高温の金属を圧縮する場合、熱と圧力の両方を加えるプロセスがあり、ホットプレスと呼ばれる。この方法は、金属やセラミック粉末のような硬くて脆い材料の成形に特に有効で、切削工具やテクニカルセラミックスの圧密成形に広く用いられている。
プロセスの概要
ホットプレスは、粉末または粉末成形体に、焼結およびクリープ過程を誘発するのに十分な高温で熱と圧力を同時に加えることを含む。これにより、粒子の再配列と粒子接触部での塑性流動による緻密化が起こる。
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詳しい説明
- 熱と圧力の適用
- このプロセスは、グラファイト金型にルースパウダーまたは予備成形品を充填することから始まる。この金型では、誘導加熱または抵抗加熱により、通常約2,400 °C（4,350°F）の超高温まで加熱することができ、圧力は最大50 MPa（7,300psi）に達することがある。
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高温と圧力の組み合わせにより焼結プロセスが促進され、粒子が接触点で結合し、気孔率が減少して密度が増加します。
- 加熱の種類：
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誘導加熱、間接抵抗加熱、フィールド・アシスト焼結技術（FAST）または直接ホットプレスです。どの方法も、材料を均一かつ効率的に加熱し、焼結プロセスを促進する役割を果たす。
- 温度、圧力、時間の影響：
- 熱間プレス時に適用される温度と圧力は、製品の収縮率と最終密度に大きく影響する。温度が高く圧力が高いほど、プレスされたビレットの収縮は初期に強くなり、密度が安定するのに必要な時間は短くなる。
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保持時間も重要な役割を果たす。ある閾値に達すると、それ以上保持時間を長くしても密度は上がらず、高密度化プロセスが完了したことを示します。
- 脱酸と雰囲気制御：
高温は金属を酸化させる可能性があり、焼結プロセスでは望ましくない。酸化を防ぐため、窒素を導入して酸素を抜き出すことにより、焼結室内に不活性雰囲気を作ります。この不活性ガスがバリアとなり、酸化を防ぎ、焼結金属の完全性を確保する。結論
