五金結構件-粉末冶金

金屬粉末射出成形是將細小、球狀的金屬粒子用各種不同的黏結劑混和并制造成小球的形狀成為射出料，再用射出成型機射出成型使用射出技術成形將金屬粉末，經由射出機將其射入模具中成形，再將其冶金燒結成固體的技術成形后的生胚，需經過脫脂的過程，把先前混入的黏結劑脫除，再經燒結，即得密度95%以上之高密度、高強度的產品簡而言之，即以塑料射出的方式去生產金屬制品 。達克羅的表面硬度不高、耐磨性不好，而且達克羅涂層的制品不適合與銅、鎂、鎳和不銹鋼的零部件接觸與連接，因為它們會產生接觸性腐蝕，影響制品表面質量及防腐性能。

比常規(guī)粉末冶金工藝工序少，無切削或少切削經濟效益高，克服了傳統粉末冶金工藝制品、材質不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復雜結構的缺點,特別適合于大批量生產小型、復雜以及具有特殊要求的金屬零件,MIM金屬粉末顆粒一般在0.5~20μm；理論上，顆粒越細，比表面積也越大，易于成型和燒結傳統的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統壓鑄成形強度低、精密鑄造無法大量量產、車削件成本較高等技術缺點 。粉狀涂層經過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類效果）的最終涂層。

什么情況下合采用MIM工藝

MIM工藝的制程技術、材料和設備在國內已經越來越成熟，應用范圍也非常廣。

零件形狀復雜、尺寸較小以及產量大，這些都是MIM工藝的優(yōu)勢。

這些強項，使其在電子數碼產品、手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車發(fā)動機零件、電子密封件、切削工具及運動器械中得到了大量的應用。

那么，如何判定一個產品是否應該選擇MIM工藝，也就是選擇MIM工藝的準則是什么呢？

目前主要有下列主要事項，選擇MIM工藝前需要考慮清楚。

1.

質量、切削量：對于在切削加工和磨削加工中材料損耗非常、加工非常耗時的零件，MIM在降低生產成本上極有優(yōu)勢；

2.

總需求量：模具費和研發(fā)費用對于低需求量的產品，分攤下來后是很難以承受的。因此，當產品的年需求量達到或超過2萬件時，可以考慮選擇MIM工藝。

3.

材料：MIM工藝是一種近凈成形技術，對于由鈦、不銹鋼及鎳合金之類難易切削的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

4.

產品復雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。

5.

使用性能：基于MIM產品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競爭力。

6.

表面粗糙度：表面粗糙度反映了粉末顆粒的大小。

7.

公差（精度要求）：MIM燒結件的公差大概為±0.3%，如果產品要求的公差很嚴格，MIM燒結件就需要二次加工，如CNC，數控車等，MIM的成本也趨向于增加，需要評估比較。

8.

組合：為了節(jié)省庫存與組裝費用，可見多個零件固結為一個零件。

9.

缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結合線。

10.

新型組合材料：MIM可制造出傳統工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

MIM常用材料的種類很多，但有幾種是主要的。若材料難以切削加工，諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼，對于MIM最終成型來說，是最有利的，MIM工藝可以一次性成型復雜的幾何形狀特征。

在不同的生產地點之間，用MIM可達到的性能是不同的。我們在設計之前，需要的許多性能參數都匯總與技術手冊中。

現在，我們看到了很多為MIM設計的新的材料，其中有疊片結構的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項目，都將MIM推進到了幾乎沒有工藝可替代的領域。

粉末冶金行業(yè)發(fā)展勢不可擋

粉末冶金屬于現代工業(yè)發(fā)展的朝陽產業(yè)，以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。

　　我國粉末冶金行業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅猛，特別是汽車行業(yè)、機械制造、金屬行業(yè)、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產業(yè)等迅猛發(fā)展，為粉末冶金行業(yè)帶來了較大的發(fā)展機遇。

　　具體數據顯示，1948年我國硬質合金產量僅有2-3萬噸，但2000年后我國粉末冶金市場迅速崛起。金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結制成金屬或合金零部件的技術。2009年我國粉末冶金行業(yè)產量為11.30萬噸，超過日本躍居亞洲首位。2014年粉末冶金行業(yè)銷量達19.18萬噸，2017年增長至20.08萬噸，增幅為4.7%。

　　從應用領域來看，現階段，我國粉末冶金產品主要應用于汽車、家電、電動工具、摩托車、農業(yè)機械及工程機械等工業(yè)。根據粘結劑體系中主要粘結劑組元及其性質可以把粘結劑體系分為熱塑性粘結劑、熱固性粘結劑、凝膠體系和水溶性粘結劑以及特殊體系等。隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，粉末冶金制品本土化需求不斷擴大，2016年，應用于汽車方面的粉末冶金零件共10.09萬噸，占比54.69%，同比上升6.55%。未來下游產業(yè)的發(fā)展將會繼續(xù)拉動上游產業(yè)的發(fā)展，整個行業(yè)的容量仍在不停擴大。

