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金屬注射成型

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      金属注射成形(Metal Injection Molding,简称MIM)是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术,众所周知,塑料注射成形技术低廉的价格生产各种复杂形状的制品,但塑料制品强度不高,为了改善其性能,可以在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。近年来,这一想法已发展演变为最大限度地提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形。
金屬注射成形的基本工藝步驟是:首先是選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結劑,然後在一定溫度下采用適當的方法將粉末和粘結劑混合成均勻的喂料,經制粒後在注射成形,獲得的成形坯經過脫脂處理後燒結致密化成爲最終成品。
1.MIM粉末及制粉技術
MIM對原料粉末要求較高,粉末的選擇要有利于混煉、注射成形、脫脂和燒結,而這往往是相互矛盾的,對MIM原料粉末的研究包括:粉末形狀、粒度和粒度組成、比表面等,表1中列出了最適合于MIM用的原料粉末的性質。
由于MIM原料粉末要求很細,MIM原料粉末價格一般較高,有的甚至達到傳統PM粉末價格的10倍,這是目前限制MIM技術廣泛應用的一個關鍵因素,目前生産MIM用原料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。
2.粘結劑 
     粘结剂是MIM技术的核心,在MIM中粘结剂具有增强流动性以适合注射成型和维持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结剂,近年来正逐渐从单凭经验选择向根据对脱脂方法及对粘结剂功能的要求,有针对性地设计粘结剂体系的方向发展。
粘結劑一般是由低分子組元與高分子組元加上一些必要的添加劑構成。低分子組元粘度低,流動性好,易脫去;高分子組元粘度高,強度高,保持成形坯強度。二者適當比例搭配以獲得高的粉末裝載量,最終得到高精度和高均勻性的番茄视频破解版。
3.混煉 
     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。这牵涉到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。这一工艺步骤目前一直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喂料的混合是在熱效應和剪切力的聯合作用下完成的。混料溫度不能太高,否則粘結劑可能發生分解或者由于粘度太低而發生粉末和粘結劑兩相分離現象,至于剪切力的大小則依混料方式的不同而變化。MIM常用的混料裝置有雙螺旋擠出機、Z形葉輪混料機、單螺旋擠出機、柱塞式擠出機、雙行星混煉機、雙凸輪混料機等,這些混料裝置都適合于制備粘度在1-1000Pa·s範圍內的混合料。
混煉的方法一般是先加入高熔點組元熔化,然後降溫,加入低熔點組元,然後分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點組元的氣化或分解,分批加入金屬粉可防止降溫太快而導致的扭矩急增,減少設備損失。
對于不同粒度粉末搭配時的加料方式,日本專利介紹:先將較粗的15-40um水霧化粉加入粘結劑中,然後加入5-15um粉,最後加入粉度≤5um粉,這樣得到的最終番茄视频破解版的收縮變化很少。爲了在粉末周圍均勻塗覆一層粘結劑,還可將金屬粉末直接加入到高熔點組元中,再加入低熔點組分,最後去除空氣即可。如Anwar將PMMA懸浮液直接加入到不鏽鋼粉中混合,然後將PEG水溶液加進去,幹燥,然後邊攪邊除去空氣。O'connor采用溶劑混合,先將SA與粉幹混再加入四氫呋喃溶劑,然後加入聚合物,四氫呋喃在受熱中逸去後,再加入粉末混合,可得到均勻的喂料。
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。如图1所示,首先将粒状喂料加热至一定高的温度使之具有流动性,然后将其注入模腔中冷却下来得到所需形状的具有一定刚性的坯体,然后将其从模具中取出得到MIM成形坯。这个过程同传统塑料注射成形过程一致,但由于MIM喂料高的粉末含量,使得其注射成形过程在工艺参数上及其它一些方面存在很大差别,控制不当则易产生各种缺陷。
5.脫脂 
     从MIM技术产生以来,随着粘结剂体系的不同,形成了多种MIM工艺路径,脱脂方法也多种多样。脱脂时间由最初的几天缩短到了现在的几小时。从脱脂步骤上可以粗略地将所有的脱脂方法分为两大类:一类是二步脱脂法。二步脱脂法包括溶剂脱脂+热脱脂,虹吸脱脂——热脱脂等。一步脱脂法主要是一步热脱脂法,目前最先进的是amaetamold法。下面分别介绍几种有代表性的MIM脱脂方法。
6 .烧结
     烧结是 MIM工艺中的最后一步工序,烧结消除了粉末颗粒之间的孔隙.使得MIM产品达到全致密或接近全致密化。金属注射成形技术中由于采用大量的粘结剂,所以烧结时收缩非常大,其线收缩率一般达到13%-25%,这样就存在一个变形控制和尺寸精度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多数是复杂形状的异形件,这个问题显得越发突出,均匀的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和变形控制是一个关键因素。高的粉末摇实密度可以减小烧结收缩,也有利于烧结过程的进行和尺寸精度控制。对于铁基和不锈钢等制品,烧结中还有一个碳势控制问题。由于目前细粉末价格较高,研究粗粉末坯块的强化烧结技术是降低粉末注射成形生产成本的重要途径,该技术是目前金属粉末注射成形研究的一个重要研究方面。
MIM番茄视频破解版由于形狀複雜,燒結收縮大,大部分番茄视频破解版燒結完成後仍需進行燒結後處理,包括整形、熱處理(滲碳、滲氮、碳一氮共滲等),表面處理(精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等)等。

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