新しい金属粉末射出成形プロセスによる高度複雑形状化と多機能化の同時獲得

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650717
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 三浦 秀士 熊本大学, 工学部, 教授 (30117254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上村 誠 熊本県工業技術センター, 生産技術部・研究員 ; 松田 光弘 熊本大学, 工学部, 助手
• Keywords: 金属粉末射出成形 / 接合 / 高度複雑形状化 / 多機能化 / 溶媒脱脂温度 / 焼結収縮挙動

Research Abstract

MIM部品の複雑化・大型化,さらには異種材料を組合わせることによって機能性も加味させたMIM部品を作製できるような新しいMIMプロセスの開発を目的として,射出成形体の接合に関する基礎的特性を調査した.原料粉末には,平均粒径が4〜5μmのカーボニル鉄粉と,オーステナイト系ステンレス鋼のSUS304L粉,およびマルテンサイト系ステンレス鋼のSUS410C粉を使用した.これら粉末とワックス系バインダとは,それぞれ体積比で60:40となるように配合し,423Kで3.6Ksの加熱混練後,冷却粉砕して射出成形用ペレットとした.射出成形には横型スクリュー式射出成形機を使用し,長さ45mm,幅9.2mm,厚さ9.2mmのシャルピー衝撃試験片と長さ110mm,幅12mm,厚さ4mmの引張試験片を作製した.得られた成形体は,所定の形状に切断し,切断面以外の面同志を合わせた一対の試験片を実験用試料とし,試料の組合わせは,同種材料同志を3種類,異種材料を3種類の合計6種類とした.組合わせた試料は,まずへプタン気相中に328〜358Kの温度で18.0ks保持し,溶媒による抽出を施すと同時に,バインダの溶融を利用して試料同志の接着を試みた.その後バインダを除去する加熱揮散と焼結を同一炉内の水素雰囲気中で,1573Kで3.6ks行い,得られた焼結試料はせん断試験や組織観察に供し,その接合特性を調査した.結果は以下のとおりである.
1.溶媒抽出時の試料変形は,試料をアルミナ粉末で覆うことで改善した.また,試料の脱バインダ率および接着性は,抽出温度が高いほど良好であった.
2,同種MIM材同志および異種MIM材のうちSUS304L/SUS410Cの組合わせにおいては,焼結後のせん断強度は溶媒抽出時の温度が高いほど優れた値を示した.
3.異種MIM材同志のFe/SUS304LやFe/SUS410C接合においては,組合わせた各試料の焼結収縮挙動が異なるため,全面的に均一な接合は困難であった.