MIM材料特性
MIM材料の多様な特性
MIM用金属は、複雑な金属射出成形プロセスに耐えるために、化学的改質が必要です。金属射出成形には様々な材料が利用可能であるため、これらの金属材料は機能領域に応じて以下のタイプに分類されます。
鉄合金: 鋼、ステンレス鋼、工具鋼、低合金鋼、鉄ニッケル合金、インバーやコバールなどの特殊鉄合金。
タングステン合金：タングステン重合金およびタングステン銅
硬質材料：超硬合金（WC-Co）、サーメット（Fe-TiC）
特殊材料：貴金属、チタン合金、コバルトクロム、ニッケル、ニッケル基超合金、モリブデン、モリブデン銅、微粒子複合材料
当社は、MIM用のステンレス鋼、低合金鋼、特殊合金を専門としています。さらに、お客様の精密MIM部品の製造に必要な性能要件を満たす特殊材料やカスタム材料もご提供いたします。
ステンレス鋼
金属射出成形（MIM）プロセスは、ステンレス鋼の高密度化、強度、延性、耐食性の向上を実現します。これらの材料はすべて、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系の様々なグレードのプレアロイステンレス鋼または元素混合ステンレス鋼から製造されます。
ステンレス鋼316L（UNS番号S31603）は、高クリープ耐性、優れた成形性、高耐食性、高耐孔食性などの特性のため、広く使用されています。この金属は、優れた伸びと延性、非磁性も備えています。この金属の部品は、電子、海洋、医療業界で使用されています。MIMステンレス鋼316Lは、その高い強度と耐腐食性により、食品や水の保管に安全です。これらの特性により、酸と接触しても分解や慢性腐食の可能性に耐えることができます。低炭素と高合金の一貫性により、MIM 316Lは食品グレードの用途に最適です。ZCMIMは、優れた表面外観と耐腐食性の要件を保証するために、時計ケース、電子部品、ステンレス鋼316Lを使用した時計ストラップに広く使用されています。
ステンレス鋼316L組成
| ステンレス鋼316L | 鉄 | ニッケル | モリブデン | シリコン | 炭素 | クロム | リン | マンガン | 窒素 | 硫黄 |
| 重量パーセント | バル。 | 10.00-14.00 | 2.00-3.00 | 0.75 | 0.03 | 16.00-18.00 | 0.045 | 2.00 | 0.10 | 0.03 |
ステンレス鋼316L 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼316L | ≥7.85g/cm³ | ≥450 Mpa | ≥140Mpa | 190J | 100-150 HV10 | ≥40% |
ステンレス鋼304（UNS No. S30400）は、ステンレス鋼316Lと同様の機械的特性を有しますが、耐食性はステンレス鋼316Lより劣ります。また、材料価格はステンレス鋼316Lよりも安価です。
ステンレス鋼304の構成
| ステンレス鋼304 | 鉄 | ニッケル | シリコン | 炭素 | クロム | リン | マンガン | 窒素 | 硫黄 |
| 重量パーセント | バル。 | 8.00-11.00 | 1.00 | 0.08 | 18.00-20.00 | 0.035 | 2.00 | 0.10 | 0.03 |
ステンレス鋼304の機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼304 | ≥7.75g/cm³ | ≥480Mpa | ≥160Mpa | 100-150 HV10 | ≥40% |
ステンレス鋼420（UNS番号S42000）は、高い強度、硬度、耐摩耗性に加え、適度な耐食性も兼ね備えています。このマルテンサイト系ステンレス鋼は磁性を有し、真空熱処理による歪みも少なくなっています。自動車、航空宇宙、カトラリー、工具など、幅広い用途で使用されています。
ステンレス鋼420組成
| ステンレス鋼420 | 鉄 | シリコン | 炭素 | クロム | リン | マンガン | 硫黄 |
| 重量パーセント | バル。 | 1.00 | 0.15 | 12.00-14.00 | 0.040 | 1.00 | 0.030 |
ステンレス鋼420の機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼420 | ≥7.55g/cm³ | ≥750Mpa | ≥600Mpa | 82J | 30～39HRC | ≥1% |
ステンレス鋼440C（UNS番号S44004）はマルテンサイト系合金で、優れた強度、硬度、耐摩耗性を備えています。このステンレス鋼は、自動車、手工具、スポーツ用品など、高い強度、硬度、耐摩耗性が求められる用途に使用されます。
ステンレス鋼440C組成
| ステンレス鋼440C | 鉄 | シリコン | 炭素 | クロム | マンガン | モリブデン |
| 重量パーセント | バル。 | 1.00 | 0.95-1.2 | 16.00-18.00 | 1.00 | 0.75 |
ステンレス鋼440C 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼440C | ≥7.50g/cm³ | ≥700Mpa | ≥600Mpa | 115J | 30～39HRC | ≥1% |
