JP3045849B2 - Low thermal expansion alloy composite powder material and its sintered product - Google Patents
Low thermal expansion alloy composite powder material and its sintered productInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、低熱膨張合金複合粉
末材料とその焼結品に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、動力機機部品、電子機器、測定機器、
さらには低温機器等の諸分野において有用な、射出成
形、押出し成形等による簡便な成形が可能な新しい低熱
膨張合金複合粉末材料とその成形焼結品に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low thermal expansion alloy composite powder material and a sintered product thereof. More specifically, the present invention relates to power machine parts, electronic devices, measuring devices,
Further, the present invention relates to a new low thermal expansion alloy composite powder material which is useful in various fields such as low temperature equipment and can be easily molded by injection molding, extrusion molding, etc., and a molded sintered product thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】従来より、低熱膨張合金とし
てNiをベースとした36Niインバー合金や、32N
i−4Coスーパーインバー合金が知られており、たと
えば内燃機関のピストン等の動力部材として、標準尺、
ブロックゲージ等の測定機器材として、バイメタル素
子、サーモスタット素子、IC基板、あるいは低温機器
材等として各種の分野において使用されている。そし
て、これらは、いずれも、溶解、圧延によって鋼材とし
て、あるいは溶解、噴霧によって粉末として製造され、
様々な態様において使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a low thermal expansion alloy, a 36Ni invar alloy based on Ni or 32N
An i-4Co super Invar alloy is known, for example, as a power member such as a piston of an internal combustion engine, a standard scale,
It is used in various fields such as a bimetal element, a thermostat element, an IC substrate, or a low-temperature equipment as a measuring equipment such as a block gauge. And these are all produced as steel by melting and rolling, or as powder by melting and spraying,
Used in various embodiments.
【0003】このようなインバー合金、またはスーパー
インバー合金材料は、その特性において熱膨張係数が普
通鋼の1/5 以下と極めて小さいという特徴を有してい
る。しかしながら、このように優れた特徴を有する合金
材料ではあるが、近年の、より軽く、薄く、小さいとい
う軽薄短小化への要請の高まりとともに、これまでのま
までは新しい時代の技術革新に対応することが難しくな
っている。また複雑形状品の成形そのものも容易ではな
かった。[0003] Such an invar alloy or super invar alloy material has a characteristic that its coefficient of thermal expansion is extremely small as 1/5 or less of that of ordinary steel. However, although it is an alloy material having such excellent characteristics, it is necessary to respond to technological innovation in a new era as the demand for lighter, thinner, smaller, lighter, thinner and smaller products has increased in recent years. Is getting harder. In addition, molding of a complicated-shaped product itself was not easy.
【0004】そこでこの発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、インバー合金あるいはスーパ
ーインバー合金の優れた特徴を生かしつつ、低熱膨張機
能を有し、しかも軽量化が可能で、3次元複雑形状品で
あっても簡便に製造することのできる新しい低熱膨張材
料を提供することを目的としている。Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and has a low thermal expansion function and can be reduced in weight while making use of the excellent characteristics of an invar alloy or a super invar alloy. It is an object of the present invention to provide a new low-thermal-expansion material that can be easily manufactured even with a three-dimensionally complex product.
【0005】この発明は、以上の通りの課題を解決する
ものとして、インバー合金またはスーパーインバー合金
の粉末とアルミナとの重量比75:25〜25:75混
合粉からなることを特徴とする低熱膨張合金複合粉末材
料を提供する。また、この発明は、この複合粉末材料を
用い、これを有機バインダーとの混合・混練した後に成
形し、脱脂処理後に焼結してなることを特徴とする低熱
膨張合金複合焼結品をも提供する。The present invention solves the above-mentioned problems by providing a low thermal expansion comprising a mixed powder of invar alloy or super invar alloy powder and alumina at a weight ratio of 75:25 to 25:75. An alloy composite powder material is provided. The present invention also provides a low-thermal-expansion alloy composite sintered article characterized by using the composite powder material, mixing and kneading the composite powder material with an organic binder, molding, and sintering after degreasing. I do.
【0006】すなわち、この発明の低熱膨張合金複合粉
末材料においては、従来より知られているNiベースの
インバー合金またはスーパーインバー合金をその基本と
しつつ、これを特定の重量比において、すなわち、その
重量比75:25〜25:75において、アルミナと混
合している。これらの混合粉は、成形方法とその条件、
焼結条件、さらには混合するアルミナの種類等に応じ
て、その粒径や割合を所定の範囲のものとすることがで
きる。That is, the low thermal expansion alloy composite powder material of the present invention is based on a conventionally known Ni-based invar alloy or super-invar alloy, and at a specific weight ratio, that is, its weight. At a ratio of 75:25 to 25:75, it is mixed with alumina . These mixed powders, molding method and its conditions,
Depending on the sintering conditions, the type of alumina to be mixed, and the like, the particle size and ratio can be within a predetermined range.
