《金属粉末注射成型——21世纪的成形加工技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属粉末注射成型——21世纪的成形加工技术（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金属粉末注射成型 金属粉末注射成型（Metal Powder Injection Molding，简称 MIM）技术是将现 代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净成形技 术。其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在 加热塑化状态下（150）用注射成型机注入模腔内固化成型，然后用化学或 热分解的方法将成型坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。与 传统工艺相比，MIM 具有精度高、组织均匀、性能优异、生产成本低等特点，其 产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、 体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。国际
2、上普遍认为该技术的发 展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今最热门的零部件 成形技术”和“21 世纪的成形技术”。 MIM 技术由美国加州 Parmatech 公司于 1973 年发明，八十年代初欧洲许多 国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并使其得到迅速推广，特别 是在八十年代中期该技术实现产业化以来，更获得了突飞猛进的发展，产量每 年都以惊人速度递增。到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有 一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十 分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与 MIM 工艺的推广应用，这些 公司包括太平洋金属、三
3、菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工爱 普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事 MIM 产业的公司，其 MIM 产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。MIM 技术已成为新型制造业中最为活 跃的前沿技术领域，是世界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展 的主方向。 金属粉末注射成型技术是塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学 和金属材料学等多学科渗透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧 结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速、准确地将 设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品，并可直接批量生产出零件， 是制造技术行业一次新的变革。该工艺技术不
4、仅具有常规粉末冶金工艺工序少、 无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品材质 不均匀、机械性能低、薄壁成型困难、结构复杂等缺点，特别适合于大批量生 产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。 2.MIM 的工艺流程 MIM 的工艺流程为：金属粉末粘结剂混炼注射成型脱脂烧结 后处理。 （1）金属粉末 MIM 工艺所用的金属粉末颗粒尺寸一般在 0.520m。从理论上讲，颗粒 越细，比表面积也越大，越易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大 于 40m 的较粗粉末。 （2）有机粘结剂 有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热后 具有流变性和润滑性，即粘
