(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の金属粒子と、
第１成分としてポリビニルアルコールと、第２成分としてウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種と、を含み、前記金属粒子同士を結着する有機バインダーと、を有し、
前記第２成分の含有量は、質量比で、前記第１成分の含有量の１倍超１０倍以下であることを特徴とする造粒粉末。
【請求項２】
前記第２成分は、水分散性を有している請求項１に記載の造粒粉末。
【請求項３】
前記第２成分は、水溶性を有している請求項１に記載の造粒粉末。
【請求項４】
前記第２成分の吸湿率は、前記第１成分の吸湿率の５０％以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項５】
前記第２成分の含有量は、質量比で、前記第１成分の含有量の２倍以上１０倍以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項６】
当該造粒粉末のＪＩＳ  Ｚ  ２５０２に規定の金属粉の流動性試験方法に準じて測定された流動度は、３５［ｓｅｃ．（／５０ｇ）］以下である請求項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】
前記有機バインダーは、前記群から選択される２種以上を含む請求項１ないし７のいずれか１項に記載の造粒粉末。
【請求項９】
第１成分としてポリビニルアルコールと、第２成分としてウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種と、を含む有機バインダー溶液を調製する工程と、
前記有機バインダー溶液を用い、前記金属粒子同士を結着し、造粒する工程と、を有し、
前記第２成分の含有量は、質量比で、前記第１成分の含有量の１倍超１０倍以下であることを特徴とする造粒粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒粉末および造粒粉末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の混合物を、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射出成形法や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一例であり、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、分子中にエステル結合を有する熱可塑性ポリエステルと、を含むコンパウンドを射出成形し、得られた成形体を加熱して焼結体を得る方法が開示されている。射出成形用のコンパウンドでは、円滑に射出される必要があるため、加熱時の流動性が成形性を左右する。
【０００４】
一方、特許文献２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。圧縮成形法では、まず、成形型内に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、金属粉末と有機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】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３４２０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９０４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような造粒粉末の粒子では、転がり易さ（流動性）が成形性を左右する。流動性が低い場合、成形型内への充填性が低下し、緻密な成形体および焼結体の製造が困難になる。
【０００７】
そこで、造粒粒子を球形化することによって、流動性を高めることが行われている。しかしながら、造粒粉末が置かれる環境によって、造粒粉末の流動性が著しく変化し、造粒粉末の取り扱いが難しくなることが問題となっている。
【０００８】
本発明の目的は、置かれる環境によらず優れた成形性を示す造粒粉末、および、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、複数個の金属粒子と、
第１成分としてポリビニルアルコールと、第２成分としてウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種と、を含み、前記金属粒子同士を結着する有機バインダーと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、有機バインダーの吸湿が抑制されるため、置かれる環境によらず成形型への充填性が高く均一に充填される優れた成形性を示す造粒粉末が得られる。かかる造粒粉末を用いることにより、高密度でかつ寸法精度の高い焼結体が得られる。
【００１１】
本発明の造粒粉末では、前記第２成分は、水溶性または水分散性を有していることが好ましい。
【００１２】
これにより、有機バインダーを含む懸濁液自体および造粒工程の安全性が高くなり、造粒装置の構造の簡素化を図ることができる。また、第１成分と第２成分との相溶性が高くなるので、有機バインダーはより均質なものとなり、十分な結着力を発現させる。その結果、緻密で流動性の高い造粒粒子が得られる。
【００１３】
本発明の造粒粉末では、前記第２成分の吸湿率は、前記第１成分の吸湿率の５０％以下であることが好ましい。
【００１４】
これにより、有機バインダーは、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性と、を併せ持つものとなる。したがって、かかる有機バインダーを用いて得られた造粒粒子は、十分な流動性を有するとともに、高い可塑性を有するものとなる。その結果、造粒粉末の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。これにより、成形型への充填ムラが抑えられ、緻密で寸法精度の高い焼結体を製造することができる。
