を考慮した場合、不活性雰囲気や還元性雰囲気が好ましく用いられ、安全性や水素脆化等を考慮した場合、不活性雰囲気が好ましく用いられる。
【０１４３】
［２］次に、第２金属粒子３１とバインダー３２とを混練し、混練物を得る。
混練には、例えば、加圧または双腕ニーダー式混練機、ロール式混練機、バンバリー（登録商標）型混練機、１軸または２軸押出機等の各種混練機を用いることができる。
【０１４４】
混練条件は、用いる第２金属粒子３１の粒径、第２金属粒子３１とバインダー３２との混合比等の諸条件により異なるが、一例を挙げると、混練温度が５０℃以上２００℃以下で、混練時間を１５分以上２１０分以下程度とすることができる。
【０１４５】
続いて、得られた混練物に二次粒子２を加え、再び混練する。これにより、混練物中に二次粒子２が分散する。その結果、二次粒子２とマトリックス領域３とを有するコンパウンド１が得られる。
【０１４６】
なお、二次粒子２は、第２金属粒子３１と同時に加えられてもよく、反対に、二次粒子２とバインダー３２とを混練した後、第２金属粒子３１を加えるようにしてもよい。
【０１４７】
また、上述した製造方法は一例であり、コンパウンド１は上述した製造方法とは異なる方法で製造されたものであってもよい。
【０１４８】
＜焼結体の製造方法＞
次に、コンパウンド１を用いて焼結体を製造する方法の一例について説明する。
【０１４９】
焼結体の製造方法は、コンパウンド１を所望の形状に射出成形する射出成形工程と、得られた成形体を脱脂する脱脂工程と、得られた脱脂体を焼成する焼成工程と、を有する。
【０１５０】
すなわち、焼結体の製造方法は、コンパウンド１を成形型に射出して成形体を得る工程と、成形体を脱脂、焼成し、焼結体を得る工程と、を有する。
【０１５１】
このような製造方法によれば、高い機械的強度と高い延性とを両立する焼結体を製造することができる。
【０１５２】
以下、各工程について順次説明する。
（射出成形工程）
まず、上述したようなコンパウンド１を用いて、射出成形を行う。これにより、所望の形状、寸法の成形体（本発明の金属粉末成形体の実施形態）を製造する。
【０１５３】
なお、成形に先立って、コンパウンド１には必要に応じてペレット化処理を施すようにしてもよい。ペレット化処理は、ペレタイザー（登録商標）等の粉砕装置を用い、コンパウンド１を粉砕する処理である。これにより得られたペレットは、平均粒径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とされる。
【０１５４】
次いで、得られたペレットを射出成形機に投入し、成形型に射出して成形する。これにより、成形型の形状が転写された成形体が得られる。
【０１５５】
なお、製造される成形体の形状寸法は、以後の脱脂および焼結による収縮分を見込んで決定される。
【０１５６】
また、得られた成形体に対し、必要に応じ、機械加工、レーザー加工等の後加工を施すようにしてもよい。
【０１５７】
また、コンパウンド１とは異なる別のコンパウンドを併用して成形するようにしてもよく（２色成形）、成形型のキャビティー内にあらかじめ別の部材を配置しこれに接するようにコンパウンド１を射出成形するようにしてもよい（インサート成形）。
【０１５８】
（脱脂工程）
次に、得られた成形体に対して脱脂処理（脱バインダー処理）を施す。これにより、成形体中に含まれたバインダー２２およびバインダー３２を除去（脱脂）して、脱脂体が得られる。
【０１５９】
この脱脂処理は、特に限定されないが、非酸化性雰囲気中、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−６Ｔｏｒｒ以上１×１０−１Ｔｏｒｒ以下（１．３３×１０−４Ｐａ以上１３．３Ｐａ以下））、または、窒素ガス、アルゴンガス等のガス中で、熱処理を行うことによりなされる。
【０１６０】
また、脱脂工程における処理温度は、特に限定されないが、１００℃以上７５０℃以下であるのが好ましく、１５０℃以上７００℃以下であるのがより好ましい。
【０１６１】
また、脱脂工程における処理時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１０時間以下であるのがより好ましい。
【０１６２】
また、このような熱処理による脱脂は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数の段階に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【０１６３】
