金屬粉末注射成型技術

金屬注射成型（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產(chǎn)小型、三維復雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。該技術是將現(xiàn)代塑料注射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。

其基本工藝過程是：將各種微細金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預設粘結劑，制成具有流變特性的喂料，通過注射機注入模具型腔成型出零件毛坯，毛坯件經(jīng)過脫除粘結劑和高溫燒結后，即可得到各種金屬零部件。選用粉末要從MIM技術、產(chǎn)品形狀、性能、價格等多方面綜合考慮，現(xiàn)在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實密度后者維持保形性。

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粉末注射成形工藝流程,主要由粉末和粘接劑的混合、注射成形、脫脂和燒結等工序組成。其基本過程是將金屬粉末與粘結劑混合均勻,制成注射料,接著在注射機上成形,然后除去粘結劑(脫脂),終燒結成接近全致密的產(chǎn)品,終零件的精度要求決定是否進一步進行精密切削加工。其中注射成形是金屬粉末注射成形工藝中的一道關鍵工序。粉末注射成形工藝流程,主要由粉末和粘接劑的混合、注射成形、脫脂和燒結等工序組成。在注射成形過程中將粉末與粘結劑的混合物(簡稱為喂料)加熱到1600C左右時,使喂料成為可流動的熔體狀態(tài),此時粘結劑充當金屬粉末載體將粉末載入到各種形狀的模腔中成形。

塑料注射成形只需要一道成形工序而不需要經(jīng)過燒結,而粉末注射成形概念是指其中的所有工序。因此粉末注射成形是指混合、成形、脫脂和燒結的全過程,而不像塑料注射成形只有一道工序。

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金屬粉末注射成型技術成型的特點

金屬粉末注射成形技術中的注射成形工序直接采用了塑料注射成形技術,使用同樣的注射成形機和模具布置方式,且加工工藝參數(shù)相似,但兩者之間也存在許多不同之處。

  在材料成形性能方面,兩種工藝使用的成形材料存在較大差異,MIM喂料與高分子聚合物相比具有密度和導熱系數(shù)大,比熱容小,因此MIM喂料在充模時流動性差,凝固速度快,易出現(xiàn)欠注缺陷,得到的成形坯強度較低。

金屬粉末及粘結劑的選擇

金屬粉末注射成型技術工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5-20 μm。從理論上講，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結。目前生產(chǎn)金屬粉末注射成型技術用粉末的主要方法有:水霧化法、氣體霧化法、撥基法。每種方法各有其優(yōu)缺點:水霧化法是主要的制粉工藝，其、大規(guī)模生產(chǎn)比較經(jīng)濟，可使粉末細微化，但形狀不規(guī)則，這有利于保形，可是用粘結劑較多，影響精度。此外，水與金屬高溫反應形成的氧化膜妨礙燒結。氣體霧化法是生產(chǎn)MIM用粉的主要方法，它生產(chǎn)的粉末為球形，氧化程度低，所需粘結劑少，成形性好，但價格高，保形性差。金屬粉末注射成型技術喂料的這些特性使注射成形工藝參數(shù)難以控制,MIM產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷基本是在注射成形過程中形成,如欠注、裂紋、孔隙、焊縫、分層、粉末與粘結劑分離現(xiàn)象等,這些缺陷在脫脂和燒結后,通常又會導致不規(guī)則收縮、水泡及翹曲等不良后果陽,。撥基法生產(chǎn)的粉末純度高、粒度極細，它適合于MIM ,但僅限于Fe, Ni等粉體，不能滿足材料多品種的要求。為了滿足MIM用粉的要求，許多制粉公司對上述方法進行了改進，還發(fā)展了微霧化、層流霧化等制粉方法。選用粉末要從MIM技術、產(chǎn)品形狀、性能、價格等多方面綜合考慮，現(xiàn)在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實密度后者維持保形性。由于該齒輪使用在腐蝕性的環(huán)境中，故而采用水霧化316L不銹鋼粉末，其化學成分(質量分數(shù))為，Cr:17. 0%,N:11.5%, Mo:2.2%,C:不大于0.3%,Fe:69%左右。