(57)【要約】【課題】  異なる材質が接合する場所において十分な接合強度を備えた複合焼結体を、製造コストをかけることなく製造する。【解決手段】本発明の複合焼結体１の製造方法は、第１の金属粉末材料に第１のバインダを混合した第１成形材料５を、第１金型６の型内に射出成形して第１成形体２を成形し、第１成形体２を第１の金型以上の型容積を有する第２金型７内に装入し、第２金型７を第１のバインダの軟化点以上の温度まで加熱し、加熱された第２金型７の型内における第１成形体２と第２金型７との間に、第２の金属粉末材料と第２のバインダとを混合した第２成形材料１１を射出成形して、第１成形体２に隣接した位置に第２成形体３を成形し、成形された第１成形体２及び第２成形体３を焼結することで、複合焼結体１を製造するものとなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに種類が異なる複数の金属粉末材料を用いてそれぞれ粉末射出成形された複数の射出成形体が互いに接合されてなる複合焼結体を製造するに際しては、
前記複数の金属粉末材料のうち、第１の金属粉末材料に、当該第１の金属粉末材料を結着するために熱可塑性の樹脂から形成された第１のバインダを混合して、第１成形材料を調整しておき、
前記第１成形材料を第１金型の型内に射出成形して第１成形体を成形し、
成形された第１成形体を、前記第１の金型以上の型容積を有する第２金型内に装入し、
前記第１成形体が装入された第２金型を、前記第１のバインダの軟化点以上の温度まで加熱して当該第１のバインダを可塑化し、
前記加熱された第２金型の型内における第１成形体と第２金型との間に、第２の金属粉末材料と、当該第２の金属粉末材料を結着させる第２のバインダとを混合した第２成形材料を射出成形して、前記第１成形体に隣接した位置に第２成形体を成形し、
成形された前記第１成形体及び第２成形体を焼結することで複合焼結体を製造することを特徴とする複合焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高温で成形することを特徴とする請求項１に記載の複合焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高圧且つ長時間で成形することを特徴とする請求項１または２に記載の複合焼結体の製造方法。
【請求項４】
前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高温、高圧且つ長時間で成形することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複合焼結体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属粉末材料に、前記第２の金属粉末材料の粒径を基準として、７０％〜１００％の粒径を備えたものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記第１成形材料及び第２成形材料を調整するに際しては、前記第１のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度（℃）をＴ1とした場合に、前記第２のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度Ｔ2が、０．９×Ｔ1〜１．１×Ｔ1となる樹脂を前記第２のバインダに用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記第１成形材料及び第２成形材料を調整するに際しては、前記第１成形材料中での第１の金属粉末材料の配合率（vol％）をＣ1とした場合に、前記第２成形材料中での第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2を０．９×Ｃ1〜１．１×Ｃ1とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる種類の金属粉末材料を用いてそれぞれ粉末射出成形された複数の成形体が互いに接合されてなる複合焼結体を製造する複合焼結体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属粉末を含む成形体を焼結して金属製品を製造するに際し、金属粉末と有機バインダとを混合、混練し、この混練物を用いて射出成形する金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法が行われている。このＭＩＭ法により製造された成形体は、脱脂処理によりバインダが除去された後、焼結に供される。