【００１５】
本発明の造粒粉末では、前記第２成分の含有量は、質量比で、前記第１成分の含有量の０．３倍以上１０倍以下であることが好ましい。
【００１６】
これにより、有機バインダーは、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性と、を併せ持つものとなる。したがって、かかる有機バインダーを用いて得られた造粒粒子は、十分な流動性と高い可塑性とを有し、成形性に優れたものとなる。
【００１７】
本発明の造粒粉末では、当該造粒粉末のＪＩＳ  Ｚ  ２５０２に規定の金属粉の流動性試験方法に準じて測定された流動度は、３５［ｓｅｃ．（／５０ｇ）］以下であることが好ましい。
【００１８】
これにより、仮に成形型に狭小部分および一部に深い部分があったとしても、この当該部分に隙間なく流動し、成形型を確実に充填することができる造粒粉末が得られる。その結果、かかる造粒粉末を用いることにより、希望通りの寸法でかつ均質で高密度の焼結体が得られる。
【００１９】
本発明の造粒粉末では、前記ポリビニルアルコールのけん化度は、９０モル％以上９９モル％以下であることが好ましい。
【００２０】
これにより、第１成分と第２成分とをより均一に混合することができる。その結果、有機バインダーの一部の吸湿性が低いという状態が生じ難くなり、この部分が原因となって造粒粒子の流動性が低下することが抑制される。また、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が得られる。さらに、有機バインダーに対して、適度な水溶性が付与されるとともに、金属粒子同士を結着する結着力も十分に高くなる。このため、粒子形状を維持し得る造粒粒子が得られる。このような造粒粒子は、それが成形されて成形体となったとき、成形体の保形性を高めるようにも作用する。
【００２１】
本発明の造粒粉末では、前記有機バインダーは、前記群から選択される２種以上を含むことが好ましい。
【００２２】
これにより、第１成分と第２成分の混合状態をより均一化することができる。その結果、十分な流動性と高い可塑性とを有する造粒粒子が得られる。加えて、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性とが、より高いバランスを維持することができる。その結果、例えば造粒粉末の粉末特性を損なうことなく有機バインダーの総量を減らすことができ、見掛密度を高めることができる。
【００２３】
本発明の造粒粉末の製造方法は、第１成分としてポリビニルアルコールと、第２成分としてウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種と、を含む有機バインダー溶液を調製する工程と、
前記有機バインダー溶液を用い、前記金属粒子同士を結着し、造粒する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、置かれる環境によらず優れた成形性を示す造粒粉末を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】
【００２６】
以下、本発明の造粒粉末および造粒粉末の製造方法を、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。
【００２７】
＜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。
【００２８】
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同士の間に有機バインダー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。
【００２９】
図１に示す造粒粒子１において、有機バインダー５２は金属粒子５１同士の間に介在するとともに、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、有機バインダー５２のマトリックス中に分散した状態になっている。
【００３０】
この有機バインダー５２は、第１成分としてポリビニルアルコールを含み、第２成分としてウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種を含む。
【００３１】
このような有機バインダー５２を有することにより、造粒粒子１は、流動性の高いものとなる。これは、第１成分と第２成分とを併用することにより、造粒粒子１の機械的強度が最適化されるとともに、有機バインダー５２の吸湿性が低くなる。これにより、有機バインダー５２の吸湿に伴って造粒粒子の表面の摩擦係数や転がり抵抗が増大してしまうのを抑制することができる。その結果、造粒粒子１が高湿度な環境に置かれた場合であっても、造粒粒子１の流動性の低下を抑制することができる。
【００３２】
具体的には、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０２に規定の金属粉の流動性試験方法に準じて測定された本発明の造粒粉末の流動度は、金属粉末としてＦｅ基合金粉末を用いた場合、３５［ｓｅｃ／５０ｇ］以下であるのが好ましく、３２［ｓｅｃ／５０ｇ］以下であるのがより好ましく、２９［ｓｅｃ／５０ｇ］以下であるのがさらに好ましい。このような流動度を有する造粒粉末は、仮に成形型に狭小部分および一部に深い部分があったとしても、この当該部分に隙間なく流動し、成形型を確実に充填することができる。その結果、希望通りの寸法でかつ均質で高密度の焼結体が得られる。
【００３３】
なお、造粒粉末の流動度は、以下のようにして測定される。
まず、測定用に校正された漏斗を用意し、漏斗のオリフィスを塞いだ状態で、漏斗内に測定対象の造粒粉末５０ｇを入れる。
【００３４】
次いで、オリフィスを開けると同時に計時を開始する、そして、最後の造粒粉末がオリフィスを離れる瞬間に計時を終了する。
【００３５】
次いで、漏斗に設定された補正係数を、造粒粉末の落下に要した時間の平均値に乗じて、流動度の測定値とする。
以上のようにして流動度が測定される。
