特開 2024-51765 焼結体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051765

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】焼結体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 1/052 20220101AFI20240404BHJP

   B22F 3/10 20060101ALI20240404BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20240404BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20240404BHJP

   B22F 1/14 20220101ALI20240404BHJP

   B22F 1/10 20220101ALI20240404BHJP

   C22C 14/00 20060101ALN20240404BHJP

【ＦＩ】

B22F1/052

B22F3/10 C

B22F3/10 B

B22F3/02 S

B22F1/00 R

B22F1/14 500

B22F1/10

C22C14/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022158084

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(71)【出願人】

【識別番号】305022598

【氏名又は名称】株式会社プロテリアルプレシジョン

(72)【発明者】

【氏名】三好 博之

(72)【発明者】

【氏名】上田 到

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018AA02

4K018AA03

4K018AA06

4K018AA07

4K018AA10

4K018AA14

4K018AA19

4K018AA21

4K018AA24

4K018AA33

4K018BA01

4K018BA02

4K018BA03

4K018BA04

4K018BA08

4K018BA09

4K018BA10

4K018BA13

4K018BA17

4K018BA20

4K018BB04

4K018BC12

4K018BD04

4K018CA09

4K018CA29

4K018DA01

4K018DA03

4K018DA21

4K018KA53

(57)【要約】      （修正有）

【課題】この発明の目的は、簡易な手段で焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制を可能にし、ＭＩＭによる焼結体の量産性を確保しやすい、焼結体の製造方法の提供である。
【解決手段】この発明は、混合金属粉と有機成分を含む混錬物を作製し、混錬物を射出成形して成形体を作製し、成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体を作製し、脱脂体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する、各工程を含み、標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉の積算体積分布曲線のメジアン径をｄ５０Ａ、ｄ５０Ｐおよびｄ５０Ｑとするとき、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉とｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉とを用いて、第１金属粉の混合比が２０体積％以上８０体積％以下となるように混合金属粉を作製し、混合金属粉の混合比が６０体積％以上８０体積％以下となるように混錬物を作製する、焼結体の製造方法である。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

混合金属粉を作製し、前記混合金属粉および有機成分を含む混錬物を作製する混錬物作製工程と、前記混錬物を射出成形して成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程と、前記脱脂体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する焼結体作製工程と、を含み、
前記混錬物作製工程では、標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉の積算体積分布曲線におけるメジアン径をｄ５０Ａ、ｄ５０Ｐおよびｄ５０Ｑとするとき、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉とｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉とを用いて、前記第１金属粉の混合比が２０体積％以上８０体積％以下となるように前記混合金属粉を作製し、前記混合金属粉の混合比が６０体積％以上８０体積％以下となるように前記混錬物を作製する、焼結体の製造方法。

【請求項2】

前記混錬物作製工程では、２つのピークを示す積算体積分布曲線をもち、２つのピークの間隔に対応する粒径の差が３０μｍ以上７０μｍ以下である、前記混合粉を作製する、請求項１に記載の焼結体の製造方法。

【請求項3】

前記混錬物作製工程では、２つのピークを示す積算体積分布曲線をもち、２つのピークの間の谷の深さに対応する体積頻度の差が２％以上１０％以下である、前記混合粉を作製する、請求項１に記載の焼結体の製造方法。

【請求項4】

前記第１加熱よりも低温の第２加熱により、前記脱脂体を構成する金属粉を焼結させて仮焼体を作製する仮焼体作製工程を含み、
前記焼結体作製工程では、前記脱脂体に替えて前記仮焼体を用いる、請求項１に記載の焼結体の製造方法。

【請求項5】

前記第１金属粉および前記第２金属粉は、α＋β型のチタン合金からなる、請求項１に記載の焼結体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、焼結体の製造方法に関し、詳しくは、金属粉および有機成分を含む混錬物を用いる金属粉末射出成形法による、焼結体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

焼結体の製造方法の一つとして、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）が知られている。このＭＩＭによれば、比較的小型の焼結体や複雑で微細な形状の焼結体を最終製品に近い形状で量産可能であり、多くの産業分野で普及している。一般的なＭＩＭは、金属粉および有機成分を含む混錬物（コンパウンド）を作製する混錬物作製工程と、その混錬物を射出成形した成形体（グリーン体）を作製する成形体作製工程と、その成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体（ブラウン体）を作製する脱脂体作製工程と、その脱脂体を構成する金属粉を加熱により焼結させて焼結体を作製する焼結体作製工程と、を含む。また、必要に応じて、脱脂体を構成する金属粉をハンドリングが可能な程度に焼結させて仮焼体を作製する仮焼体作製工程を含み、脱脂体に替えて、その仮焼体を構成する金属粉をさらに強固に焼結させて焼結体を作製する焼結体作製工程が採用される。

【0003】

たとえば、特許文献１には、金属粉およびバインダーを含む混錬物を射出成形して成形体を作製し、その成形体を構成するバインダーを加熱により除去して脱脂体を作製し、その脱脂体を加熱により焼結させて焼結体を作製する、ＭＩＭによる焼結体の製造方法が開示されている。この焼結体の製造方法では、混錬物に占める金属粉の割合（混合比）を約６０体積％にしており、これにより脱脂体の変形が抑制されている。その後、その脱脂体を構成する金属粉を加熱により焼結させて焼結体を作製することになるが、その際に発生しやすい焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制に係る教示はなされていない。

【0004】

焼結体に生じやすい歪な収縮や歪な変形の抑制に関し、たとえば、特許文献２には、第１金属粉およびバインダーを含む第１混錬物を作製する第１混錬物作製工程と、その第１混錬物を造粒して比較的大径の造粒粉を作製する造粒粉作製工程と、その造粒粉と第２金属粒およびバインダーを含む第２混錬物を作製する第２混錬物作製工程と、を含み、その第２混錬物を射出成形して焼結体を作製する、焼結体の製造方法が開示されている。この焼結体の製造方法では、骨格を構成する造粒粉を取り囲むように第２金属粉とバインダーとがバランスよく配置された第２混錬物を作製している。そして、その第２混錬物を用いることにより、成形体の保形性が高まり、均質で変形の少ない成形体の作製が可能になるとされ、最終的には寸法精度が高い焼結体の作製が可能になるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－１５２２０５号公報

