[发明专利]金属粉末或者陶瓷粉末的造粒及其制法以及以造粒粉末为原料的烧结材料制造方法

说明书

本发明涉及通常将金属粉末、陶瓷粉末压缩形成成形体，对该成形体进行烧结，制造具有刚性的烧结制品的粉末冶金法。更详细地说，本发明涉及成形之前的原料粉末的新造粒方法，将由该造粒方法制备的造粒粉末压缩成形的方法，以及通过对该成形体进行机械加工得到形状更复杂的烧结产品。

将金属粉末造粒并形成金属造粒粉、采用这种造粒粉经压缩成形/脱脂/烧结诸工序形成所需制品的粉末冶金法的基本技术是很久以前开发并在产业界广泛使用的。另一方面，通过机械加工金属的熔制材以给定形状削出的切削加工法是在此之前一直更广泛使用的。

在通过机械加工金属熔制材以给定形状削出的切削加工法中，会产生大量的切削屑。通常，这些切削屑是根据废金属价格的升降、经济方面的原理，通过没有进行描述的填埋等方法进行处理。但是，最近，从环保的角度看，特别是作为解决处理工业废物的问题等的一个方法，与产生大量切削屑的切削加工法相比，大量使用通过具有切削屑产生极少这一优点的粉末冶金法生产的烧结部件正在被认真的研究。

至此，采用粉末冶金法，以有机高分子和有机溶剂作为结合材料对金属粉末的微细粉进行造粒，提高金属粉末的流动性，通过使用这样制得的金属造粒粉，可自动计量和自动成形，这样就可得到更加均质的压缩成形体。然后，通过对该成形体进行脱脂处理并在烧结炉内进行烧结，得到烧结体。在制造通过单轴成形无法得到的复杂形状的烧结体时，在本烧结之前设置预烧结工序，机械加工通过预烧结得到的预烧结体，然后，通过本烧结该机械加工体，制造复杂形状的烧结体。

粉末冶金法中所使用的原料粉末的粒径为从数微米到数十微米这样的宽范围，在粒径为数微米的微粉的情况下，特别是粉末的流动性差，成形体的密度不均，由此造成烧结收缩不均匀，烧结体的尺寸精度比给定值差。为了解决该问题，预先将金属粉末造粒，使用该造粒的粉末进行烧结成形。在对金属粉末的微粉进行造粒的过程中，作为粘结材料，将蜡、丙烯酸树脂、樟脑等不溶于水的有机高分子化合物溶解在二氯甲烷等有机溶剂中使用。如果来自有机高分子化合物的残留碳过剩存在，会引起烧结时的防碍收缩，降低烧结体的机械特性值。为了解决这个问题，必须有去除作为粘结材料使用的蜡、丙烯酸树脂和樟脑等不溶于水的有机高分子化合物的脱脂工序，进而该工序需要特殊的设备和技术，释放出有害的分解气体，或者造成恶臭的产生。并且，有机溶剂存在有着火的危险性、容易气化并释放到大气中、容易造成大气污染的问题。

粉末冶金法的特征之一是通过以任意比例混合多种金属材料，能够很容易地制备具有特殊性质的合金。但是为此必须将形成合金所必须的材料，即比重差别极大的金属粉末，例如钨和铜、钼和铜，进而即使是钨和铝等混合粉末，也必须均质造粒。例如，为了采用喷雾干燥法进行均质造粒，必须用泵吸提由比重差别非常大的金属粉末的混合体和粘结材料形成的浆料状粘性液体，将其供给到高速旋转的喷雾装置。由于这种金属粉末的混合体和粘结材料构成均质浆料状粘性液体，所以存在必须选择在低浓度下具有高粘度的粘结材料这样的问题。

采用喷雾干燥法，向金属粉末的混合体中混合具有作为粘结材料机能的有机高分子化合物和以改善成形时填充性和防止粘着模具为目的的蜡和脂肪酸类，进行造粒，但是在使用这些粘结材料时，存在在烧结之前必须经过脱脂工序的问题。

在铁系合金中以容易塑性变形的粉末作为原料时，为了提高烧结密度，需要在原料金属粉末发生塑性变形程度的高压，例如500～700MPa的高压下成形。因此存在在制造模具时必须选择能耐如此高压的模具钢材这样的问题。

成形操作基本上是从单轴方向加压并成形。但是，最近，为了采用具有组装成滑动结构的复杂构造的模具以获得形状更复杂的成形品的努力一直在进行，这种努力也是有极限的。为了获得更复杂的形状，可考虑机械加工成形品。但是，存在由于成形品强度低造成的无法承受切削工具旋转所带来的破坏力的问题，或切削工具的摩擦热引起成形体发生膨胀和破裂的问题。

除了以钨系金属粉末为原料的情况，为了制备通过压缩成形无法得到的复杂形状的制品，可在本烧结之前在比通常烧结温度还低的低温下制备预烧结体，对该预烧结体进行机械加工。但是，伴随着该机械加工产生的切削屑不适宜再循环利再，所以存在必须进行填埋处理的问题。

为了解决上述诸多问题，在本发明中，粘结材料使用具有溶胶粘度在浓度为2％时为300mPa.s以上的粘度的天然高分子多糖类，特别希望是天然高分子多糖类中的一种的高粘度琼脂。