セラミック射出成形技術

 

発売日：[2024/1/30]
 

セラミックス射出成形（CeramicInjectionMolding、CIM）は、ポリマー射出成形方法とセラミックス製造技術を結合して発展したセラミックス部品を製造するための新しい技術である。セラミックスの精密射出成形の製造過程は主に4つの段階を含む：（1）射出フィードの製造：適切な有機担体とセラミックス粉末を一定温度で混合、乾燥、造粒し、射出用フィードを得る、（2）射出成形：混練後の射出混合物は射出成形機内で加熱されて粘稠性溶融体に転換し、一定の温度と圧力の下で高速に金型内に注入し、冷却硬化して所望の形状のブランク体にし、その後、離型する、（3）脱脂：加熱或いは他の物理化学方法により、射出成形ブランク体内の有機物を排除する、（4）焼結：脱脂後のセラミック素地を高温で緻密化焼結し、所望の外観形状、寸法精度及び微細構造の緻密セラミック部品を得る。
  セラミックス射出成形技術は一連の突出した利点がある：（1）成形過程の機械化と自動化程度が高く、生産効率が高く、成形周期が短く、素地強度が高く、生産過程中の管理と制御も便利で、大量量、規模化生産を実現しやすい、（2）各種の幾何形状が複雑で特殊な要求がある小型セラミックス部品を近接成形でき、焼結後のセラミックス製品に機械加工や少ない加工を必要とせず、それによって高価なセラミックス加工コストを減少させることができる、（3）成形されたセラミックス製品は高い寸法精度と表面仕上げ度を有する。そのため、この技術は国内外で広範な研究と応用を得て、特に寸法精度が高く、形状が複雑なセラミックス製品の大量生産に対して、セラミックス粉末を用いた射出成形が最も優位である。
1980年代、セラミックスエンジンの開発とタービンロータなどの高温セラミックス部品の製造の需要に適応するために、セラミックス射出成形研究の重点は窒化ケイ素、炭化ケイ素などの非酸化物高温セラミックス部品、特にエンジン用Si 3 N 4、SiCタービンロータ、ブレード、滑り軸受の射出成形製造であり、同時に多くの高性能、複雑な形状の高温構造セラミックス製品の製造に成功し、このうちセラミックタービンロータは、日本や米国ではレーシングカーや軍用装甲車などに使用されている。現在、セラミックス射出成形は各種セラミックス粉末及び各種エンジニアリングセラミックス製品の成形に広く用いられている。この技術を通じて製造された各種精密セラミックス部品は、航空、自動車、機械、エネルギー、光通信、生命医学などの分野で使用されている。
  は近年、セラミックスのマイクロ射出成形（MicroInjectionMolding）の新技術を開発した。構造セラミックスは優れた力学、化学及び耐高温特性を有するため、マイクロエレクトロニクス産業及びマイクロエレクトロニクスシステムにおいて多くのマイクロ部品（数十ミクロン〜1000ミクロン）は構造セラミックス材料を採用する必要がある。他のマイクロ加工技術に対して、マイクロ射出成形を用いてセラミックスまたは金属粉末を一度に成形して各種形状のブランクを得て、製造コストが低く、効率が高いため、最も応用の将来性のある先進的なマイクロ成形製造技術となっている。現在、いくつかのアルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、ジルコニウムチタン酸鉛、チタン酸バリウム、ヒドロキシアパタイト及び窒化アルミニウムのマイクロセラミック部品は低圧マイクロ射出成形法により製造され、その成形温度は60〜100℃、射出圧力は3〜5 MPaである。
  は、セラミックス射出成形技術の絶えずの改善と発展に伴い、精密セラミックス部品の中で最も優位な製造技術になることが予想される。