JP6745631B2 - 焼結体の製造方法及び燃焼器パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属粉末を素材に用いた焼結体及び焼結体の製造方法、並びに燃焼器パネル及び燃焼器パネルの製造方法に関する。

金属粉末射出成形（Ｍｅｔａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ：以下、「ＭＩＭ」とも呼ぶ。）法は、金属微粉末と有機バインダ（例えば複数の樹脂の混合物。以下「バインダ」と呼ぶ。）とを混ぜた成形材料を融解させて射出成形し、その後脱脂及び焼結を行って金属粉末成形品を製造する方法である。

ＭＩＭに用いる金属微粉末は、例えば噴霧法による微粉末製造工程において形成される。高温強度が高いチタンを含むニッケル基合金を噴霧法により形成すると、微粉末製造過程でノズルが閉塞する「注湯閉塞」を生じるために、ＭＩＭ用の微粉末を製造することが困難な場合があった。特許文献１（特開２００５−３５０７１０号公報）には、この「注湯閉塞」を防止するために、ニッケル基合金におけるチタン濃度を０．１質量％以下とする発明、及びチタンの濃度が１質量％を超える濃度の場合にはニオブの濃度を減少させる調整を行った発明が開示されている。

また、特許文献２（特開２０００−３４０３０３号公報）には、ＭＩＭにおける成形グリーン体の軟化変形を阻止することを目的とする金属ハウジング等の製造方法の発明が開示されている。特許文献２に記載されている金属ハウジングの製造方法は、成形グリーン体の脱脂焼結工程において、成形グリーン体の平坦面を接地面にして処理用トレー上に載置しておき、成形グリーン体の自重による軟化変形の防止を行っている。

特許文献２に記載されている金属ハウジングの製造方法によれば、グリーン体の加熱処理中の変形を防ぎ、割れや破損の不具合発生を大幅低減することができるとしている。

また、特許文献３（特開２００１−１５２２０５号公報）には、成形グリーン体の脱脂工程において、特殊な治具を用いることなく成形グリーン体の変形を防止することができるバインダ等が開示されている。特許文献３に記載されているバインダは、複数のバインダ成分を混合したものである。

特許文献３に記載されているバインダを用いると、脱脂工程の加熱中において軟化したバインダ成分により成形グリーン体の形状が崩れようとするのを阻止することができるとしている。そして、バインダが分解した後には金属粉末の粒子間に残渣が残り、この残渣の存在により、成形体の形状が保持されるとしている。バインダは完全に成形グリーン体から取り除かれるのではなく、初期のバインダ総量の約５体積％が成形体内に残るように脱脂工程を行う。それ故、脱脂工程においては、成形グリーン体の形状を変形させることなくそのまま維持することができ、その後の焼結により、形状に優れた焼結体を容易に得ることができるとしている。

また、特許文献４（特開２００９−１０３２８０号公報）には、プレス加工時の圧迫力を小さく設定して、残留応力に起因した反り等の不具合発生も効果的に抑制した動圧軸受装置のＭＩＭ成形品が開示されている。特許文献４に記載されているＭＩＭ成形品は、次のように製作される。第１に、金属粉末にバインダを混練してなる成形材料で射出成形した射出成形体からバインダを除去して中間成形体を製作する。第２に、該中間成形体にプレス加工を行ってスラスト動圧発生部を形成する。第３に、プレス加工後の中間成形体を焼結してＭＩＭ成形品を製作する。

特許文献４に記載されているＭＩＭ成形品（スラスト動圧発生部）の中間成形体は、バインダ除去後（脱脂後）に多数の内部気孔を有しており、焼結後に得られる焼結体に比べると軟質である。そのため、バインダ除去後の焼結前にプレス加工を施すことで、高精度のスラスト動圧発生部を容易に形成することができるとしている。また、プレス加工時の圧迫力を小さく設定することができるため、残留応力に起因した反り等の不具合発生も効果的に抑制可能になるとしている。

また、特許文献５（特表２００６−５０５６８８号公報）には、経済的で広範囲に適用できる金属射出成形用の射出成形材料が開示されている。特許文献５に記載されている射出成形材料は、ａ）金属の合計量に対して、少なくとも５０質量％の鉄含有粉末、及び該鉄含有粉末の質量に対して少なくとも９０質量％の、少なくとも４０μｍの有効直径を有する粒子を含む、４０〜７０体積％の金属粉末と、ｂ）３０〜６０体積％の熱可塑性の結合剤と、ｃ）０〜５体積％の分散剤及び／又は他の助剤とを含んでいる。

特開２００５−３５０７１０号公報 特開２０００−３４０３０３号公報 特開２００１−１５２２０５号公報 特開２００９−１０３２８０号公報 特表２００６−５０５６８８号公報

金属粉末射出成形による一次成形のみでは成形困難な形状を有する焼結体を製造する。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一つの観点おいて焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）は、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して形成された射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）、又は当該射出成形体を脱脂した後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）を、転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）に載置して重力による変形を伴う重力成形を行うと共に、重力成形後の射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）に対して脱脂及び焼結、又は重力成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して焼結を行って製造したものである。

上記の焼結体（１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）の射出成形体（１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）には、平板状基部（１０Ｐ）と、この平板状基部（１０Ｐ）から立設する複数の凸部（１０Ｖ）とを形成することができる。重力成形において、平板状基部（１０Ｐ）を屈曲させて屈曲基部面（１０Ｒ）が生成される。複数の凸部（１０Ｖ）は屈曲基部面（１０Ｒ）に対して法線方向に立設させることができる。

上記の焼結体（１０Ｅ）の重力成形は、射出成形体（１０Ａ）又は中間成形体（１０Ｃ）の一部に凸部（１０Ｖ）又は凹部（１０Ｈ）を成形することを含めることができる。

上記の焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）は、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）について脱脂を行って生成した中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して、金属粉末において表面融解を生じる成形温度の範囲において変形を伴う二次成形を行うと共に、二次成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して焼結を行って製造する。

上記の焼結体は、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（５１０Ａ）、又は当該射出成形体を脱脂した後の中間成形体（５１０Ｃ）における第一部位（５１０Ｖ）及び第二部位（５１０Ｗ）を捩じり二次成形治具（５３６）を用いて把持し、捩じり二次成形治具（５３６）により第一部位（５１０Ｖ）及び第二部位（５１０Ｗ）を相対的に回転させて射出成形体（５１０Ａ）又は中間成形体（５１０Ｃ）に対する捩じり変形を伴う捩じり二次成形を行う。更に上記焼結体は、捩じり二次成形後の射出成形体（５１０Ａ）に対して脱脂及び焼結、又は捩じり二次成形後の中間成形体（５１０Ｃ）に対して焼結を行って製造する。

本発明の一つの観点おいてタービンエンジンの燃焼器パネル（焼結体１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）は金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）、又は当該射出成形体を脱脂した後の中間成形体（３１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して、変形を伴う二次成形を行うと共に、二次成形後の射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）に対して脱脂及び焼結、又は二次成形後の中間成形体（３１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して焼結を行って製造する。タービンエンジンの燃焼器パネル（焼結体１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）は、屈曲基部面（１０Ｒ）と、屈曲基部面（１０Ｒ）から法線方向に立設する複数の放熱用の凸部（１０Ｖ）とを備える。