5、结剂是带动粉末流动的载体。因此，粘结剂的选择 是整个粉末注射成型的关键。对有机粘结剂的要求为：用量少，用较少的粘 结剂能使混合料产生较好的流变性；不反应，在去除粘结剂的过程中与金属 粉末不起任何化学反应；易去除，在制品内不残留碳。 （3）混料 把金属粉末与有机粘结剂均匀掺混在一起，使各种原料成为注射成型用混 合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性，从而影响注射成型工艺参数以及 最终材料的密度及其它性能。 （4）注射成型 本步工艺过程与塑料注射成型工艺过程在原理上是一致的，其设备条件也 基本相同。在注射成型过程中，混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的 塑性物料，并在适当的注射压力下注入模具中
6、，成型出毛坯。注射成型毛坯在 外观上应均匀一致，从而使制品在烧结过程中均匀收缩。 （5）萃取成型毛坯 在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘结剂，该过程称为萃取。萃取工 艺必须保证粘结剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐排出，而不 降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。 （6）烧结 烧结能使多孔的脱脂毛坯收缩密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管 制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关，但在许多情况下，烧结工艺对最终 制品的金相组织和性能有着很大甚至决定性的影响。 （7）后处理 对于尺寸要求较为精密的零件，需要进行必要的后处理。这工序与常规金 属制品的热处理工序相同。 3.MI
7、M 的工艺特点及与其它加工工艺的比较： MIM 使用的原料粉末粒径在 215m，而传统粉末冶金的原料粉末粒径大 多在 50100m；MIM 工艺的成品密度较高，相对密度达 95%98%，而传统粉 末冶金工艺相对密度仅为 80%85%（主要原因是 MIM 工艺使用微细粉末）；MIM的产品重量通常小于 400 克，传统粉末冶金的产品重量为十到数百克；MIM 的产 品形状可以是三维复杂形状，传统粉末冶金的产品形状通常为二维简单形状。 MIM 工艺具有传统粉末冶金工艺的优点，而其形状自由度高是传统粉末冶金工艺 所不能达到的。传统粉末冶金工艺受到模具强度和填充密度的影响，成型形状 大多为二维圆柱型。 传
8、统的精密铸造脱燥工艺为一种制作复杂形状产品的有效技术，近年来使 用陶芯辅助，可以完成狭缝、深孔的制造，但受到陶芯强度以及铸液流动性的 限制，该工艺仍存在某些技术难题。一般而言，该工艺制造大、中型零件较为 合适，制造复杂形状的小型零件则以 MIM 工艺较为合适。 压铸工艺用于铝和锌合金等熔点低、铸液流动性良好的材料，该工艺的产 品因材料的限制，其强度、耐磨性、耐蚀性均有一定限度。MIM 工艺可以加工的 原材料则较多。 精密铸造工艺虽然近年来其产品的精度和复杂度均有所提高，但仍比不上 脱蜡工艺和 MIM 工艺。粉末锻造是一项重要的发展，已适用于连杆的量产制造。 但是一般而言，锻造工程中热处理的成本
9、和模具的寿命还是有问题，仍待进一 步解决。 传统机械加工工艺靠自动化而提升其加工能力，在效果和精度上有极大的 进步，但在基本程序上仍脱不开以逐步加工（车、刨、铣、磨、钻孔、抛光等） 来完成零件形状的加工。机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法，但是 因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有些零件无法 用机械加工完成。相反，MIM 可以有效利用材料，不受限制，对于小型、高难度 形状的精密零件的制造，MIM 工艺比较机械加工而言，其成本较低且效率高，具 有很强的竞争力。 MIM 技术并非与传统加工方法竞争，而是弥补传统加工方法在技术上的不 足或无法制作的缺陷。MIM 技术可以在
10、传统加工方法制作的零件领域上发挥其特 长。 4.MIM 工艺在零部件制造方面的技术优势 （1）可成型高度复杂结构的结构零件 注射成型工艺技术利用注射机注射成型产品毛坯，保证物料充分充满模具 型腔，也就保证了零件高复杂结构的实现。以往在传统加工技术中先作成个别 元件再组合成组件的方式，在使用 MIM 技术时可以考虑整合成完整的单一零件， 大大减少步骤，简化加工程序。MIM 与其他金属加工方法比较，制品尺寸精度高， 不必进行二次加工或只需少量精加工。注射成型工艺可直接成型薄壁、复杂结 构件，制品形状已接近最终产品要求，零件尺寸公差一般保持在0.1 0.3 左右，特别对于降低难于进行机械加工的硬质合