【００３６】
また、本発明の造粒粉末の各粒子形状は、流動性および充填性に大きな影響を及ぼす。かかる観点から、造粒粉末の各粒子形状は、真球に近い形状であるのが好ましい。
【００３７】
また、造粒粒子１自体の機械的強度が最適化されることによって、造粒粒子１には可塑性が付与されることとなる。このため、成形時に造粒粒子１が適度に押しつぶされることによって、圧密化されるため、得られる成形体には、高い保形性と緻密性とが付与される。その結果、緻密で寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【００３８】
また、このような有機バインダー５２を有することにより、造粒粒子１は、見掛密度が高いものとなる。これは、第１成分と第２成分とを併用することにより、吸湿による有機バインダー５２の膨潤等が抑えられるため、緻密な造粒粒子１を得ることができる。その結果、多数の造粒粒子１を容器内に充填したとき、造粒粒子１の充填性、すなわち見掛密度が高くなる。換言すれば、主に結着性が大きい第１成分と主に耐吸湿性が大きい第２成分とが併用されることで、有機バインダー５２の使用量を抑えつつ、金属粒子５１同士を強く結着することができるので、造粒粒子１の見掛密度を高くすることができる。その結果、造粒粒子１は、成形性に優れる、すなわち、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に寄与する。これにより、成形型への充填ムラが抑えられ、緻密で寸法精度の高い焼結体を製造することができる。
【００３９】
したがって、本発明の造粒粉末によれば、それが置かれる環境の天候、季節、場所等による造粒粒子１の特性変化を抑制し、環境によらず優れた成形性を示すため、緻密で寸法精度の高い成形体および焼結体を製造することができる。
【００４０】
また、金属粒子５１と水分との接触機会が抑制されることにもなるので、金属粒子５１が酸化するのを抑制し（耐候性を向上させ）、金属粒子５１の変性による焼結性の低下、機械的特性の低下といった不具合の発生を抑制することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
以下、金属粒子５１および有機バインダー５２についてそれぞれ詳述する。
（金属粒子）
本発明の造粒粉末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種を含む合金が挙げられる。
【００４３】
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粉末との混合粉末であってもよい。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、有機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。
【００５８】
（有機バインダー）
本発明の造粒粉末に含まれる有機バインダー５２は、第１成分と第２成分とを含んでいる。
【００５９】
−第１成分−
このうち、第１成分は、ポリビニルアルコールである。ポリビニルアルコールは、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粉末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。
【００６０】
また、ポリビニルアルコールのけん化度は、特に限定されないが、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、第２成分の組成にもよるが、第１成分と第２成分とをより均一に混合することができる。その結果、有機バインダー５２の一部の吸湿性が低いという状態が生じ難くなり、この部分が原因となって造粒粒子１の流動性が低下することが抑制される。また、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。
【００６１】
さらに、有機バインダー５２に対して、適度な水溶性が付与されるため、それに基づいて金属粒子５１同士を結着する結着力も十分に高くなる。このため、粒子形状を維持し得る造粒粒子１が得られる。このような造粒粒子１は、それが成形されて成形体となったとき、成形体の保形性を高めるようにも作用する。したがって、ポリビニルアルコールのけん化度を前記範囲内にすることで、機械的強度の高い成形体を得ることができ、ひいては、寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【００６２】
なお、ポリビニルアルコールのけん化度が前記下限値を下回ると、第２成分の組成によっては、金属粒子５１に対する結着力が低下して、造粒粒子１の流動性が低下したりするおそれがある。一方、ポリビニルアルコールのけん化度が前記上限値を上回ると、第２成分の組成によっては、第２成分と均一に混合し難くなるおそれがある。
【００６３】
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、第２成分の組成にもよるが、第１成分と第２成分とをより均一に混合することができる。また、有機バインダー５２に対して、適度な水溶性が付与されるため、それに基づいて金属粒子５１同士が十分な結着力で結着された造粒粒子１が得られる。
【００６４】
なお、ポリビニルアルコールは、吸湿性を有している。この吸湿性は、有機バインダー５２に対して適度な粘性を付与するため、金属粒子５１同士を結着する結着力を生み出す要素の１つである。このため、第１成分を添加することによって有機バインダー５２の結着力を十分に確保することができる。
【００６５】
−第２成分−
一方、第２成分は、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される少なくとも１種である。これらの成分は、疎水性が高く、吸湿性が低いため、第１成分の吸湿を抑制し、結果的に有機バインダー５２の吸湿を抑制する。その結果、造粒粒子１が高湿度な環境に置かれた場合であっても、造粒粒子１の流動性の低下を抑制することができる。したがって、本発明の造粒粉末によれば、環境によらず優れた特性の焼結体を製造することができる。
