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: 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 图片来源Lemtech MIM金属粉末相关企业如下: Sandvik(山特维克) Epson ATMIX 日本太平洋 卡彭特特种金属(常熟)有限公司 湖南恒基粉末科技有限责任公司 江西悦安超细金属有限公司 中泰合金材料有限公司 江苏天一超细金属粉末有限公司 广州有色金属研究院 晋江市中和特种粉末材料公司 浙江泰堡金属制品有限公司 玉溪大红山矿业有限公司粉末冶金科技分公司 苏州豪昇粉末五金制品有限公司 深圳威泰克斯粉末冶金股份有限公司 深圳市铂科新材料股份有限公司 大陆塑天实业有限公司 昆山纳诺新材料科技有限公司 晋江市中和特种磁性材料有限公司 湖南宁乡吉唯信金属粉体有限公司 飞而康快速制造科技有限责任公司 秦皇岛市雅豪新材料科技有限公司 东莞市顶鑫不锈钢公司 石家庄利德粉末材料有限责任公司 湖州慧金材料科技有限公司 大同特殊钢(上海)有限公司 广东鸿海金属材料有限公司 安泰科技粉末与制品分公司 东莞市酬勤包装制品有限公司 绵阳西磁新材料有限公司 …………
图:小尺寸工件对粘结剂稳定性的要求越来越高 图片来源Makepolo 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:
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:
表:商用热塑性粘结剂主要组分特性
数据来源:梁叔全, 唐艳. MIM喂料粘结剂的选择研究 |
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