(57)【要約】  本発明は、均等に分布した開放気孔率を有する構成要素を得るように増強された金属射出成形プロセスがその基本的根幹に含まれる、流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素（１）を製造するための方法に関する。このような流れ制限部材は、例えばシリンダと相対的な運動を行うピストンにより構成される密閉型圧縮機などの、機械的システムの静圧気体軸受まで流れる気体の流量を調節するように寸法決定された一定の気孔率を伴う少なくとも１つの絞り部分を有する少なくとも１つの多孔質構成要素（１）を含む。本発明は同様に、粉末射出成形または多材料部品の粉末射出成形により得られる多孔質構成要素（１）の使用および生産において、多孔質構成要素（１）が高密度材料層を伴う流れ制限部材、すなわち、多孔質構成要素（１）を通る流れが発生するはずの流れ方向に対し平行な外側表面上に全く開放気孔を伴わず、コアの多孔質構造と干渉することなく軸受システム内に挿入できるようになっている（二重気孔率）流れ制限部材である、多孔質構成要素の使用および生産にも関する。本発明は同様に、多孔質構成要素（１）とそのハウジングの間に存在する封止にも関する。
2015536381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型圧縮機に応用される静圧気体軸受内の流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素（１）を製造するための方法において、
このような構成要素が、
ステップｉ）：ａ）金属粉末の一部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物で構成された有機結合剤を含む少なくとも１つの調製物を均質化するステップと；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た少なくとも１つの調製物を顆粒化するステップと；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た少なくとも１つの顆粒化された調製物を、少なくとも結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップと；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型のキャビティに充填するステップと；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を、金型のキャビティ内に完全に充填されるまで圧縮するステップと；
ステップｖｉ）：熱プロセスおよび化学プロセスのうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも一回のステップで有機結合剤を除去するステップと；
ステップｖｉｉ）：ステップｖｉ）内で得た材料を、少なくとも材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度まで予備焼結するステップと；
ステップｖｉｉｉ）：ステップｖｉｉ）で得た成形済み材料を、多孔質構成要素（１）の少なくとも１つの中央部分において実質的に５％より大きい開放気孔の相互連結マトリクスを促進する温度で、制御された形で焼結するステップであって、先行するステップと同時に行なうことのできるステップと；
を含む、粉末射出成形技術を通して得られる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップｉ）の調製物が、鉄、ニッケル、ステンレス鋼ＡＩＳＩ３１６Ｌ、３０４または１７−４ＰＨなどの少なくとも一部の金属粉末を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項３】
ステップｉ）の調製物が、異なる結晶粒径を有する金属粉末を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項４】
ステップｉ）の調製物が、金属粉末および有機結合剤を２０体積％〜８０体積％の比率で含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項５】
ステップｖｉ）由来の有機結合剤の除去が、一部の液体において、少なくとも１時間、２０℃〜６０℃の範囲内の温度で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項６】
ステップｖｉ）由来の有機結合剤の除去が、プラズマ支援炉または従来の抵抗炉内で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項７】
予備焼結のステップｖｉｉ）が、４００℃〜１２００℃の範囲内の温度で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項８】
ステップｖｉｉ）が、従来の炉内、真空炉内、またはプラズマ支援真空炉内で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項９】
ステップｖｉｉｉ）が、炉内において、少なくとも７００℃〜１３００℃の範囲内の温度で実施される、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１０】
密閉型圧縮機に応用される静圧気体軸受内の流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素（１）を製造するための方法において、
二重気孔率の多孔質構成要素（１）が、
ステップｉ）：ａ）金属粉末の第１の部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物を含む有機結合剤を含む２つの異なる調製物を均質化するステップと；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た少なくとも２つの異なる調製物を別個の段階で顆粒化するステップと；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た顆粒化された調製物を結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップと；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型キャビティに充填するステップと；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を、完全に充填されるまで金型のキャビティ内に射出するステップと；
ステップｖｉ）：ステップｉｉｉ）で得た第２の材料を、射出下にありインサートを伴う金型を使用することによってか、または２つのスプールを伴う射出機およびステップｉｉｉ）で得た両方の材料の同時射出を使用することによって射出するステップと；
ステップｖｉｉ）：熱プロセスおよび化学プロセスのうちの少なくとも１つを使用することによって、少なくとも一回のステップで有機結合剤を除去するステップと；
ステップｖｉｉｉ）：ステップｖｉｉ）内で得た材料を、後続するステップのために、材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度で予備焼結するステップと；
ステップｉｘ）：ステップｖｉｉｉ）で得た成形済み材料を、多孔質構成要素（１）の外側部分上で５％未満の残留気孔率までの焼結を通した高密度化を促進しかつ同時に多孔質構成要素（１）の内側部分で５％よりも実質的に高い開放気孔の体積百分率を保つ温度で、制御された形で焼結するステップであって、先行するステップと同時に行なうことのできるステップと、