このとき、組成の異なる２種類の金属粉末を用いて成形体を製造し、それぞれ成形された成形体同士を焼結して接合すれば、種類の異なる金属材料で構成された複合焼結体を得ることが可能となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「第１粉末を主成分とする第１原料粉末を焼結することにより得られた第１部材と、該第１粉末よりも焼結開始温度の高い第２粉末を主成分とする第２原料粉末を焼結することにより得られた第２部材とを少なくとも備え、隣り合う部材同士が焼結により一体的に接合された複合焼結体であって、上記第１部材及び上記第２部材のうちの少なくとも該第２部材には、該第２部材の要求特性を確保しうる範囲内の配合量で、他方の部材の主成分をなす粉末が含まれていることを特徴とする金属複合焼結体」が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、「第１の金属粉末と有機バインダとを含む第１の組成物と、前記第１の金属粉末を構成する第１の金属材料と組成および結晶構造が異なる第２の金属材料で構成された第２の金属粉末と有機バインダとを含む第２の組成物とを用いて、異種金属の複合成形体を得る成形工程と、前記複合成形体を雰囲気ガス中で焼成し、複合焼結体を得る焼成工程とを有し、前記焼成工程において、前記第２の金属材料が、前記雰囲気ガスの原子を取り込んで固溶体となる際に、その結晶構造が、前記第１の金属材料と同じ結晶構造に転移するように、前記雰囲気ガスの種類を設定することを特徴とする複合焼結体の製造方法」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９２８７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−８４１６５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、上述した特許文献１や特許文献２の技術では、第１の成形原料と第２の成形原料とが異種材料で形成されているため、これらの材料で形成された成形体同士の接合部に空隙や欠陥が残留しやすくなる。そのため、特許文献１や特許文献２の技術を用いても、満足できる接合強度を備えた複合焼結体が得られない可能性はある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、異種材料で形成された成形体同士を、異なる材質が接合する場所において十分な接合強度で接合することができる複合焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の複合焼結体の製造方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の複合焼結体の製造方法は、互いに種類が異なる複数の金属粉末材料を用いてそれぞれ粉末射出成形された複数の射出成形体が互いに接合されてなる複合焼結体を製造するに際しては、前記複数の金属粉末材料のうち、第１の金属粉末材料に、当該第１の金属粉末材料を結着するために熱可塑性の樹脂から形成された第１のバインダを混合して、第１成形材料を調整しておき、前記第１成形材料を第１金型の型内に射出成形して第１成形体を成形し、成形された第１成形体を、前記第１の金型以上の型容積を有する第２
金型内に装入し、前記第１成形体が装入された第２金型を、前記第１のバインダの軟化点以上の温度まで加熱して当該第１のバインダを可塑化し、前記加熱された第２金型の型内における第１成形体と第２金型との間に、第２の金属粉末材料と、当該第２の金属粉末材料を結着させる第２のバインダとを混合した第２成形材料を射出成形して、前記第１成形体に隣接した位置に第２成形体を成形し、成形された前記第１成形体及び第２成形体を焼結することで複合焼結体を製造することを特徴とする。
【０００８】
なお、好ましくは、前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高温で成形するとよい。
なお、好ましくは、前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高圧且つ長時間で成形するとよい。
なお、好ましくは、前記第１成形体に比べて、前記第２成形体をより高温、高圧且つ長時間で成形するとよい。
【０００９】
なお、好ましくは、前記第１の金属粉末材料に、前記第２の金属粉末材料の粒径を基準として、７０％〜１００％の粒径を備えたものを用いるとよい。
なお、好ましくは、前記第１成形材料及び第２成形材料を調整するに際しては、前記第１のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度（℃）をＴ1とした場合に、前記第２のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度Ｔ2が、０．９×Ｔ1〜１．１×Ｔ1となる樹脂を前記第２のバインダに用いるとよい。
【００１０】
なお、好ましくは、前記第１成形材料及び第２成形材料を調整するに際しては、前記第１成形材料中での第１の金属粉末材料の配合率（vol％）をＣ1とした場合に、前記第２成形材料中での第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2を０．９×Ｃ1〜１．１×Ｃ1とするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の複合焼結体の製造方法によれば、異種材料で形成された成形体同士を、異なる材質が接合する場所において十分な接合強度で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の製造方法の手順を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る複合焼結体１の製造方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態の複合焼結体１の製造方法を模式的に示したものである。