【特許文献2】特開２０１８－１４５４８１号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】三浦秀士、増田剛紀、小笠原忠司、寒川喜光 共著、Ｔｉ射出成形体の高性能化、粉体粉末冶金協会誌「粉体および粉末冶金」２００２年４９巻９号、ｐ．８２５－８２８

【非特許文献2】三浦秀士、竹増光家、▲桑▼野友紀、伊藤芳典、佐藤憲治 共著、Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ射出成形材の焼結挙動と機械的特性、粉体粉末冶金協会誌「粉体および粉末冶金」２００６年５３巻１０号、ｐ．８１５－８２０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２に開示される焼結体の製造方法では、一般的なＭＩＭで実施する上記した工程以外に、少なくとも造粒粉製造工程と第２混錬物作製工程とを実施することになる。そのため、一般的なＭＩＭにより焼結体を量産する場合と比べて、上記した工程の増加に起因して、リードタイムの増長や製造コストの増大といった焼結体の量産に不都合な問題が危惧される。また、この焼結体の製造方法では、第２混錬物を作製する際に造粒粉が損壊する問題が危惧される。この造粒粉の損壊対策として、特許文献２には、造粒粉の形状的な等方性を高めることや、造粒粉と第１金属粉とのバランスを最適化することが教示されている。具体的には、所定のアスペクト比を有する造粒粉を作製することや、第１金属粉に対して所定の粒径比を有する造粒粉を作製することが教示されている。そうした特定の造粒粉を作製することに関しても、上記した焼結体の量産に不都合な問題が危惧される。

【0008】

この発明の目的は、簡易な手段で焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制を可能にし、ＭＩＭによる焼結体の量産性を確保しやすい、焼結体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

発明者は、金属粉、有機成分、混錬物、成形体、脱脂体、仮焼体および焼結体の構成や作製時の挙動を多様な視点で検討し、焼結体の焼結組織を構成する結晶粒が特定の粒径バランスになるときに焼結体の変形量が低減しやすいことを突き止めた。そして、その後の具体的な検討および工夫によって上記課題が解決できることを見出し、この発明に想到することができた。

【0010】

この発明に係る焼結体の製造方法は、混合金属粉を作製し、前記混合金属粉および有機成分を含む混錬物を作製する混錬物作製工程と、前記混錬物を射出成形して成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程と、前記脱脂体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する焼結体作製工程と、を含み、前記混錬物作製工程では、標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉の積算体積分布曲線におけるメジアン径をｄ５０Ａ、ｄ５０Ｐおよびｄ５０Ｑとするとき、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉とｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉とを用いて、前記第１金属粉の混合比が２０体積％以上８０体積％以下となるように前記混合金属粉を作製し、前記混合金属粉の混合比が６０体積％以上８０体積％以下となるように前記混錬物を作製する。

【0011】

この発明に係る焼結体の製造方法において、好ましくは、前記混錬物作製工程では、２つのピークを示す積算体積分布曲線をもち、２つのピークの間隔に対応する粒径の差が３０μｍ以上７０μｍ以下である、前記混合粉を作製する。

【0012】

この発明に係る焼結体の製造方法において、好ましくは、前記混錬物作製工程では、２つのピークを示す積算体積分布曲線をもち、２つのピークの間の谷の深さに対応する体積頻度の差が２％以上１０％以下である、前記混合粉を作製する。

【0013】

この発明に係る焼結体の製造方法において、前記第１加熱よりも低温の第２加熱により、前記脱脂体を構成する金属粉を焼結させて仮焼体を作製する仮焼体作製工程を含み、前記焼結体作製工程では、前記脱脂体に替えて前記仮焼体を用いることができる。

【0014】

この発明に係る焼結体の製造方法は、前記第１金属粉および前記第２金属粉がα＋β型のチタン合金からなる場合にも、好ましい効果を奏する。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、簡易な手段で焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制が可能になり、ＭＩＭによる焼結体の量産性を確保しやすい、焼結体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明に係る標準金属粉の一例である粉末Ａの積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図2】この発明に係る第１金属粉の一例である粉末Ｓ１の積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図3】この発明に係る第１金属粉の一例である粉末Ｓ２の積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図4】この発明に係る第２金属粉の一例である粉末Ｓ３の積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図5】この発明に係る混合金属粉の一例である粉末Ｂの積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図6】この発明に係る混合金属粉の一例である粉末Ｃの積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図7】この発明に係る混合金属粉の一例である粉末Ｄの積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図8】この発明に係る混合金属粉の一例である粉末Ｅの積算体積分布曲線を示す図（グラフ）である。

【図9】混錬物中の粉末Ａ～Ｅの混合比（体積％）と、各試料（表３に示す試料番号１～１９の焼結体）の焼結変形量の変形比との関係を示す、図（グラフ）である。

【図10】粉末Ｂ～Ｅの各々のピーク１、２の間の粒径差と、各粉末（表３に示す粉末Ａ～Ｅの焼結体）の焼結変形量の変形比との関係を示す、図（グラフ）である。

【図11】粉末Ｂ～Ｅの各々のピーク１、２の間の谷の深さと、各粉末表３に示す粉末Ａ～Ｅの焼結体）の焼結変形量の変形比との関係を示す、図（グラフ）である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

この発明に係る焼結体の製造方法の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。なお、この発明に係る焼結体の製造方法は、ここに例示する実施形態の内容に限定するものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解することが相当である。

【0018】

この発明に係る焼結体の製造方法は、下記（１）～（４）の工程を含み、必要に応じて、下記（４）の工程の前に下記（５）の工程を行うことができる。
（１）混合金属粉を作製し、その混合金属粉および有機成分を含む混錬物を作製する混錬物作製工程
（２）その混錬物を射出成形して成形体を作製する成形体作製工程
（３）その成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程
（４）その脱脂体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する焼結体作製工程
（５）第１加熱よりも低温の第２加熱により、脱脂体を構成する金属粉を焼結させて仮焼体を作製する仮焼体作製工程

【0019】

以下、上記（１）～（３）、（５）および（４）の工程の順に説明する。なお、この発明は、上記（５）の工程を行う構成に限定されない。また、上記（４）の工程で作製した焼結体は、その寸法精度や諸特性などの仕様に応じて、歪取りや矯正を行う工程、切削や研削や研磨などの機械加工を行う工程、ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理などの熱処理を行う工程、あるいは、洗浄やめっき処理などの表面処理を行う工程などを行ってもよい。

