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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粘結劑經過混煉、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、復雜精密金屬零件的制造，也得到了相當所的精密零件制造商的認可和使用，在當今金屬制品成形領域占有重要地位。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品。

    該工藝需要事先準備好注射料，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。通過回火可使金相組織趨十穩定，以保證在以后的使用過程中不再發生變形。MIM當前常用的兩種喂料是鐵基喂料（如Fe2Ni，Fe8Ni）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，直接影響后續所有工藝的參數以及成品的品質特性。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工藝參數中影響不銹鋼喂料流動性的三大因素。

一， 粉末裝載量。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數。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，流變性相應變差;當粉末裝載量變小時，粘結劑所占比重相應變大，此時喂料的粘度減小，流動性轉好。對于混煉時粉末和粘結劑的加入順序也有比較嚴格的規定，加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。但也不是粘結劑越多越好。還要考慮粘結劑的量對后續其他工藝的影響。

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熱，發熱之后粘度降低，因此流動性強;反之當喂料在低的剪切速率下流動，受到較低的剪切力發熱較慢，粘度不會明顯降低，流動性也相應比較差。

三， 溫度。六、金屬拉絲拉絲：是通過研磨產品在工件表面形成線紋，起到裝飾效果的一種表面處理手段。這里主要指的是注射成形時的注射溫度以及進入模腔后的溫度。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，當溫度升高時，喂料的粘度會變小，相應的流動性變強，當溫度降低時，喂料粘度變大，流動性也會比較差

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。在傳動過程中，可由電機同步轉速，經彈性聯軸器至減速機后，由輸出裝置傳動快漿，使其達到規定的轉速，也可由變頻器進行調速。

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。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。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。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。4）外部加熱汽化系統，改變了過去液體滴酸的干擾，提升了脫脂效率。

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。氣霧化粉含量大的試樣,脫粘后易于坍塌。工藝流程：技術特點：提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，得到光滑表面或鏡面光澤，同時也可消除光澤。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。

我國近十年來粉末冶金成形新技術綜述

粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節能、節材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發展前沿。

   目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。

   一、溫壓技術

   溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發展起來的一項新技術，可生產出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內，然后和傳統粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。軟金屬的粉末、不規則顆粒形狀或多孔性顆粒結構的粉末都具有較高的生坯強度。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統。

   與傳統工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。自1916年出現真正意義上的Banbury（本伯里）型密煉機后，密煉機的威力逐漸被人們所認識，它在橡膠混煉過程中顯示出來比開煉機優異的一系列特征，如：混煉容量大、時間短、生產效率高。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產品精度高，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。二、第二把火——正火：1、正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產復雜的摩擦傳動用同步齒環，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動溫壓技術

   流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。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。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術既克服了傳統粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項極具潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。

   WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。

粉末冶金MIM工藝相比傳統精鑄工藝的優勢

MIM使用的原料粉末粒度直徑為2—15urn，而傳統粉末冶金（PM）的原料粉末粒度為50—100urn。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細粉末。MIM產品形狀自由度是PM所不能達到的。

傳統的精密鑄造（IC）工藝作為一種制作復雜形狀產品極有效的技術，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產品，但礙于陶心的強度以及鑄液的流動性限制，該工藝仍有某些技術上的難題。二、電泳(ED)電泳：用于不銹鋼、鋁合金等，可使產品呈現各種顏色，并保持金屬光澤，同時增強表面性能，具有較好的防腐性能。一般而言，此工藝制造大、中型零件較為合適，而小型復雜零件則MIM工藝較為合適，而且IC工藝材質受到一定限制。

壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點、鑄流性好的材料，而MIM工藝適合各種材質。

精密鍛造可以成型復雜零件，但不能成型三維復雜的小型零件，其產品的精度低，產品有局限。

傳統機械加工法：近來靠自動化和數控提升加工能力，在效率和精度上有很大的進展，但是基本的程序上仍脫不開逐步加工車、刨、銑、磨、鉆、拋等完成零件形狀的方式，機械加工的方法精度和復雜度遠優于其他方法，但是因為材料的有效利用率低，且形狀的完成受限于設備與刀具，有些零件無法用機械加工完成。相反，MIM可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。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）。對于小型、復雜、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機械式加工而言，其成本較低且效率高，具有競爭力。