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(shu)是(shi)集塑料成型工(gong)藝學(xue)(xue)(xue)、高分子(zi)化學(xue)(xue)(xue)、粉末(mo)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)(jin)工(gong)藝學(xue)(xue)(xue)和金(jin)(jin)(jin)(jin)屬材料學(xue)(xue)(xue)等多學(xue)(xue)(xue)科透與交叉的產(chan)(chan)物，利用模(mo)具(ju)(ju)可注射成型坯(pi)件(jian)(jian)(jian)并(bing)通(tong)過燒(shao)結(jie)(jie)快速制造高密度(du)、高精度(du)、三維復雜形狀(zhuang)的結(jie)(jie)構(gou)零件(jian)(jian)(jian)，能夠快速準確地將(jiang)設計思想物化為(wei)具(ju)(ju)有一定結(jie)(jie)構(gou)、功能特性的制品(pin)，并(bing)可直接(jie)批量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)出(chu)零件(jian)(jian)(jian)，是(shi)制造技(ji)術(shu)行業一次新的變革(ge)。該(gai)工(gong)藝技(ji)術(shu)不(bu)僅具(ju)(ju)有常規(gui)粉末(mo)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)(jin)工(gong)藝工(gong)序少(shao)、無切削或少(shao)切削、經濟效益(yi)高等優點(dian)，而且克(ke)服(fu)了(le)傳統粉末(mo)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)(jin)工(gong)藝制品(pin)、材質不(bu)均勻、機械性能低、不(bu)易成型薄壁、復雜結(jie)(jie)構(gou)的缺點(dian)，特別(bie)適合于大批量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)小(xiao)型、復雜以及具(ju)(ju)有特殊要求的金(jin)(jin)(jin)(jin)屬零件(jian)(jian)(jian)。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結(jie)(jie)劑(ji)→混煉→注射成形→脫脂→燒(shao)結(jie)(jie)→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工(gong)藝所用金(jin)屬粉(fen)末顆粒尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從理論上講，顆粒越細(xi)，比表面積(ji)也越大，易(yi)于成(cheng)型和燒結。而傳(chuan)統的(de)粉(fen)末冶金(jin)工(gong)藝則采用大于>40>μ>m>的(de)較粗(cu)的(de)粉(fen)末。>

2、有機膠粘劑

有機膠粘劑(ji)(ji)作用是粘接(jie)金屬粉(fen)末(mo)顆(ke)粒，使混合料在注射(she)機料筒中加熱具有流變性(xing)和(he)潤滑性(xing)，也(ye)就是說帶動(dong)粉(fen)末(mo)流動(dong)的載(zai)體。因此(ci)，粘接(jie)劑(ji)(ji)的選擇是整個粉(fen)末(mo)的載(zai)體。因此(ci)，粘拉選擇是整個粉(fen)末(mo)注射(she)成(cheng)型的關鍵。對有機粘接(jie)劑(ji)(ji)要求：

1）用量少(shao)(shao)，用較少(shao)(shao)的粘接劑能使混合料產(chan)生較好的流變性；

2）不反應(ying)(ying)，在去除粘接劑的過程(cheng)中(zhong)與金屬(shu)粉末(mo)不起任何化學反應(ying)(ying)；

3）易(yi)去除，在制(zhi)品(pin)內(nei)不(bu)殘留(liu)碳。

3、混料

把金屬粉末與有機(ji)粘接(jie)劑均(jun)勻摻混(hun)在一起，使各種原(yuan)料(liao)成(cheng)(cheng)為注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)用(yong)混(hun)合料(liao)。混(hun)合料(liao)的(de)(de)(de)均(jun)勻程度(du)直接(jie)影(ying)響(xiang)其(qi)(qi)流動性(xing)(xing)，因而影(ying)響(xiang)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工藝參(can)數(shu)，以至最終(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)及其(qi)(qi)它性(xing)(xing)能。注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)形本步工藝過程與塑料(liao)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工藝過程在原(yuan)理(li)上(shang)是一致的(de)(de)(de)，其(qi)(qi)設備條件也(ye)基本相同。在注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)過程中，混(hun)合料(liao)在注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)機(ji)料(liao)筒內(nei)被加熱成(cheng)(cheng)具有流變性(xing)(xing)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)物料(liao)，并在適當的(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)壓力下注(zhu)(zhu)(zhu)入(ru)模具中，成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)出毛坯。注(zhu)(zhu)(zhu)射(she)(she)(she)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)毛坯的(de)(de)(de)微觀上(shang)應均(jun)勻一致，從而使制(zhi)品在燒(shao)結過程中均(jun)勻收縮。