本発明の一つの観点おいて、焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）の製造方法は、脱脂工程と、焼結工程と、二次成形工程とを備える（図２）。脱脂工程は、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）について脱脂を行って中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）を生成する工程である。焼結工程は、中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）の焼結を行って焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）を製造する工程である。二次成形工程は、焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）が生成される前に、射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）又は中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）を変形する工程である。

上記の二次成形工程は、重力の作用によって射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ）又は記中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０）に押し付ける工程を含む。

上記の焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）の製造方法は、射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、６１０Ａ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、６３０）に載置する射出成形体載置工程を備える（図７）。上記の脱脂工程は、射出成形体（１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、６１０Ａ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、６３０）に載置した状態で脱脂を行って中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を生成する工程を含む。上記の二次成形工程は、中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、６３０）に載置した状態で成形温度に加熱して二次成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を生成する工程を含む。上記の焼結工程は、二次成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）に対して焼結を行って焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）を製造する工程を含む。

上記の焼結体（１１０Ｅ、２１０Ｅ、４１０Ｅ）の製造方法は、更に保持部（３４、４３４）を用いて射出成形体（１１０Ａ、２１０Ａ、４１０Ａ）の一部を保持することで射出成形体（１１０Ａ、２１０Ａ、４１０Ａ）の傾倒又は移動を防止する工程と、中間成形体載置工程とを備える（図１５等）。上記の脱脂工程は、保持部（３４、４３４）を用いて射出成形体（１１０Ａ、２１０Ａ、４１０Ａ）の一部を保持しながら脱脂して収縮した中間成形体（４１０Ｃ等）を形成する工程を含む。上記の中間成形体載置工程は、収縮した中間成形体（４１０Ｃ等）が保持部（３４、４３４）から離脱して、傾倒又は移動により転写型（１３０、２３０、４３０）に載置される工程を含む。上記の二次成形工程は、中間成形体（４１０Ｃ等）を転写型（１３０、２３０、４３０）に載置した状態で成形温度に加熱して二次成形後の中間成形体（４１０Ｃ等）を生成する工程を含む。上記の焼結工程は、二次成形後の中間成形体（４１０Ｃ等）の焼結を行って焼結体（１１０Ｅ、２１０Ｅ、４１０Ｅ）を製造する工程を含む。

上記の中間成形体載置工程は、収縮した中間成形体（４１０Ｃ等）が重力により保持部（３４、４３４）から離脱して転写型（１３０、２３０、４３０）に載置される工程を含む。

上記の焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）の製造方法は、中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、６３０）に載置する中間成形体載置工程を備える（図１２等）。上記の二次成形工程は、中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を転写型（３０、１３０、２３０、３３０、４３０、６３０）に載置した状態で成形温度に加熱して二次成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）を生成する工程を含む。上記の焼結工程は、二次成形後の中間成形体（１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、６１０Ｃ）の焼結を行って焼結体（１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ）を製造する工程を含む。

上記の射出成形体（１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）は、平板状基部（１０Ｐ）と、平板状基部（１０Ｐ）から立設する複数の凸部（１０Ｖ）とを有する。上記の二次成形工程は、転写型（１３０、２３０、３３０、６３０）を用いて平板状基部（１０Ｐ）を屈曲させて屈曲基部面（１０Ｒ）を生成することを含む。上記の焼結体（１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）の複数の凸部（１０Ｖ）は、屈曲基部面（１０Ｒ）に対して法線方向に立設している。

上記の二次成形工程は、射出成形体（５１０Ａ）又は中間成形体（５１０Ｃ）の第一部位（５１０Ｖ）及び第二部位（５１０Ｗ）を把持し、第一部位（５１０Ｖ）及び第二部位（５１０Ｗ）を相対的に回転させて、射出成形体（５１０Ａ）又は中間成形体（５１０Ｃ）に対する捩じり変形を加える工程を含む。

上記の金属粉末は、ニッケル基合金、コバルト基合金、又は鋼である。上記の二次成形工程における成形温度は、１２００Ｋ以上１６５０Ｋ以下の範囲である。

上記の二次成形工程における成形温度は、金属粉末において表面融解を生じる温度の範囲である。

上記の二次成形工程は、射出成形体（１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）が変形して二次成形後の射出成形体（１０Ｂ等）を生成する工程を含む（図６）。

本発明の一つの観点おいて、燃焼器パネル（焼結体１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）の製造方法は、脱脂工程と、焼結工程と、二次成形工程とを備え、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）の脱脂及び焼結を行って焼結体（１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）である燃焼器パネルを製造する製造方法である。射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）は、平板状基部（１０Ｐ）と、平板状基部（１０Ｐ）から立設する複数の放熱用の凸部（１０Ｖ）とを有する。脱脂工程は、金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）について脱脂を行って中間成形体（３１０Ｃ、６１０Ｃ等）を生成する工程である。焼結工程は、中間成形体（３１０Ｃ、６１０Ｃ等）の焼結を行って焼結体（１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）を製造する工程である。二次成形工程は、焼結体（１１０Ｅ、３１０Ｅ、６１０Ｅ）が生成される前に、射出成形体（１１０Ａ、３１０Ａ、６１０Ａ）又は中間成形体（３１０Ｃ、６１０Ｃ等）を転写型（１３０、３３０、６３０）に載置して、平板状基部（１０Ｐ）を屈曲させて屈曲基部面（１０Ｒ）を成形する重力成形を行う工程である。

金属粉末射出成形による一次成形のみでは成形困難な形状を有する焼結体を製造することができる。

図１は、射出成形（一次成形）及び二次成形を行って製造した焼結体の一部断面を示す斜視図である。 図２は、脱脂焼結工程において二次成形を行う焼結体の製造方法を説明するフローチャートである。 図３は、射出成形体又は中間成形体、及び転写型の断面図である。 図４は、射出成形体又は中間成形体を転写型の転写面に載置した状態を示す断面図である。 図５は、二次成形後の射出成形体又は中間成形体を示す断面図である。 図６は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。 図７は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。 図８は、射出成形体を転写型の保持部に載置した状態を示す側面図である。 図９は、二次成形により平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を形成した焼結体及び転写型の側面図である。 図１０は、射出成形体を転写型の保持部に載置した状態を示す側面図である。 図１１は、二次成形により平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を形成した焼結体及び転写型の側面図である。 図１２は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。 図１３は、中間成形体を転写型に載置した状態を示す側面図である。 図１４は、二次成形により平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を形成した焼結体及び転写型の側面図である。 図１５は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。 図１６は、脱脂工程において保持部を用いて射出成形体を直立状態に保持している状態を示す側面図である。 図１７は、中間成形体の生成後に被保持部が保持部から離脱して保持状態が解除された状態を示す側面図である。 図１８は、中間成形体が傾倒支点を支点として傾倒して中間成形体が転写型に載置された状態を示す側面図である。 図１９は、二次成形及び仕上工程後の焼結体の側面図である。 図２０は、二次成形前の射出成形体又は中間成形体の第一部位及び第二部位を第一把持具及び第二把持具を用いて把持した状態を示す側面図である。 図２１は、第二把持具に回転トルクを加えて第一把持具と第二把持具とを相対的に回転させて、捩じり二次成形を行った後の射出成形体又は中間成形体示す側面図である。 図２２は、中間成形体又は射出成形体を転写型に載置した状態を示す側面図である。 図２３は、二次成形により平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を形成した焼結体及び転写型の側面図である。 図２４は、従来のＭＩＭにより一次成形したタービンエンジンの燃焼器パネル（焼結体）を組み合わせた状態を表す部分断面図である。 図２５は、タービンエンジンの燃焼器パネルとして、二次成形を伴う焼結体を用いたタービンエンジンの燃焼室付近の断面図である。

