(57)【要約】【課題】接合面を有する粉体複合射出成形体の接合面近傍における偏析を防止しより安定した接合強度や接合特性を得ることができる。【解決手段】第１の射出成形空間１０５を構成する金型１０３内に、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体１０７を形成する第１の射出成形工程と、上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させて、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間１０８を形成する成形空間形成工程と、上記第２の射出成形空間に第２の成形材料１０９を射出充填して、上記第１の射出成形体に接合面を介して連続する第２の射出成形体１１０を成形する第２の射出成形工程を含むとともに、上記第１の射出成形体又は／及び第２の射出成形体における、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の成形材料を変動させる接合面調整工程を含んで構成される。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、
第１の射出成形空間を構成する金型内に、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する、第１の射出成形工程と、
上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させて、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間を形成する、成形空間形成工程と、
上記第２の射出成形空間に第２の成形材料を射出充填して、上記第１の射出成形体に接合面を介して連続する第２の射出成形体を成形する第２の射出成形工程を含むとともに、
上記第１の射出成形体又は／及び第２の射出成形体における、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の成形材料を変動させる接合面調整工程を含む、粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項２】
上記接合面調整工程は、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍における成形材料を変形させ、あるいは流動させることにより行われる、請求項１に記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項３】
上記接合面調整工程は、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の成形材料に圧力を作用させることにより行われる、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項４】
上記接合面調整工程は、射出成形体の射出成形圧力又は／及び射出成形工程後の保持圧力を変動させて行われる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項５】
上記接合面調整工程は、少なくとも接合面近傍の温度を、成形材料の一部又は全部が軟化する温度以上に保持して行われる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項６】
第１の射出成形材料又は／及び第２の射出成形材料に融点の異なる少なくとも２種以上のバインダを配合する一方、
第１の射出成形工程後又は／及び第２の射出成形工程後に、少なくとも接合面近傍を、一部のバインダ成分が軟化又は溶融する温度以上に保持しつつ、上記接合面調整工程を行う、請求項１から請求項５のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項７】
上記接合面調整工程は、第１の射出成形体又は／及び第２の射出成形体の接合面ないし接合面近傍の一部の成形材料を除去することを含む、請求項１から請求項６のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項８】
上記接合面調整工程は、第１の射出成形空間を構成する金型部材又は／及第２の射出成形空間を構成する金型部材の一部を移動させ又は／及び変位させることにより行われる、請求項１から請求項７のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項９】
上記接合面調整工程は、上記金型部材の型面に設けた凸部又は／及び凹部を含む接合面調整手段を、接合面ないし接合面近傍の成形材料に作用させて行われる、請求項８に記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１０】
上記接合面調整工程は、上記金型部材と別途に設けた接合面調整手段を、接合面ないし接合面近傍の成形材料に作用させて行われる、請求項１から請求項９のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１１】
上記接合面調整工程は、上記金型部材の型面又は／及び上記接合面調整手段を振動させながら行う、請求項８から請求項１０のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１２】
上記接合面調整工程は、金型内に設けた空隙部に、接合面近傍の射出成形材料の一部を流入させることにより行われる、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１３】
第１の射出成形工程後又は／及び第２の射出成形工程後に、保持圧力を増加させ又は／及び金型の一部を変位させることにより、接合面近傍の射出成形材料を上記空隙部に流入させる、請求項１２に記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１４】
上記空隙部に、フィルター手段を介して上記射出成形材料の所定の成分を流入させる、請求項１２又は請求項１３のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１５】
上記空隙部に流入して固化した成形材料を切除する切除工程を含む、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１６】
バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、
第１の射出成形空間を構成する金型内に、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する、第１の射出成形工程と、
上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させて、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間を形成する、成形空間形成工程と、
上記第２の射出成形空間に第２の成形材料を射出充填して、上記第１の射出成形体に接合面を介して連続する第２の射出成形体を成形する第２の射出成形工程を含むとともに、
第１の射出成形材料又は／及び第２の射出成形材料に、粒度又は密度の異なる２種以上の粉体粒子を配合し、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させることにより接合面近傍の材料の組成を調整する、粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１７】
射出成形工程又は／及び射出充填後の保圧工程において、射出成形材料に振動を与えることにより、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させる請求項１６に記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項１８】
