五金結(jié)構(gòu)件-粉末冶金

金屬粉末注射成型技術(shù)（metal Injection Molding，簡(jiǎn)稱MIM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)科相互滲透與交叉的產(chǎn)物，利用模具可注射成型坯件并通過(guò)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(zhǔn)確的將設(shè)計(jì)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)一次新的變革。MIM的發(fā)展進(jìn)程20世紀(jì)70年代，美國(guó)學(xué)者Wiech首先開(kāi)發(fā)出一種對(duì)金屬粉末進(jìn)行注射成形的粉末冶金工藝。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無(wú)切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品密度低、材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能低、不易成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，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。

MIM工藝中的固相燒結(jié)和液相燒結(jié)

在金屬注射成形工藝中，燒結(jié)是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是將脫脂后的多孔坯件進(jìn)行致密化的過(guò)程。粉末冶金生胚強(qiáng)度的概念粉末冶金生坯強(qiáng)度是指冷壓的粉末壓坯的機(jī)械強(qiáng)度。燒結(jié)過(guò)程中溫度和時(shí)間的把握直接影響到最終成品的性能，在該工藝中，名副其實(shí)需要掌握好火候的就是這個(gè)環(huán)節(jié)。脫脂后的坯件在進(jìn)行燒結(jié)時(shí)粉末在低于其主要組成成分的溫度下通過(guò)原子前一來(lái)完成粉末顆粒間的聯(lián)結(jié)，減少顆粒間的空隙，從而達(dá)到致密化的目的。在MIM工藝中，致密化后的坯件還是會(huì)具有人們事先設(shè)計(jì)好的與注射模具相符的形狀，只是經(jīng)過(guò)燒結(jié)變得具有了一定強(qiáng)度和性能，可以承受一定的外力，不會(huì)像剛脫完脂的坯件那樣多孔易碎。

曾經(jīng)有人從兩個(gè)方面總結(jié)MIM燒結(jié)的特點(diǎn)，從宏觀來(lái)看，坯件整體的氣孔率下降、坯件的致密度提高，從微觀來(lái)看，粉末顆粒的原子發(fā)生里質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)移，使粉末不需要粘結(jié)劑的作用便可產(chǎn)生顆粒間的粘結(jié)來(lái)保持一定的形狀和性能。

燒結(jié)的原理就是在一定的溫度下，利用熱的力量刺激粉末的原子使其發(fā)生物理位置的遷移，將粉體狀的坯件變成顆粒聯(lián)結(jié)緊密的塊狀的坯件。以及常州精研科技股份有限公司，是國(guó)內(nèi)最先上市的MIM企業(yè)代表。由此可以看出溫度對(duì)于燒結(jié)的重要性，從理論上來(lái)講，溫度越高，燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的原子遷移運(yùn)動(dòng)越迅速，從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的原子的量也就越多，燒結(jié)過(guò)程也就進(jìn)行得越快。

在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，人們會(huì)經(jīng)常提到兩個(gè)詞：固相燒結(jié)和液相燒結(jié)，其實(shí)這沒(méi)有什么費(fèi)解的，關(guān)于二者的區(qū)別，簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)就是根據(jù)燒結(jié)溫度不同，固相燒結(jié)就是燒結(jié)溫度低于所有組成成分的熔點(diǎn)，而液相燒結(jié)則是燒結(jié)溫度低于主要組成成分的熔點(diǎn)。三、空氣氣氛：這種燒結(jié)氣氛主要是在燒結(jié)爐內(nèi)通過(guò)一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結(jié)，一般在金屬?gòu)?fù)合材料和陶瓷材料的燒結(jié)制品中應(yīng)用。同時(shí)這兩種燒結(jié)方法又有一個(gè)共同點(diǎn)：都是不施加外部壓力的情況下進(jìn)行的。

因此，固相燒結(jié)和液相燒結(jié)又被成為無(wú)壓燒結(jié)，這主要是相對(duì)于熱壓、熱鍛、熱等靜壓等加壓燒結(jié)方法而言的。在MIM工藝中一般都是采用無(wú)壓燒結(jié)的方法進(jìn)行坯件的燒結(jié)。

國(guó)內(nèi)當(dāng)前粉末冶金零件行業(yè)的挑戰(zhàn)

當(dāng)前粉末冶金零件行業(yè)和企業(yè)面臨嚴(yán)峻的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。其基本工藝過(guò)程是：首先將固體粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機(jī)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。整個(gè)行業(yè)處于發(fā)展中的緊要關(guān)頭。近幾年來(lái)，市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，粉末冶金零件行業(yè)和企業(yè)發(fā)展很快。但是，企業(yè)長(zhǎng)期處于“上擠下壓”的環(huán)境中。原輔材料大幅度漲價(jià)，而主機(jī)廠不斷降價(jià)。使企業(yè)的利潤(rùn)空間受到巨大沖擊，生存面臨嚴(yán)重考驗(yàn)。隨著原輔材料開(kāi)始大幅度漲價(jià)，使原本十分脆弱的企業(yè)利潤(rùn)雪上加霜。國(guó)內(nèi)粉末冶金零件廠的產(chǎn)品價(jià)格出現(xiàn)了更大偏移。

