一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射(she)成(cheng)型技(ji)術(shu)是集(ji)塑(su)料(liao)成(cheng)型工(gong)藝(yi)學(xue)、高(gao)分子化(hua)學(xue)、粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)學(xue)和金屬材(cai)料(liao)學(xue)等(deng)多學(xue)科透(tou)與交(jiao)叉的(de)產(chan)(chan)物(wu)，利用模具(ju)可(ke)注射(she)成(cheng)型坯件(jian)并通過燒結(jie)快(kuai)速制造(zao)高(gao)密(mi)度(du)、高(gao)精度(du)、三維(wei)復(fu)雜形狀(zhuang)的(de)結(jie)構(gou)零(ling)件(jian)，能(neng)夠快(kuai)速準確地將設計思想物(wu)化(hua)為具(ju)有一(yi)定結(jie)構(gou)、功能(neng)特(te)性(xing)的(de)制品(pin)，并可(ke)直接批(pi)量生產(chan)(chan)出零(ling)件(jian)，是制造(zao)技(ji)術(shu)行業一(yi)次新(xin)的(de)變革。該工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)不僅具(ju)有常規粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)工(gong)序少、無切(qie)(qie)削(xue)或少切(qie)(qie)削(xue)、經濟效益高(gao)等(deng)優點，而且(qie)克服了傳統粉末(mo)冶金工(gong)藝(yi)制品(pin)、材(cai)質不均(jun)勻、機械性(xing)能(neng)低、不易成(cheng)型薄壁(bi)、復(fu)雜結(jie)構(gou)的(de)缺點，特(te)別適合于大批(pi)量生產(chan)(chan)小型、復(fu)雜以及(ji)具(ju)有特(te)殊要求(qiu)的(de)金屬零(ling)件(jian)。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結(jie)(jie)劑→混煉→注(zhu)射成形→脫脂→燒結(jie)(jie)→后處理(li)。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝所用金屬(shu)粉(fen)末顆粒(li)尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從理論上(shang)講，顆粒(li)越細，比(bi)表面積也越大，易于成(cheng)型和燒結。而傳統的(de)(de)粉(fen)末冶(ye)金工藝則采用大于>40>μ>m>的(de)(de)較粗的(de)(de)粉(fen)末。>

2、有機膠粘劑

有(you)(you)機(ji)膠(jiao)粘劑作用是(shi)粘接金屬粉(fen)(fen)末顆粒，使混合料(liao)在注射(she)(she)機(ji)料(liao)筒中加熱具有(you)(you)流變性和潤滑性，也(ye)就是(shi)說(shuo)帶動粉(fen)(fen)末流動的(de)載(zai)(zai)體(ti)。因此，粘接劑的(de)選擇是(shi)整(zheng)個粉(fen)(fen)末的(de)載(zai)(zai)體(ti)。因此，粘拉選擇是(shi)整(zheng)個粉(fen)(fen)末注射(she)(she)成型的(de)關鍵。對有(you)(you)機(ji)粘接劑要求：

