焼結体の製造方法
【課題】脱脂後の成形体の搬送時において、成形体の割れや欠けを有効に防止できる焼結体の製造方法を提供すること。
【解決手段】原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、成形用原料を射出成形して成形体を得る工程と、成形体から樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、残りの樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、焼成工程と、を有し、樹脂材料はワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有している。ワックスの熱分解温度は、第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、第１バインダの熱分解温度は、第２バインダの熱分解温度よりも低い。第１脱脂工程において、第１バインダの流動開始温度以上、かつ第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却する。第２脱脂工程と焼成工程とは連続して行われる。
【解決手段】原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、成形用原料を射出成形して成形体を得る工程と、成形体から樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、残りの樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、焼成工程と、を有し、樹脂材料はワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有している。ワックスの熱分解温度は、第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、第１バインダの熱分解温度は、第２バインダの熱分解温度よりも低い。第１脱脂工程において、第１バインダの流動開始温度以上、かつ第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却する。第２脱脂工程と焼成工程とは連続して行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体の製造方法に係り、さらに詳しくは、脱脂後の成形体を搬送する際における成形体の破損を有効に防止できる焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機材料から構成される焼結体は、たとえばプレス成形法、押出成形法、鋳込み成形法、テープ成形法、射出成形法などにより成形された成形体を焼成して製造される。
【０００３】
射出成形法は、複雑な形状の成形体を得ることができ、成形工程に要する時間が短いという利点を有する。しかしながら、成形体に含まれる樹脂成分量が比較的に多く、脱脂工程においてこれらを急速に除去すると、成形体が膨れるなどの不良が発生することがある。
【０００４】
特許文献１では、射出成形して得られた成形体を脱脂する工程を、脱脂予備工程と、加熱脱脂工程とに分けて行うことが開示されている。しかしながら、このような脱脂工程では、成形体に含まれる樹脂成分（バインダ、ワックス、可塑剤など）が除去されすぎてしまい、脱脂体（脱脂工程後の成形体）の強度が、脱脂工程前の成形体の強度よりも低下してしまう。
【０００５】
その結果、脱脂に用いられた加熱炉から、脱脂体を別の加熱炉（焼成炉）に搬送する際に、脱脂体に割れや欠けなどが発生するという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−４７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、脱脂後の成形体の搬送時において、成形体の割れや欠けを有効に防止できる焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る焼結体の製造方法は、
原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、
前記成形用原料を射出成形して、成形体を得る工程と、
前記成形体から、前記樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、
残りの前記樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、
前記第１脱脂工程および第２脱脂工程後の成形体を焼成する焼成工程と、を有し、
前記樹脂材料は、少なくともワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有しており、前記ワックスの熱分解温度は、前記第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、前記第１バインダの熱分解温度は、前記第２バインダの熱分解温度よりも低く、
前記第１脱脂工程において、前記第１バインダの流動開始温度以上、かつ前記第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、前記第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却し、
前記第２脱脂工程と前記焼成工程とが連続して行われることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、第１脱脂工程において、まず熱分解温度の低いワックスが成形体から除去される。このとき、ワックスが除去された部分には、微細な空孔が形成される。一方、第１脱脂工程では、第１バインダが流動し始め、成形体全体に浸透していき、脆い状態となっている空孔周辺にも浸透していく。このとき、第２バインダは分解せずにバインダとして十分な保形性を示すため、成形体の形状を維持することができる。
【００１０】
その後、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却されると、第１バインダは固化して、バインダとしての十分な保形性を発揮することができる。このとき、ワックスが除去されて形成された空孔にも第１バインダが全体的に浸透しているため、空孔が補強されており、変形することはない。そのため、その形状が維持された状態で、第１脱脂工程後の成形体の強度を向上させることができる。すなわち、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも、第１脱脂工程後の成形体の強度を高めることができる。
【００１１】
したがって、第１脱脂工程後の成形体を搬送しても、強度が十分に確保されているために、割れや欠けなどの破損を有効に防止することができる。また、成形体の加工時の割れや欠けなども有効に防止できる。そのため、製品としての歩留まりを向上させることができる。
【００１２】
続いて、空孔の形状が維持された状態で、第２脱脂工程が行われるため、成形体に含有されている樹脂材料が空孔を介してスムーズに除去される。このとき、第２バインダは、第１バインダよりも熱分解温度が高いので、第１バインダが気化して除去された後も成形体内部に存在して、成形体の形状を維持することができる。その結果、脱脂工程の終了付近まで、成形体の形状を保ち、第２脱脂工程に引き続いて行われる焼成工程における焼結体の変形を有効に防止することができる。
