マイクロホットプレスによるFe系微小金属ガラス粒子の粘性流動成形に関する研究

Fe系金属ガラスは優れた機械的特性、磁気的特性を有する一方で、ガラス形成能や過冷却液体の熱的安1定性が低くバルク材の作製や粘性流動加工が困難であり、そのことが工業化への大きな妨げとなっていた。著者らは、サイズの制限を完全に克服した数百マイクロメートルサイズの微小球形金属ガラス原料粒子を作製し、その1つを高精度マイクロ金型に充填した後、単粒子圧縮による精密成形により、高機能Fe系金属ガラスマイクロ部品を作製することを最終目標としてこれまで研究を進めてきた。著者らの過去の研究において、パルス圧力付加オリフィス噴射法により均質かつほぼ同一の熱履歴を有するFe系金属ガラス単分散粒子の大量作製が可能となり、また潜伏時間内の短時間で圧縮試験が可能となるマイクロホットプレス装置を構築したことで、[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>Si_<0.02>B_<0.5>]_<96>Nb_4金属ガラス過冷却液体の粘性率の温度依存性及び粘弾性挙動を明らかにすることに成功した。本年度では、これらの基礎データを基にして、作製した粒径おおよそ500μmの金属ガラス粒子1つを、6枚歯及び9枚歯ギア形状を有する高精度マイクロ金型に充填し、マイクロ粘性流動加工を行った。その結果、[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>Si_<0.02>B_<0.5>]_<96>Nb_4金属ガラスマイクロギアの作製に世界で初めて成功した。さらに、作製した9枚歯を有するマイクロギアの中心に放電加工によりおおよそ200μm程度の穴をあけ、そこにシャフト軸を通した後、直線上のラックを用いることで動作確認を行い、作製したマイクロギアが正常に駆動することを確認した。原料に微小球形金属ガラス粒子1つを用いるという新たな発想から得られた本結果は、先駆的かつ独創的であり、今後のFe系金属ガラスマイクロ部品の実用化を大いに期待させる成果である。

Fe系金属ガラスは優れた機械的特性、磁気的特性を有する一方で、ガラス形成能や過冷却液体の熱的安1定性が低くバルク材の作製や粘性流動加工が困難であり、そのことが工業化への大きな妨げとなっていた。著者らは、サイズの制限を完全に克服した数百マイクロメートルサイズの微小球形金属ガラス原料粒子を作製し、その1つを高精度マイクロ金型に充填した後、単粒子圧縮による精密成形により、高機能Fe系金属ガラスマイクロ部品を作製することを最終目標としてこれまで研究を進めてきた。著者らの過去の研究において、パルス圧力付加オリフィス噴射法により均質かつほぼ同一の熱履歴を有するFe系金属ガラス単分散粒子の大量作製が可能となり、また潜伏時間内の短時間で圧縮試験が可能となるマイクロホットプレス装置を構築したことで、[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>Si_<0.02>B_<0.5>]_<96>Nb_4金属ガラス過冷却液体の粘性率の温度依存性及び粘弾性挙動を明らかにすることに成功した。本年度では、これらの基礎データを基にして、作製した粒径おおよそ500μmの金属ガラス粒子1つを、6枚歯及び9枚歯ギア形状を有する高精度マイクロ金型に充填し、マイクロ粘性流動加工を行った。その結果、[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>Si_<0.02>B_<0.5>]_<96>Nb_4金属ガラスマイクロギアの作製に世界で初めて成功した。さらに、作製した9枚歯を有するマイクロギアの中心に放電加工によりおおよそ200μm程度の穴をあけ、そこにシャフト軸を通した後、直線上のラックを用いることで動作確認を行い、作製したマイクロギアが正常に駆動することを確認した。原料に微小球形金属ガラス粒子1つを用いるという新たな発想から得られた本結果は、先駆的かつ独創的であり、今後のFe系金属ガラスマイクロ部品の実用化を大いに期待させる成果である。