JPS597762B2 - 多孔質シ−ムレスパイプの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属粉末を押出焼結する多孔質シームレスパ
イプの製造方法に関する。

従来、多孔質パイプは銅粉末、ステンレス鋼粉末、アル
ミニウム粉末等の金属粉末を使用し、（１）プレス成形
法、（２）溶接法、（３）タップ充填法（たとえば米国
特許第３３１３６２１号明細書参照）で製造されている
。

上記の製造方法のうちプレス成形法は金属粉末に、粘結
剤、その他を加えて混練し，これをプレス成形金型内に
充填した後、適当圧力で圧縮してパイプ状圧粉体をつく
り、これを焼結、矯正して製造する方法である。

この方法で製造したパイプの両端部から採取した試験片
の空隙率Ｃは中央部のそれより も低い。

その結果、これをたとえばＰ材用パイプとして使用した
場合軸方向のｐ過効率が不均等となる。

またプレス成形法ではロングパイプ、たとえば長／径比
が５以上のパイプは製造が困難であるなどの欠点がある
。

つぎに溶接法は金属粉末と結合剤との混練物からローラ
成形、まれにはプレス成形によりシート状圧粉体をつく
り、ついで適当淵度で焼結し、その後ペンデイングロー
ラ、プレス等で円筒状に曲げ、その衝合せ面をアーク溶
接して製造する方法である。

この方法で製造したパイプ各部の前記空隙率のばらつき
はプレス成形法による場合にくらべてやや改善され、ロ
ングパイプも製造できるが、製造価格が著しく高くなる
という欠点がある。

またタップ充填法は中心部に心金を固定した管状金型に
合成樹脂被覆の金属粉末を装入しつつ前記鋳型を振動さ
せて充填した素材をつくり、前記金型を低湿加熱して心
金を抜取り、ついで高淵焼結後金型をはづし、機械加工
して寸法精度を確保し、最後に電解エッチさせて製造す
る方法である。

この方法は製造工程が多くなり、製造価格も高くなると
いう欠点がある。

この発明は前記のような従来法の欠点を解消しようとす
るもので、その要旨は金属粉末、粘結剤潤滑剤、水とを
特定割合で混合した混線物を押出成形、焼結することに
より、所定範囲の空隙率をもち、そのばらつきが小さい
多孔質シームレスパイプを製造することである。

この発明方法の実施に適する押出成形法はラムとマンド
レルを使用するラム押出成形法とオーガースクリュウを
使用するスクリュウ押出成形法とがあり、スクリュウ押
出成形法は金属粉末、粘結剤、その他との混線，脱気（
水分調整）、押出成形などが連続的に実施できるから好
適である。

この発明方法の実施にあたり、基礎実験により所定範囲
の空隙率をもち、そのばらつきが小さい多孔質の等厚シ
ームレスパイプを製造可能ならしめる技術的条件を把握
した。

すなわち、ＪＩＳ規格制定の青銅（ ＰＢＣ２、・Ｓｎ
：１０％、残部Ｃｕ）粉末によるシームレスパイプ（外
径：２Ｑｍｍ、厚さ：２．５７ｎｍ）の押出成形実験結
果を示す第１表によれば、所定範囲の金属粒子径からな
る青銅粉末に、たとえばメチルセルローズのような粘結
剤、顆粒状ハラフィンノヨうな粘結性充填剤、グリセリ
ン、プロピレグリコールなどの潤滑剤、粘結剤の媒溶剤
として水などを所定の割合で混合した混線物をスクリュ
ウ押出成形し、ついで８４０℃で焼結した。

同表に示す実験Ａ１は粘結剤を８０１混合した例である
。

この場合粘結剤のみでは金属粒子間の空孔な閉塞するに
十分でなく、閉塞されていない空孔があり、これにより
脱水現象が生じて混線物の押出抵抗が犬となり、押出成
形が不能であった。

これに対して実験Ａ２は粘結剤８０１に粘結注充填剤を
７５１添加したことのみ実験五１と異なり、他の条件は
同じであったが、前記脱水現象は発生せず押出成形が可
能どなった。

つぎに実験Ａ３は実験Ａ１および２にくらべて微細な金
属粉末を使用した例である。

この場合は実験Ａ２のように粘結注充填剤を添加しなく
ても順調に押出成形できた。

実験▲２および３の押出成形パイプについて、前記の計
算式で求めた焼結後の空隙率は３５〜４５係であった。

つぎにＪＩＳ規格制定のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ
，Ｃ：０．０２３％、Ｎｉ：１４．１％、Ｃｒ：１６．
９％、Ｍｏ：２．４％、残部Ｆｅ）粉末によるシームレ
スパイプ（外径： ２ ｏｍｍ． 厚さ：２， ５ ｍ
ｍ ）の押出成形実験結果を示す第２表によれば、所定
範囲の金属粒子径からなるステンレス鋼粉末に前記のよ
うな粘結剤、粘結性充填剤、潤滑剤および水などを所定
の割合で混合した混練物をスクリュウ押出成形し、つい
で１３００℃で焼結した。