図１に示すように、第１実施形態の複合焼結体１の製造方法は、互いに種類が異なる複数の金属粉末材料を用いてそれぞれ粉末射出成形された複数の射出成形体（後述する第１成形体２及び第２成形体３）が互いに接合された複合焼結体１を製造するものとなっている。
【００１４】
具体的には、第１実施形態の製造方法は、第１工程〜第４工程の４つの製造ステップを経て、複合焼結体１を製造するものとなっている。
第１工程は、第１の金属粉末材料を用いた射出成形で第１成形体２を成形するものであって、第１成形材料５を第１金型６の型内に射出成形することで第１成形体２を拡散接合に先立って成形するものとなっている。また、第２工程は、先に成形された第１成形体２を、第１金型６以上の型容積を有する第２金型７内に装入し、第１成形体２が装入された第２金型７を、第１のバインダの軟化点以上の温度まで加熱して、接合に先だって第１のバインダを可塑化するものである。なお、この第１金型６以上の型容積を有する第２金型７とは、第１金型６と同じ型容積を有するか、第１金型６より大きな型容積を有するものである。さらに、第３工程は、第１成形体２に隣接した位置に第２成形体３を射出成形するものであって、加熱された第２金型７の型内における第１成形体２と第２金型７との間に、第２の金属粉末材料と第２のバインダとを混合した第２成形材料１１を射出成形する工程となっている。さらにまた、第４工程は、可塑化した第１のバインダにより接合し合った第１成形体２と第２成形体３とを焼結により拡散接合するものとなっている。
【００１５】
次に、本実施形態の複合焼結体１の製造方法を構成する各工程について説明する。
第１工程は、第１成形材料５を第１金型６の型内に射出成形して第１成形体２を予備的に成形するものとなっている。
この第１工程に用いられる第１金型６は、左金型６Ｌと右金型６Ｒとを左右に組み合わせて構成されており、複合焼結体１のうち、第１成形体２の外形に対応した型が左右の金型の衝合面に設けられている。つまり、本実施形態の場合であれば、直方体形状とされた複合焼結体１のうち、左側の半分が第１成形材料５で形成され、左側の半分が第２成形材料１１で形成されている。そのため、第１成形材料５を用いて第１成形体２を形成する際には、左金型６Ｌには直方体の外形に対応して凹状に形成された金型が用いられるが、右金型６Ｒには凹凸のない平坦な面状の金型が用いられる。
【００１６】
また、第１金型６の内部には、金型を加熱可能な加熱手段１２が設けられており、金型の外部から加熱手段１２に電力を供給することで金型を加熱できるようになっている。
さらに、第１金型６には、図示は省略するものの、金型の外部から第１成形材料５を型内に供給可能とする材料供給口が形成されており、第１工程ではこの材料供給口から左金型６Ｌと右金型６Ｒとの間に形成された型内に第１成形材料５が供給される。
【００１７】
第１成形材料５は、第１成形体２を形成するものであり、第１の金属粉末材料と、この第１の金属粉末材料を結着する第１のバインダとを有している。
第１の金属粉末材料は、第１成形体２を主に構成するものであり、鋼やステンレスなどの金属粉末、ニッケル合金やクロム合金などの合金粉末、または金属粉末と合金粉末の混合物から構成されている。なお、本実施形態の第１成形材料５にはSUS316の粉末が用いられている。
【００１８】
第１の金属粉末材料は、分級するなどして粒度調整されており、平均粒径が５〜１５μｍとされている
第１のバインダは、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、フタル酸エステル、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルバナワックス、モンタン酸ワックス、ウレタン化ワックス、及び無水マレイン酸変性ワックスより選ばれる少なくとも１種以上から構成されている。
【００１９】
上述した第１の金属粉末材料と第１のバインダとは、混合後の第１成形材料５に対する第１の金属粉末材料の配合率Ｃ1が４０vol％〜７０vol％、好ましくは５０vol％〜７０vol％となるように配合されている。第１成形材料５に対する第１の金属粉末材料の配合率Ｃ1を４０vol％〜７０vol％、好ましくは５０vol％〜７０vol％とすれば、第２金型７での成形時に金型を加熱した際、適度に軟化して第１、第２成形体同士２、３が結着しやすくなる。また、このような配合率であれば、第２成形体同士２、３が軟化しすぎて変形することもない。
【００２０】
上述した第１の金属粉末材料及び第１のバインダを混合して形成された第１成形材料５を、上述した第１金型６の型内に粉末射出成形することで、第１成形体２が形成される。