ステンレス鋼17-4 PH（UNS番号S17400）は析出硬化型合金で、耐食性と強度のバランスに優れています。熱処理温度によって硬度が異なり、強度レベルも異なります。
ステンレス鋼17-4PH組成
| ステンレス鋼17-4PH | 鉄 | ニッケル | シリコン | 炭素 | クロム | ニオブ | マンガン | 銅 | 硫黄 |
| 重量パーセント | バル。 | 3.00-5.00 | 1.00 | 0.07 | 15.50-17.50 | 0.15-0.45 | 1.00 | 3.00-5.00 | 0.03 |
ステンレス鋼17-4PHは炭素含有量が低いため、400シリーズのステンレス鋼よりも耐食性に優れています。熱処理時の温度を調整することで、幅広い硬度と特性を実現できます。そのため、航空機、歯科、医療、外科などの産業で幅広い用途に使用されています。
ステンレス鋼17-4PH 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼 17-4 PH（焼結） | ≥7.65g/cm³ | ≥950Mpa | 730Mpa | 140J | 25～30HRC | ≥3% |
ステンレス鋼17-4PHの機械的性質（H900）
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼17-4 PH H900 | 7.7g/cm³ | 1206Mpa | 1089Mpa | 140J | 40HRC | 9% |
ステンレス鋼17-4PH 機械的特性（H1100）
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（% 25.4mm） |
| ステンレス鋼17-4 PH H1100 | 7.7g/cm³ | 1000Mpa | 910Mpa | 140J | 34HRC | 12% |
PANACEA は X15 CrMnMoM17-11-3 とも呼ばれ、非磁性でニッケルを含まないステンレス鋼であり、民生用電子機器業界で広く応用されています。
パナセアの成分
| 万能薬 | 鉄 | ニッケル | モリブデン | マンガン | 炭素 | クロム | 窒素 | 硫黄 | リン |
| 重量パーセント | ブラ。 | 0.0-0.1 | 3.0-3.5 | 10.0-12.0 | 0.0-0.2 | 16.5-17.5 | 0.75-0.90 | 0.00-0.03 | 0.00-0.045 |
パナセアメカニカルP特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度（焼結時） | 硬度（熱処理後） | 伸び（%、25.4mm） |
| 万能薬 | ≥7.50g/cm³ | ≥1090Mpa | ≥690Mpa | 300HV10 | 270HV10 | ≥35% |
Fe-based alloy is also called as Iron Nickel Alloy, which is generally used for structural applications, in reason of high hardness and strength in property.
MIM 4605 は、MIM プロセスにより並外れた強度と優れた延性を備えており、自動車、消費者製品、手工具などの業界で幅広く使用されています。
MIM-4605の構成
| MIM-4605 | 鉄 | シリコン | 炭素 | ニッケル | モリブデン |
| 重量パーセント | バル。 | 1.00 | 0.40-0.60 | 1.50-2.50 | 0.20-0.50 |
MIM-4605の機械的特性
材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| MIM-4605 | ≥7.50g/cm³ | ≥600Mpa | ≥400Mpa | 70J | ≥90 HV10 | ≥5% |
この合金は、焼入れ・焼戻し熱処理を施すことで、様々な強度と耐摩耗性を得ることができます。通常、低硬度および高硬度の特殊タイプを以下のように製造可能です。
MIM-4605 低硬度機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| MIM-4605 | ≥7.5g/cm³ | 1151Mpa | 1034Mpa | 38J | 36HRC | ≥3% |
MIM-4605 高硬度機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| MIM-4605 | ≥7.5g/cm³ | 1655Mpa | 1480Mpa | 55J | 48HRC | ≥2% |
このニッケル鋼は、優れた強度と仕上げを備え、機械・構造部品に適しています。強度と硬度を高めるための一般的な後処理として、熱処理が行われます。
Fe02Ni組成
| MIM Fe02Ni | 鉄 | 炭素 | ニッケル | 硫黄 | リン |
