実験室用コールドプレス機は、ダイヤモンド/アルミニウム複合材製造の重要な構造基盤として機能します。混合粉末に一貫した高 magnitude の圧力（通常は約300 MPa）を印加することにより、緩い原料を、後続の処理に耐えられる寸法的に正確な「グリーンボディ」に変換します。
主なポイント：コールドプレスプロセスは単なる成形ではなく、高密度化です。粒子間の配位数（coordination number）を最大化することにより、安定した相互接続された「骨格」を作成し、制御された液体金属の浸潤を可能にし、最終的な複合材が必要な密度と構造的完全性を達成することを保証します。
構造基盤の確立
粒子配位数の増加
コールドプレスの主な機能は、「配位数」を大幅に増加させることです。
簡単に言えば、これは個々の粉末粒子の接触点の数です。高圧は粒子を密接に接触させ、それらを相互に係合させて、緩い混合物から凝集した固体を作成します。
安定した粒子骨格の作成
この相互係合効果は、「安定した粒子骨格」として知られるものを作り出します。
この剛性のある内部構造がないと、材料は製造の次の段階で形状を維持するための機械的強度が不足します。コールドプレスは、グリーンボディが崩壊することなく取り扱われ、処理されるのに十分な強度があることを保証します。
空隙と欠陥の最小化
高精度な軸圧の印加は、粉末粒子間の空隙（空気の隙間）を劇的に減少させます。
タイトな粒子接触を確保することにより、機械は変形の危険性を最小限に抑えます。これにより、最終的な複合材で高い相純度を達成するために不可欠な、均一なベースライン構造が作成されます。
高度な処理技術の実現
液体金属浸潤の促進
ダイヤモンド/アルミニウム複合材の場合、グリーンボディは、液体金属が構造に浸潤する液体-固体分離（LSS）プロセスを経る必要があります。
コールドプレスは、浸透性がありながらも剛性のあるネットワークを作成するため、ここで不可欠です。粒子が緩く詰められている場合、浸潤する金属は構造を破壊する可能性があります。コールドプレスされた骨格はこれに抵抗し、金属が間隙を均一に充填できるようにします。
最終製品密度の制御
コールドプレス段階で印加される圧力は、最終製品の密度を直接決定します。
グリーンボディの初期充填を制御することにより、エンジニアは焼結または浸潤中の材料の挙動を予測および操作できます。これにより、複合材の最終的な物理的特性を正確に制御できます。
不適切なプレス加工のリスクの理解
不均一性の危険性
圧力が一定に、または正しい magnitude（例：300 MPa）で印加されない場合、グリーンボディは密度勾配に苦しむことになります。
この不均一性の欠如は、後工程での反りや不均一な収縮につながります。コールドプレスは、初期段階で幾何学的寸法を安定させ、材料が完全に処理された後にのみ現れるコストのかかる欠陥を防ぐために不可欠です。
目標に合わせた適切な選択
ダイヤモンド/アルミニウム複合材の生産を最適化するために、コールドプレスパラメータを特定の目標に合わせて調整してください。
- 構造的完全性が主な焦点の場合：配位数を最大化するために高圧（300 MPa）を優先し、浸潤中の崩壊に抵抗する頑丈な骨格を保証します。
- 寸法精度が主な焦点の場合：圧力印加の一貫性に焦点を当て、空隙を最小限に抑え、不均一な収縮を抑制し、最終ボードの反りを防ぎます。
コールドプレスは品質のゲートキーパーです。緩い化学混合物を、高性能アプリケーションに対応できる、触れることができるエンジニアリング構造に変換します。
概要表：
| プロセス段階 | コールドプレスの主な利点 | 技術的成果 |
|---|---|---|
| 粉末混合 | 配位数増加 | 安定した骨格のための粒子接触点を最大化 |
| グリーンボディ形成 | 空隙低減 | 空気の隙間を最小限に抑え、不均一な収縮を防ぐ |
| 浸潤準備 | 剛性骨格作成 | 液体金属浸潤中の破壊に抵抗する |
| 最終焼結 | 密度制御 | 予測可能な物理的特性と相純度を保証する |
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参考文献
- Hongyu Zhou, Wenyue Zheng. Improved Bending Strength and Thermal Conductivity of Diamond/Al Composites with Ti Coating Fabricated by Liquid–Solid Separation Method. DOI: 10.3390/ma17071485
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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