添付図面を参照して、ＭＩＭを用いた焼結体及び焼結体の製造方法、並びに燃焼器パネル及び燃焼器パネルの製造方法を実施するための形態を、以下に説明する。

（焼結体が生成される前に二次成形を行う焼結体の製造方法の概要）
図１乃至図５を参照して、ＭＩＭにおける射出成形工程（一次成形）後の脱脂工程又は焼結工程において二次成形（重力成形）を行う焼結体の製造方法の概要について説明する。図１は、射出成形（一次成形）及び二次成形を行って製造した焼結体の一部断面を示す斜視図である。図２は、脱脂焼結工程において二次成形を行う焼結体の製造方法を説明するフローチャートである。図３は、射出成形体１０Ａ（中間成形体１０Ｃ）及び転写型３０の断面図である。図４は、射出成形体１０Ａ（中間成形体１０Ｃ）を転写型３０の転写面３２に載置した状態を示す断面図である。図５は、二次成形後の射出成形体１０Ｂ（中間成形体１０Ｄ）を示す断面図である。

図１を参照して、ＭＩＭにおける脱脂工程又は焼結工程において二次成形を行って成形した焼結体１０Ｅについて説明する。焼結体１０Ｅは、ニッケル基合金、コバルト基合金、チタン合金、タングステン合金、ステンレス鋼、工具鋼、アルミニウム合金、銅合金、その他の金属粉末（粒径：１μｍ以上１００μｍ以下）を焼結して形成したものである。

焼結体１０Ｅは、射出成形（一次成形）により成形した一次成形部位１０Ｆと、二次成形（重力成形）により成形した二次成形部位１０Ｓとから構成されている。図１に示す実施形態では、二次成形部位１０Ｓは、複数の凸部１０Ｖ及び複数の凹部１０Ｈを有している。なお、複数の凸部１０Ｖ及び複数の凹部１０Ｈは、図１の実施形態に限定するものではなく、様々な形状に成形することができる。

次に、図２を参照して脱脂焼結工程において二次成形を行う焼結体の製造方法について説明する。

（混合工程）
ステップＳ１０「混合工程」において作業者は、バインダ、金属粉末、及び必要に応じて添加物を混合して、成形材料を生成する。この成形材料は、単純に混合ドラム等で混合した状態のものであってもよいし、バインダを融解させた状態で金属粉末等と混練した後に造粒したものであってもよい。

バインダは、例えば、パラフィンワックス、カルナバワックス、脂肪酸エステル等の有機化合物と、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の比較的低融点の熱可塑性樹脂とを、それぞれ一又は複数種混合したものを用いることができる。

（射出成形工程：一次成形工程）
ステップＳ１２「射出成形工程」において、作業者は、ステップＳ１０にて生成した成形材料を射出成形機に供給して、加熱により融解させた成形材料（バインダが融解された成形材料）を射出型内に圧送して射出成形（一次成形）を行い、所定の間冷却を行った後に金型を開いて射出成形体（グリーン体とも呼ばれる）を金型から取り出す。図３に、射出成形体１０Ａの成形例を示す。

（脱脂焼結工程）
ステップＳ１４「脱脂焼結工程」の脱脂工程において、作業者は、ステップＳ１２にて生成した射出成形体１０Ａに対して加熱を行うなどして、射出成形体１０Ａ中に分散されているバインダを除去する。この脱脂工程を行うことにより、多孔質の金属粉末から構成される中間成形体１０Ｃ（又は二次成形後の中間成形体１０Ｄ）が形成される。脱脂方法としては、バインダの物性に応じて、加熱によって脱脂する加熱脱脂、光線の照射によって脱脂する光脱脂、あるいは水や有機溶媒等の溶媒中への浸漬によって脱脂する溶媒脱脂、その他の方法を用いることができる。

焼結工程において作業者は、中間成形体１０Ｃ（又は二次成形後の中間成形体１０Ｄ）を真空中又は不活性ガス環境下の加熱炉内に配置して加熱し、金属粉末同士のネック結合を成長させて焼結体を生成する。焼結温度は、金属粉末に、ニッケル基合金、コバルト基合金、又は鋼を用いる場合には、１２００Ｋ以上１６５０Ｋ以下（より好ましくは、１４７３Ｋ以上１５７３Ｋ以下）の範囲を用いることができる。また、焼結温度として、金属粉末の熱力学温度における融点の７４％以上９６％以下の温度を用いることができる。

（脱脂焼結工程における二次成形）
脱脂焼結工程において、射出成形体１０Ａ又は中間成形体１０Ｃに対して二次成形を行うことができる。二次成形の種類として、射出成形体１０Ａ又は中間成形体１０Ｃを転写型に載置して重力により変形させる重力成形、又は捩じり二次成形治具を用いた捩じり二次成形を行うことができる。二次成形は、脱脂工程前における射出成形体１０Ａに対する二次成形（後段にて説明する図６を参照。）、焼結工程前における中間成形体１０Ｃに対する二次成形（後段にて説明する図７、図１２、図１５を参照。）を行うことができる。なお、重力成形とは、射出成形体又は中間成形体を転写型に載置した状態において重力による変形を伴う成形方法である。

二次成形工程（例えば重力成形。）では、図４に示すように、射出成形体１０Ａ（又は中間成形体１０Ｃ）を転写型３０の転写面３２上に載置する。その後、二次成形を行うことによって、図５に示すように転写面３２の形状が転写された二次成形部位１０Ｓを備える二次成形後の、射出成形体１０Ｂ（又は中間成形体１０Ｄ）が生成される。その後焼結を行って、焼結体１０Ｅ（図１参照）が生成される。

（仕上工程）
ステップＳ１６「仕上工程」にて作業者は、焼結体１０Ｅにおけるゲート部やチャック部分等の不要部分の除去加工や、精度管理や表面粗度管理のための仕上加工、平面度や直角度の矯正等を、必要に応じて行う。

（検査工程）
ステップＳ１８「検査工程」において作業者は、焼結体１０Ｅに要求される検査項目について所定の測定を行って、製品としての合格判定（良否判断）を行う。全ての検査項目ついて合格判定がなされた場合には、焼結体１０Ｅの完成品が出来上がり、焼結体の製造工程を終了する（ステップＳ１９「焼結体完成」）。

射出成形（一次成形）のみによるＭＩＭにおいて、図１に示すような複雑な凸部や凹部を含む形状を形成しようとすると、射出型内における複雑な形状の部位に対する成形材料の充填が難しく、湯回り不良（金属未充填）を生じる可能性が高かった。更に、複雑な形状を有する構造部は、脱脂焼結工程において寸法変化や変形を起こしやすく、収縮による割れや欠けを生じる可能性も高かった。射出成形（一次成形）において大まかな形状を成形して、その後の二次成形において複雑な形状を別途成形することによって、焼結体における湯回り不良や欠陥の発生を減少させることができる。また、重力成形を用いることによって、二次成形時において過度な人手間をかけることなく、複雑な形状を有する焼結体を量産することができる。

［射出成形体１０Ａに対する二次成形］
次に、射出成形体１０Ａに対して二次成形を行って、二次成形後の射出成形体１０Ｂを生成する処理について、図１、図４、図５、図６を参照して説明する。図６は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。

