(57)【要約】      （修正有）【課題】高品質な焼結体を製造可能な造粒粉末、前記造粒粉末を効率よく製造可能な造粒粉末の製造方法及び、高品質な焼結体を製造可能な焼結体の製造方法の提供。【解決手段】金属粉末５１と、水溶性樹脂５２２と、水溶性樹脂５２２よりも水溶性が低くかつ水溶性樹脂５２２よりも融点が高い高融点成分５２１と、を含むバインダー５２と、を有し、金属粉末５１に対するバインダー５２の質量比率が０．０１〜０．５質量％である造粒粉末１。また、見掛密度が、金属粉末５１を構成する材料の真密度の３０％以上であることが好ましい造粒粉末。高融点成分５２１が繊維状をなしており、その平均長さが５０ｎｍ〜５００μｍである植物由来であり、セルロースである造粒粉末５１。水溶性樹脂５２２がポリビニルアルコール又はポリビニルピロリドンであるある造粒粉末５１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末と、
水溶性樹脂と、前記水溶性樹脂よりも水溶性が低くかつ前記水溶性樹脂よりも融点が高い高融点成分と、を含むバインダーと、
を有し、
前記金属粉末に対する前記バインダーの質量比率が０．０１質量％以上０．５質量％以下であることを特徴とする造粒粉末。
【請求項２】
見掛密度が、前記金属粉末を構成する材料の真密度の３０％以上である請求項１に記載の造粒粉末。
【請求項３】
前記高融点成分は、繊維状をなしている請求項１または２に記載の造粒粉末。
【請求項４】
繊維状をなす前記高融点成分の平均長さは、５０ｎｍ以上５００μｍ以下である請求項３に記載の造粒粉末。
【請求項５】
前記高融点成分は、セルロースである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項６】
前記高融点成分は、植物由来である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項７】
前記水溶性樹脂は、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項８】
水溶性樹脂と前記水溶性樹脂よりも水溶性が低くかつ前記水溶性樹脂よりも融点が高い高融点成分とを含むバインダー、を含有するバインダー溶液を調製する工程と、
前記バインダー溶液を用い、金属粒子同士を結着し、前記バインダーの含有率が０．０１質量％以上０．５質量％以下となるように造粒する工程と、
を有することを特徴とする造粒粉末の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の造粒粉末を成形し、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒粉末、造粒粉末の製造方法および焼結体の製造方法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、ポリビニルアルコールまたはその誘導体、ワックス類および非イオン性界面活性剤を含む有機バインダーと、を造粒してなる造粒粉末が開示されている。また、特許文献２には、金属粉末と、黒鉛粉末と、セルロース、高級脂肪酸およびワックスのうちの少なくとも１種からなるバインダーと、を造粒してなる造粒粉末が開示されている。圧縮成形法では、まず、成形型内にこれらの造粒粉末をできるだけ隙間なく充填する必要がある。このため、金属粉末とバインダーとの混合物を、金属粉末よりも大きな粒子に造粒することで、流動性の改善を図ることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９０４７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１８９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような造粒粉末では、バインダーが吸湿することによって流動性等の特性が変化してしまうという問題がある。このような変化が生じると、品質の高い金属焼結体を製造することができない。
【０００６】
また、造粒粉末を成形、焼成して金属焼結体を得る際に、除去し切れなかったバインダー由来の物質が多く残留してしまうという問題もある。かかる残留物も、金属焼結体の品質低下を招く。
【０００７】
本発明の目的は、高品質な焼結体を製造可能な造粒粉末、かかる造粒粉末を効率よく製造可能な造粒粉末の製造方法、および、高品質な焼結体を製造可能な焼結体の製造方法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。
本発明の造粒粉末は、金属粉末と、
水溶性樹脂と、前記水溶性樹脂よりも水溶性が低くかつ前記水溶性樹脂よりも融点が高い高融点成分と、を含むバインダーと、
を有し、
前記金属粉末に対する前記バインダーの質量比率が０．０１質量％以上０．５質量％以下であることを特徴とする。
【０００９】
これにより、バインダーの使用量を減らすことができるので、バインダーが吸湿することによる造粒粉末の流動性の低下や、バインダー由来の残留物に伴う焼結体の品質低下および成形体の収縮率を最小限に留めることができ、高品質な焼結体を製造可能な造粒粉末が得られる。
【００１０】
本発明の造粒粉末では、見掛密度が、前記金属粉末を構成する材料の真密度の３０％以上であることが好ましい。
【００１１】
これにより、バインダーが多いことによる不具合の発生を抑えることができる。すなわち、バインダーの吸湿に伴う造粒粉末の流動性の低下、成形体や焼結体の寸法精度の低下、および、バインダーに由来する残留物に伴う焼結体の品質低下を最小限に留めることができる。
【００１２】
本発明の造粒粉末では、前記高融点成分は、繊維状をなしていることが好ましい。
これにより、バインダーによる金属粉末の粒子同士の結着力をより高めることができる。すなわち、繊維状をなす高融点成分が金属粉末の隣り合う粒子同士に跨ることによって、造粒粉末の粒子がより強く補強されることとなる。このため、バインダーの使用量を特に少なくしても、造粒粉末の粒子が崩れ難くなり、高い流動性を有するものとなる。
【００１３】
本発明の造粒粉末では、繊維状をなす前記高融点成分の平均長さは、５０ｎｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
これにより、バインダーの総量が少なくても、金属粉末の粒子同士を強固に結着することができる。その結果、バインダーの総量を減らすことができ、バインダーの量が多いことによる不具合の程度を減らすことができる。
【００１５】
本発明の造粒粉末では、前記高融点成分は、セルロースであることが好ましい。
これにより、高融点成分は、高い引張強度を有するものとなるため、少量であっても金属粉末の粒子同士を強固に結着し得るバインダーが得られる。その結果、バインダーの使用量を効果的に減らすことができる。
【００１６】
本発明の造粒粉末では、前記高融点成分は、植物由来であることが好ましい。
これにより、高融点成分は、持続型資源である植物から抽出することができるので、造粒粉末の製造における環境負荷の低減を図ることができる。
【００１７】
本発明の造粒粉末では、前記水溶性樹脂は、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンであることが好ましい。
【００１８】
これにより、結着性が特に高いバインダーが得られるため、比較的少量であっても効率よく造粒粉末を形成することができる。このため、バインダーの総量を減らすことができ、バインダーの量が多いことによる不具合の程度をさらに減らすことができる。
【００１９】