4、萃取

成(cheng)型毛(mao)(mao)坯在(zai)燒結前必(bi)須去除(chu)毛(mao)(mao)坯內所含有(you)的(de)有(you)機粘接劑，該過程稱為萃(cui)取。萃(cui)取工藝必(bi)須保證粘接劑從毛(mao)(mao)坯的(de)不同(tong)部位沿著顆料之間的(de)微小通道(dao)逐(zhu)漸地排(pai)出，而不降低毛(mao)(mao)坯的(de)強度。粘結劑的(de)排(pai)除(chu)速率(lv)一般遵循擴散方程。燒結燒結能使多(duo)孔的(de)脫脂(zhi)毛(mao)(mao)坯收縮至密化(hua)成(cheng)為具有(you)一定(ding)組織和性能的(de)制(zhi)品(pin)。盡管制(zhi)品(pin)的(de)性能與燒結前的(de)許多(duo)工藝因素(su)有(you)關(guan)，但在(zai)許多(duo)情況下，燒結工藝對(dui)最終(zhong)制(zhi)品(pin)的(de)金(jin)相組織和性能有(you)著很大、甚至決定(ding)性的(de)影響。

5、后處理

對于尺寸要(yao)求較為精密的零件，需(xu)要(yao)進行必要(yao)的后處理。這工(gong)序與常規(gui)金屬制品的熱處理工(gong)序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝與其它加工工藝的(de)對比

MIM使用(yong)的原(yuan)料粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)粒(li)徑(jing)在>2-15>μ>m>，而(er)傳統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)冶金的原(yuan)粉(fen)(fen)(fen)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)粒(li)徑(jing)大多在>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝(yi)的成(cheng)品密(mi)度(du)高(gao)，原(yuan)因是(shi)使用(yong)微細粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)。>MIM>工(gong)藝(yi)具(ju)有傳統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)冶金工(gong)藝(yi)的優點(dian)，而(er)形(xing)狀上自由度(du)高(gao)是(shi)傳統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)冶金所不能達(da)到的。傳統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)冶金限于模(mo)具(ju)的強度(du)和填充(chong)密(mi)度(du)，形(xing)狀大多為二維圓(yuan)柱型。

傳統(tong)的(de)(de)精密鑄造脫燥工(gong)(gong)藝(yi)為(wei)一種制作復(fu)雜(za)形狀(zhuang)產(chan)品極有效的(de)(de)技術(shu)，近年(nian)使用陶心輔助可以(yi)(yi)完成狹縫(feng)、深孔穴的(de)(de)成品，但(dan)是礙于陶心的(de)(de)強(qiang)度，以(yi)(yi)及鑄液的(de)(de)流(liu)動性(xing)的(de)(de)限制，該工(gong)(gong)藝(yi)仍(reng)有某些技術(shu)上的(de)(de)困難。一般而(er)言，此工(gong)(gong)藝(yi)制造大、中(zhong)型(xing)零(ling)件較(jiao)為(wei)合適，小型(xing)而(er)復(fu)雜(za)形狀(zhuang)的(de)(de)零(ling)件則以(yi)(yi)MIM>工(gong)(gong)藝(yi)較(jiao)為(wei)合適。比(bi)較(jiao)項目(mu)制造工(gong)(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)(gong)藝(yi)傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶金工(gong)(gong)藝(yi)粉(fen)末(mo)粒徑>(>μ>m)2-1550-100>相對密度>(%)95-9880-85>產(chan)品重(zhong)量>(g)>小于或等(deng)于>400>克>10->數百產(chan)品形狀(zhuang)三維(wei)復(fu)雜(za)形狀(zhuang)二維(wei)簡單形狀(zhuang)機械性(xing)能優劣(lie)。

MIM制程和傳統粉末冶(ye)金法的(de)比較(jiao)壓鑄(zhu)工(gong)(gong)(gong)藝用在鋁(lv)和鋅(xin)合金等熔點低、鑄(zhu)液流動(dong)性良好(hao)的(de)材(cai)料。此工(gong)(gong)(gong)藝的(de)產品因材(cai)料的(de)限(xian)制，其強度、耐(nai)磨(mo)性、耐(nai)蝕性均有限(xian)度。>MIM>工(gong)(gong)(gong)藝可以加工(gong)(gong)(gong)的(de)原(yuan)材(cai)料較(jiao)多。