【0020】

＜混錬物作製工程＞
この発明において、混錬物作製工程では、まず混合金属粉を作製し、その混合金属粉および有機成分を含む混錬物を作製する。混合金属粉の作製には、標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉を用いる。混合金属粉は、第１金属粉の混合比が２０体積％以上８０体積％以下となるように作製する。この際に、標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉の積算体積分布曲線（以下、「粒度分布」という。）におけるメジアン径をｄ５０Ａ、ｄ５０Ｐおよびｄ５０Ｑとするとき、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉と、ｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉と、を用いる。この構成を有する第１金属粉および第２金属粉を用いることにより、後述する特定の形態をもつ積算体積分布曲線（粒度分布）を示す混合金属粉を作製することができる。なお、この発明に係る粒度分布は、いずれも、マイクロトラック・ベル株式会社の粒子径分布測定装置ＭＴ３０００ＩＩ（測定範囲：０．０２μｍ～２．８ｍｍ、測定原理：レーザ回折・散乱、レーザ：赤色３本（波長７８０ｎｍ））により測定している。

【0021】

ここで、この発明に係る「標準金属粉」とは、一般的なＭＩＭにおいて標準的に用いられている金属粉を意図する。標準金属粉は、研究論文および雑誌（粉体および粉末冶金など）の記載内容や、ＭＩＭメーカーや研究機関の独自公開データなどを参照し、選択することができる。標準金属粉は、その材質にもよるが、たとえば、高純度チタン（純Ｔｉ）粉の場合、メジアン径と解される粒径が４５μｍ以下のガスアトマイズ法によるＴｉ粉が用いられている（非特許文献１）。たとえば、後述する６４チタンの場合も同様に、メジアン径と解される粒径が４５μｍ以下のガスアトマイズ法によるＴｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金粉が用いられている（非特許文献２）。

【0022】

標準金属粉、第１金属粉および第２金属粉の粒度分布の一例を、図１、図２、図３および図４に示す。図１は、標準金属粉（以下、「粉末Ａ」という。）の粒度分布の一例である。図２は、第１金属粉（以下、「粉末Ｓ１」という。）の粒度分布の一例である。図３は、粉末Ｓ１とは異なる第１金属粉（以下、「粉末Ｓ２」という。）の粒度分布の一例である。図４は、第２金属粉（以下、「粉末Ｓ３」という。）の粒度分布の一例である。粉末Ａ、粉末Ｓ１、粉末Ｓ２および粉末Ｓ２は、いずれも１つのピークをもつ粒度分布を示し、表１に示す特徴を有する。表１に示すｄ１０およびｄ９０は、金属粉（粒子）の積算体積頻度が１０％および９０％になるときの粒径である。この例示の場合、標準金属粉である粉末Ａのｄ５０（ｄ５０Ａ）は２５．４μｍであり、第１金属粉である粉末Ｓ１および粉末Ｓ２のｄ５０（ｄ５０Ｐ）は６３．７μｍおよび９７．８μｍであり、第２金属粉である粉末Ｓ３のｄ５０（ｄ５０Ｑ）は１９．９μｍである。また、第１金属粉である粉末Ｓ１および粉末Ｓ２のｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａは２．５および３．８であり、第２金属粉である粉末Ｓ３のｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａは０．８である。

【0023】

【表1】

【0024】

上記した粉末Ｓ１、粉末Ｓ２および粉末Ｓ３を用いた混合金属粉の粒度分布の一例を、図５、図６、図７および図８に示す。図５は、表２に粉末Ｂとして示す、混合金属粉の粒度分布の一例である。図６は、表２に粉末Ｃとして示す、混合金属粉の粒度分布の一例である。図７は、表２に粉末Ｄとして示す、混合金属粉の粒度分布の一例である。図８は、表２に粉末Ｅとして示す、混合金属粉の粒度分布の一例である。混合金属粉である粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅは、第１金属粉である粉末Ｓ１または粉末Ｓ２の混合比が２０体積％以上８０体積％以下である。具体的には、粉末Ｂ、粉末Ｃおよび粉末Ｄの場合、粉末Ｓ１の混合比は、それぞれ、３０体積％、５０体積％および７０体積％である。また、粉末Ｅの場合、粉末Ｓ２の混合比は、７０体積％である。

【0025】

【表2】

【0026】

上記した構成を有する第１金属粉および第２金属粉を上記した混合比の範囲内で混合して作製した混合金属粉は、特定の形態をもつ粒度分布を示す。具体的には、その混合金属粉は、２つのピークをもつ。その混合金属粉の２つのピークの間隔に対応する粒径の差（ピーク間の粒径差）は、焼結体の変形抑制の観点で、３０μｍ以上７０μｍ以下とし、好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下とする。先に例示した粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅの場合、表２に示すように、ピーク１、２の間の粒径差（図中に示すＰｗ参照）は、それぞれ、３２．４μｍ、４０．１μｍ、４１．５μｍおよび６９．５μｍである。このピーク間の粒径差と焼結体の変形抑制との関係については、実験結果に基づいて後述する。

【0027】

また、その混合金属粉の２つのピークの間の谷の深さに対応する体積頻度の差は、焼結体の変形抑制の観点で、２％以上１０％以下とする。焼結体の変形をより小さく抑制する目的であれば、好ましくは２％以上４％以下とし、より好ましくは２％以上３．５％以下とする。焼結体の抑制効果をより安定化させる目的であれば、好ましくは、４％以上１０％以下とし、より好ましくは５％以上９％以下とし、いずれの場合も上限を８％以下としてもよい。なお、ピーク間の谷の深さとは、２つのピークの間において求まる、体積頻度の最大値と最小値との差である。先に例示した粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅの場合、表２に示すように、ピーク１、２の間の谷の深さ（図中に示すＰｖ参照）は、体積頻度％で、それぞれ、４．３％、２．７％、９．２％および７．７％である。このピーク間の谷の深さと焼結体の変形抑制との関係については、実験結果に基づいて後述する。