を含む、多材料部品の粉末射出成形を通して得られる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
異なる結晶粒径を有する粉末が使用され、より細かい粉末が、多孔質構成要素（１）の外側のより高密度の部分内で使用され、より大きい結晶粒径を有する粉末が多孔質構成要素（１）のコア内で使用される、ことを特徴とする請求項１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１２】
類似の結晶粒径の粉末が使用され、多孔質構成要素（１）の外側部分では、焼結ステップ中に液相形成元素も同様に使用される、ことを特徴とする請求項１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１３】
液相形成元素が、ホウ素、リンおよび銅という材料のうちの少なくとも１つにより構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１４】
多孔質構成要素（１）の外側部分上では、ステップｉｘ）中に高レベルの高密度化を達成することのできる材料が使用され、
多孔質構成要素（１）の内側部分上では、ステップｉｘ）中に低レベルの高密度化を達成できる材料が使用される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１５】
使用される金属材料が、鉄およびステンレス鋼；ニッケルおよびステンレス鋼；銅およびステンレス鋼から選択される、ことを特徴とする請求項１４に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１６】
多孔質構成要素（１）が、干渉、糊着、封止の利用、嵌合向け幾何形状を通して静圧気体軸受内に挿入され得るか、または静圧気体軸受システム内への密閉挿入のためにネジ込み可能である、ことを特徴とする請求項１および１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１７】
請求項１または１０の一項に記載の方法によって得られる、ことを特徴とする多孔質構成要素（１）。
【請求項１８】
静圧気体軸受内で使用するための多孔質制限部材である、ことを特徴とする多孔質構成要素（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機などの機械的システムの静圧気体軸受内における気体流体流の分布を制限し制御することを目的とする多孔質構成要素を得るための増強された粉末射出成形プロセスＭＩＭに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、住宅用、商業用および産業用冷蔵庫、冷凍庫およびエアコンなどの冷凍設備の気体圧縮機における用途のために、電気モータによって駆動されるピストンおよびシリンダセットを使用することが極めて一般的である。
このタイプの気体圧縮機において見られる技術的な難題は、ピストンとシリンダ間に直接的接触が全く起こらないようにすることにある。
したがって、ピストンとシリンダの間の相対的運動に起因して、ピストン−シリンダセットの可動表面間に設置された流体を用いてピストンを担持し、可動部品同士の接触およびその早期摩耗を回避することが必要になった。
【０００３】
概して、静圧気体軸受が効率的に機能するためには、圧縮機内の高圧領域に由来する圧縮流体の流量を絞ることのできる流れ制限部材 (flow restrictor)を使用し、ピストンとシリンダ間の間隙内の気体圧が比較的低く特定の利用分野に適切なものとなる必要がある。
換言すると、このような絞りは、文書により開示されている通り、圧縮機内の高圧領域に由来する圧縮気体の流量の制御および負荷損失を通して軸受領域内の圧力を削減または制御できるようにすることを目的としている。
軸受領域内の減圧を提供するためのリストリクターの実現を可能にするために、すでに複数の実施形態が開発されてきた。
例えば、特許文献１は、多孔質媒体を含むリストリクターにおいて、圧縮リングと共に多孔質ストリップが使用されるリストリクターについて記載している。
このタイプの構成の欠点は、圧縮リングの生産において寸法上の高い精度が必要とされ、こうして、寸法上の精度が高くなればなるほど機械的構成要素を製造するためのコストが高くなることを理由として、生産プロセスがさらに高価なものになる、という点にある。
別の米国特許の特許文献２は、シリンダが内部に挿入されるスリーブと共に複数のリストリクターに由来する隔離され閉鎖されたチャンネルを形成する、シリンダの外側壁の上に配置されたマイクロチャネルによって形成されるリストリクターについて記載している。
前述の特許の場合と同様、このタイプの構成の欠点は、生産コストをさらに高くするスリーブ生産時の精度要件にある。
この技術のもう１つの欠点は、マイクロチャネルで形成されたこのタイプの構成が圧縮機内に見られる粒子または汚れによる目詰まりを起こしやすいという事実に起因する。
したがって、汚れは機器の適正な機能を妨げると考えられることから、流体がいかなる種類の汚れも無い状態でリストリクターに到達することを保証するために、フィルタが必要とされる。
特許文献３は、レーザーを利用して生成されるシリンダ壁上に配置された微小な孔で構成されるリストリクターについて記載している。
ここでもまた、微小孔の生成には高い精度が求められ、このため、市場競争力のある価格での圧縮機の生産が妨げられる可能性がある。
さらに、微小孔は、圧縮機内に見られる粒子または汚れにより目詰まりを起こす可能性もある。
したがって、今までのところ、優れた信頼性、性能、利用可能性を有すると同時にコストも低い、気体圧縮機のピストンとシリンダ間の軸受の中で使用される気体流の絞りを提供するための効率の良い満足のいく解決法は、未知である。
したがって、本発明は、部品の粉末射出成形および焼結の技術から適応された処理経路を通して生産可能である精製多孔質材料を、流体流を制御するために使用することによって技術的に可能になる、このギャップを埋めるための解決法について記述するものである。
【０００４】
技術的には、工学系において、「多孔質材料」という表現は、具体的利用分野に応じて異なる体積百分率、サイズ、分布を有する気孔が体積内に存在することによって材料の工学的機能が可能になっている場合に、使用される。
一部の材料が、生産プロセスの帰結として残留気孔を有するものの気孔がその工学的機能を果たすのに必要でない場合、これらの気孔は、利用分野に悪影響を与えないのであれば許容可能とみられ、それらが意図された用途または利用分野において材料の性能にマイナスの影響を及ぼすのであれば望ましくないものとみなされる。
気孔のタイプに関して、材料は、構造的支持体として使用可能な閉鎖気孔を有する材料、あるいは例えば中でも流入制御、濾過、触媒支持体、断熱および防音、潤滑油被着など、主として流体の輸送が必要である場合に使用可能な開放気孔を有する材料に分類することができる。
多孔質材料を生産するために使用されるプロセスは、材料の特性、例えば（閉鎖または開放）気孔率、体積内の気孔の体積百分率、サイズおよび形状、気孔の分布均一性および相互連結性を画定する。
【０００５】
開放気孔を有する構造は、複製、制御された材料堆積（ＩＮＣＯＦＯＡＭ）、ラピッドプロトタイピング技術、粉末冶金技術、例えば焼結ステップ中に除去される（金属またはセラミック）マトリクス粉末と組合わされた犠牲相（スペースホルダー）を含む粉末混合物の焼結などの加工経路によって形成可能である。
閉鎖気孔を伴う材料は、金属マトリクスと中空要素（「シンタクチックフォーム」）の組合せ、発泡剤と合金粉末の混合物の圧密、容器内に単に注ぎ込んだ粉末の焼結、鋳造金属内への直接的な気体注入または鋳造金属内への気孔形成剤の添加などによって生産可能である。