第１の射出成形後又は／及び第２の射出成形後に、金型内の保持圧力を変化させ又は／及び金型の一部を変位させることにより、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させる、請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載の粉体複合成形体の製造方法。
【請求項１９】
少なくとも接合面近傍の温度を、射出成形体が軟化する温度以上に保持する、請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれかに記載された方法によって形成された粉体複合射出成形体を脱脂し、焼結することによって形成された粉体複合焼結体。
【請求項２１】
バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を形成する粉体複合射出成形用金型であって、
第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する第１の射出成形空間と、
上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させることにより形成されるとともに、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間と、
上記第１の射出成形体又は／及び上記第２の射出成形体の接合面ないし接合面近傍の成形材料を変形させあるいは流動させる接合面調整手段とを備える、粉体複合射出成形用金型。
【請求項２２】
上記接合面調整手段は、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の射出成形材料に圧力を作用させる圧力印加装置を備えて構成される、請求項２２に記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２３】
上記接合面調整手段は、射出成形体の射出成形圧力又は／及び射出成形工程後の保持圧力を変動させる圧力変動手段を備えて構成される、請求項２１又は請求項２２のいずれかに記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２４】
上記接合面調整手段は、少なくとも接合面近傍の温度を、成形材料の一部又は全部が軟化する温度以上に保持できる加熱手段を備えて構成される、請求項２１から請求項２３のいずれかに記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２５】
上記接合面調整手段は、第１の射出成形空間を構成する金型部材又は／及第２の射出成形空間を構成する金型部材の一部を移動させ又は／及び変位させる、型面変動手段を備えて構成される、請求項２１から請求項２４のいずれかに記載の粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項２６】
上記接合面調整手段は、移動させ又は／及び変位させられる金型部材の型面に凹凸を設けて構成される、請求項２１から請求項２５のいずれかに記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２７】
上記接合面調整手段は、接合面近傍の金型内に、射出成形空間に充填された射出成形材料の一部を流入させる空隙部を設けて構成される、請求項２１から請求項２６のいずれかに記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２８】
上記空隙部に、上記射出成形材料の所定の成分を流入させ又は／及び所定の成分を捕捉できるフィルター手段を設けた、請求項２７に記載の粉体複合射出成形用金型。
【請求項２９】
バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、複数のノズルから金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、
上記各ノズルから射出充填された成形材料の接合面ないし接合面近傍を変動させる接合面調整工程を含む、粉体複合射出成形体の製造方法。
【請求項３０】
バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、複数のノズルから金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を形成する粉体複合射出成形用金型であって、
上記各ノズルから射出充填された成形材料の接合面ないし接合面近傍を変動させる接合面調整手段を備える、粉体複合射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、粉体複合射出成形体の製造方法及び粉体複合射出成形用金型に関する。詳しくは、同種の材料、あるいは異なる材料を用いて形成される２以上の射出成形体を、接合面を介して一体的に形成する粉体複合射出成形体の製造方法、粉体複合焼結体及びこれに用いる粉体複合射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、粉体として金属を用いた金属粉体射出成形法は、金属粉体を樹脂バインダと混合加熱して流動性をもたせ、これを金型内に射出する射出成形工程と、得られた射出成形体を加熱等して上記バインダを除去する脱脂工程と、脱脂された成形体をさらに加熱して金属粉末を焼結させる焼結工程とを含んで構成される。金属粉体射出成形法は、粉体を圧縮して成形する従来の粉末冶金法に比べて複雑な形状の成形品を大量に製作することができる。
【０００３】
上記粉体射出成形法において、異種材料から形成された複数の成形体を一体化する場合や、一つの金型では対応できないような形状の製品を製作する場合には、たとえば、特開２００１−１２３２０２号公報に記載されているもののように、異種材料又は同種材料よりなる複数の成形体を、多段的に金型内に射出して一体化させる手法が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記金属粉体射出成形法においては、上述したように、金属粉体を樹脂バインダ等を用いて流動化させ、金型内に充填する。上記金属粉体粒子が同一の形状及び寸法の粒子である場合には、射出成形体はある程度均質なものとなる。
【０００５】
ところが、現実には金属粉体は同一の粒子から構成されることはまれであり、種々の大きさの粒子が混在したものである場合が多い。また、異種の金属粉体を混合して合金を形成する場合には、形状のみならず比重等の性質が大きく異なる粒子が混在することになる。
【０００６】
上記のような異なる特徴を備える粉体を混合した複合粉体を射出成形すると、一部の特性を備える粒子が特定部位に偏析あるいは偏在する場合が多い。特に、金型の表面近傍は、射出成形材料の温度や流動速度等が急激に変化する部分であるため、偏析現象が多く発生する。
【０００７】
一方、複合射出成形法は、材料が充填されて第１の射出成形体が形成された金型の一部を交換あるいは変位させて上記射出成形体に臨む第２の射出成形空間を形成し、この第２の射出成形空間に第２の材料を射出充填して、上記第１の射出成形体と一体化した第２の射出成形体を形成するものである。
【０００８】
このため、第１の射出成形体と第２の射出成形体の接合面近傍に、特定の成分粒子が偏析すると、上記接合面の接合強度が低下したり、所望の特性が得られない恐れが生じる。
【０００９】
本願発明は、上記問題を解決し、接合面を有する粉体複合射出成形体の接合面近傍における偏析を防止し、あるいは偏析が生じた接合面を改善して、より安定した接合強度や接合特性を得ることができる、粉体複合射出成形体の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願発明では次の技術的手段を講じている。すなわち、本願発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、第１の射出成形空間を構成する金型内に、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する、第１の射出成形工程と、上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させて、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間を形成する成形空間形成工程と、上記第２の射出成形空間に第２の成形材料を射出充填して、上記第１の射出成形体に接合面を介して連続する第２の射出成形体を成形する第２の射出成形工程を含むとともに、上記第１の射出成形体又は／及び第２の射出成形体における、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の成形材料を変動させる接合面調整工程を含んで構成される。