精密鑄造(zao)(zao)工(gong)藝，雖然在近(jin)年(nian)來其產(chan)品的(de)精度和復(fu)雜度均提(ti)高，但仍比不上脫蠟工(gong)藝和MIM>工(gong)藝，粉末鍛(duan)造(zao)(zao)是(shi)一項(xiang)重要的(de)發展，已(yi)適用于連(lian)桿的(de)量產(chan)制造(zao)(zao)。但是(shi)一般而言，鍛(duan)造(zao)(zao)的(de)工(gong)程中熱(re)處理的(de)成本(ben)和模具的(de)壽命還是(shi)有(you)問題，仍待進(jin)一步(bu)解決(jue)。

傳統機械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)法、近來靠(kao)自動化(hua)而提升其加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)能力(li)，在效果(guo)和精(jing)度(du)上(shang)有(you)(you)極(ji)大的進步，但是(shi)基本(ben)的程序上(shang)仍脫不(bu)開(kai)逐(zhu)步加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(>車削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等(deng)>)來完成零件形狀(zhuang)的方式。機械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方法的加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)精(jing)度(du)遠優于其他加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方法，但是(shi)因為材料的有(you)(you)效利用率低(di)，且其形狀(zhuang)的完成受限(xian)于設備與刀具、有(you)(you)些零件無法用機械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)完成。相反，MIM可(ke)以有(you)(you)效利用材料，不(bu)受限(xian)制，對(dui)于小型、高(gao)難度(du)形狀(zhuang)的精(jing)密(mi)零件的制造。MIM工(gong)(gong)(gong)藝比(bi)較(jiao)機械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)而言(yan)，其成本(ben)較(jiao)低(di)且效率高(gao)，具有(you)(you)很強的競爭力(li)。

MIM技(ji)術(shu)并非與傳(chuan)統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)(fang)(fang)法競爭，而是彌(mi)補傳(chuan)統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)(fang)(fang)法在技(ji)術(shu)上(shang)的(de)不足(zu)或無法制(zhi)(zhi)作的(de)缺陷。>MIM>技(ji)術(shu)可以在傳(chuan)統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)(fang)(fang)法制(zhi)(zhi)作的(de)零(ling)件(jian)領域上(shang)發(fa)揮其特長MIM工(gong)藝在零(ling)部件(jian)制(zhi)(zhi)造方(fang)(fang)(fang)面所具(ju)有的(de)技(ji)術(shu)優勢可成(cheng)型高度(du)復雜結(jie)構(gou)的(de)結(jie)構(gou)零(ling)件(jian)。

注射(she)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝技術利(li)用(yong)注射(she)機注射(she)成(cheng)(cheng)型產品(pin)毛坯(pi)，保(bao)證物料(liao)充分充滿模具型腔，也就保(bao)證了零件(jian)高復(fu)雜(za)結構的(de)(de)實(shi)現(xian)。以(yi)往在傳統(tong)加(jia)(jia)工(gong)技術中先作成(cheng)(cheng)個別元(yuan)件(jian)再組合成(cheng)(cheng)組件(jian)的(de)(de)方(fang)式，在使(shi)用(yong)MIM技術時(shi)可以(yi)考慮(lv)整(zheng)(zheng)合成(cheng)(cheng)完(wan)整(zheng)(zheng)的(de)(de)單一零件(jian)，大大減少步驟、簡化加(jia)(jia)工(gong)程序。MIM和其他金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)法的(de)(de)比較制品(pin)尺寸精度高，不必進行二次加(jia)(jia)工(gong)或(huo)只需少量(liang)精加(jia)(jia)工(gong)。

注射成型(xing)工藝可直接成型(xing)薄壁、復雜(za)結(jie)構件，制(zhi)(zhi)品形狀已(yi)接近最終產品要求，零件尺寸公差一般保(bao)持(chi)在±0.1->±>0.3>左(zuo)右。特別對于降低難于進行機械(xie)加工的硬質合金的加工成本，減少貴(gui)重(zhong)金屬(shu)所加工損失(shi)尤其具(ju)有(you)重(zhong)要意義(yi)。制(zhi)(zhi)品微觀組織均勻、密度高(gao)、性能好(hao)。

