燒結體的制造方法

專利名稱：燒結體的制造方法
技術領域：
本發明涉及燒結體的制造方法。
背景技術：
燒結含有金屬粉末的成型體來制造金屬制品時，作為成型體的制造方法，已知有例如金屬粉末注射成型(MIM :Metal Injection Molding)法，將金屬粉末和有機粘合劑混合，混煉，使用此混煉物注射成型。由MIM法制造的成型體在脫脂處理(脫粘合劑處理)中，有機粘合劑被除去后，通過燒結，形成燒結體。燒成成型體時，將脫脂后的成型體配置在燒成爐內，在減壓下或惰性氣體存在下進行加熱。由此，在金屬粉末的粒子間產生擴散現象，由此，成型體緩慢致密化，直至燒結。然而，脫脂后的成型體一般被裝在叫做“承燒器(setter，承燒板)”的盤狀(板狀)夾具中，按每個承燒器配置在燒成爐內，進行燒成。承燒器由莫來石等各種陶瓷材料構成，有充分的耐熱性。專利文獻1中公開了由含有莫來石的陶瓷材料構成的陶瓷承燒器。但是，如果將上述陶瓷承燒器用于反復燒成工序，由于陶瓷材質缺乏氧，承燒器隨時間劣化，發生開裂、變形等不良狀況，這是個問題。另外，由于陶瓷材質缺乏氧，燒結體的燒結密度不能充分提高，這也是個問題。在先技術文獻專利文獻專利文獻1 特開2002-145672號公報

發明內容
本發明的目的是提供可防止承燒器的劣化且可以制造燒結密度高的燒結體的燒結體的制造方法。通過下述的本發明達到以上目的。本發明的燒結體的制造方法的特征在于，具有成型工序，將含有金屬粉末和有機粘合劑的組合物成型為規定形狀，獲得成型體；以及燒成工序，使用爐內具備含有二氧化硅的夾具的燒成爐，燒成所述成型體，獲得燒結體，在所述燒成工序中，所述燒成爐的爐內氣氛為惰性氣體氣氛，且將爐內壓力控制在0. IkPa以上且IOOkPa以下，并且，在所述燒成工序的升溫過程的中途時機，使所述爐內壓力上升。由此，可以防止承燒器的劣化，且制造燒結密度高的燒結體。在本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述燒成工序中的所述升溫過程的所述中途時機被設定為所述燒成爐的爐內溫度是900°C以上且1200°C以下的時機。通過這樣能夠防止SiO及Si的揮發，可以更加確實防止阻礙基于SiO及Si進行的正常的燒結。
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在本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述燒成工序中的所述升溫過程中具有將所述爐內壓力控制為35kPa以下的第1升溫過程以及將所述爐內壓力控制為超過 35kPa的第2升溫過程。由此，可以高度兼顧防止承燒器劣化和提高燒結體的質量。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，在所述燒成工序中，通過邊對所述爐內進行減壓邊向所述爐內導入惰性氣體來調整所述爐內壓力。這樣，爐內氣氛時常交換，可以將從例如成型體(脫脂體)、爐壁脫離的氣體迅速地排出到外部，可以防止成型體(脫脂體)的污染。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述惰性氣體氣氛是以氬為主要成分的氣體氣氛。氬在惰性氣體中反應性特別低，并且，價格較便宜，容易得到。另外，與空氣的比重差比較小，因此還有在爐內很難不勻的優點。因此，可以防止從成型體(脫脂體)釋放的氣體等不在爐內擴散，存留在成型體(脫脂體)周圍，再次被成型體(脫脂體)吸著。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述金屬粉末是不銹鋼粉末，所述燒成工序滿足在最高溫度1000°c以上且1400°C以下進行0. 5小時以上且8小時以下的燒成條件。由此，可以防止結晶組織膨大到超過需要。