金属射出成形入門
金属射出成形（MIM） は、プラスチック射出成形産業から派生した粉末冶金ニアネット成形技術です。. プラスチック射出成形技術 は、様々な複雑な形状の製品を低価格で生産できますが、プラスチック成形品は高強度ではありません。金属またはセラミック粉末をプラスチックに添加することで、より高い強度と優れた耐摩耗性を持つ製品を得て、その性能を向上させることができます。近年、この考え方は、固形粒子の含有量を最大化し、バインダーを除去し、その後の焼結プロセス中に成形ブランクを緻密化するように進化しました。この新しい粉末冶金法は、 金属射出成形（MIM）.
金属射出成形（MIM）の利点
金属射出成形（MIM）プロセスは、以下の利点を提供します。
- 低コスト製造 の大量生産の複雑な部品
- 生産時間の短縮 インベストメント鋳造と比較して。.
- ニアネットシェイプ製造と 最小限の材料廃棄.
- 鋳造から 優れた機械的特性 および部品は、粒子サイズと焼結密度の増加を反映しました。.
- 鍛造合金と同等の特性
- いくつかのプレアロイ およびマスターアロイが利用可能です。.
- 短時間で完了 操作を完了するために
お気軽に 当社の専門技術者にご連絡ください カスタムプラスチック成形の要件についてご相談ください。.
金属射出成形（MIM）は、粉末状の金属を成形する金属成形プロセスであり、細かく粉砕された金属にバインダー材料を組み合わせて供給材料を作ります。供給材料は硬化・成形されて最終製品が作られます。.
金属射出成形は、複雑な形状や大量生産に適した理想的なプロセスです。.
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金属射出成形（MIM） 自動車部品、航空宇宙機器、携帯電話、歯科器具、電子ヒートシンクとシーリングパッケージ、電子コネクタハードウェア、産業用工具、光ファイバーコネクタ、スプレーシステム、ディスクドライブ、医療機器、ハンドヘルド電動工具、外科用器具、スポーツ用品などの製品に、さまざまな自動車、医療、電子、産業、消費者産業で使用されています。.
金属射出成形プロセス
金属射出成形の基本的な工程は、まず、金属粉末とバインダーを選定し、MIMの要件を満たします。粉末とバインダーは適切な方法で特定の温度で均一に混合され、カスタム射出成形で造粒された後、グリース除去処理を行い、焼結・焼戻しして最終製品を作ります。.
1: MIM粉末と粉末製造技術
MIMの原料粉末の要求は高く、混合、射出成形、脱脂、焼結を容易にする粉末の選択はしばしば矛盾します。MIM原料粉末の研究には、粉末の形状、粒径、粒径組成、比表面積などが含まれます。表1は、原料粉末の特性に最も適した粉末を示しています。.
MIM原料粉末の要求が高いため、一般的にMIM原料粉末の価格は高く、従来の粉末冶金（PM）粉末の10倍に達することもあり、これはMIM技術の普及を制限する重要な要因です。粉末を作るための主要な方法は、圧力水霧霧化、高圧ガス霧化、カルボニル法です。.
2: バインダー
MIMバインダー技術は、流動性を向上させ、射出成形に適した形状を維持するために使用されます。基本的な機能は2つあります。さらに、取り除きやすく、汚染しない、非毒性、コスト合理的である必要があります。近年、さまざまなバインダーは経験だけで選ばれるのではなく、脱脂方法に基づいて選択され、バインダーシステムの設計の方向性に合わせて要求されます。.
バインダーは一般的に、低分子成分と高分子成分、必要な添加剤で構成されます。低分子成分は粘度が低く、流動性が良く、取り除きやすいです。高分子成分は粘度が高く、強度が高いため、成形されたブランクの強度を維持します。これらを適切な比率で組み合わせることで、高い粉末充填能力と高精度・高均一性の製品を得ることができます。.
3: 混合
混合は、金属粉末とバインダーを混ぜて均一な供給材料を作る工程です。供給材料の性質が最終的な射出成形部品の性能を決定するため、混合工程は非常に重要です。バインダーと粉末の添加方法と順序、混合温度、混合装置の特性などさまざまな要素が関与します。この工程は経験に基づいており、最終的に重要な評価指標は、混合後の供給材料の均一性と一貫性です。.
MIM供給材料の混合は、熱と剪断の複合作用によって行われます。混合温度が高すぎると、バインダーが分解したり、粘度が低すぎて粉末とバインダーの二相分離が起こる可能性があります。剪断力の大きさは混合方法によって異なります。一般的に使用される混合装置には、ダブルスクリュー押出機、Z字型インペラミキサー、シングルスクリュー押出機、プランジャー押出機、ダブルプラネタリーミキサー、ダブルカムミキサーがあります。これらの混合装置は、粘度範囲1-1000Pa・sの混合に適しています。.
