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(xing)(xing)(xing)技(ji)術(shu)是集塑料(liao)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)工(gong)藝(yi)學(xue)、高分(fen)子化(hua)學(xue)、粉(fen)末冶金(jin)(jin)(jin)工(gong)藝(yi)學(xue)和金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)學(xue)等多學(xue)科透與交叉(cha)的產(chan)物，利(li)用模(mo)具可注射(she)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)坯件并通(tong)過(guo)燒結(jie)快(kuai)速(su)制(zhi)造高密(mi)度(du)、高精度(du)、三維復雜(za)形(xing)狀的結(jie)構零(ling)件，能(neng)夠快(kuai)速(su)準確地將設(she)計思想物化(hua)為具有一(yi)定結(jie)構、功能(neng)特性的制(zhi)品，并可直接批量生產(chan)出零(ling)件，是制(zhi)造技(ji)術(shu)行業一(yi)次新的變(bian)革。該工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)不僅(jin)具有常規粉(fen)末冶金(jin)(jin)(jin)工(gong)藝(yi)工(gong)序少、無切削或少切削、經濟效益高等優點(dian)，而且(qie)克(ke)服了(le)傳統粉(fen)末冶金(jin)(jin)(jin)工(gong)藝(yi)制(zhi)品、材(cai)質不均勻、機械性能(neng)低、不易成(cheng)型(xing)(xing)(xing)薄壁、復雜(za)結(jie)構的缺(que)點(dian)，特別適合于大批量生產(chan)小型(xing)(xing)(xing)、復雜(za)以及(ji)具有特殊(shu)要求(qiu)的金(jin)(jin)(jin)屬零(ling)件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結(jie)劑→混煉→注射成形→脫脂→燒結(jie)→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工(gong)藝所用(yong)金屬(shu)粉(fen)末(mo)(mo)顆(ke)粒尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從(cong)理論上講，顆(ke)粒越細(xi)，比(bi)表(biao)面積也越大，易于(yu)(yu)成型(xing)和(he)燒結。而傳統的粉(fen)末(mo)(mo)冶金工(gong)藝則采(cai)用(yong)大于(yu)(yu)>40>μ>m>的較粗的粉(fen)末(mo)(mo)。>

2、有機膠粘劑

有機膠粘劑作(zuo)用(yong)是粘接(jie)金(jin)屬粉末(mo)顆粒，使混合料(liao)(liao)在(zai)注射(she)機料(liao)(liao)筒中加熱(re)具有流變性(xing)和潤滑性(xing)，也就是說帶動(dong)粉末(mo)流動(dong)的(de)載體(ti)。因此(ci)，粘接(jie)劑的(de)選擇是整個(ge)粉末(mo)的(de)載體(ti)。因此(ci)，粘拉選擇是整個(ge)粉末(mo)注射(she)成型的(de)關鍵(jian)。對有機粘接(jie)劑要求：

1）用量少(shao)，用較少(shao)的粘接劑(ji)能使混合(he)料產生較好(hao)的流變性；

2）不反應，在(zai)去除粘接(jie)劑的過(guo)程中與金屬粉末不起任(ren)何化學(xue)反應；

3）易去除(chu)，在(zai)制品內不(bu)殘留碳(tan)。

3、混料

把金(jin)屬粉(fen)末與有機(ji)粘接劑均勻摻(chan)混在一起(qi)，使(shi)各種原料(liao)(liao)(liao)成(cheng)為(wei)注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)用(yong)混合料(liao)(liao)(liao)。混合料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)均勻程度(du)直接影(ying)響其流(liu)動性(xing)，因而(er)影(ying)響注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)工(gong)藝參數，以至最終材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)密度(du)及其它性(xing)能。注(zhu)射(she)成(cheng)形本(ben)步工(gong)藝過(guo)(guo)程與塑料(liao)(liao)(liao)注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)工(gong)藝過(guo)(guo)程在原理(li)上是一致的(de)(de)(de)，其設備條件也(ye)基本(ben)相同。在注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)過(guo)(guo)程中(zhong)，混合料(liao)(liao)(liao)在注(zhu)射(she)機(ji)料(liao)(liao)(liao)筒(tong)內被加(jia)熱成(cheng)具有流(liu)變性(xing)的(de)(de)(de)塑性(xing)物料(liao)(liao)(liao)，并在適當(dang)的(de)(de)(de)注(zhu)射(she)壓力下(xia)注(zhu)入模具中(zhong)，成(cheng)型(xing)出毛(mao)坯。注(zhu)射(she)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)毛(mao)坯的(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)上應均勻一致，從而(er)使(shi)制品在燒結(jie)過(guo)(guo)程中(zhong)均勻收縮(suo)。