在(zai)壓(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)中由于(yu)模壁與(yu)粉(fen)末以(yi)及粉(fen)末與(yu)粉(fen)末之間的(de)(de)摩擦力，使得(de)壓(ya)制(zhi)壓(ya)力分(fen)布非常不(bu)均勻(yun)(yun)，也就導致(zhi)了壓(ya)制(zhi)毛(mao)坯在(zai)微觀組織上的(de)(de)不(bu)均勻(yun)(yun)，這樣就會造成壓(ya)制(zhi)粉(fen)末冶金件在(zai)燒結過(guo)程(cheng)中收(shou)縮不(bu)均勻(yun)(yun)，因此不(bu)得(de)不(bu)降低燒結溫度(du)(du)以(yi)減少這種效應，從而(er)使制(zhi)品(pin)(pin)孔隙度(du)(du)大(da)、材料致(zhi)密(mi)性差、密(mi)度(du)(du)低，嚴重影響制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)機械性能(neng)。反之注射成型(xing)工藝是一種流體成型(xing)工藝，粘接劑的(de)(de)存在(zai)保障了粉(fen)末的(de)(de)均勻(yun)(yun)排布從而(er)可消除毛(mao)坯微觀組織上的(de)(de)不(bu)均勻(yun)(yun)，進而(er)使燒結制(zhi)品(pin)(pin)密(mi)度(du)(du)可達到(dao)其材料的(de)(de)理論密(mi)度(du)(du)。一般情況下(xia)壓(ya)制(zhi)產品(pin)(pin)的(de)(de)密(mi)度(du)(du)最高(gao)只(zhi)能(neng)達到(dao)理論密(mi)度(du)(du)的(de)(de)85%。制(zhi)品(pin)(pin)高(gao)的(de)(de)致(zhi)密(mi)性可使強(qiang)度(du)(du)增加、韌性加強(qiang)，延(yan)展性、導電導熱性得(de)到(dao)改善(shan)、磁性能(neng)提高(gao)。效率高(gao)，易于(yu)實現大(da)批量和規模化生產。

MIM技術使(shi)用(yong)的金屬(shu)模(mo)(mo)具(ju)，其壽命和(he)工程塑料注(zhu)射成(cheng)(cheng)型具(ju)模(mo)(mo)具(ju)相(xiang)當。由于(yu)使(shi)用(yong)金屬(shu)模(mo)(mo)具(ju)，適(shi)合(he)于(yu)零件的大量生產(chan)。由于(yu)利用(yong)注(zhu)射機成(cheng)(cheng)型產(chan)品(pin)(pin)毛(mao)坯，極大地提高了生產(chan)效率，降低了生產(chan)成(cheng)(cheng)本，而且注(zhu)射成(cheng)(cheng)型產(chan)品(pin)(pin)的一致性(xing)、重(zhong)復性(xing)好，從而為大批量和(he)規模(mo)(mo)化工業生產(chan)提供(gong)了保證。適(shi)用(yong)材料范圍(wei)寬，應用(yong)領域廣闊(kuo)(>鐵基，低合(he)金，高速鋼(gang)(gang)，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，克閥合(he)金，硬質合(he)金>)。

可用于注射成型的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)非常廣(guang)泛，原則(ze)上任何可高溫澆結的(de)粉末(mo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)均可由MIM工(gong)藝(yi)造成零件，包括(kuo)了(le)傳統制(zhi)造工(gong)藝(yi)中的(de)難加工(gong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)和高熔(rong)點材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。此外，MIM也可以根據用戶的(de)要求(qiu)進行(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)配方(fang)研(yan)究，制(zhi)造任意(yi)組合(he)的(de)合(he)金材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，將(jiang)復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)成型為零件。注射成型制(zhi)品的(de)應用領域(yu)已遍及(ji)國民經濟各領域(yu)，具有廣(guang)闊的(de)市(shi)場前景(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：如打印(yin)機零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qu)動零件；

2、工(gong)具：如鉆頭(tou)、刀頭(tou)、噴(pen)嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖頭(tou)、套筒、扳(ban)手、電工(gong)工(gong)具，手工(gong)具等；

3、家用器具：如表(biao)殼(ke)、表(biao)鏈、電動牙刷(shua)、剪刀、風扇(shan)、高爾夫球頭、珠(zhu)寶鏈環、圓珠(zhu)筆卡箍、刃具刀頭等零部件；

4、醫療機械用零件：如牙矯形(xing)架、剪刀、鑷子；

5、軍(jun)用(yong)零(ling)件：導彈尾翼、槍支零(ling)件、彈頭、藥型罩、引信(xin)用(yong)零(ling)件；

6、電器用零件(jian)：電子封裝，微型馬(ma)達、電子零件(jian)、傳(chuan)感器件(jian)；

7、機(ji)(ji)械用(yong)零(ling)件：如(ru)松棉機(ji)(ji)、紡織機(ji)(ji)、卷邊機(ji)(ji)、辦公機(ji)(ji)械等；

8、汽車(che)船(chuan)舶(bo)用零件：如離合器內環、拔叉套、分配器套、汽門導管(guan)、同步轂(gu)、安全氣(qi)囊件等。