【００１１】
本願発明における粉体は金属粉体に限定されることはなく、セラミック粉体等の焼結可能な種々の粉体に適用できる。また、異種の金属を混合した複合粉体あるいは金属とセラミックとを混合した複合粉体にも適用できる。
【００１２】
また、第１の射出成形工程と第２の射出成形工程からなる二段階のみの複合射出成形に限定されるものではなく、複数の射出成形工程を行う場合にも適用できる。たとえば、第２の射出工程を終えた複合成形体を第１の射出成形体として、さらに、第３、第４の射出成形工程を行うこともできる。
【００１３】
第２の射出成形空間を形成するための金型部材の交換、変位の態様も特に限定されることはなく、いわゆるコアバック方式又は／及びコア回転方式を採用できる。また、交換、変位させる金型の数も特に限定されることはない。
【００１４】
上記接合面調整工程は、射出成形材料の種々の成分が、接合面近傍に偏析あるいは偏在する場合のみならず、金型の形状等によって接合面近傍の成形材料の充填密度が低下する場合等にも適用できる。たとえば、特定の金属粒子の偏析、バインダの偏析のみならず、射出成形材料に配合される他の成分が偏析する場合や、接合面近傍の充填圧力が低下して巣等が生じやすい場合にも適用できる。上記接合面調整工程を行う時期も特に限定されることはない。第１の射出成形工程と同時に、第１の射出成形工程後に、第２の射出成形工程と同時に、あるいは第２の射出成形後のいずれの時期において行うことができる。また、一回に限定されることもなく、同一のあるいは異なる接合面調整工程を複数回行うこともできる。
【００１５】
接合面ないし接合面近傍の成形材料を変動させる態様として、変形、変位、密度や組成の変化、内部応力の変化、再流動化等が含まれる。
【００１６】
本願発明は、接合面近傍の射出成形材料の均質化を目的とするものであり、射出成形体の接合面の表面形状等が変化しない場合であっても、射出成形材料中の一部の成分を内部で攪乱させ、あるいは移動させる場合等も含まれる。たとえば、接合面近傍を加熱して接合面近傍の成形材料を再流動させる場合も含まれる。
【００１７】
請求項２に記載した発明のように、上記接合面調整工程を、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍における成形材料を変形させ、あるいは流動させることにより行うことができる。
【００１８】
成形材料を変形あるいは流動させる態様として、第２の射出成形工程が行われる前の第１の射出成形体の接合面を変形あるいは流動させる場合のみならず、第２の射出成形体が形成された後に、両射出成形体の接合面を変形等させる場合も含まれる。
【００１９】
請求項３に記載した発明は、上記接合面調整工程を、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の成形材料に圧力を作用させることにより行うものである。作用させる圧力の大きさは特に限定されることはなく、少なくとも接合面を変形あるいは成形材料を流動させる程度の圧力で足りる。
【００２０】
上記圧力を作用させる態様として、接合面あるいは接合面近傍に成形材料の射出圧力より大きな圧力を作用させることができる。例えば、金型面を介して大きな圧力を作用させると、金型面近傍に偏析したバインダを成形体の内部に押し込むことができる。
【００２１】
また、第２の射出成形工程における射出充填の終了間際ないし終了直後に、射出圧力を増加させると、第２の射出成形材料を第１の射出成形材料の内部に押し込むことができる。
【００２２】
請求項４に記載した発明のように、上記接合面調整工程を、射出成形体の射出成形圧力又は／及び射出成形工程後の保持圧力を変動させて行うことができる。
【００２３】
圧力を変動させる態様として、射出充填の圧力を変化させる場合のみならず、成形後に金型を変位等させることにより、射出成形体を圧縮等する場合も含まれる。また、射出充填圧力、保持圧力を振動的に作用させる場合も含まれる。
【００２４】
射出成形圧力を変動させながら射出成形を行うと、金型内での射出成形材料の挙動も変化し、型面での偏析現象を緩和できる。また、上記圧力の変動によって、射出成形材料に繰り返し力が作用し、射出成形材料を金型面、あるいは対接する成形体に対して繰り返し押し付けて、金型の型面近傍あるいは接合面近傍における成形材料の偏析を緩和できる。
【００２５】
また、射出成形後の保持圧力を変動させる場合として、第１の射出成形体の接合面に対応する金型を変位させて接合面を変位させる場合も含まれる。また、第２の射出成形工程後の保持圧力を増加させ、第１の射出成形体と第２の射出成形体の接合面、すなわち境界面を第１の射出成形体側へ変位させる場合も含まれる。これにより、境界面近傍のバインダ成分が内部に押し込められ、接合面近傍の対向する粒子がより近接させられて、接合面近傍の偏析を緩和できる。また、接合面に閉じ込められた気泡等を潰したり、排出することが可能となり、接合面の接合強度を高めることもできる。さらに、接合面における特定の金属粒子を上記境界面を越えて相手側に押し込むことも可能となり、接合面における偏析を緩和して接合強度を高めることが可能となる。
【００２６】
また、射出工程において、射出成形材料に振動を付加することにより、射出成形材料の流動性が改善され、偏析を防止できる。また、保圧工程において振動を付加することにより、接合面の気泡等を除去できるとともに、接合面の金属粒子を互いに近接させることも可能となる。
【００２７】
硬化した状態で成形材料を変形等させるには、大きなエネルギが必要になるとともに、射出成形体を傷めてしまう恐れがある。上記問題を解決するため、請求項５に記載した発明のように、少なくとも接合面近傍の温度を、成形材料の一部又は全部が軟化する温度以上に保持して上記接合面調整工程を行うことができる。軟化温度以上に保持するために、種々の加熱手段を採用できる。
【００２８】
また、必ずしも射出充填時の温度まで加熱するする必要はなく、圧力や変形量に応じて保持温度や保持時間を設定できる。
【００２９】
また、請求項６に記載した発明のように、第１の射出成形材料又は／及び第２の射出成形材料に融点の異なる少なくとも２種以上のバインダを配合する一方、第１の射出成形工程後又は／及び第２の射出成形工程後に、少なくとも接合面近傍を、一部のバインダ成分が軟化又は溶融する温度以上に保持しつつ、上記接合面調整工程を行うことができる。一部のバインダ成分を軟化させることにより、成形体の保形性を保ちつつ、接合面を適度の硬さに軟化させて接合面調整工程を行うことができる。
【００３０】
請求項７に記載した発明は、上記接合面調整工程が、第１の射出成形体又は／及び第２の射出成形体の接合面ないし接合面近傍の一部の成形材料を除去することを含むものである。
【００３１】
一部の成形材料を除去する態様として、たとえば、成形材料の一部の成分を注出して除去する場合が含まれる。
【００３２】
たとえば、樹脂バインダや小径粒子の流動性を利用して、これら成分のみを接合面近傍から注出して排除することができる。また、射出成形後に接合面近傍を加熱して軟化させ、接合面近傍を強制的に除去する場合も含まれる。
【００３３】
請求項８に記載した発明は、上記接合面調整工程が、第１の射出成形空間を構成する金型部材又は／及第２の射出成形空間を構成する金型部材の一部を移動させ又は／及び変位させることにより行われるものである。
【００３４】
移動あるいは変位させる金型部材は、接合面を直接的に変形あるいは変位させるもののみならず、接合面近傍の成形材料の圧力を変化させる金型部材も含まれる。
【００３５】