また、上記のような脱脂処理後に、得られた脱脂体に対して例えばばり取りや溝等の微小構造の形成等の目的で、各種後加工を施してもよい。
【０１６４】
なお、バインダー２２およびバインダー３２は、脱脂処理において成形体から完全に除去されなくてもよく、例えば脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
【０１６５】
（焼成工程）
次に、脱脂処理が施された脱脂体を焼成する。これにより、脱脂体が焼結し、焼結体が得られる。
【０１６６】
焼成条件は、特に限定されないが、非酸化性雰囲気中、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−６Ｔｏｒｒ以上１×１０−２Ｔｏｒｒ以下（１．３３×１０−４Ｐａ以上１３３Ｐａ以下））、または、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で、熱処理を行うことによりなされる。これにより、金属粉末が酸化してしまうのを防止することができる。
【０１６７】
焼成工程は、２段階またはそれ以上に分けて行ってもよい。これにより、焼結の効率が向上し、より短い焼成時間で焼成を行うことができる。
【０１６８】
また、焼成工程は、前述の脱脂工程と連続して行うようにしてもよい。これにより、脱脂工程は、焼結前工程を兼ねることができ、脱脂体に予熱を与えて、脱脂体をより確実に焼結させることができる。
【０１６９】
焼成温度は、第１金属粒子２１および第２金属粒子３１の構成材料に応じて適宜設定されるが、例えばＦｅ基合金の場合には、１０００℃以上１４００℃以下であるのが好ましく、１０５０℃以上１３５０℃以下であるのがより好ましい。
【０１７０】
また、焼成時間は、０．５時間以上２０時間以下であるのが好ましく、１時間以上１５時間以下であるのがより好ましい。
【０１７１】
また、このような焼成工程は、種々の目的（例えば、焼成時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で焼成するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
【０１７２】
また、上記のような焼成工程後に、得られた焼結体に対して、例えば、ばり取りや、溝等の微小構造の形成等の目的で、機械加工、放電加工、レーザー加工、エッチング等を施してもよい。
【０１７３】
なお、得られた焼結体には、必要に応じて、ＨＩＰ処理（熱間等方加圧処理）等を施すようにしてもよい。これにより、焼結体のさらなる高密度化を図ることができる。
【０１７４】
＜焼結体＞
次に、本発明の焼結体の実施形態について説明する。
【０１７５】
図３は、本発明の焼結体の実施形態を示す断面図である。
図３に示す焼結体１００は、第１金属粒子２１の焼結物を含む第１部１１０と、第２金属粒子３１の焼結物を含む第２部１２０と、を有している。
【０１７６】
すなわち、焼結体１００は、第１金属粒子２１の焼結物を含む第１部１１０と、第２金属粒子３１の焼結物を含み、第１部１１０と構成材料が異なる第２部１２０と、を有している。このような焼結体１００では、単一の構成材料では両立させ難い複数の特性を両立させることができる。
【０１７７】
以下、各部について順次詳述する。
第１部１１０は、第１金属粒子２１の焼結物を含む。このような第１部１１０は、図３に示すように、第１金属粒子２１に由来する結晶組織１１１を含んでいる。
【０１７８】
また、第１部１１０は、二次粒子２の粒子形状を引き継ぐ傾向が強いため、粒子状をなす領域となる。このため、コンパウンド１中における二次粒子２と同様、第２部１２０のマトリックスに分散（点在）するように第１部１１０が存在する。
【０１７９】
一方、第２部１２０は、第２金属粒子３１の焼結物を含む。このような第２部１２０は、図３に示すように、第２金属粒子３１に由来する結晶組織１２１を含んでいる。
【０１８０】
また、第２部１２０は、マトリックス領域３の形状を引き継ぐ傾向が強いため、第１部１１０を内包するような領域となる。
【０１８１】
ここで、第１部１１０と構成材料と第２部１２０の構成材料とは互いに異なっている。このため、焼結体１００は、第１部１１０の構成材料が持つ特性と第２部１２０の構成材料が持つ特性とを両立するものとなる。
【０１８２】
