硬質合金の製造における金属粉末射出成形技術の応用

 

発売日：[2024/1/18]
 

金属粉末射出成形（Metal Powder Injection Moulding、略称MIM）は、伝統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：金属粉末と有機バインダーは夹杂プロセスを通じて必然の温度で必然の流動性を持つフィードを得て、射出機に金型キャビティを注入して成形して、製品ブランクは接着、焼結を経て、製品を得て、その後、须要に応じて研磨、熱処理及び外表化学処理を行った後、＊最終的に须要な製品を得る。
伝統的な硬質合金の中で、成形は普通的にプレス成形の方式を採用して、金型と成形技術の制限を受けて、いくつかの外形が簡単で、構造が単一の製品しか生産できなくて、いくつかの構造、外形が複雑で、あるいは特别な外形の请求がある製品は後続の加工を通じて实现することしかできません。硬質合金は高硬度、高強度及び高耐摩耗性を有するため、硬質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。
硬質合金の生産におけるMIM技術の応用は、硬質合金の成形面での制限を大きく変え、この方式は従来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点を継承しただけでなく、资料密度が低く、材質が均一ではなく、成形構造、外形が複雑であり、薄肉製品の欠陥を降服し、同時に製品の精度をよく制御でき、製品の分歧性が良い、机能が平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。特に大批で、構造が複雑で、特别な请求がある製品の生産に適している。
一、硬質合金MIMプロセス
1、原资料：
（1）粉体：MIMプロセスの特别性により、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、ブランク材質を均一にするのに有益である。
（2）有機バインダー：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请求し、同時に合金製品ブランクが非常な強度を有することを请求する。そのため、接着剤は杰出な潤滑性、適切な粘性、低い融点、広い熱分化温度区間、脱脂しやすく、合金粉末と化学反応しないことが请求されている。
2、プロセスフロー：
金属粉末、バインダー→夹杂→フィード→射出成形→抽出→脱粘、焼結→後処理→实现品。
フィード成份の均一性はフィード机能に影響する首要な因素であり、それはフィードの流動性に影響するだけでなく、合金製品の资料均一性と力学机能にも大きな影響を与える。そのため、フィードはMIMの主要なプロセスであり、夹杂設備を通じて、硬質合金粉末と有機バインダーを均一に夹杂し、流動性の良いフィードを构成する。
射出成形温度、射出圧力、金型精度、フィード収縮係数（バインダー含有量及び射出工程パラメータを調整することにより）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、高精度の实现品を得るために主要である。
MIMプロセスで製造された硬質合金ブランクであり、結合剤の含有量は普通的に4.2%〜7.2%である。焼結前に、必然の脱粘プロセスを通じてブランク中の有機結合剤を撤除し、焼結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、廃棄物になるのを避免する须要がある。焼結は硬質合金生産における*主要な工程の一つであり、硬質合金製品の組織、机能に主要な影響を与える。MIM焼結工程では、異なる番号、接着剤系及び合金成份に基づいて異なる焼結技術を採用しなければならない。
二、硬質合金MIM製品の机能
MIM技術を用いて硬質合金製品を生産し、その力学机能は硬質合金机能の相応の冶金部標準请求（YS/T 400-94）を達成し、顧客の利用请求を満たした。いくつかの普通的な銘柄の硬質合金MIM製品の物理的、力学的机能を表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、接着剤系は油性多価接着剤系を用いた。
2、携帯電話の部品：
タングステン合金粉末を用いて射出成形した携帯電話部品は、図3に示すように、加工工数を削減し、コストを削減し、好处が顕著である。
3、表部品：
全部式硬質合金の表皮、表振子、表ボタンは、図4に示すように。WC-TiC-Ni-Co及びその他の增加元素を用いて、パラフィン系多元結合剤を選択し、资料机能の请求をよく満たすだけでなく、製品の外形及び寸法精度も保証された。
4、おわりに
硬質合金の生産におけるMIM技術の応用は、伝統的な硬質合金の生産における成形面での制限を大きく変え、外形、構造が複雑であり、薄肉形硬質合金製品の量産を能够にした。MIMは近純度成形生産技術であるため、製品の後続加工量を大幅に低減し、硬質合金の生産コストを低減しただけでなく、硬質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技術は、新しい製造業における*最早端技術の活性化のために、人々の重視と広範な応用を得ることができる。