【００１３】
好ましくは、前記樹脂材料がさらに可塑剤を有している。可塑剤が含有されていることで、成形体への可撓性を付与すると共に、樹脂の結晶化速度を遅くするので、第１バインダの固化が成形体の全域で均等に進むという利点を有する。
【００１４】
好ましくは、前記第１脱脂工程において、前記ワックスがほぼ除去されている。このようにすることで、第１脱脂工程後の成形体の強度を確実に高めることができる。
【００１５】
好ましくは、前記第１脱脂工程前における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量を１００％とした場合に、前記第１脱脂工程後における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量が１０〜６０％である。
【００１６】
第１脱脂工程後の成形体に含有される樹脂材料の含有量を上記の範囲にすることで、上述した効果が得られるとともに、樹脂成分が適度に除去されているため、第２脱脂工程および焼成工程においても成形体に膨れが生じず、得られる焼結体の変形を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るフェライト磁石を製造するための装置の概略断面図である。
【図２】図２は、第１脱脂工程前後の成形体に残留している樹脂成分量と、該成形体の破壊荷重と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１９】
本発明における焼結体としては、特に制限されず、たとえば、セラミック、金属材料などが挙げられるが、本実施形態では、セラミックが好ましく、特にフェライト磁石が好ましい。フェライトとしては、マグネトプランバイト型のＭ相、Ｗ相等の六方晶系のフェライトが好ましく用いられる。
【００２０】
このようなフェライトとしては、特に、ＭＯ・ｎＦｅ２ Ｏ３ （Ｍは好ましくはＳｒおよびＢａの１種以上、ｎ＝４．５〜６．５）であることが好ましい。このようなフェライトには、さらに、希土類元素、Ｃａ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｚｒ等が含有されていてもよい。
【００２１】
特に、下記に示すＡ，Ｒ，ＦｅおよびＭを構成元素として含む六方晶マグネトプランバイト型（Ｍ型）フェライトを主相に有するフェライトが好ましい。ただし、Ａは、Ｓｒ、Ｂａ、ＣａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素であり、Ｒは、希土類元素（Ｙを含む）およびＢｉから選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｃｏおよび／またはＺｎである。これらのＡ，Ｒ，ＦｅおよびＭそれぞれの金属元素の総計の構成比率が、全金属元素量に対し、
Ａ：１〜１３原子％、
Ｒ：０．０５〜１０原子％、
Ｆｅ：８０〜９５原子％、
Ｍ：０．１〜５原子％である。
【００２２】
このフェライトにおいて、ＲがＡサイトに存在するとし、ＭがＦｅのサイトに存在するとした場合におけるフェライトの組成式は、下記の式１に示すように表すことができる。なお、ｘ、ｙ、ｚは上記の量から計算される値である。
【００２３】
Ａ１−ｘ Ｒｘ （Ｆｅ１２−ｙＭｙ ）ｚＯ１９…式１
【００２４】
本実施形態に係る焼結体の製造方法では、まず、上記フェライトの原料粉末を準備する。原料粉末としては、酸化物、または焼成により酸化物となる化合物を用いればよい。次いで、準備した原料粉末を混合し、必要に応じて、仮焼を行ってもよい。仮焼は、大気中で、例えば１０００〜１３５０℃で、１秒間〜１０時間、特にＭ型のＳｒフェライトの微細仮焼粉末を得るときには、１０００〜１２００℃で、１秒間〜３時間程度行えばよい。
【００２５】
このような仮焼粉末は、実質的にマグネトプランバイト型のフェライト構造をもつ顆粒状粒子から構成され、その一次粒子の平均粒径は０．１〜１μｍ、特に０．１〜０．５μｍであることが好ましい。平均粒径は、たとえば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定すればよい。
【００２６】
原料粉末あるいは仮焼粉末は、必要に応じて、粉砕を行ってもよい。粉砕は、乾式であってもよいし、湿式であってもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【００２７】
粉砕を行う場合、粉砕後の粉末粒子の平均粒径は、好ましくは０．０３〜０．７μｍの範囲内、より好ましくは０．１〜０．５μｍの範囲内である。
【００２８】
得られた原料粉末を、樹脂材料とともに射出成形機内で加熱混練して成形してもよいが、本実施形態では、乾燥後の原料粉末と樹脂材料とを混練してペレタイザなどで、ペレットに成形する。混練は、たとえばニーダーなどで行う。ペレタイザとしては、たとえば２軸１軸押出機が用いられる。
【００２９】
樹脂材料には、ワックス、第１バインダおよび第２バインダが含有されている。これらは、熱分解温度や流動開始温度が後述する特定の関係にある。ここで、熱分解温度とは、樹脂材料が成形体から除去され始める温度をいい、たとえば樹脂材料が蒸発、気化し始める温度である。
【００３０】
また、流動開始温度とは、樹脂材料が軟化し、成形体を構成する原料粉末間を容易に移動できる温度である。本実施形態では、流動開始温度に達すると、樹脂材料が原料粉末内あるいは成形体内に十分行き渡る（浸透する）こととなる。なお、流動開始温度は、樹脂材料の融点とほぼ同じ概念であるが、ガラス転移点などであってもよい。
【００３１】
ワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００３２】
ワックスは、主として成形時における原料の流動性を向上させるが、多すぎると、成形体が脆くなる傾向にある。したがって、ワックスの含有量は、原料粉末１００重量％に対し、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは４〜１０重量％である。
【００３３】
また、ワックスは、樹脂材料の中では気化しやすい（熱分解しやすい）ため、脱脂工程の初期段階（後述する第１脱脂工程）において、大部分が成形体から除去される傾向にある。ワックスの熱分解温度は、好ましくは１１０〜３５０℃、より好ましくは２００〜３３０℃である。
【００３４】
第１バインダおよび第２バインダとしては、熱可塑性樹脂などの高分子化合物が用いられる。
【００３５】
第１バインダは、成形時における原料の流動性を向上させるとともに、成形体の形状を維持する（保形する）。
【００３６】
第１バインダは、ワックスの熱分解温度よりも高い熱分解温度を有していれば特に制限されないが、結晶性樹脂であって比較的に低い流動開始温度を有していることが好ましい。第１脱脂工程を比較的に低い温度で行うことができるからである。第１バインダの熱分解温度は、好ましくは１８０〜４５０℃、より好ましくは２５０〜４５０℃である。また、第１バインダの流動開始温度は、好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１３０〜２００℃である。
【００３７】
この第１バインダは、脱脂工程（特に第２脱脂工程）において、液化した後、熱分解して（気化して）成形体から除去されることとなる。具体的な第１バインダとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタラートなどが挙げられる。
