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MIM-304

精密部品用金属射出成形 304 ステンレス鋼粉末

MIM および PCM プロセスの概要

MIM と PCM の両方の本質的な利点は、焼結によって固体金属部品が作成される前に、成形プロセスが複雑な最終部品の形状を定義することです。これにより、複雑で高精度な金属部品を実現できます。

金属射出成形 (MIM)

金属射出成形 (MIM) は、プラスチック射出成形と粉末冶金の利点を組み合わせた正味成形プロセスです。MIM プロセスには以下のステップが含まれます:

- 金属粉末を熱可塑性バインダーと混合して、プラスチックのように流動する原料材料を作成します

- 原料を射出成形機を使用して金型に注入し、キャビティを充填して所望の形状を形成します

- 成形後、「グリーン」部品を金型から取り出し、バインダーを除去するための脱脂プロセスを行います

- 脱脂には、溶剤抽出または熱分解を用いてバインダー材料を除去する方法があります

- 脱脂後に残る「ブラウン」部品は、成形された形状を保持したままです

- その後、ブラウン部品は焼結工程を経て、高温で金属粉末を緻密化し、固体金属部品となります

粉末圧縮成形 (PCM)

粉末圧縮成形 (PCM) は、圧縮成形と粉末冶金の利点を組み合わせた形状成形プロセスです。PCM プロセスには以下のステップが含まれます:

- 金属粉末を金型キャビティまたはダイに充填します

- 高圧で粉末に圧縮力を加え、粉末を所望の形状に圧縮します

- 「グリーン」部品を取り出し、MIM と同様に脱脂および焼結を行います

- PCM は通常一軸プレスを使用しますが、等方性プレスも使用できます

- 粉末の結合を改善するために、圧縮中に熱を加える場合があります

- 最終的な焼結により、粉末が融合し、成形された形状を持つ固体金属部品となります

MIM および PCM の利点

- 高い設計の柔軟性

- 複雑で大量生産される金属部品に対するコスト効率

- 他の方法では不可能な複雑な形状を生産する能力

- 幅広い金属および合金を使用可能

欠点と制限

- 高度な専門知識が必要

- 高価な工具・設備コスト

- 部品サイズと形状の複雑さにおける制限

- プロセスが厳密に制御されない場合、欠陥が発生する可能性

- 使用可能な材料に制限がある

ステンレス鋼 MIM-304 合金の理解

ステンレス鋼 MIM-304 は、AISI 304 合金規格に準拠したオーステナイト系ステンレス鋼の金属射出成形 (MIM) 用粉末グレードです。オーステナイト系 304 ステンレス鋼は、多くの業界で使用されている最も一般的で汎用性の高いステンレス鋼合金の一つです。主な合金元素として、少なくとも 18% のクロムと 8% のニッケルを含んでいます。304 ステンレス鋼は優れた耐食性、良好な成形性および溶接性を示し、比較的高い強度を持っています。また、医療用途のために容易に滅菌処理が可能です。

MIM-304 粉末は、金属射出成形プロセス用に明確に設計されています。粉末は制御された粒径分布と最適化された形態を持っています。MIM-304 部品の典型的な用途には、医療用および外科用器具、歯科用インプラント、時計部品、ノズル、バルブ、および耐食性を必要とするその他の小型精密金属部品が含まれます。MIM により、他の製造方法と比較して低コストで複雑な 304 ステンレス鋼部品の形状を大量生産できます。完成した MIM-304 部品は、耐食性や強度などの点で、従来の圧延 304 ステンレス鋼合金と類似した材料特性を持っています。MIM-304 は、304 合金の耐食性と生体適合性を備えた小型で複雑なステンレス鋼部品を射出成形するための不可欠な材料です。MIM プロセスは、大量生産時における設計の柔軟性とコスト効率という追加の利点をもたらします。

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MIM-304 の化学組成

MIM-304 は、18-20% のクロム、8-10.5% のニッケル、および低含有量の炭素、マンガン、ケイ素、リン、硫黄、窒素を含むオーステナイト系ステンレス鋼グレードです。このバランスの取れた組成は、金属射出成形用粉末にとって最適な耐食性、強度、および製造性を提供します。クロムやニッケルなどの主要な合金元素は酸化耐性などの特性を強化し、有害な炭化物析出を減少させる炭素などの元素を最小限に抑えます。MIM-304 は、精密金属部品に最適な特性の組み合わせを持つオーステナイト系 FCC 結晶構造を示します。

元素

重量%

クロム (Cr)

18-20%

ニッケル (Ni)

8-10.5%

炭素 (C)

0.03% 以下

マンガン (Mn)

2% 以下

ケイ素 (Si)

0.75% 以下

リン (P)

0.045% 以下

硫黄 (S)

0.03% 以下

窒素 (N)

