什么是粉末冶金? MIM為金屬粉末注射成型(MetalInjection Molded)的簡稱,金屬粉末注射成型技術(shù)是塑料成型工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科滲透與交叉的產(chǎn)物。 關(guān)于MIM有一個很實用的解釋:把金屬零件設(shè)計的像塑膠注射零件一樣;利用塑膠注射快速復(fù)制的優(yōu)點,將金屬零件注射成形,然后經(jīng)過熱制程作成金屬實體零件。 粉末冶金工藝流程? 塑料在粉末冶金中的用途? MIM雖然是金屬粉末成型,但離不開塑料。注塑成型粒料有金屬粉末和塑料組成,塑料主要是起到粘接和潤滑的作用。通過塑料的包覆作用,金屬粉末對螺桿的磨損大幅減小,注塑熔體流動性增加,從而使得金屬注塑成為可能。 MIM的詳細(xì)介紹 MIM的發(fā)展歷程: ·MIM開始于美國 –1930s’ CIM開始出現(xiàn)(沒有很明確的時間紀(jì)錄) – 1970s Dr. Raymond E. Wiech Jr. 是研究MIM的首位學(xué)者 – 1970s Parmatech 第一家商業(yè)化營運公司 ·臺灣Taiwan – 1987 偉得益YITEC移轉(zhuǎn)日本(美國YITEC授權(quán))成為第一家MIM運轉(zhuǎn)公司(目前已關(guān)廠) – 1988 黃坤祥教授由美國RPI Profess R.M. German實驗室返臺建立研究室 ·中國China – 1995 黃伯云院士啟動MIM研究室 – 1996 山東金珠正式商業(yè)化運轉(zhuǎn) 目前,MIM工廠遍布中國幾大戰(zhàn)場,可謂百家爭鳴! 6大優(yōu)點使MIM備受關(guān)注: (1)可成型高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)零件 傳統(tǒng)金屬加工一般是金屬板通過車、銑、刨、磨、鉆、鏜等加工成產(chǎn)品;由于技術(shù)成本和時間成本問題,這類產(chǎn)品難易做到復(fù)雜結(jié)構(gòu)。MIM用注射機注射成型產(chǎn)品毛坯,保證物料充分充滿模具型腔,也就保證了零件高復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。 (2)制品微觀組織均勻、密度高、性能好 一般情況下,壓制產(chǎn)品的密度最高只能達(dá)到理論密度的85%;MIM技術(shù)得到的產(chǎn)品密度達(dá)到96%以上。 (3)效率高,易于實現(xiàn)大批量和規(guī)?;a(chǎn) MIM技術(shù)使用的金屬模具,其壽命和工程塑料注射成型具模具相當(dāng)。由于使用金屬模具,MIM適合于零件的大批量生產(chǎn)。 (4)適用材料范圍寬,應(yīng)用領(lǐng)域廣闊 鐵基,低合金,高速鋼,不銹鋼,克閥合金,硬質(zhì)合金等都適合MIM成型。 (5)大幅度節(jié)約原料 一般金屬加工成型金屬利用率比較低,比如:樂視MAX手機金屬外殼原料利用率不足10%,大部分鋁合金成為碎屑。MIM能夠大幅度提高原材料利用率,理論上為100%的利用。 (6)MIM工藝采用微米級細(xì)粉末 既能加速燒結(jié)收縮,有助于提高材料的力學(xué)性能,延長材料的疲勞壽命,又能改善耐、抗應(yīng)力腐蝕及磁性能。 南方科技大學(xué)粉末冶金實驗室 MIM的工藝過程
1.混料、造粒 混料、造粒機,來源于南方科技大學(xué) 混料是把金屬粉末與有機粘接劑均勻摻混在一起,使各種原料成為注射成型用混合料。造粒是將混合料擠出造粒成顆粒。 MIM工藝所用的金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5~20μm。從理論上講,顆粒越細(xì),比表面積也越大,越易于成型和燒結(jié)。金屬粉末種類比較多,如下表(標(biāo)紅材質(zhì)為最常用的金屬): 有機粘結(jié)劑的作用是粘結(jié)金屬粉末顆粒,使混合料在注射機料筒中加熱后具有流變性和潤滑性,即粘結(jié)劑是帶動粉末流動的載體。因此,粘結(jié)劑的選擇是整個粉末注射成型的關(guān)鍵。常見的粘結(jié)劑有:PP、PE、EVA、PEG和POM。 喂料的種類及發(fā)展過程 塑料作為粘結(jié)劑 金屬粉末 MIM粒料 2.注塑成型 這類注塑成型和普通金屬注塑成型區(qū)別不大,但要求螺桿更加耐磨。 MIM注塑機,來源于南方科技大學(xué) 3.脫脂(也叫萃取) 在燒結(jié)前必須去除毛坯內(nèi)所含有的有機粘結(jié)劑,該過程稱為萃取。萃取工藝必須保證粘結(jié)劑從毛坯的不同部位沿著顆料之間的微小通道逐漸排出,而不降低毛坯的強度。粘結(jié)劑的排除速率一般遵循擴散方程。 脫脂設(shè)備,來源于南方科技大學(xué) 4.燒結(jié) 燒結(jié)能使多孔的脫脂毛坯收縮密化成為具有一定組織和性能的制品。盡管制品的性能與燒結(jié)前的許多工藝因素有關(guān),但在許多情況下,燒結(jié)工藝對最終制品的金相組織和性能有著很大甚至決定性的影響。
5.二次處理 對于尺寸要求較為精密的零件,需要進(jìn)行必要的后處理。這工序與常規(guī)金屬制品的熱處理工序相同。二次處理用的較多的工藝有精密CNC。 MIM的應(yīng)用 筆記本電腦轉(zhuǎn)軸用凹凸輪,材料:Fe-2Ni & 440C 黑莓機標(biāo)牌,材料:316L 智能手機支架,材料:Fe-2Ni 蘋果手機雷霆接頭外殼,材料:17-4PH 手機用金屬按鍵,材料:316L 手機用金屬卡托,材料:17-4PH;手機用鏡頭裝飾圈,材料:316L 文章來源: |
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