（二次成形工程）
ステップＳ２０「二次成形工程」において作業者は、図４に示すように、射出成形体１０Ａを転写型３０の転写面３２上に載置する。そして、例えば射出成形体１０Ａ及び転写型３０を加熱炉内に入れて温度を上昇（例えば２５０Ｋ以上５００Ｋ以下の温度。）させるなどしてバインダーを軟化させて、転写面３２の形状を射出成形体１０Ａの二次成形部位１０Ｓに転写して、図５に示す二次成形後の射出成形体１０Ｂを生成する。転写型３０の素材として、セラミックス等の高温に耐える素材や、鋳型に用いられる素材を用いることができる。

（脱脂工程）
ステップＳ２２「脱脂工程」にて作業者は、加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行って、二次成形後の射出成形体１０Ｂの形状を維持させた状態でバインダーを除去して中間成形体１０Ｄを生成する。なお、バインダーの脱脂を行うことによって、中間成形体１０Ｄは、二次成形後の射出成形体１０Ｂに対して２０％以上３０％以下収縮したものとなる。なお、ステップＳ２０にて説明した二次成形を、脱脂工程において同時に行うこともできる。また、脱脂工程において、二次成形後の射出成形体１０Ｂが収縮するので、図５に示す二次成形後の射出成形体１０Ｂを転写型３０から取り外した状態で脱脂を行うことができる。

（焼結工程）
ステップＳ２４「焼結工程」にて作業者は、中間成形体１０Ｄを加熱炉内に配置して加熱して焼結体１０Ｅ（図１参照）を生成する。なお、焼結を行うことによって焼結体１０Ｅは、焼結前の中間成形体１０Ｄに対して２％以上２０％以下収縮したものとなる。そして、次のステップＳ２９「脱脂焼結工程終了」にて、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程を終了する。

［射出成形体を転写型に載置した状態で脱脂を行ってから二次成形を行う実施形態の説明］
（中間成形体に対する二次成形）
次に、射出成形体１１０Ａを凹型の転写面１３２を備える転写型１３０に載置した状態で脱脂を行って中間成形体を生成し、この中間成形体に対して二次成形を行う実施形態の処理について、図７乃至図９を参照して説明する。図７は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。図８は、射出成形体１１０Ａを転写型１３０の保持部３４に載置した状態を示す側面図である。図９は、二次成形により平板状基部１０Ｐを屈曲させて屈曲基部面１０Ｒを形成した焼結体１１０Ｅ及び転写型１３０の側面図である。

（射出成形体１１０Ａを転写型１３０に載置する工程）
ステップＳ３０「射出成形体を転写型に載置」（射出成形体載置工程）において作業者は、図８に示すように、射出成形体１１０Ａを転写型１３０における転写面１３２の上方側部に形成されている保持部３４上に載置する。なお、保持部３４の内法ＷＪは、射出成形体１１０Ａの体幅ＷＡよりも狭く、脱脂後（又は二次成形中）の収縮した中間成形体の体幅よりも広い幅に形成してある。従って、射出成形体１１０Ａを保持部３４の上に載置した状態を維持することができる。

図８に示す射出成形体１１０Ａは、平板状基部１０Ｐと、平板状基部１０Ｐから立設する複数の凸部１０Ｖとを有している。射出成形体１１０Ａの平面形状は、例えば幅及び長さの各々が１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度であって、平板状基部１０Ｐの厚さは１ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度のものを用いることができる。また、凸部１０Ｖの形状は、外法が１ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度、高さが２ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度の、円柱や角柱の柱状凸部、又は板状凸部を用いることができる。

（脱脂工程）
ステップＳ３２「脱脂工程」にて作業者は、加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行う。バインダーの脱脂を行うことによって、中間成形体は、射出成形体１１０Ａに対して１０〜２０％収縮する。すると、例えば、図９に示す焼結体１１０Ｅの体幅ＷＥのように、中間成形体の体幅は保持部３４の内法ＷＪよりも狭くなるので、中間成形体は転写型１３０の転写面１３２に移動（落下）して接触する。

（焼結工程）
ステップＳ３４「二次成形工程」、ステップＳ３６「焼結工程」にて作業者は、中間成形体を真空中又は不活性ガス環境下の加熱炉内にて加熱し、二次成形及び焼結を行って焼結体１１０Ｅを生成する。二次成形時の成形温度は、金属粉末としてニッケル基合金、コバルト基合金、又は鋼を用いる場合には、１２００Ｋ以上１６５０Ｋ以下（より好ましくは、１４７３Ｋ以上１５７３Ｋ以下。）の範囲を用いることができる。また、金属粉末としてニッケル基合金、コバルト基合金、アルミニウム合金、銅合金、又は鋼を用いる場合には、成形温度として金属粉末の融点−３００Ｋ以上、融点−２００Ｋ以下の範囲内の温度を用いることができる。また、焼結温度（二次成形の成形温度を含む。）として、金属粉末の熱力学温度における融点の７４％以上９６％以下の温度を用いることができる。成形温度は、金属粉末の界面が固相と液相の中間になって表面融解を生じる温度であり、金属粉末の粒径によっても異なる場合がある。この成形温度下において中間成形体は、熱せられた飴のように柔らかい状態になる。

成形温度下では、金属粉末が表面融解を生じて、中間成形体の金属粉末粒子同士が接触した状態から、結合部（ネック）が形成された結晶粒界が形成される。更に結合部が成長して変形（二次成形）し易い状態に遷移すると共に、緻密化する。このとき、中間成形体は転写面１３２に接触しているので、図９に示すように中間成形体は自重と重力とによって転写面１３２に移動（落下）すると共に、転写面１３２に倣うように、平板状基部１０Ｐが屈曲基部面１０Ｒへと屈曲変形してゆく（重力成形による二次成形）。そして、所定の焼結温度下で所定の焼結時間が経過した後に、常温まで温度を下げると焼結体１１０Ｅが生成され、二次成形工程及び焼結工程を終了する。なお、焼結を行うことによって焼結体１１０Ｅは、焼結前の中間成形体に対して２％以上２０％以下収縮したものとなる。転写型１３０の素材として、セラミックス等の高温に耐える素材や、鋳型に用いられる素材を用いることができる。そして、次のステップＳ３９「脱脂焼結工程終了」にて、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程を終了する。

（射出成形体１１０Ａ及び焼結体１１０Ｅの形態例）
図８及び図９を参照して、射出成形体１１０Ａの平面形状が、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さが５ｍｍ、複数の凸部１０Ｖの直径が２ｍｍであって、凸部１０Ｖの高さが８ｍｍ、金属粉末としてインコネル７１３（登録商標）相当の組成を有するニッケル基合金を用い、成形温度として１４７３Ｋ以上１５７３Ｋ以下の温度を用いた場合に、屈曲基部面１０Ｒの曲率半径を５００ｍｍとする焼結体１１０Ｅの成形を行うことができた。この場合であっても、焼結体１１０Ｅの凸部１０Ｖは、屈曲基部面１０Ｒに対して法線方向に放射状に立設した状態を維持することができた。この構造は、例えばタービンエンジンの燃焼器パネルの構造に好適であり、放射状に立設する凸部１０Ｖは放熱用のピンとして用いることができる。

また、他の形態例として、厚さ１０ｍｍ（幅３０ｍｍ）で長さが２００ｍｍ、金属粉末としてニッケル基合金を用いた直方体の射出成形体に対して、二次成形温度が１４７３Ｋ以上１５７３Ｋ以下の範囲で転写型を用いて二次成形及び焼結を行った場合に、長さ２００ｍｍの部位を曲率半径６０ｍｍに屈曲させた焼結体を成形することができた。この場合であっても、屈曲部の外周及び内周には、ひび割れや皺の発生は認められなかった。