4、萃取

成型毛(mao)坯(pi)在燒(shao)結(jie)前(qian)必須去除毛(mao)坯(pi)內所含(han)有(you)(you)的(de)有(you)(you)機(ji)粘接劑(ji)，該過(guo)程稱為萃(cui)取。萃(cui)取工藝必須保證粘接劑(ji)從毛(mao)坯(pi)的(de)不同部(bu)位沿著顆料之間(jian)的(de)微小通道逐漸地排(pai)出，而(er)不降(jiang)低(di)毛(mao)坯(pi)的(de)強度。粘結(jie)劑(ji)的(de)排(pai)除速率(lv)一般遵循擴散方(fang)程。燒(shao)結(jie)燒(shao)結(jie)能使多孔的(de)脫脂毛(mao)坯(pi)收縮至密(mi)化成為具有(you)(you)一定組(zu)織和(he)性能的(de)制品(pin)。盡管制品(pin)的(de)性能與燒(shao)結(jie)前(qian)的(de)許(xu)多工藝因素有(you)(you)關，但在許(xu)多情(qing)況下，燒(shao)結(jie)工藝對最終制品(pin)的(de)金(jin)相組(zu)織和(he)性能有(you)(you)著很大、甚至決定性的(de)影響。

5、后處理

對于尺寸(cun)要(yao)求較(jiao)為精密的零件(jian)，需要(yao)進行必要(yao)的后(hou)處(chu)理(li)。這(zhe)工序與常(chang)規金屬制(zhi)品(pin)的熱處(chu)理(li)工序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工(gong)藝與其(qi)它(ta)加工(gong)工(gong)藝的對比

MIM使用(yong)的(de)原(yuan)料粉末粒徑(jing)在(zai)>2-15>μ>m>，而(er)傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)粉末冶金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)原(yuan)粉粉末粒徑(jing)大多(duo)在(zai)>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝(yi)的(de)成(cheng)品密度(du)(du)高(gao)(gao)，原(yuan)因是使用(yong)微細粉末。>MIM>工(gong)藝(yi)具有(you)傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)粉末冶金(jin)(jin)(jin)(jin)工(gong)藝(yi)的(de)優點(dian)，而(er)形狀上自由度(du)(du)高(gao)(gao)是傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)粉末冶金(jin)(jin)(jin)(jin)所不能(neng)達到的(de)。傳(chuan)統(tong)(tong)(tong)粉末冶金(jin)(jin)(jin)(jin)限于模具的(de)強度(du)(du)和填充密度(du)(du)，形狀大多(duo)為(wei)二(er)維圓(yuan)柱型。

傳統的(de)精密(mi)鑄(zhu)造脫燥工(gong)(gong)(gong)藝為一種制(zhi)作復(fu)雜形狀產品極有(you)效的(de)技術(shu)，近(jin)年使用陶心(xin)輔(fu)助(zhu)可(ke)以(yi)完成(cheng)(cheng)狹縫、深孔穴的(de)成(cheng)(cheng)品，但是礙(ai)于陶心(xin)的(de)強度(du)(du)，以(yi)及鑄(zhu)液的(de)流動性的(de)限制(zhi)，該工(gong)(gong)(gong)藝仍有(you)某些技術(shu)上的(de)困難。一般而言，此工(gong)(gong)(gong)藝制(zhi)造大(da)、中型(xing)零件較為合適(shi)，小型(xing)而復(fu)雜形狀的(de)零件則以(yi)MIM>工(gong)(gong)(gong)藝較為合適(shi)。比較項目制(zhi)造工(gong)(gong)(gong)藝>MIM>工(gong)(gong)(gong)藝傳統粉末冶金工(gong)(gong)(gong)藝粉末粒(li)徑>(>μ>m)2-1550-100>相對密(mi)度(du)(du)>(%)95-9880-85>產品重(zhong)量>(g)>小于或等于>400>克(ke)>10->數百產品形狀三維復(fu)雜形狀二維簡單(dan)形狀機械性能優劣。

MIM制(zhi)程和(he)傳(chuan)統(tong)粉(fen)末冶金法的(de)(de)比較壓鑄工(gong)藝用(yong)在鋁和(he)鋅合金等熔點低、鑄液(ye)流動性(xing)良好的(de)(de)材料。此工(gong)藝的(de)(de)產品因(yin)材料的(de)(de)限制(zhi)，其強(qiang)度(du)、耐(nai)磨性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)均有限度(du)。>MIM>工(gong)藝可以加工(gong)的(de)(de)原材料較多。

