合金焼結体から残留する型離れワックスを除去するには、特定の加熱曲線、通常は375℃での中間保持を組み込んだ高温実験室用炉をプログラムする必要があります。脱脂または脱ロウとして知られるこの重要な工程では、炉が最終焼結温度まで昇温する前に、熱分解を利用して有機汚染物質を完全に燃焼させます。
中間温度でワックス除去プロセスを分離することにより、有機バインダーを金属構造を乱すことなく除去でき、最終部品に内部空隙や炭素汚染がないことを保証します。
熱分解のメカニズム
中間保持の役割
炉を室温から焼結熱まで直接昇温することはできません。中間温度で「保持」または「ディウェル」期間をプログラムする必要があります。
標準的な手順によれば、この保持はしばしば375℃に設定されます。この特定の温度は、有機バインダーを分解するのに十分ですが、合金粉末を乱さない程度に低い温度です。
分解の仕組み
この保持期間中、有機型離れワックスは熱分解を起こします。
ワックスは溶けてプールになるのではなく、化学的にガスに分解されます。これらのガスは、多孔質の合金焼結体から拡散し、炉から排出されます。
脱脂が不可欠である理由
内部気孔の防止
金属粒子が融合（焼結）し始める前にワックスが除去されないと、閉じ込められてしまいます。
温度が上昇すると、この閉じ込められたワックスが蒸発し、部品内部で高圧が発生します。これにより内部気孔または空隙が生じ、最終構造が著しく弱くなります。
炭素汚染の除去
型離れワックスは有機物であり、炭素を含んでいます。
この炭素が熱分解によって燃焼されない場合、合金と反応する可能性があります。この炭素汚染は、材料特性を変化させ、完成部品の脆化や意図しない化学的変化を引き起こす可能性があります。
トレードオフの理解
急速な昇温のリスク
よくある間違いは、375℃に到達するために加熱速度を急ぐことです。
温度が速すぎると、ワックスが分解して逃げる前に激しく膨張する可能性があります。これにより、焼結体が炉内でひび割れ、膨張、さらには爆発する可能性があります。
不完全な脱脂のコスト
時間を節約するために375℃での保持時間を短縮することは、偽の節約です。
焼結体の中心が完全に脱ロウされない場合、部品の奥深くに欠陥が発生します。これらの欠陥は、部品が応力下で破損するまで検出できないことがよくあります。
目標に合わせた適切な選択
焼結工程の成功を確実にするためには、有機材料の完全な除去を優先するように炉プログラムを調整する必要があります。
- 構造的完全性が最優先事項の場合： 閉じ込められたガスが逃げ、気孔の形成を防ぐために、375℃の中間保持を厳守してください。
- 材料純度が最優先事項の場合： すべての有機炭素が完全に排出されるように、熱分解工程が十分に長いことを確認し、合金の化学的汚染を防ぎます。
脱脂のための特定の加熱曲線を習得することは、高密度で欠陥のない合金部品を確実に製造するための最も効果的な方法です。
概要表：
| 工程 | 目標温度 | 主な機能 | 失敗した場合の潜在的リスク |
|---|---|---|---|
| 初期昇温 | 常温～375℃ | 熱衝撃を避けるための段階的な加熱 | ガスの急激な膨張によるひび割れまたは膨張 |
| 中間保持（ディウェル） | 375℃ | 有機ワックスおよびバインダーの熱分解 | 内部空隙、気孔、および炭素汚染 |
| 焼結昇温 | 最終焼結温度 | 合金粒子を固体構造に融合させる | 脱脂が不完全な場合、残留ガスの閉じ込め |
| 最終冷却 | 制御冷却 | 固化および応力緩和 | 構造的な脆化または寸法変化 |
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参考文献
- Laura Elena Geambazu, Vasile Dănuț Cojocaru. Microstructural Characterization of Al0.5CrFeNiTi High Entropy Alloy Produced by Powder Metallurgy Route. DOI: 10.3390/ma16217038
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
