超硬合金の粉末射出成形技術

1. 超硬合金粉末射出成形技術の利点

射出成形技術による粉末冶金部品の製造は、原料粉末に対する厳格な要件を有し、0.1-10μ mの粒径範囲の粉末によって製造された製品のみが容易に高い寸法精度を達成することができる。超硬合金で使用される現在の生産原料は、基本的にこの粒度範囲に属し、原料粉末のMIM技術の要件を満たしています。 したがって、超硬合金の原料粉末は、原料のコストを増加させることなく、射出成形プロセスに直接適用することができる。 これは超硬合金の射出成形の技術の主要な利点です。
超硬合金は、高硬度、高強度、耐摩耗性、耐食性、高温耐性および小さな膨張係数などの一連の利点を有する。 それは金属の処理、鉱山、石油開発、国防および軍の企業のための不可欠な用具材料です。 また、近年では、超硬合金は、時計ケースなどの耐摩耗性装飾部品にも広く使用されています。従来の超硬合金製造法（プレス焼結法）は、比較的単純な形状の製品のみを製造することができるため、超硬合金の適用範囲が制限されています。冷間および高温の静水圧プレスは複雑な形状の製品を製造することができますが、コストは非常に高く、大規模な生産には適していません。超硬合金射出成形技術の出現により、超硬合金の応用分野が広がっています。 この技術は、通常の成形などでは製造が困難な複雑な形状で、最終形状に近い製品を低コストで製造することができます。

2. 超硬合金MIM技術の研究進捗状況

1977年には、パラフィンワックスをバインダーとして使用した超硬合金射出成形技術の特許を取得し、後にLecoに移管され、Lecoプロセスとなりました。しかし、バインダーとしての単成分パラフィンワックスは、脱脂時間が長く、欠陥が発生しやすいため、この特許の影響範囲は大きくありません。しかし、1980年代に入ってから、バインダー製剤、脱脂技術などにおけるMIM技術の画期的な進歩に伴い、、これは超硬合金射出成形技術の成熟のための強力な技術サポートを提供し、超硬合金射出成形技術自体のユニークな利点と相まって、1980年代初頭以来、超硬合金射出成形の生産と研究に従事するメーカーと研究機関のグループが世界的に出現しました。
Leco Corporationの子会社である米国Leco Carbide Corporationの支店は、超硬合金製品を製造するために射出成形を使用した最初の会社でした。同社は、WCベースの超硬合金を製造するために二つの方法を使用して、一つは、従来のプレス焼結法であり、製品は売上高の60％を占め、他の新しい超硬射出成形法（超硬射出成形）の使用であり、製品は売上高の40％を占めている。会社によって作り出されるCCIMプロダクトの重量は0.3-2kgの範囲にあり、最高プロダクト直径は10.59ですinches.It 同社は現在、超硬合金射出成形品の世界最大のメーカーであると言われています。ドイツのDegussa社は1980年代にMIM研究を開始し、1986年に正式に製品を生産しました。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの熱可塑性プラスチックとワックス、樹脂、その他の特殊添加剤を成形剤として混合し、約0.8μ mのWC-Co合金粉末と混合し、造粒し、注入し、バインダーを除去し、最終的に焼結する。この会社は供給の棚および切削工具の生産で主に全体または用具の頭部として従事しています。今度はそれらはユーザーの要求に従って小バッチ、複数の変化および複数の材料の生産を遂行してもいいです。製品の最大体積は1000cm3、最長は100mm、最も重いのは約100g.製品の偏差は±0.3％、厚さは1-5mm、最終密度は理論値の95％以上に達することができます。density.In また、Forn Physicsは、二つ以上の成分を有する結合剤を使用する炭化タングステンベースの超硬ロータリーチゼルを生成する。 第一の成分を抽出し、化学溶媒で除去し、残りの熱可塑性結合剤を焼結中に除去する。シンガポールPhimaxの会社、IBMの会社、co.を製造する国内山東Jinzhuの粉の注入のような他の多くの製造業者。 （株）エヌ-ティ-ティ,上海FuchiのハイテクなCo. （株）エヌ-ティ-ティ,チンタオ桐郷の特別な粉末や金Co. （株）エヌ-ティ-ティ、北京の鉄および鋼鉄研究所、中央南大学粉末や金の協会、等。 研究に投資し、CCIMの技術の生産は、出力価値着実に上がっています。
英国ラフバラ工科大学のポリマー技術材料工学研究所は、英国科学技術研究協会、英国超硬合金協会、英国非鉄金属技術センターからの資金を得て、超硬合金の射出成形技術を研究してきました。1985.It 粉体特性、バインダー技術、混合、レオロジー、流動および変形、脱成形剤の速度、焼結、および成形製品の完全性に焦点を当てています。 研究には多くの関連分野が含まれています。以下は、彼らの研究成果[39]であり、これはまた、過去にCCIM技術研究で達成された主な成果を表しています。
（1）超硬合金粉末のレオロジーが悪いため、射出成形に超硬合金粉末の体積比が65％を超える混合物を使用することはお勧めできません。；
（2）北極のワックスは、主に亜炭のエステルのワックス使用されます。 それらのレオロジーのために、それらは粉末射出成形に適しており、要件を満たすより高い粉末体積率を有する混合物を製造することができる。この種のワックスも良好な揮発動力学を有するが，脱脂操作は制御下で行われ，極性の低いパラフィンワックスはせん断応力の影響下で低い体積割合の混合物から単離される傾向がある。結晶の亜炭のエステルのワックスの完全な使用にまた形成鋼片で割れる傾向がありますがこれは異なったタイプのワックスの適切な割合の混合；
（3）高いせん断の溶解の混合の技術の使用は最も効果的に均一混合物を作り出すことができます；
(4)粘性流のレオロジー挙動と見かけの活性化エネルギーを解析することにより、様々な式の成形性を効果的に評価することができます。温度に影響を与えるプロセスパラメータは、成形性に大きな影響を与えます。型の設計は形成適性の完全性の重要な役割を担い、型を満たすとき注入の行動は避けられます、さもなければ注入の欠陥に傾向があります。；
(5)脱脂雰囲気は焼結製品の微細構造に重要な影響を与えます。不活性雰囲気は深刻な炭素欠陥を生成し、還元雰囲気は焼結生成物をより明確な微細構造にすることができる。；
（6）焼結後の収縮は、金型の形状および射出圧力に関連しているが、収縮は、形成された製品の各バッチで一貫している。一般的な線形収縮率は17％ですが、等方性ではありません。 その理由は、成形中の金型キャビティ内の圧力場および温度場の勾配に起因する可能性がある。焼結させたプロダクトの密度は理論的な密度の99%より大きいです。
また、米国ペンシルベニア州立大学のMu-Jen-Yangらは、超硬合金の射出成形プロセスに関する体系的な研究を行い、ナノおよび超微細超硬合金粉末の射出成形技術において段階的な成果を達成し、超硬合金粉末の積載量を増加させるためのより適切な方法を発見しました。