【００６６】
また、第２成分は、油溶性または油分散性を有するものであってもよいが、好ましくは水溶性または水分散性を有するものとされる。このような第２成分は、造粒粒子１を製造する際に懸濁液の状態で供給されるが、この際、水系の懸濁液を用いることを可能にする。これにより、懸濁液自体および造粒工程の安全性が高くなり、造粒装置の構造の簡素化を図ることもできる。
【００６７】
さらに、第２成分が水溶性または水分散性を有していることにより、同様に水溶性を有している第１成分と第２成分との相溶性が高くなる。このため、有機バインダー５２は、より均質なものとなり、十分な結着力を発現させるとともに、緻密で流動性の高い造粒粒子１を得ることができる。
【００６８】
また、第２成分の吸湿率は、第１成分の吸湿率よりも低ければよいが、第１成分の吸湿率の５０％以下であるのが好ましく、１％以上４０％以下であるのがより好ましい。これにより、第１成分と第２成分の双方を含む有機バインダー５２は、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性と、を併せ持つものとなる。したがって、かかる有機バインダー５２を用いて得られた造粒粒子１は、十分な流動性を有するとともに、高い可塑性を有するものとなる。このような造粒粒子１は、成形型に充填されたとき、そ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に寄与する。これにより、成形型への充填ムラが抑えられ、緻密で寸法精度の高い成形体を形成することを可能にする。また、得られた成形体は、保形性の高いものとなる。したがって、最終的には、緻密で寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【００６９】
また、第２成分の吸湿率は、０．０３質量％以下であるのが好ましく、０．０２質量％以下であるのがより好ましい。これにより、第１成分と第２成分の双方を含む有機バインダー５２は、十分な耐吸湿性を有するものとなり、環境によらず優れた成形性を有する造粒粒子１が得られる。
【００７０】
なお、第２成分の吸湿率の下限値は、特に設定されないが、第２成分の吸湿率が親水性基に関連すると考えられること、および、第２成分に含まれる親水性基が第１成分や金属粒子５１との相溶性に関連すると考えられること等を考慮すれば、０．００１質量％以上であるのが好ましい。これにより、有機バインダー５２に対して十分な耐吸湿性を付与しつつ、第１成分と第２成分との相溶性がある程度確保され、均質な有機バインダー５２が得られる。
【００７１】
なお、第１成分および第２成分の各吸湿率は、各成分の溶液を基板上に塗布し、乾燥させてフィルム化した後、このフィルムの吸湿量の割合として求められる。
【００７２】
具体的には、質量が既知の基板上に溶液を滴下し、十分に乾燥させてフィルム化する。次いで、得られたフィルムを加湿環境下に置き、所定の時間ごとにフィルムの質量を測定し、質量の増加分を算出する。この質量の増加分をフィルムの乾燥質量で除することにより、その時間での吸湿率を算出することができる。
【００７３】
第１成分および第２成分の各吸湿率を測定する際の加湿環境は、塩化ナトリウム水溶液を用い、飽和塩法によって得られた温度２３℃、相対湿度７５％の環境である。また、吸湿時間（吸湿開始から質量測定までの時間）は１２０分とする。
【００７４】
また、有機バインダー５２における第２成分の含有量は、固形分の質量比で、第１成分の含有量の０．３倍以上１０倍以下であるのが好ましく、１倍超８倍以下であるのがより好ましい。これにより、有機バインダー５２は、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性と、を併せ持つものとなる。したがって、かかる有機バインダー５２を用いて得られた造粒粒子１は、十分な流動性と高い可塑性とを有し、成形性に優れたものとなる。
【００７５】
特に、第２成分の含有量を第１成分の含有量の１倍超とすることにより、前述した結着力と耐吸湿性とのバランスが特に良好になる。
【００７６】
また、第２成分は、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびアクリル系樹脂よりなる群から選択される２種以上を含むことが好ましい。第２成分として２種以上の樹脂を併用することにより、第１成分と第２成分の混合状態をより均一化することができる。これにより、有機バインダー５２がより均質になり、十分な流動性と高い可塑性とを有する造粒粒子１が得られる。
【００７７】
加えて、主に第１成分によって生み出される結着力と、主に第２成分によって生み出される耐吸湿性とが、より高いバランスを維持することができる。すなわち、第１成分に比べて第２成分の含有量を多くした場合でも、有機バインダー５２の結着力を損なうことなく、複数種の第２成分が相乗的に作用して耐吸湿性を特に高めることが可能になるので、例えば造粒粉末の粉末特性を損なうことなく有機バインダー５２の総量を減らすことができ、見掛密度を高めることができる。
【００７８】
なお、第２成分として２種以上の樹脂を併用する場合には、少なくともウレタン系樹脂を含むことが好ましく、第２成分中においてウレタン系樹脂が主成分であることがより好ましい。これにより、結着力と耐吸湿性とのバランスを特に高めることができる。加えて、造粒粒子１に高い可塑性が付与されるため、製造される成形体の充填性および保形性が高くなる。このため、最終的に、緻密で寸法精度の高い焼結体を得ることができる。
【００７９】
・ウレタン系樹脂
第２成分のうち、ウレタン系樹脂としては、主鎖の繰り返し単位中にウレタン結合を含む重合体であればいかなるものでもよいが、好ましくは、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールのようなポリオール化合物と、ポリイソシアネートと、を反応させてなる水分散型ウレタン系樹脂またはその変性物が挙げられる。
【００８０】