【００３８】
第１バインダの含有量が多すぎると、脱脂時に除去される樹脂が多くなるので成形体にクラックが生じやすくなってしまい、少なすぎると、射出成形の成形性が悪化し、かつ成形体の形状維持が困難となる傾向にある。したがって、原料粉末１００重量％に対し、第１バインダの含有量は、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは４〜１０重量％である。
【００３９】
第２バインダは、第１バインダが熱分解されて、成形体から除去された後も、成形体に存在して保形し、焼成時における成形体の変形を効果的に防止することができる。
【００４０】
第２バインダは、ワックスおよび第１バインダよりも高い熱分解温度を有していれば特に制限されないが、同じ温度において第１バインダよりも粘度が高い非結晶性樹脂であることが好ましい。
【００４１】
第２バインダの熱分解温度は、好ましくは２００〜５００℃、より好ましくは３００〜４６０℃である。
【００４２】
この第２バインダは、第２脱脂工程において、液化が急速に進まず、あるいは、液化しても粘度が高い状態で存在した後に熱分解され、成形体から除去されることになる。このような挙動を示すことで、熱分解する直前までバインダとしての性能を十分に発揮し、成形体の形状を保つことができる。具体的な第２バインダとしては、ポリメチルメタクリレートに代表されるアクリル系樹脂、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネイトなどが挙げられる。
【００４３】
第２バインダの含有量が多すぎると、脱脂に長時間を要し、クラックや変形を誘発することになってしまい、少なすぎると、第２脱脂工程において、成形体の保形性が不十分となり、焼結体の変形が生じてしまう傾向にある。したがって、原料粉末１００重量％に対し、第２バインダの含有量は、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．３〜５重量％である。
【００４４】
樹脂材料は、上記のワックス、バインダに加え、さらに可塑剤、滑剤、その他の昇華性化合物などを有していてもよい。
【００４５】
可塑剤としては、たとえばフタル酸エステルが用いられ、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸ジノルマルオクチル、ＤＯＰなどが好ましく、その他には、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル、リン酸トリクレシルなどが好ましい。
【００４６】
上述のペレットは、図１に示す射出成形装置２に投入されて成形される。射出成形装置２は、ペレット１０が投入されるホッパ４を有する押出機６と、押出機６から押し出されたペレット１０の溶融物をキャビティ１２内で成形するための金型装置８とを有する。本実施形態では、フェライト磁石を製造するので、金型装置８に磁場を印加して、ＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を行う。
【００４７】
ホッパ４に投入されたペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０〜２３０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置８のキャビティ１２内に射出される。金型装置８の温度は、２０〜８０℃である。金型装置８に印加する磁場は適宜決定すればよい。
【００４８】
得られた成形体は、脱脂工程に供され樹脂成分が除去される。まず、第１脱脂工程では、少なくとも、第１バインダの流動開始温度以上の温度であって、第２バインダの熱分解温度未満とされる。具体的には、好ましくは１５０〜３００℃、より好ましくは１８０〜２８０℃の温度範囲において、好ましくは１０〜１００時間程度保持する。このような温度範囲とすることで、成形体に含まれるワックスの大部分が成形体から除去される。特に１８０〜２８０℃の温度範囲とすることで、ワックスのほぼ全量が気化して除去される。このとき、成形体には、ワックスの気化により微細な空孔が形成される。
【００４９】
一方、第１バインダは、第１脱脂工程において流動し始める。そして、成形体中に浸透し、ワックスの気化により形成された空孔周辺にも浸透する。したがって、成形体における第１バインダの分散度合いは、成形後よりも良好となる。なお、第１バインダが流動し始めると、バインダとしての性能は低下してしまう。しかしながら、成形体には第２バインダが存在しており、しかもこの第２バインダは、第１脱脂工程において、分解せずに固化した状態にある。したがって、第１バインダによる保形性が若干低下したとしても、固化している第２バインダにより、成形体が変形することはない。
【００５０】
その後、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却されると、第１バインダは固化する。このとき、固化した第１バインダにより、脆くなっている空孔が全体的に補強され、その形状は確実に維持される。しかも、成形体の脆さの主たる原因となるワックスは気化しているため、第１脱脂工程後の成形体は、第１バインダおよび第２バインダにより保形され、その強度は、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも大きくなっている。
【００５１】
第１脱脂工程後の成形体の強度を、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも大きくするには、第１脱脂工程前後における樹脂成分の含有量を特定の関係とすればよい。具体的には、第１脱脂工程前の成形体に含有される樹脂成分を１００重量％とすると第１脱脂工程後の成形体に含有される樹脂成分を、好ましくは１０〜６０％、より好ましくは２０〜５０％とし、ワックスをほぼ除去すればよい。
【００５２】
このようにすることで、成形体の保形性に悪影響を与えるワックスはほぼ除去されているため、第１脱脂工程後の成形体を加熱炉から取り出し、第２脱脂工程および焼成工程を行う加熱炉へ搬送した場合であっても、成形体に割れや欠けなどの破損は生じない。また、第１脱脂工程に用いる加熱炉と、第２脱脂工程および焼成工程に用いる加熱炉とを分けることで、工程の効率化を実現できる。
【００５３】
また、成形体の加工時においても、割れや欠けを有効に防止することができる。特に成形体がフェライト磁石の場合には、第１脱脂工程における熱履歴により残留磁場がほとんどないため、加工くず等の付着を防止することができる。
【００５４】
第２脱脂工程の温度範囲は、用いる樹脂材料に応じて決定すればよいが、好ましくは１５０〜６００℃、より好ましくは２００〜５００℃である。また、保持時間は、好ましくは１〜５０時間、より好ましくは３〜３０時間である。
【００５５】
第２脱脂工程では、まず、第１バインダが気化して、成形体から除去される。このとき、第２バインダは、液化が急速には進行せず十分な保形性を有しているため、空孔は変形しない。したがって、この空孔を介して第１バインダが気化し、スムーズに除去される。
【００５６】
第１バインダが除去された後も、成形体中には第２バインダが固化している状態あるいは粘度が高い状態で存在しているため、成形体の保形性を十分に維持することができる。そして、第２脱脂工程において成形体の変形を防止しながら、気化して除去され、引き続き焼成工程に供されるため、成形体は変形することなく焼成され、変形のない焼結体が得られる。