本発明の造粒粉末の製造方法は、水溶性樹脂と前記水溶性樹脂よりも水溶性が低くかつ前記水溶性樹脂よりも融点が高い高融点成分とを含むバインダー、を含有するバインダー溶液を調製する工程と、
前記バインダー溶液を用い、金属粒子同士を結着し、前記バインダーの含有率が０．０１質量％以上０．５質量％以下となるように造粒する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、本発明の造粒粉末を効率よく製造することができる。
【００２０】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明の造粒粉末を成形し、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、高品質な焼結体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の造粒粉末の実施形態に含まれる１つの造粒粒子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の造粒粉末、造粒粉末の製造方法および焼結体の製造方法を、添付図面に基づく好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
＜造粒粉末＞
まず、本発明の造粒粉末の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の造粒粉末の実施形態に含まれる１つの造粒粒子を示す断面図である。
図１に示す造粒粒子１は、複数個の金属粒子５１を含んでおり、金属粒子５１同士の間にバインダー５２が介在することで、全体として球形状にまとまっている。なお、本明細書では、複数個の金属粒子５１の集合体を「金属粉末」といい、複数個の造粒粒子１の集合体を「造粒粉末」という。
【００２５】
図１に示す造粒粒子１において、バインダー５２は金属粒子５１同士の間に介在して互いに結着するとともに、各金属粒子５１の表面の少なくとも一部を覆うように存在している。これにより、各金属粒子５１は、バインダー５２のマトリックス中に分散した状態になっている。
【００２６】
このバインダー５２は、水溶性樹脂５２２（水溶性高分子材料）と、高融点成分５２１と、を含んでいる。水溶性樹脂５２２は、水溶性を有する樹脂である。また、高融点成分５２１は、水溶性樹脂５２２よりも水溶性が低く、かつ、水溶性樹脂５２２よりも融点が高い成分である。
【００２７】
そして、造粒粒子１では、金属粉末に対するバインダー５２の質量比率が０．０１質量％以上０．５質量％以下である。
【００２８】
このような造粒粒子１は、金属粉末に対するバインダー５２の質量比率が十分に少なく抑えられたものとなる。このため、造粒粒子１を含む造粒粉末によれば、バインダー５２の量が多いことによる不具合の発生を抑えることができる。すなわち、外気に触れるバインダー５２の量が減るとともに、バインダー５２が吸湿したとしても吸湿量が自ずと少なくなるため、吸湿によって造粒粒子１の流動性等が低下するのを抑制することができる。また、併せて、造粒粒子１の焼成後における残留物が自ずと少なくなるため、バインダー５２由来の残留物に伴う焼結体の品質低下を最小限に留めることができる。よって、高品質な焼結体を効率よく製造することができる。さらには、造粒粒子１を成形してなる成形体を脱脂、焼成する際、成形体の収縮率を最小限に留めることができる。かかる観点からも、焼結体の寸法精度の低下を抑制し、高品質化が図られる。
【００２９】
ここで、バインダー５２には、水溶性樹脂５２２と高融点成分５２１とが含まれている。
【００３０】
このうち、水溶性樹脂５２２は、造粒粒子１の形成時において水等の溶媒に溶解し、高い結着性を発現させる。このため、バインダー５２の使用量が少なくても金属粒子５１同士を十分に結着し、効率よく造粒粒子１を製造することに寄与する。また、熱分解性も高いことから、脱脂または焼成の際に、より短時間でより確実にバインダー５２を分解、除去することが可能になる。
【００３１】
一方、高融点成分５２１は、水溶性樹脂５２２よりも水溶性が低いため、造粒粒子１の形成時においても溶媒に溶解し難い。このため、固形状を維持したまま造粒粒子１に取り込まれることとなり、高融点成分５２１が水溶性樹脂５２２を補強することによって、金属粒子５１同士をより強固に固定する。その結果、バインダー５２の使用量が少なくても金属粒子５１同士をより十分に結着することができる。そして、造粒粒子１が欠けるのを抑制するとともに、成形体の保形性を高めることができる。
【００３２】
また、バインダー５２の使用量を特に少なくしても、造粒粒子１が崩れ難くなり、高い流動性を有するものとなる。さらには、造粒粒子１は外力や衝撃等によって破壊し難くなる。これにより、造粒粒子１は、見掛密度や流動性等が低下し難いものとなる。その結果、成形体は保形性が高いものとなり、寸法精度や密度が良好で高品質な焼結体の製造が可能になる。
【００３３】
また、高融点成分５２１は、水溶性樹脂５２２よりも融点が高い成分である。このため、造粒粒子１を成形してなる成形体が脱脂または焼成されるとき、水溶性樹脂５２２と高融点成分５２１とが順次、溶融し、熱分解される。すなわち、高融点成分５２１が水溶性樹脂５２２よりも遅れて除去される。その結果、脱脂時または焼成時の成形体の変形が抑えられ、最終的に寸法精度が高く高品質な焼結体が得られる。
【００３４】
なお、バインダー５２の含有率が前記下限値を下回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、バインダー５２の量が少なくなり過ぎて、造粒粒子１の保形性が低下するおそれがある。一方、バインダー５２の含有率が前記上限値を上回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、バインダー５２の量が多過ぎて、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合が発生するおそれがある。
【００３５】
以下、バインダー５２および金属粒子５１について順次説明する。
（バインダー）
前述したように、造粒粒子１に含まれるバインダー５２は、高融点成分５２１と水溶性樹脂５２２とを含んでいる。
【００３６】
−高融点成分−
このうち、高融点成分５２１は、造粒粒子１においていかなる形態で含まれていてもよい。一例として、粒状、繊維状（長繊維または短繊維）、鱗片状等が挙げられる。これらの中でも、高融点成分５２１は、図１に示すように繊維状をなしているのが好ましい。このような繊維状をなす高融点成分５２１を含むことにより、バインダー５２による金属粒子５１同士の結着力をより高めることができる。すなわち、繊維状をなす高融点成分５２１が隣り合う金属粒子５１同士に跨ることによって、造粒粒子１がより強く補強されることとなる。このため、バインダー５２の使用量を特に少なくしても、造粒粒子１が崩れ難くなり、高い流動性を有するものとなる。また、造粒粒子１が外力や衝撃等によってさらに破壊し難くなる。これにより、造粒粒子１は、見掛密度や流動性等が特に低下し難いものとなる。その結果、寸法精度や密度が特に良好で高品質な焼結体の製造が可能になる。
【００３７】
また、バインダー５２の使用量を減らすことにより、造粒粒子１を成形、焼成して焼結体を得る際に、バインダー５２由来の物質の残留量を少なく抑えることができる。これにより、異物の混入が少なく抑えられた高品質な焼結体の製造が可能になる。
【００３８】
さらに、バインダー５２の使用量を減らすことにより、造粒粒子１を用いて製造された成形体が焼成されたときの収縮率を低下させることができる。このため、最終的に得られる焼結体の寸法精度が低下し難くなるとともに、脱脂に要する時間の短縮を図ることができる。