また、金型部材は、成形材料の圧力を増加させる方向に移動等させる場合のみならず、成形材料の圧力を低減させる方向に移動させる場合も含まれる。たとえば、接合面近傍の成形材料を流入させる空隙部を形成するように、金型部材を移動等させることもできる。
【００３６】
請求項９に記載した発明は、上記接合面調整工程が、上記金型部材の型面に設けた凸部又は／及び凹部を含む接合面調整手段を、接合面ないし接合面近傍の成形材料に作用させて行われるものである。
【００３７】
上記接合面調整手段として、たとえば、第１の射出成形体の接合面に対応する金型面に上記凸部又は／及び凹部を設け、上記凸部又は／及び凹部を射出成形体の接合面に転写するように、上記金型部材を移動させ、あるいは変位させることができる。第１の射出成形体の接合面に凹凸を形成することにより、第２の射出成形体との間の接合面積が増加し、接合強度を高めることができる。また、金型面自体が複雑化されるため、接合面全体として成分の偏析現象が分散され、あるいは緩和される。
【００３８】
また、上記金型部材の動きにともなって、上記凹部あるいは上記凸部が、第１の射出成形体の表面近傍を変形させるように構成することができる。
【００３９】
たとえば、金型の一部を接合面に沿ってスライドさせる場合は、この金型表面に突出形成した凸部が、第１の成形体の表面を引っ掻きながら、あるいは押圧しながら表面を変形させるように構成できる。また、金型部材が接合面から離間させられる場合には、錨状の突起を多数設けておき、金型の離脱とともに、接合面を掘り返すように構成できる。
【００４０】
射出成形体の表面を擦るように変形させることにより、表面に偏在する成分を内部に押し込み、表面偏析を緩和することができる。また、表面近傍を加熱して軟化させた状態で、上記金型部材の移動等によって射出成形体の表面近傍を強制的に流動させることもできる。
【００４１】
さらに、上記凸部あるいは凹部によって、表面の一部又は全部を金型とともに分離除去することにより、接合面における偏析を解消することもできる。
【００４２】
移動させ又は／及び変位させられる金型部材は特に限定されることはない。たとえば、第２の射出成形空間を形成するために移動あるいは変位させられる金型を利用することにより、特別な工程を設けることなく、接合面を調整することができる。
【００４３】
また、成形材料の射出充填時に接合面近傍に設けた凹部に成形材料を一時的に保持するとともに、その後、この保持した成形材料を射出成形体に押し込むように構成することもできる。
【００４４】
上記成形材料の押し込みにより、接合面が変位あるいは変形させられ、偏析を緩和することができる。
【００４５】
請求項１０に記載した発明のように、上記接合面調整工程を、上記金型部材と別途に設けた接合面調整手段を、接合面ないし接合面近傍の成形材料に作用させて行うこともできる。
【００４６】
たとえば、第１の射出成形体の接合面を金型から露出させ、別途に設けた接合面調整手段を作用させることもできる。
【００４７】
請求項１１に記載した発明は、上記接合面調整工程を、上記金型部材の型面又は／及び上記接合面調整手段を振動させながら行うものである。
【００４８】
上記金型部材の型面又は／及び上記接合面調整手段を振動させることにより、接合面ないしその近傍を容易に変形等させることができる。また、表面を振動等させながら、射出成形体から金型部材を容易に離脱させることも可能となる。
【００４９】
請求項１２に記載した発明は、上記接合面調整工程が、金型内に設けた空隙部に、接合面近傍の射出成形材料の一部を流入させることにより行われるものである。
【００５０】
粉体粒子あるいはバインダの偏析現象は、金型の型面近傍で生じやすい。また、射出ゲートから最初に金型内に流入する成形材料は、後に流入する成形材料に比べて偏析が生じやすい。特に、射出充填された成形材料が金型面に最初に到達する部分に偏析が生じやすい。さらに、金型の隅部は、巣のみならず、偏析現象も生じやすい。本願発明は、接合面近傍の成形材料を上記空隙部に逃がして、接合面近傍に偏析が生じるのを防止するものである。
【００５１】
上記空隙部は、第１の射出成形空間に連続するように構成して第１の射出成形材料を流入させることもできるし、第２の射出成形空間に連続するように構成して、第２の射出成形材料を流入させることもできる。また、第１と第２の射出成形空間に連続するように構成してもよい。
【００５２】
また、上記空隙部を設ける位置も特に限定されることはない。接合面近傍における金型縁部に設けることもできるし、金型の型面に設けることもできる。
【００５３】
請求項１３に記載した発明は、第１の射出成形工程後又は／及び第２の射出成形工程後に、保持圧力を増加させ又は／及び金型の一部を変位させることにより、接合面近傍の射出成形材料を上記空隙部に流入させるものである。
【００５４】
射出成形工程直後の成形材料は、ある程度の柔軟性がある。したがって、射出成形直後に、接合面近傍に存在する偏析を解消するように、成形材料を強制的に流動させて、上記空隙部に流入させることができる。また、金型に仕込んだヒータによって接合面近傍の材料を軟化させ、接合面近傍の射出成形材料を上記空隙部に流入させることもできる。
【００５５】
請求項１４に記載した発明は、上記空隙部に、フィルター手段を介して上記射出成形材料の所定の成分を流入させるものである。
【００５６】
一般に金型の表面近傍には、小径粒子やバインダが偏析しやすい。したがって、小径粒子やバインダが通過できるフィルター手段を介して上記空隙部を設けることにより、これら小径粒子やバインダ成分のみを選択的に除去することが可能となる。
【００５７】
上記フィルター手段の形態は特に限定されることはなく、たとえば、網状あるいは繊維状のもの、微小穴を形成した板状のものを採用できる。また、特定の成分をフイルター内に保持させて、除去することもできる。
【００５８】
また、上記フィルター成分に所定の成分を捕捉するように構成することができる。たとえば、磁気あるいは電荷を付加することにより、所定の成分をフィルターに捕捉するように構成してもよい。
【００５９】
請求項１５に記載した発明は、上記空隙部に流入して固化した成形材料を切除する切除工程を含むものである。
【００６０】
たとえば、一部の金型を移動等させる際に、あるいは金型から成形品を取り出す際に、上記空隙部で固化した成形材料を切除できるように構成するのが望ましい。
【００６１】
請求項１６に記載した発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、第１の射出成形空間を構成する金型内に、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する、第１の射出成形工程と、上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させて、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間を形成する、成形空間形成工程と、上記第２の射出成形空間に第２の成形材料を射出充填して、上記第１の射出成形体に接合面を介して連続する第２の射出成形体を成形する第２の射出成形工程を含むとともに、第１の射出成形材料又は／及び第２の射出成形材料に、粒度又は密度の異なる２種以上の粉体粒子を配合し、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させることにより接合面近傍の材料の組成を調整するものである。
【００６２】
すなわち、本請求項に係る発明は、金型表面における偏析を積極的に利用して、接合強度を高めるものである。たとえば、第１の射出成形材料と第２の射出成形材料の焼結材料が同一である場合、接合面近傍におけるバインダが問題となることが多い。この場合、接合面近傍における上記バインダに対する焼結材料の割合を調整できれば、焼結後において成形体の内部と同様の組織を構成できる。
【００６３】
通常、成形体の金型面には、粒度の小さい粉体粒子が偏析しやすい。したがって、射出成形材料に小さな焼結粉体を混合することにより、上記小さな焼結粉体を接合面近傍に偏析させることが可能となる。また、大きな粉体と小さな粉体を混合した粉体では、接合面における保持圧力を増加させると、小さな粉体が大きな粉体の間を通過して、接合面を越えて他方の射出成形体の領域に入り込む。したがって、接合面近傍における焼結材料の密度を調整して、接合面における成分の不連続性を緩和することができる。
