金属粉末射出成形（MIM）の最適化：よくある問題と実証済み解決策

MIM技術は材料組成比の精度と均一性を保証できるため、新材料問題の解決の鍵となり、新材料開発において決定的な役割を果たします。

この投稿では、MIM技術使用時の注意点と、以下の2つの側面から製造プロセスを制御して高品質製品を生産する方法について主に説明します：

• 金属粉末製造方法
• 各工程で発生する可能性のある問題とその解決策

この投稿を読めば、どの種類の方法が必要で、プロセス中に製造効率をどう改善できるかがわかります。

1. 金属粉末製造方法

粉末の準備はMIMの最初のステップです。粉末冶金産業の発展に伴い、ますます多くの種類の粉末が要求されています。

例えば、材料範囲の観点からは、金属粉末だけでなく合金粉末、金属化合物粉末も使用されます；粒子サイズの観点では、粒子サイズ500〜1000μmの粗粒子粉末から、0.5μm未満の超微粒子粉末まで、さまざまな粒子サイズの粉末が大きな需要があります。

粉末に関するさまざまな要求を満たすため、粉末製造にはさまざまな方法があります。これらの方法は、固体、液体、気体状態の金属または合金を粉末状態に変換することに他なりません。

1.1 固体金属を粉末に変換する方法には：

(1) 固体金属と合金から金属と合金粉末を作る機械粉砕と電解腐食法。

(2) 固体金属酸化物と塩から金属と合金粉末を作る還元法。

(3) 金属と合金粉末、金属酸化物、非金属粉末から金属化合物粉末を作る還元化学処理。

1.2 液体金属を粉末に変換する方法には：

(1) 液体金属と合金から合金粉末を作るアトマイゼーション法（霧化法）。

(2) 金属塩溶液から金属合金とコーティング粉末を作る置換法と溶液水素還元法；溶融塩析出法で金属溶融塩から沈殿させて金属粉末を作る方法。

1.3 気体金属を粉末に変換する方法には：

(1) 金属粉末を作る蒸気凝縮法。

(2) 金属、合金、コーティング粉末から気体金属炭素基板を解離する炭素系熱分解法。

しかし、プロセスの本質から見ると、既存の方法は大きく機械的方法と物理化学的方法の2大カテゴリーに分類できます。

機械的方法は、原料を機械的に粉砕し、化学組成が実質的に変わらないプロセスです；物理化学的方法は、化学的または物理的作用によって原料の化学組成や凝集状態を変えて粉末を得るプロセスです。

2. さまざまな工程で発生する可能性のある問題と対処法

MIMプロセスは主に以下のステップで構成されます：フィードストック配合、射出、脱脂（デバインディング）、焼結。これらの手順中に多くの問題が発生する可能性があります。次に、これらの問題に焦点を当て、解決のための提案を行います。

2.1 射出工程の問題と対処法

A. エッジ崩れ（エッジコラプス）

エッジ崩れは一般的に材料密度の不均一と不適切な脱型によって引き起こされます。この問題は、圧縮方法の改善と脱型条件の改善によって解消できます。

B. クラック（割れ）

クラックは主に間違った脱型方法と材料の成形性不良によって引き起こされます。この点では、粉末締め付けタイプの改善と正しい離型方法の採用が重要です。

C. 寸法欠陥

過度な金型摩耗や不合理なプロセスパラメータ設定が寸法欠陥を引き起こす可能性があります。このような問題を避けるには、超硬金型を使用し、製造プロセスを調整すべきです。

D. 表面傷

金型キャビティの硬度が低く、キャビティ表面の部分的な傷が生じます。潤滑油を追加してこの問題を回避すべきです。

2.2 焼結工程の問題と対処法

A. 付着性炭素沈着

焼結部品の高密度、不適切な予熱温度、不合理な炉温設定、大きなメッシュベルト負荷が付着性炭素沈着を引き起こします。対策は：負荷を減らし、予熱ゾーンを延長し、急速燃焼装置を設置することです。

B. 粒状炭素沈着

雰囲気ガスの移動が遅すぎる、または排気管の設計が不適切な場合、粒子状炭素沈着が存在する可能性があります。雰囲気ガスの総流量を増やし、雰囲気ガス流の方向を変え、排気管の換気を制御することで改善すべきです。

C. 激しい酸化

炉に入る雰囲気ガスが湿りすぎている、または炉の両端の圧力差が適切でない場合、製品は激しく酸化されます。これは生産プロセス中に酸化源を修復することを要求します。

D. 脱炭

生産プロセスで空気が炉に漏れ込む、または雰囲気ガスの二酸化炭素含有量が高い場合、脱炭が起こる可能性があります。

脱炭を避けるには、徐冷ゾーンで窒素と天然ガスを追加するか、初期グラファイト添加量を制御できます。

以上がMIMで知っておくべき品質問題すべてです。お役に立てば幸いです！ご質問があれば下記にコメントをお寄せください。

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