【００３９】
高融点成分５２１の構成材料は、水溶性樹脂５２２よりも水溶性が低く、かつ、水溶性樹脂５２２よりも融点が高い材料であれば、特に限定されない。一例として、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、セルロース、リグニン、ポリエーテル、キチン、キトサン、またはこれらの共重合体等の各種樹脂が挙げられる。
【００４０】
このうち、高融点成分５２１は、セルロースであるのが好ましい。このセルロースの形態としては、例えば、繊維状や粒状が挙げられる。セルロースの固形物は、高い引張強度を有する。このため、高融点成分５２１としてセルロースを用いることにより、少量であっても金属粒子５１同士を特に強固に結着し得るバインダー５２が得られる。その結果、バインダー５２の使用量を効果的に減らすことができる。またその一方、セルロースは、比較的低温で熱分解を開始する。このため、バインダー５２を含む成形体が脱脂工程や焼成工程に供されるとき、成形体中にバインダー５２がより残留し難くなる。
【００４１】
高融点成分５２１に用いられるセルロースとしては、例えば、分子式が（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎで表されるセルロースの他、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、アセチルセルロース、ニトロセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒロドキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのようなセルロース誘導体等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を含むものが用いられる。
【００４２】
また、用いられるセルロースは、水に分散することによって粘性を示す。この粘性によって、バインダー５２の使用量を抑えつつ造粒粒子１の保形性を高めることができる。
【００４３】
濃度２質量％のセルロース水分散液の粘度は、２００ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であるのが好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下であるのがより好ましい。このような粘度を示すセルロースを用いることにより、かかるセルロースを含むバインダー５２が溶媒に溶解したとき、造粒粒子１を効率よく形成するために必要な適度な結着力を得ることができる。このため、このような粘度を示すセルロースは、バインダー５２に添加するセルロースとして特に有用である。
【００４４】
なお、粘度が前記下限値を下回ると、高融点成分５２１としてのセルロースの作用が低下するおそれがある。一方、粘度が前記上限値を上回ると、粘性が高くなり過ぎるため、流動性の高い造粒粒子１の製造が難しくなるおそれがある。
【００４５】
なお、セルロースの粘度は、濃度２質量％、２５℃の水分散液について、回転式粘度測定法により６０ｒｐｍの回転数で測定される。
【００４６】
また、用いられるセルロースの比表面積は、特に限定されないが、３０ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下であるのが好ましく、５０ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下であるのがより好ましく、７０ｍ２／ｇ以上２００ｍ２／ｇ以下であるのがさらに好ましい。このような比表面積を有するセルロースを用いることにより、セルロース同士が適度な三次元ネットワークを形成し易くなり、溶媒中において十分な粘性を示すものとなる。このため、造粒粒子１を効率よく形成するために必要な適度な結着力を得ることができる。また、セルロースと水溶性樹脂５２２との接触面積が必要かつ十分なものとなるため、水溶性樹脂５２２の作用がより増強されることとなる。
【００４７】
なお、比表面積が前記下限値を下回ると、高融点成分５２１としてのセルロースの作用が低下するおそれがある。一方、比表面積が前記上限値を上回ると、セルロースが溶媒に分散したとき、粘性が高くなり過ぎるため、流動性の高い造粒粒子１の製造が難しくなるおそれがある。
なお、セルロースの比表面積は、ＢＥＴ法により測定される。
【００４８】
なお、高融点成分５２１は、人工的に生産されたものや動物由来のものであってもよいが、植物由来のものであるのが好ましい。また、その形態としては、例えば、繊維状や粒状等が挙げられる。このような高融点成分５２１は、持続型資源である植物から抽出されるため、造粒粒子１の製造における環境負荷の低減を図ることができる。
【００４９】
高融点成分５２１として利用可能な植物由来のものとしては、例えば、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、フィブリレーティドセルロース、セルロースナノクリスタル、セルロースナノパウダー、リグニンファイバー、リグニンパウダー等が挙げられる。このような植物由来の高融点成分５２１は、例えば、木材等に機械的解繊や酸加水分解等の処理を施すことによって製造される。
【００５０】
また、高融点成分５２１の形態が繊維状または鱗片状である場合、その平均長さは、特に限定されないが、５０ｎｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましく、１μｍ以上２００μｍ以下であるのがさらに好ましい。高融点成分５２１の平均長さを前記範囲内に設定することにより、バインダー５２の総量が少なくても、金属粒子５１同士をより強固に結着することができる。すなわち、高融点成分５２１の長さがバインダー５２の引張強さ等の物性を高めたり金属粒子５１同士を結び付けたりするのに必要かつ十分な長さになる。これにより、バインダー５２の総量を十分に減らすことができ、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合の程度を減らすことができる。
【００５１】
なお、高融点成分５２１の平均長さが前記下限値を下回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、上記効果を奏するのに長さが足らなくなるおそれがある。また、高融点成分５２１の平均長さが前記上限値を上回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、バインダー５２の流動性が低下し、金属粒子５１同士の間にバインダー５２を行き渡らせることが難しくなるおそれがある。
【００５２】
なお、高融点成分５２１の平均長さとは、造粒粒子１に含まれる高融点成分５２１を１００個以上取り出し、それぞれの長軸長さ（最大長さを持つ軸の長さ）を平均したものである。長軸長さの測定にあたっては、１００個以上の高融点成分５２１を平板上において撮影し、画像上（投影像上）における長軸長さを測定する方法が採用されてもよい。
【００５３】
