焼結はフリタージュとも呼ばれ、製造業で使用されるプロセスで、材料を液状に溶かすことなく固体のコンポーネントを形成します。粉末材料を圧縮し、熱を加えて粒子同士を結合させます。従来の溶融プロセスとは異なり、焼結は材料の融点に達しない。その代わり、粒子間の原子の拡散に依存し、結合と高密度化をもたらします。
焼結のプロセスはいくつかの段階からなる。最初の段階は粉末組成で、セラミック部品の組成は、水、解凝集剤、バインダー、未焼成セラミック粉末を混合してスラリーを作ることによって決定されます。使用される粉末材料の特性は、強度、硬度、温度伝導性など、部品の最終的な特性に影響します。
第2段階は粉末成形で、冷間または熱間金型プレスによる機械的高密度化を伴う。この工程により、公差が厳しく、乾燥収縮率の低いグリーン部品が形成される。
焼結の最終段階は、焼成または加熱の段階である。グリーン部分はトンネルキルンまたは周期炉で加熱される。ピリオディック・キルンでは、部品は決められたシステムに従って加熱と冷却の段階を経る。トンネルキルンでは、部品は異なる温度帯を通過する。
焼結プロセス自体は、いくつかの工程からなる。まず、必要な一次材料と一次カップリング剤を加えて混合し、組成物を形成する。次に、粉末を所望の形状に圧縮する。最後に、圧縮された形状を加熱して一次カップリング剤を除去し、一次材料を融着させて低孔質の固体にする。
焼結プロセスの時間は様々である。実際の焼結工程は通常、数秒で完了する。しかし、成形後の焼結工程では、粒子結合を誘発するために部品を熱処理するため、完了までに数時間かかることがある。
焼結は、優れた機械的特性を持つ複雑なネットシェイプ部品の製造に広く利用されている。金属、セラミック、複合材料など、さまざまな材料に適用できます。焼結プロセスは、厳しい公差と改善された機械的特性を持つ部品を効率的に製造することを可能にします。
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