セラミックの高硬度および高温耐性と金属の優れた靭性を組み合わせた複合材料である金属化アルミナは、その製造プロセスにおける基本的な基礎ロジックを共有しており、これは従来のセラミックのプロセスと非常によく似ています。{0}完全なプロセスの流れは次のとおりです: セラミック粉末、金属粉末、バインダ→混合→造粒→成形→バインダ除去→仮焼結還元→焼結→機械加工→検査→完成品。このプロセスチェーン内の各段階は、結果として得られる金属化セラミック部品の最終的な性能に直接影響を与えます。これらのさまざまな操作間の相互作用のメカニズムを理解することは、これらのコンポーネントを確実に製造するための前提条件です。
原材料の選択と準備
金属との優れた濡れ性により、炭化物は接合用途の金属化アルミナセラミックの製造における主要なセラミック原料として頻繁に利用されます。炭化物粉末は、さまざまなルートで合成できます。金属酸化物の還元浸炭。金属酸化物、金属、炭化水素が関与する気体-反応。金属ハロゲン化物と炭化水素の間の気相反応-。逆に、金属粉末の調製には、金属塩の還元、カルボニル法、電気分解、または溶融金属の噴霧などの技術的手段が使用される場合があります。金属化セラミックスの製造においては、原材料の純度が最も重要です。不純物による汚染を最小限に抑えるため、通常、バッチ混合プロセスでは、問題の特定のセラミック材料で裏打ちされたボールミルと硬質合金粉砕ボール-が使用されます。-近年、撹拌ミルや高エネルギー振動ミルなどの-効率の高い粉砕装置-の導入により、粉末材料の均一性と全体的な生産効率の両方が大幅に向上しました。
造粒および成形プロセス
スラリーを噴霧乾燥によって造粒すると、優れた流動性と均一な粒度分布を備えた球形の混合材料顆粒が得られます。-これは、その後のプレスおよび成形段階で一貫した充填密度を確保する上で重要な要素です。セラミックメタライゼーション製品のグリーンボディ形成では、セミドライプレス法が最も広く採用されている技術的アプローチであり、高い生産効率と優れた寸法安定性を特徴としています。 -大規模な製品や幾何学的に複雑な製品の場合、冷間静水圧プレスによりより均一で等方的な密度分布が得られるため、焼結中の変形のリスクが軽減されます。使用される特定の形成方法に関係なく、未焼成体の密度の均一性は、その後の焼結プロセスを正常に実行するための基本的な前提条件として機能します。
結合剤の除去と焼結前の還元-
結合剤 (通常は有機ポリマー) は、焼結前に完全に除去する必要があります。そうしないと、高温で分解してガスが発生し、グリーンボディ内に亀裂や多孔性の欠陥が発生します。結合剤除去段階は通常、分解生成物を運び去るために遅い加熱速度と十分な空気流を利用して、比較的低温で行われます。これに、焼結前還元段階が続きます。-粉末粒子の表面酸化物は、水素や解離したアンモニアなどの還元雰囲気-によって還元されます-。粒子間結合が発生し始めます（固相拡散の開始を示します）-。一方、少量のセラミック相が金属相に溶解します。-この段階では、セラミック-と-の金属結合界面が予備的な形状を形成し始めます。素地は最小限の収縮しか受けませんが、その後の取り扱いや炉への装填を容易にするのに十分な機械的強度を獲得します。
焼結プロセスの 3 段階の進化-
焼結は製造プロセス全体の中核を構成し、予備焼結、焼結、冷却の 3 つの段階に大別できます。{0}}予備焼結段階では、主にバインダーの除去と酸化物の還元が行われます。焼結段階に入ると、温度が上昇するにつれて、金属相内のセラミック相の溶解度が増加し、液相が出現し始めます。温度がさらに上昇すると、液相に溶解するセラミックの量が増加し続け-液相の体積が増加し-、素地は急速に収縮して緻密化します。このプロセス中に、金属化セラミックの微細構造は、個別のセラミック粒子と金属粒子の混合物から、セラミック粒子が液体金属相によってカプセル化される構造に進化し、最終的に冷却すると連続ネットワークを形成します。冷却ステージでは、熱応力によって引き起こされる亀裂を防ぐために、冷却速度を正確に制御する必要があります。
後処理と最終検査
焼結サーメットブランクは通常、最終的な寸法および幾何公差の仕様を満たすために精密な機械加工を必要とします。サーメットは硬度が高く、固有の脆性があるため、機械加工では主に研削またはラッピングにダイヤモンド砥石車が使用されます。金属部品とのろう付けまたは接合を目的とした高純度アルミナ精密アドバンスト セラミック メタライゼーション部品の場合、はんだ付け性を高めるために、焼結後の表面に二次メタライゼーションまたはメッキ処理が必要になる場合があります。-最終検査段階には、寸法検証、非破壊検査（内部欠陥の X 線や超音波検査など）-、金属組織学的分析、機械的または電気的性能検査が含まれます。-
その他の補助的な製造方法
前述の主流のプロセス ルートに加えて、特定の用途に適した金属セラミックの特殊な製造方法がいくつか存在します。{0}金属浸透法では、多孔質のセラミックプリフォームを溶融金属の中に置き、毛細管力を利用して金属をセラミックの細孔内に引き込み、それによって緻密な複合構造を形成します。機械的撹拌法では、高速撹拌によってセラミック粉末を溶融金属に均一に分散させ、混入させる必要があります。この技術は、金属相が材料の比較的高い割合を占めるシナリオに特に適しています。含浸法では、まず多孔質金属骨格を作製し、次にそれをセラミック スラリーに浸漬します。乾燥と焼結の後、セラミックは金属骨格内の細孔を埋めます。さらに、金属化セラミック製品の場合、最初にホットプレスによって金属相を軟化させ、次にそれを-押出成形を使用して-目的の管状または棒状に直接成形する技術もあります。
プロセス管理における主要な制御ポイント
実際の生産では、アルミナメタライズドセラミックスの製造品質は、いくつかの重要な管理点に左右されます。まず、原料粉末の粒子サイズ、純度、および粒子サイズ分布が、焼結活性と最終密度に直接影響します。第 2 に、粉末混合物の均一性は、材料特性の不一致につながる可能性のある局所的な組成偏析を防ぐために不可欠です。第三に、残留炭素による亀裂や汚染を防ぐには、バインダーの燃焼プロファイルの最適化が重要です。第四に、焼結温度、保持時間、炉雰囲気の正確な調整が不可欠です。第 5 に、相変態応力や熱応力によって引き起こされる微小亀裂を回避するには、冷却速度の制御が必要です。-これらの重要なポイントに対処する体系的なプロセス制御を通じてのみ、電気、電子、航空宇宙産業の厳しい要件を満たすメタライズド セラミック コンポーネントを一貫して製造することができます。
現在開発中または製造中の場合金属化セラミックス電気用途向けでプロセス最適化のサポートが必要な場合、原料粉末の選択から焼結プロセス自体に至るまでのパラメータ評価を提供できます。貴社の特定の材料システムとパフォーマンス目標に関する詳細を共有することをお勧めします。その後、お客様に合わせた推奨事項を提供します。
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