其結果，就可以獲得具有微小的結晶組織且機械特性及化學特性優異的燒結體。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，在所述燒成工序后，在氧化性氣氛下對所述含有二氧化硅的夾具進行加熱處理的工序。由此，S^2的還原被抑制，同時使沒有被完全抑制而生成的SiO及Si可以再次被氧化，因此可以更加切實地防止承燒器的劣化。并且，通過在燒成工序中使用實施了再生處理的承燒器，可以制造出更高質量的燒結體。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述加熱處理中的加熱溫度是1200°C以上且1600°C以下。由此，可以不斷防止承燒器的劣化，可靠地使SiO及Si被氧化。本發明的燒結體的制造方法中，優選地，所述加熱處理在加壓后的氣氛中進行。由此，可以更加可靠地防止加熱中的SiO及Si的揮發，并使SiO及Si被氧化。


圖1是示出在間歇式燒成爐(batch-type baking furnace)內配置了裝載于承燒器的脫脂體的狀態的立體圖。圖2是示出在燒成工序中爐內溫度隨時間變化的例子及爐內壓力隨時間變化的例子的圖表。
具體實施例方式以下，參照附圖，針對本發明的燒結體的制造方法的優選實施方式進行詳細說明。本發明的燒結體的制造方法包括配制含有金屬粉末和有機粘合劑的組合物的組合物配制工序；將組合物成型成規定形狀，獲得成型體的成型工序；從成型體中除去有機粘合劑，獲得脫脂體的脫脂工序；使用爐內具有含SiO2(二氧化硅)的承燒器(夾具)的燒
4成爐，燒成脫脂體(成型體)，獲得燒結體的燒成工序。并且，燒結體制造方法的特征是，在燒成工序中，燒成爐的爐內氣氛為惰性氣體， 且爐內壓力設定為0. IkPa以上且IOOkPa以下，并且，在燒成工序的升溫過程中，中途進行調整，以升高爐內壓力。通過這樣的方法可以防止承燒器內的S^2的還原，因此可以防止脫脂體(成型體)的污染。其結果，能夠制造出燒結密度高的燒結體。以下，針對本發明的燒結體的制造方法，依次說明各工序。1、組合物配制工序首先，準備金屬粉末和有機粘合劑，將其用混煉機混煉，獲得混煉物(組合物)。在該混煉物(compound，混合物)中，金屬粉末均勻分散。另外，金屬粉末和有機粘合劑優選使用相互不發生化學反應的物質。作為構成金屬粉末的金屬材料，例如可以列舉為，Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、 Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Sn、Ta、W 或它們的合金。作為合金，例如，可以列舉為，不銹鋼、模具鋼、高速工具鋼、低碳鋼、波明德合金 (Permendur) ,Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金等各種!^e類合金、各種Ni類合金、各種Cr類合金寸。另外，作為不銹鋼，例如，可以列舉為，SUS304、SUS316、SUS317、SUS329、SUS410、 SUS430、SUS440、SUS630 等。而且，也可以混合使用組成不同的2種以上的金屬粉末。由此，可以制造具有通過現有鑄造不能制造的合金組成的燒結體。另外，能夠容易地制造具有新功能、多功能的燒結體，可以謀求擴大燒結體的功能及用途。金屬粉末的平均粒徑沒有特別限制，優選是3μπι以上且30μπι以下左右，更加優選是5 μ m以上且20 μ m以下左右。金屬粉末的平均粒徑是上述范圍內的值，則混煉物的流動性高，可以獲得具有良好成型性(易成型)的混煉物。其結果，在成型工序中，成型體的密度提高，最終可以獲得機械特性及尺寸精度優異的燒結體。另外，平均粒徑比上述下限值小的金屬粉末很難制造。而且，如果金屬粉末的平均粒徑超過上述上限值，則有可能燒結體的結晶組織變大，燒結體的機械特性下降。