一方、結晶組織１２１の平均結晶粒径は、結晶組織１１１の平均結晶粒径より大きくてもよいが、小さいことが好ましい。これにより、焼結体１００では、相対的に粒径が大きい結晶組織１１１を含む第１部１１０を内包するように、相対的に粒径が小さい結晶組織１２１を含む第２部１２０が広がっている構造が形成される。換言すれば、第２部１２０が網（ネットワーク）のように広がっている一方、第１部１１０がその網の目に入り込むように分布することとなる。かかる構造では、主に第２部１２０によって高い機械的強度が得られる一方、主に第１部１１０によって高い延性が得られると考えられる。このため、焼結体１００に応力が発生したとき、第２部１２０のネットワーク状の構造が伸縮することによって破壊し難くなり、一方、延性の高い第１部１１０によって応力集中が緩和されるものと推察される。したがって、これらをバランスさせることで、焼結体１００は、高い機械的強度と高い延性とを両立し得るものとなる。
【０１８３】
なお、この場合、結晶組織１２１の平均結晶粒径は、結晶組織１１１の平均結晶粒径を１としたとき、１未満であればよいが、好ましくは０．００５以上０．９以下とされ、より好ましくは０．０１以上０．５以下とされ、さらに好ましくは０．０３以上０．３以下とされる。結晶組織１１１と結晶組織１２１とでこのような粒径の差が形成されていることにより、第１部１１０と第２部１２０との間で機械的強度のバランスが保たれ易くなるため、焼結体１００の全体の機械的強度が低下し難くなる。具体的には、主に第２部１２０において結晶組織１２１がもたらす高剛性と、主に第１部１１０において結晶組織１１１がもたらす高延性と、が高いバランスで両立する。すなわち、結晶粒径が小さい場合、結晶粒界の存在割合が高くなるため、剛性が高くなる傾向がある。一方、結晶粒径が大きい場合、結晶内での転位が生じ易いため、延性が高くなる傾向がある。その結果、高い機械的強度と高い延性とが高度に両立してなる焼結体１００が得られる。
【０１８４】
また、第１部１１０と第２部１２０とが上記のように分布していることにより、例えば焼結体１００の全体が第１部１１０または第２部１２０で占められている場合に比べて、機械的強度をより高めることができる。
【０１８５】
なお、結晶組織１１１の平均結晶粒径は、主に第１金属粒子２１の粒径に依存し、結晶組織１２１の平均結晶粒径は、主に第２金属粒子３１の粒径に依存する傾向を示す。例えば、第１金属粒子２１や第２金属粒子３１の粒径を大きくすれば、結晶組織１１１や結晶組織１２１の粒径もそれに応じて大きくなる傾向を示す。したがって、結晶組織１１１の平均結晶粒径に対する結晶組織１２１の平均結晶粒径の比率は、焼結体１００の製造に用いる第１金属粒子２１や第２金属粒子３１の粒径を適宜変更することによって調整することが可能である。
【０１８６】
結晶組織１１１の平均結晶粒径は、特に限定されないが、１μｍ以上３０μｍ以下程度であるのが好ましく、３μｍ以上２５μｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、第１部１１０に対して必要かつ十分な延性が付与される。
【０１８７】
また、結晶組織１２１の平均結晶粒径は、特に限定されないが、０．０５μｍ以上２０μｍ以下程度であるのが好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、第２部１２０に対して必要かつ十分な機械的強度が付与される。
【０１８８】
なお、結晶組織１１１の平均結晶粒径および結晶組織１２１の平均結晶粒径は、それぞれ例えば電子線後方散乱回折分析装置を利用した結晶解析によって求められる。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。
【０１８９】
また、第２部１２０に対する第１部１１０の存在割合は、特に限定されないが、０．０１以上１００以下であるのが好ましく、０．１以上７０以下であるのがより好ましく、１超５０以下であるのがさらに好ましい。これにより、第１部１１０と第２部１２０とのバランスがより最適化されるため、それぞれの特性が埋没することなく両立する焼結体１００が得られる。
【０１９０】
なお、この存在割合は、焼結体１００の断面において、第２部１２０が占める面積に対する第１部１１０が占める面積の割合を算出することによって求められる。
【０１９１】
また、第１部１１０と第２部１２０との境界は、例えば組成の分布状態に基づいて特定可能である。したがって、例えば電子線後方散乱回折分析装置を利用した結晶解析によって各結晶組織の種類（結晶構造）を特定し、それに基づいて特定することができる。
【０１９２】
また、第１部１１０の形状は、前述したように粒状であることが好ましいが、アスペクト比という観点では長径／短径の平均値が１以上３以下であるのが好ましく、１以上２．５以下であるのがより好ましく、１以上２以下であるのがさらに好ましい。このようなアスペクト比を有する第１部１１０は、その形状的に等方性が高いため、破壊等が生じ難いものとなる。このため、第１部１１０は、焼結体１００の機械的強度を低下させることなく、安定して分布し得るものとなり、異なる複数の特性をそれぞれ十分に発揮し得る焼結体１００を実現させることができる。
