窒化ホウ素ノズル-アトマイズから3Dプリンティング、溶融金属までの技術的問題を解決するソリューション

粉末冶金には、高い材料利用率、低い単位エネルギー消費量、環境保護といった中核的なプロセスの利点があります。カーボンニュートラルという将来の方向性に沿った技術です。

近年、粉末冶金技術の成熟と部品の小型化に伴い、金属射出成形（MIM）と3Dプリンティング（AM）という2つの新たなプロセスルートが急速に台頭しています。

同時に、高品質の粉末原料の供給が、業界の発展を阻む大きな要因になり始めています。

小型で複雑な部品は、射出成形や3Dプリンティング（粒子径20μm以下）に適していることは間違いなく、航空宇宙、医療、エレクトロニクス、軍事産業などのハイエンド分野でますます使用されるようになっています。

そのため、高純度、良好な真球度、小粒径、狭い粒度分布、低酸素含有量を有する金属粉末の調製が、産業界で新たな焦点となっています。これらのパラメータは、金属製品の品質に決定的な影響を与えます。

1.アトマイズ粉の製造とノズル

水アトマイズ、ガスアトマイズ、オイルアトマイズ、気水連通アトマイズ、プラズマアトマイズが開発され、カルボニル法に代わって主流となりました。

微粒化粉体製造の重要な部品はノズルであり、微粒化率（微粉の歩留まり）を大きく左右し、生産効率と粉体品質も左右します。

業界では、設計によってガス、メルト、液体の流れ場を変えたり、気液比を改善したり、酸素含有量を制御したりするなど、ノズルの改良を模索し続けています。

ノズルは、浸食、摩耗、高温、激しい熱衝撃などの過酷な使用条件に直面します。その材質は、プロセスの安定性と部品の寿命を左右します。

高純度窒化ホウ素セラミックスは耐高温性に優れているが、複合窒化ホウ素セラミックスは耐高温性を若干犠牲にする代わりに、耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性など、さまざまな方向で能力を向上させています。

複合窒化ホウ素セラミックノズルは、目詰まりと金属クリープを最小限に抑えることができるため、ノズルの交換頻度を減らすことができます。窒化ホウ素（BN）は摩擦係数が低いため、滑らかな表面仕上げと厳しい公差により、バッチ間で予測可能な粒度分布が得られます。さらに、非常に強い耐熱衝撃性により、多くの予熱を行うことなく窒化ホウ素ノズルを使用することができます。

2.3Dプリンターとノズル

3Dプリンティングと射出成形の最大の違いは、3Dプリンティングは金型を必要としないことです。金型の制約や補助的な役割がないため、その生産工程は当然、印刷装置と粉末原料の性能に大きく依存します。

ノズルは仕上がりの品質を左右する重要な部品である。わかりやすく言えば、スピードを追求すれば精度を諦めて大きなノズルを選び、精度を追求すればスピードを諦めて小さなノズルを選ぶということです。

金属3Dプリンティング技術が発展するにつれて、窒化ホウ素が金属の霧化にもたらす利点は、これらの新しい3Dプリンティング技術にますます関連してきています。

高温は機械部品に大きな熱応力を与えるため、プリンター設計に新たな課題をもたらします。さらに、溶融金属液の非粘着性や非濡れ性といった要件もあります。

窒化ホウ素セラミックスの高い耐熱衝撃性と低熱膨張係数は、高い熱勾配に耐えることを可能にし、その高い熱伝導率は、蒸着後の金属の迅速な凝固を助けます。
さまざまなタイプの窒化ホウ素セラミック特性データシート(アトマイズ用)