【０００６】
長年にわたり、多孔質材料の生産のための複数の代替的加工方法が、提案されてきた。
しかしながら、特定の意図をもつ利用分野、すなわち密閉型圧縮機内の静圧気体軸受用の流体流制御については、多孔質構成要素のコストは低いものでなければならない。
したがって、高い自動化レベルと容易な制御を伴う高生産性プロセスを通して、大量の同等の部品としてこれらの構成要素を生産することが可能であると考えらえる。
この目的で、粉末冶金技術は、高い潜在性のある加工技術である。
提案されている多孔質構成要素において同時に求められる高い開放気孔率と高い負荷損失に起因して、精製多孔質構造を生成することが必要であり、こうして、粉末射出成形と呼ばれる代替的な粉末冶金技術において使用されるものなどの気孔サイズの狭い分布を可能にするために狭い結晶粒径分布を有する細かい粉末を使用する必要性がもたらされる。
この技術は、非常に細かい粉末および狭いサイズ分布の使用に起因して、焼結が不完全である場合すなわち未焼部分の焼結による著しい高密度化を回避するために充分な低い温度で行なわれた場合の気孔の構造を含めた、全ての微細構造要素を含む一般的な精製微細構造の獲得を可能にする。
したがって、多孔質構成要素の体積内に均一に分布しそれを通した負荷損失および流れの精密な制御を可能にする細かい（数マイクロメートル）開放気孔を高い百分率で伴う多孔質構成要素を得ることが可能であり、ここでこの多孔質構成要素は流れ制限部材である。
本明細書中に記載の利用分野すなわち多孔質本体の生産とは異なり、粉末射出成形技術は、工学部門において、使用される非常に細かい粉末（典型的には、粉末生産プロセスに応じて約１〜４０マイクロメートルの平均サイズを有する粉末）が示す高い焼結能力のために高密度の構成要素（低い残留気孔率）を得ることを可能にする技術として公知であるということを強調しておくことが重要である。
典型的には、正規の条件で実施された粉末射出成形は、５％の未満の体積百分率の残留閉鎖気孔（互いに連通していない）を伴う構成要素を導く。
しかしながら、本発明において示されている通り、正しく選択された粉末原料および適切な加工パラメータの使用を通して、本発明において意図されている工学的機能、すなわち密閉型圧縮機内のシリンダ−ピストンセットの静圧気体軸受のための気体流体流の精密な制御を可能にする多孔質リストリクターとしての用途を有する多孔質構成要素の生産に好適な気孔率および気孔サイズを有する焼結された多孔質材料を得ることが可能である。
【０００７】
金属射出成形（ＭＩＭ）は、プラスチック射出成形の多用途性および生産性と金属材料に固有の特性とを組合わせたものであることから、極めて魅力的なプロセスとなっている。
粉末射出成形プロセス（以下ＰＩＭと呼ぶ）は、セラミック粉末、複合材そしてさらに近年では金属粉末などの粉末状の原料から材料を生産するための技術の中でも傑出したものである。
より具体的には、（マトリクス１軸加圧成形、押出加工および糊着などの、従来利用されている技術を考慮した上での）粉末射出成形がもつ利点の１つは、その形状において高い幾何容量を伴う部品を生産する能力にある。
これらの部品は、他のプロセスによって生産された場合、その形状にこのような複雑性を与えるために多くの追加の作業を必要とする。
【０００８】
現在、この成形プロセスに基づいて製造された製品を取入れる潜在的市場としては、本質的に、質量および寸法が小さく高密度化率が高い、大規模な生産を必要とする部品が含まれる。
換言すると、粉末射出成形プロセスによって得られる材料および部品が供給される主要な市場は、主として、自動車、歯列矯正、防衛および兵器、電気−電子機器市場と同様、医療業界でもある。
【０００９】
プロセスの観点から見ると、ＰＩＭは基本的に、金属射出成形（ＭＩＭ）プロセスおよびセラミック射出成形（ＣＩＭ）技術に分割される。
手短かに言うと、粉末射出成形プロセスの基本原理は、２つの工業的に確立した技術、すなわちポリマー射出および従来の粉末冶金にある。
要約すると、（セラミックおよび／または金属）粉末を、他の有機物質（例えばパラフィンおよびポリプロピレン）と共にポリマーで形成された有機系と混合する。
こうして、これらの有機製品は、得るべき部品（構成要素）の形状を有する何らかの金型のキャビティを充填するために、金属、セラミック粒子（粉末）またはその両方の混合物の負荷を輸送するためのビヒクルとして使用される。
【００１０】
現在、工学的実践においては、金属射出成形プロセス（ＭＩＭ）が使用される場合に得ることが意図される材料は、従来の粉末冶金、すなわち１０倍大きい平均粒子サイズ（およそ１００μｍ）を有する粉末のマトリクス１軸加工圧成形を通して生産された焼結材料に比べた場合、硬度、強度および延性などの構成要素の機械的特性における有意な改善を（使用される細かい粉末の高い易焼結性に起因する残留気孔率の減少を通して）可能にする、高密度の（すなわち低い残留気孔含有量を有する）金属材料である。
【００１１】
より具体的には、現在利用されているＰＩＭプロセスは、粉末粒子間の接点の形成および高温での焼結中のこれらの接点の増大を通して材料の気孔を完全に除去しようとするものである。
その一方で、射出成形後の構成要素の高温での焼結は、得られた最終部品内の寸法的変動と歪みを導き得る強い体積収縮を結果としてもたらす。
高い易焼結性を有する粉末の使用に加えて、高い高密度化（低い残留気孔百分率）を有する構成要素を得るためには、概して、射出される元素の「未焼」密度は高いものでなければならない。
すなわち、射出用供給原料内に存在する固体粒子の負荷は、可能なかぎり高いものであるべきである。
こうして、粉末射出成形においては、粉末射出成形下で生産される構成要素の利用分野がこれらの特性を求めることから、高い幾何学的精度で、最終的高密度材料の品質に到達するために気孔の存在は最小限に抑えるよう試みられている。
現在の主要な利用分野としては、なかでも骨移植、歯列矯正器、手術道具の構成要素、銃器、自動車部品がある。
【００１２】
現在粉末射出成形において実践されていることとは異なり、本発明が網羅する方法は、例えば原料の損失を可能なかぎり削減すること、所望される化学組成の精確な制御を容易にすること、機械加工作業を除去すること、優れた表面仕上げ、容易に自動化される生産プロセス、高純度で得られる製品などの利点を提供することによって、ＰＩＭ技術に基づく気孔形成の特性を有用かつ増強された形で利用しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，９０１，８４５号
【特許文献２】米国特許第６，２９３，１８４号
【特許文献３】国際公開第２００８／０５５８０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、例えば気体圧縮機のピストンとシリンダの間で静圧気体軸受に応用される、低レベルの流量においてさえ精確かつ再現性ある形で気体流の絞りを可能にすることのできる、粉末射出成形により生産される流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素を供給することを目的とする。
【００１５】
本発明は同様に、粉末射出成形プロセスを通して、５〜５０ｃｍ3／分などの低レベルの流量においてさえ精確かつ再現性ある形での気体流の絞りを可能にする、静圧気体軸受において利用するための多孔質構成要素の低コスト生産を通して達成される。
【００１６】
本発明の目的は同様に、温度および粉末材料の組合せを介した一次気孔率の詳細な制御を含む、粉末射出成形を通して多孔質構成要素を製造する方法によっても達成される。
【００１７】
