五金結構件-粉末冶金

金屬粉末注射成型技術（metal Injection Molding，簡稱MIM技術）是集塑料成型工藝學、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學科相互滲透與交叉的產物，利用模具可注射成型坯件并通過燒結快速制造高密度、高精度、三維復雜形狀的結構零件，能夠快速準確的將設計思想物化為具有一定結構、功能特性的制品并可直接批量生產出零件，是制造技術行業(yè)一次新的變革。工藝流程：前處理→無青堿銅→無青白銅錫→鍍鉻技術特點：優(yōu)點：1、鍍層光澤度高，高品質金屬外觀。該工藝技術不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優(yōu)點，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品密度低、材質不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復雜結構的缺點，特別適合于大批量生產小型、復雜以及具有特殊要求的金屬零件。

MIM如何選擇粘結劑

粘結劑是MIM技術的核心，MIM與常規(guī)粉末冶金方法相比的一個重要差異即粘結劑含量高。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。

MIM用粘結劑應滿足如下要求：

與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應；射出溫度范圍內粘度變化不大，但冷卻時粘度變化速度快不易粘模；用量少，用較少的粘結劑能使混合料產生較好的流變性；

粘結劑的選擇十分關鍵，若粘結劑選擇不當可能產生以下缺陷：

粘結劑是怎么分類的？

一個實用的粘結劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨特的功能，按照功能可以分為主要粘結劑、次要粘結劑和添加劑這幾種。氫氣在一定的溫度條件下具有很強的滲透性，是一種化學活性較強的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結中作為保護氣氛。根據(jù)粘結劑體系中主要粘結劑組元及其性質可以把粘結劑體系分為熱塑性粘結劑、熱固性粘結劑、凝膠體系和水溶性粘結劑以及特殊體系等。

其中，熱塑性粘結劑應用最廣泛，分為石蠟基粘結劑、油基粘結劑、聚合物基粘結劑等。下表列出了幾種主要MIM粘結劑體系的優(yōu)缺點 ：

熱塑性粘結劑一般由高分子聚合物、低分子物質以及必要的添加劑組成（石蠟基粘結劑、油基粘結劑等分類是根據(jù)低分子物質來區(qū)分的）。各組成部分作用如下：

高分子聚合物：黏度高，強度高，在注射后及脫脂過程中保持坯塊形狀低分子物質：粘度低，流動性好，脫脂過程中能在較低溫度下首先被脫除，在坯塊中留下連通空隙，有利于后期快速熱熔脂的進行添加劑：改善應力、降低粘度、增加潤濕性或潤滑性等

粉末注射成型技術彎道超車

粉末注射成型適用不銹鋼，鐵基合金，磁性材料，鎢合金，硬質合金，精細陶瓷等系列。所制備的零件廣泛應用于航空航天工業(yè)、汽車業(yè)、兵工業(yè)、醫(yī)用器械、機械行業(yè)、日用品等領域。那么粉末注射成型和其他成形工藝特點的比較，哪個更具優(yōu)勢呢?

　　(一)與傳統(tǒng)粉末冶金工藝比較

　　粉末注射成型作為一種制造高質量精密零件的近凈成形技術，具有常規(guī)粉末冶金方法無法比擬的優(yōu)勢。在小批量生產的情況下，粉末冶金齒輪的生產成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。MIM能制造許多具有復雜形狀特征的零件：如各種外部切槽，外螺紋，錐形外表面，交叉通孔、盲孔，凹臺與鍵銷，加強筋板，表面滾花等等，具有以上特征的零件都是無法用常規(guī)粉末冶金方法得到的。

　　(二)與比精密鑄造比較

　　精密鑄造對于熔點相對較低的金屬或合金，精密鑄造也可以成形三維復雜形狀的零件。但對于難熔金屬和合金、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷等卻無能為力，這是精密鑄造的本質所決定的。另外，對于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密鑄造是十分困難或不可行的。

　　(三)與機加工比較

　　傳統(tǒng)機械加工法，近來靠自動化而提升其加工能力，在效率和精度上有極大的進步，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工(車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等)完成零件形狀的方式。

　　機械加工方法的加工精度遠優(yōu)于其他加工方法，但是因為材料的有效利用率低，且其形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反的，粉末注射成型可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對于小型、高難度形狀的精密零件的制造，粉末注射成型工藝比較機械加工而言，其成本較低且效率高，具有很強的競爭力。粉末燒結氣氛是指粉末冶金制品在燒結時，燒結爐內的實際氣氛，常用的燒結氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。MIM技術彌補了傳統(tǒng)加工方法在技術上的不足或無法制作的缺憾，并非與傳統(tǒng)加工方法競爭。粉末注射成型技術可以在傳統(tǒng)加工方法無法制作的零件領域發(fā)揮其特長。

我國近十年來粉末冶金成形新技術綜述

粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發(fā)展前沿。

   目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。

   一、溫壓技術

   溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發(fā)展起來的一項新技術，可生產出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。69%，熔點約為1227度，晶體結構復雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。

   與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。3%，如果產品要求的公差很嚴格，MIM燒結件就需要二次加工，如CNC，數(shù)控車等，MIM的成本也趨向于增加，需要評估比較。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產品精度高，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。5倍，同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性，因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產復雜的摩擦傳動用同步齒環(huán)，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環(huán)體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動溫壓技術

   流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項極具潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。

   WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。