作為這樣的金屬粉末，例如，可以使用通過霧化法(例如，水霧化法、氣體霧化法、 高速旋轉水流霧化法等)、還原法、羰基法、粉碎法制造的粉末。其中，優選使用通過霧化法制造的粉末。通過霧化法，可以高效地制造極微小的金屬粉末。因此，通過將該金屬粉末用作原料粉末，可以切實地獲得擁有微細結晶組織、機械強度優異的燒結體。另外，用霧化法制造的金屬粉末形成為接近真球的球形狀，因此分散性、流動性優異，在成型時將混煉物填充到成型模中時，可以提高其填充性。因此，在成型工序中，容易形成復雜的、微細形狀的成型體。作為有機粘合劑，可以列舉聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯等苯乙烯類樹脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等聚酯、聚醚、聚乙烯醇或它們的共聚物等各種樹脂、各種蠟、石蠟、高級脂肪酸(例硬脂酸)、高級醇、高級脂肪酸酯、高級脂肪酸酰胺等，可以使用其中1種或兩種以上混合使用。
這其中，作為有機粘合劑，優選以聚烯烴為主要成分。聚烯烴因還原性氣體的分解性比較高。因此，以聚烯烴為有機粘合劑的主要成分使用時，可以在更短時間內切實地進行成型體的脫脂。另外，有機粘合劑的含量優選是混煉物整體的2重量％ (按重量計為2% )以上且20重量％以下左右，更加優選5重量％以上且10重量％以下左右。有機粘合劑的含有率在所述范圍內，從而可以形成成型性良好的成型體，并且，可以提高密度，并使成型體的形狀的安定性等特別優異。另外，基于此，可以縮小成型體和脫脂體的大小之間的差，也就是收縮率。其結果，可以提高脫脂體及燒結體的尺寸精度。另外，混煉物中也可以添加增塑劑。作為該增塑劑，例如，可以列舉為，酞酸酯 (例D0P、DEP、DBP)、己二酸酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯等，可以使用其中1種或2種以上混
合使用。更進一步，在混煉物中，除金屬粉末、有機粘合劑、增塑劑以外，可根據需要添加例如抗氧化劑、脫脂促進劑、表面活性劑等各種添加物。混煉條件根據使用的金屬粉末的組成、粒徑、有機粘合劑的組成及它們的配合量等各種條件而不同，其中一例為可以是混煉溫度50°C以上且200°C以下左右、混煉時間 15分鐘以上且210分鐘以下左右。另外，根據需要，對混煉物進行小球(小塊)化。小球的粒徑優選是例如Imm以上且15mm以下左右。含有金屬粉末和有機粘合劑的組合物也可以不是混煉物形態，也可以是通過各種造粒方法制造的造粒粉形態。這樣的形態可以根據成型工序中的成型方法適當選擇。2、成型工序接著，使混煉物成型，制造與目標燒結體相同形狀的成型體。成型體的制造方法(成型方法)無特殊限定，例如，可列舉金屬粉末注射成型 (MIM =Metal Injection Molding)法、壓縮成型(壓粉成型)法、押出成型法等，其中，優選金屬粉末注射成型法。該MIM法可以通過近終形(接近最終形狀的形狀)來制造比較小型的成型體、復雜且微細形狀的成型體，而且具有充分發揮所使用的金屬粉末的特性的優點。為此，應用本發明可以獲得有效發揮其效果的成型體。以下，作為成型方法的一例，針對用MIM法制造成型體進行說明。首先，適用使用組合物配制工序中獲得的混煉物，用注射成型機注射成型，制造所希望的形狀、尺寸的成型體。此時，通過選擇成型模，也能夠容易地制造復雜形狀的成型體。這樣獲得的成型體是金屬粉末幾乎均勻分散在有機粘合劑中的狀態。所制造的成型體的形狀尺寸是將之后的脫脂及燒結造成的成型體的收縮量估計在內而決定的。作為注射成型的成型條件，根據使用的金屬粉末的金屬組成、粒徑、有機粘合劑的組成及它們的調配量等諸條件而不同，列舉其一為材料溫度優選是80°C以上且200°C以下左右、注射壓力優選是2MPa以上且30MPa以下QOkgf/cm2以上且300kgf/cm2以下)。3、脫脂工序針對成型工序中獲得的成型體，進行脫脂處理(脫粘合劑處理)，獲得脫脂體。