【００５７】
このようにして、第２脱脂工程および焼成工程を連続して行うことで、工程の効率化を図りつつ、得られる焼結体（フェライト磁石）の変形を防止することができる。
【００５８】
上記の工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて加工され、フェライト磁石とされる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば原料粉末としては、フェライトに制限されず、他のセラミック粉体、金属材料であってもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００６１】
実施例１
焼結体として、組成がＬａ０．４ Ｃａ０．２ Ｓｒ０．４ Ｃｏ０．３ Ｆｅ１１．３Ｏ１９で示されるフェライト磁石を製造した。出発原料としては以下のものを用いた。Ｆｅ２ Ｏ３ 粉末（不純物として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｃｌを含む）、ＳｒＣＯ３ 粉末（不純物として、Ｂａ，Ｃａを含む）、Ｌａ（ＯＨ）３ 粉末，ＣａＣＯ３ 粉末，Ｃｏ３ Ｏ４ 粉末を準備した。上記出発原料および添加物を湿式アトライターで粉砕後、乾燥・整粒し、これを空気中において１２３０℃で３時間焼成し、顆粒状の仮焼粉末を得た。
【００６２】
この仮焼粉末を、乾式粗粉砕・湿式粉砕した。湿式粉砕後、仮焼粉末（原料粉末）を１００℃で１０時間乾燥させた。乾燥後の原料粉末の平均粒径を、ＳＥＭにより調べたところ、０．３μｍであった。
【００６３】
乾燥後の原料粉末１００重量％に対し、ワックスとしてのパラフィンワックスを１０重量％、第１バインダとしてのポリプロピレンを８重量％、第２バインダとしてのアクリル系樹脂を２重量％、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に、ニーダーで混練し、ペレタイザでペレットに成形した。混練は１５０℃および２時間の条件で行った。
【００６４】
なお、パラフィンワックスの熱分解温度は２００℃であり、ポリプロピレンの流動開始温度は１６５℃、熱分解温度は２９５℃であり、アクリル系樹脂の熱分解温度は３４０℃であった。
【００６５】
次に、図１に示す磁場を利用する射出成形装置２を用いて、ペレット１０を、金型装置８内に射出成形した。金型装置８への射出前には、金型装置８は閉じられており、内部にキャビティ１２が形成され、金型装置８には磁場が印加される。なお、ペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置８のキャビティ１２内に射出された。金型装置８の温度は、４０℃であった。磁場射出成形工程後の成形体の厚みは、２mmであり、円弧形状の平板を成形した。
【００６６】
得られた成形体について、下記に示す破壊加重を測定することで、成形体の強度を評価した。
【００６７】
破壊荷重は、成形体の両端部のみを支持し、成形体中央に集中荷重を０Ｎから徐々に増加させていき、成形体が破断した荷重により算出した。成形直後の成形体の破壊荷重は６０Ｎであった。
【００６８】
また、ＴＧ（熱重量）分析により、成形体に残留している樹脂材料の含有量を測定した結果、残留樹脂材料量（重量減少量）は１５．６％であった。すなわち、成形体の重量１００％のうち、樹脂成分が１５．６％を占めていた。
【００６９】
次に、この成形体を、２１０℃まで昇温し、樹脂材料の一部を除去し、その後室温まで冷却した（第１脱脂工程）。第１脱脂工程は９６時間であった。なお、第１脱脂工程における雰囲気は加湿Ｎ２雰囲気（酸素濃度０．０１％以下）であった。
【００７０】
第１脱脂工程後の成形体について上記と同様にして強度および成形体に残留している樹脂材料の含有量を測定した。また、残留樹脂材料量の測定結果から、成形体に残留しているワックス量を算出し、成形直後の成形体に含有されるワックス量１００％に対する割合を算出した。結果を表１に示す。
【００７１】
第１脱脂工程後の成形体を焼成炉に搬送し、第２脱脂工程および焼成工程を連続して行った。搬送時には、成形体の割れや欠けなどは生じなかった。
【００７２】
第２脱脂工程では、１５時間掛けて６００℃まで昇温して、成形体に残留している樹脂材料を除去した。なお、第２脱脂工程における雰囲気は大気雰囲気であった。そして、さらに１２００℃まで昇温し、その温度で１時間保持してフェライト磁石の焼結体を得た（焼成工程）。
【００７３】
得られたフェライト磁石の焼結体について、変形およびクラックの有無を目視にて評価した。結果を表１に示す。
【００７４】
実施例２
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とした以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７５】
実施例３
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とし、２５０℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７６】
比較例１
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とし、３００℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７７】
比較例２
第１脱脂工程において、６００℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７８】
比較例３
第１脱脂工程における雰囲気を乾燥Ｎ２雰囲気（酸素濃度０．０１％以下）とし、１６０℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】
表１における残留樹脂量と破壊荷重との関係を表すグラフを図２に示す。表１および図２より、第１脱脂工程において第１バインダの流動開始温度よりも高い温度とすることで、第１脱脂工程後の成形体の強度が、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも高くなっていることが確認できる。また、第１脱脂工程後の成形体の強度の強度が高いため、搬送時や焼成後の割れ、変形などは見られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体の製造方法に係り、さらに詳しくは、脱脂後の成形体を搬送する際における成形体の破損を有効に防止できる焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機材料から構成される焼結体は、たとえばプレス成形法、押出成形法、鋳込み成形法、テープ成形法、射出成形法などにより成形された成形体を焼成して製造される。
【０００３】
射出成形法は、複雑な形状の成形体を得ることができ、成形工程に要する時間が短いという利点を有する。しかしながら、成形体に含まれる樹脂成分量が比較的に多く、脱脂工程においてこれらを急速に除去すると、成形体が膨れるなどの不良が発生することがある。
【０００４】
