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Sintering
焼結 

焼結はセラミックや金属粉末から機械的強度の高い固体を形成する製造プロセスです。 

焼結は、主成分の融点以下に温度を保ちながら加熱を続行することにより達成されます(多くの場合は同時に高い圧力をかけます)。焼結過程では通常の場合、圧縮と気孔収縮が観察され、結晶粒の成長が起こることもあります。固相焼結と液相焼結があり、液相の場合は加熱中に固体粒子が溶解します。

焼結は非常に複雑なプロセスです。粒子の大きさや圧縮の度合いなど、さまざまな要因が影響を及ぼし、焼結時の温度、時間、雰囲気といった条件も最終製品の品質を左右することが知られています。

製造の過程では脱バインダーに引き続いて焼結が起こります。収縮プロセスと最終的な収縮率について調べる場合、通例は熱膨張計を用いた測定試験によりデータを収集します。また、粒子の自由度が高い粉末や単に圧縮した粉末と、ネック形成時や粒成長時では熱伝導率の特徴が異なるため、熱伝導率測定から焼結プロセスを把握する技法もあります。

焼結は高温環境下でおこなうため、エネルギーコストがかかる傾向があります。これに対して速度制御焼結(Rate-Controlled Sintering (RCS)The properties of sintered products, such as density or particle size distribution, are determined by the sintering conditions (temperature, atmosphere, etc.) and especially by the sintering rates. RCS)や反応速度論解析といったさまざまなアプローチを応用することで、加熱時間を短縮して無駄な温度上昇を低減し、焼結による高密度化プロセスを最適化することができます。

下の図は磁器のグリーン体の焼結過程を示したグラフです。

磁器グリーン体の焼結

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