（凸型の転写型２３０を用いる二次成形例）
次に、図１０及び図１１を参照して、射出成形体２１０Ａを凸型の転写面２３２を備える転写型２３０に載置した状態で脱脂を行った後に、二次成形を行う実施形態について説明する。なお、脱脂焼結工程は、図７に示した脱脂焼結工程を用いることができる。図１０は、射出成形体２１０Ａを転写型２３０の保持部３４に載置した状態を示す側面図である。図１１は、二次成形により平板状基部１０Ｐを屈曲させて屈曲基部面１０Ｒを形成した焼結体２１０Ｅ及び転写型２３０の側面図である。なお、図８及び図９にて説明した部位と同一の機能を有する部位については、同一の符号を付してその説明は省略する。

（射出成形体２１０Ａを転写型２３０に載置する工程）
作業者は、図１０に示すように、射出成形体２１０Ａを転写型２３０における転写面２３２の上方側部に形成されている保持部３４上に載置する（図７に示すステップＳ３０参照。）。図１０に示す実施形態では、射出成形体２１０Ａの平板状基部１０Ｐの下面の一部が、保持部３４及び転写面２３２に載置されている。保持部３４の内法ＷＪは、射出成形体２１０Ａの体幅ＷＡよりも狭く、脱脂後（又は二次成形中）の収縮した中間成形体の体幅よりも広い幅に形成してある。

図１０に示す射出成形体２１０Ａは、平板状基部１０Ｐと、平板状基部１０Ｐから立設する複数の凸部１０Ｖとを有している。射出成形体２１０Ａの平面形状は、図８に示した射出成形体１１０Ａと同等のものを用いることができる。

（脱脂工程）
次に作業者は、加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行う。バインダーの脱脂を行うことによって、中間成形体は、射出成形体２１０Ａに対して１０〜２０％収縮する（図７に示すステップＳ３２参照。）。

（焼結工程）
次に作業者は、中間成形体を真空中又は不活性ガス環境下の加熱炉内にて加熱し、二次成形及び焼結を行って焼結体２１０Ｅを生成する。成形温度及び焼結温度は、図７のステップＳ３４にて説明した温度を用いることができる。焼結時には金属粉末の粒子間が緻密になり、中間成形体から更に収縮する。

図１１に示す焼結体２１０Ｅの体幅ＷＥのように、中間成形体の体幅は保持部３４の内法ＷＪよりも狭くなり、自重と重力とによって転写面２３２に移動（落下）すると共に、転写面２３２に倣うように、平板状基部１０Ｐが屈曲基部面１０Ｒへと屈曲変形してゆく（重力成形による二次成形）。そして、所定の焼結温度下で所定の焼結時間が経過した後に、常温まで温度を下げると焼結体２１０Ｅが生成され、焼結工程を終了する。

［中間成形体３１０Ｃ、１０Ｃを転写型に載置して二次成形を行う実施形態の説明］
（凸型の転写面３３２を用いる二次成形例）
次に、図１２乃至図１４を参照して、中間成形体３１０Ｃ（又は射出成形体３１０Ａ）を凸型の転写面３３２を備える転写型３３０に載置した状態で脱脂を行った後に、二次成形を行う実施形態の処理について説明する。図１２は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。図１３は、中間成形体３１０Ｃを転写型３３０に載置した状態を示す側面図である。図１４は、二次成形により平板状基部１０Ｐを屈曲させて屈曲基部面１０Ｒを形成した焼結体３１０Ｅ及び転写型３３０の側面図である。なお、図８及び図９にて説明した部位と同一の機能を有する部位については、同一の符号を付してその説明は省略する。

（脱脂工程）
ステップＳ４０「脱脂工程」において作業者は、射出成形体３１０Ａに対して加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行って、射出成形体３１０Ａの形状を維持させた状態でバインダーを除去して中間成形体３１０Ｃを生成する。

（中間成形体３１０Ｃを転写型３３０に載置する工程）
ステップＳ４２「中間成形体を転写型に載置する工程」（中間成形体載置工程）にて作業者は、図１３に示すように、中間成形体３１０Ｃを転写型３３０の転写面３３２の上に載置する。なお、脱脂工程の前段階において、射出成形体３１０Ａを転写型３３０の転写面３３２に載置しておくこともできる。

（二次成形工程）
ステップＳ４４「二次成形工程」にて作業者は、中間成形体３１０Ｃ（又は射出成形体３１０Ａ）を加熱炉に内配置して加熱し、所定の時間の間成形温度を維持して、二次成形後の中間成形体を生成する二次成形を行う。成形温度は、図２のステップＳ１４にて説明した焼結温度、又は図７のステップＳ３４にて説明した成形温度を用いることができる。

（焼結工程）
ステップＳ４６「焼結工程」にて作業者は、二次成形後の中間成形体を加熱炉内に配置して焼結温度に維持して、焼結を行う。その後、常温まで温度を下げると焼結体３１０Ｅが生成され、焼結工程を終了する。焼結体３１０Ｅの凸部１０Ｖは、屈曲基部面１０Ｒに対して法線方向に放射状に立設した状態を維持している。そして、次のステップＳ４９「脱脂焼結工程終了」にて、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程を終了する。

（他の実施形態）
次に、図４に示した中間成形体１０Ｃを転写型３０に載置した状態で脱脂を行った後に、二次成形を行う実施形態の処理について図１、図３、図４、図５、図１２を参照して説明する。なお、図１、図３、図４、図５、図１２の説明については、重複を避けるために省略する。

（脱脂工程）
先ず作業者は、射出成形体１０Ａに対して加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行って、射出成形体１０Ａの形状を維持させた状態でバインダーを除去して図３に示す中間成形体１０Ｃを生成する（図１２：ステップＳ４０「脱脂工程」参照。）

（中間成形体１０Ｃを転写型３０に載置する工程）
次に作業者は、図４に示すように、中間成形体１０Ｃを転写型３０の転写面３２の上に載置する（図１２：ステップＳ４２「中間成形体を転写型に載置する工程」参照。）。

（二次成形工程）
次に作業者は、図４に示す状態で中間成形体１０Ｃ及び転写型３０を加熱炉内に配置して加熱し、所定の時間の間、成形温度を維持して、図５に示す二次成形後の中間成形体１０Ｄを生成する二次成形を行う（図１２：ステップＳ４４「二次成形工程」参照。）。

（焼結工程）
次に作業者は、二次成形後の中間成形体１０Ｄを加熱炉内に配置して焼結温度に維持して、焼結を行う。その後、常温まで温度を下げると図１に示す焼結体１０Ｅが生成され、焼結工程を終了する（図１２：ステップＳ４６「焼結工程」参照。）。

