金属射出成形用粉末（MIM粉末）の加工について

金属射出成形（MIM）に使用される粉末は、耐熱性・耐腐食性に優れた合金素材を、微細な粒径で製造した高機能材料です。微細かつ均一な粉末特性が、複雑形状でも高精度な成形を可能とし、医療機器や自動車部品など幅広い分野で活用されています。この記事では、MIM粉末の特徴や加工プロセス、メリット・デメリットについて分かりやすく解説します。

金属射出成形用粉末（MIM粉末）の加工の特徴は？

金属射出成形用粉末（MIM粉末）は、平均粒径が数μm単位の極めて微細な粒子で構成されていて、複雑形状部品の成形に適した優れた特性を持ちます。特に、粒径が非常に小さいので流動性と充填性が高く、微細な金型形状にも均一に行き渡る特性を持っています。また、多くの粉末には球状化処理が施されていて、粒子同士の摩擦が少なく安定して成形できるので、焼結後には高密度で均質な金属組織を得ることができ、機械的特性にも優れた部品を製造できます。

プロセスは？

金属射出成形（MIM）の加工プロセスは、以下の工程で構成されます。

• 粉末製造：ガスアトマイズ法や水アトマイズ法により、微細で均一な金属粒子を生成します。粒径や形状は後工程の成形性や焼結性に大きく影響します。
• 混練：金属粉末に樹脂バインダーを加えて均一に混ぜ合わせ、射出成形に適したペレット状に造粒します。
• 射出成形：プラスチック成形機を用いて、金属混合ペレットを金型へ射出し、複雑形状を高精度に成形します。
• 脱脂：加熱処理や溶媒処理によってバインダーを除去し、粉末のみの状態にします。
• 焼結：高温下で粒子同士を融合させ、緻密で強度の高い最終金属部品を形成します。

金属射出成形用粉末（MIM粉末）の加工のメリット・デメリット

金属射出成形用粉末（MIM粉末）は、微細で高い流動性を持つ特性を活かし、複雑形状かつ高精度な金属部品の量産を可能にする材料です。一方で、独自の工程や材料特性に起因する注意点も存在します。ここでは、MIM粉末加工のメリットとデメリットについて、それぞれの特徴を整理しながら解説していきます。

メリット

金属射出成形用粉末（MIM粉末）の最大のメリットは、複雑形状を一体成形できることです。従来の切削加工やプレス加工では困難だった中空構造や微細形状の部品も、複数部品を統合して高精度に成形できます。部品点数を削減し、組立工程を簡略化できます。また、後加工を最小限に抑えられるので歩留まりが向上し、トータルでのコスト効率も高まります。さらに、焼結後は金属組織が均一で緻密となり、高密度・高強度で優れた機械的特性を発揮します。金型調整や合金粉末の変更によって多品種少量生産にも柔軟に対応できる点も大きな強みです。

デメリット

金属射出成形用粉末（MIM粉末）のデメリットとしてまず挙げられるのは、原料コストが高い点です。微細粉末の製造や球状化処理には高度な設備と技術が必要であり、材料費が上昇しやすくなります。また、混練から射出成形、脱脂、焼結に至るまで各工程で温度・圧力・時間の厳密な管理が求められ、成形条件の最適化が難しいという課題もあります。さらに、焼結時には寸法収縮が発生するため、設計段階で収縮率を見込んだ精密な補正が不可欠です。射出成形の特性上サイズに制約があり、大型部品の製造には不向きとされています。

まとめ

金属射出成形用粉末（MIM粉末）は、微細で流動性に優れた特性を活かし、精密かつ高性能な金属部品の大量生産を実現する重要素材です。複雑形状の一体成形や高密度化などの利点がある一方、原料コストや焼結収縮の管理など高度な工程管理が求められます。粉末特性やバインダー配合、熱処理条件の最適化が品質を大きく左右するため、粉体加工に精通した受託加工会社へ依頼することが、安定した製品づくりへの近道です。