一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射成型技(ji)術是(shi)集塑料成型工藝(yi)(yi)學(xue)(xue)、高(gao)(gao)分(fen)子化學(xue)(xue)、粉末(mo)冶金(jin)(jin)工藝(yi)(yi)學(xue)(xue)和金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料學(xue)(xue)等(deng)多學(xue)(xue)科透與交叉(cha)的(de)產物，利用模具(ju)可注射成型坯(pi)件并(bing)通過(guo)燒(shao)結(jie)快速制造高(gao)(gao)密度(du)、高(gao)(gao)精度(du)、三(san)維復(fu)雜形狀的(de)結(jie)構零件，能夠快速準確地將(jiang)設計思想物化為具(ju)有一定結(jie)構、功能特性的(de)制品，并(bing)可直接(jie)批量生產出零件，是(shi)制造技(ji)術行業(ye)一次新的(de)變革。該工藝(yi)(yi)技(ji)術不(bu)僅(jin)具(ju)有常規粉末(mo)冶金(jin)(jin)工藝(yi)(yi)工序少、無切削(xue)(xue)或少切削(xue)(xue)、經濟效益(yi)高(gao)(gao)等(deng)優(you)點，而且克服了傳統粉末(mo)冶金(jin)(jin)工藝(yi)(yi)制品、材(cai)質不(bu)均勻、機械性能低(di)、不(bu)易成型薄壁(bi)、復(fu)雜結(jie)構的(de)缺點，特別適合于大批量生產小型、復(fu)雜以及(ji)具(ju)有特殊(shu)要求(qiu)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)零件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結劑→混煉→注射成形→脫脂→燒(shao)結→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從理論(lun)上講，顆粒越細，比表(biao)面積也越大，易于成型和燒結。而傳統的粉末冶(ye)金工藝則(ze)采用大于>40>μ>m>的較粗(cu)的粉末。>

2、有機膠粘劑

有機(ji)膠粘劑(ji)作用是粘接金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)顆粒，使混合料在注射機(ji)料筒中加熱具有流變性和潤滑性，也(ye)就是說帶動粉(fen)末(mo)流動的載(zai)體。因此(ci)(ci)，粘接劑(ji)的選擇(ze)(ze)是整(zheng)個(ge)粉(fen)末(mo)的載(zai)體。因此(ci)(ci)，粘拉(la)選擇(ze)(ze)是整(zheng)個(ge)粉(fen)末(mo)注射成型(xing)的關鍵。對(dui)有機(ji)粘接劑(ji)要(yao)求：

1）用量少，用較少的(de)粘接劑能使混合料產生(sheng)較好的(de)流變性(xing)；

2）不反(fan)應，在去除粘接劑的(de)過程中與金屬粉末不起任何化學反(fan)應；

3）易去除，在制品內不殘留碳。

3、混料

把(ba)金屬粉末與(yu)有機粘(zhan)接劑(ji)均(jun)勻(yun)摻混在(zai)(zai)一起，使(shi)各(ge)種原(yuan)料(liao)(liao)(liao)成(cheng)(cheng)為注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型用混合(he)料(liao)(liao)(liao)。混合(he)料(liao)(liao)(liao)的(de)均(jun)勻(yun)程(cheng)度(du)直接影(ying)響其流動性，因而影(ying)響注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型工藝(yi)參數(shu)，以至最終材料(liao)(liao)(liao)的(de)密度(du)及其它(ta)性能。注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)形本步工藝(yi)過程(cheng)與(yu)塑料(liao)(liao)(liao)注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型工藝(yi)過程(cheng)在(zai)(zai)原(yuan)理上(shang)是一致(zhi)的(de)，其設(she)備條(tiao)件也基本相同。在(zai)(zai)注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型過程(cheng)中，混合(he)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)注射(she)(she)(she)(she)機料(liao)(liao)(liao)筒內(nei)被(bei)加熱成(cheng)(cheng)具有流變性的(de)塑性物料(liao)(liao)(liao)，并在(zai)(zai)適當的(de)注射(she)(she)(she)(she)壓力下注入(ru)模具中，成(cheng)(cheng)型出毛坯(pi)。注射(she)(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型的(de)毛坯(pi)的(de)微(wei)觀上(shang)應均(jun)勻(yun)一致(zhi)，從而使(shi)制品在(zai)(zai)燒結過程(cheng)中均(jun)勻(yun)收縮。