［脱脂工程において射出成形体４１０Ａを保持しておく実施形態の説明］
（中間成形体４１０Ｃを転写型４３０に傾倒させて二次成形を行う実施形態）
次に、図１５乃至図１９を参照して、脱脂工程において保持部４３４を用いて射出成形体４１０Ａを直立状態に保持しておき、中間成形体４１０Ｃを生成した後に中間成形体４１０Ｃを転写型４３０の転写面４３２に傾倒させて二次成形を行う実施形態の処理について説明する。図１５は、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程の詳細を説明するフローチャートである。図１６は、脱脂工程において保持部４３４を用いて射出成形体４１０Ａを直立状態に保持している状態を示す側面図である。図１７は、中間成形体４１０Ｃの生成後に被保持部４１０Ｘが保持部４３４から離脱して保持状態が解除された状態を示す側面図である。図１８は、中間成形体４１０Ｃが傾倒支点４１０Ｙを支点としてＲＴ方向に傾倒して中間成形体４１０Ｃが転写型４３０に載置された状態を示す側面図である。図１９は、二次成形及び仕上工程後の焼結体４１０Ｅの側面図である。

（保持部４３４による保持を伴う脱脂工程）
ステップＳ５０「保持部による保持を伴う脱脂工程」において作業者は、射出成形体４１０Ａの一端（下端）に成形した傾倒支点４１０Ｙ（図１６に示す実施形態では半球形に形成してあるが、円錐状の尖った先端部を用いることもできるし、円柱端、多角形端を用いることもできる。）を支持治具４３６に載置して重力方向の位置決めを行う（射出成形体載置工程）。更に、射出成形体４１０Ａの他端（上部）に成形した被保持部４１０Ｘを保持部４３４で保持する。

射出成形体４１０Ａは、傾倒支点４１０Ｙが支持治具４３６に当接することにより上下方向（重力方向）に位置決めされている。また、射出成形体４１０Ａは、傾倒支点４１０Ｙから離れた被保持部４１０Ｘが保持部４３４と当接することにより、横方向（重力に対して直交する方向）に位置決めされる。これにより、傾倒支点４１０Ｙ付近を中心とした射出成形体４１０Ａの傾倒動作を制限して、射出成形体４１０Ａは鉛直に直立した状態に維持される。

次に作業者は、射出成形体４１０Ａに対して加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行って、射出成形体４１０Ａの形状を維持させた状態でバインダーを除去して中間成形体４１０Ｃを生成する。

次に、ステップＳ５２「中間成形体を保持部から転写型に載置する工程」（中間成形体載置工程）における中間成形体４１０Ｃの傾倒動作について説明する。図１６及び図１７に示すように、中間成形体４１０Ｃは、射出成形体４１０Ａに対して２０％以上３０％以下の範囲で収縮するので、全長も射出成形体４１０Ａの全長ＬＡ（図１６参照）から、中間成形体４１０Ｃの全長ＬＣ（図１７参照）まで短くなる。すると、中間成形体４１０Ｃの被保持部４１０Ｘが保持部４３４の範囲から下方に外れて、傾倒支点４１０Ｙ付近を中心とした中間成形体４１０Ｃの傾倒動作が可能となる。

図１７に示す実施形態では、支持治具４３６は傾斜角θの角度で傾斜している。これにより、傾倒動作の制限が解除された中間成形体４１０Ｃは、重力によって傾倒支点４１０Ｙ付近を中心としてＲＴ方向に傾倒する。すると、図１８に示すように、中間成形体４１０Ｃは、重力により保持部４３４から離脱して転写型４３０の転写面４３２に載置される。

（二次成形工程）
ステップＳ５４「二次成形工程」にて作業者は、中間成形体４１０Ｃを加熱炉内にて加熱し、所定の時間の間、成形温度を維持して、二次成形後の中間成形体を生成する。成形温度は、図２のステップＳ１４にて説明した焼結温度、又は図７のステップＳ３４にて説明した成形温度を用いることができる。この工程において、転写面４３２の形状が、中間成形体４１０Ｃの表面に転写される。

（焼結工程）
ステップＳ５６「焼結工程」にて作業者は、二次成形後の中間成形体を加熱炉内に配置し、加熱炉内を所定焼結温度に維持して焼結を行う。その後、常温まで温度を下げると焼結体４１０Ｅが生成され（図１９参照。）、焼結工程を終了する。焼結体４１０Ｅの二次成形部位１０Ｓには、転写型４３０の転写面４３２に形成されていた転写形状が転写されている。その後、仕上工程において、図１９に示すように、製品には不要な被保持部４１０Ｘ及び傾倒支点４１０Ｙを切除する加工を行う。そして、次のステップＳ５９「脱脂焼結工程終了」にて、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程を終了する。

［捩じり二次成形］
次に図２０及び図２１を参照して、捩じり二次成形を行う実施形態について説明する。図２０は、二次成形前の射出成形体５１０Ａ（又は中間成形体５１０Ｃ）の第一部位５１０Ｖ及び第二部位５１０Ｗを、第一把持具５３８Ｖ及び第二把持具５３８Ｗを用いて把持した状態を示す側面図である。図２１は、第二把持具５３８Ｗに回転力（トルクＴ）を加えて、第一把持具５３８Ｖと第二把持具５３８Ｗ（第一部位５１０Ｖと第二部位５１０Ｗ）とを相対的に回転させて、捩じり二次成形を行った後の射出成形体５１０Ｂ（又は中間成形体５１０Ｄ）の状態を示す側面図である。

（捩じり二次成形治具５３６の構成）
図２０及び図２１を参照して、捩じり二次成形治具５３６は、治具ベース５３７と、第一把持具５３８Ｖと、第二把持具５３８Ｗと、第二把持具係止凸部５３９Ｐと、捩じり角設定受部５３９Ｒと、必要に応じて転写型５３０とを備えている。

治具ベース５３７は、第一把持具５３８Ｖを保持すると共に、第二把持具５３８Ｗを回動可能に保持する台座である。治具ベース５３７は、第一把持具５３８Ｖ及び第二把持具５３８Ｗと共に、成形温度や焼結温度の二次成形の環境下で使用可能な素材（セラミックス等の高温に耐える素材や、鋳型に用いられる素材を用いることができる。）で構成されている。

第一把持具５３８Ｖは、捩じり二次成形を行う素材（二次成形前の射出成形体５１０Ａ又は脱脂後の中間成形体５１０Ｃ等）の第一部位５１０Ｖを把持する治具である。第一把持具５３８Ｖは、図２０及び図２１に示す治具ベース５３７に対してＺ軸回りに回転しないように固定する構造を有しており、Ｚ軸方向に、射出成形体５１０Ａ（又は中間成形体５１０Ｃ）に対する把持位置を調節することが可能となっている。

第二把持具５３８Ｗは、捩じり二次成形を行う素材（二次成形前の、射出成形体５１０Ａ又は脱脂後の中間成形体５１０Ｃ等）の第二部位５１０Ｗを把持する治具である。第二把持具５３８Ｗは、図２０及び図２１に示す治具ベース５３７に対してＺ軸回りの回転、及びＺ軸方向に対する移動が可能に支持されている。また、第二把持具５３８Ｗは、二次成形の環境下においてＺ軸回りにトルクＴを加えて、射出成形体５１０Ａ（又は脱脂後の中間成形体５１０Ｃ）に対して捩じる力を印加することができる。

第二把持具５３８Ｗに連動して回転する部位には、捩じり二次成形を行う際の捩じり角度を設定するための第二把持具係止凸部５３９Ｐを突出させてある。また、治具ベース５３７の一部には、回転してきた第二把持具係止凸部５３９Ｐと当接することによって、第二把持具５３８Ｗの回転角度を制限する捩じり角設定受部５３９Ｒを形成してある。

治具ベース５３７の一部に、重力による射出成形体５１０Ａ（又は脱脂後の中間成形体５１０Ｃ）の変形を防止したり、射出成形体５１０Ａ（又は脱脂後の中間成形体５１０Ｃ）に対して変形を伴う重力成形を行う転写型５３０を、必要に応じて配置することもできる。