該脫脂處理是通過在例如大氣、氧氣這樣的氧化性氣體、如氫氣、一氧化碳這樣的還原性氣體、如氮氣、氦氣、氬氣這樣的惰性氣體或含有它們中的1種或2種以上的混合氣等氣氛中、或者減壓氣氛中進行熱處理來進行。此時，熱處理的條件根據有機粘合劑的開始分解溫度等而有若干不同，優選在溫度100°C以上且750°C以下左右進行0. 5小時以上且40小時以下左右，更加優選在溫度 150°C以上且600°C以下左右進行1小時以上且M小時以下左右。另外，這樣的通過熱處理來進行脫脂也可以依照各種目的(例如，目的是縮短脫脂時間等)分成多個工序(階段)進行。此時，例如，可以列舉為，前一半在低溫下、后一半在高溫下進行脫脂的方法、反復進行低溫和高溫的方法等。另外，在后述的燒成工序中連續進行脫脂和燒成的情況下，也可以省略只進行脫脂的本工序。而且，脫脂處理也可以通過使用規定溶劑(液體、氣體等流體)使有機粘合劑、添加劑中的特定成分溶出從而進行。另外，有機粘合劑也可以通過脫脂處理進行不完全除去，例如，在脫脂處理結束的時間點，也可以殘留一部分。如上所述，通過形成脫脂體能夠獲得形狀保持性(保型性)優異的脫脂體。4、燒成工序利用燒成爐等對脫脂工序中獲得的脫脂體進行燒成。由此，使脫脂體燒結，獲得燒結體。通過這種燒結，在金屬粉末的粒子間的界面發生擴散，引起晶粒生長，形成結晶組織。基于此，獲得整體上致密且高密度的燒結體。對于燒成爐的形態，例如，可列舉連續爐、間歇式爐等，但不限于此。燒成時，將脫脂體放在盤狀的承燒器上，并按承燒器配置到燒成爐內。圖1是示出在間歇式燒成爐內配置了裝載于承燒器的脫脂體的狀態的立體圖。圖1中表示的燒成爐1包括箱狀的框體2和被設計成覆蓋框體2的一面且可開閉框體2的內部空間的蓋體3。框體2的內部配置有加熱器(未圖示)，能夠加熱框體2的內部。另外，在框體2中，設置了將內部的氣體排出到外部的排氣單元(未圖示)及將氣體導入內部的供氣單元(未圖示)。通過這些排氣單元及供氣單元，可以將框體2的內部氣氛的組成及壓力控制成所希望的條件。作為排氣單元，除了排氣泵這樣的強制排氣單元之外，也使用只是漏氣閥這樣的自發排氣單元。另外，作為供氣單元，可以列舉氣罐、儲氣罐等。在圖1示出的框體2內，設置有盤狀的承燒器4，而且，承燒器4上配置有脫脂體 5。燒成時，關閉蓋體3使框體2內處于封閉狀態后，脫脂體5被裝載到承燒器4上， 并在此狀態下被加熱直到燒結。被用于脫脂體燒成的承燒器一般是由莫來石那樣的含S^2的陶瓷材料構成的盤狀的容器。含有S^2的陶瓷具有優異的耐熱沖擊性，即使是處于高溫加熱的燒成工序中， 也可以切實地防止承燒器的破裂、變形等。為此，這樣的承燒器在能夠用于重復燒成工序這點上是有用的。
一方面具有上述優點，另一方面也存在問題，S卩如果將上記承燒器用于特別是減壓下、還原性氣體氣氛下、惰性氣體氣氛下等非氧化性氣氛下的燒成工序，則隨時間推移會發生劣化、破裂、變形等不良狀況。本發明者針對含有SiO2(二氧化硅)的承燒器(夾具(jig))的劣化機制反復進行銳意研究。結果發現，承燒器中含有的S^2在非氧化性氣氛下焙燒時容易被還原、通過有機粘合劑碳化而生成的脫脂體中的碳和S^2的氧結合，Sio2被還原成sio。Sio比S^2揮發性高，燒成時在燒成爐內飛散，容易附著在成型體表面。本發明者指出，如果諸如SiO這樣的硅類物質附著，則成型體被污染，阻礙正常的燒結。特別是在減壓下進行焙燒時，促進了硅類物質的揮發，因此，使上述問題更明顯。另外，一旦SiO2被還原，則構成承燒器的陶瓷的組成發生變化。因為承燒器被重復使用，所以每次燒成時承燒器中的SiO2慢慢減少，承燒器的機械特性降低。根據上述機制，本發明者找到燒成爐內的最佳條件，通過在該條件下燒成，能夠防止承燒器劣化同時制造高質量的燒結體，終完成本發明。本發明者找到的條件是，燒成爐的爐內氣氛是惰性氣體，且爐內壓力設定為 0. IkPa以上且IOOkPa以下，并且，在燒成時的升溫過程中，在途中進行調整，以提高爐內壓力。如果在這樣的條件下燒成脫脂體，則能夠抑制SiO2的還原，并且，可以一并抑制組合物中的金屬粉末的變質及劣化。其結果，可以兼顧防止承燒器的劣化和提高燒結體的質