特許文献１では、射出成形して得られた成形体を脱脂する工程を、脱脂予備工程と、加熱脱脂工程とに分けて行うことが開示されている。しかしながら、このような脱脂工程では、成形体に含まれる樹脂成分（バインダ、ワックス、可塑剤など）が除去されすぎてしまい、脱脂体（脱脂工程後の成形体）の強度が、脱脂工程前の成形体の強度よりも低下してしまう。
【０００５】
その結果、脱脂に用いられた加熱炉から、脱脂体を別の加熱炉（焼成炉）に搬送する際に、脱脂体に割れや欠けなどが発生するという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−４７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、脱脂後の成形体の搬送時において、成形体の割れや欠けを有効に防止できる焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る焼結体の製造方法は、
原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、
前記成形用原料を射出成形して、成形体を得る工程と、
前記成形体から、前記樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、
残りの前記樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、
前記第１脱脂工程および第２脱脂工程後の成形体を焼成する焼成工程と、を有し、
前記樹脂材料は、少なくともワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有しており、前記ワックスの熱分解温度は、前記第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、前記第１バインダの熱分解温度は、前記第２バインダの熱分解温度よりも低く、
前記第１脱脂工程において、前記第１バインダの流動開始温度以上、かつ前記第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、前記第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却し、
前記第２脱脂工程と前記焼成工程とが連続して行われることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、第１脱脂工程において、まず熱分解温度の低いワックスが成形体から除去される。このとき、ワックスが除去された部分には、微細な空孔が形成される。一方、第１脱脂工程では、第１バインダが流動し始め、成形体全体に浸透していき、脆い状態となっている空孔周辺にも浸透していく。このとき、第２バインダは分解せずにバインダとして十分な保形性を示すため、成形体の形状を維持することができる。
【００１０】
その後、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却されると、第１バインダは固化して、バインダとしての十分な保形性を発揮することができる。このとき、ワックスが除去されて形成された空孔にも第１バインダが全体的に浸透しているため、空孔が補強されており、変形することはない。そのため、その形状が維持された状態で、第１脱脂工程後の成形体の強度を向上させることができる。すなわち、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも、第１脱脂工程後の成形体の強度を高めることができる。
【００１１】
したがって、第１脱脂工程後の成形体を搬送しても、強度が十分に確保されているために、割れや欠けなどの破損を有効に防止することができる。また、成形体の加工時の割れや欠けなども有効に防止できる。そのため、製品としての歩留まりを向上させることができる。
【００１２】
続いて、空孔の形状が維持された状態で、第２脱脂工程が行われるため、成形体に含有されている樹脂材料が空孔を介してスムーズに除去される。このとき、第２バインダは、第１バインダよりも熱分解温度が高いので、第１バインダが気化して除去された後も成形体内部に存在して、成形体の形状を維持することができる。その結果、脱脂工程の終了付近まで、成形体の形状を保ち、第２脱脂工程に引き続いて行われる焼成工程における焼結体の変形を有効に防止することができる。
【００１３】
好ましくは、前記樹脂材料がさらに可塑剤を有している。可塑剤が含有されていることで、成形体への可撓性を付与すると共に、樹脂の結晶化速度を遅くするので、第１バインダの固化が成形体の全域で均等に進むという利点を有する。
【００１４】
好ましくは、前記第１脱脂工程において、前記ワックスがほぼ除去されている。このようにすることで、第１脱脂工程後の成形体の強度を確実に高めることができる。
【００１５】
好ましくは、前記第１脱脂工程前における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量を１００％とした場合に、前記第１脱脂工程後における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量が１０〜６０％である。
【００１６】
第１脱脂工程後の成形体に含有される樹脂材料の含有量を上記の範囲にすることで、上述した効果が得られるとともに、樹脂成分が適度に除去されているため、第２脱脂工程および焼成工程においても成形体に膨れが生じず、得られる焼結体の変形を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るフェライト磁石を製造するための装置の概略断面図である。
【図２】図２は、第１脱脂工程前後の成形体に残留している樹脂成分量と、該成形体の破壊荷重と、の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１９】
本発明における焼結体としては、特に制限されず、たとえば、セラミック、金属材料などが挙げられるが、本実施形態では、セラミックが好ましく、特にフェライト磁石が好ましい。フェライトとしては、マグネトプランバイト型のＭ相、Ｗ相等の六方晶系のフェライトが好ましく用いられる。
【００２０】
このようなフェライトとしては、特に、ＭＯ・ｎＦｅ２ Ｏ３ （Ｍは好ましくはＳｒおよびＢａの１種以上、ｎ＝４．５〜６．５）であることが好ましい。このようなフェライトには、さらに、希土類元素、Ｃａ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｚｒ等が含有されていてもよい。
【００２１】
特に、下記に示すＡ，Ｒ，ＦｅおよびＭを構成元素として含む六方晶マグネトプランバイト型（Ｍ型）フェライトを主相に有するフェライトが好ましい。ただし、Ａは、Ｓｒ、Ｂａ、ＣａおよびＰｂから選択される少なくとも１種の元素であり、Ｒは、希土類元素（Ｙを含む）およびＢｉから選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍは、Ｃｏおよび／またはＺｎである。これらのＡ，Ｒ，ＦｅおよびＭそれぞれの金属元素の総計の構成比率が、全金属元素量に対し、
Ａ：１〜１３原子％、
Ｒ：０．０５〜１０原子％、
Ｆｅ：８０〜９５原子％、
Ｍ：０．１〜５原子％である。
【００２２】
このフェライトにおいて、ＲがＡサイトに存在するとし、ＭがＦｅのサイトに存在するとした場合におけるフェライトの組成式は、下記の式１に示すように表すことができる。なお、ｘ、ｙ、ｚは上記の量から計算される値である。
【００２３】