| 重量パーセント | バル。 | 0.40-0.60 | 1.50-2.50 | 0.00-0.03 | 0.00-0.035 |
Fe02Niの機械的性質
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| MIM Fe02Ni | ≥7.55g/cm³ | ≥260Mpa | ≥150Mpa | ≥90 HV10 | ≥3% |
Fe04Niは、優れた強度と仕上げが求められる部品に適しています。熱処理は、強度と硬度の両方を高めるための一般的な二次処理です。
Fe04Ni組成
| Fe04Ni | 鉄 | 炭素 | ニッケル | 硫黄 | リン |
| 重量パーセント | バル。 | 0.40-0.60 | 3.00-5.00 | 0.00-0.03 | 0.00-0.035 |
Fe04Niの機械的性質
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| Fe04Ni | ≥7.60g/cm³ | ≥630Mpa | ≥380Mpa | ≥90 HV10 | ≥3% |
Fe08NiはFe04Niよりもニッケル含有量が高く、その結果、Fe02NiとFe04Niよりも高い降伏強度が得られます。このニッケル鋼は、優れた強度と仕上げにより、機械部品や構造部品に最適です。
Fe08Ni組成
| MIM Fe08Ni | 鉄 | 炭素 | ニッケル | 硫黄 | リン |
| 重量パーセント | バル。 | 0.40-0.60 | 7.0-9.0 | 0.00-0.03 | 0.00-0.035 |
Fe08Niの機械的性質
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| MIM Fe08Ni | ≥7.65g/cm³ | 630Mpa | ≥400Mpa | ≥90 HV10 | 3% |
MIM Fe03Siは、ソレノイド、アーマチュア、リレーなどのACおよびDC用途において、コア損失が低く、電気抵抗が高いという特徴があります。特にMIM法によるネットシェイプ成形に適しています。
Fe03Si 構成
| Fe03Si | 鉄 | シリコン | 炭素 | RoHS準拠 |
| 重量パーセント | バル。 | 2.5-3.5 | 0.05 | はい |
Fe3%Si 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| Fe03Si | ≥7.55g/cm³ | 227Mpa | 151Mpa | 100-180HV10 | 24% |
MIM Fe50%Ni は、高い透磁率と低い保磁力という特徴的な磁気特性を備えており、モーター、スイッチ、リレーなどの磁気シールド アプリケーションに広く使用されています。
Fe50Ni組成
| Fe50Ni | 鉄 | ニッケル | シリコン | 炭素 | RoHS準拠 |
| 重量パーセント | バル。 | 49.00-51.00 | 1.00 | 0.01 | はい |
Fe50Ni 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） | 透過性 | 磁化強度 |
| Fe50Ni | ≥7.85g/cm³ | 468Mpa | 165MPa | 110-160 HV10 | 30% | μmax =28000 | Js(4Ka/m)=1.36T |
MIM Fe50Co は、高透磁率と低保磁力という優れた磁気特性を備えており、モーター、スイッチ、リレーなどの磁気シールド用途に広く使用されています。
Fe50Co組成
| Fe50Co | 鉄 | クロム | コバルト | マンガン | シリコン | 炭素 |
| 重量パーセント | バル。 | 0.0-0.2 | 49-51 | 0.0-0.3 | 0.0-0.3 | 0.04 |
Fe50Co プロパティ
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） | 透過性 | 磁化強度 |
| Fe50Co | ≥7.95g/cm³ | ≥300Mpa | ≥180Mpa | 80HRB | 1% | μmax =5200 | Js(4Ka/m)=2.0T |
特定のMIM合金
これらのMIM材料は、鉄とニッケル、クロム、コバルト、シリコンなどの他の元素との合金粉末または混合物から製造されます。これらの合金には、容易に磁化・消磁できる軟磁性材料も含まれています。
銅合金は、その優れた熱伝導性と電気伝導性から広く利用されています。焼結銅部品は、機械加工、めっき、ろう付け、圧着、カシメ加工といった工程において、鍛造銅部品と同様に加工できます。銅合金は、小型化、高度な設計、そして熱伝導性と電気伝導性が求められる用途において、幅広い用途に用いられています。例えば、ヒートシンク、燃料電池、センサー、コンピュータープロセッサチップなどが挙げられます。
銅合金 プロパティ
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） | 熱伝導率 |
| 銅合金 | ≥8.5g/cm³ | ≥180Mpa | 60MPa | 35～45 HRB（焼鈍） | 30% | 330W/(mK) |
