金属粉末注射成型工艺特殊过程控制要求.docx

金属粉末注射成型工艺（MIN）特殊过程控制要求一、金属粉末注射成型的概念和原理 粉末）台金不仅是一种材料制造技术，而且其本身包含着材料的加工和处理，它以少无切削的特点越来越受到重视，并逐步形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论的完整体系。现代粉末）台金技术不仅保持和大大发展了其原有的传统特点（如少无切削、少无偏析、均匀细晶、低耗、节能、节材、金属非金属及金属高分子复合等），而且已发展成为支取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件工作材料、各种形状复异型件的有效途径。近年来，粉末）台金技术最引人注目的发展，莫过于粉末注射成型（MIN）迅速实现产业化，并取得突破性进展。 金属注射成型（Metalinjectidfolding），简称MIM，是传统的粉末）台金工艺与塑料成型工艺相结合的新工艺，是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末）台金工艺学和金属材料学等多学科交叉的产物，是粉末）台金和精密陶瓷成型加工领域中的新技术，利用磨具可注射成型，快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想转变为具有一定结构、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。 其注射机理为：通过注射将金属粉末与粘结剂的混合物以一定的温度，速度和压力注入充满模腔，经冷却定型出模得到一定形状、尺寸的预制件，再脱出预制件中的粘结剂并进行烧结，可得到具有一定机械性能的制件。其成型工艺工艺流程如下：金属粉末，有机粘接剂一混料一成型一脱脂一烧结一后处理一成品。 二、金属粉末注射成型工艺流程及其特殊过程控制要求 1、金属粉末的选择：首先根据产品的技术要求和使用条件选择粉末的种类，然后决定粉末颗粒尺寸。金属粉末注射成型所用的粉末颗粒尺寸一般在0.5-28m;从理论上讲，粉末颗粒越细，比表面积也越大，颗粒之间的内聚力也越大，易于成型和烧结。而传统的粉末）台金工艺则采用大于40Mm的较粗粉末。粉末的选择要有利于混炼、注射形成、脱脂和烧结，而这往往是互相矛盾的，对于MIM的原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，有的升值达到传统PM粉末价格的10倍，这是目前限制MIM技术广泛应用的一个关键因素，目前生产MIM用原料粉末的方法主要有超高压水雾化法、高压气体雾化法等。 2、粘接剂；粘接剂是MIM技术的核心，在MIM中粘接剂具有增强流动性以合适注射成形和位置坯块形状这两个最基本的职能，此外它还应具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点，为此出现了各种各样的粘接剂，近年来逐渐从单凭经验选择向根据对脱脂方法及对粘接剂功能的要求，有针对性地设计粘接剂体系的发展方向。粘接剂一般是由低分子组元与高分子组元再加上一些必要的添加剂构成。低分子组元粘度低，流动性好，易脱去；高分子组元粘度高，强度高，保持成型坯强度。二者适当比例搭配以获得高的粉末装载量，最终得到高精度和高均匀性的产品。通常采用的粘接剂组要有：热塑性体系（石蜡基、油基和热塑性聚合物基）、凝胶体系、热固性体系和水溶性体系 3、混炼；混炼是将金属粉末与粘结剂混合得到均匀喂料的过程。由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉粘结剂和粉末加入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。这一工艺步骤目前已知停留在依靠经验摸索的水平上，最终评价混炼工艺好坏的一个重要指标就是所得到喂料的均匀和一致性°MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完成的。混料温度不能太高，否则粘结剂可能发生分解或者由于粘度太低而发生粉末和粘结剂两相分离现象，至于剪切力的大小则依据混料方式的不用而变化。MIM常用的混料装置有双螺旋挤出机、Z形叶轮混料机、单螺旋桨挤出机、柱塞式挤出机、双行星婚恋及、双凸轮混料机等，这些混料装置都适合于制备粘度在1-1000Pas范围内的混合料。混炼的方法一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末。这样能防止低溶点组元的气化或者分解，分批加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩激增，减少设备损失。对于不同粒度粉末搭配时的加料方式，日本专利介绍：现将较粗的15-40“m水雾化粉加入粘结剂中，然后加入5-15Mm粉，最后加入粉度＜5Mm粉。这样得到的最终产品的收缩变化很少为了在粉末周围均匀涂覆一层粘接剂，还可以将金属粉末直接加入高熔点组元中，再加入低熔点组元，最后去除空气即可。如Anwar将PMIMA悬浮液直接加入到不锈钢粉末中混合，然后PEG水溶液加进去，干燥，然后边搅边去除空气。Oconnor采用溶剂混合先将SA与粉干混合再加入四氢呋喃溶剂，然后加入聚合物，四氢呋喃在受热中逸去后，再加入粉末混合，可得到均匀的喂料。 4、注射成形；注射成形的目的是获得所需形状的无缺陷、颗粒均匀排由的MIM成形坯体。首先将粒状喂料加热