また、高融点成分５２１の平均径は、特に限定されないが、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるのがより好ましく、４ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。高融点成分５２１の平均径を前記範囲内に設定することにより、バインダー５２の総量が少なくても、金属粒子５１同士をより強固に結着することができる。すなわち、高融点成分５２１の径がバインダー５２の引張長さ等の物性を高めたり金属粒子５１同士を結び付けたりするのに必要かつ十分な径となる。これにより、バインダー５２の総量を十分に減らすことができ、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合の程度を減らすことができる。
【００５４】
なお、高融点成分５２１の平均径が前記下限値を下回ると、高融点成分５２１の構成材料等によっては、上記効果を奏するのに高融点成分５２１の引張強度が足らなくなるおそれがある。また、高融点成分５２１の平均径が前記上限値を上回ると、高融点成分５２１の長さや構成材料等によっては、バインダー５２の流動性が低下し、金属粒子５１同士の間にバインダー５２を行き渡らせることが難しくなるおそれがある。
【００５５】
なお、高融点成分５２１の平均径とは、造粒粒子１に含まれる高融点成分５２１を１００個以上取り出し、それぞれの短軸長さ（長軸に直交する方向における最大長さ）を平均したものである。短軸の長さの測定にあたっては、１００個以上の高融点成分５２１を平板上において撮影し、画像上（投影像上）における短軸長さを測定する方法が採用されてもよい。
【００５６】
また、高融点成分５２１の平均径とは、高融点成分５２１の形態が鱗片状である場合にはその最大厚さの平均値であり、粒状である場合にはその平均粒径である。なお、後者の場合は、例えばレーザー回折法等の粒径測定法によって測定された値を採用することもできる。
【００５７】
また、高融点成分５２１には、必要に応じて、カップリング剤処理、界面活性剤処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理等の表面処理が施されていてもよい。
【００５８】
また、高融点成分５２１の熱分解温度は、特に限定されないが、２００℃以上６００℃以下であるのが好ましく、２５０℃以上５００℃以下であるのがより好ましい。高融点成分５２１の熱分解温度が前記範囲内であることにより、造粒粒子１を用いて形成された成形体を脱脂、焼成するとき、昇温過程の初期段階で高融点成分５２１が分解してしまうのを抑制することができる。加えて、脱脂、焼成の際に、金属粒子５１同士が焼結する温度まで昇温されたときに、高融点成分５２１が分解されずに残留してしまうのを抑制することができる。その結果、高融点成分５２１が早期に分解してしまうことによる成形体の寸法精度の低下を抑制しつつ、高融点成分５２１由来の残留物が発生してしまうのを抑制することができ、最終的に高品質な焼結体を製造することができる。
【００５９】
なお、高融点成分５２１の熱分解温度は、熱重量・示差熱測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ装置）により測定される。
【００６０】
バインダー５２における高融点成分５２１の比率は、特に限定されないものの、１質量％以上９０質量％以下であるのが好ましく、２０質量％以上８５質量％以下であるのがより好ましく、３０質量％以上７０質量％以下であるのがさらに好ましい。高融点成分５２１の比率を前記範囲内に設定することにより、高融点成分５２１を添加することによる上述した効果を十分に発現させることができる。
【００６１】
なお、高融点成分５２１の比率が前記下限値を下回ると、高融点成分５２１の組成等によっては、高融点成分５２１を添加することによる上述した効果、例えば造粒粒子１が十分に補強され、流動性が高くなったり、成形体の保形性が高くなったりする効果が発現し難くなるおそれがある。一方、高融点成分５２１の比率が前記上限値を上回ると、バインダー５２において高融点成分５２１の比率が高くなり過ぎるため、高融点成分５２１の形状や構成材料、高融点成分５２１以外の成分によっては、バインダー５２の流動性が低下し、金属粒子５１同士の間にバインダー５２を行き渡らせることが難しくなるおそれがある。この場合、造粒粒子１の流動性が低下したり、造粒粒子１の成形性が低下したりするおそれがある。
【００６２】
また、高融点成分５２１は、前述したように、水溶性樹脂５２２よりも水溶性が低く、かつ、水溶性樹脂５２２よりも融点が高い成分である。
【００６３】
なお、高融点成分５２１の水溶性が水溶性樹脂５２２よりも低いか否かは、吸湿率の大小関係によって代替評価することができる。したがって、高融点成分５２１の水溶性が水溶性樹脂５２２よりも低いとは、高融点成分５２１の吸湿率が水溶性樹脂５２２の吸湿率より低いことをいう。このとき、高融点成分５２１の吸湿率および水溶性樹脂５２２の吸湿率は、それぞれＪＩＳ  Ｂ  ７９２０：２０００に規定されている飽和塩法に準拠した方法で求められる。
【００６４】
また、２４時間の吸湿率において、高融点成分５２１の吸湿率は水溶性樹脂５２２の吸湿率の２０％以下であるのが好ましく、１０％以下であるのがより好ましく、５％以下であるのがさらに好ましい。これにより、水溶性樹脂５２２は水に溶解し易く結着性を発現させ易い一方、高融点成分５２１は造粒粒子１を補強するための十分な機械的強度を有するものとなる。このため、双方の作用によって、バインダー５２の総量を減らしても崩れ難く流動性が良好な造粒粒子１が得られる。
【００６５】
また、高融点成分５２１の融点および水溶性樹脂５２２の融点は、それぞれ熱重量・示差熱測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ装置）により測定される。
【００６６】
なお、高融点成分５２１および水溶性樹脂５２２が例えば非晶質性樹脂である場合等、融点が存在しない場合には、融点としてガラス転移点を採用することができる。このガラス転移点も熱重量・示差熱測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ装置）により測定される。
【００６７】
また、高融点成分５２１の融点は、水溶性樹脂５２２の融点よりも１０℃以上１７０℃以下程度高いことが好ましく、３０℃以上１００℃以下程度高いことがより好ましい。このような高融点成分５２１を用いることにより、造粒粒子１を用いて形成された成形体が脱脂、焼成するとき、昇温過程の初期段階で高融点成分５２１が軟化してしまうよりもかなり早い段階で水溶性樹脂５２２を軟化させることができる。これにより、水溶性樹脂５２２が軟化したとしても成形体が変形し難くなり、最終的に寸法精度の高い焼結体を製造することができる。また、高融点成分５２１の融点が高過ぎることによって、高融点成分５２１由来の残留物を除去し切れずに残存させてしまうのを抑制することができる。
【００６８】
−水溶性樹脂−
次に、水溶性樹脂５２２（水溶性高分子材料）について説明する。
【００６９】
バインダー５２がこのような水溶性樹脂５２２を含むことにより、高融点成分５２１と金属粒子５１との間に水溶性樹脂５２２が介在し、金属粒子５１同士の結着性をより高めることができる。すなわち、水溶性樹脂５２２は、前述したように水等の溶媒に溶解し、高い結着性を発現することから、高融点成分５２１と金属粒子５１との間を結着する。その結果、高融点成分５２１による前述した造粒粒子１の補強機能が強化されることとなる。そして、衝撃等が加わったときでもより破壊し難い造粒粒子１を実現することができる。
【００７０】
かかる水溶性樹脂５２２としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアミド、ポリエチレングリコール、でんぷん、ゼラチン、カゼイン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を含むものが用いられる。