このときの粉末射出成形の条件、言い換えれば第１工程を行う際の条件は、第１金型６を加熱せずに、言い換えれば金型の温度を常温（室温）とし、左金型６Ｌと右金型６Ｒとの間に900〜1100bar（実施形態では1000bar）の圧力を1sec〜3secに亘って加えて、第１成形体２を成形するものとなっている。
【００２１】
このようにして第１工程において成形が終了した第１成形体２は、第２工程に送られ、第２工程で加熱される。
第２工程は、本実施形態の場合であれば、第１金型６よりも型容積が大きな第２金型７内に第１成形体２を装入し、この第１成形体２が装入された第２金型７を第１のバインダの軟化点以上の温度まで加熱して、第１のバインダを可塑化するものとなる。
【００２２】
第２金型７は、第１金型６と同様に左金型６Ｌと右金型６Ｒとを左右に組み合わせて構成されたものであり、内部には金型を加熱可能な加熱手段１２を有するものとなっている。この第２金型７が、第１金型６と異なる点は、第１金型６が複合焼結体１のうち第１成形体２の外形に対応した型を備えているのに対し、第２金型７が複合焼結体１のうち第１成形体２及び第２成形体３の外形に対応した型を備えている点である。つまり、本実施形
態の第２金型７の内部に形成される型は、第２成形体３の分だけ第１金型６よりも型容積が大きく形成されている。
【００２３】
なお、第１金型６と第２金型７に、同じ型容積の金型を用いてもよい。例えば、第１金型６を用いた第１成形体２の射出成形の後に、この第１金型６をそのまま第２金型７として用いて、第２成形体３の射出成形を行うこともできる。
本実施形態の第２金型７の場合であれば、左金型６Ｌは、第１金型６も第２金型７も同じであるが、右金型６Ｒは第１金型６と第２金型７とで全く形状が異なっている。つまり、第１金型６の右金型６Ｒが凹凸のない平坦な面状に形成されているのに対し、第２金型７の右金型６Ｒは第２成形材料１１で形成された右側の半分の外形に対応すべく凹状に形成されており、右金型６Ｒの凹状に形成された部分で第２成形体３を成形するようになっている。
【００２４】
第２工程では、上述した第１金型６の内部から第１成形体２を取り出し、取り出した第１成形体２を第２金型７の内部に装入する。このとき、第２金型７の内部では、第１成形体２の側方に空間が形成され、この空間に第２成形材料１１を射出成形することで、第１成形体２の側方に第２成形体３が形成されることになる。
ところで、本発明の複合成形体の製造方法は、第２成形体３の成形に先立って、第１成形体２に含まれる第１のバインダを可塑化するために第２金型７を加熱することを特徴としている。
【００２５】
この第２金型７の加熱は、第１のバインダの軟化点以上の温度であって、第１の金属粉末材料の融点を上回らない温度に第２金型７を加熱するものである。具体的には、第２金型７を加熱する際の温度は、第１金型６よりも高い温度であって、６０℃〜２００℃とされるのが好ましい。このような加熱温度に第２金型７を加熱すれば、さまざまな組成のバインダを使用しても、第１成形体２に含まれる第１のバインダが可塑化し、可塑化した第１のバインダが次工程で射出成形される第２成形体３との接合を補助するため、第４工程で拡散接合したときに糊状物質やロウ材を用いなくても第１成形体２と第２成形体３との接合強度を高めることが可能となる。つまり、この第３工程における第２金型７の加熱は、第４工程の拡散接合をより高強度で行うための工程ということもできる。
【００２６】
第３工程は、第１成形体２の側方に隣接した位置に第２成形体３を射出成形するものであって、加熱された第２金型７の型内に形成された空間に、第２の金属粉末材料と第２のバインダとを混合した第２成形材料１１を射出成形する工程となっている。
第２成形材料１１は、第１成形体２に対する１成形材料の場合と同様に、第２成形体３を形成するものであり、第２の金属粉末材料と、この第２の金属粉末材料を結着する第２のバインダとを有している。
【００２７】
第２の金属粉末材料も、第１の金属粉末材料と同様に、鋼やステンレス、あるいはニッケル合金やクロム合金などの金属粉末または合金粉末から構成されたものであるが、第１の金属粉末材料とは異なる種類の金属粉末または合金粉末を用いたものとなっている。なお、本実施形態の第２成形材料１１にはSUS420の粉末が用いられている。
第２の金属粉末材料も、分級するなどして粒度調整されており、平均粒径が５〜１５μｍとされている
第２のバインダも、第１のバインダと同様に金属粉末や合金粉末に対する結着性を備えたものであり、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、フタル酸エステル、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルバナワックス、モンタン酸ワックス、ウレタン化ワックス、及び無水マレイン酸変性ワックスより選ばれる少なくとも１種以上から構成されている。
【００２８】