量兩方面。另外，通過將爐內氣氛規定惰性氣體氣氛，由于氣氛不具有還原性，因此可抑制 SiO2的還原和金屬粉末的氧化。另外，如果爐內壓力不足上述下限值，則SiO及Si特別容易揮發，阻礙正常燒結。 另一方面，如果爐內壓力上升，雖然能夠抑制SiO及Si的揮發，但與爐內壓力增高相應地爐內的氧分壓上升。并且，如果爐內壓力超過上述上限值，則特別促進金屬粉末的氧化，導致燒結體被氧化。另外，在燒成時的升溫過程中，中途調整提高爐內壓力，從而可以兼顧謀求防止承燒器劣化和提高燒結體品質。作為上述惰性氣體，例如，可列舉氮氣、氦氣、氬氣等，其中，特別是優選氬氣。因為在惰性氣體中氬氣反應性特別低，并且，可以用較低價錢獲得。另外，具有因與空氣的比重差較小而在爐內不易分布不均的優點。因此，可以防止從脫脂體釋放出來的氣體等不在爐內擴散而只滯留在脫脂體的周圍并再次吸附到脫脂體。另外，根據需要，也可以使用以此為主要成分的混合氣體。這種情況下，混合氣體中的惰性氣體的濃度優選占體積的80%以上。另外，如上所述，燒成時的爐內壓力是0. IkPa以上且IOOkPa以下(0. 75Torr以上且750Torr以下)，但優選是0. 5kPa以上且50kPa以下(3. 75Torr以上且375Torr以下)。這里，在燒成工序中爐內溫度隨時間變化的例子及爐內壓力隨時間變化的例子分別如圖2所示。參考此圖2，詳細描述燒成工序。在本實施形態中，作為燒成工序的一例，以將燒成工序的升溫過程分為預備升溫過程&、第1升溫過程S1及第2升溫過程&大致三個升溫過程的情況為例，進行說明。(預備升溫過程&)首先，在預備升溫過程&中，從室溫緩慢升溫，并保持在一定溫度Ttl，從而切實地除去脫脂體中殘存的有機粘合劑。在該預備升溫過程&中的溫度Ttl只要是有機粘合劑分解的溫度即可，優選是例如 500°C以上且700°C以下。另外，溫度Ttl的保持時間根據溫度Ttl適當設定，但優選例如0. 5小時以上且8小時以下，更加優選1小時以上且4小時以下。另外，預備升溫過程&中的爐內壓力Ptl沒有特別限定，0. IkPa以上且IOOkPa以下即可。另外，該預備升溫過程&根據需要進行設置即可，在用于燒成工序的脫脂體中幾乎不殘留有機粘合劑的情況下，也可以省略該過程。而且，在設置或未設置預備升溫過程& 的情況，有機粘合劑并不是完全被除去，例如，殘留如碳這樣的有機粘合劑的構成元素。(第1升溫過程S1)接著，緩慢升高爐內溫度，并保持在一定溫度1\。該第1升溫過程S1中的溫度T1比上述溫度Ttl高，優選在900°C以上且1200°C以下，更加優選在950°C以上且1150°C以下。通過將溫度T1設定在上述范圍內，可以使殘留在脫脂體中的碳和存在于金屬粉末的各粒子表面的氧化物高效地結合。其結果，推進氧化物的還原，脫脂體中的含氧率降低。在這樣的狀態下，金屬粉末的燒結性提高，最終獲得高密度的燒結體。溫度T1和溫度Ttl之差優選在200°C以上且400°C以下。另外，溫度T1的保持時間根據溫度T1適當設定，但例如優選在0. 5小時以上且8 小時以下，更加優選在1小時以上且4小時以下。另外，在進入第1升溫過程S1的同時，降低爐內壓力，使爐內壓力降低到P1。就這樣在第1升溫過程S1中，通過相對降低爐內壓力，可以切實地抑制金屬粉末的氧化。特別是通過使爐內壓力降低到P1,可以有效地除去殘留在脫脂體內部的空氣、二氧化碳、水分等，因此有助于提高燒結體的燒結密度。另外，在該溫度范圍內，SiO2尚難被還原，SiO及Si揮發的可能性小，所以即使低到爐內壓力P1也可以抑制SiO及Si造成的污