【００７１】
これらの中でも、水溶性樹脂５２２としては特にポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンの少なくとも一方を含むものが好ましく用いられる。これらは、結着性が特に高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粒子１を形成することができる。このため、バインダー５２の総量を減らすことができ、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合の程度をさらに減らすことができる。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実にバインダー５２を分解、除去することが可能になる。したがって、残留物が特に少なく高品質な焼結体が得られる。
【００７２】
また、水溶性樹脂５２２としては、ポリビニルアルコールを含むものがより好ましく用いられる。これにより、上記効果がより顕著なものとなる。
【００７３】
なお、ポリビニルアルコールが用いられる場合、ポリビニルアルコールのけん化度は、９０モル％以上９９モル％以下であるのが好ましい。ポリビニルアルコールのけん化度が前記範囲内であることにより、水溶性樹脂５２２と高融点成分５２１とをより均一に混合することができる。その結果、造粒粒子１の表面の一部において部分的に水溶性樹脂５２２の吸湿性が高くなり、造粒粒子１の流動性が低下するのを抑制することができる。また、造粒粒子１の粒子間の特性のばらつきが抑えられるため、特性の揃った造粒粒子１が得られる。
【００７４】
一方、ポリビニルアルコールの重合度は、特に限定されないが、３００以上３０００以下であるのが好ましく、５００以上２５００以下であるのがより好ましい。ポリビニルアルコールの重合度が前記範囲内であることにより、水溶性樹脂５２２と高融点成分５２１とをより均一に混合することができる。これにより、上記効果がより顕著になる。
【００７５】
なお、バインダー５２における高融点成分５２１の含有量と水溶性樹脂５２２の含有量の合計の比率は、特に限定されないものの、７０質量％以上であるのが好ましく、８５質量％以上であるのがより好ましい。これにより、高融点成分５２１と水溶性樹脂５２２の双方の作用を十分に発揮させることができ、最終的に高品質な焼結体を得ることができる。
【００７６】
また、高融点成分５２１の含有量に対する水溶性樹脂５２２の含有量の割合は、特に限定されないものの、質量比で０．２以上５以下であるのが好ましく、０．５以上３．５以下であるのがより好ましく、１以上３以下であるのがさらに好ましい。これにより、高融点成分５２１と水溶性樹脂５２２のバランスが最適化されるため、最終的に高品質な焼結体を得ることができる。
【００７７】
なお、この割合が前記下限値を下回ると、水溶性樹脂５２２が不足し易くなるため、バインダー５２の使用量によっては、バインダー５２の結着性が低下するおそれがある。一方、この割合が前記上限値を上回ると、水溶性樹脂５２２が過剰になり易くなるため、その分、高融点成分５２１の割合が低下し、バインダー５２の全体の使用量の低減を図るという効果が抑制されるおそれがある。
【００７８】
−その他の成分−
また、バインダー５２は、高融点成分５２１や水溶性樹脂５２２以外の成分（その他の成分）を含んでいてもよい。バインダー５２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。
【００７９】
その他の成分としては、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、非イオン性界面活性剤系滑剤としては、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。
【００８５】
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。
【００８６】
また、金属粒子５１に対するバインダー５２の質量割合は、金属粒子５１の構成材料やバインダー５２に含まれる成分等に応じて適宜設定されるが、０．０１質量％以上０．５質量％以下であるのが好ましく、０．１質量％以上０．３質量％以下であるのがより好ましく、０．１２質量％以上０．２５質量％以下であるのがさらに好ましい。金属粒子５１に対するバインダー５２の質量割合を前記範囲内に設定することにより、バインダー５２の総量が十分に抑えられた造粒粒子１を得ることができる。かかる造粒粒子１によれば、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合の程度を減らすことができる。
【００８７】
なお、バインダー５２の含有率が前記下限値を下回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、バインダー５２の量が少なくなり過ぎて、造粒粒子１の保形性が低下するおそれがある。その結果、造粒粒子１が欠け易くなり、造粒粒子１の流動性が低下したり、成形体の保形性が低下し易くなったりするおそれがある。一方、バインダー５２の含有率が前記上限値を上回ると、金属粒子５１の粒径等によっては、バインダー５２の量が多過ぎて、前述したようなバインダー５２の量が多いことによる不具合が発生するおそれがある。すなわち、造粒粒子１の吸湿性が大きくなって流動性が低下したり、成形体の収縮率が大きくなって焼結体の寸法精度が低下したり、バインダー５２に由来する残留物が多く残留したりするおそれがある。
【００８８】
（金属粒子）
造粒粒子１に含まれる金属粒子５１としては、特に限定されず、いかなる種類の金属粒子５１であってもよい。金属粒子５１の構成材料としては、粉末冶金に供される焼結可能な金属材料が挙げられ、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。
【００８９】
また、金属粒子５１を含む金属粉末は、互いに組成が異なる２種類以上の粉末を混合してなる混合粉末であってもよく、金属粉末とセラミックス（金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物のような金属化合物）粉末との混合粉末であってもよい。
【００９０】
このうち、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、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等が挙げられる。
【００９１】
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系合金等が挙げられる。
【００９２】
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系合金等が挙げられる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
また、セラミック粉末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。
【００９５】
また、金属粉末の平均粒径は、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上２０μｍ以下とされ、さらに好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下とされる。このような粒径の金属粉末は、成形時の圧縮性の低下を避けつつ、造粒粉末の流動性が十分に高くなるため、最終的に十分に緻密な焼結体を製造可能なものとなる。