4、萃取

成型毛(mao)坯在燒(shao)(shao)結(jie)前必(bi)須去(qu)除毛(mao)坯內(nei)所含有的(de)(de)有機(ji)粘接劑，該過程稱為萃(cui)取。萃(cui)取工藝必(bi)須保證粘接劑從(cong)毛(mao)坯的(de)(de)不(bu)同部位(wei)沿(yan)著顆料之間的(de)(de)微小通道逐漸(jian)地(di)排(pai)出，而不(bu)降(jiang)低毛(mao)坯的(de)(de)強度。粘結(jie)劑的(de)(de)排(pai)除速率一(yi)(yi)般遵循擴散(san)方程。燒(shao)(shao)結(jie)燒(shao)(shao)結(jie)能使多孔(kong)的(de)(de)脫脂毛(mao)坯收(shou)縮至(zhi)密(mi)化成為具有一(yi)(yi)定(ding)組織和性能的(de)(de)制(zhi)品(pin)。盡管制(zhi)品(pin)的(de)(de)性能與燒(shao)(shao)結(jie)前的(de)(de)許(xu)多工藝因素(su)有關(guan)，但在許(xu)多情況下(xia)，燒(shao)(shao)結(jie)工藝對最終制(zhi)品(pin)的(de)(de)金(jin)相(xiang)組織和性能有著很大(da)、甚(shen)至(zhi)決(jue)定(ding)性的(de)(de)影響(xiang)。

5、后處理

對于(yu)尺寸(cun)要求較為(wei)精密的(de)零件，需要進行(xing)必(bi)要的(de)后處理。這工序與常規金屬制品的(de)熱處理工序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝與(yu)其它加工工藝的對比

MIM使用(yong)的(de)原(yuan)料粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)粒徑(jing)(jing)在>2-15>μ>m>，而傳(chuan)(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)冶(ye)金(jin)的(de)原(yuan)粉(fen)(fen)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)粒徑(jing)(jing)大(da)多(duo)在>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)(gong)藝的(de)成品密(mi)度(du)高，原(yuan)因是使用(yong)微細粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)。>MIM>工(gong)(gong)藝具(ju)有傳(chuan)(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)冶(ye)金(jin)工(gong)(gong)藝的(de)優(you)點，而形狀上(shang)自由度(du)高是傳(chuan)(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)冶(ye)金(jin)所不能達到(dao)的(de)。傳(chuan)(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)(mo)冶(ye)金(jin)限(xian)于(yu)模(mo)具(ju)的(de)強度(du)和(he)填(tian)充密(mi)度(du)，形狀大(da)多(duo)為二維圓柱(zhu)型。

傳統的(de)精密(mi)鑄造脫燥工(gong)(gong)藝(yi)(yi)為(wei)一種制(zhi)作復(fu)(fu)雜(za)形(xing)(xing)狀產(chan)品(pin)極有效的(de)技術(shu)，近年使用陶心輔(fu)助可以(yi)完成(cheng)狹縫、深孔穴的(de)成(cheng)品(pin)，但(dan)是礙于陶心的(de)強度(du)，以(yi)及鑄液的(de)流動(dong)性(xing)的(de)限(xian)制(zhi)，該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)仍有某些技術(shu)上的(de)困難。一般而(er)言，此工(gong)(gong)藝(yi)(yi)制(zhi)造大、中型零(ling)(ling)件較(jiao)為(wei)合適，小型而(er)復(fu)(fu)雜(za)形(xing)(xing)狀的(de)零(ling)(ling)件則以(yi)MIM>工(gong)(gong)藝(yi)(yi)較(jiao)為(wei)合適。比較(jiao)項目制(zhi)造工(gong)(gong)藝(yi)(yi)>MIM>工(gong)(gong)藝(yi)(yi)傳統粉末(mo)冶金(jin)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)粉末(mo)粒徑>(>μ>m)2-1550-100>相(xiang)對密(mi)度(du)>(%)95-9880-85>產(chan)品(pin)重量(liang)>(g)>小于或等于>400>克(ke)>10->數百產(chan)品(pin)形(xing)(xing)狀三(san)維(wei)復(fu)(fu)雜(za)形(xing)(xing)狀二維(wei)簡(jian)單形(xing)(xing)狀機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)優劣。

MIM制程和傳(chuan)統粉末冶金法的(de)比較壓(ya)鑄工藝用(yong)在鋁和鋅合(he)金等熔點低、鑄液流(liu)動性(xing)(xing)良好的(de)材料(liao)。此工藝的(de)產品因材料(liao)的(de)限制，其強度、耐磨性(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)均有(you)限度。>MIM>工藝可(ke)以加工的(de)原材料(liao)較多。

精(jing)(jing)密鑄造(zao)(zao)工(gong)藝，雖然在近年(nian)來(lai)其產品的(de)(de)(de)精(jing)(jing)度和復(fu)雜(za)度均提(ti)高，但(dan)仍比不上脫蠟工(gong)藝和MIM>工(gong)藝，粉末(mo)鍛造(zao)(zao)是(shi)(shi)一(yi)項(xiang)重要的(de)(de)(de)發(fa)展，已適用于(yu)連桿(gan)的(de)(de)(de)量(liang)產制造(zao)(zao)。但(dan)是(shi)(shi)一(yi)般而(er)言，鍛造(zao)(zao)的(de)(de)(de)工(gong)程中熱處理(li)的(de)(de)(de)成本和模具的(de)(de)(de)壽命還(huan)是(shi)(shi)有問題，仍待(dai)進一(yi)步解決。

