焼結部品における気孔残留による機械特性低下の防止法

はじめに：焼結部品と気孔残留の関係性

焼結部品は、自動車や電機、産業機械などのさまざまな分野で活用されている基幹部品のひとつです。
特に、複雑な形状やヨウ素低減、コストダウンといった利点から、近年ますます需要が高まっています。
一方、焼結工程を経ることでどうしても生じてしまう「気孔残留」問題。
多くの現場で、この気孔が部品の機械特性を低下させる主因となり、品質問題やクレーム、リコールリスクに直結しています。

本記事では、「焼結部品における気孔残留による機械特性低下の防止法」について、現場視点を盛り込みながら、バイヤー・サプライヤー双方が押さえておくべき実践的方法と、アナログ業界で根付いている課題、今後へのヒントまで丁寧に解説します。

焼結部品における気孔の発生メカニズム

そもそも「焼結」とは何か

焼結とは、粉末状の金属や合金を金型に詰めて成形し、高温で焼き固めて目的の形状や特性を得る加工法です。
一般的な鋳造や切削加工とは異なり、材料ロスが少なく、多品種・複雑形状への対応力も高いのがメリットです。

ですが、粉末から固体にする過程で完全な密度（いわゆる理論密度）を得るのは難しく、内部や表面に微細な空隙＝「気孔」が残ってしまいます。

気孔発生の主な要因

気孔は、粉末原料や成形・加圧条件、焼結温度や焼結雰囲気の管理不良などによって発生します。
原料の粒径分布にムラがあると、緻密に充填しきれず気孔が残りやすくなります。
また、成型時の圧力不足やムラ、脱脂不足によるガス発生、焼結時の温度分布不均一なども、大きな原因です。

現場目線で見ると、これらの管理指標（焼結温度、時間、雰囲気、原料品質など）は、生産の効率やコストに直結するため、どうしてもギリギリまで引き下げて運用しがちです。
この結果、「品質とコストのせめぎ合い」の中で、どう気孔を制御するかが現場の知恵と技術の見せ所となります。

気孔残留がもたらす機械特性の低下

主な機械特性の変化

焼結部品の品質を左右する主な機械特性は、以下のようなものです。

– 引張強さ、曲げ強さ
– 衝撃値
– 硬度
– 疲労強度
– 耐摩耗性

気孔が多い、あるいは粗大な気孔があると、応力が集中しやすくなり、上記の特性値はいずれも大幅に低下します。
とくに、動的な荷重がかかる部品（ギア、ベアリング、シャフトなど）においては、微小な気孔が疲労破壊の「核」となり、寿命設計を大きく狂わせてしまいます。

現場で起きる“ありがちな”トラブル事例

「図面通り作ったはずなのに試験合格しない」
「同じ条件で量産したのに、突発的に不具合が多発した」
――この原因を拓くカギが「気孔残留」です。

現場では、材料変更や金型交換があった際、または季節変動で温度管理が難しくなったときなどに“急に”歩留まりが低下、あるいは機械強度逸脱による市場流出事例が起きやすくなります。
アナログな計画・データ記録が主流だった昭和型の現場にありがちな“属人的作業”が、実は大きく影響しています。

気孔残留による品質低下の現状と課題

アナログ現場が持つ根深い問題点

昭和気質の強いアナログ現場では、どうしても「目視でOK」や「長年のカンコツ」で品質確認が優先されがちです。
成形・焼結条件の記録が、紙やExcelでバラバラ、トレーサビリティも曖昧で、たまにドカンと大きな不良流出が起きます。

「最新鋭の管理システム導入」や「AIによる画像診断」といったカタカナ技術の波は、まだ多くの現場には根付いていません。
中小のサプライヤー現場だと、古い設備のまま騙し騙し運用し続けている例も少なくないです。

バイヤーが抱える懸念とサプライヤーの立場

バイヤー（製品を調達する側）は、気孔やその影響を最重要監査項目のひとつと見なしています。
一方で、サプライヤー側の現場は「現実的な設備投資や運用負荷」「コストダウンプレッシャー」のもと、気孔検査や残留管理を理想通りには徹底できないことも多いです。
このギャップこそが、焼結部品における“品質不均一”を引き起こす構造的な要因でもあります。