（把持工程）
先ず図２０を参照して、二次成形前の射出成形体５１０Ａ（又は中間成形体５１０Ｃ）の第一部位５１０Ｖ及び第二部位５１０Ｗを、第一把持具５３８Ｖ及び第二把持具５３８Ｗを用いて把持する。射出成形体５１０Ａ（又は中間成形体５１０Ｃ）の形状は、直方体、多角柱体、タービン翼、その他の形状のものを用いることができる。図２０に示すように、二次成形前の射出成形体５１０Ａ（又は中間成形体５１０Ｃ）を捩じり二次成形治具５３６に取り付けた状態では、第二把持具係止凸部５３９Ｐと捩じり角設定受部５３９Ｒとの間は、所定の角度だけ（捩じり変形を加える角度。）離間させておく。

（二次成形工程）
次に図２１を参照して、第二把持具５３８Ｗに回転力（トルクＴ）を加えて第一把持具５３８Ｖと第二把持具５３８Ｗ（第一部位５１０Ｖと第二部位５１０Ｗ）とを相対的に回転させる力を印加し続ける。そして、射出成形体５１０Ａに対する二次成形（図６参照）、又は中間成形体５１０Ｃに対する二次成形（図７等を参照。）を行って、捩じり変形を加える。第一部位５１０Ｖと第二部位５１０Ｗとが相対的に回転してゆき、所定の角度（捩じり変形に必要な角度。）に達したときに、第二把持具係止凸部５３９Ｐが捩じり角設定受部５３９Ｒに当接して、それ以上第二把持具５３８Ｗが回転することを防止する。このようにして、所定角度の捩じり変形を行うことができる。

（他の実施形態）
次に、図１２に示した脱脂焼結工程を用いた他の実施形態について、図２２、図２３を参照して説明する。図２２は、中間成形体６１０Ｃ（射出成形体６１０Ａ）を転写型６３０に載置した状態を示す側面図である。図２３は、二次成形により平板状基部１０Ｐを屈曲させて屈曲基部面１０Ｒを形成した中間成形体６１０Ｄ（焼結体６１０Ｅ）及び転写型６３０の側面図である。なお、図８及び図９にて説明した部位と同一の機能を有する部位については、同一の符号を付してその説明は省略する。

（脱脂工程）
先ず作業者は、射出成形体６１０Ａに対して加熱脱脂、光脱脂、溶媒脱脂等による脱脂を行って、射出成形体６１０Ａの形状を維持させた状態でバインダーを除去して中間成形体６１０Ｃを生成する（図１２：ステップＳ４０「脱脂工程」参照。）

（中間成形体６１０Ｃを転写型３０に載置する工程）
次に作業者は、図２２に示すように、中間成形体６１０Ｃを転写型６３０の転写面６３２の上に載置する（図１２：ステップＳ４２「中間成形体を転写型に載置する工程」参照。）。なお、脱脂工程の前段階において、射出成形体６１０Ａを転写型６３０の転写面６３２に載置しておくこともできる。

（二次成形工程）
次に作業者は、図２２に示す状態で中間成形体６１０Ｃ及び転写型６３０を加熱炉内に配置して加熱し、所定の時間の間、成形温度を維持して、図２３に示す二次成形後の中間成形体６１０Ｄを生成する二次成形を行う（図１２：ステップＳ４４「二次成形工程」参照。）。

（焼結工程）
次に作業者は、二次成形後の中間成形体６１０Ｄを加熱炉内に配置して焼結温度に維持して焼結を行う。その後、常温まで温度を下げると図２３に示す焼結体６１０Ｅが生成され、焼結工程を終了する（図１２：ステップＳ４６「焼結工程」参照。）。焼結体６１０Ｅの凸部１０Ｖは、屈曲基部面１０Ｒに対して法線方向に放射状に立設した状態を維持している。

（従来の燃焼器パネルの説明）
図２４に、従来のＭＩＭにより一次成形したタービンエンジンの燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）を組み合わせた状態の部分断面図を示す。なお、複数の燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）の中心は、タービン軸ＴＳである。

従来、耐熱性を有する金属粉末を焼結した燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）を、二次形成を行わずにＭＩＭにより成形する場合には、放熱用の凸部１０Ｖ（放熱ピン）を射出型内から抜き易い形状に設計する必要があった。例えば、放熱用の凸部１０Ｖ（放熱ピン）は、一つの燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）において全て平行（図２４に示す例では、Ｘ軸又はＹ軸に対して平行）になるように成形する必要があった。

すると、図２４に示すように、各燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）同士の接続部ＰＢにおいて放熱用の凸部１０Ｖの密度が減少し、接続部ＰＢにおいて局所的に燃焼器パネル（焼結体１０Ｚ）の温度が上昇する可能性があった。

（焼結体３１０Ｅ及び焼結体６１０Ｅを燃焼器パネルに用いた実施形態）
図２５に、タービンエンジン９０の燃焼器パネルとして、焼結体３１０Ｅ及び焼結体６１０Ｅを用いた実施形態を示す。図２５は、タービンエンジン９０の燃焼室ＣＲ部分を、タービン軸ＴＳに対して直交する面で切断した状態を模式的に表した断面図である。

図２５に示す実施形態では、タービンエンジン９０は、タービン軸ＴＳと、燃焼室ＣＲと、内壁ＩＷと、内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）と、内側冷却流路ＩＣと、外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）と、外壁ＯＷと、外側冷却流路ＯＣとを備えている。内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）は、内壁ＩＷに対して複数のスタッド（不図示）を介して取り付けられている。また、同様に、外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）は、外壁ＯＷに対して複数のスタッド（不図示）を介して取り付けられている。

タービンエンジン９０の燃焼室ＣＲは高温に曝され続けるので、コンプレッサーから得た空気を内側冷却流路ＩＣ及び外側冷却流路ＯＣに流し、その空気を用いて内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）及び外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）を冷却している。ここで、内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）の冷却を促進するために、内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）の屈曲基部面１０Ｒから内側冷却流路ＩＣの内部に向けて、多数の放熱用の凸部１０Ｖを屈曲基部面１０Ｒの法線方向に立設させてある。

また、同様に、外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）の冷却を促進するために、外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）の屈曲基部面１０Ｒから外側冷却流路ＯＣの内部に向けて、多数の放熱用の凸部１０Ｖを屈曲基部面１０Ｒの法線方向に（放射状に）立設させてある。これにより、図２５に示す内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）及び外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）同士の接続部ＰＢにおいても放熱用の凸部１０Ｖの密度を均一にすることができる。そして、内側燃焼器パネル（焼結体６１０Ｅ）及び外側燃焼器パネル（焼結体３１０Ｅ）同士の接続部ＰＢにおける局所的な温度上昇を緩和することができる。

（仮焼結後に二次成形を行う実施形態について）
次に、図２のステップＳ１４に示した脱脂焼結工程において、仮焼結後に二次成形を行う実施形態について説明する。

射出成形体を台座等の仮焼結治具上に配置して型崩れを予防しながら、脱脂工程及び仮焼結工程の処理を行う。仮焼結工程では、脱脂後に真空中又は不活性ガス環境下にて仮焼結温度で加熱を行い、極僅かだけ焼結をして中間成形体の形状を保持させる。

