粉末冶金法を利用した中学校技術科金属加工教材の開発のための基礎的研究

• Project/Area Number: 08650848
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Nara University of Education
• Principal Investigator: 堀端 眞彦 奈良教育大学, 教育学部, 助教授 (20190259)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 1996: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 粉末冶金 / 青銅 / 技術教材

Research Abstract

青銅(Cu-10.2%Sn)のアトマイズ粉(平均粒径59.7μm)と低融点パラフィン(融点42〜44℃)をオイルバス(設定温度90℃)中で10分以上攪拌混合し、ステンレス(SUS304)製の金型を用いてφ10×8〜20mmの成形体を作製し、その特性を調査した。
成形助剤として工業的に用いられているプラスティック系助剤では成形時に高温となるため火傷する恐れがあるため中学校の化学実験でも使われている低融点パラフィンを選択した。
焼結するには真空あるいは還元雰囲気中で長時間加熱する必要があるので、中学校では不可能であると判断し、成形体の脱脂後に透明樹脂をコーティングすることで製作完了と想定して助剤の含有率および脱脂方法を検討した。
簡易電気炉を用いて脱脂する際に短時間で処理するには高温で処理することが望ましいが、高温すぎると助剤のパラフィンが燃焼し炭化してしまうため脱脂温度は200℃が最適であることが実験により明らかになった。また、蒸発したパラフィンの発火を防止する対策としてはミニポンプによる炉内の排気で十分であることも確認した。
助剤の含有率は、成形体の作製の容易さ(成形時の加圧力の低さ)および脱脂時に成形体が変形しないという点から重量比で10%が最適であることが明らかになった。
以上の結果から、一般の中学校でも粉末冶金法による青銅小品の製作が可能であることが明らかになった。特殊金属およびセラミックスなどの先進材料の製造方法を知識のみでなく、実践することで理解を深めることができると考えられる。