Ａ１−ｘ Ｒｘ （Ｆｅ１２−ｙＭｙ ）ｚＯ１９…式１
【００２４】
本実施形態に係る焼結体の製造方法では、まず、上記フェライトの原料粉末を準備する。原料粉末としては、酸化物、または焼成により酸化物となる化合物を用いればよい。次いで、準備した原料粉末を混合し、必要に応じて、仮焼を行ってもよい。仮焼は、大気中で、例えば１０００〜１３５０℃で、１秒間〜１０時間、特にＭ型のＳｒフェライトの微細仮焼粉末を得るときには、１０００〜１２００℃で、１秒間〜３時間程度行えばよい。
【００２５】
このような仮焼粉末は、実質的にマグネトプランバイト型のフェライト構造をもつ顆粒状粒子から構成され、その一次粒子の平均粒径は０．１〜１μｍ、特に０．１〜０．５μｍであることが好ましい。平均粒径は、たとえば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定すればよい。
【００２６】
原料粉末あるいは仮焼粉末は、必要に応じて、粉砕を行ってもよい。粉砕は、乾式であってもよいし、湿式であってもよいし、これらを組み合わせてもよい。
【００２７】
粉砕を行う場合、粉砕後の粉末粒子の平均粒径は、好ましくは０．０３〜０．７μｍの範囲内、より好ましくは０．１〜０．５μｍの範囲内である。
【００２８】
得られた原料粉末を、樹脂材料とともに射出成形機内で加熱混練して成形してもよいが、本実施形態では、乾燥後の原料粉末と樹脂材料とを混練してペレタイザなどで、ペレットに成形する。混練は、たとえばニーダーなどで行う。ペレタイザとしては、たとえば２軸１軸押出機が用いられる。
【００２９】
樹脂材料には、ワックス、第１バインダおよび第２バインダが含有されている。これらは、熱分解温度や流動開始温度が後述する特定の関係にある。ここで、熱分解温度とは、樹脂材料が成形体から除去され始める温度をいい、たとえば樹脂材料が蒸発、気化し始める温度である。
【００３０】
また、流動開始温度とは、樹脂材料が軟化し、成形体を構成する原料粉末間を容易に移動できる温度である。本実施形態では、流動開始温度に達すると、樹脂材料が原料粉末内あるいは成形体内に十分行き渡る（浸透する）こととなる。なお、流動開始温度は、樹脂材料の融点とほぼ同じ概念であるが、ガラス転移点などであってもよい。
【００３１】
ワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、蜜蝋などの天然ワックス以外に、パラフィンワックス、ウレタン化ワックス、ポリエチレングリコールなどの合成ワックスが用いられる。
【００３２】
ワックスは、主として成形時における原料の流動性を向上させるが、多すぎると、成形体が脆くなる傾向にある。したがって、ワックスの含有量は、原料粉末１００重量％に対し、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは４〜１０重量％である。
【００３３】
また、ワックスは、樹脂材料の中では気化しやすい（熱分解しやすい）ため、脱脂工程の初期段階（後述する第１脱脂工程）において、大部分が成形体から除去される傾向にある。ワックスの熱分解温度は、好ましくは１１０〜３５０℃、より好ましくは２００〜３３０℃である。
【００３４】
第１バインダおよび第２バインダとしては、熱可塑性樹脂などの高分子化合物が用いられる。
【００３５】
第１バインダは、成形時における原料の流動性を向上させるとともに、成形体の形状を維持する（保形する）。
【００３６】
第１バインダは、ワックスの熱分解温度よりも高い熱分解温度を有していれば特に制限されないが、結晶性樹脂であって比較的に低い流動開始温度を有していることが好ましい。第１脱脂工程を比較的に低い温度で行うことができるからである。第１バインダの熱分解温度は、好ましくは１８０〜４５０℃、より好ましくは２５０〜４５０℃である。また、第１バインダの流動開始温度は、好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１３０〜２００℃である。
【００３７】
この第１バインダは、脱脂工程（特に第２脱脂工程）において、液化した後、熱分解して（気化して）成形体から除去されることとなる。具体的な第１バインダとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタラートなどが挙げられる。
【００３８】
第１バインダの含有量が多すぎると、脱脂時に除去される樹脂が多くなるので成形体にクラックが生じやすくなってしまい、少なすぎると、射出成形の成形性が悪化し、かつ成形体の形状維持が困難となる傾向にある。したがって、原料粉末１００重量％に対し、第１バインダの含有量は、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは４〜１０重量％である。
【００３９】
第２バインダは、第１バインダが熱分解されて、成形体から除去された後も、成形体に存在して保形し、焼成時における成形体の変形を効果的に防止することができる。
【００４０】
第２バインダは、ワックスおよび第１バインダよりも高い熱分解温度を有していれば特に制限されないが、同じ温度において第１バインダよりも粘度が高い非結晶性樹脂であることが好ましい。
【００４１】
第２バインダの熱分解温度は、好ましくは２００〜５００℃、より好ましくは３００〜４６０℃である。
【００４２】
この第２バインダは、第２脱脂工程において、液化が急速に進まず、あるいは、液化しても粘度が高い状態で存在した後に熱分解され、成形体から除去されることになる。このような挙動を示すことで、熱分解する直前までバインダとしての性能を十分に発揮し、成形体の形状を保つことができる。具体的な第２バインダとしては、ポリメチルメタクリレートに代表されるアクリル系樹脂、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネイトなどが挙げられる。
【００４３】
第２バインダの含有量が多すぎると、脱脂に長時間を要し、クラックや変形を誘発することになってしまい、少なすぎると、第２脱脂工程において、成形体の保形性が不十分となり、焼結体の変形が生じてしまう傾向にある。したがって、原料粉末１００重量％に対し、第２バインダの含有量は、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．３〜５重量％である。
【００４４】
樹脂材料は、上記のワックス、バインダに加え、さらに可塑剤、滑剤、その他の昇華性化合物などを有していてもよい。
【００４５】
可塑剤としては、たとえばフタル酸エステルが用いられ、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸ジノルマルオクチル、ＤＯＰなどが好ましく、その他には、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジオクチル、リン酸トリクレシルなどが好ましい。
【００４６】
上述のペレットは、図１に示す射出成形装置２に投入されて成形される。射出成形装置２は、ペレット１０が投入されるホッパ４を有する押出機６と、押出機６から押し出されたペレット１０の溶融物をキャビティ１２内で成形するための金型装置８とを有する。本実施形態では、フェライト磁石を製造するので、金型装置８に磁場を印加して、ＣＩＭ（ceramic injection molding）成形を行う。
【００４７】