仮焼結時の仮焼結温度は、金属粉末としてニッケル基合金、コバルト基合金、又は鋼を用いる場合には、１２００Ｋ以上１４００Ｋ以下の範囲を用いることができる。また、金属粉末としてニッケル基合金、コバルト基合金、アルミニウム合金、銅合金、又は鋼を用いる場合には、仮焼結温度として金属粉末の融点−５００Ｋ以上、融点−２４０Ｋ以下の範囲内の温度を用いることができる。また、仮焼結温度として、金属粉末の熱力学温度における融点の６０％以上６５％以下の温度を用いることができる。

仮焼結温度は、金属粉末の界面が固相と液相の中間になって僅かに表面融解を生じる温度であり、金属粉末の粒径によっても異なる場合がある。仮焼結後の中間成形体の寸法変化は、仮焼結前の中間成形体の寸法と比較して僅かである。仮焼結が終了したら、仮焼結後の中間成形体を転写型上に配置して二次成形と本焼結とを行って形状転写を行う。

以上、実施の形態を参照して本発明による焼結体及び焼結体の製造方法、並びに燃焼器パネル及び燃焼器パネルの製造方法を説明したが、本発明による焼結体及び焼結体の製造方法、並びに燃焼器パネル及び燃焼器パネルの製造方法は上記実施形態に限定されない。上記実施形態に様々の変更を行うことが可能である。上記実施形態に記載された事項と上記他の実施形態に記載された事項とを組み合わせることが可能である。

１０Ａ、１１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ、４１０Ａ、５１０Ａ、６１０Ａ・・・射出成形体
１０Ｂ、５１０Ｂ・・・二次形成後の射出成形体
１０Ｃ、３１０Ｃ、４１０Ｃ、５１０Ｃ、６１０Ｃ・・・中間成形体
１０Ｄ、５１０Ｄ・・・二次形成後の中間成形体
１０Ｅ、１１０Ｅ、２１０Ｅ、３１０Ｅ、４１０Ｅ、６１０Ｅ・・・焼結体
１０Ｆ・・・一次成形部位
１０Ｈ・・・凹部
１０Ｐ・・・平板状基部
１０Ｒ・・・屈曲基部面
１０Ｓ・・・二次成形部位
１０Ｖ・・・凸部
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０・・・転写型
３２、１３２、２３２、３３２、４３２、６３２・・・転写面
３４、４３４・・・保持部
４１０Ｘ・・・被保持部
４１０Ｙ・・・傾倒支点
４３６・・・支持治具
５１０Ｖ・・・第一部位
５１０Ｗ・・・第二部位
５３６・・・捩じり二次成形治具
５３７・・・治具ベース
５３８Ｖ・・・第一把持具
５３８Ｗ・・・第二把持具
５３９Ｐ・・・第二把持具係止凸部
５３９Ｒ・・・捩じり角設定受部
ＩＣ・・・内側冷却流路
ＩＷ・・・内壁
ＯＣ・・・外側冷却流路
ＯＷ・・・外壁
ＰＢ・・・接続部
ＴＳ・・・タービン軸
ＷＡ、ＷＥ・・・体幅
ＷＪ・・・内法

Claims (8)

1. 金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体について脱脂を行って中間成形体を生成する脱脂工程と、
   前記中間成形体の焼結を行って焼結体を製造する焼結工程と、
   保持部を用いて前記射出成形体の一部を保持することで前記射出成形体の傾倒又は移動を防止する工程と、
   中間成形体載置工程と、
   前記焼結体が生成される前に、前記中間成形体を変形する二次成形工程と、
   を備え
   前記脱脂工程は、前記保持部を用いて前記射出成形体の一部を保持しながら脱脂して収縮した中間成形体を形成することを含み、
   前記中間成形体載置工程は、前記収縮した中間成形体が前記保持部から離脱して、傾倒又は移動により転写型に載置されることを含み、
   前記二次成形工程は、重力の作用によって前記中間成形体を前記転写型に押し付ける工程を含み、
   前記二次成形工程は、前記中間成形体を前記転写型に載置した状態で成形温度に加熱して二次成形後の中間成形体を生成することを含み、
   前記焼結工程は、前記二次成形後の中間成形体の焼結を行って焼結体を製造することを含む
   焼結体の製造方法。
2. 前記中間成形体載置工程は、前記収縮した中間成形体が重力により前記保持部から離脱して前記転写型に載置されることを含む
   請求項１に記載の焼結体の製造方法。
3. 金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体について脱脂を行って中間成形体を生成する脱脂工程と、
   前記中間成形体の焼結を行って焼結体を製造する焼結工程と、
   前記焼結体が生成される前に、前記中間成形体を変形する二次成形工程と、
   前記中間成形体を転写型に載置する中間成形体載置工程と、
   を備え、
   前記二次成形工程は、重力の作用によって前記中間成形体を前記転写型に押し付ける工程を含み、
   前記二次成形工程は、前記中間成形体を前記転写型に載置した状態で成形温度に加熱して二次成形後の中間成形体を生成することを含み、
   前記焼結工程は、前記二次成形後の中間成形体の焼結を行って焼結体を製造することを含む
   焼結体の製造方法。
4. 金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体について脱脂を行って中間成形体を生成する脱脂工程と、
   前記中間成形体の焼結を行って焼結体を製造する焼結工程と、
   前記焼結体が生成される前に、前記射出成形体又は前記中間成形体を変形する二次成形工程と、
   を備え、
   前記射出成形体は、平板状基部と、前記平板状基部から立設する複数の凸部とを有し、
   前記二次成形工程は、重力の作用によって前記中間成形体を転写型に押し付ける工程を含み、
   前記二次成形工程は、前記転写型を用いて前記平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を生成することを含み、
   前記焼結体の前記複数の凸部は、前記屈曲基部面に対して法線方向に立設している
   焼結体の製造方法。
5. 金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体について脱脂を行って中間成形体を生成する脱脂工程と、
   前記中間成形体の焼結を行って焼結体を製造する焼結工程と、
   前記焼結体が生成される前に、前記射出成形体又は前記中間成形体を変形する二次成形工程と、
   を備え、
   前記二次成形工程は、前記射出成形体又は前記中間成形体の第一部位及び第二部位を把持し、前記第一部位及び第二部位を相対的に回転させて、前記射出成形体又は前記中間成形体に対する捩じり変形を加える工程を含む
   焼結体の製造方法。
6. 前記金属粉末は、ニッケル基合金、コバルト基合金、又は鋼であり、
   前記二次成形工程における成形温度は、１２００Ｋ以上１６５０Ｋ以下の範囲である
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼結体の製造方法。
7. 前記二次成形工程における成形温度は、前記金属粉末において表面融解を生じる温度の範囲である
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼結体の製造方法。
8. 金属粉末とバインダとを混合した成形材料を射出型内に射出して一次成形された射出成形体の脱脂及び焼結を行って、焼結体である燃焼器パネルを製造する燃焼器パネルの製造方法であって、
   前記射出成形体は、平板状基部と、前記平板状基部から立設する複数の放熱用の凸部とを有し、
   前記射出成形体について脱脂を行って中間成形体を生成する脱脂工程と、
   前記中間成形体の焼結を行って焼結体を製造する焼結工程と、
   前記焼結体が生成される前に、前記射出成形体又は前記中間成形体を転写型に載置して、前記平板状基部を屈曲させて屈曲基部面を生成する重力成形を行う二次成形工程と
   を含む燃焼器パネルの製造方法。
   
   

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