精(jing)密(mi)鑄造(zao)(zao)工(gong)藝(yi)，雖然在(zai)近年來(lai)其產品的(de)精(jing)度和復雜度均提高，但(dan)仍比(bi)不上脫蠟工(gong)藝(yi)和MIM>工(gong)藝(yi)，粉末鍛(duan)造(zao)(zao)是一(yi)(yi)項重要的(de)發展，已適用(yong)于連(lian)桿的(de)量產制造(zao)(zao)。但(dan)是一(yi)(yi)般而言，鍛(duan)造(zao)(zao)的(de)工(gong)程(cheng)中熱處(chu)理的(de)成本和模具的(de)壽命還是有問題，仍待進一(yi)(yi)步解決(jue)。

傳(chuan)統機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)法、近來(lai)靠自動(dong)化而提升(sheng)其(qi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)能力，在效果(guo)和精度上有(you)(you)極(ji)大的(de)(de)進步，但是(shi)基本(ben)的(de)(de)程序上仍脫不(bu)(bu)開(kai)逐步加(jia)(jia)工(gong)(gong)(>車削、刨(bao)、銑、磨、鉆孔(kong)、拋光(guang)等>)來(lai)完成(cheng)零件形狀(zhuang)的(de)(de)方式。機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)方法的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)精度遠(yuan)優(you)于其(qi)他加(jia)(jia)工(gong)(gong)方法，但是(shi)因為材料(liao)的(de)(de)有(you)(you)效利用(yong)率低，且其(qi)形狀(zhuang)的(de)(de)完成(cheng)受限于設備與刀具(ju)、有(you)(you)些零件無法用(yong)機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)完成(cheng)。相(xiang)反(fan)，MIM可以有(you)(you)效利用(yong)材料(liao)，不(bu)(bu)受限制(zhi)，對(dui)于小型、高難(nan)度形狀(zhuang)的(de)(de)精密零件的(de)(de)制(zhi)造。MIM工(gong)(gong)藝比較(jiao)機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)而言，其(qi)成(cheng)本(ben)較(jiao)低且效率高，具(ju)有(you)(you)很強的(de)(de)競爭力。

MIM技術(shu)(shu)并非(fei)與(yu)傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)競爭，而(er)是彌補傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)在(zai)(zai)技術(shu)(shu)上(shang)的(de)(de)不(bu)足或無法(fa)制(zhi)作的(de)(de)缺陷。>MIM>技術(shu)(shu)可以(yi)在(zai)(zai)傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)制(zhi)作的(de)(de)零(ling)件(jian)領(ling)域上(shang)發(fa)揮其特長MIM工(gong)藝在(zai)(zai)零(ling)部件(jian)制(zhi)造方(fang)面所具有(you)的(de)(de)技術(shu)(shu)優勢可成型高度(du)復雜結(jie)構的(de)(de)結(jie)構零(ling)件(jian)。

注(zhu)射成型工(gong)藝技(ji)術利用注(zhu)射機注(zhu)射成型產品毛(mao)坯，保證物料充(chong)分充(chong)滿模具型腔，也(ye)就保證了零(ling)件(jian)高(gao)復雜結構的實(shi)現。以(yi)往在傳(chuan)統加工(gong)技(ji)術中先作(zuo)成個別元件(jian)再組(zu)合(he)成組(zu)件(jian)的方式，在使用MIM技(ji)術時可以(yi)考慮整(zheng)合(he)成完(wan)整(zheng)的單(dan)一零(ling)件(jian)，大大減(jian)少步驟、簡化加工(gong)程序。MIM和其他金(jin)屬加工(gong)法(fa)的比較(jiao)制品尺(chi)寸精(jing)度(du)高(gao)，不必進行二次加工(gong)或只需少量精(jing)加工(gong)。

注射成(cheng)型(xing)工藝可直接(jie)成(cheng)型(xing)薄壁、復雜結構件，制(zhi)品形狀已接(jie)近最(zui)終產品要求，零件尺寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左右。特別對于降低(di)難于進行機械(xie)加(jia)工的硬質合金的加(jia)工成(cheng)本，減(jian)少貴重金屬所加(jia)工損(sun)失尤其具有重要意義。制(zhi)品微(wei)觀組織均(jun)勻、密度高、性能好。