【０１９３】
なお、第１部１１０のアスペクト比は、例えば焼結体１００の断面について電子線後方散乱回折分析装置を利用した結晶解析を行い、得られた結晶解析画像（結晶粒マップ）において、第１部１１０の最大長さ（長径）とそれに直交する方向の最大長さ（短径）とを求めることによって算出される。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。
【０１９４】
また、その場合、第１部１１０の平均径は、結晶組織１１１の平均結晶粒径の１．５倍以上１００倍以下程度であるのが好ましく、２倍以上８０倍以下程度であるのがより好ましく、３倍以上５０倍以下程度であるのがさらに好ましい。これにより、結晶組織１１１の粒径に対して第１部１１０のサイズを最適化することができるので、異なる複数の特性をより高度に両立してなる焼結体１００が得られる。
【０１９５】
なお、第１部１１０の平均径は、例えば焼結体１００の断面について電子線後方散乱回折分析装置を利用した結晶解析を行い、得られた結晶解析画像（結晶粒マップ）において、第１部１１０の最大長さ（長径）を求めることによって算出される。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。
【０１９６】
また、焼結体１００には、第１部１１０および第２部１２０以外の部位が含まれていてもよい。
【０１９７】
ここで、前述したように、焼結体１００は、第１部１１０の構成材料が持つ特性と第２部１２０の構成材料が持つ特性とを両立するものとなる。
【０１９８】
一方、第２部１２０は、第１部１１０を内包するように広がっている。このため、焼結体１００に応力が発生したとしても、第２部１２０のネットワーク状の構造が伸縮することによって破壊が生じ難くなり、機械的強度の高い焼結体１００が得られる。
【０１９９】
よって、焼結体１００は、機械的強度の著しい低下を招くことなく、第１部１１０と第２部１２０に由来する複数の異なる特性を両立し得るものとなる。
【０２００】
例えば、ステンレス鋼には、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼等の種類があり、それぞれ物性が異なっている。
【０２０１】
そこで、例えば、第１金属粒子２１として相対的に高強度である析出硬化系ステンレス鋼の粒子を採用し、第２金属粒子３１として相対的に高耐食性であるオーステナイト系ステンレス鋼の粒子を採用する組み合わせが挙げられる。これにより、第１金属粒子２１の焼結物（第１部１１０）に起因する高強度と、第２金属粒子３１の焼結物（第２部１２０）に起因する高耐食性と、を両立する焼結体１００が得られる。
【０２０２】
一方、例えば、第１金属粒子２１として相対的に高延性であるフェライト系ステンレス鋼の粒子を採用し、第２金属粒子３１として相対的に高強度である析出硬化系ステンレス鋼の粒子を採用する組み合わせが挙げられる。これにより、第１金属粒子２１の焼結物（第１部１１０）に起因する高延性と、第２金属粒子３１の焼結物（第２部１２０）に起因する高強度と、を両立する焼結体１００が得られる。
【０２０３】
また、ステンレス鋼以外の組み合わせについても、様々な特性の両立が可能である。
例えば、第１金属粒子２１として相対的に低比重であるチタン合金の粒子を採用し、第２金属粒子３１として相対的に高強度である析出硬化系ステンレス鋼の粒子を採用する組み合わせが挙げられる。これにより、軽量化と高強度化とを両立する焼結体１００が得られる。
【０２０４】
また、例えば、第１金属粒子２１として相対的に高強度であるオーステナイト系ステンレス鋼の粒子を採用し、第２金属粒子３１として相対的に高熱伝導である銅合金の粒子を採用する組み合わせが挙げられる。これにより、高強度化と高熱伝導化とを両立する焼結体１００が得られる。
【０２０５】
また、例えば、第１金属粒子２１として相対的に高強度である析出硬化系ステンレス鋼の粒子を採用し、第２金属粒子３１として軟磁性である純鉄の粒子を採用する組み合わせが挙げられる。これにより、高強度と軟磁性とを両立する焼結体１００が得られる。
【０２０６】
なお、材料の組み合わせは、上記の例に限定されず、いかなる組み合わせであってもよい。
【０２０７】
また、両立させようとする特性についても、上述した強度と耐食性、強度と延性、強度と比重、強度と熱伝導性、強度と磁性のような組み合わせに限定されず、いかなる特性の組み合わせであってもよい。