【００６４】
特定の粉体成分を接合面近傍に偏析させる手法は特に限定されることはない。たとえば、請求項１７に記載した発明のように、射出成形工程又は／及び射出充填後の保圧工程において、射出成形材料に振動を与えることにより、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させることができる。
【００６５】
また、請求項１８に記載した発明のように、第１の射出成形後又は／及び第２の射出成形後に、金型内の保持圧力を変化させ又は／及び金型の一部を変位させることにより、所定の粉体粒子を接合面近傍に偏析させることができる。
【００６６】
なお、請求項１９に記載した発明のように、少なくとも接合面近傍の温度を、射出成形体が軟化する温度以上に保持するように構成できる。
【００６７】
軟化温度以上に保持することにより、特定成分の偏析を促進することができる。また、温度及び保持時間を調節することにより、特定の成分を所望の程度偏析させることもできる。なお、保持圧力を変化させることにより、所定成分の偏析を促進させることもできる。
【００６８】
本願の請求項２０に記載した発明は、請求項１から請求項１９に記載された方法によって形成された粉体複合射出成形体を脱脂し、焼結することによって形成された粉体複合焼結体に関する。脱脂方法、焼結方法は、既知の種々の手法を採用できる。
【００６９】
本願の請求項２１から請求項２８に記載した発明は、上述した粉体複合射出成形を行うための金型に係るものである。
【００７０】
請求項２１に記載した発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を形成する粉体複合射出成形用金型であって、第１の成形材料を射出充填して第１の射出成形体を形成する第１の射出成形空間と、上記第１の射出成形空間内に第１の射出成形体を保持した状態で、金型部材の一部を交換しあるいは金型部材の一部を変位させることにより形成されるとともに、上記第１の射出成形体を臨む第２の射出成形空間と、上記第１の射出成形体又は／及び上記第２の射出成形体の接合面ないし接合面近傍の成形材料を変形させあるいは流動させる接合面調整手段とを備えるものである。
【００７１】
請求項２２に記載した発明は、上記接合面調整手段として、少なくとも上記接合面ないし接合面近傍の射出成形材料に圧力を作用させる圧力印加装置を備えて構成されるものである。
【００７２】
本願の請求項２３に記載した発明は、上記接合面調整手段として、射出成形体の射出成形圧力又は／及び射出成形工程後の保持圧力を変動させる圧力変動手段を備えて構成されるものである。
【００７３】
本願の請求項２４に記載した発明は、上記接合面調整手段として、少なくとも接合面近傍の温度を、成形材料の一部又は全部が軟化する温度以上に保持できる加熱手段を備えて構成されるものである。
【００７４】
本願の請求項２５に記載した発明は、上記接合面調整手段として、第１の射出成形空間を構成する金型部材又は／及第２の射出成形空間を構成する金型部材の一部を移動させ又は／及び変位させる、型面変動手段を備えて構成されるものである。
【００７５】
本願の請求項２６に記載した発明は、上記接合面調整手段として、移動させ又は／及び変位させられる金型部材の型面に凹凸を設けて構成されるものである。
【００７６】
本願の請求項２７に記載した発明は、上記接合面調整手段として、接合面近傍の金型内に、射出成形空間に充填された射出成形材料の一部を流入させる空隙部を設けて構成されるものである。
【００７７】
本願の請求項２８に記載した発明は、上記空隙部に、上記射出成形材料の所定の成分を流入させ又は及び所定の成分を捕捉できるフィルター手段を設けたものである。
【００７８】
請求項２９に記載した発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、複数のノズルから金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を製造する方法であって、上記各ノズルから射出充填された成形材料の接合面ないし接合面近傍を変動させる接合面調整工程を含むものである。
【００７９】
複数のノズルから充填される成形材料は異種の材料に限定されることはなく、、同種の材料でも適用できる。同時に射出成形される場合においても、条件によっては、上述した問題が生じる。本請求項に係る発明は、複合同時射出成形に、請求項１から請求項２８に記載した接合面調整工程を適用するものである。
【００８０】
請求項３０に記載した発明は、バインダと焼結可能な粉体とを含む成形材料を、複数のノズルから金型内に射出充填して、粉体複合射出成形体を形成する粉体複合射出成形用金型であって、上記各ノズルから射出充填された成形材料の接合面ないし接合面近傍を変動させる接合面調整手段を備えるものである。
【００８１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係る実施の形態を図に基づいて具体的に説明する。
【００８２】
図１から図１０に本願発明の第１の実施の形態を示す。なお、以下の実施の形態は、金属粉体の射出成形に本願発明を適用したものである。
【００８３】
第１の実施の形態に係る金型１０１は、図１に示す第１の金型部材１０２及び第２の金型部材１０３と、図５に示す第３の金型部材１０４とを備えて構成される。上記第１の金型部材１０２と第２の金型部材１０３とによって形成される第１の射出成形空間１０５に第１の射出成形材料１０６が射出充填されて、厚肉有底円筒状の第１の射出成形体１０７が成形される。上記第１の射出成形体１０７を形成する第１の射出成形工程が終了した後、図５に示すように、上記第１の金型部材１０２を上記第３の金型部材１０４に交換し、上記第１の射出成形体１０７に連続する第２の射出成形空間１０８が形成される。そして、上記第２の射出成形空間１０８に第２の射出成形材料１０９が射出充填されて、上記第１の射出成形体１０７と一体的に接合された第２の射出成形体１１０が成形され、複合射出成形体１１１が得られる。
【００８４】
本実施の形態では、第１の焼結材料として平均粒径１０μｍのＳＵＳ６３０Ｌを、第２の焼結材料として平均粒径１０μｍのＳＵＳ３１６を採用した。また、これら焼結材料をポリアセタール系バインダと混練して、第１の射出成形材料１０６及び第２の射出成形材料１０９を調整した。
【００８５】
上記第１の金型部材１０２は、上記第１の射出成形体１０７の有底円筒内面を形成する円柱部１１２と、これを囲むように形成された環状本体１１６とを備えて構成されており、上記円柱部１１２を上記環状本体１１６に対して出没可能に保持している。第１の射出成形体１０７を成形する際には、上記円柱部１１２を上記環状本体１１６の下面から突出するように保持する一方、上記第１の金型部材１０２を上記第１の射出成形体１０７から離脱させる場合には、上記円柱部１１２を第１の射出成形体１０７から抜き出す方向に変位させ、その後、上記環状本体１１６とともに上記第１の射出成形体１０７から離脱させるように構成している。
【００８６】
図６及び図７に示すように、上記円柱部１１２の側面下縁部には多数の凸部１１３が形成されている。上記凸部１１３は、略四角錐状に突出形成されており、頂部が上記円柱部１１２の表面から約０．５ｍｍ突出して形成されている。なお、図においては、理解を容易にするため、実際より大きな突出量で、上記凸部１１３を描いてある。
【００８７】
一方、上記第１の金型部材１０２における上記第１の射出成形体１０７の上面び内側底面に対接する部分には、図６に示すように、先端部に多数の微小凸部１１４を設けた丸棒状部材１１５が金型下面から突出するように設けられている。上記丸棒状部材１１５は、金型下面から約２ｍｍ突出するように形成されている。また、図８に示すように、上記各微小凸部１１４は、略三角錐状に形成されるとともに、上記丸棒状部材１１５の側部外面から約０．３ｍｍ突出して形成されている。
【００８８】
