MIM金屬注射成型工藝

MIM工藝介紹與對比

一、MIM概念及工藝流程

金屬粉末注射成形是傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)與塑料注射成形技術(shù)相結(jié)合的高新技術(shù)，是小型復(fù)雜零部件成形工藝的一場革命。綜上，金屬喂料生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)是混煉，而影響混煉效果的主要因素是粘結(jié)劑和金屬粉末的配比和加入順序，因此進(jìn)行科學(xué)配比和加料對金屬喂料的生產(chǎn)至關(guān)重要。它將適用的技術(shù)粉末與粘合劑均勻混合成具有流變性的喂料，在注射機(jī)上注射成形，獲得的毛坯經(jīng)脫脂處理后燒結(jié)致密化為成品，必要時還可以進(jìn)行后處理

生產(chǎn)工藝流程如下

配料→混煉→造?！⑸涑尚巍瘜W(xué)萃取→高溫脫粘→燒結(jié)→后處理→成品

二、MIM技術(shù)特點(diǎn)

金屬粉末注射成形結(jié)合了粉末冶金與塑料注射成形兩大技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)金屬粉末模壓成形工藝在產(chǎn)品形狀上的限制，同時利用塑料注射成形技術(shù)能大批量、高效率生產(chǎn)具有復(fù)雜形狀的零件：如各種外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺、鍵銷、加強(qiáng)筋板，表面滾花等

·MIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

a.直接成形幾何形狀復(fù)雜的零件，通常重量0.1~200g

b.表面光潔度好、精度高，典型公差為±0.05mm

c.合金化靈活性好，材料適用范圍廣，制品致密度達(dá)95%~99%，內(nèi)部組織均勻，無內(nèi)應(yīng)力和偏析

d.生產(chǎn)自動化程度高，無污染，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)大批量清潔生產(chǎn)

MIM產(chǎn)品典型應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天業(yè)：機(jī)翼鉸鏈、火箭噴嘴、渦輪葉片芯子等

汽車業(yè)：安全氣囊組件、點(diǎn)火控制鎖部件、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、座椅部件、剎車裝置部件等

電子業(yè)：磁盤驅(qū)動器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機(jī)振子、計算機(jī)打印頭等

日用品：表殼、表帶、表扣、高爾夫球頭和球座、縫紉機(jī)零件、電動玩具零件等

機(jī)械行業(yè)：異形銑刀、切削工具、電動工具部件、微型齒輪、鉸鏈等

醫(yī)學(xué)行業(yè)：牙矯形架、剪刀、鑷子、手術(shù)刀等

六、適合材質(zhì)

不銹鋼 Fe合金 Fe-Ni-Co 合金鎢 鈦合金 工具鋼 高速鋼 硬質(zhì)合金 氧化鋁 氧化鋯

金屬學(xué)基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。③珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時為0.77%，在1148度時達(dá)到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。

　?、阼F素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規(guī)則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強(qiáng)度。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時達(dá)到峰值，也僅有0.0218%。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。因此，當(dāng)產(chǎn)品的年需求量達(dá)到或超過2萬件時，可以考慮選擇MIM工藝。珠光體的平均含碳量為0.77%。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　?、蓠R氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應(yīng)力開裂。

影響MIM不銹鋼喂料的流動性的三大因素

金屬注射成形工藝(簡稱MIM)是將金屬粉末和有機(jī)粘結(jié)劑經(jīng)過混煉、造粒成混合料顆粒，再通過注射成形的方式制造成特定性狀制品的方法，特別適合于小型、復(fù)雜精密金屬零件的制造，也得到了相當(dāng)所的精密零件制造商的認(rèn)可和使用，在當(dāng)今金屬制品成形領(lǐng)域占有重要地位。電解拋光其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。

