金属焼結とは？

金属焼結とは粉末状の金属、合金、金属化合物を焼結成形（固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱し、粉末が固まらせたもの）させたものです。多くは異形状・複雑形状をしており、特殊治具を用いて旋盤とフライス盤（NC旋盤とマシニングセンター）を組み合わせて加工を行います。コンロッドやローターのように３次元自由曲面を持つ、自動車や二輪、産業用機械に使用されるスプロケットやプーリーなどに焼結金属部品が使用されています。他にダイカストや砂型鋳造、金型鋳造などの鋳物などがあります。

主な工程

主な工程としては下記のような４つのプロセスとなり、素材の混合・粉砕を行い、金型に流し込むことで成形し、焼結により形状を安定させるというものです。製品の形状によっては金型で精度を出し切れない場合もあるため、その場合には２次加工を行うこともあります。

金属焼結のメリット

メリット❶：成形性/素材ロス軽減

加工が難しい金属や、難溶性の材料でも成形が可能で最小限の材料（ニアネットシェイプ）で成形ができるので、削りによるロスが少なくなります。また歩留まりが良く、更には複雑な形状にまで成形することが可能なため、部品一体化も可能となり、コスト低減にもつながります。部品点数が多い製品で組み立て工数を削減したいといった場合に最適であると言えます。

メリット❷：組成自由度が高い

金属粉末の配合を自由に組み合わせることができるため、目的に応じて様々な特性を持たせた製品を作ることが可能です。

メリット❸：軽量性

加工過程で気孔を含むため、密度が真密度(100％の状態)よりも小さくなり部品重量を軽減が可能です。

金属焼結のデメリット

デメリット❶：原材料が高い

材料は粉末の方が加工している分、高価な場合が多く、金属粉末を使用する焼結金属は原料価格が高くつく傾向にあります。

デメリット❷：密度のばらつきと強度

密度が真密度よりも小さくなる特性があり、気孔があることで、強度等の機械的性質が劣ります。形状の複雑性への対応や軽量化といったメリットはあるものの、強度面など短所となる箇所もあります。

デメリット❸：巣がある為、気孔に液体が入り、錆の原因にも

焼結金属に気孔がある為、液体が混入することで錆の発生原因となります。当社の場合にはスチーム処理を施すことで錆止めをしています。

また、気孔に切削油などが入るとロウ付けがうまくつかなくなるため、テンパーにより油を飛ばすことでロウ付けの密着度を良くしています。※4槽式の洗浄機を用いて仕上げを行っています。

工法として選択する場合にはコストはもちろん、工法特性を理解いただき、適切な検査・品質保証を求めることも大切と言えます。