金属粉末マイクロインジェクション成形技術

金属粉末マイクロインジェクション成形技術

金属粉末射出成形(MPIM) は、従来の粉末冶金技術と最新のプラスチック射出成形技術を組み合わせた、部品およびコンポーネントの新しい成形技術です。 この技術の最大の特徴は、最終形状の部品を直接製造できること、機械加工の量を最小限に抑えて原材料を節約できること、そして長年粉末冶金分野を悩ませてきた複雑な形状の製品を成形することが困難であるという問題を解決することです。 また、この技術の材料適応範囲は広いです。 金属、合金、セラミックスなど粉末にできるものはすべてこの技術で部品にできます。 また、この技術は全自動連続生産も実現でき、生産効率が高く、材料性能に優れ、製品の寸法精度も高いことから、広く評価されています。

この技術の基本的なプロセスは次のとおりです。まず、固体粉末を特定のポリマーと添加剤成分と均一に混合し、造粒後、加熱状態で射出成形機によって粒状材料を金型キャビティに射出して凝縮させます。 、その後、化学的または熱分解によって成形ブランク内のバインダーが除去され、最終的に焼結および緻密化によって最終製品が得られます。

近年、さまざまな分野でのマイクロシステム技術の発展はめざましいものがあります。 同時に、マイクロ エンジニアリングで使用される 3 次元のマイクロ複雑なコンポーネントの製造には、より高い要件が提唱されています。 マイクロコンポーネントは、性能要件を満たしながら大量生産を実現できることが期待されています。 マイクロシステムの主なコンポーネントには、マイクロモールド、センサーや加速器のマイクロ機械構造、バイオセンサー、マイクロ流体コンポーネント、マイクロリアクターなどがあります。これらのコンポーネントは形状が複雑で体積が小さいです。 マイクロ切断、レーザー切断、シリコンエッチングなどの既存の微細加工技術を使用すると、生産効率が低く、大量生産を行うことができません。 近年、粉末射出成形に基づいて開発された粉末マイクロ射出成形技術は、マイクロコンポーネントの大量生産を実現するための最も潜在的な準備技術を提供します。

粉末マイクロ射出成形技術は、従来の粉末射出成形技術に基づいて開発された、1ミクロン未満のサイズの部品用の成形技術の一種です。 主に、微細構造の表面と微細構造を持つ部品を連続的に製造するために使用されます。 その基本的なプロセス ステップは、基本的に従来の粉末射出成形と同じです。 準備された部品の表面品質と気孔率は、元の粉末と適切な焼結条件を選択することによって制御できます。 従来の粉末射出成形とは異なり、微細構造の製造を容易にするために、粉末マイクロインジェクション成形用に選択される粉末の平均粒径は一般に 1 ～ 2 ミクロン未満です。 第二に、粉末の比表面積の増加により、マイクロ射出成形を容易にし、離型中のグリーンブランクの損傷を回避するために、粘度は低いが十分な強度の接着剤が必要です。 さらに、変形、亀裂、気泡の形成を防ぐために、マイクロ射出成形技術は、脱脂および焼結のプロセス条件がより厳しくなっています。

現在、ドイツ、日本、シンガポール、アメリカ、イギリスがこの技術研究を行っている世界の主要国です。 その中でもドイツがリードし、素晴らしい結果を残しました。 中国の北京科学技術大学、中南大学、大連理工大学もこの分野で一連の研究を行っています。 たとえば、北京科学技術大学は、独立した知的財産権を持ち、従来の射出成形機に適した粉末マイクロ射出成形用の金型を開発しました。 カルボニル鉄粉と鉄-ニッケル合金粉を原料として、直径1mm未満のマイクロギアの粉末マイクロ射出成形を従来の射出成形機で成功裏に実現しました。