ホッパ４に投入されたペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０〜２３０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置８のキャビティ１２内に射出される。金型装置８の温度は、２０〜８０℃である。金型装置８に印加する磁場は適宜決定すればよい。
【００４８】
得られた成形体は、脱脂工程に供され樹脂成分が除去される。まず、第１脱脂工程では、少なくとも、第１バインダの流動開始温度以上の温度であって、第２バインダの熱分解温度未満とされる。具体的には、好ましくは１５０〜３００℃、より好ましくは１８０〜２８０℃の温度範囲において、好ましくは１０〜１００時間程度保持する。このような温度範囲とすることで、成形体に含まれるワックスの大部分が成形体から除去される。特に１８０〜２８０℃の温度範囲とすることで、ワックスのほぼ全量が気化して除去される。このとき、成形体には、ワックスの気化により微細な空孔が形成される。
【００４９】
一方、第１バインダは、第１脱脂工程において流動し始める。そして、成形体中に浸透し、ワックスの気化により形成された空孔周辺にも浸透する。したがって、成形体における第１バインダの分散度合いは、成形後よりも良好となる。なお、第１バインダが流動し始めると、バインダとしての性能は低下してしまう。しかしながら、成形体には第２バインダが存在しており、しかもこの第２バインダは、第１脱脂工程において、分解せずに固化した状態にある。したがって、第１バインダによる保形性が若干低下したとしても、固化している第２バインダにより、成形体が変形することはない。
【００５０】
その後、第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却されると、第１バインダは固化する。このとき、固化した第１バインダにより、脆くなっている空孔が全体的に補強され、その形状は確実に維持される。しかも、成形体の脆さの主たる原因となるワックスは気化しているため、第１脱脂工程後の成形体は、第１バインダおよび第２バインダにより保形され、その強度は、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも大きくなっている。
【００５１】
第１脱脂工程後の成形体の強度を、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも大きくするには、第１脱脂工程前後における樹脂成分の含有量を特定の関係とすればよい。具体的には、第１脱脂工程前の成形体に含有される樹脂成分を１００重量％とすると第１脱脂工程後の成形体に含有される樹脂成分を、好ましくは１０〜６０％、より好ましくは２０〜５０％とし、ワックスをほぼ除去すればよい。
【００５２】
このようにすることで、成形体の保形性に悪影響を与えるワックスはほぼ除去されているため、第１脱脂工程後の成形体を加熱炉から取り出し、第２脱脂工程および焼成工程を行う加熱炉へ搬送した場合であっても、成形体に割れや欠けなどの破損は生じない。また、第１脱脂工程に用いる加熱炉と、第２脱脂工程および焼成工程に用いる加熱炉とを分けることで、工程の効率化を実現できる。
【００５３】
また、成形体の加工時においても、割れや欠けを有効に防止することができる。特に成形体がフェライト磁石の場合には、第１脱脂工程における熱履歴により残留磁場がほとんどないため、加工くず等の付着を防止することができる。
【００５４】
第２脱脂工程の温度範囲は、用いる樹脂材料に応じて決定すればよいが、好ましくは１５０〜６００℃、より好ましくは２００〜５００℃である。また、保持時間は、好ましくは１〜５０時間、より好ましくは３〜３０時間である。
【００５５】
第２脱脂工程では、まず、第１バインダが気化して、成形体から除去される。このとき、第２バインダは、液化が急速には進行せず十分な保形性を有しているため、空孔は変形しない。したがって、この空孔を介して第１バインダが気化し、スムーズに除去される。
【００５６】
第１バインダが除去された後も、成形体中には第２バインダが固化している状態あるいは粘度が高い状態で存在しているため、成形体の保形性を十分に維持することができる。そして、第２脱脂工程において成形体の変形を防止しながら、気化して除去され、引き続き焼成工程に供されるため、成形体は変形することなく焼成され、変形のない焼結体が得られる。
【００５７】
このようにして、第２脱脂工程および焼成工程を連続して行うことで、工程の効率化を図りつつ、得られる焼結体（フェライト磁石）の変形を防止することができる。
【００５８】
上記の工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて加工され、フェライト磁石とされる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば原料粉末としては、フェライトに制限されず、他のセラミック粉体、金属材料であってもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００６１】
実施例１
焼結体として、組成がＬａ０．４ Ｃａ０．２ Ｓｒ０．４ Ｃｏ０．３ Ｆｅ１１．３Ｏ１９で示されるフェライト磁石を製造した。出発原料としては以下のものを用いた。Ｆｅ２ Ｏ３ 粉末（不純物として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｃｌを含む）、ＳｒＣＯ３ 粉末（不純物として、Ｂａ，Ｃａを含む）、Ｌａ（ＯＨ）３ 粉末，ＣａＣＯ３ 粉末，Ｃｏ３ Ｏ４ 粉末を準備した。上記出発原料および添加物を湿式アトライターで粉砕後、乾燥・整粒し、これを空気中において１２３０℃で３時間焼成し、顆粒状の仮焼粉末を得た。
【００６２】
この仮焼粉末を、乾式粗粉砕・湿式粉砕した。湿式粉砕後、仮焼粉末（原料粉末）を１００℃で１０時間乾燥させた。乾燥後の原料粉末の平均粒径を、ＳＥＭにより調べたところ、０．３μｍであった。
【００６３】
乾燥後の原料粉末１００重量％に対し、ワックスとしてのパラフィンワックスを１０重量％、第１バインダとしてのポリプロピレンを８重量％、第２バインダとしてのアクリル系樹脂を２重量％、滑剤、可塑剤、昇華性化合物などと共に、ニーダーで混練し、ペレタイザでペレットに成形した。混練は１５０℃および２時間の条件で行った。
【００６４】
なお、パラフィンワックスの熱分解温度は２００℃であり、ポリプロピレンの流動開始温度は１６５℃、熱分解温度は２９５℃であり、アクリル系樹脂の熱分解温度は３４０℃であった。
【００６５】
次に、図１に示す磁場を利用する射出成形装置２を用いて、ペレット１０を、金型装置８内に射出成形した。金型装置８への射出前には、金型装置８は閉じられており、内部にキャビティ１２が形成され、金型装置８には磁場が印加される。なお、ペレット１０は、押出機６の内部で、たとえば１６０℃に加熱溶融・混練され、成形用原料となり、スクリューにより金型装置８のキャビティ１２内に射出された。金型装置８の温度は、４０℃であった。磁場射出成形工程後の成形体の厚みは、２mmであり、円弧形状の平板を成形した。
【００６６】
得られた成形体について、下記に示す破壊加重を測定することで、成形体の強度を評価した。
【００６７】
破壊荷重は、成形体の両端部のみを支持し、成形体中央に集中荷重を０Ｎから徐々に増加させていき、成形体が破断した荷重により算出した。成形直後の成形体の破壊荷重は６０Ｎであった。
【００６８】