傳統(tong)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)法(fa)(fa)、近來(lai)靠自動化而(er)提(ti)升其加(jia)工(gong)能力，在效(xiao)果和精(jing)度(du)上有(you)極大(da)的(de)進步，但是基本的(de)程(cheng)序上仍脫不開逐步加(jia)工(gong)(>車削(xue)、刨、銑、磨(mo)、鉆(zhan)孔、拋(pao)光等>)來(lai)完(wan)成零(ling)件形(xing)狀的(de)方(fang)式。機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)(fa)的(de)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)遠優于其他(ta)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)(fa)，但是因為材料的(de)有(you)效(xiao)利用率低，且其形(xing)狀的(de)完(wan)成受限(xian)于設備與刀具(ju)、有(you)些(xie)零(ling)件無法(fa)(fa)用機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)完(wan)成。相反，MIM可以(yi)有(you)效(xiao)利用材料，不受限(xian)制，對于小型(xing)、高難度(du)形(xing)狀的(de)精(jing)密零(ling)件的(de)制造(zao)。MIM工(gong)藝比較機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)而(er)言，其成本較低且效(xiao)率高，具(ju)有(you)很強的(de)競爭力。

MIM技術并非與傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法競爭，而是彌補傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法在技術上的(de)不足或無法制作的(de)缺陷。>MIM>技術可以在傳(chuan)統(tong)加工(gong)方(fang)法制作的(de)零(ling)件(jian)領域上發揮其特長MIM工(gong)藝在零(ling)部件(jian)制造(zao)方(fang)面所具有(you)的(de)技術優勢可成型高度(du)復雜結構(gou)的(de)結構(gou)零(ling)件(jian)。

注(zhu)射(she)成(cheng)型工(gong)藝技(ji)術(shu)利(li)用注(zhu)射(she)機注(zhu)射(she)成(cheng)型產品(pin)毛坯(pi)，保(bao)證(zheng)(zheng)物料充(chong)分充(chong)滿模具型腔，也就保(bao)證(zheng)(zheng)了零件(jian)(jian)高復(fu)雜結構的(de)(de)實現。以(yi)往在(zai)傳統加工(gong)技(ji)術(shu)中先(xian)作成(cheng)個別元件(jian)(jian)再組合成(cheng)組件(jian)(jian)的(de)(de)方(fang)式，在(zai)使(shi)用MIM技(ji)術(shu)時可以(yi)考慮整合成(cheng)完整的(de)(de)單(dan)一零件(jian)(jian)，大大減少(shao)步驟(zou)、簡化(hua)加工(gong)程序。MIM和其(qi)他金(jin)屬加工(gong)法(fa)的(de)(de)比較制品(pin)尺寸精(jing)度高，不必進行二次加工(gong)或只需少(shao)量精(jing)加工(gong)。

注射成型工(gong)藝可直接成型薄壁、復(fu)雜結構件，制(zhi)品形狀已接近最終產品要求，零件尺(chi)寸公(gong)差一般保持在(zai)±0.1->±>0.3>左右(you)。特(te)別對于(yu)降低難(nan)于(yu)進行機械(xie)加工(gong)的硬質(zhi)合金的加工(gong)成本，減(jian)少貴重金屬所加工(gong)損失尤其(qi)具有重要意義。制(zhi)品微觀組織均(jun)勻(yun)、密(mi)度高、性能好。