【００９６】
なお、平均粒径が前記下限値未満である場合、造粒前において金属粉末が凝集し易くなり、造粒粉末の粒子間において金属粉末の含有量にばらつきが生じたり、成形時の圧縮性が著しく低下したりするおそれがある。一方、平均粒径が前記上限値を超える場合、成形した際に、造粒粉末の粒子間の隙間が大きくなり過ぎて、最終的に得られる焼結体の緻密化が不十分になるおそれがある。
【００９７】
また、金属粉末の平均粒径とは、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５０％のときの粒径のことである。
【００９８】
また、金属粉末の最大粒径は、１０μｍ以上１００μｍ以下程度であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下程度であるのがより好ましい。このような最大粒径を有する金属粉末を用いることにより、造粒粉末を成形する際の造粒粉末の流動性を特に高めることができる。その結果、最終的に、寸法精度が高くかつ機械的特性に優れた焼結体を製造することができる。すなわち、金属粉末の最大粒径は、造粒粉末の流動性に大きな影響を及ぼすとともに、成形時には金属粉末の充填性にも大きな影響を及ぼす。したがって、最大粒径を前記範囲内に設定することにより、最終的に、寸法精度が高くかつ機械的特性に優れた焼結体を得ることができる。
【００９９】
なお、金属粉末の最大粒径とは、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９９．９％のときの粒径のことである。
【０１００】
さらに、金属粉末の平均粒径をＤ５０とし、金属粉末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、同様に小径側から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金属粉末は、造粒粉末の形状をより真球に近づけることを可能にする。このため、得られる造粒粉末はとりわけ流動性の高いものとなり、最終的に得られる焼結体の寸法精度と機械的特性とが特に良好になる。また、粒度分布が最適化されているため、成形時の密度のばらつきが抑えられ、成形時の残留応力のばらつきも小さく抑えられる。その結果、応力解放に伴う成形体の変形量が抑えられ、最終的に焼結体の寸法精度が特に良好になる。
【０１０１】
このような金属粉末は、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。
【０１０２】
このうち、金属粉末には、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、前記したような極めて微小な平均粒径の金属粉末を効率よく製造することができる。また、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、このような金属粉末を用いることにより、焼結体における気孔の生成を防止することができ、密度の向上を図ることができる。
【０１０３】
また、アトマイズ法で製造された金属粉末は、比較的真球に近い球形状をなしているため、成形時の充填性に優れるとともに、バインダーに対する分散性に優れたものとなる。このため、造粒粉末を成形型に充填して成形する際に、その充填性および均一性を高めることができ、最終的により緻密な焼結体を得ることができる。
【０１０４】
このような造粒粒子１の用途は、特に限定されないが、例えば、当該造粒粉末を成形してなる成形体の製造、特に焼結体製造用の成形体の製造に好適に用いられる。
【０１０５】
なお、造粒粒子１は、上記以外に、溶媒（分散媒）、防錆剤、酸化防止剤、界面活性剤、消泡剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
【０１０６】
（造粒粉末の粉末特性）
また、このような造粒粉末は、バインダー５２の総量が少なく、かつ、流動性の高いものであることから、見掛密度（かさ密度）が高いものとなる。
【０１０７】
具体的には、金属粒子５１（金属粉末）を構成する材料の真密度に対する造粒粒子１（造粒粉末）の見掛密度の比率（以下、省略して「見掛密度の比率」という。）は、３０％以上であるのが好ましく、３０．５％以上４５％以下であるのがより好ましく、３１％以上４０％以下であるのがさらに好ましい。見掛密度の比率が前記範囲内にあることにより、バインダー５２の量が多いことによる不具合の発生を抑えることができる。このため、バインダー５２の吸湿に伴って造粒粒子１の流動性等が低下し、成形体や焼結体の寸法精度が低下するのを抑制することができる。併せて、バインダー５２に由来する残留物に伴う焼結体の品質低下を最小限に留めることができる。
【０１０８】
なお、見掛密度の比率が前記下限値を下回ると、バインダー５２の量が多いことになるため、それに伴う不具合が発生し易くなるおそれがある。一方、見掛密度の比率が前記上限値を上回ると、バインダー５２の量が少ないことになるため、造粒粒子１が欠け易くなり、成形時の造粒粒子１の充填性が低下し、焼結体の品質が低下するおそれがある。
【０１０９】
なお、造粒粉末（造粒粒子１）の見掛密度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０４：２０１２に規定されている金属粉の見掛密度測定方法に準拠して測定される。
【０１１０】
また、金属粒子５１を構成する材料の真密度は、金属粒子５１を構成する元素と組成比とに基づいて算出される。
【０１１１】
また、造粒粉末の流動度は、１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下とされるが、好ましくは１８［秒／５０ｇ］以上２５［秒／５０ｇ］以下とされ、より好ましくは２０［秒／５０ｇ］以上２４［秒／５０ｇ］以下とされる。流動度が前記上限値を上回ると、造粒粉末を用いて成形体を得るとき、造粒粉末の充填性を十分に高めることができないおそれがある。一方、流動度が前記下限値を下回ると、造粒粉末を用いて成形体を得るとき、造粒粒子１同士の間の摩擦力が低下して、成形体の保形性が低下し易くなるおそれがある。その結果、焼結体の寸法精度が低下するおそれがある。
【０１１２】
なお、造粒粉末の流動度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０２：２０１２に規定の金属粉の流動性試験方法に準拠して測定される。
【０１１３】
また、造粒粉末の平均粒径は、特に限定されないが、２０μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、３０μｍ以上６０μｍ以下であるのがより好ましい。なお、造粒粉末の平均粒径が前記下限値より小さいときには、流動性を十分に高めることができないおそれがある。一方、造粒粉末の平均粒径が前記上限値より大きいときには、造粒粒子１同士の間の隙間が大きくなり易いので、焼結体の相対密度を十分に高めることができないおそれがある。
【０１１４】
なお、造粒粒子１の平均粒径は、レーザー回折法により得られた粒度分布において、質量基準の累積が小径側から５０％のときの粒径である。
【０１１５】
