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本研究では、金属粉末を用いた金属製品のものづくり体験型教育のモデルとして、大掛かりな装置を使用せずに、焼き物作り感覚で金属粉末を成形し、それを持ち運び可能である電子レンジで焼結することで、簡便な冶金学およびものづくり手法の一例(粉末成形-焼結)を実体験できる簡易MIM法の教育教材化を検討する研究を行った。
提案した簡易MIM法の概要は、次に示す四つの工程作業となる。(1)混練:寒天水溶液に金属粉末を加え、マントルヒータを用い90℃で加熱混練し、形状スラリーとする。(2)成形:スラリーをプラスチック型に注入して、人力で加圧して成形する。(3)脱脂:成形体を乾燥させると共に寒天成分を取り除く。(4)焼結:脱脂後の成形体を電子レンジ焼却炉にて1時間加熱保持して製品とする。
それぞれの工程作業の最適条件を求めると共に、体験型教材として運用の検討を行った結果、混練と成形工程では、おおむね良好な結果を得ることが出来た。なお、脱脂工程作業において、自然乾燥(室温、湿度30%、24h保持)では処理時間を要するため、真空環境下での加熱乾燥(-0.1MP、200℃、8h保持)を提案し、二通りで検証を行なった。その結果は、時間短縮に期待した真空環境下での加熱乾燥より、自然乾燥の方が密度の高い焼結体を得られる結果となった。また、焼結体表面には、黒い酸化膜が付くので減少させる工夫が必要である。一方、電子レンジを用いた加熱炉では、炉内の温度制御が出来ること確かめ、焼結体を作成することが出来た。また、この実験において焼結体の相対密度は、一番高いもので60%であるがアクセサリー(メダルや人形など)類の造形に十分に適応出来る密度といえる。
今後は、一連の工程作業について、実験データを蓄積し検討を行うと共に小中学生を対象とした実体験出来る、簡便な体験型教育の教材化を目指す。
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