在壓制(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)由于模壁與(yu)粉末以及粉末與(yu)粉末之(zhi)間的(de)(de)摩擦力，使(shi)得(de)壓制(zhi)壓力分(fen)布(bu)非常不(bu)均(jun)勻，也就導(dao)致了(le)壓制(zhi)毛(mao)坯(pi)在微觀(guan)組織上(shang)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻，這(zhe)樣就會(hui)造成(cheng)壓制(zhi)粉末冶金(jin)件在燒(shao)結過(guo)程(cheng)中(zhong)收(shou)縮不(bu)均(jun)勻，因此不(bu)得(de)不(bu)降低燒(shao)結溫度(du)(du)以減少(shao)這(zhe)種(zhong)效(xiao)應，從而(er)使(shi)制(zhi)品(pin)(pin)孔(kong)隙度(du)(du)大(da)、材料(liao)致密(mi)性(xing)差、密(mi)度(du)(du)低，嚴重影響(xiang)制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)機械性(xing)能。反之(zhi)注射(she)成(cheng)型工(gong)藝是一種(zhong)流體成(cheng)型工(gong)藝，粘接劑的(de)(de)存在保障(zhang)了(le)粉末的(de)(de)均(jun)勻排布(bu)從而(er)可(ke)消除毛(mao)坯(pi)微觀(guan)組織上(shang)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻，進而(er)使(shi)燒(shao)結制(zhi)品(pin)(pin)密(mi)度(du)(du)可(ke)達到其材料(liao)的(de)(de)理論密(mi)度(du)(du)。一般情(qing)況下壓制(zhi)產品(pin)(pin)的(de)(de)密(mi)度(du)(du)最(zui)高(gao)只能達到理論密(mi)度(du)(du)的(de)(de)85%。制(zhi)品(pin)(pin)高(gao)的(de)(de)致密(mi)性(xing)可(ke)使(shi)強(qiang)度(du)(du)增加(jia)、韌性(xing)加(jia)強(qiang)，延展性(xing)、導(dao)電導(dao)熱性(xing)得(de)到改善、磁性(xing)能提高(gao)。效(xiao)率(lv)高(gao)，易(yi)于實現大(da)批量和規模化生產。

MIM技術使用的金(jin)(jin)屬(shu)模(mo)具，其壽命和工程(cheng)塑料注射成(cheng)型(xing)具模(mo)具相(xiang)當。由于(yu)(yu)使用金(jin)(jin)屬(shu)模(mo)具，適合(he)于(yu)(yu)零件的大量(liang)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)。由于(yu)(yu)利用注射機成(cheng)型(xing)產(chan)(chan)品(pin)毛坯，極大地提(ti)高了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效率，降低了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)成(cheng)本，而(er)且(qie)注射成(cheng)型(xing)產(chan)(chan)品(pin)的一致(zhi)性、重(zhong)復性好，從而(er)為大批量(liang)和規模(mo)化工業(ye)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)提(ti)供了(le)保(bao)證。適用材料范圍寬，應用領(ling)域廣闊(>鐵基，低合(he)金(jin)(jin)，高速鋼(gang)，不銹(xiu)鋼(gang)，克閥合(he)金(jin)(jin)，硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)>)。

可(ke)用于注射成(cheng)型的(de)材(cai)料非常(chang)廣(guang)泛，原則(ze)上(shang)任何(he)可(ke)高溫澆結的(de)粉(fen)末材(cai)料均可(ke)由MIM工藝造成(cheng)零(ling)件，包括了(le)傳統制(zhi)造工藝中的(de)難加工材(cai)料和(he)高熔點材(cai)料。此外，MIM也(ye)可(ke)以根據用戶的(de)要(yao)求進行(xing)材(cai)料配方研究(jiu)，制(zhi)造任意組合的(de)合金(jin)材(cai)料，將復合材(cai)料成(cheng)型為(wei)零(ling)件。注射成(cheng)型制(zhi)品的(de)應用領(ling)(ling)域已(yi)遍及國民經濟(ji)各領(ling)(ling)域，具有廣(guang)闊(kuo)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(fu)助設施(shi)：如(ru)打印機零(ling)件(jian)、磁芯、撞針軸銷(xiao)、驅動零(ling)件(jian)；

2、工(gong)(gong)具(ju)：如鉆頭(tou)、刀頭(tou)、噴(pen)嘴、槍(qiang)鉆、螺旋銑刀、沖頭(tou)、套(tao)筒、扳手、電工(gong)(gong)工(gong)(gong)具(ju)，手工(gong)(gong)具(ju)等；

3、家用(yong)器具：如表殼、表鏈(lian)、電動牙刷(shua)、剪(jian)刀、風扇、高(gao)爾夫球頭、珠寶鏈(lian)環(huan)、圓(yuan)珠筆卡箍、刃具刀頭等(deng)零部件；

4、醫療機械用(yong)零件(jian)：如牙矯(jiao)形架、剪刀、鑷(nie)子；

5、軍用零件(jian)：導(dao)彈尾(wei)翼、槍支零件(jian)、彈頭、藥型罩、引信用零件(jian)；

6、電(dian)器用(yong)零件：電(dian)子封(feng)裝，微型(xing)馬達、電(dian)子零件、傳感器件；

7、機(ji)械(xie)用零(ling)件(jian)：如(ru)松棉(mian)機(ji)、紡織機(ji)、卷(juan)邊機(ji)、辦(ban)公機(ji)械(xie)等；

8、汽車船舶用零件：如離合器內環、拔叉套、分配(pei)器套、汽門(men)導管、同步轂、安全氣囊件等(deng)。