本発明の目的は、さらに、気体流の制御を担う多孔質構成要素内部の多孔質構造を変更することなく、例えば干渉を介して軸受上に構成要素を固定できるようにする全く開放気孔を伴わない高密度の外側層を有する多孔質構成要素を粉末射出成形を通して生産するための方法によって達成される。
【００１８】
本発明は同様に、異なる利用分野で使用されるべき内部に多孔質構成要素が挿入されている機械的システムとこの多孔質構成要素との界面上で封止の不具合無く固定できる多孔質構成要素の製造方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の目的は、密閉型圧縮機に応用される静圧気体軸受内の流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素を製造するための方法において、
構成要素が、
ステップｉ）：ａ）金属粉末の一部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物で構成された有機結合剤を含む少なくとも１つの調製物を均質化するステップと；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た少なくとも１つの調製物を顆粒化するステップと；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た少なくとも１つの顆粒化された調製物を、少なくとも結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップと；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型のキャビティに充填するステップと；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を、金型のキャビティ内に完全に充填されるまで一定の速度および圧力で圧縮するステップと；
ステップｖｉ）：熱プロセスおよび化学プロセスのうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも一回のステップで有機結合剤を除去するステップと；
ステップｖｉｉ）：ステップｖｉ）内で得た材料を、少なくとも材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度まで予備焼結するステップと；
ステップｖｉｉｉ）：ステップｖｉｉ）で得た成形済み材料を、多孔質構成要素（１）の少なくとも１つの中央部分において実質的に５％より大きい開放気孔の相互連結されたマトリクスを促進する温度で制御された形で焼結するステップであって、先行するステップと同時に行なうことのできるステップと；
を含む粉末射出成形技術を通して得られる方法を提供することによって達成される。
【００２０】
本発明の目的はさらに、密閉型圧縮機に応用される静圧気体軸受内の流れ制限部材として使用すべき多孔質構成要素を製造するための方法において、
二重気孔率の多孔質構成要素が、
ステップｉ）：ａ）金属粉末の第１の部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物を含む有機結合剤を含む２つの異なる調製物を均質化するステップと；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た少なくとも２つの異なる調製物を別個の段階で顆粒化するステップと；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た調製物を結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップと；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型キャビティに充填するステップと；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を、完全に充填されるまで金型のキャビティ内に一定の速度および圧力で射出するステップと；
ステップｖｉ）：ステップｉｉｉ）で得た第２の材料を、射出下にありインサートを伴う金型を使用することによってか、または２つのスプールを伴う射出機およびステップｉｉｉ）で得た両方の材料の同時射出を使用することによって射出するステップと；
ステップｖｉｉ）：熱プロセスおよび化学プロセスのうちの少なくとも１つを使用することによって、少なくとも一回のステップで有機結合剤を除去するステップと；
ステップｖｉｉｉ）：ステップｖｉｉ）内で得た材料を、後続するステップのために、材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度で予備焼結するステップと；
ステップｉｘ）：ステップｖｉｉｉ）で得た成形済み材料を、多孔質構成要素の外側部分上で５％未満の残留気孔率までの焼結を通した高密度化を促進しかつ同時に多孔質構成要素の内側部分で５％よりも実質的に高い開放気孔の体積百分率を保つ温度で、制御された形で焼結するステップであって、先行するステップと同時に行なってよいステップと、  を含む、
多材料部品の粉末射出成形技術を通して得られる方法を提供することを通して達成される。
【００２１】
本発明は、次に、添付図の図面に表わされている一実施例に基づいて、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】粉末射出成形を通して得た多孔質構成要素の実施例を示す。
【図２】本発明の第１の好ましい実施形態の斜視図である。
【図３】本発明の第２の好ましい実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明において多孔質材料を製造するための方法は、特定の所望の利用分野に必要な特徴を有する多孔質構造、すなわち換言すると、静圧気体軸受が求める気体流体の均一分布のための多孔質構成要素（流れ制限部材）を得ることを可能にするように本明細書中の本発明において改良された粉末冶金技術の一変形形態である粉末射出成形（ＰＩＭ）である。
【００２４】
これらの利用分野の１つは、圧縮機の静圧気体軸受に見い出され、その軸受は、シリンダの内部でピストンの線形運動をバランスのとれた状態に保つことのできる気体層を介して達成される。
このため、ピストンの担持に関与する気体の量は恒常であることが求められており、流体流量を制御するためには、流量を調節できるようにするだけでなく担持されるべきシステム内での流れの均一分布も可能にする均質な多孔質構造を伴う多孔質構成要素１を使用することが必要である。
多孔質リストリクターと呼ばれる多孔質構成要素１の開発および使用すべき粒状材料の対も同様に、本発明の方法によって網羅される。
【００２５】
多孔質構成要素１は、例えば圧縮機のピストンおよびシリンダ対の間の静圧気体軸受の中への気体流量を精確に制御するため、例えばセラミック、金属または他の任意の多孔質材料で構成されてよい。
材料は、優れた耐薬品性、特に耐食性を示し、腐食ひいては気孔の形態の変化の結果としての、多孔質構成要素の特性の変化を導く劣化を回避しなければならない。
【００２６】
使用可能な複数の材料としては、ステンレス鋼が含まれる。
多孔質構成要素１は、粉末射出成形を用いて製造可能であるが、これは、このプロセスが、より良い気孔率制御、比較的低い流量での気体流の再現性および低い生産コストを提供するからである。
したがって、流量は、好ましくは（ただし必ずしもそうでなくてもよいが）、５〜５０ｃｍ3／分の範囲内であってよい。
【００２７】
したがって、本発明の利点は、粉末冶金技術を通した加工に典型的な利点、例えば原料の損失の可能なかぎりの削減；材料の化学的組成の容易かつ精確な制御；優れた表面仕上げ、容易に自動化される生産プロセス；高純度で得られる製品；制御された均質な気孔率の達成、などである。