なお、ウレタン系樹脂は、上述したようにポリオール化合物とポリイソシアネートの反応生成物であることから、比較的凝集力の弱いポリオール成分で構成されるソフトセグメントと、比較的凝集力の強いウレタン結合やウレア結合で構成されるハードセグメントと、を備える構造を有している。このため、ウレタン系樹脂は、主にハードセグメントに基づいて金属粒子５１同士を結着する結着力を顕著に発現させ、造粒粒子１の流動性を確保するとともに、主にソフトセグメントに基づいて造粒粒子１の可塑性を発現させる。これにより、特に成形性に優れた造粒粒子１が得られる。
【００８１】
ポリオール化合物としては、例えば、ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール等が挙げられる。
【００８２】
このうち、ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、縮合型ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、ヒマシ油系ポリオール等が挙げられる。
【００８３】
縮合型ポリエステルポリオールの具体例としては、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ（ポリテトラメチレンエーテル）アジペートジオール、ポリ（３−メチルペンチレンアジペート）ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール等が挙げられる。
【００８４】
ポリラクトンポリオールの具体例としては、例えばポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオール等が挙げられる。
【００８５】
ヒマシ油系ポリオールの具体例としては、ヒマシ油、トリメチロールプロパン変性ヒマシ油、ペンタエリスリトール変性ヒマシ油、ヒマシ油のＥＯ（４〜３０モル）付加物等が挙げられる。
【００８６】
一方、ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール及びポリ（テトラメチレン／ヘキサメチレン）カーボネートジオール（例えば１，４−ブタンジオールと１，６−ヘキサンジオールをジアルキルカーボネートと脱アルコール反応させながら縮合させて得られるジオール）等が挙げられる。
【００８７】
また、ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、脂肪族ポリエーテルポリオール、芳香族環含有ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
【００８８】
脂肪族ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレン／プロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
【００８９】
芳香族環含有ポリエーテルポリオールの具体例としては、ビスフェノールＡのＥＯ２モル付加物、ビスフェノールＡのＥＯ４モル付加物、ビスフェノールＡのＥＯ６モル付加物、ビスフェノールＡのＥＯ８モル付加物、ビスフェノールＡのＥＯ１０モル付加物、ビスフェノールＡのＥＯ２０モル付加物のようなビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールＡのＰＯ２モル付加物、ビスフェノールＡのＰＯ３モル付加物、ビスフェノールＡのＰＯ５モル付加物のようなビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【００９０】
また、ウレタン系樹脂に水溶性または水分散性を付与するためには、界面活性剤を併用するようにしてもよいが、ウレタン系樹脂中に親水性基を導入するのが好ましい。これにより、ウレタン系樹脂は、第１成分や金属粒子５１に対して密着性が高くなり、成形性に優れた造粒粒子１を製造可能な有機バインダー５２を得ることができる。また、ウレタン系樹脂は、自己乳化型となり、造粒後に密着性や耐吸湿性が低下するのを抑制することができる。
【００９１】
導入される親水性基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基のようなアニオン性基、４級アンモニウムのようなカチオン性基、非イオン性基等が挙げられる。
【００９２】
また、これらの親水性基を導入する方法としては、例えば、これらの親水性基を含む原材料を用いてウレタン系樹脂を製造する方法が挙げられる。具体的には、ポリオール化合物を合成するための自オール化合物として、親水性基を１個または２個含むジオール化合物を用いるようにすればよい。
【００９３】
親水性基導入後のウレタン系樹脂の親水性基官能基価は、特に限定されないが、０．１［ｍｅｑ／ｇ］以上３［ｍｅｑ／ｇ］以下であるのが好ましい。これにより、ウレタン系樹脂は、ポリビニルアルコールや金属粒子５１との相溶性に富んだものとなる。このため、とりわけ成形性に優れた造粒粒子１が得られる。
【００９４】
・ポリエステル系樹脂
また、ポリエステル系樹脂としては、主鎖の繰り返し単位中にエステル結合を含む重合体であればいかなるものでもよいが、好ましくは、多価カルボン酸と多価アルコールとを反応させてなる飽和ポリエステル系樹脂またはその変性物が挙げられる。このような飽和ポリエステル系樹脂またはその変性物は、不飽和ポリエステル系樹脂に比べて二重結合の含有率が非常に小さいため、有機バインダー５２の耐候性をより高めるように寄与する。
【００９５】
また、ポリエステル系樹脂は、分子末端に水酸基またはカルボキシル基を含んでいることが好ましい。このようなポリエステル系樹脂は、第１成分と特になじみ易いため、有機バインダー５２中において第１成分と第２成分とをより均一に混ぜ合わせることを可能にする。その結果、均質な有機バインダー５２が得られるため、造粒不良が発生し難くなり、均質な造粒粉末が得られる。このような造粒粉末は、成形型に充填される際、充填性および均一性をより高めることができる。
【００９６】
