金属粉末射出成形法における樹脂流動に関する研究(2)－MIM材料特性と成形性の関係

摘要

MIMの長所は，機械加工や粉末冶金に比べて三次元複雑形状の精密部品をこアネットシェイプで成形できること，さらに，難加工材料，高融点材料などの成形にも適しており，微細，微小な金属部品（マイクロパーツ）の加工法として有効である．また，圧粉焼結法で得られない溶製材に近い強度が得られ，中量生産から大量生産でのコスト削減が可能である．一方，短所および課題として，MIMは高い混合割合の金属粉末を有機バインダ中に充填するため，特異な流動挙動を示し，金属粉末の分散が不均一となり，成形·脱脂·焼結の各工程において，割れ，膨れ，変形等の欠陥が発生しやすく，強度や寸法精度などの品質向上が求められている．しかし，過去のMIMの研究例では焼結後の評価について報告されたものが多く，射出成形の流動特性や成形条件と成形体密度の関係に関する報告はほとんどない．前報で我々は射出成形の流動特性，成形条件と成形体密度との関係を明らかするため，射出工程中の型内圧力の測定を行い，成形体密度との関連性を評価した．その結果，MIMにおける成形体密度は，型内圧力の上昇によって増加し，ある一定保圧条件下で最密充填が起こり，最適な保圧値が存在することの知見が得られた．しかし，MIMの樹脂流動における詳細な型内圧力の挙動，溶融粘度と成形性の相関などについては，未だ不明な点が多い．そこで本研究では，MIM材料の材料特性と射出成形性の関係を明らかにするために，金属粉末とバインダの配合割合を変化させ，配合割合が異なるMIM材料の溶融粘度およびPVT特性を測定するとともに，これらのMIM材料を用いて射出成形を行った．この時，金型内に圧力センサを設け，型内圧力の変化を評価した．型内圧力挙動により流動特性を議論するとともに，材料の溶融特性と射出成形条件との関連性を明らかにした．