【００２８】
これらの特性は、現在市場に存在する他の加工技術に比較した場合の本発明の方法のいくつかの特徴に起因して、粉末射出により成形された焼結構成要素の中で得ることができる。
このような方法（ＰＩＭ）は、高い生産コストを追加することなく、気孔率レベル、気孔サイズおよび構成要素の体積全体を通した気孔の均質な分布を均質に制御することを可能にする。
これらの特性の１つは、１〜４０マイクロメートルの範囲内の粒度を有する細かい粉末の使用にあり、粒度の分散は好ましくはかなり狭く、こうして、得られた多孔質溝の直径は小さく多孔質構成要素１の断面全体にわたり充分に分布することになる。
【００２９】
この粉末射出成形プロセスのもう１つの特性は、射出質量（鋳造有機物質と粉末の混合物）の低い粘度に起因して、このような質量が流体の挙動に類似した挙動を有し、適用された応力を完全に全ての方向および全ての側に搬送するという点にある。
こうして、射出中の構成要素の体積全体にわたり確実に応力が均一に分布され、このような体積上での密度勾配の形成が回避され、焼結段階の間の等方性収縮が保証されることになる。
【００３０】
この粉末射出成形プロセスの第３の特性は、原料としての使用されるこれらの粉末のサイズおよび粒度分布の詳細な制御によって、ならびに焼結プロセスにおけるパラメータの調整を通して、気孔のサイズおよび幾何形状を制御する可能性にある。
【００３１】
高い開放気孔百分率を有する多孔質構造の維持を保証するため、本発明は、高密度の機械的構成要素の焼結において一般的に使用される濃度（１２００〜１４００℃）よりも低い、８５０℃〜１２００℃の範囲内の低焼結温度を使用する。
【００３２】
明確さを期して、高密度の機械的構成要素というのは、一定の百分率の残留閉鎖気孔を有する（５体積％未満）にもかかわらず開放気孔を有さず、したがって流体の浸透を受けることのできない機械的構成要素のことである。
【００３３】
静圧気体軸受の長さ全体にわたり流量が可変的である状態で幾分かの制御が求められる場合には、所望の流量でこのような変動を得ることのきる軸受の長さ全体にわたって挿入される異なる流量を有するリストリクターを製造し適用することが可能である。
異なる流量特性を有するこれらの多孔質要素は、それらの生産において使用される金属粉末の特性を変動させることによってか、または射出された構成要素が焼結される焼結温度を変動させることによって、得ることができる。
ここで、各多孔質構成要素１上に明確に異なる気孔率レベルを生成するためには、構成要素がわずかだけ異なっているだけでよいという点に留意されたい。
【００３４】
静圧気体軸受により求められる多孔質構造を設計する上でのこの融通性を考慮すると、粉末射出成形によって製造される多孔質要素１の提供は、経済性において非常に魅力的な技術である。
【００３５】
この点において、本発明の方法は、以下で詳述する次のようなステップを含む： 
ステップｉ）：ａ）金属粉末の第１の部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物を含む結合剤を含む少なくとも１つの調製物を少なくとも１つの均質化点まで均質化するステップ；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た調製物を顆粒化するステップ；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た顆粒化された調製物を少なくとも結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップ；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型のキャビティに充填するステップ；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を、金型のキャビティ内に完全に充填されるまで一定の速度および圧力で圧縮するステップ；
ステップｖｉ）：化学的抽出を用いて、ステップｖ）で得た材料から蝋を除去するステップ；
ステップｖｉｉ）：化学的抽出を用いて、ステップｖｉ）で得た材料から熱可塑性ポリマーを除去するステップ；
ステップｖｉｉｉ）：ステップｖｉｉ）内で得た材料を、少なくとも材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度まで予備焼結するステップ；
ステップｉｘ）：ステップｖｉｉｉ）で得た成形済み材料を、（６％〜５０％の範囲内の）有意な開放気孔百分率を有する焼結体を結果としてもたらす温度で制御された形で焼結するステップ。
【００３６】
本発明における製造方法は、金属粉末の第１の部分と、射出中の粒子を輸送するためのビヒクルとして機能する熱可塑性ポリマーと蝋の混合物とを含む調製物（供給原料）の組成を選択することから始まる。
【００３７】
好ましくは、本明細書中の製造方法は、金属粉末、例えば鉄粉末、ニッケル粉末、銅粉末またはステンレス鋼粉末３１６Ｌおよび１７−４ＰＨを使用する。
【００３８】
金属射出成形プロセスにおいて優れた結果を得るためには、選択された粉末は、特定の特性、例えば高い粒子充填、優れた射出能力および成形される予定の構成要素の形状の保持を補助する能力などを有する必要があるという点に留意されたい。
好ましくは（ただし必ずそうであるわけではないが）、このプロセス中で使用される金属粉末は、事実上全ての粒子が類似の直径を有する狭い結晶粒径分布を有する。
こうして、プロセスの終りまでに得られた多孔質材料の体積内の開放気孔の相互連結されたマトリクスが、非常に小さい直径変動を示すようにすることもできる。
【００３９】
調製物を含み結合剤として機能する熱可塑性ポリマーと蝋の混合物は、成形すべき調製物に対し流動性を保証し、この第１の混合物の均質性を得るのを助けることに関与している。
【００４０】
このタイプのプロセスにおいて使用される結合剤は、概して、低い分子量およびより大きい鎖を伴うポリマーの混合物により構成される。
パラフィン、蜜蝋およびカルナウバ蝋などの低分子量ポリマーは、金属粉末調製物および結合剤の、その成形中の流出を容易にする。
同様に、より大きい鎖のポリマーは、特にプロセスの初期ステップにおいて成形された材料を適切に支持する目的を有する。
これらのポリマーの例は、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびエチルビニルアセテートである。
【００４１】
こうして、好ましくは（但し必ずというわけではない）、このプロセスで使用される結合剤は、熱可塑性ポリマーと蝋の混合物である。
【００４２】
さらに具体的には、本方法中で有機結合剤と粉末の混合物の調製において使用される熱可塑性ポリマーは、射出によって成形される調製物（供給原料）に対して機械的強度を付与することができる（ステップｖ）。
この目的で、調製物の熱可塑性ポリマーは、蝋を除去する第１のステップ中（化学的抽出、ステップｖｉ）にその構造に影響をこうむることがない。
【００４３】
好ましくは、調製物の金属粉末および熱可塑性ポリマーと蝋の混合物の関係が、２０％〜８０％、好ましくは４０％〜６０％の範囲内の比率にあるという点に留意されたい。
【００４４】
調製物（供給原料）用の構成要素がひとたび規定されたならば、これらの調製物は、少なくとも１つの均質化点まで調製物を均質化しようとする本方法のステップｉ）にひき続き入る。
このような均質化点は、空隙の無い充分に均質な調製物を達成しなければならない。
結局のところ、調製物の構成要素内部の均質性は、熱可塑性ポリマーと蝋との混合物と金属粉末の相互作用を増大させる。
【００４５】
この第１のステップｉ）は、Ｚまたはカムタイプの遊星型ミキサーなど、チャンバ全体に等分布した高いせん断速度を可能にするミキサーを使用して実施される。