このうち、多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２，３−ジカルボン酸のような芳香族多価カルボン酸、コハク酸、アジピン酸のような脂肪族飽和多価カルボン酸等が挙げられる。これらのうち、多価カルボン酸としては、特にナフタレン骨格を含むものが好ましく用いられる。このような多価カルボン酸を用いることにより、ポリエステル系樹脂には接着性が付与されるので、ポリビニルアルコールだけでなく、第２成分に由来する大きな結着力が得られる。
【００９７】
一方、多価アルコールとしては、例えば、グリコール類、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
【００９８】
また、ポリエステル系樹脂に水溶性または水分散性を付与するためには、界面活性剤を併用するようにしてもよいが、ポリエステル系樹脂中に親水性基を導入するのが好ましい。これにより、ポリエステル系樹脂は、第１成分や金属粒子５１に対して密着性が高くなり、成形性に優れた造粒粒子１を製造可能な有機バインダー５２を得ることができる。
【００９９】
導入される親水性基としては、例えば、スルホン酸金属塩基、カルボン酸基、リン酸基等が挙げられる。
【０１００】
このうち、スルホン酸金属塩基を導入する方法としては、例えば、スルホン酸金属塩基を含有する多価カルボン酸または多価アルコールをポリエステル系樹脂の重合時に共重合させることが挙げられる。
【０１０１】
このとき、使用するモノマー中において、親水性基を含むモノマーの割合は、０．５モル％以上６０モル％以下程度であるのが好ましく、１モル％以上５０モル％以下程度であるのがより好ましい。これにより、ポリエステル系樹脂は、ポリビニルアルコールや金属粒子５１との相溶性に富んだものとなる。このため、とりわけ成形性に優れた造粒粒子１が得られる。
【０１０２】
また、カルボン酸基を導入する方法としては、例えば、ポリエステル系樹脂を重合した後に、常圧、窒素雰囲気下で多価カルボン酸無水物を後付加して酸価を付与する方法や、ポリエステルを高分子量化する前のオリゴマー状態のものに多価カルボン酸無水物を投入し、次いで減圧下の重縮合反応により高分子量化することで酸価を付与する方法等が挙げられる。
【０１０３】
・アクリル系樹脂
また、アクリル系樹脂（アクリル樹脂またはメタクリル樹脂のいずれかであることを示す。以下において同じ。）としては、モノマーとしてアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを含む重合体であればいかなるものでもよいが、好ましくは、これらのアクリル系モノマーとこのアクリル系モノマーと共重合可能な他のモノマーとの共重合体が挙げられる。
【０１０４】
アクリル系モノマーとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレートのようなアルキル基含有（メタ）アクリル系モノマー、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートのような水酸基含有（メタ）アクリル系モノマー、（メタ）アクリル酸のようなエチレン性不飽和カルボン酸、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレートのようなアミノ基含有（メタ）アクリル系モノマー、（メタ）アクリルアミド、エチル（メタ）アクリルアミドのようなアミド含有（メタ）アクリル系モノマー、アクリロニトリルのようなニトリル基含有（メタ）アクリル系モノマー、グリシジル（メタ）アクリレートのようなエポキシ基含有（メタ）アクリル系モノマー等が挙げられる。
【０１０５】
一方、アクリル系モノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエンのような芳香族炭化水素系ビニル単量体、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸のようなα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸のようなスルホン酸含有ビニル単量体、無水マレイン酸、無水イタコン酸のような酸無水物、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレンのような塩素含有単量体、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテルのような水酸基含有アルキルビニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、プロピレングリコールモノアリルエーテルジエチレングリコールモノアリルエーテルのようなアルキレングリコールモノアリルエーテル、エチレン、プロピレン、イソブチレンのようなα−オレフィン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニルのようなビニルエステル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルのようなビニルエーテル、エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテルのようなアリルエーテル等が挙げられる。
【０１０６】
また、アクリル系樹脂に水溶性または水分散性を付与するためには、界面活性剤を併用するようにしてもよいが、アクリル系樹脂中に親水性基を導入するのが好ましい。これにより、アクリル系樹脂は、第１成分や金属粒子５１に対して密着性が高くなり、成形性に優れた造粒粒子１を製造可能な有機バインダー５２を得ることができる。
【０１０７】
導入される親水性基としては、例えば、水酸基、カルボン酸基、アルコキシシリル基等が挙げられる。
【０１０８】
また、これらの親水性基を導入する方法としては、例えば、アクリル系モノマーとこれらの親水性基を含むモノマーとを共重合させるようにすればよい。
【０１０９】
このとき、使用するモノマー中において、親水性基を含むモノマーの割合は、０．５モル％以上１０モル％以下程度であるのが好ましく、１モル％以上８モル％以下程度であるのがより好ましい。これにより、アクリル系樹脂は、ポリビニルアルコールや金属粒子５１との相溶性に富んだものとなる。このため、とりわけ成形性に優れた造粒粒子１が得られる。
