金属射出成形
金属射出成形（MIM）は、 金属 粉末を微細 加工し た 金属 をバインダー材料と混合して「原料」を作成し、 射出成形 を使用して 成形 および固化 する 金属加工 プロセス です。 成形プロセスにより、大量の複雑な部品を単一のステップで成形できます。 成形後、部品はコンディショニング操作を受け、バインダーを除去（脱バインダー）して粉末を高密度化します。 完成品は、多くの産業およびアプリケーションで使用される小さなコンポーネントです。
MIM原料の挙動は、 レオロジー 、スラッジ、懸濁液、およびその他の非ニュートン流体の研究 によって管理されてい ます。
現在の機器の制限により、製品は金型への「ショット」ごとに100グラム以下の量を使用して成形する必要があります。 このショットは複数のキャビティに分配できるため、MIMを使用すると、生産に費用がかかる小型で複雑な大量生産製品の費用対効果が高くなります。 MIM原料は過剰な金属で構成できますが、最も一般的なのは、 粉末冶金 で広く使用されているステンレス鋼 です。 初期成形後、原料バインダーが除去され、金属粒子が拡散接合され、高密度化されて、所望の強度特性が得られます。 後者の操作では、通常、各ディメンションで製品が15％縮小されます。
金属射出成形市場は、1986年の900万米ドルから2004年の3億8200万米ドル、2015年には15億米ドル以上に成長しました。関連技術はセラミック粉末射出成形で、総売上は約20億米ドルです。 近年の成長のほとんどはアジアにあります。
処理する
プロセスステップでは、金属粉末をワックスやポリプロピレン バインダー などのポリマーと組み合わせ て、プラスチック射出成形機を使用して液体として金型に射出される「原料」ミックスを生成します。 成形または「グリーンパーツ」は冷却され、金型から排出されます。 次に、溶剤、熱炉、触媒プロセス、または方法の組み合わせを使用して、バインダー材料の一部が除去されます。 結果として生じる脆弱で多孔質の（40体積パーセントの「空気」）部品は、「茶色」段階と呼ばれる状態にあります。 取り扱いを改善するために、多くの場合、脱バインダーと焼結が組み合わされて単一のプロセスになります。 焼結は、保護雰囲気炉で粉末を融点付近の温度に加熱し、焼結と呼ばれるプロセスで毛管力を使用して粒子を高密度化し ます。 MIM部品は、液相焼結と呼ばれるプロセスで部分溶融を引き起こすのに十分なほど高い温度で焼結されることがよくあります。 たとえば、ステンレス鋼は1350〜1400℃に加熱される場合があります。 拡散率が高く、収縮率と密度が高くなります。 真空で実施する場合、96〜99％の固体密度に達するのが一般的です。 最終製品の金属は、従来の金属加工方法を使用して製造された焼鈍部品と同等の機械的および物理的特性を備えています。 MIMの焼結後熱処理は他の製造ルートと同じであり、高密度で、MIMコンポーネントは めっき 、 不動態化 、焼鈍、浸炭、窒化、析出硬化 などの金属調整処理と互換性があり ます。
アプリケーション
金属射出成形部品の経済的利点の窓は、小型部品の複雑さと体積にあります。 MIM材料は、競合する方法で形成された金属に匹敵し、最終製品は、産業、商業、医療、歯科、銃器、 航空宇宙 、および 自動車の 幅広い用途で使用されてい ます。 ±0.3％の寸法公差が一般的であり、公差を近づけるには機械加工が必要です。 MIMは、他の製造手段を介してアイテムを効率的に製造することが困難または不可能な場合でも部品を生産できます。 理想的には、たとえば時計ケース、携帯電話のプラグ、ラップトップコンピューターのヒンジに必要なように、最大サイズがわずか25 mm、質量が10 gのコンポーネントで少なくとも75の寸法仕様が最適です。 内部/外部スレッド、小型化、IDマーキングなど、部品の複雑性に固有の従来の製造方法のコストが増加しても、射出成形の柔軟性によりMIM操作のコストは通常増加しません。
MIM操作に実装できるその他の設計機能には、製品コード、部品番号、または日付スタンプが含まれます。 材料の無駄とコストを削減する純重量で製造された部品。 密度は95〜98％以内に制御されています。 部品と複雑な 3D ジオメトリの融合。
複数の操作を1つのプロセスに組み合わせることができるため、MIMはリードタイムとコストの節約に成功し、メーカーに大きな利益をもたらします。 金属射出成形プロセスは、5軸CNC機械加工などの「従来の」製造方法と比較して無駄が大幅に削減されるため、環境に優しい技術となる可能性があります。 ただし、一部の古い作業では、ホルムアルデヒドなどの有毒物質の排出、塩素化溶媒の廃棄、ワックスやその他のポリマーの燃焼が必要であり、温室効果ガスの排出につながります。
MIMプロセスを利用する場合、幅広い材料が利用可能です。 従来の金属加工プロセスでは、多くの場合、大量の材料廃棄物が発生するため、MIMは高価/特殊合金（ コバルトクロム 、17-4 PH ステンレス鋼 、チタン合金、 炭化タングステン ） からなる複雑なコンポーネントの製造に非常に効率的なオプションになります 。 MIMは、非常に薄い壁仕様（100マイクロメートルなど）が必要な場合に実行可能なオプションです。 さらに、EMIシールド（ 電磁干渉 ）要件には独自の課題があり、特殊な合金を使用することで成功裏に達成されています。