11、金的加工成本，减少贵重金属 的加工损失尤其具有重要意义。 （2）制品微观组织均匀、密度高、性能好 在压制加工过程中，由于模壁与粉末以及粉末与粉末之间的摩擦力，使得 压制压力分布不均匀，也就导致了压制毛坯在微观组织上不均匀，这样就会造 成压制粉末冶金件在烧结过程中收缩不均匀，因此不得不降低烧结温度以减少 这种效应，从而使制品孔隙度大、材料致密性差、密度低，严重影响制品的机 械性能。反之，注射成型工艺是一种流体成型工艺，粘接剂的存在保障了粉末 的均匀排布，从而可消除毛坯微观组织上的不均匀，进而使烧结制品密度可达 到其材料的理论密度。一般情况下，压制产品的密度最高只能达到理论密度的 85%。制品的高
12、致密性可使强度增加，韧性加强，延展性、导电导热性得到改善， 磁性能提高。 （3）效率高，易于实现大批量和规模化生产 MIM 技术使用的金属模具，其寿命和工程塑料注射 成型具模具相当。由于使用金属模具，MIM 适合于零件的大批量生产。由于利用 注射机成型产品毛坯，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，而且注射成 型产品的一致性、重复性好，从而为大批量和规模化工业生产提供了保证。 （4）适用材料范围宽，应用领域广阔（铁基，低合金，高速钢，不锈钢，克阀 合金，硬质合金） 可用于注射成型的材料非常广泛，原则上任何可高温浇结的粉末材料均 可由 MIM 工艺制造成零件，包括传统制造工艺中的难加工材料和高熔
13、点材料。 此外，MIM 也可以根据用户要求进行材料配方研究，制造任意组合的合金材料， 将复合材料成型为零件。注射成型制品的应用领域已遍及国民经济各领域，具 有广阔的市场前景。 （5）MIM 工艺采用微米级细粉末，既能加速烧结收缩，有助于提高材料的力学 性能，延长材料的疲劳寿命，又能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能。 文 - 汉语汉字 编辑词条 文，wen，从玄从爻。天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气 在事物中的运行轨迹和原理。故文即为符。上古之时，符文一体。古者伏羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。-尚书 序依类象形，故谓之文。其后形声相益，即
14、谓之字。-说文序仓颉造书，形立谓之文，声具谓之字。-古今通论(1) 象形。甲骨文此字象纹理纵横交错形。“文“是汉字的一个部首。本义:花纹;纹理。(2) 同本义 figure;veins文，英语念为:text、article 等，从字面意思上就可以理解为文章、文字，与古今中外的各个 文学著作中出现的各种文字字形密不可分。古有甲骨文、金文、小篆等，今有宋体、楷体 等，都在这一方面突出了“文“的重要性。古今中外，人们对于“文“都有自己不同的认知， 从大的方面来讲，它可以用于表示一个民族的文化历史，从小的方面来说它可用于用于表 示单独的一个“文“字，可用于表示一段话，也可用于人物的姓氏。折叠编辑本段基
15、本字义1事物错综所造成的纹理或形象：灿若锦。 2.刺画花纹：身。3记录语言的符号：字。盲。以害辞。4用文字记下来以及与之有关的：凭。艺。体。典。苑。献（指有历史价值 和参考价值的图书资料） 。采（a文辞、文艺方面的才华；b错杂艳丽的色彩） 。5人类劳动成果的总结：化。物。6自然界的某些现象：天。水。7旧时指礼节仪式：虚。繁缛节（过多的礼节仪式） 。8文华辞采，与“质” 、 “情”相对：质彬彬。9温和：火。静。雅。10指非军事的：职。治武功（指礼乐教化和军事功绩） 。11指以古汉语为基础的书面语：552言。白间杂。12专指社会科学：科。13掩饰：过饰非。14量词，指旧时小铜钱：一不名。15姓。1
16、6 皇帝谥号，经纬天地曰文；道德博闻曰文；慈惠爱民曰文；愍民惠礼曰文；赐民爵位 曰文；勤学好问曰文；博闻多见曰文；忠信接礼曰文；能定典礼曰文；经邦定誉曰文；敏 而好学曰文；施而中礼曰文；修德来远曰文；刚柔相济曰文；修治班制曰文；德美才秀曰 文；万邦为宪、帝德运广曰文；坚强不暴曰文；徽柔懿恭曰文；圣谟丕显曰文；化成天下 曰文；纯穆不已曰文；克嗣徽音曰文；敬直慈惠曰文；与贤同升曰文；绍修圣绪曰文；声 教四讫曰文。如汉文帝。折叠编辑本段字源字形字源演变与字形比较折叠编辑本段详细字义名1右图是 “文”字的甲骨文图片，资料来源：徐无闻主编：甲金篆隶大字典 ，四川辞书出版社。 1991 年 7 月第一版。“文”字的甲骨文字绘画的像一个正面的“大人” ，寓意“大象有形” 、 “象形” ；特别放大 了胸部，并在胸部画了“心” ，含义是“外界客体在心里面的整体影像、整体写真、整体素 描、整体速写” 。许慎说文解字把“文”解释为“
