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金属注射成形粉末混合

金属注射成形粉末混合

金属注射成形粉末混合

一、金属注射成形技术概述

金属注射成形（MetalInjectionMolding，MIM）是一种将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的新型粉末冶金近净成形技术。它集塑料成形工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物，利用模具可注射成形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。

1.1金属注射成形的基本原理

金属注射成形的基本工艺过程是：首先将金属粉末与适量的粘结剂均匀混合，形成具有良好流动性的注射料；然后采用注射成形机将注射料注入模具型腔中，得到所需形状的注射坯；接着对注射坯进行脱脂处理，去除其中的粘结剂；最后对脱脂坯进行烧结，使其致密化，获得最终的金属零件。在这个过程中，粉末混合是至关重要的第一步，它直接影响到后续注射成形、脱脂和烧结等工序的顺利进行以及最终产品的质量。

1.2金属注射成形的特点与优势

与传统的粉末冶金工艺和机械加工工艺相比，金属注射成形具有许多独特的特点和优势。例如，它可以制造出复杂形状的零件，如带有内螺纹、侧孔、凹槽等特征的零件，这些形状用传统方法往往难以或无法加工；能够实现较高的尺寸精度和表面光洁度，一般尺寸精度可达±0.1%-±0.3%，表面粗糙度可达到Ra0.4-3.2μm；可适用于多种金属和合金材料，包括不锈钢、铁基合金、硬质合金、高温合金、磁性材料等；生产效率高，适合大批量生产，能显著降低生产成本。此外，金属注射成形还具有材料利用率高、产品性能均匀等优点，在航空航天、汽车、医疗、电子等众多领域得到了广泛的应用。

1.3金属注射成形的应用领域

在航空航天领域，金属注射成形零件可用于制造发动机部件、航空结构件、卫星零部件等，如涡轮叶片、燃烧室部件、连接件等，其复杂形状和高性能要求能够得到很好的满足。在汽车工业中，用于制造各种零部件，如变速器零件、发动机喷油嘴、安全气囊部件、座椅调节器等，可提高汽车的性能、可靠性和轻量化水平。医疗领域是金属注射成形的重要应用领域之一，用于制造外科手术器械、植入物（如人工关节、牙齿矫正器、种植牙等），其高精度和良好的生物相容性能够满足医疗需求。在电子行业，金属注射成形可生产手机卡托、电子连接器、微型齿轮、射频连接器等小型复杂零件，适应电子产品小型化、多功能化的发展趋势。此外，在消费类产品、兵器工业、仪器仪表等领域也有广泛的应用。

二、金属注射成形粉末混合的关键要素

2.1粉末的选择

金属注射成形常用的粉末包括不锈钢粉、铁基合金粉、硬质合金粉、钛合金粉、镍基合金粉等。粉末的选择主要考虑以下因素：首先是粉末的粒度及粒度分布，一般来说，较细的粉末有利于提高注射坯的密度和强度，但粉末过细会导致粉末流动性变差，增加混合和注射的难度，同时也会提高成本。合适的粒度分布可以使粉末在混合时更好地填充空隙，提高混合均匀性。其次是粉末的形状，球形粉末具有较好的流动性，有利于注射成形，但球形粉末的制备成本相对较高；不规则形状粉末在某些情况下可能会提供更好的机械啮合作用，有助于提高注射坯的强度，但流动性较差。因此，需要根据具体的产品要求和工艺条件来选择合适形状的粉末。此外，粉末的纯度也是一个重要因素，高纯度的粉末可以减少杂质对最终产品性能的影响，保证产品的质量和性能稳定性。

2.2粘结剂的选择与设计

粘结剂在金属注射成形中起着关键作用，它的主要功能是赋予金属粉末良好的流动性，使其能够顺利地通过注射成形机的螺杆和模具型腔，同时在脱脂过程中能够逐步去除，并且在脱脂后保持注射坯的形状。粘结剂通常由多种组元组成，包括聚合物基体、增塑剂、润滑剂等。聚合物基体提供粘结强度，常见的有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）等；增塑剂用于改善粘结剂的柔韧性和流动性，如邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类等；润滑剂则有助于降低粉末与模具之间的摩擦力，提高脱模性能，例如硬脂酸及其盐类等。粘结剂的选择和设计需要综合考虑粉末的性质、注射成形工艺参数、脱脂工艺以及最终产品的性能要求等因素。例如，对于不同的金属粉末，需要选择与之相容性好的粘结剂体系；在注射成形过程中，粘结剂的粘度、熔点等特性要与工艺温度和压力相匹配；脱脂过程中，粘结剂的分解温度范围要合适，以便能够逐步、完全地去除粘结剂，同时避免在脱脂过程中产生缺陷。

2.3粉末与粘结剂的比例

粉末与粘结剂的比例对注射料的性能有着重要影响。粉末含量高，注射坯的收缩率小，烧结后的尺寸精度容易控制，但注射料的流动性差，注射压力大，容易导致模具磨损和注射缺陷；粘结剂含量高则相