^fe O爐內的減壓操作可以在預備升溫過程&的最后階段進行，也可以在從預備的升溫過程&進入到第1升溫過程S1的過程中進行。另外，第1升溫過程S1中的爐內壓力P1優選在35kPa以下。由此，在第1升溫過程S1中，能夠更切實地壓抑金屬粉末的氧化反應，能夠防止燒結體的質量降低。而且，將爐內壓力維持在P1后，在第1升溫過程S1的最后階段使爐內壓力上升。 在高溫的溫度范圍內，容易進行S^2的還原，但通過相對提高爐內壓力，可以抑制SiO及Si 的揮發。特別是，上述溫度T1附近不僅金屬氧化物的還原效率較高，這也是SiA還原開始的溫度。因此，在第ι升溫過程S1的最后階段使爐內壓力上升，從而對于充分降低了含氧率的脫脂體，可以切實地防止生成阻礙其后的燒結的SiO及Si。另外，爐內的升壓操作可以在后述的第2升溫過程&的初始階段進行，也可以在從第1升溫過程S1進入到第2升溫過程&的中途進行。上述升壓操作的結果，將爐內壓力變為P2，并維持在此壓力。升壓操作后的爐內壓力P2優選超過35kPa。通過這樣操作爐內壓力，可以高度兼顧防止承燒器的劣化和提高燒結體的品質。也就是，在升壓前(35kPa以下)，更加確實地抑制金屬粉末的氧化反應，防止燒結體的質量降低，另一方面，在升壓后(35kPa超)，更加確實地抑制要阻礙燒結的SiO及Si的揮發，能夠正常燒結。在第1升溫過程S1中保持的爐內壓力P1與第2升溫過程&中保持的爐內壓力P2 的差沒有特別限定，但優選是IOkPa以上且IOOkPa以下，更加優選20kPa以上且SOkPa以下。另夕卜，將爐內壓力WP1升壓到己時，優選在爐內溫度是900°C以上且1200°C以下的溫度范圍內時進行升壓操作。本發明人發現該溫度范圍是金屬粉末還原結束的溫度范圍與SiO及Si開始揮發的溫度范圍所重復的溫度范圍。并且，根據該溫度范圍，對于本發明， 在燒成工序的升溫過程的中途，在該溫度范圍內使爐內壓力上升，從而可以更加切實地防止正常的燒結被阻礙。另外，上記溫度范圍更加優選在950°C以上且1150°C以下。(第2升溫過程&)接著，更進一步提高爐內溫度，并保持在一定溫度T2。第2升溫過程&中的溫度(燒成溫度)T2比所述溫度T1高，是燒成工序中的最高溫度，可以根據金屬粉末的組成適當設定，但例如在不銹鋼粉末的情況下，優選在1000°C以上且1400°C以下，更加優選在1100°C以上且1300°C以下。在這樣的溫度下，通過燒成脫脂體，可以防止結晶組織膨大至需要以上。其結果，獲得具有微小結晶組織且機械特性及化學特性優異的燒結體。另外，如果燒成溫度低于上述下限值，則整體或部分燒結不充分，因此所得的燒結體的機械特性、表面的粗糙度有可能降低。另一方面，如果燒成溫度超過上述上限值，則燒結過度(超過需要)，有可能結晶組織膨化，所得的燒結體的機械特性下降。另外，溫度T2和溫度T1之間的差優選在100°C以上且400°C以下。另外，燒成時間根據燒成溫度適當設定，但優選例如在0. 5小時以上且8小時以下，更加優選在1小時以上且4小時以下。一方面，將在第2升溫過程&中保持的爐內壓力P2如上所述地設定為超過35kPa， 從而即使爐內溫度T2是高溫，也能夠切實地抑制S^2的還原。基于此，能夠抑制伴隨上述還原產生的SiO及Si附著在金屬粉末的表面后阻礙粒子間的原子擴散。其結果，可以正常燒結，制造高密度的燒結體。經過以上的燒成工序，能夠防止承燒器的劣化，并制造燒結密度高的高品質的燒結體。本發明中，如前所述，優選使用具有將爐內氣體排出至外部的排氣單元和將氣體導入爐內的供氣單元的燒成爐。這些排氣單元及供氣單元可以根據需要協調控制其動作，從而將爐內壓力設定為所希望壓力。這樣的話，爐內氣氛時常交替，因此，能夠迅速向外部排出從例如脫脂體、爐壁脫離的氣體，并能夠防止脫脂體的污染。
