JP3045849B2 - 低熱膨張合金複合粉末材料とその焼結品 - Google Patents
低熱膨張合金複合粉末材料とその焼結品Info
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
〜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。
【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。
〜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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
である。
【図２】実施例としての焼結温度と密度との相関図であ
る。
る。
【図３】成形体の破断面ＳＥＭ像図である。
【図４】焼結品のミクロ組織図である。
【図５】焼結品の拡大（×400 倍）ミクロ組織図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (2)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 請求項１の複合粉末材料と有機バインダ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3317889A JP3045849B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 低熱膨張合金複合粉末材料とその焼結品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3317889A JP3045849B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 低熱膨張合金複合粉末材料とその焼結品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156301A JPH05156301A (ja) | 1993-06-22 |
| JP3045849B2 true JP3045849B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=18093187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3317889A Expired - Fee Related JP3045849B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 低熱膨張合金複合粉末材料とその焼結品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045849B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323372B1 (en) * | 2000-01-31 | 2012-12-04 | Smith International, Inc. | Low coefficient of thermal expansion cermet compositions |
| JP7492697B2 (ja) * | 2018-10-26 | 2024-05-30 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高剛性低熱膨張合金用の粉末 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP3317889A patent/JP3045849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05156301A (ja) | 1993-06-22 |
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