【0007】(1) 複合粉末 インバー合金またはスーパーインバー合金(たとえば平
均粒径5〜25μm)とアルミナ(たとえば平均粒径
0.1〜2μm)とを配合して混合粉とする。(1) Composite powder An invar alloy or a super invar alloy (for example, having an average particle size of 5 to 25 μm) and alumina (for example, having an average particle size of 0.1 to 2 μm) are blended to form a mixed powder.
【0008】これらのバインダーとしては市販品も使用
される。混合は、各種のブレンダーを用い、室温程度に
おいて適宜に行うことができる。 (3) 混練 有機バインダーの混合後に、加熱、加圧ニーダー等を用
いて混練する。[0008] Commercially available products are also used as these binders. Mixing can be appropriately performed at about room temperature using various blenders. (3) Kneading After mixing the organic binder, kneading is performed using a heating, pressure kneader or the like.
【0009】たとえば、温度110〜180℃、圧力2
〜8kgf/cm2 、時間0.5 〜3時間程度の条件において実
施する。 (4) 成形 次に、射出成形、押出し成形、あるいはプレス成形等に
よって所要の形状に成形する。この時、たとえば射出成
形においては、温度110〜200℃、圧力300〜15
00kgf/cm2 程度の条件を採用することができる。 (5) 脱脂 成形体は、脱脂処理する。For example, a temperature of 110 to 180 ° C. and a pressure of 2
88 kgf / cm 2 for about 0.5 to 3 hours. (4) Molding Next, it is molded into a required shape by injection molding, extrusion molding, press molding or the like. At this time, for example, in injection molding, a temperature of 110 to 200 ° C. and a pressure of 300 to 15
A condition of about 00 kgf / cm 2 can be adopted. (5) Degreasing The molded body is degreased.
【0010】たとえば室温〜450℃、平均昇温速度5
〜30℃/hr、圧力500〜800Torr、そしてキャリ
アガスとしての窒素、アルゴン等の使用がそのための条
件として例示される。また、大気中であってもよい。 (6) 焼結 焼結は、真空雰囲気下で行うものが好ましく、たとえば
450〜1450℃の温度、平均昇温速度80〜130
℃/hr、圧力1.0 ×10-4〜1.0 ×10-3Torr程度の条
件下に実施することができる。For example, from room temperature to 450 ° C., average heating rate 5
-30 ° C / hr, a pressure of 500-800 Torr, and the use of nitrogen, argon or the like as a carrier gas are exemplified as conditions for that. Further, it may be in the atmosphere. (6) Sintering Sintering is preferably performed in a vacuum atmosphere, for example, at a temperature of 450 to 1450 ° C. and an average heating rate of 80 to 130.
C./hr and a pressure of about 1.0.times.10.sup.- 4 to 1.0.times.10.sup.- 3 Torr.
【0011】たとえば以上のプロセスによって、低熱膨
張性を有し、かつ、軽量で、複雑3次元形状品であって
も容易に焼結品として得ることができる。For example, by the above-described process, even a product having low thermal expansion property, light weight, and complicated three-dimensional shape can be easily obtained as a sintered product.
【0012】[0012]
【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。まず、表1に示した組成のスーパー
インバー合金として ・平均粒径 13.7μm ・B.E.T.比表面積 0.28m2 /g ・比重 8.05 からなるものを、表2に示したアルミナとして ・平均粒径 0.23μm ・B.E.T.比表面積 14.0m2 /g ・比重 3.95 とを、重量比65:35において混合し、低熱膨張性合
金複合粉末材料を得る。The present invention will be described below in more detail with reference to examples. First, as a Super Invar alloy having the composition shown in Table 1, the average particle diameter is 13.7 μm. E. FIG. T. Alumina having a specific surface area of 0.28 m 2 / g and a specific gravity of 8.05 was used as the alumina shown in Table 2. Average particle size 0.23 μm E. FIG. T. A specific surface area of 14.0 m 2 / g and a specific gravity of 3.95 are mixed in a weight ratio of 65:35 to obtain a low thermal expansion alloy composite powder material.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】[0014]
【表2】 [Table 2]
【0015】この混合粉を、室温においてVブレンダー
によって約12%の熱可塑性樹脂バインダーと混合し、
さらに加熱・加圧ニーダーによって、150℃の温度、
6kgf/cm2 の圧力下に2時間混練する。次いで、160
℃の温度において、800kgf/cm2 の圧力で射出成形し
た。その後、25℃/hrの平均昇温速度で450℃に加
熱し、760Torr、アルゴンガス雰囲気に脱脂処理し
た。そして、平均昇温速度100℃/hrにおいて141
0℃まで加熱し、2.5 ×10-4Torrの真空下に、1.5 時
間焼結した。This mixed powder is mixed with about 12% of a thermoplastic resin binder by a V blender at room temperature,
Furthermore, the temperature of 150 ° C,
The mixture is kneaded under a pressure of 6 kgf / cm 2 for 2 hours. Then 160
At a temperature of ° C., it was injection molded at a pressure of 800 kgf / cm 2. Thereafter, the substrate was heated to 450 ° C. at an average temperature rising rate of 25 ° C./hr, and degreased in an atmosphere of 760 Torr and argon gas. Then, at an average heating rate of 100 ° C./hr, 141
It was heated to 0 ° C. and sintered under a vacuum of 2.5 × 10 −4 Torr for 1.5 hours.