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5、承燒器再生工序另外，根據需要，為了將使用過的承燒器變為適合再利用的狀態，可以對承燒器施以再生處理。通過如上所述的燒成工序，能夠抑制SiO及Si的揮發，但不能完全防止承燒器中的SiO2被還原成SiO及Si的反應。因此，在承燒器中殘留容易揮發的SiO。但是，由于承燒器被用于反復燒成工序，因此每次殘留在承燒器中的SiO慢慢揮發，最終承燒器中的SiO完全流失。這樣的話，損壞承燒器的機械特性及耐熱沖擊性，并發生破裂、變形等不良狀況。因此，在本發明中，對燒成工序后的承燒器施以再生處理。承燒器的再生處理也可以通過在氧化性氣氛下對燒成工序后的承燒器實施加熱處理來進行。基于此，承燒器中的SiO被氧化，并再次恢復到Si02。其結果，容易揮發的SiO 向相對的難以揮發的SiA變化，承燒器穩定化。也就是，通過再生處理，抑制SiA的還原，并且可以使未完全抑制而生成的SiO再次被氧化，所以能夠更加切實地防止承燒器的劣化。 并且，通過在燒成工序中使用實施了再生處理的承燒器，可以制造更高品質的燒結體。該加熱處理中的加熱溫度優選為1200°C以上且1600°C以下，更加優選為1300°C 以上且1500°C以下。如果加熱溫度在上述范圍內，則可以既防止承燒器的劣化又確實地使 SiO氧化。另外，加熱時間可以根據加熱溫度適當設定，但優選例如為0.5小時以上且8小時以下，更加優選為1小時以上且4小時以下。作為進行加熱處理的氧化性氣氛，例如，可列舉氧氣氣氛、大氣氣氛等。另外，加熱處理優選在加壓后的氣氛下進行。在加壓后的氣氛下進行，則可以更確實地防止加熱中的SiO的揮發，同時使SiO氧化。加熱處理的氣氛的壓力超過大氣壓即可，優選在150kPa以上，更加優選200kPa以上。在這樣的壓力下，更加確實地抑制SiO的揮發，因此能夠充分地防止承燒器的劣化。如上所述，可以使承燒器再生成為適合再次利用的承燒器。以上，關于本發明的燒結體的制造方法，根據優選實施方式進行了說明，但本發明并不限定于此。實施例1.燒結體的制造實施例1[1]首先，將平均粒徑10 μ m的波明德合金粉末(EPSON ATMIX有限公司制)與聚丙烯和蠟的混合物(有機粘合劑)按照質量比9 1稱量混合，獲得混合原料(組合物)。[2]其次，用混煉機混煉該混合原料，獲得混合物。[3]然后，在如下所示的成型條件下用注射成型機對該混合物進行成型，制作了成型體。成型條件材料溫度150°C注射壓力IlMPa(11 Okgf/cm2)[4]其次，在如下所示的脫脂條件下對獲得的成型體實施熱處理(脫脂處理)，得到脫脂體。脫脂條件加熱溫度500°C加熱時間2小時加熱氣氛氮氣[5]其次，將獲得的脫脂體放在盤狀的承燒器(莫來石陶瓷製)上，按盤配置在間歇式燒成爐內。并且，在以下所示的燒成條件進行燒成，獲得燒結體。而且，所使用的燒成爐構成為排氣泵和氣罐連接，平時，分別連續進行排氣和供氣，從而可以保持爐內壓力一定。燒成條件預備升溫過程爐內溫度T0 600 0C X 1小時爐內壓力P。 7OkPa爐內氣氛氬氣(100% )第1升溫過程爐內溫度1\ :1000°C Xl小時爐內壓力P1JOkPa爐內氣氛氬氣(100% )第2升溫過程爐內溫度T2 1200°C (燒成溫度)X 3小時爐內壓力P2 IOOkPa爐內氣氛氬氣(100% )(實施例2 8)除燒成條件變更為表1所示以外，分別與實施例1同樣地獲得了燒結體。(比較例1 4)除燒成條件變更為表1所示以外，分別與實施例1同樣地獲得了燒結體。(比較例5)除在升溫過程的中途不提高爐內壓力且在以下的燒成條件下進行燒成以外，與實施例1同樣地獲得了燒結體。燒成條件爐內溫度T1 :12000C X 3小時爐內壓力P1JOkPa爐內氣氛氬氣(100% )(比較例6)除將爐內氣氛變更為氮氣(100% )以外，與實施例1同樣地獲得了燒結體。2.燒結體的評價2.1燒結密度的測定針對各實施例及各比較例中獲得的燒結體，測定了各自的燒結密度。并且，燒結密度的測定是通過依照阿基米德法(在JIS Z 2501中規定)的方法來進行。并且，根據以下的評價標準評價了測得的燒結密度。