【００４６】
ステップｉ）内で得た均質に混合された調製物は、ひき続きステップｉｉ）へと入り、ここでこの調製物の顆粒化（またはペレット化）が行なわれ、インジェクターの補給が改善される。
このステップは、ペレタイザーによって実施される。
【００４７】
ひとたび顆粒化されると、ステップｉｉ）で作られた調製物は、ひき続きステップｉｉｉ）へと入り、ここで調製物は少なくとも熱可塑性ポリマーと蝋の混合物の初期溶融温度に至るまで加熱される。
このステップは、後で（ステップｉｖおよびｖ）金型内に挿入されることになる調製物のレオロジーおよび流出特性に有利に作用するために行なわれる。
【００４８】
次に、適正に加熱された調製物はひき続きステップｉｖ）内に入り、ここで金型キャビティに前記加熱された調製物が充填される。
ここで本方法のために選択される金型が、ポリマー射出成形で一般に使用されている金型に比べてより高い圧力そしてより長い冷却時間に耐えることができなければならないという点に留意されたい。
【００４９】
調製物が充填されたステップｉｖ）の金型キャビティは次に、ひき続きステップｖ）に入り、ここでステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物は、金型のキャビティ内に完全に充填されるまで、一定の速度および圧力で圧縮される。
【００５０】
このステップｖ）のためには、成形は、いわゆるインジェクタである従来のポリマー射出成形用に使用されるものに類似した機器ユニットを使用して実施される。
この点において、成形ステップ中、スプールは、材料負荷を圧縮し、こうしてこの材料は圧密され、金型キャビティ全体を充填するようになっている。
このステップｖ）の終りまでに、調製物は、それが射出された金型の形状を有する多孔質構成要素１として圧密され、ここでその形態は、熱可塑性ポリマーと蝋の混合物によって保存されている。
【００５１】
後続するステップｖｉ）は、化学的抽出を用いた、ステップｖ）で得た成形済み調製材料からの蝋の除去を含む。
化学的抽出は、ステップｖ）で成形した材料を一部の流体内に浸漬することであり、その最終目的は、調製物の蝋を溶解させることにある。
この段階の終りまでに、開放気孔構造を有する成形済み材料（その組成内に熱可塑性ポリマーによって凝集させられた金属粉末をなおも含んでいる）が得られる。
この最終的構造は、熱抽出ステップｖｉｉ）を助ける。
好ましくは（但し必ずというわけではない）、ステップｖｉ）の有機結合剤の除去は、一部の液体中で、少なくとも１時間、２０℃〜６０℃の範囲内の温度で行なわれ、このステップには、選択された液体および温度に応じてより長いまたは短かい時間がかかる可能性がある。
【００５２】
その後、ステップｖｉ）で得られた成形済み材料は、ひき続きステップｖｉｉ）に入り、ここで、熱抽出を用いて、材料中に残留する恒温ポリマーが除去される。
この手順は、好適な条件での成形済み材料の加熱とそれに伴う熱可塑性ポリマーの熱分解からなる。
換言すると、成形済み材料は加熱されて活性化をひき起こし、この活性化が熱可塑性ポリマーの重合鎖の漸進的破断を導き、かつ漸進的に抽出されているポリマーの代わりに多孔質構成要素１の形状の保存を保証することのできる初期焼結接点の形成を可能にする。
【００５３】
好ましくは（但し必ずというわけではない）、熱可塑性ポリマーの熱抽出は、プラズマ支援炉または従来の抵抗炉内で成形済み材料を加熱することによって行なわれる。
【００５４】
ステップｖｉｉ）の終りまでに、成形された構成要素の幾何形状中に、まだ初期段階である焼結接点によって弱く結合されている一定量の初期調製物由来の金属粉末粒子を得ることができる。
【００５５】
次に、ステップｖｉｉ）で得られたこの積層状態の金属粉末はひき続き、ステップｖｉｉ）で得られた材料の予備焼結からなるステップｖｉｉｉ）に入る。
本質的に、このステップは、多くの金属粉末粒子間に含まれる中空の空間を除去するためのプロセスの開始を促す。
【００５６】
好ましくは、ステップｖｉｉｉ）は、少なくとも材料を取扱うのに充分な機械的強度を促進する温度までステップｖｉｉ）内で得た成形済み材料を加熱することによって実施される。
【００５７】
こうして、ステップｖｉｉｉ）は例えば、提案されている工学利用分野のために所望される多孔質構造、すなわち流れ制限部材を提供するかまたは取扱いのための機械的強度を可能にするのに少なくとも充分な時間、４００℃〜１２００℃の範囲内の温度で、プラズマ支援炉内または従来の抵抗炉内で実施される。
最終的に所望される特性を得るのに必要な時間は、例えば、予備焼結が行なわれるか否か、さらにはステップｖｉｉｉとｉｘの組合せに応じて、数分乃至数時間の範囲内であってよい。
【００５８】
最後に、ステップｖｉｉｉ）の終了時点で、成形済み材料は、本発明により網羅される方法によって得られる対象である制御された均質な気孔率の材料を提供する目的で、ステップｖｉｉｉ）で得た成形済み材料を制御された形で焼結することを含むステップｉｘ）へと入る。
【００５９】
典型的には、粉末射出成形を通して得られた構成要素の最終気孔率は、熱により活性化される質量輸送を考慮したこの最後の焼結ステップｉｘ）の結果としてもたらされ、粒子内の接点の増大、それらの合体、体積減少および気孔の幾何形状の変化に起因する自由比表面積の減少を、その完全な高密度化に至るまでもたらす結果となる。
【００６０】
この方法において、ステップｉｘ）は次の３つの段階に分割可能である：
段階１：焼結接点の形成。粒子間の接点は「ブリッジ」を形成する。すなわち、物質は接点の領域内で連続した状態になる。この段階では、粒子の大規模な運動（または収縮）は全く存在しない；
段階２：「頸部半径／粒子半径」比の増大につれて、粒子は漸進的にその強度を失なう。この段階で、焼結材料は「連続する」２つの相を有する。すなわち、材料の相（固相）と「中空」相（開放気孔の相互連結されたマトリクス）である。結晶粒径は増大し、新しい微細構造を結果としてもたらす。収縮の大部分はこの段階において発生する。
段階３：気孔の隔離、丸味づけおよび合体が発生する（９０％超の理論的密度）。気孔が主要成分金属中に不溶性の気体を含む場合、完全な高密度化は不可能である。気孔が中空であるかまたはマトリクス中に可溶な気体を含む場合、完全な高密度化が発生し得る。
【００６１】
この方法では、ステップｖｉｉｉ）に由来する成形済み材料は、充分に低い焼結温度を受け、そのため、段階２において焼結はさほど進捗せず段階３に到達せず、最終材料中に開放気孔の相互連結マトリクスを保つ。
すなわち、本発明の方法における焼結は、粉末成形についての技術的現状の焼結プロセスとは異なり、気孔の相互連結性の削減、合体および喪失が発生すると考えられる従来の第３の段階に至らない。
【００６２】
好ましい実施形態において、本発明の方法の終りは、例えば構成要素の多孔質構造および所望の特性が得られる真空炉またはプラズマ支援型真空炉内で実施される焼結プロセスを意味する。
【００６３】
一例として、技術的現状において、粒子空隙の完全な除去、すなわち従来の焼結プロセスを通過した後の最終的材料に固有の１つの特徴である事実上ゼロの空隙気孔率を求めて、ステンレス鋼粉末３１６Ｌまたは１７−４ＰＨの焼結ステップは、通常は１２５０℃〜１３８０℃の範囲内の温度で実施され、鉄粉末およびニッケル粉末については１２００℃〜１３００℃の範囲の温度で実施される。
【００６４】
本発明の多孔質構成要素１を製造するための方法については、ステンレス鋼粉末が使用される場合、焼結は９００℃〜１２００℃の範囲内のより低い温度で実施される。
同様に鉄またはニッケル粉末については、焼結プロセスは、７００℃〜１１００℃の範囲内の温度で行なわれる。
したがって、空隙の除去は最小限に抑えられ、制御された空隙気孔率（６％〜５０％の均一分布した隙間）が残される。