1）用量少(shao)，用較(jiao)少(shao)的粘接(jie)劑(ji)能使混(hun)合料產生(sheng)較(jiao)好的流變性；

2）不反應(ying)，在去除粘(zhan)接(jie)劑的過(guo)程中與(yu)金屬粉末(mo)不起任何化學反應(ying)；

3）易去(qu)除，在制(zhi)品內不(bu)殘(can)留碳(tan)。

3、混料

把金屬粉末(mo)與(yu)有(you)機(ji)粘接劑均(jun)(jun)勻(yun)摻混(hun)在(zai)一起，使各(ge)種原料(liao)成(cheng)(cheng)為(wei)注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型用混(hun)合料(liao)。混(hun)合料(liao)的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻(yun)程(cheng)度直接影響其流動性，因而影響注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝(yi)參數，以至最終材料(liao)的(de)(de)(de)密度及其它性能。注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)形本步工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)與(yu)塑料(liao)注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)在(zai)原理(li)上是一致的(de)(de)(de)，其設備條件也基本相同。在(zai)注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型過(guo)程(cheng)中，混(hun)合料(liao)在(zai)注(zhu)射(she)機(ji)料(liao)筒內被加熱(re)成(cheng)(cheng)具(ju)有(you)流變性的(de)(de)(de)塑性物料(liao)，并在(zai)適(shi)當的(de)(de)(de)注(zhu)射(she)壓力下注(zhu)入模具(ju)中，成(cheng)(cheng)型出毛(mao)坯。注(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)毛(mao)坯的(de)(de)(de)微(wei)觀上應均(jun)(jun)勻(yun)一致，從(cong)而使制品在(zai)燒(shao)結過(guo)程(cheng)中均(jun)(jun)勻(yun)收縮。

4、萃取

成型毛(mao)(mao)坯(pi)(pi)在燒結前(qian)必(bi)(bi)須(xu)去除毛(mao)(mao)坯(pi)(pi)內(nei)所含有(you)(you)(you)的(de)有(you)(you)(you)機粘(zhan)接劑，該(gai)過程稱(cheng)為萃取。萃取工藝必(bi)(bi)須(xu)保(bao)證粘(zhan)接劑從(cong)毛(mao)(mao)坯(pi)(pi)的(de)不(bu)同部位沿著顆(ke)料(liao)之間(jian)的(de)微小通道逐漸地排(pai)出，而不(bu)降(jiang)低(di)毛(mao)(mao)坯(pi)(pi)的(de)強度。粘(zhan)結劑的(de)排(pai)除速(su)率一般遵(zun)循擴散方程。燒結燒結能(neng)使多孔的(de)脫脂毛(mao)(mao)坯(pi)(pi)收縮至密化成為具有(you)(you)(you)一定組(zu)織(zhi)和性能(neng)的(de)制(zhi)品。盡管制(zhi)品的(de)性能(neng)與燒結前(qian)的(de)許多工藝因素有(you)(you)(you)關(guan)，但(dan)在許多情況下(xia)，燒結工藝對最終制(zhi)品的(de)金相組(zu)織(zhi)和性能(neng)有(you)(you)(you)著很大、甚至決定性的(de)影響。

5、后處理

對于(yu)尺寸要(yao)求較為(wei)精密的零件，需要(yao)進行必(bi)要(yao)的后處(chu)理。這(zhe)工序與(yu)常規金(jin)屬制品(pin)的熱處(chu)理工序相同(tong)。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝(yi)與其它加工工藝(yi)的對比

MIM使(shi)(shi)用的(de)原料粉(fen)(fen)末(mo)粒徑在>2-15>μ>m>，而傳統(tong)(tong)粉(fen)(fen)末(mo)冶金的(de)原粉(fen)(fen)粉(fen)(fen)末(mo)粒徑大多在>50-100>μ>m>。>MIM>工藝的(de)成品密度(du)高(gao)，原因是使(shi)(shi)用微細粉(fen)(fen)末(mo)。>MIM>工藝具有(you)傳統(tong)(tong)粉(fen)(fen)末(mo)冶金工藝的(de)優點，而形(xing)狀(zhuang)上(shang)自由度(du)高(gao)是傳統(tong)(tong)粉(fen)(fen)末(mo)冶金所不能達到的(de)。傳統(tong)(tong)粉(fen)(fen)末(mo)冶金限(xian)于(yu)模具的(de)強度(du)和填充密度(du)，形(xing)狀(zhuang)大多為二(er)維圓(yuan)柱(zhu)型(xing)。

