超音波アトマイズ（Ultrasonic Atomization）」について共有します。
原理：溶かした金属の液滴に超音波振動を与えることで分裂・微細化させる。
2024年の論文を共有します。17-4PHの研究で、コストダウンを目的に、BASF推奨の「水素」より安価な「窒素」と「0.2％水蒸気＋窒素」の雰囲気で焼結を行って実用上問題がないかを検証しています。
参考文献：Corrosion behavior of 17 - 4PH steel, produced by the MIM process, sintered in different atmospheres、 Otávio Real Cappellaro, Jorge Luis Braz Medeiros 他、 Matéria (Rio de Janeiro), Vol. 29, No. 3 (2024), e20240120
脱脂：触媒脱脂（硝酸125℃）
焼結：サンプル１：窒素、1350℃ サンプル２：0.2％水蒸気＋窒素、1350℃
結果：
・マルテンサイト系母材と均一に分散した金属間化合物で構成されている
・窒素と水蒸気で焼結されたサンプルの方が気孔率が高い
・硬度と強度は、窒素で焼結されたサンプルの方が高い
・窒素で焼結されたサンプルの電気移動抵抗は、窒素と水蒸気で焼結されたサンプルより高い（＝錆びにくい）
結論：コスト削減などのために窒素（や水蒸気）で焼結する試みを行ったが、耐食性を最優先する現場においては、やはり従来通りの『水素還元雰囲気での焼結』こそが、現在確立されている最も優れた技術（最高水準の標準手法）である。
【珈琲ブレイ句】17-4PHの焼結には、やはりBASFが推奨する水素での焼結が良いという結論です。でも、論文中の耐食性に対応するBASFのデータの記載がありません。仕方が無いので、自分で探しましたが公開データを見つけることができませんでした。
補足：私が現役だった頃、SUS630製の一般機械部品は窒素雰囲気中で焼結していました。上表の通り、機械的特性は、水素焼結品と比べて大差はありません。また、溶体化・時効処理で真空環境にすれば表面のクリーン度は向上し防錆にも有利になりました。
それでも耐食性を重視する場合は、水素雰囲気焼結がBESTだということですね。ただし、水素雰囲気の脱脂焼結炉には、排気燃焼装置と防爆仕様の扉が不可欠です。
超音速のガスを使ったガスアトマイズ法を図にまとめました。
例えば、超音速「マッハ」で飛行するジェット機の衝撃波と同じような樽状衝撃波（バレルショック）が発生しています。
従来のガスアトマイズ粉末より、奇麗な球体で、分布も微細方向に製造できるようです。この製法によるステライト6粉末（平均粒径：8.36 µm、タップ密度が 4.90 g/cm^3）を使った高精度MIMの開発事例*1）があります。なんと、粉末量を66.9 vol%という限界近傍まで高めたフィードストックにチャレンジしたものです。鋳造品・鍛造品より機械的性質が優秀です。（MIM-Stellite 6：焼結温度1250℃、相対密度98％、引張強度1225MPa、伸び14％）（Stellite 6：密度8.79g/cm^3、融点1290℃）
一方、粉末の内部構造を直接観察できるようになり*2）、いろいろ課題が見つかっています。粉末内部の残留気泡の増減には衝撃波が影響している可能性があるようです。
参考１：金属射出成形プロセスにより作製したステライト6合金の組織および機械的性質に及ぼす焼結条件の影響、遠藤 栄治1))、中山 英樹1)、坂村 勝2)、1 キャステム株式会社 、2 広島県立総合技術研究所
参考２：ガスアトマイズ金属粉末粒子内部の気孔形態の直接観察と形成過程の解明、東北大学金属材料研究所・吉年規治
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