【００６５】
同様に、結合相の量が大きくなればなるほど体積収縮が大きくなるという点にも留意されたい。
したがって、この方法の最大の寸法的変動は、統計的に射出ステップ（ステップｉｖ）にある。
射出ステップ（ステップｉｖ）が、射出された要素中に未焼密度勾配を含む場合には、目的とする気孔率を考慮して意図的または非意図的であり得る変形が焼結中に発生する。
【００６６】
好ましい実施形態において、ステップｉｘ）は、多孔質構成要素の生産のために選択された材料に応じて７００℃〜１２００℃の範囲内の温度で炉内で実施される。
【００６７】
このような理由から、本発明の方法は、技術的現状において公知の焼結プロセスの結果とは異なる結果を得ることを可能にし、得られた構成要素に対し、これまで予期された利点（たとえば幾何学的複雑性の達成および射出された材料の完全な使用）だけでなく、この分野の業界において実施が容易でかつ市場において容易に使用可能である、エネルギー効率の良い均質でかつ制御された気孔率を有する材料を生産するためのプロセスをも追加するものである。
【００６８】
さらに、図２を見ればわかるように、多孔質構成要素１を製造するこの方法は、そのレオロジー特性に起因して、すでに仕上った状態で複雑な幾何学的形状を得る上で多目的なものとなっている。
したがって、最終的多孔質構成要素１の一部の特定の部分中にネジ山などの顕著な幾何形状を得ることが可能である。
幾分かの突出した突起を得ることも同様に可能である。
【００６９】
この方法の１つの極めて有意な利点は、図２により例示されている通り追加の機械加工ステップを必要とせずに幾何形状の変動が達成されるという点にある。
【００７０】
以上のことを考慮すると、本発明に基づく多孔質構成要素１の製造方法は同様に、非常に異なる気孔率を有する領域または層を有する構成要素を含んでいてよい。
すなわち、多孔質構成要素は、内側領域内には比較的大きな気孔率を有し、外側領域内には比較的小さい気孔率さらにはほぼゼロの気孔率を有するように構成されてよい（図３を確認されたい）。
【００７１】
このような構成は、以下の通りに達成され得る：
すなわち、ステップｉ）は２つ以上の調製物の独立した均質化を含んでいてよく、これらの調製物は、別個に顆粒化された（ステップｉｉ）後、予測される最終材料に応じて金型のキャビティに充填するのに使用される（ステップｉｉｉ）。
こうして、選択された構成要素に応じて、例えば２種の調製材料、すなわち金型の外側には焼結温度で高密度になる調製物を、そしてこのような焼結温度で多孔質を維持する別の調製物を金型の内側に射出することが可能である。
この方法によると、ステップｉｘ）の終了時に、縁部に気孔を含まずコア内が多孔質である最終材料を得ることが可能である。
【００７２】
代替的には、異なる結晶粒径を有する粉末状の同じ材料を調製のために使用することも可能である。
したがって、例えば易焼結性がより高い一部のより細かい結晶粒径の粉末が金型の外側に使用され、一部のより大きい結晶粒径の粉末が金型の内側に使用される。
より細かい粉末、すなわちより結晶粒径の小さい粉末は、同じ焼結温度でより高い密度を達成し、一方より結晶粒径の大きい粉末はより低い高密度化、ひいてはより高い気孔率を達成する。
【００７３】
表面層上の気孔率が異なるこれらの構成要素の生産も同様に、粉末射出成形、特に多材料部品の粉末射出成形と呼ばれるタイプ、または同様に２構成要素の粉末射出成形とも呼ばれるタイプ、または最終的に共射出としてのみ公知であるタイプの粉末射出成形を通して可能である。
このプロセスでは、最も多孔質の内側を構成する第１の材料そして、その後高密度の外側被覆を構成する第２の材料が射出される。
【００７４】
次に、多材料構成要素は、多孔質構成要素１のために必要である前述の特定の特性を有することができるように多孔質を維持すべきコア材料の焼成のために予期された温度で焼結される。
この温度において、外側カバーの材料または粉末の易焼結性が大きいことから、このようなカバーは、開放気孔無くより高密度になる、すなわち気孔含有率が実質的に１０％未満となる傾向にある。
【００７５】
言及した２つの領域内で異なる気孔率レベルを有するためには、多孔質構成要素１の各領域内で異なる材料および／または粉末を使用することが必要である（図３を確認されたい）。
したがって、このためには、接合界面上に割れ目を発生させないように、選択された材料の対が焼結適合性を有することが求められる。
同様に、同じ焼結温度について、（図３の多孔質構成要素の内部に置かれた）材料が、外側カバー上に置かれた材料よりも焼結レベルが低いこと、換言すると、内側材料の気孔率が６％〜５０％の範囲内にあり、一方外側材料がそれを超える開放気孔を有していない（６％未満）ことも仮定すべきである。
【００７６】
したがって、多孔質構成要素１が最適な形で機能するのに必要な特性を焼結プロセスの後に有する、あらゆる粉末および／または材料を適用することが可能である。
【００７７】
多数の可能性の中には、使用される粉末がかなり異なる平均粒度を有するのであれば、同じ材料、例えばステンレス鋼を組合わせることも含まれる。
多孔質構成要素１の内部に置かれる粒度のより大きい粉末は、粒子間に存在する単位体積あたりの金属接点の量が少ないため、多孔質構成要素１の外側カバーを射出するのに使用される細かい粉末に比べて易焼結性が低く、したがって、先に言及したとおり、好ましくは６％〜５０％のより高い気孔率レベルをもたらす結果となる。
【００７８】
図３に表わされている多孔質構成要素１の材料の選択のための別の解決法は、構成要素の内側に所望の気孔率レベルを可能にする任意の材料と、選択された理想的な焼結温度で液相を形成しかつ液相を通した焼結を促し、外側に高レベルの高密度化を生成する別の材料の使用によって達成される。
【００７９】
利用可能な多くのもののうちの一例としては、組合せの機能的部分を表わす、多孔質構成要素１の内部のステンレス鋼と、例えばホウ素、リンまたは銅などの液相形成元素を伴う別の鋼の使用がある。
この外側部分はより高い密度とより小さい気孔を有するため、これらはより高い毛管力を有し、こうして液体を保持し、結果としてより低い毛管力を有するより高い気孔率および気孔サイズの内側に向かって液体が移動するのを妨げる。
こうして、微細構造および精確な流量制御という特性を保つことが可能である。
【００８０】
さらに、焼結中に液相を形成し凝固後に（可塑変形する）軟質材料を形成する元素、例えば銅などを使用することによって、干渉による固定という解決法も容易になるが、それは、軟質材料が容易に変形し多孔質リストリクターを封止し、気体流量の制御に関与する多孔質構成要素１の内側部分の多孔質構造を変えることなく、漏出および効率損失が回避されるからである。
【００８１】
多孔質リストリクターとこれが固定されている静圧気体軸受との界面上に脱出経路が存在する場合、漏出が発生するかもしれず、流量制御が困難になり静圧気体軸受の適正な機能を妨害する場合がある。
【００８２】
多孔質構成要素１を静圧気体軸受と結びつける別の方法は糊着である。
ただし、糊着剤（液体接着剤）の使用は、それが毛管力を介して開放気孔の相互連結されたマトリクス内に浸透し気孔を部分的に詰まらせることから、開放気孔の存在下では適切でない。
多孔質構成要素１の多孔質構造内のこの変化は、意図された利用分野におけるその性能を妨害する可能性がある。
本発明において提案され開発された解決法は、多孔質コアとは異なる粒状材料、すなわち射出される構成要素の多孔質コアを構成する粒状材料よりも大きい易焼結性を有しかつ典型的により低い焼結温度を有する粒状材料によって構成された射出供給原料を用いた層の共射出または二重射出／封入を通して多孔質構成要素１の側面上に高密度層を得ることからなる。
こうして、焼結中に、多孔質構成要素の側面上により大きな高密度化が発生する。
