金屬粉末注射成型工作原理

金屬粉末注射成型技術的工作原理金屬粉末注射成型技術是將現(xiàn)代塑料噴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：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內(nèi)固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經(jīng)燒結致密化得到最終產(chǎn)品。

金屬粉末注射成型技術工藝與傳統(tǒng)工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低等特點，其產(chǎn)品廣泛應用于電子信息工程、生物醫(yī)用器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵工及航空航天等工業(yè)領域。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。因此，國際上普遍認為該技術的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。

選擇MIM技術的主要準則

日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標準-ISO22068燒結金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關于選擇MIM工藝準則，確定有下列一些主要事項需要考慮：

☆質量/大量

對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費用對于低產(chǎn)量是難以承受的。因此，當年產(chǎn)量超過20000件時，對于MIM合適。

☆材料

對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

☆復雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復雜的以及在切削加工中需要轉換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經(jīng)常都有競爭力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構可能對成本沒有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標記或接合線等。

☆新型組合材料

MIM可制造出用傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的、兩種材料結構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

粉末冶金行業(yè)發(fā)展勢不可擋

粉末冶金屬于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)，以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。

　　我國粉末冶金行業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅猛，特別是汽車行業(yè)、機械制造、金屬行業(yè)、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產(chǎn)業(yè)等迅猛發(fā)展，為粉末冶金行業(yè)帶來了較大的發(fā)展機遇。

　　具體數(shù)據(jù)顯示，1948年我國硬質合金產(chǎn)量僅有2-3萬噸，但2000年后我國粉末冶金市場迅速崛起。2009年我國粉末冶金行業(yè)產(chǎn)量為11.30萬噸，超過日本躍居亞洲首位。表面處理是通過一種材料經(jīng)過加工轉化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。2014年粉末冶金行業(yè)銷量達19.18萬噸，2017年增長至20.08萬噸，增幅為4.7%。

　　從應用領域來看，現(xiàn)階段，我國粉末冶金產(chǎn)品主要應用于汽車、家電、電動工具、摩托車、農(nóng)業(yè)機械及工程機械等工業(yè)。隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，粉末冶金制品本土化需求不斷擴大，2016年，應用于汽車方面的粉末冶金零件共10.09萬噸，占比54.69%，同比上升6.55%。MIM(metalInjectionMolding，金屬注射成型)雖然是一個小行業(yè)，相關從業(yè)人員不超過幾百萬。未來下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會繼續(xù)拉動上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，整個行業(yè)的容量仍在不停擴大。

　　汽車領域應用較少，技術相對落后

　　在發(fā)達國家如美國、歐洲、日本，粉末冶金產(chǎn)品主要應用于汽車領域，汽車粉末冶金產(chǎn)品占粉末冶金總產(chǎn)品的比例高達80%以上，其產(chǎn)品包括VVT(可變氣門正時系統(tǒng))、VCT(可變氣門凸輪軸正時系統(tǒng))、各類泵組件、鏈輪、同步環(huán)、行星齒輪等，種類覆蓋十分齊全。工藝流程：上件→靜電除塵→噴涂→低溫流平→烘烤技術特點：優(yōu)點：1、顏色豐富，高光、啞光可選。

　　而在我國，2017年，粉末冶金市場汽車應用占比僅為60%。我國粉末冶金汽車零件占比遠低于發(fā)達國家，占比提升潛力大。

　　單車用量方面，中國提升空間同樣相對可觀。2017年，北美粉末冶金零件單車用量可達18.6Kg，日本為8.0Kg，歐洲為7.2Kg，而中國僅為4.5Kg。二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳氫化合物轉化而成。這種差距產(chǎn)生的主要原因是，我國國內(nèi)很多粉末冶金產(chǎn)品達不到要求的尺寸公差與性能參數(shù)，因此，汽車主機廠只能選擇成本更高的鍛造零件與機加工零件。

　　國內(nèi)企業(yè)成本優(yōu)勢顯著，進口替代空間廣闊

　　與國外公司相比，國內(nèi)企業(yè)在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優(yōu)勢，能夠為主機廠與一級供應商提供更低價的粉末冶金產(chǎn)品。同時，國內(nèi)企業(yè)交貨周期短，售后服務快速、及時，能夠為國內(nèi)主機廠提供更優(yōu)質的服務。

　　從技術角度來看，2015年，發(fā)布《中國制造2025》的通知，其中重點提出要大力發(fā)展智能制造、增材制造、新材料、生物醫(yī)用等領域。我們認為在國家政策的大力扶持下，國內(nèi)粉末冶金技術有望得到快速發(fā)展，替代市場逐步由低端轉向高技術。

　　另外，專利申請授權量的持續(xù)增長彰顯粉末冶金技術的不斷成熟。2016年，我國鑄造、粉末冶金專利申請授權量為8295項，同比增長11.62%，近五年(2012-2016年)復合增長率為16.02%。

　　綜合來看，國內(nèi)粉末冶金產(chǎn)品進口替代空間十分廣闊

304不銹鋼鑄件產(chǎn)生磁性的原因

一般情況下，使用沒有磁性的304不銹鋼廢料澆注出來的鑄件產(chǎn)品卻帶有微磁性。什么原因導致的呢？因為：

　　1、化學成分當量成分控制沒有到位。

　　一般的生產(chǎn)廠家為了降低成本把Ni控制下限，8.0-8.2%之間，Cr/Ni達到一定數(shù)值時鋼的組織中出現(xiàn)一定量的鐵素體，鐵素體是有磁性的；此時采用1050~1080℃固溶處理可以把鐵素體完全溶入奧氏體就不會有磁性了。

　　2、冷加工硬化。

　　當奧氏體不銹鋼在冷加工時產(chǎn)生形變馬氏體，形變馬氏體使得不銹鋼強度增加，而形變馬氏體是有磁性的。采用固溶處理甚至退火都可以使形變馬氏體消失，但是鋼的強度就會下降了。

　　如果既要保證冷加工強度，又要弱磁性甚至無磁性可以采用下面去磁辦法：

　　1、根據(jù)相圖原理，降低Cr/Ni值，尤其提高Ni、Mn含量到上限。冷加工前進行上限固溶處理，在保證表面的前提下控制晶粒度4級；可以降低冷加工后的磁性。

　　2、一般304冷加工后都有一定的微弱磁性。經(jīng)過敲打或其他的沖擊，使其奧氏體組織轉變?yōu)轳R氏體，此時會有一定的磁性。加熱到1050度，然后水淬激冷，可消除磁性。

　　備注：

　　1、“Cr/Ni達到一定數(shù)值”這個的理解：這個是2個當量的比值。

　　Cr當量=Cr% 1.5（Si%） Mo% Cb%-4.99

　　Ni當量=Ni% 30（C%） 0.5（Mn%） 26（N%-0.02） 2.77

　　當Cr當量/Ni當量<0.9 達到單項奧氏體了，就不會有磁性了。

　　2、由此看加鎳、加錳、加氮，降鉻、降硅等都可以達到去磁的效果。

　　3、市場上有一種“合金消磁劑”的，可以將不銹鋼中的殘余鐵素體轉換成奧氏體，也能達到去磁效果。同時加入該合金消磁劑后，對精鑄鑄件的耐蝕性，鹽霧試驗效果良好。