【０１１０】
・その他の成分
なお、有機バインダー５２は、第１成分および第２成分の他に、その他の成分を含んでいてもよい。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、非イオン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ーＴＳ−２、エレクトロストリッパーＴＳ−３（いずれも花王株式会社製）等が挙げられる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、有機バインダー５２の含有率は、金属粉末１００質量部に対して、０．２質量部以上１０質量部以下程度であるのが好ましく、０．３質量部以上５質量部以下程度であるのがより好ましく、０．３質量部以上２質量部以下であるのがさらに好ましい。有機バインダー５２の含有率が前記範囲内であることにより、著しく大きな粒子が造粒されたり、造粒されていない金属粒子が残存してしまうのを防止しつつ、造粒粉末を効率よく形成することができる。また、有機バインダー５２の含有率が最適化されるため、造粒粒子１の成形性が高くなり、成形体の形状の安定性等を特に優れたものとすることができる。また、有機バインダー５２の含有率を前記範囲内としたことにより、成形体と脱脂体との大きさの差、いわゆる収縮率を最適化して、最終的に得られる焼結体の寸法精度の低下を防止することができる。
【０１１９】
＜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。
【０１２０】
本実施形態に係る造粒粉末の製造方法は、有機バインダー５２を含む有機バインダー溶液を調製する工程と、有機バインダー溶液を用い、金属粒子５１同士を結着し、造粒する工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【０１２１】
［１］まず、有機バインダー５２を含む有機バインダー溶液を調製する。
有機バインダー溶液は、有機バインダー５２と、必要に応じて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。
【０１２２】
［２］次に、得られた有機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。これにより、造粒粉末が得られる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
このうち、噴霧乾燥法では、金属粒子５１と有機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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
以上のようにして複数の金属粒子５１を有機バインダー５２で結着してなる造粒粒子１が得られる。
【０１２７】
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、有機バインダー５２の吸湿性が若干低下するため、造粒粉末が吸湿し難くなり、経時的な流動性の低下が抑えられる。
【０１２８】
この際の加熱温度は、有機バインダー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。
【０１２９】
＜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の一例について説明する。
【０１３０】
（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、それ自体が緻密であり、かつ、充填性の高いものである。これにより、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、成形型への充填ムラが抑えられ、高密度の成形体を製造することができ、最終的に、高密度でかつ収縮率の小さい焼結体が得られる。
【０１３１】
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、圧縮成形、射出成形等であってもよい。
【０１３２】
（脱脂）
前述した成形工程で得られた成形体に対し、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、有機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。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
特に、有機バインダー５２としてポリビニルアルコールのように結着性が大きく、かつ熱分解性の高い材料を用いることにより、有機バインダー５２の使用量を抑え、かつ金属粒子５１同士の粒子間距離を縮めることができるので、焼結開始温度を下げることができる。その結果、比較的低温で短時間の焼成であっても、緻密な焼結体が得られる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
以上のようにして得られる焼結体の相対密度は、その用途等により異なるが、例えば、９５％超、好ましくは９７％以上となることが期待される。このような焼結体は、機械的特性に特に優れたものとなる。また、本発明の造粒粉末を用いることにより、低温での焼成であっても、かかる機械的特性に優れた焼結体を効率よく製造することができる。
【０１４０】
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。
【０１４１】
例えば、造粒粉末の製造方法では、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】
【０１４２】
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
（実施例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１０μｍの合金工具鋼粉末（エプソンアトミックス（株）製、ＳＫＤ−１１）を用意した。