混合方法は一般的に、高融点成分を最初に溶かすために加え、その後冷却し、低融点成分を加え、最後に金属粉末をバッチで加えることです。これにより、低融点グループ元素の蒸発や分解を防ぐことができます。金属粉末をバッチで加えることで、冷却が早すぎてトルクの急増を防ぎ、設備の損失を減らすことができます。.
マッチング時に異なる粒径の粉末を加える方法について、日本の特許では次のように紹介しています：15-40μmの水霧化粉末をバインダーに最初に加え、その後5-15μmの粉末を加え、最後に≤5μmの粉末を加えることで、得られる最終製品の収縮の変化を少なくしています。.
粉末の周囲にバインダー層を均一にコーティングするために、金属粉末を直接高融点成分に加え、その後低融点成分を加え、最後に空気から取り除きます。例えば、AnwarのPMMA懸濁液をステンレス鋼粉末に直接投入し、PEG水溶液を加え、乾燥させ、その後攪拌しながら空気を除去します。O’Connorは溶媒混合を使用します。最初にSAと乾燥粉末を混合し、その後テトラヒドロフラン溶媒を加え、ポリマーを加え、加熱によりテトラヒドロフランを逃し、その後粉末混合物を加えることで、均一な供給が得られます。.
4: 射出成形
射出成形の目的は、欠陥のない均一な粒子列を持つ所望の形状を得ることであり、MIM成形用のブランクを形成します。まず、粒状の供給物を一定の高温に加熱し、流動性を持たせます。その後、金型空洞に射出し、冷却して所望の剛性を持つブランクの形状を得て、型から取り出してMIM成形用のブランクを作ります。この工程は従来のプラスチック射出成形と同じですが、粉末含有量が高いため、成形工程のパラメータやその他の面で大きく異なり、不適切な制御はさまざまな欠陥を引き起こしやすいです。.
5: 脱脂
MIM技術の登場以来、異なるバインダーシステムとともに、さまざまなMIM工程経路や脱脂方法も多様化しています。脱脂時間は最初の数日から数時間に短縮されています。すべての脱脂方法は、脱脂工程の段階において大きく二つに分けられます：一つは二段階脱脂法です。.
二段階法には、溶媒脱脂＋熱脱脂、サイフォン脱脂＋熱脱脂などがあります。単一段階法は主に一段階の熱脱脂法であり、最も進んだものはメタモールドです。以下に代表的なMIM脱脂方法をいくつか挙げます。.
6: 焼結
焼結はMIM工程の最後のステップであり、粉末粒子間の空孔を除去します。MIM製品は完全密実またはほぼ密実を達成します。金属射出成形技術で使用されるバインダーの量が多いため、焼結中の収縮は非常に大きく、線収縮率は一般的に131%〜251%に達します。そのため、変形制御や寸法精度制御の問題が生じます。特に、多くのMIM製品が複雑な形状の部品であるため、この問題はますます顕著になり、均一な供給は最終焼結製品の寸法精度と変形制御の重要な要素です。.
高粉末の振動密度は焼結収縮を減少させ、焼結工程と寸法精度の制御を容易にします。鉄系やステンレス鋼製品では、焼結時の潜在的な炭素制御の問題もあります。微粉末の価格が高いため、粗粉末のブランクに対する強化焼結技術の研究は、粉末射出成形のコスト削減にとって重要な方法です。この技術は金属粉末射出成形の重要な研究分野です。.
MIM製品の複雑な形状と大きな焼結収縮のため、多くの製品は焼結後に後処理が必要です。これには成形、熱処理（浸炭、窒化、炭窒化など）、表面処理（仕上げ研磨、イオン窒化、電気メッキ、ショット硬化など）が含まれます。.
精度
MIMネット成形の精度の基準設計は通常、サイズの±0.51%です。ネット成形の特性により、±0.31%に達することもあります。ほかの技術と同様に、精度要求が高いほどコストも高くなるため、品質に余裕がある場合は許容範囲の緩和を推奨します。MIMの一次成形で達成できない公差は、表面処理によって実現可能です。.
薄肉化
壁厚6mm未満がMIMにとって最適です。より厚い外壁も可能ですが、処理時間の延長や追加材料のためコストが増加します。また、非常に薄い壁（0.5mm以下）もMIMで実現可能ですが、高い設計要件があります。.
容量
MIMは非常に柔軟な工程であり、年間数千から数百万の需要に対して非常に経済的に実現可能です。鋳造や射出成形部品と同様に、MIMには顧客の金型投資と金型コストが必要であり、小ロットの場合はコスト見積もりに影響します。.