傳統的(de)(de)(de)(de)(de)精密鑄造脫燥工(gong)藝(yi)為一(yi)種制(zhi)作復(fu)(fu)雜(za)形(xing)狀(zhuang)產(chan)品極有效的(de)(de)(de)(de)(de)技術，近年使用陶心輔助可以(yi)(yi)完成狹縫、深孔穴的(de)(de)(de)(de)(de)成品，但是礙(ai)于陶心的(de)(de)(de)(de)(de)強度，以(yi)(yi)及鑄液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)流動性的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)，該工(gong)藝(yi)仍(reng)有某些(xie)技術上的(de)(de)(de)(de)(de)困難。一(yi)般而言，此工(gong)藝(yi)制(zhi)造大、中型(xing)零(ling)件較(jiao)為合適，小(xiao)型(xing)而復(fu)(fu)雜(za)形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)零(ling)件則以(yi)(yi)MIM>工(gong)藝(yi)較(jiao)為合適。比較(jiao)項目(mu)制(zhi)造工(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)藝(yi)傳統粉末冶金工(gong)藝(yi)粉末粒徑(jing)>(>μ>m)2-1550-100>相對密度>(%)95-9880-85>產(chan)品重量>(g)>小(xiao)于或(huo)等(deng)于>400>克>10->數(shu)百(bai)產(chan)品形(xing)狀(zhuang)三維復(fu)(fu)雜(za)形(xing)狀(zhuang)二維簡單(dan)形(xing)狀(zhuang)機(ji)械性能(neng)優(you)劣(lie)。

MIM制(zhi)程和(he)傳統粉末冶(ye)金(jin)法的比較(jiao)壓鑄(zhu)工(gong)(gong)藝用在鋁和(he)鋅合金(jin)等熔點低(di)、鑄(zhu)液(ye)流(liu)動性(xing)良好的材料。此(ci)工(gong)(gong)藝的產品因材料的限(xian)制(zhi)，其(qi)強度(du)、耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)均(jun)有(you)限(xian)度(du)。>MIM>工(gong)(gong)藝可以加(jia)工(gong)(gong)的原材料較(jiao)多。

精密鑄造(zao)(zao)工(gong)藝，雖(sui)然(ran)在近年(nian)來其產品的精度(du)和(he)(he)(he)復雜度(du)均提高，但仍比不上脫蠟(la)工(gong)藝和(he)(he)(he)MIM>工(gong)藝，粉末鍛造(zao)(zao)是(shi)一項重要的發展(zhan)，已適用于連桿的量產制造(zao)(zao)。但是(shi)一般(ban)而言，鍛造(zao)(zao)的工(gong)程中(zhong)熱處理的成(cheng)本和(he)(he)(he)模具的壽(shou)命還是(shi)有問題，仍待進一步解決。

傳統(tong)機(ji)械(xie)加工(gong)法(fa)(fa)(fa)、近來靠自動化而提升其(qi)加工(gong)能力(li)，在效(xiao)果和精度(du)上(shang)有(you)極大(da)的(de)進步，但是基(ji)本(ben)的(de)程(cheng)序上(shang)仍脫不開逐(zhu)步加工(gong)(>車削、刨、銑、磨、鉆(zhan)孔、拋(pao)光等>)來完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)零件(jian)形狀(zhuang)的(de)方(fang)(fang)(fang)式。機(ji)械(xie)加工(gong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)的(de)加工(gong)精度(du)遠優(you)于(yu)其(qi)他(ta)加工(gong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，但是因為(wei)材料的(de)有(you)效(xiao)利(li)用率低(di)，且(qie)其(qi)形狀(zhuang)的(de)完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)受限于(yu)設備與刀具、有(you)些(xie)零件(jian)無(wu)法(fa)(fa)(fa)用機(ji)械(xie)加工(gong)完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)。相反(fan)，MIM可(ke)以有(you)效(xiao)利(li)用材料，不受限制，對于(yu)小型、高(gao)難度(du)形狀(zhuang)的(de)精密零件(jian)的(de)制造。MIM工(gong)藝比較機(ji)械(xie)加工(gong)而言，其(qi)成(cheng)(cheng)本(ben)較低(di)且(qie)效(xiao)率高(gao)，具有(you)很強的(de)競(jing)爭(zheng)力(li)。

