硬質(zhì)合金の製造における金屬粉末射出成形技術(shù)の応用

 

発売日：[2024/1/18]
 

金屬粉末射出成形（Metal Powder Injection Moulding、略稱MIM）は、伝統(tǒng)的な粉末冶金プロセス及び塑性射出プロセスに基づいて発展した新しい粉末冶金生産プロセスである。そのプロセスは：金屬粉末と有機(jī)バインダーは混合プロセスを通じて一定の溫度で一定の流動性を持つフィードを得て、射出機(jī)に金型キャビティを注入して成形して、製品ブランクは接著、焼結(jié)を経て、製品を得て、その後、必要に応じて研磨、熱処理及び表面化學(xué)処理を行った後、＊最終的に必要な製品を得る。
伝統(tǒng)的な硬質(zhì)合金の中で、成形は一般的にプレス成形の方法を採用して、金型と成形技術(shù)の制限を受けて、いくつかの形狀が簡単で、構(gòu)造が単一の製品しか生産できなくて、いくつかの構(gòu)造、形狀が複雑で、あるいは特殊な形狀の要求がある製品は後続の加工を通じて完成することしかできません。硬質(zhì)合金は高硬度、高強(qiáng)度及び高耐摩耗性を有するため、硬質(zhì)合金の後続加工に極めて困難をもたらし、加工コストも大幅に増加した。
硬質(zhì)合金の生産におけるMIM技術(shù)の応用は、硬質(zhì)合金の成形面での制限を大きく変え、この方法は従來の粉末冶金の生産工程が少ない、切削がない、または切削が少ないという利點(diǎn)を継承しただけでなく、材料密度が低く、材質(zhì)が均一ではなく、成形構(gòu)造、形狀が複雑であり、薄肉製品の欠陥を克服し、同時に製品の精度をよく制御でき、製品の一致性が良い、性能が均衡した終形または近終形製品は、それによって生産コストを著しく低減する。特に大量で、構(gòu)造が複雑で、特殊な要求がある製品の生産に適している。
一、硬質(zhì)合金MIMプロセス
1、原材料：
（1）粉體：MIMプロセスの特殊性により、合金粉末粒子サイズは20μm以下であり、フィード注入時の流動性を高め、ブランク材質(zhì)を均一にするのに有利である。
（2）有機(jī)バインダー：MIMはフィード注入時に合金粉末粒子が流動性と潤滑性を有することを要求し、同時に合金製品ブランクが十分な強(qiáng)度を有することを要求する。そのため、接著剤は良好な潤滑性、適切な粘性、低い融點(diǎn)、広い熱分解溫度區(qū)間、脫脂しやすく、合金粉末と化學(xué)反応しないことが要求されている。
2、プロセスフロー：
金屬粉末、バインダー→混合→フィード→射出成形→抽出→脫粘、焼結(jié)→後処理→完成品。
フィード成分の均一性はフィード性能に影響する主要な要素であり、それはフィードの流動性に影響するだけでなく、合金製品の材料均一性と力學(xué)性能にも大きな影響を與える。そのため、フィードはMIMの重要なプロセスであり、混合設(shè)備を通じて、硬質(zhì)合金粉末と有機(jī)バインダーを均一に混合し、流動性の良いフィードを形成する。
射出成形溫度、射出圧力、金型精度、フィード収縮係數(shù)（バインダー含有量及び射出工程パラメータを調(diào)整することにより）によるブランクの精度への影響＊は顕著である。したがって、これらの要因を制御することは、高精度の完成品を得るために重要である。
MIMプロセスで製造された硬質(zhì)合金ブランクであり、結(jié)合剤の含有量は一般的に4.2%?7.2%である。焼結(jié)前に、一定の脫粘プロセスを通じてブランク中の有機(jī)結(jié)合剤を除去し、焼結(jié)時に製品にバブリング、クラックなどの欠陥が発生しやすくなり、廃棄物になるのを防止する必要がある。焼結(jié)は硬質(zhì)合金生産における*重要な工程の一つであり、硬質(zhì)合金製品の組織、性能に重要な影響を與える。MIM焼結(jié)工程では、異なる番號、接著剤系及び合金成分に基づいて異なる焼結(jié)技術(shù)を採用しなければならない。
二、硬質(zhì)合金MIM製品の性能
MIM技術(shù)を用いて硬質(zhì)合金製品を生産し、その力學(xué)性能は硬質(zhì)合金性能の相応の冶金部標(biāo)準(zhǔn)要求（YS/T 400-94）を達(dá)成し、顧客の使用要求を満たした。いくつかの一般的な銘柄の硬質(zhì)合金MIM製品の物理的、力學(xué)的性能を表1に示す。
三、応用例
1、ノズル、ガン：
WC-Ni-Coシリーズの硬質(zhì)合金粉末を射出成形した油田用ノズルとスプレーガンを図1、図2に示す。高炭素WC粉末を用い、接著剤系は油性多価接著剤系を用いた。
2、攜帯電話の部品：
タングステン合金粉末を用いて射出成形した攜帯電話部品は、図3に示すように、加工工數(shù)を削減し、コストを削減し、利益が顕著である。
3、表部品：
全體式硬質(zhì)合金の表皮、表振子、表ボタンは、図4に示すように。WC-TiC-Ni-Co及びその他の添加元素を用いて、パラフィン系多元結(jié)合剤を選択し、材料性能の要求をよく満たすだけでなく、製品の形狀及び寸法精度も保証された。
4、おわりに
硬質(zhì)合金の生産におけるMIM技術(shù)の応用は、伝統(tǒng)的な硬質(zhì)合金の生産における成形面での制限を大きく変え、形狀、構(gòu)造が複雑であり、薄肉形硬質(zhì)合金製品の量産を可能にした。MIMは近純度成形生産技術(shù)であるため、製品の後続加工量を大幅に低減し、硬質(zhì)合金の生産コストを低減しただけでなく、硬質(zhì)合金の応用分野を開拓するためにチャンスをもたらした。MIM技術(shù)は、新しい製造業(yè)における*最先端技術(shù)の活性化のために、人々の重視と広範(fàn)な応用を得ることができる。