金での冶金と粉末冶金について

2020.04.11
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冶金

冶金は人類と金、金属の関係において切り離せないものです。
冶金という言葉は多くの方が聞きなれないものですが、この「冶金」によって我々の生活で多くの金属を使用することができているのです。
本記事では、この冶金とその中でも粉末冶金についてご説明いたします。

・治金とは?

冶金という言葉を聞かれたことはありますでしょうか?
「ちきん」ではありません。
「やきん」です。
冶金は、金を作るための方法なのですが、なかなか一般的に耳にする言葉ではありません。
金や金属は鉱石の中から取り出され、その後工業用や宝飾用などの各種目的に使用されるのですが、自然の鉱石の中から取り出しただけでは実際に使用できるものではありません。
この取り出した金属から不純物を取り除くための技術が冶金と言われるものです。

・粉末治金の加工工程

加工工程

冶金に関する言葉で、科学冶金、冶金術などの言葉があります。
その中で、粉末冶金という言葉があるのですが、粉末冶金は金属粉末を冶金する技術であることからその名前で呼ばれています。
その方法は、冶金したい金属の粉末を金型に入れて圧縮します。
その後、高温処理することで主に部品などを製造します。
この粉末冶金の加工を行う工程はいたってシンプルで、配合→成形→焼結→後工程の4工程から成ります。

・配合

冶金は金のみを作るものではないのです。

様々な金属が冶金の手法によって作り出されます。
そのため、まずすることはどういった金属を作るのかに合わせて、必要な種類の金属粉末を適切な割合で配合することです。

・成形

配合した金属粉末を粉末冶金するために、金型に入れます。
この段階ではまだ熱を加えず、圧縮成形のみを行います。

・焼結

圧縮成形した金属を高温で焼結します。
この際の注意点は、温度が融点を超えることのないようにすることです。
物質はそれぞれに異なる融点を持つため、特定の何度という基準ではなく、その物体の融点を超えない範囲での高温で焼結する必要があるということを覚えておきましょう。

・後工程

ここまでで、粉末冶金の工程としては、完了です。
後は、その後の工程として、強度を高めるために行うことのある処理があります。
粉末冶金の際に必ず行われる作業ではないのですが、この後工程を行うことで成形物をより強度や精度の高いものにできるため、行われることも少なくありません。
後工程の内容としては、熱処理工程・再圧工程・機械加工工程などです。

粉末冶金をすることには多くのメリットがあります。
ここでは、そのメリットについてお話ししてまいります。

・成形性

粉末冶金のメリットとして、成形性が高いということがあげられます。
難溶性の金や金属や加工が難しい金属であっても問題なく成形することができます。
また、金型通りの形にすることができるため、成形後、再度加工を行う必要がありません。
粉末冶金を行った成形物をそのまま完成品として使用することができるため、この成形性の高さは非常に大きなメリットです。

シンプルな形だけでなく、金型によっては複雑な形状に仕上げることができる点も優れた点だと言えるでしょう。

・組成自由度

組成自由度

また、それ以外のメリットとしては、組成自由度があげられます。
金や金属の粉末を自由に組み合わせることが出来る為、その自由度は非常に高いと言えます。
粉末状にできる金属であれば、原理上はどのような金属でも組み合わせて粉末冶金することができるため、作りたい製品や部品に持たせたい特性に合わせて冶金することで自在にものを作ることが出来ます。

おわりに

冶金とは何なのか?
その中でも、特に粉末冶金についてご説明してまいりました。
金や様々な金属を加工する方法として、冶金は我々の生活と密接に結びついています。
金属について詳しく知るうえで、このような情報も知識として持っておくと話の幅も広がるのではないでしょうか?

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