Esfにおいて、金属粉末の表面品質が重要な要因となるのはなぜですか？電気焼結性能を最大限に引き出す

金属粉末の表面品質は、電気焼結鍛造（ESF）プロセスに不可欠な電気効率を左右します。 ESFは、高電流パルスを粉末の塊に放電することに依存しているため、表面酸化物の存在は高い接触抵抗を生み出し、材料を効果的に接合するために必要なエネルギーの流れを妨げます。

ESFでは、表面酸化物は焼結に必要な電流の均一な流れを遮断する電気絶縁体として機能します。したがって、経年劣化した、または酸化した粉末を使用すると構造的な欠陥が生じるため、低酸素または新たに調製された粉末の使用は、完全な緻密化のための譲れない要件となります。

焼結の電気的依存性

ESFは、粉末内で直接熱を発生させるために電流を利用するという点で、従来の熱焼結とは異なります。

この加熱の効率は、個々の粉末粒子間の接触抵抗によって決まります。

表面品質が悪い場合、抵抗は予測不能にスパイクし、材料へのエネルギーの投入方法が変化します。

多くの従来の焼結方法とは異なり、ESFは保護雰囲気や還元雰囲気なしで実施されることがよくあります。

この環境保護の欠如は、加熱段階中にプロセスが化学的に酸化物を除去できないことを意味します。

したがって、成功裏に固化させるためには、粉末は化学的に「クリーン」な状態で金型に入る必要があります。

絶縁体として機能する酸化物層が金属粒子をコーティングすると、電流パルスが材料全体に均一に流れるのを妨げます。

スムーズで均一なエネルギー分布の代わりに、電流は不規則な経路に強制されます。

高い接触抵抗は電流をブロックするだけでなく、特定の点で集中的な熱を発生させます。

これにより、複合材料内に局所的な過熱または「ホットスポット」が発生します。

これらの熱スパイクは、材料を接合するのではなく、材料構造を劣化させる可能性があります。

ESFの最終目標は、完全に緻密な固体部品を達成することです。

しかし、不規則な電流の流れと局所的な過熱の組み合わせにより、材料は圧力下で均一に落ち着きません。

その結果、必要な密度と機械的完全性を欠いた完成品が得られます。

ESFの表面酸化物に対する感度は、粉末保管に関するロジスティック上の課題を生み出します。

棚に置かれた「経年劣化した」粉末は、酸化物層が発達している可能性が高く、高品質のESF処理には不向きになります。

これらのリスクを軽減するために、製造業者は新たに調製された粉末の使用を優先する必要があります。

あるいは、処理前に酸化物を除去するために粉末に表面処理を施す必要があります。

これにより一貫したパフォーマンスが保証されますが、従来の焼結方法と比較して、より厳格な在庫管理と潜在的な前処理コストが課せられます。

アルミニウムまたは銅ベースの複合材料の成功を確実にするためには、材料の取り扱いをESFプロセスの物理学と一致させる必要があります。

最大の密度が最優先事項の場合：粒子レベルでの電気抵抗を最小限に抑えるために、新たにアトマイズまたは調製された粉末の使用を優先してください。
プロセスの整合性が最優先事項の場合：「経年劣化した」粉末によるばらつきを防ぐために、厳格な在庫ローテーションまたは表面処理プロトコルを実装してください。

ESFコンポーネントの完全性は、スイッチがオンになる前に決定されます。それは、粉末表面の純度に完全に依存します。