【0028】

上記のような特定の形態をもつ粒度分布を示す混合金属粉を用いることが、焼結体の歪な収縮や歪な変形を抑制する作用効果を得る一助となる。上記のような特定の形態をもつ粒度分布を示す混合金属粉を用いると、混合金属粉が焼結されて焼結組織を構成する結晶粒に変化していく過程で、結晶粒の粒径バランスが異方性の強い収縮を生じにくい態様になって、焼結体の歪な収縮や歪な変形を抑制するように働くと考えられる。なお、現時点で、焼結中に金属粉から焼結組織を構成する結晶粒に変遷していく様子や結晶粒の粒径バランスが変動する様子を、動的に観測するのは、技術的に困難である。

【0029】

上記のように混合金属粉を作製した後に、その混合金属粉および有機成分を含む混錬物を作製する。この際に、その混合金属粉の混合比が６０体積％以上８０体積％以下となるように、混錬物を作製する。混錬物の流動性や充填性を向上させる観点では、好ましくは、混錬物中の混合金属粉の混合比が６４％～７６％となるようにする。混錬物中の混合金属粉の混合比と焼結体の変形抑制との関係については、実験結果に基づいて後述する。なお、混合金属粉の混合比が６０体積％未満であるような混錬物を用いた場合、脱脂体（または仮焼体）の内部の空隙が相応に増加することに起因して、上記のような特定の形態をもつ粒度分布を示す混合金属粉を用いたとしても、焼結体の歪な収縮や歪な変形が十分に抑制されない可能性がある。また、混合金属粉の混合比が８０体積％を超えるような混錬物を用いた場合、脱脂体（または仮焼体）の内部の空隙が相応に低減するため焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制には有利である。しかし、混合金属粉の混合比が８０体積％を超えるような混錬物は流動性や充填性が不足するため、その混錬物を用いた成形体の射出成形が困難になる可能性がある。

【0030】

この発明において、混合金属粉に用いる第１金属粉および第２金属粉は、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉と、ｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉と、を用いる限り、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のようなアトマイズ法、還元法、カルボニル法、粉砕法など、どのような方法で製造された金属粉を用いてもよい。好ましくはアトマイズ法で製造された金属粉であり、特にガスアトマイズ法で製造された金属粉は個々の粒子の形状が球形に近いため、混合金属粉およびそれを用いた混錬物の流動性や充填性を向上させることができる。

【0031】

また、第１金属粉および第２金属粉は、用途や所望の諸特性に応じて選定することができる。第１金属粉および第２金属粉は、たとえば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍなどの元素の１種または２種以上からなる金属材料を用いて作製された金属粉であってよい。金属材料は、高純度の金属材料（純金属）に限られず、たとえば、ステンレス鋼、低炭素鋼および低熱膨張合金などのＦｅ基合金、アロイ７１３Ｃ、アロイ７１３ＬＣおよびアロイ７１８などのＮｉ基合金、Ｔｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）およびＴｉ－３％Ａｌ－２．５％Ｖ（質量％）などのＴｉ基合金、などの合金材料であってもよい。

【0032】

ここでは、一例として、α＋β型のチタン合金を挙げておく。α＋β型のチタン合金は、Ｔｉを基とし、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＭｏおよびＳｎなどの元素が選択的に添加されて構成されたＴｉ基合金である。上記したＡｌ、ＶおよびＳｎなどの元素は、Ｔｉに対して、たとえば、Ａｌは８質量％以下、Ｖは１０質量％以下、Ｍｎは８質量％以下、Ｆｅは２質量％以下、Ｚｒは４質量％以下、Ｍｏは６質量％以下、および、Ｓｎは２．５質量％以下の範囲で選択的に添加される。具体的には、たとえば、６４チタンと称される著名なＴｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）の他、Ｔｉ－３％Ａｌ－２．５％Ｖ（質量％）、Ｔｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ－２％Ｓｎ（質量％）およびＴｉ－６％Ａｌ－６％Ｖ－２％Ｓｎ（質量％）などが、α＋β型のチタン合金として知られている。

【0033】

この発明において、混錬物に含む有機成分は、Ｃ（炭素）を含む有機物であって、たとえば、熱可塑性を有する高分子化合物（熱可塑性樹脂）、油脂状の化合物（ワックス、ワックスエステル）などである。有機成分を具体的に挙げれば、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、ステアリン酸などの高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、などがある。混錬物に含む有機成分は、上記した各種の有機成分のうちの１種または２種以上を選択的に混合して用いることができる。なお、混錬物に含む有機成分は、一般的なＭＩＭと同様に、バインダーに含む有機成分であってよい。その場合、バインダーは、上記した有機成分の他、必要に応じて、可塑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤などの添加剤を含んでいてもよい。

【0034】

＜成形体作製工程＞
この発明において、成形体作製工程では、混錬物作製工程で作製した混錬物を用いて、その混錬物を射出成形して成形体を作製する。成形体の作製には、その成形体の形状に対応するキャビティを備える金型を搭載した、一般的なＭＩＭと同様な射出成形機を用いることができる。成形体は、加熱により適度に可塑化させた混錬物を金型のキャビティ内に適切な圧力で射出し、適時保圧した後に冷却することにより作製することができる。

【0035】

＜脱脂体作製工程＞
この発明において、脱脂体作製工程では、成形体作製工程で作製した成形体を用いて、その成形体を構成する有機成分を除去して脱脂体を作製する。成形体から有機成分を除去する方法としては、一般的なＭＩＭと同様に、必要に応じて、たとえば、溶媒脱脂法、加熱脱脂法、溶媒脱脂と加熱脱脂とを組合せた複合脱脂法などを用いることができる。たとえば、溶媒脱脂法によれば、成形体に含まれる特定の有機成分に対して可溶性の溶媒中に成形体を浸漬することにより、成形体から特定の有機成分を溶出させて除去することができる。たとえば、加熱脱脂法によれば、成形体に含まれる有機成分が熱分解する温度以上（但し、混合金属粉が焼結し始める温度未満）に成形体を加熱して適時保持することにより、成形体から有機成分を熱分解によりガス化させて除去することができる。

