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发布时间: 2017-02-24 16:31:00 来源:本站原创 浏览数:1778

金属注射成型简介

金属注射成型(metal Injection Molding,MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。该技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。

其基本工艺过程是:将各种微细金属粉末(一般小于20μm)按一定的比例与预设粘结剂,制成具有流变特性的喂料,通过注射机注入模具型腔成型出零件毛坯,毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后,即可得到各种金属零部件。流程图如下:


理想的MIM金属粉末什么样

粉末粒度、振实密度和颗粒形状是决定粉末能否成功用于MIM工艺的关键性能指标。MIM工艺要求原料粉末很细(~10μm) , 以保证均匀的分散度、良好的流变性能和较大的烧结速率。


金属粉末微观结构(*2500倍)


理想的MIM 用粉末为:粉末粒度2~8μm ;松装密度40 %~50 % ;振实密度50 %以上;粉末颗粒为近球形、 比表面大。

目前,MIM金属粉末原料包括铁、镍、钛、不锈钢、贵金属、超合金等多种材料。同时更在向多样化发展,例如结构材料、功能材料、磁性材料等。

生产MIM粉末的方法主要有:羰基法、超高压水雾化法、高压气体雾化法、等离子体雾化法以及层流雾化法。不同的粉末制备技术对粉末的粒度、颗粒形状、微观结构、化学性质、制造成本等都有不同的影响。


雾化制粉


MIM如何选择粘结剂?

 

图:小尺寸工件对粘结剂稳定性的要求越来越高

粘结剂是MIM技术的核心,MIM与常规粉末冶金方法相比的一个重要差异即粘结剂含量高。粘结剂的主要作用是充当粘结金属粉末颗粒流动的载体以及成型后保持工件形状。

MIM用粘结剂应满足如下要求:

  • ▍与粉末接触角小,粘附力强且不与粉末反应;

  • ▍射出温度范围内粘度变化不大,但冷却时粘度变化速度快不易粘模;

  • ▍用量少,用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性;

▍粘结剂的选择十分关键,若粘结剂选择不当可能产生以下缺陷:

粘结剂是怎么分类的

一个实用的粘结剂一般由几种组元组成,每种组元有各自独特的功能,按照功能可以分为主要粘结剂、次要粘结剂和添加剂这几种。根据粘结剂体系中主要粘结剂组元及其性质可以把粘结剂体系分为热塑性粘结剂、热固性粘结剂、凝胶体系和水溶性粘结剂以及特殊体系等。

其中,热塑性粘结剂应用最广泛,分为石蜡基粘结剂、油基粘结剂、聚合物基粘结剂等。下表列出了几种主要MIM粘结剂体系的优缺点 :



热塑性粘结剂一般由高分子聚合物、低分子物质以及必要的添加剂组成(石蜡基粘结剂、油基粘结剂等分类是根据低分子物质来区分的)。各组成部分作用如下:

  • 高分子聚合物:黏度高,强度高,在注射后及脱脂过程中保持坯块形状。

  • 低分子物质:粘度低,流动性好,脱脂过程中能在较低温度下首先被脱除,在坯块中留下连通空隙,有利于后期快速热熔脂的进行。

  • 添加剂:改善应力、降低粘度、增加润湿性或润滑性等。

表:商用热塑性粘结剂主要组分特性

Tm - 熔点, Tv - 玻璃转变温度, * - 计算值

数据来源:梁叔全, 唐艳. MIM喂料粘结剂的选择研究


一文了解金属注射成型(MIM)常用材料
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