一方、造粒粒子１の平均粒径は、金属粒子５１の平均粒径の３倍以上１０倍以下であるのが好ましい。造粒粒子１の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、造粒粒子１と金属粒子５１との粒径のバランスが最適化されるため、造粒粒子１の流動性と金属粒子５１の焼結性とを両立させることができる。また、造粒粒子１が適度に崩れ易くなり、かつ、金属粒子５１がより高密度に再配置され易くなる。その結果、造粒粒子１を用いて成形体を得るとき、成形体の保形性がより良好になり、寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【０１１６】
＜造粒粉末の製造方法＞
次に、本発明の造粒粉末の製造方法の実施形態について説明する。
【０１１７】
本実施形態に係る造粒粉末の製造方法は、水溶性樹脂５２２とそれより水溶性が低くかつ融点が高い高融点成分とを含むバインダー５２を含有するバインダー溶液を調製する工程と、このバインダー溶液を用い、金属粒子５１同士を結着し、バインダー５２の含有率が０．０１質量％以上０．５質量％以下となるように造粒する工程と、を有する。このような製造方法によれば、前述した造粒粒子１（造粒粉末）を効率よく製造することができる。以下、各工程について順次説明する。
【０１１８】
［１］まず、水溶性樹脂５２２と高融点成分５２１とを含むバインダー５２を含有するバインダー溶液を調製する。
【０１１９】
バインダー溶液は、バインダー５２と、それを溶解または分散させる溶媒（分散媒）と、を用いて調製される。溶媒としては、例えば、水、アルコール類等が挙げられる。
【０１２０】
［２］次に、得られたバインダー溶液を用いて金属粒子５１同士を結着し、造粒する。このとき、まず、バインダー溶液を調製し、その後、このバインダー溶液を用いて金属粒子５１同士を結着するようにすれば、バインダー溶液を金属粒子５１同士の間にムラなく行き渡らせることができる。このため、バインダー溶液が均一に行き渡ることとなり、粒径の揃った造粒粉末を製造することができる。すなわち、高品質な焼結体を製造可能な造粒粉末を効率よく製造することができる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
このうち、噴霧乾燥法では、金属粒子５１とバインダー溶液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、造粒粒子１が得られる。
【０１２３】
スラリー中には、必要に応じて、防錆剤、酸化防止剤、界面活性剤、消泡剤等、任意の添加剤が添加されていてもよい。
【０１２４】
以上のようにして複数の金属粒子５１をバインダー５２で結着してなる造粒粒子１が得られる。
【０１２５】
また、このようにして得られた造粒粒子１に対し、必要に応じて、加熱処理を施すようにしてもよい。これにより、バインダー５２の吸湿性が若干低下するため、造粒粒子１が吸湿し難くなる。
【０１２６】
この際の加熱温度は、バインダー５２の組成に応じて適宜設定されるが、一例として１５０℃以上２５０℃以下程度とされる。
また、加熱時間は、一例として０．１時間以上３時間以下程度とされる。
【０１２７】
＜焼結体の製造方法＞
次に、造粒粉末を用いて焼結体を製造する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）について説明する。
【０１２８】
本実施形態に係る焼結体の製造方法は、造粒粒子１（造粒粉末）を成形し、成形体を得る工程と、成形体を焼成し、焼結体を得る工程と、を有する。このような製造方法によれば、高品質な焼結体を製造することができる。以下、各工程について順次説明する。
【０１２９】
（成形）
まず、上述したような本発明の造粒粉末を用いて、プレス成形機により成形し、所望の形状、寸法の成形体を製造する。本発明の造粒粉末は、バインダーの使用量を少なく抑えられているため、金属粉末の充填性が高い成形体を得ることができる。また、成形型への充填量が安定するため、成形体の寸法精度を高めることができる。その結果、高密度で寸法精度の高い成形体を製造することができ、最終的に、高密度で寸法精度の高い焼結体が得られる。
【０１３０】
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。また、成形法は、プレス成形に限定されず、押出成形、射出成形、静水圧加圧成形等であってもよい。
また、得られた成形体には、必要に応じて二次加工が施されてもよい。
【０１３１】
（脱脂）
前述した成形工程で得られた成形体に対し、必要に応じて脱脂処理（脱バインダー処理）を施し、脱脂体を得る。この脱脂処理としては、特に限定されないが、非酸化性雰囲気、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−１〜１×１０−６Torr）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、アンモニア分解ガス等のガス中で、熱処理を行うことによりなされる。この場合、熱処理の条件は、バインダーの分解開始温度等によって若干異なるが、好ましくは温度１００℃以上７５０℃以下程度で０．５時間以上４０時間以下程度、より好ましくは温度１５０℃以上７００℃以下程度で１時間以上２４時間以下程度とされる。
なお、得られた脱脂体には、必要に応じて二次加工が施されてもよい。
【０１３２】
（焼成）
前述した脱脂工程で得られた脱脂体を焼成炉で焼成して焼結させ、目的とする焼結体を得る。この焼成により、造粒粉末を構成していた金属粉末は、拡散、粒成長し、全体として緻密な、すなわち高密度、低空孔率の焼結体が得られる。
【０１３３】
焼成時における焼成温度は、造粒粉末の組成等により若干異なるが、例えば、Ｆｅ基合金粉末を用いた場合、１１００℃以上１４００℃未満であるのが好ましく、１２００℃以上１３５０℃以下であるのがより好ましい。
【０１３４】
焼成中の最高温度保持時間は０．５時間以上５時間以下程度であるのが好ましく、０．７５時間以上３時間以下程度であるのがより好ましい。
【０１３５】
特に、本発明の造粒粉末は、バインダーの含有量が少ないものである。このため、バインダー由来の物質の残留量が少なく、高密度で寸法精度の高い高品質な焼結体が得られる。
【０１３６】
また、焼成雰囲気は、特に限定されないが、減圧（真空）下または非酸化性雰囲気とされるのが好ましい。これにより、金属の酸化による特性劣化を防ぐことができる。
【０１３７】
なお、上記のようにして得られた焼結体は、いかなる目的で用いられるものであってもよく、その用途としては、例えば各種機械部品等が挙げられる。
【０１３８】
なお、得られた焼結体には、必要に応じて研削、切削のような表面機械加工、気相めっきまたは液相めっきのような成膜処理等の二次加工が施されてもよい。
【０１３９】
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。
【０１４０】
例えば、造粒粉末の製造方法および焼結体の製造方法では、それぞれ、必要に応じて任意の工程を追加することができる。
また、本発明の造粒粉末には、必要に応じて、任意の要素が付加されていてもよい。
【実施例】
【０１４１】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．造粒粉末の製造
（サンプルＮｏ．１）
＜１＞まず、金属粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径８μｍの析出硬化系ステンレス鋼粉末（１７−４ＰＨ）を用意した。
【０１４２】
＜２＞一方、バインダーに含まれる高融点成分としてセルロースナノファイバー（ＣｅＮＦ）、および、バインダーに含まれる水溶性樹脂としてポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、ＰＶＡ−１１７）と、を用意した。なお、セルロースナノファイバーの平均長さは１０μｍ、平均径は１０ｎｍ、融点は２６０℃、熱分解温度は３００℃、２４時間の吸湿率は０％であった。また、ポリビニルアルコールの融点は２００℃、２４時間の吸湿率は３０％であった。