【0036】

たとえば、複合脱脂法によれば、溶媒脱脂により成形体から特定の有機成分を溶出させて脱脂体の前駆体とし、その前駆体に含まれる有機成分を加熱脱脂によりガス化させて除去することにより、脱脂体を作製することができる。油脂状のワックス類を有機成分に含む成形体から脱脂体を作製する場合は、複合脱脂法を選択するのが好ましい。複合脱脂法によれば、溶媒脱脂によりワックス類が溶出して成形体（脱脂体の前駆体）の内部に空隙が形成されるため、その前駆体に残る有機成分が加熱脱脂により熱分解してガス化した際に、そのガスを前駆体から速やかに、かつ十分に、排出することができる。

【0037】

＜仮焼体作製工程＞
この発明では、上記した脱脂体作製工程の後、後述する焼結体作製工程の前に、仮焼体作製工程を加えることができる。この発明において、仮焼体作製工程では、後の焼結体作製工程で行う第１加熱の際の保持温度よりも低温の第２加熱により、脱脂体を適時保温して脱脂体を構成する金属粉を焼結させて仮焼体を作製する。仮焼体作製工程における焼結を、便宜上、仮焼結という。仮焼体は、第２加熱により、脱脂体を構成する金属粉が焼結し始める温度以上に保温しながらも、その相対密度が９０％を超えないように適時保温することにより作製することができる。仮焼体は、相対密度が９０％未満であるため、その内部に多くの空隙が存在する。しかし、仮焼体は、仮焼結により金属粉（粒子）に僅かな相互結着が生じているため、金属粉（粒子）に実質的な相互結着が生じていない脱脂体よりも、ハンドリングが容易になる。また、脱脂体に有機成分が残存していた場合、仮焼体作製工程を加えて第２加熱により適時保温する間に、その脱脂体に残存する有機成分を十分に熱分解して除去することができる。

【0038】

＜焼結体作製工程＞
この発明において、焼結体作製工程では、脱脂体作製工程で作製した脱脂体を用いて、その脱脂体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する。なお、上記した仮焼体製工程を加えた場合は、脱脂体に替えて、仮焼体作製工程で作製した仮焼体を用いて、その仮焼体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製する。焼結体作製工程における焼結を、便宜上、本焼結という。焼結体は、第１加熱により、脱脂体または仮焼体を構成する金属粉の焼結が進む温度以上に保温し、その相対密度が９０％以上になるように、好ましくは相対密度が９５％以上になるように、適時保温することにより作製することができる。相対密度が９０％以上の焼結体は、その内部に空隙が少なく、緻密な焼結組織を有する。相対密度が９５％以上の焼結体は、その内部に空隙がより少なく、より緻密な焼結組織を有する。なお、上記したＨＩＰ処理により内部の空隙を圧し潰すことにより、相対密度が９８％から略１００％の焼結体を得ることも可能である。

【0039】

次に、この発明に係る焼結体の製造方法の有効性を確認する目的で実施した、実験結果について説明する。

【0040】

実験では、標準金属粉として上記した粉末Ａを使用し、混合金属粉として上記した粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅを使用した。また、粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅは、上記したように、第１金属粉として粉末Ｓ１または粉末Ｓ２を使用し、第２金属粉として粉末Ｓ３を使用している。また、実験では、Ｔｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）相当組成のα＋β型のチタン合金からなる金属粉を使用した。したがって、実験に使用した粉末Ａ、粉末Ｓ１、粉末Ｓ２、粉末Ｓ３、粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅのいずれも、その材質はＴｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）相当組成のα＋β型のチタン合金である。

【0041】

α＋β型のチタン合金の基であるチタン（純Ｔｉ）は、合金の基として多用されるＦｅ（鉄）やＮｉ（ニッケル）よりも高活性で他元素と反応しやすい。また、チタン（純Ｔｉ）は、常温で六方最密充填構造の金属組織（α相）を呈し、高温（８８０℃～８９０℃）で変態して体心立方格子構造の金属組織（β相）を呈する。チタン（純Ｔｉ）にＡｌやＶやＳｎなどの元素を選択的に添加することにより、常温でもβ相が存在するα＋β型のチタン合金になる。α＋β型のチタン合金は、約９００℃以上で適時保温されると、α相がβ相に変態して大きな体積変化を生じやすい。活性反応しやすく、変態により大きな体積変化を生じやすい、α＋β型のチタン合金からなる金属粉を用いた脱脂体（または仮焼体）は、約９００℃以上で適時保温されると大きな体積変化が生じて、歪な収縮や歪な変形をした焼結体になりやすいと考えられる。この観点で、焼結体の変形抑制の作用効果を確認するのに好適な材質としてα＋β型のチタン合金を選定し、具体的には６４チタンと称される著名なＴｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）からなる金属粉を使用した。

【0042】

実験では、上記した混錬物作製工程、成形体作製工程、脱脂体作製工程、仮焼体作製工程および焼結体作製工程を実施して、試料番号１～１９（表３参照）として示す、各種の焼結体を作製した。なお、仮焼体作製工程を加えたのは、焼結体作製工程で金属粉が焼結する際の収縮や変形に対する有機成分の影響を十分に小さくするためである。

【0043】

混錬物作製工程では、標準金属粉として、非特許文献２を参照して粒径（メジアン径）が４５μｍ以下の表１に示す粉末Ａ（ｄ５０Ａが２５．４μｍ）を準備した。また、混合金属粉を作製するための金属粉として、表１に示す粉末Ｓ１（ｄ５０Ｐが６３．７μｍ）、Ｓ２（ｄ５０Ｐが９７．８μｍ）およびＳ３（ｄ５０Ｑが１９．９μｍ）を準備した。次いで、粉末Ｓ１、Ｓ２およびＳ３を用いて、表２に示す粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄおよび粉末Ｅを作製した。次いで、粉末Ａおよび粉末Ｂ～Ｅを用いて、表３に示す試料番号１～１９に対応する混錬物を作製した。試料番号１～１９に対応する混錬物中の粉末Ａ～Ｅの混合比（体積％）は、表３を参照する。

【0044】

成形体作製工程では、各々の試料番号に対応する混錬物を射出成形して、各々の試料番号に対応する成形体を作製した。作製した成形体は、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍおよび厚さ２ｍｍの長方形状の平板である。

【0045】

脱脂体作製工程では、各々の試料番号に対応する成形体に対して溶媒脱脂を行って脱脂体を作製した。なお、溶媒脱脂の後の脱脂体から十分に有機成分を除去するために、次の仮焼体作製工程で、加熱脱脂に相当する保温ステップを採用した。