    該工藝需要事先準(zhǔn)備好注射料，也就是常說的MIM喂料，且對喂料的流變性有著比較苛刻的要求。5倍，同時考慮到齒輪高度縱向密度的均勻性，因此粉末冶金齒輪的厚度也是很重要的。MIM當(dāng)前常用的兩種喂料是鐵基喂料（如Fe2Ni，F(xiàn)e8Ni）和不銹鋼喂料（如SUS316L，SUS630即17-4，SUS304等），隨著近年來不銹鋼制品的需求越來越大，關(guān)于不銹鋼喂料的研究也迅速升溫。

    喂料的特性，直接影響后續(xù)所有工藝的參數(shù)以及成品的品質(zhì)特性。今天小編就已常用的不銹鋼為例為例，和大家一起來看一下生產(chǎn)工藝參數(shù)中影響不銹鋼喂料流動性的三大因素。

一， 粉末裝載量。目前，有通過用溫壓提高生坯密度和通過采用模壁潤滑減少或消除混合粉中的潤滑劑的方法來提高生坯強(qiáng)度。粉末裝載量是一個比值，指的是粉末體積占喂料總體積的百分?jǐn)?shù)。粉末裝載量越大，說明喂料中粉末所占的比重越大，此時喂料的粘度增大，流變性相應(yīng)變差;當(dāng)粉末裝載量變小時，粘結(jié)劑所占比重相應(yīng)變大，此時喂料的粘度減小，流動性轉(zhuǎn)好。但也不是粘結(jié)劑越多越好。還要考慮粘結(jié)劑的量對后續(xù)其他工藝的影響。

二， 剪切速率。在注射成形過程中，不銹鋼喂料在高的剪切速率下而流動，所以喂料受到高剪切力發(fā)熱，發(fā)熱之后粘度降低，因此流動性強(qiáng);反之當(dāng)喂料在低的剪切速率下流動，受到較低的剪切力發(fā)熱較慢，粘度不會明顯降低，流動性也相應(yīng)比較差。

三， 溫度。粉末冶金零件生坯具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度是必要的，以便壓坯從陰模中脫出和將其運(yùn)送到燒結(jié)爐而不會損壞。這里主要指的是注射成形時的注射溫度以及進(jìn)入模腔后的溫度。溫度的影響對于不銹鋼喂料來講是個加熱的過程，溫度通過對著喂料粘度的影響而影響其流動性，當(dāng)溫度升高時，喂料的粘度會變小，相應(yīng)的流動性變強(qiáng)，當(dāng)溫度降低時，喂料粘度變大，流動性也會比較差

多組分材料復(fù)合注射成型技術(shù)

單一化學(xué)成分材料制成的零件很難滿足現(xiàn)代制造業(yè)對零件功能復(fù)合集成化的各種特殊要求，一個零件的不同部位采用不同材料制造，滿足不同功能要求是現(xiàn)代零件制造的一個發(fā)展趨勢。

塑料工業(yè)中廣泛應(yīng)用的雙色（多色）注射成型技術(shù)引入金屬的注射成型領(lǐng)域，使得批量化高效治區(qū)精密復(fù)雜金屬或陶瓷復(fù)合材料成為可能。

復(fù)合注射成型技術(shù)的原理是一臺注射機(jī)同時裝有兩套或多套料筒，每套料筒中的注射料各部相同。其生產(chǎn)工藝流程為：電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個階段。多腔模具定模可以圍繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在每個位置是不同型腔同時注入不同的注射料。zui初的注射坯留在最里邊，冷卻后開模，但并不馬上脫模。定模旋轉(zhuǎn)到一定角度后，定模合模，整個型腔相對于di一次注射坯料向外擴(kuò)張，隨后進(jìn)行第二次不同注射料的注射成型。每個零件經(jīng)過多次注射而成，最后脫模頂出。

多組分材料復(fù)合注射成型技術(shù)的引入，可以滿足單體零件功能、性能集成復(fù)合化及節(jié)省貴重原材料、降低成本的要求。

復(fù)合技術(shù)在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，例如鋼-硬質(zhì)合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不銹鋼-鐵鋁合金噴油嘴、磁性與非磁性電子元件等已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。