MIM技(ji)術(shu)并非與(yu)傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法(fa)競爭，而是(shi)彌補傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法(fa)在(zai)(zai)技(ji)術(shu)上(shang)的(de)不足(zu)或無法(fa)制作的(de)缺(que)陷。>MIM>技(ji)術(shu)可(ke)以在(zai)(zai)傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法(fa)制作的(de)零件(jian)領域上(shang)發揮其(qi)特長MIM工(gong)藝在(zai)(zai)零部件(jian)制造(zao)方(fang)面所具有的(de)技(ji)術(shu)優勢可(ke)成(cheng)型高度復雜結構(gou)的(de)結構(gou)零件(jian)。

注(zhu)射成型工藝技(ji)術利用注(zhu)射機注(zhu)射成型產(chan)品毛坯，保證(zheng)物料(liao)充分(fen)充滿模具型腔，也就保證(zheng)了零件高(gao)復雜結構的(de)(de)實現。以(yi)往在傳統加(jia)工技(ji)術中先作成個別元件再組(zu)合(he)成組(zu)件的(de)(de)方式，在使用MIM技(ji)術時可(ke)以(yi)考慮整(zheng)合(he)成完整(zheng)的(de)(de)單一零件，大(da)大(da)減少(shao)步驟(zou)、簡(jian)化加(jia)工程序。MIM和其他金屬加(jia)工法的(de)(de)比較制品尺寸精度高(gao)，不必進行二次加(jia)工或只需少(shao)量精加(jia)工。

注射成(cheng)型工藝可(ke)直接成(cheng)型薄壁、復雜結構件，制品形狀(zhuang)已接近(jin)最終產品要求(qiu)，零(ling)件尺(chi)寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左右。特別對于(yu)(yu)降(jiang)低難于(yu)(yu)進行機械加工的硬質合金的加工成(cheng)本，減少貴重(zhong)金屬所加工損失尤其(qi)具有重(zhong)要意義。制品微觀組織(zhi)均勻、密(mi)度高、性能好。

在壓制過程中由(you)于(yu)模壁與粉末(mo)(mo)(mo)以及粉末(mo)(mo)(mo)與粉末(mo)(mo)(mo)之間的(de)(de)摩擦力(li)，使得(de)壓制壓力(li)分布非常(chang)不(bu)均(jun)(jun)勻，也(ye)就導致了壓制毛(mao)坯在微(wei)觀組(zu)織(zhi)上的(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，這(zhe)樣就會(hui)造成(cheng)壓制粉末(mo)(mo)(mo)冶金件在燒結過程中收縮不(bu)均(jun)(jun)勻，因此不(bu)得(de)不(bu)降低燒結溫(wen)度(du)(du)以減少這(zhe)種效應，從而使制品(pin)孔(kong)隙度(du)(du)大(da)、材(cai)料致密(mi)(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)(xing)差、密(mi)(mi)(mi)(mi)度(du)(du)低，嚴重影響(xiang)制品(pin)的(de)(de)機械性(xing)(xing)(xing)能。反之注射成(cheng)型工(gong)藝(yi)是一(yi)種流體(ti)成(cheng)型工(gong)藝(yi)，粘接劑的(de)(de)存在保障了粉末(mo)(mo)(mo)的(de)(de)均(jun)(jun)勻排布從而可消除毛(mao)坯微(wei)觀組(zu)織(zhi)上的(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，進而使燒結制品(pin)密(mi)(mi)(mi)(mi)度(du)(du)可達到(dao)其材(cai)料的(de)(de)理論密(mi)(mi)(mi)(mi)度(du)(du)。一(yi)般情況(kuang)下壓制產品(pin)的(de)(de)密(mi)(mi)(mi)(mi)度(du)(du)最高(gao)只能達到(dao)理論密(mi)(mi)(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)85%。制品(pin)高(gao)的(de)(de)致密(mi)(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)(xing)可使強(qiang)度(du)(du)增加、韌性(xing)(xing)(xing)加強(qiang)，延展性(xing)(xing)(xing)、導電(dian)導熱(re)性(xing)(xing)(xing)得(de)到(dao)改善(shan)、磁性(xing)(xing)(xing)能提(ti)高(gao)。效率高(gao)，易于(yu)實現大(da)批量和規模化生產。

