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五金結構件-粉末冶金

金屬粉末注射成型技術（metal Injection Molding，簡稱MIM技術）是集塑料成型工藝學、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學科相互滲透與交叉的產物，利用模具可注射成型坯件并通過燒結快速制造高密度、高精度、三維復雜形狀的結構零件，能夠快速準確的將設計思想物化為具有一定結構、功能特性的制品并可直接批量生產出零件，是制造技術行業一次新的變革。MIM的發展進程20世紀70年代，美國學者Wiech首先開發出一種對金屬粉末進行注射成形的粉末冶金工藝。該工藝技術不僅具有常規粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優點，而且克服了傳統粉末冶金工藝制品密度低、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如何選擇粘結劑

粘結劑是MIM技術的核心，MIM與常規粉末冶金方法相比的一個重要差異即粘結劑含量高。粘結劑的主要作用是充當粘結金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。

MIM用粘結劑應滿足如下要求：

與粉末接觸角小，粘附力強且不與粉末反應；射出溫度范圍內粘度變化不大，但冷卻時粘度變化速度快不易粘模；用量少，用較少的粘結劑能使混合料產生較好的流變性；

粘結劑的選擇十分關鍵，若粘結劑選擇不當可能產生以下缺陷：

粘結劑是怎么分類的？

一個實用的粘結劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨特的功能，按照功能可以分為主要粘結劑、次要粘結劑和添加劑這幾種。步驟如下﹕1使表面粗糙度達到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光等工藝方法來實現。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。

其中，熱塑性粘結劑應用最廣泛，分為石蠟基粘結劑、油基粘結劑、聚合物基粘結劑等。下表列出了幾種主要MIM粘結劑體系的優缺點 ：

熱塑性粘結劑一般由高分子聚合物、低分子物質以及必要的添加劑組成（石蠟基粘結劑、油基粘結劑等分類是根據低分子物質來區分的）。各組成部分作用如下：

高分子聚合物：黏度高，強度高，在注射后及脫脂過程中保持坯塊形狀低分子物質：粘度低，流動性好，脫脂過程中能在較低溫度下首先被脫除，在坯塊中留下連通空隙，有利于后期快速熱熔脂的進行添加劑：改善應力、降低粘度、增加潤濕性或潤滑性等

國內當前粉末冶金零件行業的挑戰

當前粉末冶金零件行業和企業面臨嚴峻的市場挑戰。整個行業處于發展中的緊要關頭。近幾年來，市場需求不斷擴大，粉末冶金零件行業和企業發展很快。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。但是，企業長期處于“上擠下壓”的環境中。原輔材料大幅度漲價，而主機廠不斷降價。使企業的利潤空間受到巨大沖擊，生存面臨嚴重考驗。隨著原輔材料開始大幅度漲價，使原本十分脆弱的企業利潤雪上加霜。國內粉末冶金零件廠的產品價格出現了更大偏移。

　　為促進粉末冶金行業和諧健康持續發展，遵循科學發展觀，營造公平公正的競爭環境，保護企業利益，維護粉末冶金制品行業形象，提倡全行業共同努力，克服困難，度過難關。

　　首先，產業要加強廠際合作，加強交流溝通，穩定各自市場份額，反對行業內部采取不正當競爭行為。團結協作，相互尊重，共同進步，實現雙贏。

　　其次，鑒于當前形勢，根據國際慣例，建議各會員單位根據本企業產品的技術、質量、設備、所用原料、批量大小等具體情況，在與使用單位充分協商的基礎上，適當提高產品銷售價格。若今后原輔材料繼續上漲，粉末冶金產品價格還可以隨時上調。

　　各企業在加強自身管理，加強工藝技術改進，提高產品質量，提高產品技術含量，盡可能挖掘企業內部潛力，提高企業經濟效益，促進粉末冶金行業更好更快發展的同時，為客戶提供性價比更高的產品與服務。

金屬粉末顆粒狀及制造方法對mim公工藝的影響

MIM是一種將傳統粉末冶金和現代塑料注塑成形技術結合而成的新型金屬成形工藝。金屬注射成形工藝對于金屬粉末的選擇有嚴格標準，這是因為粉末顆粒的形狀可以左右制品的質量。

好的金屬喂料才可以成形好的產品，而好的粉末會成就好的金屬喂料，這也就是說金屬粉末的好壞影響著MIM制品的性能。那么怎樣才算是好的金屬粉末呢?

行業經過多年的生產實踐和行業專家的理論研究發現，越是粒度細小、顆粒均勻、接近球狀的粉末顆粒越適合制造喂料，這樣的粉末制成的喂料在后續的制品成形過程中流動性良好，有利于整個MIM工藝的順利完成，而且脫粘容易，脫粘后的坯件在燒結過程中收縮均勻且程度較小。當使清潔的金屬表面相互接觸時，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。

但是在實際生產中，由于成本、技術等多方面因素影響，用來生產喂料的金屬粉末原料并不都是“很好”的。中性氣氛：中性氣氛主要包括氮氣、氨氣和真空，真空燒結能夠避免氣氛中的有害成分對粉末冶金零件造成污染等不利影響。甚至是我們認為好的粉末原料也難免因為成形部件的形狀不易保持而影響到MIM成形工藝的效果。例如金屬注射成形工藝中用到的鋼粉雖然是球形的，粒度大小也符合工藝要求，但是因為顆粒間的咬合力小，制品形狀很難維持。

于是人們就想，那把球形的粉末換成不規則形狀的會不會好一點呢?事實證明，這種改變雖然增加了顆粒間的咬合力，但是卻不能使金屬喂料在加熱狀態下還能保持較好的流動性，減弱了制品的均勻性，嚴重影響到MIM坯件的脫粘和燒結環節，以致影響最終的制品性能和成品率。近年來隨著中國制造2025的提出，MIM產品市場需求日益旺盛，MIM企業如雨后春筍般的成長，MIM行業呈現出更加廣闊的前景和良好的發展潛力。

可見想要獲得性能、形狀穩定的制品還要另想改善措施，目前制造金屬喂料使用的金屬粉末一般分為兩種：氣霧化粉末和水霧化粉末。這兩種粉末形狀性質迥異，單獨用哪種都不能獲得好的喂料。

氣霧化粉中加入水霧化粉可提高注射成形件的形狀保持能力,降低各向異性收縮。若混合粉的自然坡度角小,則說明顆粒間的相互作用小,所制部件在燒結后各向異性收縮較大。但是從行業發展的總體情況來看，我國現階段的MIM前景喜人，但在某些方面與國外還存在一定差距。氣霧化粉含量大的試樣,脫粘后易于坍塌。使用水霧化粉末,可保持形狀而不損害其力學性能。顆粒的不規則形狀影響混合粉的燒結性,使用較大比例的水霧化粉可促進致密化。

綜上所述，金屬粉末顆粒形狀對MIM工藝的影響是根源性和最終性的，選擇合適的金屬粉末制成合適的金屬喂料對成形高質量的MIM制品至關重要。