また、ＴＧ（熱重量）分析により、成形体に残留している樹脂材料の含有量を測定した結果、残留樹脂材料量（重量減少量）は１５．６％であった。すなわち、成形体の重量１００％のうち、樹脂成分が１５．６％を占めていた。
【００６９】
次に、この成形体を、２１０℃まで昇温し、樹脂材料の一部を除去し、その後室温まで冷却した（第１脱脂工程）。第１脱脂工程は９６時間であった。なお、第１脱脂工程における雰囲気は加湿Ｎ２雰囲気（酸素濃度０．０１％以下）であった。
【００７０】
第１脱脂工程後の成形体について上記と同様にして強度および成形体に残留している樹脂材料の含有量を測定した。また、残留樹脂材料量の測定結果から、成形体に残留しているワックス量を算出し、成形直後の成形体に含有されるワックス量１００％に対する割合を算出した。結果を表１に示す。
【００７１】
第１脱脂工程後の成形体を焼成炉に搬送し、第２脱脂工程および焼成工程を連続して行った。搬送時には、成形体の割れや欠けなどは生じなかった。
【００７２】
第２脱脂工程では、１５時間掛けて６００℃まで昇温して、成形体に残留している樹脂材料を除去した。なお、第２脱脂工程における雰囲気は大気雰囲気であった。そして、さらに１２００℃まで昇温し、その温度で１時間保持してフェライト磁石の焼結体を得た（焼成工程）。
【００７３】
得られたフェライト磁石の焼結体について、変形およびクラックの有無を目視にて評価した。結果を表１に示す。
【００７４】
実施例２
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とした以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７５】
実施例３
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とし、２５０℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７６】
比較例１
第１脱脂工程における雰囲気を加湿Ｎ２／ａｉｒ雰囲気（酸素濃度５％）とし、３００℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７７】
比較例２
第１脱脂工程において、６００℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７８】
比較例３
第１脱脂工程における雰囲気を乾燥Ｎ２雰囲気（酸素濃度０．０１％以下）とし、１６０℃まで昇温した以外は、実施例１と同様にして、フェライト磁石を作製し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】
表１における残留樹脂量と破壊荷重との関係を表すグラフを図２に示す。表１および図２より、第１脱脂工程において第１バインダの流動開始温度よりも高い温度とすることで、第１脱脂工程後の成形体の強度が、第１脱脂工程前の成形体の強度よりも高くなっていることが確認できる。また、第１脱脂工程後の成形体の強度の強度が高いため、搬送時や焼成後の割れ、変形などは見られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、
前記成形用原料を射出成形して、成形体を得る工程と、
前記成形体から、前記樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、
残りの前記樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、
前記第１脱脂工程および第２脱脂工程後の成形体を焼成する焼成工程と、を有し、
前記樹脂材料は、少なくともワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有しており、前記ワックスの熱分解温度は、前記第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、前記第１バインダの熱分解温度は、前記第２バインダの熱分解温度よりも低く、
前記第１脱脂工程において、前記第１バインダの流動開始温度以上、かつ前記第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、前記第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却し、
前記第２脱脂工程と前記焼成工程とが連続して行われることを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂材料がさらに可塑剤を有している請求項１に記載の焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記第１脱脂工程において、前記ワックスがほぼ除去されている請求項１または２に記載の焼結体の製造方法。
【請求項４】
前記第１脱脂工程前における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量を１００％とした場合に、前記第１脱脂工程後における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量が１０〜６０％である請求項１〜３のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１】
原料粉末と樹脂材料とを加熱混練して成形用原料を得る工程と、
前記成形用原料を射出成形して、成形体を得る工程と、
前記成形体から、前記樹脂材料の一部を除去する第１脱脂工程と、
残りの前記樹脂材料を除去する第２脱脂工程と、
前記第１脱脂工程および第２脱脂工程後の成形体を焼成する焼成工程と、を有し、
前記樹脂材料は、少なくともワックス、第１バインダおよび第２バインダを含有しており、前記ワックスの熱分解温度は、前記第１バインダおよび第２バインダの熱分解温度よりも低く、前記第１バインダの熱分解温度は、前記第２バインダの熱分解温度よりも低く、
前記第１脱脂工程において、前記第１バインダの流動開始温度以上、かつ前記第２バインダの熱分解温度未満の温度範囲とした後に、前記第１バインダの流動開始温度未満の温度まで冷却し、
前記第２脱脂工程と前記焼成工程とが連続して行われることを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂材料がさらに可塑剤を有している請求項１に記載の焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記第１脱脂工程において、前記ワックスがほぼ除去されている請求項１または２に記載の焼結体の製造方法。
【請求項４】
前記第１脱脂工程前における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量を１００％とした場合に、前記第１脱脂工程後における前記成形体に含有される前記樹脂材料の含有量が１０〜６０％である請求項１〜３のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−６２２２１（Ｐ２０１２−６２２２１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７９１３（Ｐ２０１０−２０７９１３）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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