上述した第２の金属粉末材料と第２のバインダとは、混合後の第２成形材料１１に対する第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2が４０vol％〜７０vol％、好ましくは５０vol％〜７０vol％となるように配合されている。第２成形材料１１に対する第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2を４０vol％〜７０vol％、好ましくは５０vol％〜７０vol％とすれば、第２成形体３として十分な強度を備えた成形体を得ることができ、第２金型７から第２成形体３を取り出したり射出成形したりしても破損することがない。
【００２９】
上述した第２の金属粉末材料及び第２のバインダを混合して形成された第２成形材料１１を、上述した第２金型７の型内、つまりすでに成形された第１成形体２と第２金型７との間に粉末射出成形することで、第２成形体３が形成される。
このときの粉末射出成形の条件、言い換えれば第３工程を行う際の条件は、左右の金型間に900〜1100bar（実施形態では1000bar）の圧力を1sec〜3secに亘って加えて、第２成形体３を成形するものとなっている。
【００３０】
なお、第１成形材料５及び第２成形材料１１を調整するに際しては、第１のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度（℃）をＴ1とした場合に、第２のバインダを構成する樹脂のガラス転移点温度Ｔ2が、０．９×Ｔ1〜１．１×Ｔ1となる樹脂を第２のバインダに用いるのが好ましい。このようなガラス転移点温度を備えた第１のバインダ及び第２のバインダを用いれば、第２工程において第２金型７を加熱する際に、第１のバインダが可塑化し、可塑化した第１のバインダを介して第１成形体２と第２成形体３とが確実に接合させることができる。
【００３１】
また、第１成形材料５及び第２成形材料１１を調整するに際しては、第１成形材料５中での第１の金属粉末材料の配合率（vol％）をＣ1とした場合に、第２成形材料１１中での第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2を０．９×Ｃ1〜１．１×Ｃ1とするのが良い。例えば、図１の例であれば、第１成形材料５に対する第１の金属粉末材料の配合率は、６０vol％となる。ここで、第２成形材料１１中での第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2は、「０．９×６０vol％」〜「１．１×６０vol％」、つまり５４vol％〜６６vol％となる。このように第２の金属粉末材料の配合率Ｃ2を０．９×Ｃ1〜１．１×Ｃ1とすれば、第１成形材料５と第２成形材料１１との間で、熱膨張や熱収縮の状態が等しくなり、第１成形体２と第２成形体３との間で分離が生じにくくなる。
【００３２】
なお、この「配合率」とは、第１の金属粉末材料と第１のバインダとで成る第１成形材料５に対して、第１の金属粉末材料がどの程度の体積割合で配合されているかを、百分率で示したものとなっている。
さらに、第３工程において第１成形体２の側方に第２成形体３を成形する際には、第２成形材料１１をより高温、長時間且つ長時間で成形するのが好ましい。このようにすれば、第１成形体２に強固に接合した状態で第２成形体３が成形され、拡散接合を行う前に第１成形体２と第２金型７とを高強度に接合することが可能となる。
【００３３】
さらにまた、第１の金属粉末材料には、第２の金属粉末材料の粒径を基準として、７０％〜１００％の粒径を備えたものを用いるのが好ましい。このようにすれば脱脂・焼結時の収縮率が近くなるため、異種材料間に欠陥が発生しにくくなり、焼結後の界面強度を上げることができる。
なお、上述したように第１金型６と第２金型７に同じ金型を用いる場合は、第１〜第３の工程を殆ど時間差無く、言い換えれば第１〜第３の工程をほぼ同時に行っても良い。この場合、第１金型６及び第２金型７として共通で用いる金型に、第１成形材料５を射出する射出口と、第２成形材料１１を射出する射出口とをそれぞれ設けておき、それぞれの射出口からそれぞれの成形材料をほぼ同時に射出成形（混色同時成形）してもよい。
【００３４】
さらに、混色同時成形で複合焼結体を成形する場合は、第１金型６及び第２金型７として共通で用いる金型を、予め第１のバインダの軟化点以上の温度に加熱しておくと良い。このようにすれば、混色同時成形においても異種材料で形成された成形体同士を、十分な接合強度で接合することができる。
このようにして第３工程で第２成形材料１１を第１成形体２と第２金型７との間に射出成型したら、第４工程において第１成形体２と第２成形体３との拡散接合が本格的に行われ、複合焼結体１を効率良く得ることが可能となる。
【００３５】
つまり、第４工程は、可塑化したバインダにより接合し合った第１成形体２及び第２成形体３を焼結により拡散接合するものである。具体的には、この第４工程は、加熱炉１３などを用意しておき、この加熱炉１３中に成形された第１成形体２及び第２成形体３を入れ、加熱炉１３を用いて第１成形体２及び第２成形体３を加熱するものとなっている。加熱炉１３の内部は、真空にされていても良いし、不活性ガスなどのガス雰囲気に調整され