図４に、上記第１の金型部材２を離脱させた状態の第２の金型部材１０３及びこれに保持された第１の射出成形体１０７の平面図を示す。上記凸部１１３は、円柱の外面から突出させられているため、上記第１の射出成形体１０７の円筒内面には、母線に沿う多数の溝１１７が形成される。一方、上記丸棒状部材１１５によって、第１の射出成形体１０７の円筒底面及び上面には、多数の穴部１１８が形成される。図９に示すように、上記穴部１１８の内面にも、上記微小突部１１４によって多数の溝１１９が形成されている。
【００８９】
上記溝１１７，１１９は、第１の金型部材１０２を離脱させる過程において、上記凸部１１３及び微小凸部１１４によって、第１の射出成形体１０７の表面を擦って塑性変形させることにより形成されたものである。すなわち、上記凸部１１３の先端部が第１の射出成形体１０７の表面に食い込んだ状態で移動させられることにより、上記成形体１０７の表面が塑性的に変形させられて溝１１７が形成される。
【００９０】
図１０は、上記凸部１１３及び微小凸部１１４によって塑性変形させられた第１の射出成形体１０７の表面近傍の断面を模式的に示したものである。図１０に示すように、上記凸部１１３によって成形体表面が擦られるように変形させられると、表面近傍に偏析したのバインダ成分が成形体の内部に押し込まれ、金属粒子の一部１２０が表面近傍に移動させられ、あるいは露出させられる。すなわち、最外層に偏析したバインダを成形体の内部に押し込み、樹脂バインダや特定粒子の表面偏析を緩和することが可能となる。なお、図１０において、特に図示はしないが各金属粒子間には、バインダが満たされている。
【００９１】
また、一般的にサイズあるいは密度の異なる複数の粉体を混合して射出成形材料を調整した場合には、表面近傍に特定の粒子が偏析しやすい。本願発明を適用することにより、上記偏析粒子を成形体の内部に押し込んで表面偏析を緩和し、接合面を均質化することも可能となる。
【００９２】
上記第１の金型部材を離脱させた後、図５に示すように、第３の金型部材１０４を第２の金型部材１０３に合わせて第２の射出成形空間１０８を形成する。そして、上記第２の射出成形材料１０９を上記第２の射出成形空間１０８に充填する第２の射出成形工程を行い、第１の射出成形体１０７と第２の射出成形体１１０とが一体化された複合射出成形体１１１を得る。
【００９３】
図５に示すように、本実施の形態では、第２の射出成形材料の射出充填時又は／及び射出充填後の保圧時において、射出ノズルの近傍に設けた加振装置１５１によって、第２の射出成形材料１０９に振動を与えるように構成している。
【００９４】
上記振動を与えることにより、金属粒子を金型面に近接させて偏析を緩和することができる。また、第１の射出成形体の接合面に成形した溝１１７や穴部１１８に第２の射出成形材料１０９を効率よく充填できる。このため、接合面における接合強度を高めることができる。
【００９５】
上記粉体複合射出成形体１１１は、脱脂工程において上記バインダが除去され、その後焼結工程を経て、複合射出成形体が形成される。
【００９６】
本実施の形態では、第１の射出成形体１０７の接合面に、多数の穴部１１８及び各溝１１７，１１９が形成されるため、第１の射出成形体１０７と第２の射出成形体１１０との接合面積が増加している。これにより、接合強度を増加させることができる。
【００９７】
また、本願実施の形態では、第１の射出成形体１０７の接合表面を塑性的に変形させることにより、接合表面近傍のバインダの偏析を緩和できるとともに、第１の射出成形体１０７の接合面近傍の金属粉体粒子を表面近傍に移動させ、第２の射出成形体１１０の粉体粒子との距離を近接させることが可能となる。これにより、脱脂工程及び焼結工程において、上記不連続組織が形成されるのを防止でき、脱脂工程ないし焼結工程における接合面の問題を緩和できる。
【００９８】
図１１から図１３に本願発明の第２の実施の形態を示す。
【００９９】
本実施の形態は、成形体の接合面に対応する金型面近傍の成形材料を、射出成形圧力等を利用して強制的に流動させて排出することにより、接合面近傍における偏析現象を緩和するものである。なお、射出成形材料は、上述した第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【０１００】
図１１及び図１２に示すように、第１の射出成形体２０７を形成する第１の金型部材２０３と第２の金型部材２０２によって形成される第１の射出成形空間２０５において、第１の射出成形体２０７の接合面２２１に沿う金型部分に、細幅の流入スリット２５１を介して空隙部２５２が形成されている。なお、実施の形態は、円柱状の射出成形体に本願発明を適用したものであり、上記空隙部は、第１の射出成形体の全周に設けられている。
【０１０１】
上記空隙部２５２は、第２の金型部材２０２の型面に到達した第１の射出成形材料２０６の先頭部分を接合面の側方に向けて流動させ、上記空隙部２５２に流入させるように構成している。
【０１０２】
金属粉体射出成形法においては、金属粉体の熱伝導度が高いたため、射出充填中に射出成形材料の温度が低下して、流動性が大きく低下しやすい。このため、射出成形材料に粒度や密度の異なる粒子が含まれていると、一部の粒子が特定部位に偏析しやすい。特に、金型に接する部分においては、金型に熱が奪われて温度が急激に低下するとともに、流動方向が急変するため偏析が生じやすい。
【０１０３】
偏析が生じると、成形体の内部と表面ないし隅部等において射出成形体の組成が大きく異なってしまう場合が多い。また、隅部等には射出成形材料が充分に充填されず、巣等も形成されやすい。
【０１０４】
上記空隙部２５２を設けて、第１の射出成形材料２０６の一部を、上記空隙部２５２へ逃がすことによって、第１の射出成形体２０７の接合面２２１近傍の成形材料の流動性を高め、接合面２２１の近傍ないし金型隅部における偏析等を緩和することが可能となる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、図１３に示すように、第２の射出成形空間２０８を構成する第３の金型部材２０４にも、接合面２５５の縁部に第２の射出成形材料２０９を流入させる空隙部２５３をスリット２５４を介して形成している。これにより、第２の射出成形体２１０の接合面２５５における偏析を緩和して、第１の射出成形体と第２の射出成形体の接合強度を大幅に向上させることが可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、上記空隙部２５２，２５３はスリット２５１，２５４を介して金型の成形空間と連続させられている。これにより、上記空隙部２５２，２５３内で固化した成形材料を上記スリット部分で切除して容易に除去することができる。
【０１０７】
図１４から図１６に、本願発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態は、第１の射出成形体３０７の接合面を乱雑にして接合面積を増大させるとともに、接合面に偏析が生じないように構成したものである。
【０１０８】
図１４に示すように、第１の射出成形体３０７の接合面に対応する第２の金型部材３０３の表面を所定の大きさの網目状に形成する。実施の形態では、所定の大きさの編目の金属線ネット３５１を、第３の金型部材３５２を介して第２の金型部材３０３の表面に添着するように保持させている。また、実施の形態では、第１の射出成形体３０７を、粒度の異なる複数種類の粉体を含ませて構成するとともに、上記金属線ネット３５１の編目を小さい粉体粒子ないしバインダを通過しうる大きさに設定している。
【０１０９】
また、本実施の形態では、上記金属線ネット３５１は、金型内面を保温するヒータとしても機能するように構成されており、第３の金型部材３５２の外側に引き出したリード線３５３に通電することにより、第１の射出成形体３０７の接合面近傍を所望の温度に加熱することができるように構成している。
【０１１０】
第１の金型部材３０２、第２の金型部材３０３及び第３の金型部材３５２とによって形成される第１の射出成形空間３０５内に上記第１の射出成形材料３０６を射出充填すると、図１７に示すように、上記金属線ネット３５１の網目内ないし第２の金型部材３０３の内面との間に形成される空隙部３５５に小さい粉体粒子３６１ないしバインダ成分が流入させられ、固化させられる。また、射出成形中あるいは射出成形後に、上記金属線ネット３５１に通電して加熱することにより、接合面近傍の第１の射出成形材料３０６を軟化させ、網目内への特定成分の流入を促進できる。