【0016】また、1360℃、1380℃の温度にお
いても同様に焼結し、各々の焼結品を得た。表3は、こ
の各々の焼結品について、加熱温度を変化させて熱膨張
係数を評価した結果を示したものである。1410℃の
焼結品の場合、従来のスーパーインバー合金からなる鋼
材と同等以上の低熱膨張特性が得られているのがわか
る。Further, sintering was carried out at temperatures of 1360 ° C. and 1380 ° C. in the same manner to obtain respective sintered products. Table 3 shows the results of evaluating the thermal expansion coefficient of each of the sintered products by changing the heating temperature. In the case of a sintered product at 1410 ° C., it can be seen that low thermal expansion characteristics equivalent to or higher than that of a conventional steel material made of a Super Invar alloy are obtained.
【0017】また、表4は、曲げ強さと曲げ弾性率の評
価結果を、アルミナ単独と比較して示したものである。
この発明の焼結品は、アルミナ単独と比べて延性が良好
であることがわかる。Table 4 shows the evaluation results of the bending strength and the flexural modulus in comparison with alumina alone .
It can be seen that the sintered product of the present invention has better ductility than alumina alone .
【0018】[0018]
【表3】 [Table 3]
【0019】[0019]
【表4】 [Table 4]
【0020】さらにまた、焼結体の密度についても評価
した。その結果は、図2の通りとなった。スーパーイン
バー合金(8.05)よりはるかに低く、より軽量であるこ
とがわかる。なお、図3は、この発明の成形体破断面の
SEM像図である。図4、図5において、白色部はイン
バー合金相を、黒色部はアルミナ相を示している。偏折
のない、緻密質で、均一組織からなることがわかる。Further, the density of the sintered body was evaluated. The result was as shown in FIG. It turns out to be much lower and lighter than Super Invar alloy (8.05). FIG. 3 is an SEM image of a fractured surface of a molded article of the present invention. 4 and 5, the white portions indicate the Invar alloy phase and the black portions indicate the alumina phase. It can be seen that the structure is dense and has a uniform structure without any bending.
【0021】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、低熱膨張性に優れ、しかも軽量で、焼成温度範囲を
広く採れるため、3次元複雑形状品であっても成形が容
易であり、アルミナ単独に比べて延性が良好な低熱膨張
合金複合粉末と、その低成形焼結品が提供される。As described in detail above, according to the present invention, the sintering temperature range is excellent with low thermal expansion, light weight, and
Since mined wide, a three-dimensional complex shape article is molded containers <br/> easy also, the low thermal expansion alloy composite powder ductility is good, its low molded sintered article is provided as compared with alumina alone .
【図1】この発明の焼結までの工程を示したブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing steps up to sintering of the present invention.
【図2】実施例としての焼結温度と密度との相関図であ
る。FIG. 2 is a correlation diagram between a sintering temperature and a density as an example.
【図3】成形体の破断面SEM像図である。FIG. 3 is a SEM image of a fractured surface of a molded body.
【図4】焼結品のミクロ組織図である。FIG. 4 is a microstructure diagram of a sintered product.
【図5】焼結品の拡大(×400 倍)ミクロ組織図であ
る。FIG. 5 is an enlarged (× 400) microstructure diagram of a sintered product.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−61026(JP,A) 特開 昭62−280342(JP,A) 特開 平2−57607(JP,A) 特開 平3−94045(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 1/00 - 7/08 C22C 1/04 - 1/05 C22C 33/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-61026 (JP, A) JP-A-62-280342 (JP, A) JP-A-2-57607 (JP, A) JP-A-3- 94045 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22F 1/00-7/08 C22C 1/04-1/05 C22C 33/02
Claims (2)
金の粉末とアルミナとの重量比75:25〜25:75
混合粉からなることを特徴とする低熱膨張合金複合粉末
材料。1. A weight ratio of powder of invar alloy or super invar alloy to alumina of 75:25 to 25:75.
A low thermal expansion alloy composite powder material comprising a mixed powder.
ーとの混合・混練物を成形して脱脂処理後に焼結してな
ることを特徴とする低熱膨張合金複合焼結品。2. A low-thermal-expansion alloy composite sintered product obtained by molding a mixture / kneaded product of the composite powder material and an organic binder according to claim 1 and sintering the mixture after degreasing.
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| JP3317889A JP3045849B2 (en) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | Low thermal expansion alloy composite powder material and its sintered product |
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Publications (2)
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| JPH05156301A JPH05156301A (en) | 1993-06-22 |
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1991
- 1991-12-02 JP JP3317889A patent/JP3045849B2/en not_active Expired - Fee Related
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