ていても良い。また、加熱炉１３で第１成形体２及び第２成形体３を加熱する温度は、金属粉末や合金粉末の種類によって変化するものの、１１００℃〜１６００℃、好ましくは１３００〜１４００℃とされている。さらに、加熱炉１３で第１成形体２及び第２成形体３を加熱する時間は、１ｈｒ〜６ｈｒ、好ましくは２ｈｒ〜４ｈｒとされている。第３工程においてこのような温度及び時間で第１成形体２及び第２成形体３を加熱すれば、可塑化した第１のバインダにより第１成形体２と第２成形体３とが接合し合う。そして、第４工程において、第１成形体２と第２成形体３との接合面から第１の金属粉末材料に含まれる金属元素及び第２の金属粉末材料に含まれる金属元素がそれぞれ拡散して第１成形体２と第２成形体３との接合がより高強度となり、複合焼結体１を高強度に接合することが可能となる。
【００３６】
上述した第１工程〜第４工程を備えた製造方法で複合焼結体１を製造すれば、第２工程で可塑化した第１のバインダが第１成形体２と第２成形体３との接合に用いられるため、成形体同士が強い接合強度で接合し合った複合成形体を簡単に得ることが可能となる。
【実施例】
【００３７】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明の複合焼結体１の製造方法が有する作用効果を、更に詳しく説明する。
実施例及び比較例は、第１成形材料５を用いて第１成形体２を成形後に、第２金型７に第１成形体２を移し替え、第２金型７を加熱し、第２金型７内に第２成形材料１１を射出成形し、最後に第１成形体２及び第２成形体３を拡散接合したものである。これに対して、比較例は、第２金型７を加熱せずに拡散接合したものとなっている。
【００３８】
実施例及び比較例に用いた金属粉末材料は、SUS316L、SUS420F、２％のニッケルを含む鉄合金である。また、これらの金属粉末材料に配合される第１及び第２のバインダには脂肪酸エステル（いずれも表１中に記号Ａ、Ｂで示す）を用いた。なお、金属粉末材料の粒径は、7〜10μｍであり、第１のバインダの軟化点は１３０℃を下回る温度とされている。
【００３９】
【表１】
2016211042.tif 000003
【００４０】
なお、表１中の「成形体１」の「金型温度」は第１工程において第１金型６を用いて第１成形体２を成形する際の温度であり、「成形体２」の「金型温度」は第２工程において第２金型７を加熱する際の温度である。
また、表１の「評価」の欄に記載された「成形体」は、可塑化したバインダにより接合し合った第１成形体２及び第２成形体３の接合性を評価した結果を示すものである。具体
的には、成形体の曲げ試験を実施し、切断箇所が異種材料の接合部にあるか、それ以外の場所にあるかで判断した。
【００４１】
さらにまた、表１の「評価」の欄に記載された「焼結体」は、焼結体の接合性を、拡散接合された試料を、「引張強さ」を用いて評価したものである。なお、「引張強さ」は、異種材料間のそれぞれの材料が持つ強度、つまりそれぞれの金属粉末材料だけで形成された成形体同士の引張強さのうち、低い方と同等以上の強度があれば合格とした。
表１を見ると、第２金型７を加熱せずに、第１金型６と同じ温度の15℃（室温）のままで第２成形材料１１を射出成型した比較例１では「評価」の「成形体」は×の評価結果となっている。これに対し、第２金型７を第１金型６より高いか、同じ温度である130℃で加熱した実施例１〜実施例３では、「評価」の「成形体」がいずれも○の評価結果となっている。
【００４２】
このことから、第１金型６で第１成形材料５を射出成型して第１成形体２を成形後、第２金型７を加熱しつつ第２金型７で第２成形材料１１の射出成型を行えば、接合強度に優れた複合焼結体１を製造できることが分かる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００４３】
なお、上述した実施形態では、第１金型６と第２金型７に、異なる金型部材を用いた例を挙げたが、第１金型６と第２金型７は、第１成形体２の射出成形に用いられる金型と、第２成形体３の射出成形に用いられる金型とを区別して表現したものであり、両者に金型部材として同じものを用いてもよい。例えば、第１金型６を用いた第１成形体２の射出成形の後に、この第１金型６をそのまま第２金型７として用いて、第２成形体３の射出成形を行うこともできる。また、第１金型６の一部を引き抜き自在に形成しておき、第１金型６を用いた第１成形体２の射出成形の後に、第１金型６の一部を引き抜き、一部が引き抜かれた第１金型６を第２金型７として用いて、第２成形体３の射出成形を行うこともできる。
【００４４】
さらに、上述した実施形態では、第１金型６を用いた第１成形体２の射出成形と、第２金型７を用いた第２成形体３の射出成形とを、わずかな時間差で行う、あるいは同時に行っても良い。このようにすれば、２色成型法に対しても本発明の技術を適用することが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１  複合焼結体
２  第１成形体
３  第２成形体
５  第１成形材料
６  第１金型
６Ｌ  左金型
６Ｒ  右金型
７  第２金型
１１  第２成形材料
１２  加熱手段
１３  加熱炉
【図１】
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