　　汽車領域應用較少，技術相對落后

　　在發(fā)達國家如美國、歐洲、日本，粉末冶金產品主要應用于汽車領域，汽車粉末冶金產品占粉末冶金總產品的比例高達80%以上，其產品包括VVT(可變氣門正時系統)、VCT(可變氣門凸輪軸正時系統)、各類泵組件、鏈輪、同步環(huán)、行星齒輪等，種類覆蓋十分齊全。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。

　　而在我國，2017年，粉末冶金市場汽車應用占比僅為60%。我國粉末冶金汽車零件占比遠低于發(fā)達國家，占比提升潛力大。

　　單車用量方面，中國提升空間同樣相對可觀。MIM(metalInjectionMolding，金屬注射成型)雖然是一個小行業(yè)，相關從業(yè)人員不超過幾百萬。2017年，北美粉末冶金零件單車用量可達18.6Kg，日本為8.0Kg，歐洲為7.2Kg，而中國僅為4.5Kg。這種差距產生的主要原因是，我國國內很多粉末冶金產品達不到要求的尺寸公差與性能參數，因此，汽車主機廠只能選擇成本更高的鍛造零件與機加工零件。

　　國內企業(yè)成本優(yōu)勢顯著，進口替代空間廣闊

　　與國外公司相比，國內企業(yè)在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優(yōu)勢，能夠為主機廠與一級供應商提供更低價的粉末冶金產品。同時，國內企業(yè)交貨周期短，售后服務快速、及時，能夠為國內主機廠提供更優(yōu)質的服務。

　　從技術角度來看，2015年，發(fā)布《中國制造2025》的通知，其中重點提出要大力發(fā)展智能制造、增材制造、新材料、生物醫(yī)用等領域。我們認為在國家政策的大力扶持下，國內粉末冶金技術有望得到快速發(fā)展，替代市場逐步由低端轉向高技術。

　　另外，專利申請授權量的持續(xù)增長彰顯粉末冶金技術的不斷成熟。2016年，我國鑄造、粉末冶金專利申請授權量為8295項，同比增長11.62%，近五年(2012-2016年)復合增長率為16.02%。

　　綜合來看，國內粉末冶金產品進口替代空間十分廣闊

金屬注射成形用不銹鋼粉的生產工藝

金屬注射成形技術由陶瓷零件的粉末注射成形技術發(fā)展而來，是一種新型的粉末冶金近凈成形技術。金屬注射成形技術技術的主要生產步驟如下：金屬粉末與粘結劑混合——制?！⑸涑尚巍撝獰Y——后續(xù)處理——最終產品該技術適用于大批量生產性能高、形狀復雜的小尺寸的粉末冶金零部件，如瑞士的手表業(yè)用來生產手表零件。      近幾十年來，MIM技術發(fā)展勢頭迅猛，能應用的材料體系包括：Fe-Ni合金、不銹鋼、工具鋼、高比重合金、硬質合金、鈦合金、鎳基超合金、金屬間化合物、氧化鋁、氧化鋯等。金屬注射成形技術要求粉末粒度為微米級以下，形狀近球形。此外對粉末的松裝密度、搖實密度、粉末長徑比、自然坡度角、粒度分布也有一定的要求。目前生產金屬注射成形技術用粉末的主要方法有：水霧化法、氣體霧化法、羰基法。常用的不銹鋼金屬的粉末牌號有：304L，316L， 317L，410L，430L，434L，440A，440C，17-4PH等。工藝流程：曝光法：工程根據圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光→顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK網印法：開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網印→蝕刻→脫膜→OK技術特點:優(yōu)點：1、可進行金屬表面細微加工。

     對于水霧化法其制作流程為：

     選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、高壓水泵、全封閉式制粉裝置、循環(huán)水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

    對于氣霧化法其制作流程為：

    選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、氮氣源和霧化裝置、循環(huán)水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

每種方法各有其優(yōu)缺點：水霧化法是主要的制粉工藝，其效率高、大規(guī)模生產比較經濟，可使粉末細微化，但形狀不規(guī)則，這有利于保形，但所用粘結劑較多，影響精度。此外，水與金屬高溫反應形成的氧化膜妨礙燒結。氣體霧化法是生產金屬注射成形技術用粉的主要方法，它生產的粉末為球形，氧化程度低，所需粘結劑少，成形性好，但極細粉收率低，價格高，保形性差，且粘結劑中的C，N，H，O對燒結體有影響。羰基法生產的粉末純度高、開頭穩(wěn)定、粒度極細，它最適合于 MIM，但僅限于Fe,Ni等粉體，不能滿足品種的要求。為了滿足金屬注射成形技術用粉的要求，許多制粉公司對上述方法進行了改進，還發(fā)展了微霧化、層流霧化等制粉方法。現在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實密度后者維持保形性。使用性能：基于MIM產品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競爭力。目前采用水霧化粉也可生產相對密度大于99%的燒結體，因此較大型零件只使用水霧化粉，較小型零件使用氣霧化粉