金属粉末注射成型技术(MIM)工艺原理介绍
文章出处:徐州腾飞工程塑料有限公司 发布时间:2016-09-26 14:24:00 点击数:- 【大 中 小】
金属粉末注射成型技术(MetalPowder Injection Molding Technology,简称MIM)是将现代塑料注射成型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型技术。
MIM基本工艺过程
首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(~150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异,生产成本低等特点,其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此,国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命,被誉为“当今最热门的零部件成型技术”和“21世纪的成形技术”。
MIM基本工作原理
MIM流程结合了注塑成型设计的灵活性和精密金属的高强度和整体性,来实现极度复杂几何部件的低成本解决方案。 MIM流程分为四个独特加工步骤(混合、成型、脱脂和烧结)来实现零部件的生产,针对产品特性决定是否需要进行表面处理。
混合
颗粒低于20µ的精细金属粉末和热塑性塑料、石蜡粘结剂按照精确比例进行混合。金属粉末和粘结剂的体积约为60:40。
混合过程在一个专门的混合设备中进行,加热到一定的温度使粘结剂熔化。大部分情况使用机械进行混合,直到金属粉末颗粒均匀地涂上粘结剂
冷却后,形成颗粒状(称为原料),这些颗粒能够被注入模腔。
成型
注射成型的设备和技术与注塑成型是相似的。颗粒状的原料被送入机器加热并在高压下注入模腔
这个环节形成(greenpart)冷却后脱模
只有在大约200°c的条件下使粘结剂熔化 (与金属粉末充分融合),上述整个过程才能进行
模具可以设计为多腔以提高生产率。
模腔尺寸设计要比金属部件20%来补偿烧结过程中产生的收缩。每种材料的收缩变化是精确的、已知的。
脱脂
脱脂是将成型部件中粘结剂去除的过程。这个过程通常分几个步骤完成。绝大部分的粘结剂是在烧结前去除的,残留的部分能够支撑部件进入烧结炉。
脱脂可以通过多种方法完成,最常用的是溶剂萃取法。脱脂后的部件具有半渗透性,残留的粘结剂在烧结时很容易被挥发。
烧结
经过脱脂的部件被放进高温、高压控制的熔炉中。该部件在气体的保护下被缓慢加热,以去除残留的的粘合剂。
粘结剂被完全清除后,该部件就会被加热到很高的温度,颗粒之间的空隙由于颗粒的融合而消失。
该部件定向收缩到其设计尺寸并转变为一个致密的固体。对于大多数的材料,典型的烧结密度理论上大于97%。高烧结密度使得产品性能与锻造材料相似。
表面处理
根据具体需求,有些部件烧结后可能需要进行表面处理。 热处理可以提高金属物理性能。电镀、涂装可以应用于高密度材料。提供焊接或冷却处理技术。
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