【０２０８】
また、第１部１１０は、原則として第２部１２０に内包されているが、第１部１１０の表面の一部が焼結体１００の表面に露出していてもよい。
【０２０９】
また、第２部１２０は、原則として焼結体１００の表面のほとんどを占めることになる。このため、例えば耐食性、高熱伝導性のような焼結体１００の表面において求められる特性を高度化するときには、これらの特性を持つ材料を第２金属粒子３１の材料として採用すればよい。
【０２１０】
＜金属粉末成形体＞
次に、本発明の金属粉末成形体の実施形態について説明する。
【０２１１】
本実施形態に係る金属粉末成形体（以下、省略して単に「成形体」ともいう。）は、プレス成形により製造された成形体である。
【０２１２】
図４は、本発明の金属粉末成形体の実施形態を示す断面図、図５は、図４のＢ部拡大図である。なお、図４、図５のうち、前述した図１、図２と同様の構成には、同一符号を付してある。また、図１、図２と同様の構成については、ここでの説明を省略する。
【０２１３】
図４および図５に示す成形体５（本発明の金属粉末成形体の実施形態）は、第１金属粒子２１同士が結着している二次粒子２と、第１金属粒子２１と構成材料が異なる第２金属粒子３１およびバインダー３２を含むマトリックス領域３と、を有している。このような成形体５は、コンパウンド１と同様、焼成されることによって、単一の構成材料では両立させ難い複数の特性を両立する焼結体１００を実現することができる。すなわち、かかる成形体５は、複数の異なる特性を両立する焼結体１００を製造可能なものとなる。
【０２１４】
なお、前述したコンパウンド１では、図２に示すように、第２金属粒子３１同士の隙間をほぼ埋めるようにバインダー３２が分布することによってマトリックス領域３が構成されている。これに対し、成形体５のマトリックス領域３では、図５に示すように、第２金属粒子３１同士の間や第２金属粒子３１とバインダー３２との間に隙間を伴った構造になっている。すなわち、コンパウンド１および成形体５は、含まれる要素は同じであるが、形態（構造）が互いに相違する。
【０２１５】
図５に示す二次粒子２では、第１金属粒子２１同士がバインダー２２を介して結着している。
【０２１６】
一方、図５に示すマトリックス領域３では、第２金属粒子３１同士がバインダー３２を介して結着している。
【０２１７】
このような二次粒子２とマトリックス領域３とを有する成形体５では、第１金属粒子２１の集合体を、第１金属粒子２１よりも平均粒径が小さい第２金属粒子３１が取り囲むことになる。このような形態の成形体５は、さらに焼成されることによって焼結体となる。かかる焼結体は、前述したように、複数の異なる特性を両立するものとなる。
【０２１８】
また、換言すれば、マトリックス領域３の内側に粒子状をなす二次粒子２が存在していることにより、成形体５の保形性が維持され易くなる。このため、例えばマトリックス領域３におけるバインダー３２の含有率を減らしたとしても、成形体５の変形が抑えられるため、焼成時の成形体の収縮率が抑えられ、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【０２１９】
マトリックス領域３に対する二次粒子２の存在割合は、特に限定されないが、０．０１以上１００以下であるのが好ましく、０．１以上７０以下であるのがより好ましく、１超５０以下であるのがさらに好ましい。これにより、二次粒子２とマトリックス領域３とのバランスがより最適化されるため、高い機械的強度を有するとともに、複数の異なる特性を両立する焼結体が得られる。
【０２２０】
なお、この存在割合は、成形体５の断面において、マトリックス領域３が占める面積に対する二次粒子２が占める面積の割合を算出することによって求められる。
【０２２１】
（二次粒子）
図５に示す二次粒子２は、複数の第１金属粒子２１と、バインダー２２と、を含んでいる。なお、図５に示す二次粒子２は、図２に示す二次粒子２と同様の構成を有するため、以下の説明は省略する。
【０２２２】
（マトリックス領域）
図５に示すマトリックス領域３は、第１金属粒子２１と構成材料が同じで平均粒径が小さい第２金属粒子３１と、バインダー３２と、を含んでいる。
【０２２３】
すなわち、マトリックス領域３は、第２金属粒子３１同士がバインダー３２を介して結着してなる造粒粒子３０の集合体である。
【０２２４】
このような二次粒子２とマトリックス領域３とを有する成形体５では、コンパウンド１と同様、第１金属粒子２１の集合体を、第１金属粒子２１よりも平均粒径が小さい第２金属粒子３１が取り囲むことになる。このような形態の成形体５は、さらに焼成されることによって焼結体となる。かかる焼結体は、前述したように、高い機械的強度を有するとともに、複数の異なる特性を両立するものとなる。