燒結密度的評價標準◎燒結密度是8. lg/cm3以上〇燒結密度是8. 05g/cm3以上且不足8. lg/cm3Δ 燒結密度是8. Og/cm3以上且不足8. 05g/cm3X 燒結密度不足8. Og/cm3另外，由測得的燒結密度和各鋼種的真密度計算出各實施例及各比較例的相對密度。2. 2含氧率的測定針對各實施例及各比較例中獲得的燒結體，通過氧氮同時分析裝置(oxygen/ nitrogen determinator) (LEC0 公司制造，TC-300 型)測定了含氧率。并且，根據以下評價標準評價了測得的含氧率。含氧率的評價標準◎含氧率特別低〇含氧率稍低Δ 含氧率稍高X 含氧率特別高以上，將2.1及2. 2的評價結果示于表1。表 權利要求
1.一種燒結體的制造方法，其特征在于，具有成型工序，將含有金屬粉末和有機粘合劑的組合物成型為規定形狀，獲得成型體；以及燒成工序，使用爐內具備含有二氧化硅的夾具的燒成爐，燒成所述成型體，獲得燒結體，在所述燒成工序中，所述燒成爐的爐內氣氛為惰性氣體氣氛，且將爐內壓力控制在 0. IkPa以上且IOOkPa以下，并且，在所述燒成工序的升溫過程的中途時機，使所述爐內壓力上升。
2.根據權利要求1所述的燒結體的制造方法，其特征在于，所述燒成工序中的所述升溫過程的所述中途時機被設定為所述燒成爐的爐內溫度是 900°C以上且1200°C以下的時機。
3.根據權利要求1或2所述的燒結體的制造方法，其特征在于，所述燒成工序中的所述升溫過程中具有將所述爐內壓力控制為35kPa以下的第1升溫過程以及將所述爐內壓力控制為超過35kPa的第2升溫過程。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的燒結體的制造方法，其特征在于，在所述燒成工序中，通過邊對所述爐內進行減壓邊向所述爐內導入惰性氣體來調整所述爐內壓力。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的燒結體的制造方法，其特征在于， 所述惰性氣體氣氛是以氬為主要成分的氣體氣氛。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的燒結體的制造方法，其特征在于， 所述金屬粉末是不銹鋼粉末，所述燒成工序滿足在最高溫度1000°c以上且1400°C以下進行0. 5小時以上且8小時以下的燒成條件。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的燒結體的制造方法，其特征在于，具有 在所述燒成工序后，在氧化性氣氛下對所述含有二氧化硅的夾具進行加熱處理的工序。
8.根據權利要求7所述的燒結體的制造方法，其特征在于， 所述加熱處理中的加熱溫度是1200°C以上且1600°C以下。
9.根據權利要求7或8所述的燒結體的制造方法，其特征在于， 所述加熱處理在大氣壓以上的氣氛中進行。
全文摘要
一種燒結體的制造方法。對于該燒結體的制造方法，對含有金屬粉末和有機粘合劑的組合物進行成型，在使用爐內具備含有二氧化硅的夾具的燒成爐進行燒成時，燒成爐的爐內氣氛為惰性氣體氣氛，且將爐內壓力控制在0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在燒成時的升溫過程的中途時機，使爐內壓力上升。
文檔編號B22F3/22GK102240807SQ20111012143
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者中村英文, 石上秀樹 申請人:精工愛普生株式會社