このとき、高密度部分は流量制御に参与しておらずその多孔質構造に干渉することなく機械的システム上へのリストリクターの固定を保証するという役割を専ら果たすことから、複数の固定方法（干渉、糊着、タッピングなど）により、多孔質構成要素１を効率良く固定することができる。
【００８３】
最後に、図３の多孔質構成要素の材料を選択するための別の解決法は、内側領域内の例えばステンレス鋼などの異なる易焼結性を有する材料と外側領域内のニッケル粉末とを単に組合わせることである。
【００８４】
以上で説明した多孔質材料の生産方法は、異なる利用分野における用途のための複数のタイプの多孔質構成要素１の生産において使用されてよい。
これに関連して好ましくは、本発明は、静圧気体軸受用の多孔質流れ制限部材の生産において使用される。
【００８５】
通常、静圧気体軸受が有効に機能するためには、圧縮機内の高圧領域に由来する圧縮気体の流量を制限することのできる流れ制限部材を使用して、ピストンとシリンダの間の空隙内に存在する気体圧力がより低く、利用分野にとって適切なものとなるようにすることが必要である。
換言すると、このような絞りは、圧縮機の高圧領域に由来する圧縮気体の流量を絞ることによって、軸受領域上の圧力の削減または制御を可能にしようとするものである。
【００８６】
流れ制限部材は、圧縮機内を内側キャビティから軸受間隙まで流動する気体の流量を絞るように寸法決定された幾分かの気孔率を有する少なくとも１つのリストリクター部分を有する、軸受内のハウジングにリンクされた多孔質構成要素１によって構成される。
したがって、気体は多孔質構成要素１を通って軸受間隙に向かって進み、気体マットレスを形成する。
【００８７】
本明細書中の方法を通して静圧気体軸受用の多孔質流れ制限部材を生産することの主要な利点は、材料の体積上に均質に分布している制御された気孔率を有する流れ制限部材が得られるという点にある。
【００８８】
好ましい実施形態の例について説明した上で、本発明の範囲が、考えられる他の変形形態および利用分野を包含するものであり、添付のクレームの内容によってのみ限定され、この内容には考えられる等価物も含まれることが理解される。
【図１】
2015536381.tif 000003
【図２】
2015536381.tif 000004
【図３】
2015536381.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月23日(2015.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質構成要素（１）を製造するための方法において、
このような構成要素が、
ステップｉ）：ａ）金属粉末の少なくとも一部分およびｂ）熱可塑性ポリマーと蝋の混合物で構成された有機結合剤を含む少なくとも２つの異なる調製物を均質化するステップと；
ステップｉｉ）：ステップｉ）で得た少なくとも２つの異なる調製物を別個の段階で顆粒化するステップと；
ステップｉｉｉ）：ステップｉｉ）で得た調製物を少なくとも結合剤の初期溶融温度まで加熱するステップと；
ステップｉｖ）：ステップｉｉｉ）で得た少なくとも１つの混合物を金型のキャビティに充填するステップと；
ステップｖ）：ステップｉｉｉ）に記載の少なくとも１つの調製物を、インサートを格納する金型のキャビティ内に完全に充填されるまで射出するステップと；
ステップｖｉ）：熱プロセスおよび化学プロセスのうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも一回のステップで有機結合剤を除去するステップと；
ステップｖｉｉ）：ステップｖｉ）で得た成形済み材料を制御された形で焼結するステップと；
を含む、粉末射出成形技術を通して得られる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップｉ）の調製物が、鉄、ニッケル、ステンレス鋼ＡＩＳＩ３１６Ｌ、３０４または１７−４ＰＨなどの少なくとも一部の金属粉末を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項３】
ステップｉ）の調製物が、異なる結晶粒径を有する金属粉末を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項４】
金属粉末が１〜４０μｍの範囲内の粒度を有すること特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項５】
ステップｉ）の調製物が、金属粉末および有機結合剤を２０体積％〜８０体積％の比率で含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項５】
ステップｖｉ）由来の有機結合剤の除去が、一部の液体において、少なくとも１時間、２０℃〜６０℃の範囲内の温度で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項６】
ステップｖｉ）由来の有機結合剤の除去が、プラズマ支援炉または従来の抵抗炉内で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項７】
ステップｖｉｉ）が、４００℃〜１３００℃の範囲内の温度で炉内で実施される、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項８】
ステップｖｉｉ）が、従来の炉内、真空炉内、またはプラズマ支援真空炉内で行なわれる、ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項９】
異なる結晶粒径を有する粉末が使用され、
より細かい粉末が、多孔質構成要素（１）の外側のより高密度の部分の中で使用され、  より大きい結晶粒径を有する粉末が、多孔質構成要素（１）のコア内で使用される、
ことを特徴とする請求項１に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１０】
類似の結晶粒径の粉末が使用され、多孔質構成要素（１）の外側部分上では、焼結ステップ中に液相形成元素も同様に使用される、ことを特徴とする請求項１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１１】
液相形成元素が、ホウ素、リンおよび銅という材料のうちの少なくとも１つにより構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１２】
多孔質構成要素（１）のより高密度の外側部分上では、ステップｉｘ）中に高レベルの高密度化を達成することのできる材料が使用され、
多孔質構成要素（１）の内側部分上では、ステップｖｉｉ）中に低レベルの高密度化を達成できる材料が使用される、
ことを特徴とする請求項１〜７に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１３】
予備焼成ステップが４００℃〜１２００℃の範囲内の温度で行われる、ことを特徴とする請求項１２に記載の多孔質構成要素（１）の製造方法。
【請求項１４】
密閉型圧縮機に応用される静圧気体軸受内で流れ制限部材として使用される請求項１〜１３に記載の方法によって得られる多孔質構成要素。
【国際調査報告】
2015536381.tif 000006
2015536381.tif 000007
2015536381.tif 000008
2015536381.tif 000009
2015536381.tif 000010
2015536381.tif 000011
2015536381.tif 000012
2015536381.tif 000013
2015536381.tif 000014
2015536381.tif 000015