【０１４３】
＜２＞一方、有機バインダーの第１成分として、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、有機バインダーの第２成分として、水分散型ウレタン樹脂を用意した。
【０１４４】
そして、溶媒としてイオン交換水を用意し、第１成分と第２成分とを添加した後、室温まで冷却することにより、有機バインダー溶液を調製した。なお、溶媒の添加量は、有機バインダーの固形分１ｇあたり５０ｇとした。また、第１成分と第２成分の比率は、固形分の質量比で１：１とした。
【０１４５】
また、有機バインダーの固形分の添加量は、金属粉末１００質量部に対して、１．０質量部となる量とした。
【０１４６】
また、ポリビニルアルコールのけん化度は９８〜９９モル％、重合度は１７００であった。
【０１４７】
＜３＞次に、金属粉末と有機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。
【０１４８】
＜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。
【０１４９】
（実施例２〜２７）
有機バインダーの第２成分の組成や比率を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
【０１５０】
なお、表１に示す第２成分は、いずれも水溶液または水分散液の形態をなしており、かつ、水以外の溶剤を含んでいない。また、これらの第２成分の固形分の吸湿率は、いずれも０．００１質量％以上０．０３質量％以下であり、かつ、第１成分（ポリビニルアルコール）の吸湿率の４０％以下である。
また、造粒粉末の平均粒径は３０〜８０μｍであった。
【０１５１】
なお、使用したポリビニルアルコールのけん化度は９８〜９９モル％、重合度は１５００〜２０００であった。
【０１５２】
（比較例１）
有機バインダーにおける第２成分の添加を省略した以外は、実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
【０１５３】
（比較例２）
有機バインダーにおける第１成分の添加を省略した以外は、実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
【０１５４】
（比較例３）
有機バインダーにおける第１成分の添加を省略した以外は、実施例７と同様にして造粒粉末を得た。
【０１５５】
（比較例４）
有機バインダーにおける第１成分の添加を省略した以外は、実施例２３と同様にして造粒粉末を得た。
【０１５６】
２．造粒粉末および焼結体の評価
２．１  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。
【０１５７】
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）。
【０１５８】
そして、放置開始から３０分後および１２０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。
【０１５９】
吸湿量（％）＝（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。
測定結果を表１に示す。
【０１６０】
２．２  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。
測定結果を表１に示す。
【０１６１】
２．３  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。
測定結果を表１に示す。
【０１６２】
２．４  耐吸湿性の評価
２．１〜２．３の評価結果に基づき、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末の耐吸湿性を総合的に評価した。
【０１６３】
具体的には、吸湿量が相対的に少なく、かつ、見掛密度が相対的に高く、かつ、流動度が相対的に大きいものを、耐吸湿性が高いものと評価する一方、その反対のものを、耐吸湿性が低いものと評価した。
なお、この評価では、以下の評価基準を利用した。
【０１６４】
＜耐吸湿性の評価基準＞
〇：耐吸湿性が相対的に非常に良好である
△：耐吸湿性が相対的に良好である
×：耐吸湿性が相対的に不良である
測定結果を表１に示す。
【０１６５】
２．５  成形体の機械的強度の評価
まず、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末について、以下に示す成形条件で成形した。
【０１６６】
＜成形条件＞
・成形方法  ：プレス成形法
・成形形状  ：φ２０ｍｍ、厚み５ｍｍのＤｉｓｃ形状
・成形圧力  ：６００ＭＰａ（６ｔ／ｃｍ２）
・成形環境  ：室温２６．１℃、相対湿度８０．８％
【０１６７】
次に、得られた成形体を圧縮し、成形体が圧壊したときの圧縮強度を測定した。そして、これを成形体の機械的強度とした。
測定結果を表１に示す。
【０１６８】
【表１】
0006610000.tif 000002
【０１６９】
表１から明らかなように、各実施例で得られた造粒粉末は、加湿された環境下であっても、吸湿性が低いため、見掛密度が高く、かつ、流動度も高いことが認められた。また、この造粒粉末を用いて製造された成形体は、機械的強度が高いことも認められた。
【０１７０】
これに対し、各比較例で得られた造粒粉末は、相対的に吸湿性が高く、見掛密度および流動度が低いことが認められた。
【０１７１】
以上のことから、本発明の造粒粉末は、置かれる環境によらず優れた成形性を示すことが認められた。
【０１７２】
なお、金属粉末の組成をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）に変更した場合についても評価したが、評価結果は同じであった。
【符号の説明】
【０１７３】
１          造粒粒子
５１        金属粒子
５２        有機バインダー
【図１】
0006610000.tif 000003