【0046】

仮焼体作製工程では、この後の焼結体作製工程における第１加熱よりも低温の第２加熱により、脱脂体作製工程で作製した各々の試料番号に対応する脱脂体を構成する金属粉を焼結させて仮焼体を作製した。なお、脱脂体を溶媒脱脂で作製したため、その脱脂体には溶媒に溶出しなかった有機成分が残存している可能性がある。そのため、仮焼体を作製する第２加熱において、脱脂体を構成する金属粉が焼結し始める前に、脱脂体に残存する有機成分が十分に除去されるように、加熱パターンを工夫した。具体的には、第２加熱は、減圧ステップ、第１保温ステップ、第２保温ステップ、第３保温ステップおよび冷却ステップを、この順に行う、加熱パターンとした。

【0047】

最初の減圧ステップでは、脱脂体を耐火物で支持して室温（約２５℃）の炉内に配置し、その炉内をアルゴンガスで置換した後に約１３３Ｐａ（約１ｔｏｒｒ）まで減圧した。耐火物は、成形体と略同形状の脱脂体を安定に載置できる上面を備えるアルミナ製の平板セッターとした。その平板セッターの上面は、イットリア製の敷き粉で被覆した。耐火物を平板セッターにしたのは、脱脂体の加熱収縮による厚さ方向の変形（曲がり）を抑制し、仮焼体の厚さ方向の変形量を略０ｍｍにするためである。アルミナ製の平板セッターの上面をイットリア製の敷き粉で被覆したのは、脱脂体を構成する金属粉が平板セッターに固着するのを抑制するためである。

【0048】

次の第１保温ステップでは、炉内を室温（約２０℃）から目標温度（約４００℃）まで昇温し、約２時間の保温を行った。この第１保温ステップにより、約４００℃以下で溶融または熱分解する有機成分は、脱脂体から十分に除去される。

【0049】

次の第２保温ステップでは、炉内を目標温度（約６５０℃）までさらに昇温し、約２時間の保温を行った。この第２保温ステップにより、脱脂体に残存する略全部の有機成分が溶融または熱分解され、実質的に有機成分を含まない脱脂体になる。

【0050】

次の第３保温ステップでは、炉内を目標温度（約７００℃）までさらに昇温し、約３時間の保温を行った。この第２保温ステップにより、脱脂体を構成する金属粉が僅かに焼結し、金属粉（粒子）に相互結着が生じて、仮焼体が形成される。そして、冷却ステップにより、炉内を目標温度（約４５℃）以下になるまで冷却し、仮焼体を安全に取り出した。

【0051】

焼結体作製工程では、各々の試料番号に対応する仮焼体を構成する金属粉を第１加熱により焼結させて焼結体を作製した。第１加熱に際して、仮焼体を耐火物で支持して室温（約２５℃）の炉内に配置した。耐火物は、成形体と略同形状の仮焼体の両端側を載置して支持できる上面を備えるアルミナ製の平板セッターとした。その平板セッターの上面は、イットリア製の敷き粉で被覆した。これにより、仮焼体を長さ方向の中央部分の２５ｍｍが耐火物に接地しない両端支持の状態とし、金属粉の焼結による仮焼体の厚さ方向への変形（撓み）がより大きくなるようにした。なお、アルミナ製の平板セッターの上面をイットリア製の敷き粉で被覆したのは、仮焼体を構成する金属粉が平板セッターに固着するのを抑制するためである。

【0052】

第１加熱では、炉内をアルゴンガスで置換した後に約１×１０^－３Ｐａまで減圧し、その減圧雰囲気をできる限り保持しながら昇温を行った。昇温は、約１０００℃／３時間の後に約１３００℃／４．５時間とした。約１３００℃に達した後に約４時間の保温を行った。その後に、約１２５０℃／３時間で冷却し、炉内を大気圧に戻してから焼結体を取り出した。

【0053】

＜焼結変形量の変形比＞
上記した各工程を経て作製した、表３に示す試料番号１～１９に対応する焼結体の厚さ方向の変形量（以下、「焼結変形量」という。）を測定し、その測定値を用いて焼結変形量の変形比を求めた。

【0054】

焼結体の厚さ方向の焼結変形量は、以下の手順で測定した。まず、平板状の２つの支持具を準備し、常盤などの水平面上に配置する。その際に、２つの支持具の対向間隔が２５ｍｍになるように配置する。次に、焼結体の変形（撓み）が下方に凸になるように、焼結体の長さ方向の両端側を２つの支持具の上側平面上に載置する。その際に、焼結体の長さ方向の略中央が上記した対向間隔の略中央に位置するように、焼結体を載置する。次に、焼結体の長さ方向に沿う側面に対して直交するとともに、上記した水平面に対して平行になる方向から、焼結体を撮影する。その際に、上記した２５ｍｍの対向間隔を含む範囲（３０ｍｍ程度）を撮影する。次に、その撮影像により、２つの支持具の上側平面の角縁（間隔２５ｍｍ）を結ぶ線を基準として、焼結体の下方に凸になっている凸部分に垂線を引いて、その凸量の最大値を測定する。上記の手順により測定した凸量の最大値を、焼結体の厚さ方向の焼結変形量とする。

【0055】

焼結体の厚さ方向の焼結変形量の変形比は、以下の手順で求めた。上記の手順により、粉末Ａを用いた焼結体（試料番号１～３）、粉末Ｂを用いた焼結体（試料番号４～６）、粉末Ｃを用いた焼結体（試料番号７～９）、粉末Ｄを用いた焼結体（試料番号１０～１５）および粉末Ｅを用いた焼結体（試料番号１６～１９）の各々について、厚さ方向の焼結変形量を測定する。次に、測定した焼結変形量を用いて、各々の粉末Ａ～Ｅの焼結変形量の平均値を求める。そして、粉末Ａを用いた焼結体の焼結変形量の平均値を対比基準値として、粉末Ｂ～Ｅを用いた各々の焼結体の焼結変形量の平均値を対比基準値で除して、粉末Ｂ～Ｅを用いた各々の焼結体の変形比（以下、「各粉末の焼結変形量の変形比」という。）を求める。同様に、粉末Ａを用いた試料番号１の焼結体の焼結変形量を対比基準値として、試料番号２～１９の焼結体の焼結変形量を対比基準値で除して、試料番号２～１９の焼結体の変形比（以下、「各試料の焼結変形量の変形比」という。）を求める。