【０２２５】
マトリックス領域３に用いられるバインダー３２としては、結着性を有するものであれば特に限定されないが、特にバインダー２２として前述したような成分が好ましく用いられる。これらは、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粒子３０を形成することができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実に分解、除去することが可能になる。
【０２２６】
造粒粒子３０の平均径は、第２金属粒子３１の平均粒径の１．５倍以上１００倍以下程度であるのが好ましく、２倍以上８０倍以下程度であるのがより好ましく、３倍以上５０倍以下程度であるのがさらに好ましい。これにより、造粒粒子３０の粒径と第２金属粒子３１の粒径とのバランスが最適化される。その結果、造粒粒子３０自体がより崩れ難いものとなり、コンパウンド１を成形してなる成形体の保形性をより高めることができる。
【０２２７】
なお、造粒粒子３０の平均径は、例えば成形体５の断面について電子顕微鏡による観察像を取得し、画像上において造粒粒子３０の断面と同じ面積を持つ真円の直径（円相当径）として求められる。また、平均値の算出にあたっては、１０個以上のデータが用いられる。また、必要に応じて、元素マッピング画像を用いて、造粒粒子３０の輪郭を判別し易くするようにしてもよい。
【０２２８】
また、マトリックス領域３には、第２金属粒子３１やバインダー３２以外の成分、例えば、溶媒（分散媒）、防錆剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。これらの添加剤の添加量は、マトリックス領域３の５質量％以下程度であるのが好ましく、３質量％以下程度であるのがより好ましい。
【０２２９】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、金属粉末射出成形用コンパウンドや金属粉末成形体には、２種類以上の二次粒子が含まれていてもよい。また、金属粉末成形体には、２種類以上の造粒粒子が含まれていてもよい。
【実施例】
【０２３０】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．焼結体の製造
（実施例１）
＜１＞二次粒子の製造
まず、第１金属粒子として、水アトマイズ法により製造された平均粒径１０μｍの析出硬化系ステンレス鋼粉末（ＳＵＳ６３０）を用意した。
【０２３１】
一方、バインダーとして、ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、ＰＶＡ−１１７）を用意した。また、溶媒としてイオン交換水を用意した。なお、溶媒の添加量は、バインダー１ｇあたり５０ｇとした。
【０２３２】
次いで、ポリビニルアルコールをイオン交換水に混合し、室温まで冷却することにより、バインダー溶液を調製した。なお、バインダーと第１金属粒子との混合比は表１に示す通りである。
【０２３３】
次に、第１金属粒子とバインダー溶液とを混合し、スラリーを調製した。
次いで、噴霧乾燥装置にスラリーを投入して造粒し、平均粒径７５μｍの二次粒子を得た。
【０２３４】
＜２＞コンパウンドの製造
まず、第２金属粒子として、水アトマイズ法により製造された平均粒径４μｍのオーステナイト系ステンレス鋼粉末（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用意した。
【０２３５】
一方、バインダーとして、表１に示す組成のバインダーを用意した。
次いで、第２金属粒子とバインダーとを混合し、加圧ニーダー（混練機）にて１００℃×６０分の条件で混練した。この混練は、窒素雰囲気中で行った。なお、バインダーと第２金属粒子との混合比を表１に示す。
【０２３６】
次に、得られた混練物に二次粒子を加え、再び混練した。これにより、マトリックス領域が形成されるとともにコンパウンドを得た。
【０２３７】
次に、得られたコンパウンドをペレタイザー（登録商標）により粉砕して、平均粒径５ｍｍのペレットを得た。
【０２３８】
＜３＞焼結体の製造
次に、得られたペレットを用い、材料温度：１３０℃、射出圧力：１０．８ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）という成形条件で、射出成形機にて成形を行った。これにより、成形体を得た。なお、成形体の形状は、φ２０ｍｍ、厚み５ｍｍのディスク形状とした。