チタン合金
Ti-6Al-4V（UNS R56400）は、ZCMIMで最も広く使用されているチタンです。優れた耐食性、高い強度対重量比、優れた耐疲労性を備えており、医療用インプラントや義肢によく使用されます。
Ti-6Al-4V組成
| Ti-6Al-4V | チタン | アルミニウム | バナジウム | 鉄 | 炭素 |
| 重量パーセント | バランス | 5.5-6.75 | 3.50-4.50 | 0.30 | 0.08 |
Ti-6Al-4V 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| Ti-6Al-4V | 4.5g/cm³ | 950Mpa | 920Mpa | 36HRC | 18% |
ニッケル合金
ニッケル合金は、導電性と耐腐食性が求められる用途に広く使用されています。
ニッケル合金 機械的特性
| 材料 | 密度 | マルコ |
| ニッケル合金 | 8.6g/cm³ | 53HRC |
ASTM F15
ASTM F15（UNS 39121337）はコバールとも呼ばれ、高信頼性ガラスおよびセラミックと金属のシールに用いられる、熱膨張率を制御した合金です。光ファイバーや電子パッケージ基盤（スプリッター、デュアルインラインパッケージ、マイクロエレクトロニクスシステムなど）の気密シールとして使用されます。コバールはニッケル、コバルト、鉄を原料としています。この合金は、コンピューター、マイクロ波、半導体、宇宙分野における技術ニーズを満たすように設計されています。
ASTM F15 構成
| ASTM F15 | 鉄 | ニッケル | モリブデン | シリコン | 炭素 | クロム | コバルト |
| 重量パーセント | バル。 | 29 | 0.2 | 0.2 | 0.04 | 0.2 | 17 |
| ASTM F15 | 銅 | ニオブ | マグネシウム | チタン | ジルコニウム | アルミニウム | RoHS準拠 |
| 重量パーセント | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | はい |
ASTM F15 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| ASTM F15 | 7.7g/cm³ | 450Mpa | 305MPa | 65HRB | 25% |
ASTM F75（UNS R30075）は非磁性のコバルトクロム合金です。この合金は、生体適合性、耐腐食性、高強度、非磁性、耐摩耗性といった優れた特性から、医療業界で広く使用されています。CoCr合金は、整形外科、粉末生成、歯科分野で広く使用されています。
ASTM F75 構成
| ASTM F75 | 鉄 | ニッケル | モリブデン | シリコン | 炭素 | クロム | コバルト | RoHS準拠 |
| 重量パーセント | 0.75 | 1.0 | 5.00-7.00 | 1.00 | 0.15 | 26-30 | バル。 | はい |
ASTM F75 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| ASTM F75 | 8.3g/cm³ | 992Mpa | 551Mpa | 177J | 25HRC | 30% |
ASTM F1537
ASTM F1537 (UNS R31537) は ASTM F75 と同様の構成で、耐摩耗性、生体適合性、耐腐食性、非磁性の特性を備え、医療業界でも広く使用されています。
ASTM F1537 構成
| ASTM F1537 | 鉄 | ニッケル | モリブデン | シリコン | 炭素 | クロム | コバルト | ニオブ | RoHS準拠 |
| 重量パーセント | 0.75 | 0.25 | 5.00-7.00 | 1.00 | 0.10-0.35 | 26-30 | バル。 | 1.00 | はい |
ASTM F1537 機械的特性
| 材料 | 密度 | 抗張力 | 降伏強度（0.2%） | 衝撃強度 | 硬度 | 伸び（%、25.4mm） |
| ASTM F1537 | 8.3g/cm³ | 1103Mpa | 85MPa | 80J | 32HRC | 27% |
結論として、金属射出成形（MIM）の分野には多様な材料オプションがあり、それぞれが独自のMIM材料特性を備え、幅広い産業ニーズに対応しています。316L、304、420、440C、17-4PHなどのステンレス鋼は、耐食性、強度、硬度、磁性がそれぞれ異なり、電子機器や船舶から自動車や医療に至るまで、幅広い用途に適しています。
MIM-4605、Fe0.2Ni、Fe0.4Ni、Fe0.8Niなどの低合金鋼は優れた強度と仕上げを提供し、熱処理によって機械的特性が向上します。軟磁性合金であるFe0.3Si、Fe0.50Ni、Fe0.50Coは、電気部品において特定の磁気特性が求められる用途に不可欠です。
銅合金は高い熱伝導性と電気伝導性で際立っており、一方、Ti-6Al-4Vなどのチタン合金は耐食性と高い強度対重量比から医療用インプラントに好まれています。ニッケル合金は、優れた電気伝導性と耐食性で高く評価されています。