【0056】

上記の手順で求めた、各試料および各粉末の焼結変形量の変形比を、表３に示す。

【0057】

【表3】

【0058】

＜混錬物中の混合金属粉の混合比の影響＞
図９に示すグラフは、混錬物中の粉末Ａ～Ｅの混合比（体積％）と、各試料（試料番号１～１９の焼結体）の焼結変形量の変形比との関係を、表３に基づいて作成したものである。図９に拠れば、混合金属粉ではない粉末Ａ（標準金属粉）を用いた試料番号１～３の焼結体の焼結変形量の変形比（以下、単に「変形比」という。）は、混錬物中の粉末Ａの混合比（以下、「ＭＶ値」という。）の約５体積％の変化に対して、いずれも、０．７を超えていることが分かる。一方、混合金属粉である粉末Ｂ～Ｅを用いた試料番号４～１９の焼結体の変形比は、粉末Ｂ～ＥのＭＶ値の最大で約１２体積％（粉末Ｄを参照）の変化に対して、いずれも、０．７以下であることが分かる。この結果より、混合金属粉ではない粉末Ａを用いた焼結体と比べて、混合金属粉である粉末Ｂ～Ｅを用いた焼結体は、いずれも、焼結変形の抑制効果を確認することができる。特に、粉末Ｓ１と粉末Ｓ３との混合比が体積％で５０：５０の粉末Ｃを用いた焼結体（試料番号７～８）の変形比は、いずれも、０．３以下となり、焼結変形が十分に抑制されていることを確認することができる。

【0059】

図９中に二点鎖線で示す線分は、粉末Ａ～Ｅの各々について、ＭＶ値と変形比との関係を表わす線形近似線である。線形近似線は、粉末Ａを用いた焼結体の変形比は、粉末ＡのＭＶ値が大きくなると小さくなる傾向を示している。しかし、粉末Ａを用いた焼結体の変形比は、ＭＶ値の５体積％程度の変動に対して、０．２４程度のばらつきになっている。一方、粉末Ｂを用いた焼結体の変形比は、粉末ＢのＭＶ値が大きくなると僅かに大きくなる傾向を示している。そして、粉末Ｂを用いた焼結体の変形比は、ＭＶ値の５体積％程度の変動に対して０．０５程度のばらつきに治まっている。また、粉末Ｃを用いた焼結体の変形比は、粉末ＣのＭＶ値が大きくなると僅かに大きくなる傾向を示している。そして、粉末Ｃを用いた焼結体の変形比は、ＭＶ値の５体積％程度の変動に対して０．１３程度のばらつきに治まっている。また、粉末Ｄを用いた焼結体の変形比は、粉末ＤのＭＶ値が大きくなると小さくなる傾向を示している。そして、粉末Ｄを用いた焼結体の変形比は、ＭＶ値の１２体積％程度の変動（粉末Ａの場合の約２．４倍）に対して０．２５程度のばらつきに治まっている。また、粉末Ｅを用いた焼結体の変形比は、粉末ＥのＭＶ値が大きくなると小さくなる傾向を示している。そして、粉末Ｅを用いた焼結体の変形比は、ＭＶ値の７体積％程度の変動（粉末Ａの場合の約１．４倍）に対して０．１０程度のばらつきに治まっている。この結果より、混合金属粉ではない粉末Ａを用いた焼結体と比べて、混合金属粉である粉末Ｂ～Ｅを用いた焼結体は、いずれも、焼結変形のばらつきの抑制効果を確認することができる。

【0060】

また、図９中に示す線形近似線に拠れば、混合金属粉の混合比（ＭＶ値）が６０体積％以上８０体積％以下となる混錬物を用いた場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．７以下になるような、好ましい焼結変形の抑制効果を予測することができる。たとえば、表３に示すように、混合金属粉の混合比（ＭＶ値）が約６４体積％以上７６体積％以下となるように作製した混錬物を用いた場合、焼結体（試料番号４～１９）の変形比は、いずれも、０．７以下になっている。

【0061】

＜混合金属粉中の第１金属粉の混合比の影響＞
図９中に示す線形近似線に拠れば、第１金属粉の混合比が２０体積％以上８０体積％以下となる混合金属粉を用いた場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．７以下になるような、焼結変形の好ましい抑制効果を予測することができる。たとえば、表２、表３に示すように、第１金属粉（粉末Ｓ１、Ｓ２）の混合比が約３０体積％以上約７０体積％以下となるように作製した混合金属粉（粉末Ｂ～Ｅ）を用いた場合、焼結体（試料番号４～１９）の変形比は、いずれも約０．７以下になっている。

【0062】

＜ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａおよびｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａの影響＞
図９中に示す線形近似線に拠れば、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが２以上５以下の第１金属粉と、ｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが０．１以上０．８以下の第２金属粉とを用いた混合金属粉を用いた場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．７以下になるような、焼結変形の好ましい抑制効果を予測することができる。たとえば、表１、表３に示すように、ｄ５０Ｐ／ｄ５０Ａが約２．５～約３．８の第１金属粉（粉末Ｓ１、Ｓ２）と、ｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａが約０．８の第２金属粉（粉末Ｓ３）とを用いた混合金属粉（粉末Ｂ～Ｅ）を用いた場合、焼結体（試料番号４～１９）の変形比は、いずれも約０．７以下になっている。なお、第２金属粉のメジアン径（ｄ５０Ｑ）は、一般的なＭＩＭによる量産性を考慮して約２．５μｍ以上としている。そして、この観点で、２．５μｍ（ｄ５０Ｑ）を表１に示す粉末Ａの２５．４μｍ（ｄ５０Ａ）で除し、ｄ５０Ｑ／ｄ５０Ａの下限値を約０．１とした。