【０１１１】
なお、図における金属線ネット３５１の網目及び粒子は、理解を容易にする大きさに描いてある。この図に示すように、金属線ネット３５１の編目内に、射出成形体３０７の表面近傍に偏析しやすい小径粒子及びバインダが選択的に流入させられる。
【０１１２】
図１５に示すように、上記第１の金型部材３０２、第２の金型部材３０３及び上記金属線ネット３５１を保持した第３の金型部材３５２は、互いに分離できるように構成されている。
【０１１３】
図１５に示すように、上記金属線ネット３５１を第１の射出成形体から離脱させると、金属線ネット３５１に保持された一部の射出成形材料が、第１の射出成形体３０７の接合面から分離される。
【０１１４】
なお、金属線ネット３５１に付着して分離された一部の射出成形材料３６２は、金属線ネット３５１に振動等を与えたり、加熱することにより、金属線ネット３５１から容易に除去できる。
【０１１５】
図１８に示すように、金属線ネット３５１を離脱させた後の上記第１の射出生成体３０７の接合面３２１は、上記金属線ネット３５１の網目が転写されるとともに、一部の金属粒子が表面に露出した状態の不規則な破断面となっている。
【０１１６】
次に、図１６に示すように、上記第１の射出成形体３０７を第１の金型部材３０２に保持させた状態で、第４の金型部材３０４が嵌合されて第２の射出成形空間３０８が形成される。そして、第２の射出成形材料３０９が射出充填されて、第１の射出成形体３０７と第２の射出成形体３１０とが接合面３２１を介して一体化された粉体複合射出成形体３１１が形成される。
【０１１７】
図１８及び図１９に示すように、第１の射出成形体３０７の接合面３２１近傍に特定成分の偏析はなく、また、一部の金属粒子が第１の射出成形体３０７の接合面３２１から露出した状態にあるため、第２の射出成形体３１０を成形すると、各射出成形体の金属粒子間の距離が近接させられて、成分の不連続性が緩和される。このため、脱脂工程及び焼結工程における上記接合面の問題を緩和することが可能となる。
【０１１８】
本実施の形態では、金属線ネット３５１を一種のフィルターとして利用し、射出成形材料の表面に偏析する特定成分を捕捉して除去できるように構成したが、他の種類のフィルター手段を採用することもできる。
【０１１９】
上記フィルター手段の目の大きさや金属粉体との親和性等を設定することにより、金型の表面近傍に偏析しやすい成分を捕捉して、表面における粒子等の偏析を防止することが可能となる。また、凹凸のある網目が接合面に転写されるため、接合面の面積が増加させられて接合面の接合強度も向上する。
【０１２０】
図２０及び図２１に本願発明の第４の実施の形態を示す。
【０１２１】
本実施の形態に係る金型４０１は、第１の金型部材４０２と、第２の金型部材４０３と、この第２の金型部材４０３の内部に出没可能に保持される第３の金型部材４０４とを備えて構成される。これら金型部材によって形成される第１の射出成形空間４０５に第１の射出成形材料４０６を射出充填することにより、図２０に示す略円筒状の第１の射出成形体４０７が形成される。
【０１２２】
次に、図２１に示すように、上記第３の金型部材４０４を上記第２の金型部材４０３の内部に退避させ、第２の射出成形空間４０８を形成する。そして、図２２に示すように、上記第２の射出成形空間４０８に第２の射出成形材料４０９を射出充填し、第１の射出成形体４０７と一体化した第２の射出成形体４１０を形成し、複合射出成形体４１１を得る。
【０１２３】
図２０に示すように、第１の射出成形体４０７の円筒内面に対応する第３の金型部材４０４の型面に、多数の歯部４５１を形成している。第１の射出成形工程において、各歯部４５１の間に形成される各隙間４５２には、第１の射出成形材料４０６が充填される。上記第２の金型部材４０４を下方へ摺動退避させると、上記隙間４５２に入り込んだ第１の射出成形材料は、上記歯部４５１とともに下方へ強制的に移動させられ、第２の金型部材４０３に設けた開口部４５３から金型４０１の外側へ排出される。
【０１２４】
上記第３の金型部材４０４における歯部４５１の内側部分には、ヒーター４６１が内蔵されており、上記歯部４５１の近傍を加熱することができるように構成している。このため、第１の射出成形体４０７が硬化しても、歯部近傍の射出成形材料を軟化させることが可能となる。したがって、上記隙間４５２に射出成形材料を保持した状態で、上記第３の金型部材４０４を下方へ容易に摺動退避させることができる。
【０１２５】
本実施の形態においても、第１の射出成形体４０７の偏析が生じやすい金型近傍部分を除去することが可能となり、接合面近傍における成分の偏析等から生じる上述の問題を解決することが可能となる。
【０１２６】
図２３に本願発明の第５の実施の形態を示す。図２３は、第１の射出成形体５０７と第２の射出成形体５１０の接合面近傍の組織を模式的に示したものである。なお、金型等は、従来の粉体複合射出成形用金型と同様であるので説明は省略する。
【０１２７】
この実施の形態は、第１の射出成形体５０７を形成する第１の射出成形材料５０６に大きな粒径の焼結材料５５１のみを配合する一方、第２の射出成形体５１０を形成する第２の射出成形材料５０９に大きな粒径の焼結材料５５１と小さな粒径の焼結材料５５２を配合ししている。
【０１２８】
一般に、大きな粒子と小さな粒子を配合した射出成形材料を射出成形すると、射出成形体の最外層には、小さな粒子が偏析する傾向にある。本願発明は、上記現象を利用して、接合面近傍の粒子密度を均一化しようとするものである。
【０１２９】
本実施の形態に係る第２の射出成形材料５０９においては、大きな粒子５５１と小さな粒子５５２とに同じ金属成分を採用するとともに、第１の射出成形材料５０６と第２の射出成形材料５０９における、上記金属粉体成分の配合割合をほぼ同一に設定している。すなわち、バインダの配合割合を、第１の射出成形体と第２の射出成形体とで同一に設定している。
【０１３０】
図２３に示すように、第１の射出成形体５０７の接合面近傍には、バインダが偏析しやすいが、第２の射出成形体５１０の接合面近傍には、小さな粒子が偏析しやすい。このため、上記接合面近傍では、金属成分とバインダ成分の偏析現象が打ち消し合い、接合面における金属粒子とバインダとの割合を、他の部分の割合に近づけることができる。
【０１３１】
また、第２の射出成形工程において、射出成形後の保持圧力を高めると、境界面近傍のバインダが他方の成形体の内部へ押し込められるとともに、小さな金属粒子５５２が、大きな金属粒子間５５１の間を通り抜けて、金型によって決定される接合面５２１から第１の射出成形体５０７の内部に入り込む。このため、接合面におけるバインダの偏析現象をさらに緩和することが可能となる。
【０１３２】
図２４から図２７に本願発明の第６の実施の形態を示す。この実施の形態は、接合面に対接する金型部材を変位させ、接合面近傍の成形材料を強制的に変動させるものである。
【０１３３】
本実施の形態に係る金型６０１は、第１の金型部材６０２と、第２の金型部材６０３と、この第２の金型部材６０３の内部に出没可能に保持される第３の金型部材６０４とを備えて構成される。これら金型部材によって形成される第１の射出成形空間６０５に第１の射出成形材料６０６を射出充填する。
【０１３４】
上記第３の金型部材６０４は、所定の成形位置より退避した位置に設定されており、図２５に示すように、第１の射出成形材料６０６が充填された後に、第１の射出成形体６０７に食い込むように変位させられる。これにより、第１の射出成形体６０７の接合面６２１近傍が圧縮変形させられ、接合面６２１近傍における成分偏析を緩和することができる。
【０１３５】
その後、図２６に示すように、上記第３の金型部材６０４を退避させ、第２の射出成形空間６０８を形成する。実施の形態では、上記第３の金型部材６０４の位置を所定の成形位置より退避した位置に設定している。上記第２の射出成形空間６０８に第２の射出成形材料６０９を充填した後、図２７に示すように、上記第３の金型部材６０４を第２の射出成形体６１０に向かって押し込む。
【０１３６】
