MIMの還元反応はCOだけなのか？

 【珈琲ブレイク】「焼結密度100％のMIM焼結体はつくれるか」で取り上げたように、不完全緻密化の要因のひとつがCOガスの残留でした。でもガスはCOだけじゃなくてCO2の可能性もあるのではないかと思い、実際に量産品＊１を測定しみました。結果は「CO反応として計算した値」とほぼ一致します。計算とは、「ミルシートのCとO」と「焼結体のCとO」の関係からCOガスとして抜けた量を確認するもので、CとOの１モル反応なのでΔOを分子量比1.33で割ってCから引き算＊2します。ただし、この結果は完璧に溶媒脱脂と二次脱脂を行っているとき＊１（脱脂不足による残留炭素の増加が無いとき）の話です。

＊1　溶媒脱脂→N2脱バインダー→真空中還元反応→Ar圧力制御中の焼結

＊2　MIM指南書 粉末射出成形ガイドブック P65

《参考》BASFのCIP-CC粉末を水素雰囲気で焼結したときに発生するガスに関する論文がありましたので、その結論だけメモっておきます。水素雰囲気なので還元ガスにH2Oやメタンが登場しています。高温域の還元反応はCOでありCO2は登場していません。

「温度域：生成ガス：反応」の順番です。「200-300℃：CO2：吸着ガス離脱」、「250-520℃：H2O、炭化水素：バインダー分解・還元」、「420-700℃：CH4：メタン化」、「910-1200℃：H2O、CO：還元反応」

【日曜MIM知るINDEX】【MIM指南書増補セルフ】

【いつでもオンデマンド講習会】　【MIM技術伝道士HP】

焼結密度100％のMIM焼結体はつくれるか

相対密度100％の焼結体を実現させた秀逸な論文がある。不完全緻密化の仮説を検証で明らかにしている。「相対密度が100％になれない仮説」と「２つの検証実験」を簡潔にまとめておく。カーボニル鉄粉CIPを使った研究論文。

《相対密度が100％になれない仮説》CとOの還元反応で生成するCOガスが気泡として残るから。

《検証１》COガスの素である「C」を初めから少ない粉末を使う。実験ではCが0.00059%のCIPで1400℃焼結体の相対密度が100％になっている。

《検証２》COガスの素である「O」がCと反応するより早く別の酸化物をつくらせる目的で微量の「活性金属」を添加する。実験では、Al,Nb,Ti,Vを各4％添加することで各４種類の相対密度が100％になっている。

 【珈琲ブレイク】焼結密度100％を徹底的に追及したこの研究に脱帽です。CIPは水素還元処理した低炭素の粉末を使えということでしょう。ふたつめの活性金属を添加するアイデアだと結晶粒径がさらに小さくなるというオマケまで付いています。とくにＮｂ添加材は強度も最強になるように感じます。CIP基とする調合合金のSCM鋼やSNCM鋼などの高密度・高強度化へ展開できそうですね。

文献：林宏爾、林台煥　”射出成形用カーボニル鉄微粉の真空中焼結における不完全緻密化とその原因”　日本金属学会誌　第54巻　第2号（1990）224-230　　　　　　（D1825）

【日曜MIM知るINDEX】【MIM指南書増補セルフ】

【いつでもオンデマンド講習会】　【MIM技術伝道士HP】

【お知らせ】MIMセミナー6月24日（東京）

 オンラインではなく、会場受講のセミナーを行います。

2024年6月24日（月）  10:30～16:30　　

東京都「大井町駅」（中央改札）より徒歩１分

金属粉末射出成形(MIM)の基礎と
製品設計のポイント・最新技術動向
および金属3Dプリンタとの共進化

各製造工程と留意点、最適な材料の選び方、設計事例、不良原因と対策、
MIMと共存共栄が期待される最新金属３D積層装置など

【詳細内容はこちら】

セミナー最後に、名刺交換と個別の質疑応答の時間を設けました。

また、MIM指南書50％割引券をテキストの最終頁に刷り込みます。