【0063】

＜混合金属粉のピーク間の粒径差の影響＞
図１０に示すグラフは、混合金属粉（粉末Ｂ～Ｅ）のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）と、各粉末（粉末Ｂ～Ｅ）の焼結変形量の変形比との関係を、表２および表３に基づいて作成したものである。図１０に拠れば、ピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）が約３０μｍ以上約７０μｍ以下である混合金属粉を用いた場合、表３に示す粉末Ａの焼結変形量の変形比（１．０）と比べて、各粉末の焼結変形量の変形比は、いずれも約０．７以下であることが分かる。また、第１金属粉（粉末Ｓ１、Ｓ２）の混合比が約５０体積％以上約７０体積％以下の混合金属粉（粉末Ｃ～Ｅ）を用いた場合、その焼結変形量の変形比がより小さくなり、いずれも、約０．６以下であることが分かる。また、第１金属粉（粉末Ｓ１）の混合比が約５０体積％の粉末Ｃを用いた場合、その焼結変形量の変形比がより一層小さくなり、約０．３以下であることが分かる。この結果より、混合金属粉ではない粉末Ａを用いた焼結体と比べて、混合金属粉である粉末Ｂ～Ｅを用いた焼結体は、いずれも、焼結変形の抑制効果を確認することができる。特に、粉末Ｓ１と粉末Ｓ３との混合比が体積％で５０：５０の粉末Ｃを用いた焼結体の変形比は、０．３以下となり、焼結変形が十分に抑制されていることを確認することができる。

【0064】

図１０中に二点鎖線で示す曲線分は、各粉末のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）と、各粉末の焼結変形量の変形比との関係を表わす２次近似曲線である。その２次近似曲線において、各粉末の焼結変形量の変形比は、各粉末のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）が約３０μｍから大きくなるほど小さくなり、約５０μｍから約５５μｍの付近で最小値を有し、さらに約７０μｍに到るまで大きくなるような、下向きに凸の傾向を示している。その２次近似曲線に拠れば、各粉末のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）が約３０μｍ以上約７０μｍ以下である場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．７以下になるような、焼結変形の好ましい抑制効果を予測することができる。また、各粉末のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）が約４０μｍ以上約６５μｍ以下である場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．４～約０．５以下になるような、焼結変形のより好ましい抑制効果を予測することができる。また、各粉末のピーク１、２の間の粒径差（Ｐｗ）が約４５μｍ以上約６０μｍ以下である場合、焼結体の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．３～約０．４以下になるような、焼結変形のより一層好ましい抑制効果を予測することができる。

【0065】

＜混合金属粉のピーク間の谷の深さの影響＞
図１１に示すグラフは、混合金属粉（粉末Ｂ～Ｅ）のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）と、各粉末（粉末Ｂ～Ｅ）の焼結変形量の変形比との関係を、表２および表３に基づいて作成したものである。図１１に拠れば、ピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が、体積頻度％で、約２％以上約１０％以下である混合金属粉を用いた場合、表３に示す粉末Ａの焼結変形量の変形比（１．０）と比べて、各粉末の焼結変形量の変形比は、いずれも約０．７以下であることが分かる。また、第１金属粉（粉末Ｓ１、Ｓ２）の混合比が約５０体積％以上約７０体積％以下の混合金属粉（粉末Ｃ～Ｅ）を用いた場合、焼結体の焼結変形量の変形比がより小さくなり、いずれも、約０．６以下であることが分かる。また、第１金属粉（粉末Ｓ１）の混合比が約５０体積％の粉末Ｃを用いた場合、焼結体の焼結変形量の変形比がより一層小さくなり、約０．３以下であることが分かる。この結果より、混合金属粉ではない粉末Ａを用いた焼結体と比べて、混合金属粉である粉末Ｂ～Ｅを用いた焼結体は、いずれも、焼結変形の抑制効果を確認することができる。特に、粉末Ｓ１と粉末Ｓ３との混合比が体積％で５０：５０の粉末Ｃを用いた焼結体は、その焼結変形量の変形比が０．３以下となっており、焼結変形が十分に抑制されていることを確認することができる。

【0066】

図１１中に二点鎖線で示す曲線分は、各粉末のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）と、各粉末の焼結変形量の変形比との関係を表わす２次近似曲線である。その２次近似曲線において、各粉末の焼結変形量の変形比は、各粉末のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が、体積頻度％で、約２％から大きくなるほど大きくなり、約５％から約８％の付近で最大値を有し、さらに約１０％に到るまで徐々に小さくなる、上向きに凸の傾向を示している。その２次近似曲線に拠れば、各粉末のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が、体積頻度％で、約２％以上約１０％以下である場合、焼結体の焼結変形量の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．７以下になるような、焼結変形の好ましい抑制効果を予測することができる。

【0067】

また、図１１中に一点鎖線で示す２つの線分は、各粉末のピーク間の谷の深さ（Ｐｖ）と、各粉末の焼結変形量の変形比との関係を表わす線形近似線であって、ピーク間の谷の深さを約４．３体積頻度％で区分した場合の線形近似線である。ピーク間の谷の深さが約４．３体積頻度％以下の線形近似線において、各粉末の焼結変形量の変形比は、ピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が小さくなるほど小さくなる傾向を示している。また、ピーク間の谷の深さが約４．３体積頻度％以上の線形近似線において、各粉末の焼結変形量の変形比は、ピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が大きくなるほど徐々に小さくなる傾向を示している。その２つの線形近似線に拠れば、混合金属粉のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が、体積頻度％で、約２％以上約４％以下である場合、焼結体の焼結変形量の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．２～約０．５以下になるような、焼結変形の好ましい抑制効果を予測することができる。これは、焼結体の焼結変形量の変形比をより小さくする観点で、有効である。また、混合金属粉のピーク１、２の間の谷の深さ（Ｐｖ）が、体積頻度％で、約５％以上約８％以下である場合、焼結体の焼結変形量の変形比が粉末Ａ（試料番号１）の場合の約０．５～約０．６程度になるような、焼結変形の安定的な抑制効果を予測することができる。これは、焼結体の焼結変形量の変形比をより安定化する観点で、有効である。

【0068】

上記した実験、つまり、標準金属粉として粉末Ａを使用し、混合金属粉として粉末Ｂ～Ｅを使用した、実験の結果を参酌すれば、標準金属粉を用いた焼結体の焼結変形量を比較基準として、この発明に係る焼結体の製造方法を適用したときの焼結体の変形抑制の有効性を確認することができた。これにより、この発明に係る焼結体の製造方法を、簡易な手段で焼結体の歪な収縮や歪な変形の抑制が可能で、ＭＩＭによる焼結体の量産性の確保に寄与する技術として提供することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】