冷間等方圧加圧（CIP）は、均一な油圧を利用して、バラバラの粉末やあらかじめ成形されたグリーンパーツを高密度の高強度材料に変える粉末成形プロセスです。このプロセスでは、材料を柔軟な金型に封入し、液体媒体（通常は水または油）に浸し、あらゆる方向から非常に高い圧力（400～1000MPa）をかけます。これにより、均一な密度が確保され、欠陥が最小限に抑えられるため、CIPは複雑な形状や脆性材料に最適です。主な利点には、機械的特性の向上、ボイドの除去、高温を必要としない寸法精度などがあります。
キーポイントの説明
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材料の準備
- この工程は、ゴムやポリウレタンなどのエラストマーでできた柔軟で気密性の高い金型に、バラ状の粉末や低密度の「グリーンパート」を入れることから始まります。
- 圧力を伝える液体（水や油）による汚染を防ぐため、金型を密閉する必要があります。
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圧力印加
- 金型を液体媒体で満たされた圧力容器に沈める。
- 油圧（通常400～1000MPa）があらゆる方向から均一に加えられ、等方性成形が保証されます。
- 加圧/減圧速度を制御することで、ひび割れや密度勾配を防止します。
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圧縮メカニズム
- 均一な圧力が空隙やエアポケットを潰し、粒子間の接触を増加させます。
- 一軸プレスとは異なり、CIPは密度のばらつきをなくし、複雑な形状に最適です。
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後加工
- 減圧後、成形品を金型から取り出す。
- 出来上がった「圧粉体」は、高い強度と均一な密度を持つが、最終的な硬化には焼結が必要な場合がある。
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CIPの利点
- 均一性:従来のプレスで一般的な密度勾配を排除。
- 汎用性:セラミック、金属、複合材料、脆い材料にも対応。
- 熱なし:常温加工により熱応力を回避。
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用途
- 航空宇宙部品、生物医学インプラント、先端セラミックに使用。
- タービンブレードや半導体基板など、高い寸法精度が要求される部品には不可欠。
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バリエーション
- ウェットバッグCIP:金型は1サイクル（バッチ処理）ごとに取り外し、再充填されます。
- ドライバッグCIP:金型は容器に固定されたままなので、より迅速な生産が可能です。
流体力学と高圧力を活用することで、CIPは現代材料工学の要である構造的完全性を損なうことなく、理論密度に近い密度を達成する。
要約表
| 主な側面 | 詳細 |
|---|---|
| プロセス | 液圧（400～1000MPa）を液体中に均一にかける。 |
| 材料 | セラミック、金属、複合材料、脆性材料に対応。 |
| 利点 | ボイドをなくし、等方性圧縮を保証し、熱応力を発生させない。 |
| 用途 | 航空宇宙、バイオメディカルインプラント、先端セラミックス、半導体基板 |
| バリエーション | ウェットバッグCIP（バッチ式）とドライバッグCIP（連続式）。 |
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