【０１４３】
そして、溶媒としてイオン交換水を用意し、上述したバインダーの成分を添加した後、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。バインダーの成分の配合比や金属粉末に対するバインダーの固形分の質量割合等は、表１に示す通りである。
【０１４４】
＜３＞次に、金属粉末とバインダー溶液とを混合し、スラリーを調製した。スラリー中の金属粉末の割合は７０質量％とした。
【０１４５】
＜４＞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６０μｍの造粒粉末を得た。
【０１４６】
（サンプルＮｏ．２〜４４）
金属粉末、バインダーおよびその添加量等を表１〜４に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１と同様にして造粒粉末を得た。
【０１４７】
なお、表１〜４における略称は、以下のことを指している。
１７−４ＰＨ：析出硬化系ステンレス鋼１７−４ＰＨ
ＳＫＤ−１１：合金工具鋼ＳＫＤ−１１
ＳＵＳ３１６Ｌ：オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ
ＳＫＨ−５７：高速度工具鋼ＳＫＨ−５７
ＰＶＡ：ポリビニルアルコール（融点２００℃、２４時間の吸湿率３０％）
ＰＶＰ：ポリビニルピロリドン（融点１６０℃、２４時間の吸湿率２５％）
ＰＰ：ポリプロピレン（融点１６８℃、２４時間の吸湿率０％）
ＰＷ：パラフィンワックス（融点５１℃、２４時間の吸湿率０％）
ＣｅＮＦ：セルロースナノファイバー（融点２７０℃、２４時間の吸湿率０％）
ＣｅＮＣ：セルロースナノクリスタル（融点２６０℃、２４時間の吸湿率０％）
ＣｅＮＰ：セルロースナノパウダー（融点２５０℃、２４時間の吸湿率０％）
ＬｉｇＰ：リグニンパウダー（融点２８０℃以上、２４時間の吸湿率０％）
【０１４８】
また、セルロースナノファイバーの平均長さは５μｍ以上１００μｍ以下であり、平均径は５ｎｍ以上６０ｎｍ以下であった。
【０１４９】
また、セルロースナノクリスタルの平均長さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、平均径は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であった。
【０１５０】
また、セルロースナノパウダーの平均粒径は１００ｎｍであった。
また、リグニンパウダーの平均粒径は４０μｍであった。
【０１５１】
なお、各表では、本発明に相当するサンプルを「実施例」とし、本発明に相当しないサンプルを「比較例」としている。
【０１５２】
２．造粒粉末および成形体の評価
２．１  見掛密度の評価
各実施例および各比較例で得られた造粒粉末をステンレス鋼製の箱に入れ、１分間振動を加えた。
【０１５３】
次いで、加振後の造粒粉末について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０４：２０１２に規定の金属粉の見掛密度測定方法により、見掛密度を測定した。
【０１５４】
また、測定した見掛密度と、金属粉末を構成する材料の真密度と、に基づき、真密度に対する見掛密度の比率を算出した。
測定結果および算出結果を表１〜４に示す。
【０１５５】
２．２  流動度の評価
各実施例および各比較例で得られた造粒粉末をステンレス鋼製の箱に入れ、１分間振動を加えた。
【０１５６】
次いで、加振後の造粒粉末について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０２：２０１２に規定の金属粉の流動性試験方法により、流動度を測定した。
【０１５７】
そして、サンプルＮｏ．７で得られた造粒粉末の流動性を１とし、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末の流動度の相対値を算出した。
【０１５８】
続いて、算出した相対値を以下の評価基準に照らして評価した。
＜流動度の評価基準＞
○：流動度の相対値が１超
△：流動度の相対値が１以下
評価結果を表１〜４に示す。
【０１５９】
２．３  吸湿量の評価
まず、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末１０ｇをガラスシャーレ上に秤量した。
【０１６０】
次に、７５％の相対湿度の条件を得るために塩化ナトリウム水溶液を入れて２３℃に保持したデシケーター内に、造粒粉末を入れたガラスシャーレを放置した（飽和塩法、ＪＩＳ  Ｂ  ７９２０：２０００）。
【０１６１】
そして、放置開始から２４０分後にそれぞれ造粒粉末の質量を測定した。そして、次式にしたがって吸湿量を測定した。
【０１６２】
吸湿量（質量％）＝（Ｗ−Ｗ０）／Ｗ０×１００
ただし、Ｗは、測定時の質量、Ｗ０は、初期の質量、である。
【０１６３】
続いて、算出した吸湿量を以下の評価基準に照らして評価した。
＜吸湿量の評価基準＞
○：吸湿量が０．０１質量％以下である
△：吸湿量が０．０１質量％超０．０４質量％以下である
×：吸湿量が０．０４質量％超である
測定結果を表１〜４に示す。
【０１６４】
２．４  成形密度の測定
まず、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末について、以下に示す成形条件で成形した。
【０１６５】
＜成形条件＞
・成形方法  ：プレス成形法
・成形形状  ：断面積１ｃｍ２、高さ５ｍｍの円柱状
・成形圧力  ：３００ＭＰａ（３ｔ／ｃｍ２）
・成形環境  ：室温２６℃、相対湿度８０％
【０１６６】
次に、得られた成形体の成形密度を測定した。
測定結果を表１〜４に示す。
【０１６７】
２．５  ラトラ値の評価
次に、２．４で得られた成形体について、日本粉末冶金工業会規格の「金属圧粉体のラトラ値測定方法（ＪＰＭＡ  Ｐ１１−１９９２）」により、ラトラ試験を行った。なお、ラトラ試験とは、成形体の耐チッピング性を評価するための試験である。
【０１６８】
具体的には、まず、成形体５個を試験用金網かごに投入した。次いで、金網かごを回転速度８７±１０ｒｐｍで１０００回転させた。
【０１６９】
そして、以下の数式に基づいて、ラトラ値を算出した。
ラトラ値（％）＝｛（試験前の成形体の質量−試験後の成形体の質量）／試験前の成形体の質量｝×１００
算出結果を表１〜４に示す。
【０１７０】
【表１】
2018104803.tif 000003
【０１７１】
【表２】
2018104803.tif 000004
【０１７２】
【表３】
2018104803.tif 000005
【０１７３】
【表４】
2018104803.tif 000006
【０１７４】
表１〜４から明らかなように、各実施例で得られた造粒粉末は見掛密度および流動度が高く、吸湿性が低かった。また、その造粒粉末を用いて得られた成形体は成形密度が高くラトラ値が小さいことから成形性および耐チッピング性が良好であることが認められた。よって、各実施例で得られた造粒粉末は、最終的に高品質な焼結体を製造可能なものであると言える。
【符号の説明】
【０１７５】
１…造粒粒子、５１…金属粒子、５２…バインダー、５２１…高融点成分、５２２…水溶性樹脂
【図１】
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