MIM技術使用的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬模(mo)(mo)具(ju)，其(qi)壽(shou)命和(he)(he)工(gong)程塑(su)料注射成(cheng)型(xing)具(ju)模(mo)(mo)具(ju)相當。由于(yu)使用金(jin)(jin)(jin)屬模(mo)(mo)具(ju)，適(shi)合(he)(he)(he)于(yu)零件的(de)(de)(de)大(da)量生(sheng)(sheng)產。由于(yu)利用注射機成(cheng)型(xing)產品(pin)毛(mao)坯，極大(da)地提(ti)高了(le)生(sheng)(sheng)產效率，降低(di)了(le)生(sheng)(sheng)產成(cheng)本，而(er)(er)且注射成(cheng)型(xing)產品(pin)的(de)(de)(de)一致性、重復(fu)性好(hao)，從而(er)(er)為大(da)批量和(he)(he)規模(mo)(mo)化工(gong)業生(sheng)(sheng)產提(ti)供了(le)保證。適(shi)用材料范圍寬，應(ying)用領域(yu)廣闊(>鐵基(ji)，低(di)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，高速鋼，不銹(xiu)鋼，克閥合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，硬(ying)質合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)>)。

可(ke)(ke)用(yong)于注射成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)材(cai)(cai)(cai)料非常廣泛，原則(ze)上任(ren)何可(ke)(ke)高溫(wen)澆結的(de)粉末(mo)材(cai)(cai)(cai)料均可(ke)(ke)由MIM工藝造成(cheng)(cheng)零件(jian)，包括(kuo)了(le)傳(chuan)統制(zhi)造工藝中的(de)難(nan)加工材(cai)(cai)(cai)料和高熔點材(cai)(cai)(cai)料。此外，MIM也可(ke)(ke)以根據用(yong)戶(hu)的(de)要求進行材(cai)(cai)(cai)料配方研究(jiu)，制(zhi)造任(ren)意(yi)組合(he)的(de)合(he)金材(cai)(cai)(cai)料，將復合(he)材(cai)(cai)(cai)料成(cheng)(cheng)型(xing)為零件(jian)。注射成(cheng)(cheng)型(xing)制(zhi)品的(de)應用(yong)領域已遍(bian)及國(guo)民經(jing)濟各領域，具有廣闊的(de)市場前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及(ji)其輔助(zhu)設施：如打印機零件、磁(ci)芯(xin)、撞針軸銷(xiao)、驅動零件；

2、工(gong)(gong)具：如鉆(zhan)頭(tou)(tou)、刀頭(tou)(tou)、噴嘴、槍鉆(zhan)、螺旋銑刀、沖(chong)頭(tou)(tou)、套筒、扳手(shou)、電(dian)工(gong)(gong)工(gong)(gong)具，手(shou)工(gong)(gong)具等；

3、家用器具：如表殼、表鏈(lian)、電動牙刷、剪刀、風扇、高爾夫(fu)球頭、珠(zhu)寶鏈(lian)環、圓(yuan)珠(zhu)筆卡箍、刃具刀頭等零部件；

4、醫(yi)療機械用(yong)零(ling)件：如(ru)牙矯形(xing)架、剪刀(dao)、鑷子；

5、軍用(yong)零(ling)件(jian)：導彈尾翼(yi)、槍支零(ling)件(jian)、彈頭、藥型罩、引信用(yong)零(ling)件(jian)；

6、電器(qi)用(yong)零件：電子(zi)封裝，微型馬(ma)達、電子(zi)零件、傳感(gan)器(qi)件；

7、機(ji)械(xie)(xie)用零件：如(ru)松棉機(ji)、紡織(zhi)機(ji)、卷邊機(ji)、辦公(gong)機(ji)械(xie)(xie)等；

8、汽(qi)車船舶用零件：如離(li)合(he)器(qi)內(nei)環、拔叉套、分配器(qi)套、汽(qi)門(men)導管、同步轂、安全(quan)氣(qi)囊件等。