3. 超硬合金射出成形品の性能

Penn State UniversityのGerman教授とGermanyのDegussa教授がそれぞれ報告した超硬合金射出成形品の関連特性を表1および2に示します。表中の*は、従来の押圧焼結法によって得られたものであり、ここでは参考として使用していますcomparison.As それは世界の先進メーカーや科学研究機関から来ているが、表から見ることができ、製品の機械的特性は、プレス焼結製品の同じグレードのものよりもまだ劣っています。その理由は、射出成形プロセスにおける欠陥の発生や炭素含有量の変動が効果的に制御されていないためです。上記の状況は、射出成形プロセスが製品形状の複雑さの問題を正常に解決したことを示していますが、製品の性能、特に炭素含有量の制御を改善す

表1ドイツ教授によって報告されたいくつかの超硬合金射出成形部品の機械的性質

表2ドイツのDegussaによってPIM法によって製造されたいくつかの超硬合金グレードの機械的性質

4. 超硬MIM製品の用途と開発動向
超硬合金は、硬度が高く、強度が高く、耐摩耗性が高いため、さまざまな切削工具やさまざまな耐摩耗部品として広く使用されています。従来のプレス焼結法の高い製造コスト、製品の単純な形状、および機械加工の難しさのために、超硬合金のより広い適用は限られている。射出成形は、高い生産性、複雑な製品形状、および低コストの利点を有する一種のニアネット成形技術である。 従って、超硬合金の射出成形の技術の出現そして開発は完全にセメントで接合されているの適用範囲を拡大しますcarbide.At 現在、超硬MIMプロセスによって成功裏に製造された製品には、超硬工具[42,43]、小型ドリルビット、遠心分離機、ノズル、各種ポンプ部品、ピストン、フィルター、各種スポーツ用品、繊維用導体が含まれていますmachinery.In 近年、人々は直接ゴルフ頭部、革紐、時計ケースおよび他を作り出すのにMIMプロダクトの審美的な価値を使用しましたproducts.In 将来的には、銘板、ロゴ、アクセサリー、工芸品にブレークスルーがあります。
MIM技術の開発は、超硬合金製品の生産に大きな影響を与えています。優秀な製品性能、低い生産費および可能性としては高い利益率は注意を払い、結合するためにますます生産者およびユーザーを引き付けます。超硬合金メーカーはすでに脱脂、焼結、その他のプロセスに精通しているため、超硬合金射出成形の開発における主力ですtechnology.It 近い将来、設計者とユーザーの大多数による超硬合金射出成形技術の詳細な理解と、製品性能の段階的な改善により、超硬合金射出成形は幅広い市場見通しを持ち、かなりの経済的利益をもたらすと予測されています。 それはステンレス鋼の射出成形の後で粉の射出成形のための新しい開発のホットスポットになりました。

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