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金属粉末射出成形(MIM)における充填、脱脂、焼結プロセスの究明を行った。特に充填時問題となる粉末スラリーのレオロジとグリーン体の脱脂特性を検討した結果、次のような結果が得られた。
スラリーのレオロジ 射出成形機を用いてスラリーの粘度測定を行うことにより、実際の射出時と近い条件での粘度が得られた。粘度をせん断速度の関数で表すことにより、本実験で使用したスラリーは非ニュートン流体であることが分かった。配合率ごとの粘度パワーロ-モデルにアレニウスの式を組み合わせて表すことができた。また、粉末の配合率はせん断速度依存を表す係数に大きく依存すると考えられ、粉末の体積配合率V_fを用いて上式を再構成するとSUS304粉末の粘度は温度とせん断速度と体積配合率で表され、以下の式が得られた。
η=6.63γ^<0.8921n(0.817Vf)>exp(3.57×10^3/T)
また本実験で得られたスラリーの物性データを用いてコンピュータシミュレーションを行うことによりこれまでよりもさらに正確な充填時の予想ができた。
グリーン体の脱脂特性 熱重量分析による、バインダのみとグリーン体内のバインダの熱分解曲線を比較、検討した結果、違う状態にあるバインダの分散挙動はほぼ一致していることがわかった。これにより脱脂プロセスにはグリーン体内部の拡散ではなく、表面からの脱脂成分の拡散が重要であることがわかる。バインダ (ガス体)の拡散はグリーン体表面から上方向への一方向拡散と仮定して、Fickの法則により求めた拡散係数はD=1.4×10^<-4>exp(-1800/T)であった。この拡散係数を用いて計算した脱脂肪率と実測脱脂肪率はほぼ一致した。以上の結果により、MIMにおける加熱脱脂プロセスを支配する過程は脱脂体表面からのガス体拡散であると結論づけられた。
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