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發布時間: 2017-02-24 16:31:00 來源:本站原創 瀏覽數:2007

金屬注射成型簡介

金屬注射成型(metal Injection Molding,MIM)是一種適于生產小型、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,毛坯件經過脫除粘結劑和高溫燒結后,即可得到各種金屬零部件。流程圖如下:


理想的MIM金屬粉末什么樣

粉末粒度、振實密度和顆粒形狀是決定粉末能否成功用于MIM工藝的關鍵性能指標。MIM工藝要求原料粉末很細(~10μm) , 以保證均勻的分散度、良好的流變性能和較大的燒結速率。


金屬粉末微觀結構(*2500倍)


理想的MIM 用粉末為:粉末粒度2~8μm ;松裝密度40 %~50 % ;振實密度50 %以上;粉末顆粒為近球形、 比表面大。

目前,MIM金屬粉末原料包括鐵、鎳、鈦、不銹鋼、貴金屬、超合金等多種材料。同時更在向多樣化發展,例如結構材料、功能材料、磁性材料等。

生產MIM粉末的方法主要有:羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法、等離子體霧化法以及層流霧化法。不同的粉末制備技術對粉末的粒度、顆粒形狀、微觀結構、化學性質、制造成本等都有不同的影響。


霧化制粉


MIM如何選擇粘結劑?

 

圖:小尺寸工件對粘結劑穩定性的要求越來越高

粘結劑是MIM技術的核心,MIM與常規粉末冶金方法相比的一個重要差異即粘結劑含量高。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。

MIM用粘結劑應滿足如下要求:

  • ▍與粉末接觸角小,粘附力強且不與粉末反應;

  • ▍射出溫度范圍內粘度變化不大,但冷卻時粘度變化速度快不易粘模;

  • ▍用量少,用較少的粘結劑能使混合料產生較好的流變性;

▍粘結劑的選擇十分關鍵,若粘結劑選擇不當可能產生以下缺陷:

粘結劑是怎么分類的

一個實用的粘結劑一般由幾種組元組成,每種組元有各自獨特的功能,按照功能可以分為主要粘結劑、次要粘結劑和添加劑這幾種。根據粘結劑體系中主要粘結劑組元及其性質可以把粘結劑體系分為熱塑性粘結劑、熱固性粘結劑、凝膠體系和水溶性粘結劑以及特殊體系等。

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。下表列出了幾種主要MIM粘結劑體系的優缺點 :



熱塑性粘結劑一般由高分子聚合物、低分子物質以及必要的添加劑組成(石蠟基粘結劑、油基粘結劑等分類是根據低分子物質來區分的)。各組成部分作用如下:

  • 高分子聚合物:黏度高,強度高,在注射后及脫脂過程中保持坯塊形狀。

  • 低分子物質:粘度低,流動性好,脫脂過程中能在較低溫度下首先被脫除,在坯塊中留下連通空隙,有利于后期快速熱熔脂的進行。

  • 添加劑:改善應力、降低粘度、增加潤濕性或潤滑性等。

表:商用熱塑性粘結劑主要組分特性

Tm - 熔點, Tv - 玻璃轉變溫度, * - 計算值

數據來源:梁叔全, 唐艷. MIM喂料粘結劑的選擇研究


一文了解金屬注射成型(MIM)常用材料
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