0.1% 以下

MIM-304 の機械的特性

MIM-304 ステンレス鋼は、500-650 MPa の引張強度、170-310 MPa の降伏強度、および 170-310 MPa の疲労強度を有する高い強度を示します。40-50% の伸びと 45-65% の絞りを持ち、良好な延性を維持します。硬さは 92-201 HV の範囲です。MIM-304 は、さまざまな環境において優れた耐食性を提供します。10 ミクロン未満の微細なステンレス鋼粉末は、疲労寿命、伸び、および耐食性をさらに向上させることができます。強度、柔軟性、および耐食性の組み合わせにより、MIM-304 は多くの過酷な用途における小型精密金属部品に理想的な選択肢となります。

機械的特性

範囲

引張強度

500-650 MPa

降伏強度

170-310 MPa

伸び

40-50%

絞り

45-65%

硬さ

92-201 HV

疲労強度

170-310 MPa

耐食性

幅広い環境で優れている

他の MIM ステンレス鋼との比較

MIM-304 は、金属射出成形に使用される最も広範な汎用ステンレス鋼です。耐食性、機械的特性、溶接性、およびコスト効率の良好なバランスを提供します。316L は、過酷な環境において 304 よりも優れた耐食性と孔食耐性を提供します。420、440C、17-4 PH などのマルテンサイト系グレードは、非常に高い硬さと強度を提供しますが、耐食性は低下します。MIM-430 は、低コストのフェライト系ステンレス鋼オプションです。非常に腐食性の高い用途において優れた耐食性が必要な場合は、コストは増加しますが 304 の代わりに 316 が使用されることがあります。304 は、さまざまな過酷な用途における小型精密部品にとって、最も汎用性が高く経済的な MIM ステンレス鋼グレードです。

ステンレス鋼グレード

引張強度 (MPa)

伸び (%)

硬さ (HRC)

耐食性

データシート

304

515 - 620

40 - 60

70 - 90

優れている

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316L

485 - 590

40 - 60

70 - 85

優れている

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17-4 PH

930 - 1310

5 - 15

30 - 45

良好

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420

1340 - 1600

5 - 15

48 - 58

普通

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440C

1900 - 2300

1 - 2

58 - 65

中程度

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430

450 - 600

20 - 30

20 - 30

良好

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316

515 - 620

30 - 50

70 - 90

優れている

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主なポイント:

- 304 は最も一般的に使用される標準ステンレス鋼であり、良好な耐食性とバランスの取れた機械的特性を提供します。

- 316L は、特に孔食や酸に対する耐食性を向上させますが、強度はわずかに低くなります。医療用途で有名です。

- 17-4 PH は、高い強度、硬さ、および中程度の耐食性を持っています。高い強度が重要な場所で使用されます。

- 420 は、304 と比較して硬さと耐磨耗性が向上しています。

- 440C は、耐食性を犠牲にして非常に高い硬さに最適化された高炭素マルテンサイト系グレードです。

- 430 は、低コストで基本的な耐食保護を提供しますが、強度は低くなります。

グレード

耐食性

強度

硬さ

磁性

主な用途

304

優れている

中程度

中程度

わずか

消費者製品、医療、海洋

316L

優れている(304 より向上)

中〜高

中程度

非磁性

医療用インプラント、食品加工

17-4 PH

中程度

非常に高い

高い

磁性

航空宇宙、石油・ガス、工具

420

中程度

中〜高

中程度

磁性

食器、外科用器具、バルブ

440C

中程度

非常に高い

非常に高い

わずかに磁性

切削工具、ベアリング、ナイフ

430

低い

低い

低い

磁性

家電、自動車

316

優れている(316L と同様)

中程度

中程度

わずかに磁性

化学処理、製薬

MIM-304 の用途

これらの用途における MIM 304 の主な利点は、耐食性、高い比強度、複雑な形状、精度、および経済的な大量生産です。MIM プロセスにより、小型で複雑な 304 ステンレス鋼部品をコスト効果高く製造できます。以下は、ステンレス鋼 MIM-304 粉末を利用しているいくつかの重要な用途と業界です:

医療 - 外科用器具、歯科用インプラント、整形外科用インプラント、滅菌および生体適合性を必要とする医療機器。

消費者製品 - 時計ケース、時計バンド、眼鏡部品、ジュエリー。

自動車 - バルブ、ギア、ポンプ部品などの小型精密金属部品。

航空宇宙 - タービンブレード、燃料システム部品、ファスナーなどの重要部品。

化学処理 - 耐食性配管、バルブ、継手、ポンプ部品。

電気 - センサー、コネクタ、電力分配部品、絶縁用ファスナー。

海洋 - 耐食性ハードウェア、プロペラシャフト、海洋用継手。

食品/飲料 - 耐食性金属チューブ、計装機器、バルブ、機械部品。

石油・ガス - 井戸頭部品、坑内工具、バルブ、ファスナー、ポンプ部品。

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