同表に示す実験Ａ４は粘結剤を１５０１混合した例であ
る。

この場合粘結剤のみでは金属粒子間の空孔を閉塞するに
十分でなく、閉塞されていない空孔があり、これにより
脱水現象が生じて混線物の挿出抵抗が犬となり、押出成
形が不能であった。

これに対して実験▲５は粘結剤１５０グに粘結注充填剤
を７５Ｐ添加したことのみ実験五４と異なり、他の条件
は同じであったが、前記脱水現象は発生せず、押出成形
が可能となった。

つぎに実験五６および７は実験Ａ４および５にくらべて
微細な金属粉末を使用した例である。

この場合は実験Ａ５のように粘結性充填剤を添加しなく
ても順調に押出成形できた。

実験▲５，６および７の押出成形パイプについて、前記
の計算式で求めた焼結後の空隙率は３３〜３８％であっ
た。

前記の基礎実験結果から金属粉末な押出成形して多孔質
シームレスパイプを製造するには金属粉末５ｋｇあたり
、粘結剤：５０〜３００１、潤滑剤：５０〜２５０ｃｃ
１水：５００〜１２００ＣＣの割合で混合した混線物を
調製する必要があることがわかった。

なお金属粒子径がｏ．１ｉｍｍ以上の金属粉末には粘結
剤の少くとも２５％、すなわち上記粘結剤の最小混合量
５０ｇの２５％に相当する１３ｇ，またはそ九以上を粘
結注充填剤で置換することが好ましい。

以下、この発明方法の実施例について説明する。

すなわち、金属粒子径が０．０４ｍｍ未満の前記ＳＵＳ
３１６Ｌステンレス鋼粉末を使用し、このステンレス鋼
粉末５ｋｇに対して前記粘結剤を１１０グ、前記潤滑剤
を，１１０ｃｃ、前記水を７００ｃｃの割合で混合した
混線物を調整し、１２０ｋｇｆ／ａＡの押出成形圧力を
適用してスクリュウ押出成形（外径：２Ｑｍｍ、厚さ：
２．５關、長さ：ｉｏｏｏｍｍ）後、自然または加淵（
熱風）乾燥し、つぎに脱ろう加熱および真空焼結（１３
００℃×ｌｈ）Ｌた。

その後スエージングまたはローラ等で矯正して焼結密度
．ＴｈＪＩＳ規格Ｂ８３７１規定の炉過度を測定し、そ
の結果を第３表に示す。

なお同表には前記混線物と同一割合で混合し、プレス成
形（外径：２Ｑｍｖｔ、厚さ：２，５ｙｎｍ、長さ１０
０７７Ｘｆｆｌ）Ｌ、ついで前記と同様に乾燥、焼結、
矯正したものの測定結果を併記した。

同表によれば押出成形パイプの焼結密度の平均値は５．
１ ４ ＠／ｍ３、最大値と最小値との差（ばらつき
）は０．１８であるのに対し、プレス成形パイプの焼結
密度の平均値は５．２ ９ Ｖｃｒｉｔｚ最大値と最小
値との差（ばらつき）は１．０３である。

したがって、押出成形パイプの焼結密度のばらつきはプ
レス成形パイプよりも小さいことがわかる。

また前者の空隙率の平均値は３５．０％、最大値と最小
値との差（ばらつき）は２．３であるのに対して、后者
のそれは３８．１％、ばらつきは１３．１である。

また沖過度のばらつきは前者が０，６μ、後者が２．３
μである。

したがって、押出成形パイプはプレス成形パイプにくら
べて焼結密度、空隙率、沢過度ともばらつきが小さく、
炉材パイプとして使用した場合、一定の沖過効率が保障
できる。

以上のとおり、金属粉末を押出焼結する多孔質シームレ
スパイプの製造方法において、金属粉末、粘結剤、潤滑
剤および水との混合割合を適正化することが不可欠要件
であって、これが所定範囲の空隙率を確保させ、従来の
プレス成形法よりもばらつきが小さくなり、長／径比が
５以上のロングパイプも製造可能であり、これを空圧ま
たは油圧フィルター、オイルクリーナーなどの炉材パイ
プとして使用した場合には一定の炉過効率が得られ、ヒ
ートパイプ用ウイツクとして使用した場合には効果的な
排熱回収が得られる等の技術的成果は著犬である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属粒子径が０．１１７Ｗｆｆｌ未満の金属粉末と
   、この金属粉末５ｋｙあたり粘結剤：５０〜３ ０ ０
   ｇ，多価アルコール系潤滑剤：５０〜２５０ＣＣ，水
   ＝５００〜１２００ＣＣの割合で混合した混線物を押出
   成形工程、焼結工程および矯正工程をへて製造すること
   を特徴とする多孔質シームレスパイプの製造方法。 ２ 金属粒子径が０．１１〜ｏ，ｓ５ｍｍの金属粉末と
   、この金属粉末５ｋｙあたり粘結剤：５０〜３００ｇ、
   粘結注充填剤：少〈とも１３ｇ、多価アルコール系潤滑
   剤５０〜２５０ＣＣ，水：５００〜１２００ｃｃの割合
   で混合して混練した混線物を押出成形工程、焼結工程お
   よび矯正工程をへて製造することを特徴とする多孔質シ
   ームレスパイプの製造方法。