【０２３９】
次に、成形体に対して、温度：５００℃、時間：１時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という脱脂条件で脱脂処理を施した。これにより、脱脂体を得た。
【０２４０】
次に、脱脂体に対して、温度：１２７０℃、時間：３時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という焼成条件で焼成処理を施した。これにより、焼結体を得た。
【０２４１】
（実施例２）
＜１＞二次粒子の製造
まず、実施例１と同様にして二次粒子を得た。
【０２４２】
＜２＞マトリックス領域用の造粒粒子の製造
次に、第２金属粒子として、水アトマイズ法により製造された平均粒径４μｍのオーステナイト系ステンレス鋼粉末（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用意した。
【０２４３】
一方、バインダーとして、ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、ＰＶＡ−１１７）を用意した。また、溶媒としてイオン交換水を用意した。なお、溶媒の添加量は、バインダー１ｇあたり５０ｇとした。
【０２４４】
次いで、ポリビニルアルコールをイオン交換水に混合し、室温まで冷却することにより、バインダー溶液を調製した。
【０２４５】
次に、第２金属粒子とバインダー溶液とを混合し、スラリーを調製した。
次いで、噴霧乾燥装置にスラリーを投入して造粒し、平均粒径５０μｍのマトリックス領域用の造粒粒子を得た。
【０２４６】
＜３＞焼結体の製造
次に、二次粒子と造粒粒子とを混ぜた後、以下の成形条件で成形して成形体を得た。なお、成形体の形状は、φ２０ｍｍ、厚み５ｍｍのディスク形状とした。
【０２４７】
＜成形条件＞
・成形方法：プレス成形
・成形圧力：１００ＭＰａ（１ｔ／ｃｍ２）
【０２４８】
次に、成形体に対して、温度：５００℃、時間：１時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という脱脂条件で脱脂処理を施した。これにより、脱脂体を得た。
【０２４９】
次に、脱脂体に対して、温度：１２７０℃、時間：３時間、雰囲気：窒素ガス（大気圧）という焼成条件で焼成処理を施した。これにより、焼結体を得た。
【０２５０】
（実施例３）
得られた二次粒子を加熱炉に投入し、加熱処理を施すようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、加熱処理の条件は以下の通りである。
【０２５１】
＜加熱条件＞
・加熱温度：５００℃
・加熱時間：６０分
・加熱雰囲気：窒素雰囲気
【０２５２】
（実施例４）
得られた二次粒子を加熱炉に投入し、加熱処理を施すようにした以外は、実施例２と同様にして焼結体を得た。なお、加熱処理の条件は以下の通りである。
【０２５３】
＜加熱条件＞
・加熱温度：５００℃
・加熱時間：６０分
・加熱雰囲気：窒素雰囲気
【０２５４】
（実施例５〜２１）
製造条件を表１、２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
【０２５５】
（比較例１、３）
マトリックス領域のみでコンパウンドを製造するようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、使用した金属粒子等の製造条件については、表１に示す通りである。
【０２５６】
（比較例２、４）
二次粒子のみで成形体を製造するようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、使用した金属粒子等の製造条件については、表１に示す通りである。
【０２５７】
２．焼結体の評価
２．１  平均結晶粒径、第１部のアスペクト比、および第１部の平均径
各実施例および各比較例で得られた焼結体を切断し、断面について電子線後方散乱回折分析装置を利用した結晶解析を行った。
【０２５８】
次に、第１部の平均結晶粒径、第２部の平均結晶粒径、第１部のアスペクト比の平均値、および、第１部の平均径をそれぞれ測定した。
測定結果を表１、２に示す。
【０２５９】
２．２  引張強度の評価
各実施例および各比較例で得られた焼結体について、ＩＳＯ  ２７４０：２００９に規定する試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に規定の試験方法により引張強度を測定した。
【０２６０】