在(zai)壓(ya)制(zhi)過程中(zhong)由(you)于(yu)(yu)模壁與粉末(mo)以及粉末(mo)與粉末(mo)之(zhi)間(jian)的摩擦力，使得(de)壓(ya)制(zhi)壓(ya)力分布(bu)非常(chang)不(bu)均(jun)勻(yun)，也就導(dao)致(zhi)(zhi)了(le)壓(ya)制(zhi)毛(mao)(mao)坯在(zai)微(wei)觀組織(zhi)上(shang)的不(bu)均(jun)勻(yun)，這(zhe)樣就會造成壓(ya)制(zhi)粉末(mo)冶金件在(zai)燒結過程中(zhong)收(shou)縮不(bu)均(jun)勻(yun)，因此(ci)不(bu)得(de)不(bu)降低燒結溫度(du)以減少這(zhe)種效應，從而使制(zhi)品(pin)孔隙(xi)度(du)大、材(cai)料(liao)致(zhi)(zhi)密(mi)性(xing)(xing)差(cha)、密(mi)度(du)低，嚴重影響制(zhi)品(pin)的機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。反之(zhi)注射成型工(gong)藝是(shi)一種流(liu)體(ti)成型工(gong)藝，粘(zhan)接劑的存在(zai)保障了(le)粉末(mo)的均(jun)勻(yun)排布(bu)從而可消除毛(mao)(mao)坯微(wei)觀組織(zhi)上(shang)的不(bu)均(jun)勻(yun)，進而使燒結制(zhi)品(pin)密(mi)度(du)可達到(dao)其材(cai)料(liao)的理(li)論(lun)密(mi)度(du)。一般情況下壓(ya)制(zhi)產品(pin)的密(mi)度(du)最高(gao)只能(neng)達到(dao)理(li)論(lun)密(mi)度(du)的85%。制(zhi)品(pin)高(gao)的致(zhi)(zhi)密(mi)性(xing)(xing)可使強(qiang)度(du)增加(jia)、韌性(xing)(xing)加(jia)強(qiang)，延(yan)展性(xing)(xing)、導(dao)電(dian)導(dao)熱性(xing)(xing)得(de)到(dao)改(gai)善、磁性(xing)(xing)能(neng)提高(gao)。效率高(gao)，易(yi)于(yu)(yu)實現大批量和(he)規模化生產。

MIM技術使用(yong)的(de)金(jin)屬模(mo)具(ju)(ju)，其壽命和工程塑料(liao)注(zhu)射(she)成型(xing)具(ju)(ju)模(mo)具(ju)(ju)相當。由(you)于(yu)使用(yong)金(jin)屬模(mo)具(ju)(ju)，適合于(yu)零件的(de)大(da)量生(sheng)(sheng)產(chan)。由(you)于(yu)利(li)用(yong)注(zhu)射(she)機成型(xing)產(chan)品毛坯，極(ji)大(da)地(di)提(ti)高了生(sheng)(sheng)產(chan)效率，降低了生(sheng)(sheng)產(chan)成本，而且注(zhu)射(she)成型(xing)產(chan)品的(de)一致性(xing)、重復性(xing)好(hao)，從而為大(da)批量和規(gui)模(mo)化工業生(sheng)(sheng)產(chan)提(ti)供了保(bao)證。適用(yong)材料(liao)范(fan)圍寬(kuan)，應用(yong)領域廣闊(kuo)(>鐵基，低合金(jin)，高速(su)鋼(gang)，不銹鋼(gang)，克閥合金(jin)，硬質合金(jin)>)。

可(ke)用(yong)(yong)于注射(she)(she)成(cheng)(cheng)型的材料非常廣(guang)泛，原則上(shang)任何可(ke)高(gao)溫澆結(jie)的粉(fen)末(mo)材料均可(ke)由MIM工(gong)藝(yi)造(zao)成(cheng)(cheng)零件，包括(kuo)了傳統制(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)中(zhong)的難(nan)加工(gong)材料和高(gao)熔點(dian)材料。此外，MIM也可(ke)以根據用(yong)(yong)戶的要求(qiu)進行材料配方(fang)研究，制(zhi)造(zao)任意組(zu)合的合金材料，將復合材料成(cheng)(cheng)型為零件。注射(she)(she)成(cheng)(cheng)型制(zhi)品(pin)的應用(yong)(yong)領域已遍及國民經濟各領域，具有廣(guang)闊的市場(chang)前景(jing)。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其輔助設施：如打(da)印機零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qu)動零件；

2、工(gong)(gong)具(ju)：如鉆頭(tou)、刀(dao)(dao)頭(tou)、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀(dao)(dao)、沖(chong)頭(tou)、套筒、扳(ban)手、電工(gong)(gong)工(gong)(gong)具(ju)，手工(gong)(gong)具(ju)等；

3、家用器具：如(ru)表殼、表鏈(lian)、電(dian)動牙刷(shua)、剪刀、風扇、高爾(er)夫球頭(tou)、珠寶鏈(lian)環、圓(yuan)珠筆卡箍、刃具刀頭(tou)等零部件(jian)；

4、醫療機械用零件(jian)：如牙(ya)矯形架、剪刀、鑷子；

5、軍用(yong)零件：導彈(dan)尾翼、槍支零件、彈(dan)頭、藥(yao)型罩、引信用(yong)零件；

6、電(dian)器用零件：電(dian)子封(feng)裝，微型(xing)馬達、電(dian)子零件、傳(chuan)感器件；

7、機(ji)(ji)械用零(ling)件(jian)：如松棉(mian)機(ji)(ji)、紡織(zhi)機(ji)(ji)、卷邊機(ji)(ji)、辦公機(ji)(ji)械等；

8、汽車(che)船舶用零件：如離(li)合器內(nei)環、拔叉(cha)套(tao)、分配器套(tao)、汽門導管、同(tong)步轂、安全氣囊(nang)件等。