第２の射出成形材料６０９を第１の射出成形体６０７内に押し込むことによって、接合面が変形ないし変位させられる。これにより、接合面近傍がさらに圧縮され、偏析を緩和することができる。なお、実施の形態では、理解を容易にするため、接合面の変形を大きく描いてある。
【０１３７】
図２８及び図２９に、本願発明の第７の実施の形態を示す。この実施の形態は、接合面７２１に対応する金型７０２の内部に空隙部７６５を設け、第１の射出成形工程後に、この空隙部内に流入させた成形材料を第１の射出成形体内に押し戻し、接合面近傍の成形材料を強制的に流動させるものである。
【０１３８】
本実施の形態に係る金型７０１は、第１の金型部材７０３と第２の金型部材７０２によって形成される第１の射出成形空間７０５に第１の射出成形体７０５を形成する。なお、本実施の形態に係る金型７０１は、基本的には第２の実施の形態と同様であるので、同様の部材についての説明は省略する。
【０１３９】
本実施の形態では、第２の金型部材７０２の内部に、上記射出成形空間７０５に連続する円筒状のシリンダ空間７６２を設けるとともに、このシリンダ空間７６２にピストン７６３を摺動可能に保持する。上記ピストン７６３は、金型外部の圧力印加装置７６４によって空隙部内を摺動させられる。
【０１４０】
第１の射出成形工程において、上記ピストン７６３は、接合面から退避させた状態で保持されており、第２の金型部材７０２の金型面に空隙部７６５が形成されている。第１の射出成形材料７０６を第１の射出成形空間７０５に充填すると、上記空隙部７６５にも上記第１の射出成形材料が充填される。
【０１４１】
上記第１の射出成形材料を充填した後、上記圧力印加装置７６４によって上記ピストン７６３を第１の射出成形体７０７に向かって押し込むと、上記空隙部７６５内の射出成形材料が第１の射出成形体７０７に押し込まれる。すると、接合面７２１近傍の射出成形材料に圧力が作用するとともに金型面に沿って強制的に流動させられ、その一部が接合面７２１の側縁部に設けた空隙部７５２に押し込まれる。
【０１４２】
実施の形態では、第２の金型部材７０２の内部にヒータ７６６を設け、接合面近傍の成形材料の流動性を高めることができるように構成している。これにより、接合面近傍の偏析を解消することが可能となる。
【０１４３】
本陣発明は上述の実施の形態に限定されることはない。第１の実施の形態において、丸棒状部材によって、第１の射出成形体の接合面を掘り返すように変形させたが、接合面の表面に凹凸を付与するのみでもよい。また、凸部の形状の実施の形態に限定されることはなく、種々の形態の凸部を採用できる。また、ローラー状のもので、接合面を慣らすように押圧変形させることもできる。
【０１４４】
また、実施の形態では、接合面調整手段を金型に設けたが、別途の接合面調整手段を設けるとともに、金型の移動等と別個に接合面調整工程を行うこともできる。
【０１４５】
第２の実施の形態において、射出成形体の外周を取り囲むように環状の空隙部を連続的に設けたが、接合面の一部が流入させられる複数の空隙部を間欠的に設けることもできる。
【０１４６】
第３の実施の形態において、フルター部材として金属性ネットを採用したが、小さな穴を多数形成して特定の成分を捕捉できる多孔質状の板材を採用できる。また、上記多孔質の板材を型内に嵌め込んで、捕捉した射出成形材料とともに除去できるように構成することもできる。
【０１４７】
また、第２の金型部材３０３の接合面に対応する型面を、射出成形材料が付着しやすい性状に設定し、型を離脱させる際に、射出成形材料の表面部分を金型に付着させて分離できるように構成することもできる。
【０１４８】
第４の実施の形態において、第４３の金型部材４０４の円筒外周面に連続する歯部４５１を設けたが、複数の歯部を間欠的に設けることもできる。
【０１４９】
第６の実施の形態において、接合面全体を押圧変形させるように構成したが、接合面の一部を押圧変形させるように構成することもできる。
【０１５０】
第７の実施の形態において、接合面に対応する金型内に一時的に保留した成形材料を第１の成形体に押し込むように構成したが、接合面の側部の金型内に設けた空隙部から成形材料を押し込むように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２】図１における第１の金型部材と第２の金型部材を分離させた状態を示す断面図である。
【図３】図２における　ＩＩＩ−ＩＩＩ　線方向から第２の金型部材の底面を見た図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線方向から第１の金型部材及びこれに保持される第１の射出成形体を見た図である。
【図５】本願発明の第１の実施の形態において、第２の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図６】第２の金型部材の要部を示す断面図である。
【図７】図６における　ＶＩＩ−ＶＩＩ　線に沿う断面図である。
【図８】
図６における　ＶＩＩＩ　−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図８に示す丸棒状凸部によって第１の射出成形体の接合面に形成された穴部の断面図である。
【図１０】凸部よって変形させられた第１の射出成形体の表面近傍の内部組織を模式的に示す断面図である。
【図１１】本願発明の第２の実施を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図１２】図１１に示す金型の要部の拡大断面図である。
【図１３】本願発明の第２の実施の形態において、第２の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図１４】本願発明の第３の実施の形態を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図１５】図１４に示す金型部材を分離させた状態を示す断面図である。
【図１６】本願発明の第３の実施の形態において、第２の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図１７】図１４に示す接合面近傍の内部状態を模式的に示す拡大断面図である。
【図１８】図１５に示す接合面近傍及び第３の金型部材の内部状態を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１６に示す接合面近傍の内部状態を模式的に示す断面図である。
【図２０】本願発明の第４の実施の形態を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２１】図２０に示す第３の金型部材を変位させた状態を示す断面図である。
【図２２】本願発明の第４の実施の形態において、第２の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２３】本願発明の第５の実施の形態における接合面近傍の内部状態を模式的に示す断面図である。
【図２４】本願発明の第６の実施を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２５】図２４に示す状態から、第３の金型部材を第１の射出成形体に押し込んだ状態を示す断面図である。
【図２６】本願発明の第６の実施の形態において、第２の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２７】図２６に示す状態から、第３の金型部材を第２の射出成形体に押し込んだ状態を示す断面図である。
【図２８】本願発明の第７の実施を示す図であり、第１の射出成形工程を行う場合の断面図である。
【図２９】図２８に示す状態から、射出成形材料を接合面に押し込んだ状態を示す断面図である。
【符号の簡単な説明】
１０２　金型
１０３　金型
１０４　金型
１０５　第１の射出成形空間
１０６　第１の射出成形材料
１０７　第１の射出成形体
１０８　第２の射出成形空間
１０９　第２の射出成形材料
１１０　第２の射出成形体
１１１　粉体複合射出成形体
１１３　接合面調整手段
１１５　接合面調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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