ここで、比較例２で得られた焼結体の引張強度を１とし、第２金属粒子がオーステナイト系ステンレス鋼粉末である各実施例および各比較例で得られた焼結体の引張強度については、この比較例２で得られた焼結体の引張強度に対する相対値を算出した。
【０２６１】
また、比較例４で得られた焼結体の引張強度を１とし、第２金属粒子が析出硬化系ステンレス鋼粉末である各実施例および各比較例で得られた焼結体の引張強度については、この比較例４で得られた焼結体の引張強度に対する相対値を算出した。
次いで、算出した相対値を以下の評価基準に照らして評価した。
【０２６２】
＜引張強度の評価基準＞
◎：引張強度が非常に大きい（相対値が１．１超）
○：引張強度が大きい（相対値が１超１．１以下）
△：引張強度が小さい（相対値が０．９超１以下）
×：引張強度が非常に小さい（相対値が０．９以下）
評価結果を表１、２に示す。
【０２６３】
２．３  延びの評価
各実施例および各比較例で得られた焼結体について、ＩＳＯ  ２７４０：２００９に規定する試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に規定の試験方法により延びを測定した。
【０２６４】
ここで、比較例２で得られた焼結体の延びを１とし、第２金属粒子がオーステナイト系ステンレス鋼粉末である各実施例および各比較例で得られた焼結体の延びについては、この比較例２で得られた焼結体の延びに対する相対値を算出した。
【０２６５】
また、比較例４で得られた焼結体の延びを１とし、第２金属粒子が析出硬化系ステンレス鋼粉末である各実施例および各比較例で得られた焼結体の延びについては、この比較例４で得られた焼結体の延びに対する相対値を算出した。
次いで、算出した相対値を以下の評価基準に照らして評価した。
【０２６６】
＜延びの評価基準＞
◎：延びが非常に大きい（相対値が１．１超）
○：延びが大きい（相対値が１超１．１以下）
△：延びが小さい（相対値が０．９超１以下）
×：延びが非常に小さい（相対値が０．９以下）
評価結果を表１、２に示す。
【０２６７】
２．４  耐食性の評価
各実施例および各比較例で得られた焼結体について、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１：２０１５に規定されている方法に準じて塩水噴霧試験を行った。具体的には、各焼結体を２４０時間の試験に供した後、その単位体積当たりの重量増加量を算出した。なお、試験時間は、２４０時間とした。
【０２６８】
次いで、焼結体の外観を目視にて観察し、錆の有無を確認した。そして、以下の評価基準に照らして相対的に評価した。
【０２６９】
＜耐食性の評価基準＞
◎：錆が相対的に非常に少ない
○：錆が相対的にやや少ない
△：錆が相対的にやや多い
×：錆が相対的に非常に多い
評価結果を表１、２に示す。
【０２７０】
２．５  寸法精度の評価
各実施例および各比較例で得られた焼結体について寸法を測定した。
【０２７１】
次いで、測定した寸法の設計値からのずれを算出した。そして、設計値からのずれ（寸法精度）について、以下の評価基準に照らして相対的に評価した。
【０２７２】
＜寸法精度の評価基準＞
◎：寸法精度が相対的に非常に高い
○：寸法精度が相対的にやや高い
△：寸法精度が相対的にやや低い
×：寸法精度が相対的に非常に低い
評価結果を表１、２に示す。
【０２７３】
【表１】
2018145481.tif 000003
【０２７４】
【表２】
2018145481.tif 000004
【０２７５】
表１、２から明らかなように、各実施例で得られた焼結体は、異なる複数の特性を両立し得るものであることが認められた。
【０２７６】
なお、表に示した例以外に、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金およびＴｉ基合金についても、上記と同様にして焼結体を作製したが、いずれも上記と同様、使用した複数の材料の特性を両立し得る焼結体が得られた。
【符号の説明】
【０２７７】
１…コンパウンド、２…二次粒子、３…マトリックス領域、５…成形体、２１…第１金属粒子、２２…バインダー、３０…造粒粒子、３１…第２金属粒子、３２…バインダー、１００…焼結体、１１０…第１部、１１１…結晶組織、１２０…第２部、１２１…結晶組織
【図１】
2018145481.tif 000005
【図２】
2018145481.tif 000006
【図３】
2018145481.tif 000007
【図４】
2018145481.tif 000008
【図５】
2018145481.tif 000009