金屬粉末注塑成型技術(shù)

1、金屬粉末注塑成型技術(shù)金屬粉末注射成型技術(shù)(MetalPowder※※※※ctionMolding，簡稱MIM)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術(shù)。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(～150℃)用注射成形機注入模腔內(nèi)固化成形，然后用化學(xué)或熱分解的方法將成形坯中的粘結(jié)劑脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。與傳統(tǒng)工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異，

2、生產(chǎn)成本低等特點，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子信息工程、生物醫(yī)療器械、辦公設(shè)備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵器及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。因此，國際上普遍認為該技術(shù)的發(fā)展將會導(dǎo)致零部件成形與加工技術(shù)的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀的成形技術(shù)”。美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術(shù)，并得到迅速推廣。特別是八十年代中期，這項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來更獲

3、得突飛猛進的發(fā)展，每年都以驚人的速度遞增。到目前為止，美國、西歐、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極，并且表現(xiàn)突出，許多大型株式會社均參與MIM工業(yè)的推廣，這些公司包括有太平洋金屬、三菱制鋼、川崎制鐵、神戶制鋼、住友礦山、精工愛普生、大同特殊鋼等。目前日本有四十多家專業(yè)從事MIM產(chǎn)業(yè)的公司，其MIM工業(yè)產(chǎn)品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國。到目前為止，全球已有百余家公司從事

4、該項技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作，MIM技術(shù)也因此成為新型制造業(yè)中最為活躍的前沿技術(shù)領(lǐng)域，被世界冶金行業(yè)的開拓性技術(shù)，代表著粉末冶金技術(shù)發(fā)展的主方向MIM技術(shù)金屬粉末注射成型技術(shù)是集塑料成型工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科透與交叉的產(chǎn)物，利用模具可注射成型坯件并通過燒結(jié)快速制造高密度、高精度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件，能夠快速準確地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)、功能特性的制品，并可直接批量生產(chǎn)出零件，是制造技術(shù)行業(yè)

5、一次新的變革。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品、材質(zhì)不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的缺點，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜以及具有特殊要求的金屬零件。工藝流程粘結(jié)劑→混煉→注射成形→脫脂→燒結(jié)→后處理粉末金屬粉末MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5~20μm；從理論上講，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)。而傳統(tǒng)的粉末冶金工藝則采用大于40μ

6、m的較粗的粉末。有機膠粘劑有機膠粘劑作用是粘接金屬粉末顆粒，使混合料在注射機料筒中加熱具有流變性和潤滑性，也就是說帶動粉末流動的載體。因此，粘接劑的選擇是整個粉末的載體。因此，粘拉選擇是整個粉末注射成型的關(guān)鍵。對有機粘接劑要求：1.用量少，用較少的粘接劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；2.不反應(yīng)，在去除粘接劑的過程中與金屬粉末不起任何化學(xué)反應(yīng)；3.易去除，在制品內(nèi)不殘留碳。混料把金屬粉末與有機粘接劑均勻摻混在一起，使各種原料成為注射成型用混

7、合料?；旌狭系木鶆虺潭戎苯佑绊懫淞鲃有裕蚨绊懽⑸涑尚凸に噮?shù)，以至最終材料的密度及其它性能。注射成形本步工藝過程與塑料注射成型工藝過程在原理上是一致的，其設(shè)備條件寸公差一般保持在0.10.3左右。特別對于降低難于進行機械加工的硬質(zhì)合金的加工成本，減少貴重金屬所加工損失尤其具有重要意義。制品微觀組織均勻、密度高、性能好在壓制過程中由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力分布非常不均勻，也就導(dǎo)致了壓制毛坯在微觀組織上的不均

8、勻，這樣就會造成壓制粉末冶金件在燒結(jié)過程中收縮不均勻，因此不得不降低燒結(jié)溫度以減少這種效應(yīng)，從而使制品孔隙度大、材料致密性差、密度低，嚴重影響制品的機械性能。反之注射成型工藝是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保障了粉末的均勻排布從而可消除毛坯微觀組織上的不均勻，進而使燒結(jié)制品密度可達到其材料的理論密度。一般情況下壓制產(chǎn)品的密度最高只能達到理論密度的85%。制品高的致密性可使強度增加、韌性加強，延展性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性得到改善、磁性能提高。效率高

9、，易于實現(xiàn)大批量和規(guī)?；a(chǎn)MIM技術(shù)使用的金屬模具，其壽命和工程塑料注射成型具模具相當。由于使用金屬模具，MIM適合于零件的大量生產(chǎn)。由于利用注射機成型產(chǎn)品毛坯，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且注射成型產(chǎn)品的一致性、重復(fù)性好，從而為大批量和規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)提供了保證。適用材料范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊(鐵基，低合金，高速鋼，不銹鋼，克閥合金，硬質(zhì)合金)可用于注射成型的材料非常廣泛，原則上任何可高溫澆結(jié)的粉末材料均可由MIM工藝造成零

10、件，包括了傳統(tǒng)制造工藝中的難加工材料和高熔點材料。此外，MIM也可以根據(jù)用戶的要求進行材料配方研究，制造任意組合的合金材料，將復(fù)合材料成型為零件。注射成型制品的應(yīng)用領(lǐng)域已遍及國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。注射成型制品的性能與成本分析MIM工藝采用微米級細粉末，既能加速燒結(jié)收縮，有助于提高材料的力學(xué)性能，延長材料的疲勞壽命，又能改善耐、抗應(yīng)力腐蝕及磁性能。表1中列出一些MIM材料的基本性能。材料密度gcm3硬度拉伸強度MPa彎曲強度

11、MPa延伸率%矯頑力(Acm)鐵基合金98Fe2Ni7.4187HRB5525.592Fe8Ni7.5088HRB560895.5Fe2NiCu0.5Mo7.4099HRB6823.3不銹鋼3047.4242HRB520203167.6042HRB52020硬質(zhì)合金YG614.601460173YG814.501680124YT1510.451140117鎢合金90%W17.90320HV30920693%W18.30310HV3090