　　為促進(jìn)粉末冶金行業(yè)和諧健康持續(xù)發(fā)展，遵循科學(xué)發(fā)展觀，營(yíng)造公平公正的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，保護(hù)企業(yè)利益，維護(hù)粉末冶金制品行業(yè)形象，提倡全行業(yè)共同努力，克服困難，度過(guò)難關(guān)。

　　首先，產(chǎn)業(yè)要加強(qiáng)廠際合作，加強(qiáng)交流溝通，穩(wěn)定各自市場(chǎng)份額，反對(duì)行業(yè)內(nèi)部采取不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)行為。團(tuán)結(jié)協(xié)作，相互尊重，共同進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)雙贏。

　　其次，鑒于當(dāng)前形勢(shì)，根據(jù)國(guó)際慣例，建議各會(huì)員單位根據(jù)本企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備、所用原料、批量大小等具體情況，在與使用單位充分協(xié)商的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高產(chǎn)品銷售價(jià)格。若今后原輔材料繼續(xù)上漲，粉末冶金產(chǎn)品價(jià)格還可以隨時(shí)上調(diào)。

　　各企業(yè)在加強(qiáng)自身管理，加強(qiáng)工藝技術(shù)改進(jìn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，盡可能挖掘企業(yè)內(nèi)部潛力，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)粉末冶金行業(yè)更好更快發(fā)展的同時(shí)，為客戶提供性價(jià)比更高的產(chǎn)品與服務(wù)。

金屬粉末顆粒狀及制造方法對(duì)mim公工藝的影響

MIM是一種將傳統(tǒng)粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑成形技術(shù)結(jié)合而成的新型金屬成形工藝。金屬注射成形工藝對(duì)于金屬粉末的選擇有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)榉勰╊w粒的形狀可以左右制品的質(zhì)量。

好的金屬喂料才可以成形好的產(chǎn)品，而好的粉末會(huì)成就好的金屬喂料，這也就是說(shuō)金屬粉末的好壞影響著MIM制品的性能。那么怎樣才算是好的金屬粉末呢?

行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和行業(yè)專家的理論研究發(fā)現(xiàn)，越是粒度細(xì)小、顆粒均勻、接近球狀的粉末顆粒越適合制造喂料，這樣的粉末制成的喂料在后續(xù)的制品成形過(guò)程中流動(dòng)性良好，有利于整個(gè)MIM工藝的順利完成，而且脫粘容易，脫粘后的坯件在燒結(jié)過(guò)程中收縮均勻且程度較小。近些年，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)三角地區(qū)通過(guò)對(duì)MIM技術(shù)的引入，隨著不斷地探索實(shí)踐，已經(jīng)成功運(yùn)用到汽車零部件、3C數(shù)碼類、醫(yī)用器械、工具鎖類等多個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。

但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于成本、技術(shù)等多方面因素影響，用來(lái)生產(chǎn)喂料的金屬粉末原料并不都是“很好”的。金屬注射成型產(chǎn)品燒結(jié)出來(lái)后，因?yàn)楦鞣N原因，表面的光潔度相對(duì)比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細(xì)小的不銹鋼粉粒黏著在產(chǎn)品表面。甚至是我們認(rèn)為好的粉末原料也難免因?yàn)槌尚尾考男螤畈灰妆３侄绊懙組IM成形工藝的效果。例如金屬注射成形工藝中用到的鋼粉雖然是球形的，粒度大小也符合工藝要求，但是因?yàn)轭w粒間的咬合力小，制品形狀很難維持。

于是人們就想，那把球形的粉末換成不規(guī)則形狀的會(huì)不會(huì)好一點(diǎn)呢?事實(shí)證明，這種改變雖然增加了顆粒間的咬合力，但是卻不能使金屬喂料在加熱狀態(tài)下還能保持較好的流動(dòng)性，減弱了制品的均勻性，嚴(yán)重影響到MIM坯件的脫粘和燒結(jié)環(huán)節(jié)，以致影響最終的制品性能和成品率。八、拋光拋光：利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。

可見(jiàn)想要獲得性能、形狀穩(wěn)定的制品還要另想改善措施，目前制造金屬喂料使用的金屬粉末一般分為兩種：氣霧化粉末和水霧化粉末。這兩種粉末形狀性質(zhì)迥異，單獨(dú)用哪種都不能獲得好的喂料。

氣霧化粉中加入水霧化粉可提高注射成形件的形狀保持能力,降低各向異性收縮。若混合粉的自然坡度角小,則說(shuō)明顆粒間的相互作用小,所制部件在燒結(jié)后各向異性收縮較大。氣霧化粉含量大的試樣,脫粘后易于坍塌。黑色金屬表面經(jīng)“發(fā)藍(lán)”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。使用水霧化粉末,可保持形狀而不損害其力學(xué)性能。顆粒的不規(guī)則形狀影響混合粉的燒結(jié)性,使用較大比例的水霧化粉可促進(jìn)致密化。

綜上所述，金屬粉末顆粒形狀對(duì)MIM工藝的影響是根源性和最終性的，選擇合適的金屬粉末制成合適的金屬喂料對(duì)成形高質(zhì)量的MIM制品至關(guān)重要。