注塑零件制造工艺概述

经过数几十年的开发，金属注射成型发展成为生产小、精密、复杂形状零件的竞争性生产工艺，这些零件用普通金属工艺生产时成本不高，材料利用幸运地低，生产工艺复杂且耗时。注塑工艺可以用几乎所有材料(包括金属、陶瓷、金属间货物和复合材料)生产大量小型复合零件，目前用MIM工艺生产的零件。

在MIM工艺开发初期，从原材料到最终产品的整个制造过程都掌握在各种零部件制造公司手中，并被保密。

目前，MIM零部件制造商越来越多地获得提供现成注射材料的供应商和生产零部件所需的专有技术的支持。

设备供应商可以为MIM提供定制注射成型机，还可以在专门为MIM注射成形工艺生产定制的一些炉具生产企业购买炉具。

今天的MIM零部件产业也发生了很大的变化。全球已有400多家零部件生产企业，从小型工作室到连续生产工厂，提供各种产业(如汽车产业)所需的MIM零部件。

据说2011年全球MIM注射成形零部件销售额达到15亿美元。

用于生产MIM部件的原材料

在传统的粉末齿金生产工艺中，一般烧结后的零件大小都与压力环非常相似。所以不难

保修可以紧密，但金属注射成型的情况不同。通常，注射成型状态的零件

“零件坏了”粘合剂的含量(体积分数)达到50%，烧结时收缩大，会着火

纹理的主要要求是要能够控制收缩。在这方面，如果混合材料制造得当，并且总是。

与规定粉末支付工艺相比，MIM的优点是压力环中金属的密度均匀。

虽然编制很大，但密度仍然均匀。这可以消除成型零件中密度不均匀导致的翘曲。

可能性。

粉末粘合剂混合物，即“注射材料”的情况。流变性在成型温度下是最重要的，粘度是

使混合物能顺利流入模具，不得有任何偏析。同时，在成型温度范围内要粘稠

程度尽可能不变，但冷却时混合物需要再次变硬的这种要求决定了使用的粘结剂的性能，在一定程度上与粉末的粒度有关，首先调查金属粉末术。

1.金属粉末

几乎所有金属都能制造出适合MIM注射成形的“合适的粉末粒子形状”。但是，铝和镁是因为附着在粉末粒子表面的氧化物膜量被烧结到用于金属注射成型的金属列表中。常用金属和合金低合金钢、不锈钢、高速钢、铜基合金镍和钻基高温合金、钛、金属间化合物对木鱼“适当的粉末状颗粒形状”需要解释，但这可以看作是一个尚未争论的问题。这表明这是矛盾的。由于一些原因，颗粒形状重要的图2.2表明，应用于MIM的铁粉和钢粉注射材料的金属比例应尽可能高。这意味着粉末需要较高的充电密度，所以粉末最好是球形或根球形。

(1)碳基铁粉和羰基镍粉。MIM注射成形工艺幸运的是，研究该工艺时，非常小的羰基铁粉和镍粉已经大量生产。

羰基粉末的粒子呈球形，流动性好，粒径小于10微米，比用于单轴粉末压制的普通雾化和还原铁粉小一级。

羰基铁粉的烧结性能非常好。由于粒度小，最终部件可获得较高的烧结密度，具有优异的强度和表面结构特性。均匀球形粒子形状，零件尺寸精度高。

许多铁基MIM合金都是以羰基铁粉和镍为基础的。将羰基粉末与母合金粉末混合后，即可得到所需的合金成分。

(2)水喷雾和气体喷雾粉。高合金钢、镍、钻孔合金主要使用合金粉末术。合金粉末通常是气体雾，同时随着对小金属粉末需求的增加，生产厂家改善了他们的雾化技术，现在专业生产厂家可以承诺各种平均粒度不到10微米的高合金钢粉末。

理想的MIM粉末没有以下特征

1.为了充电密度高，成本低，与成本低的大粒子和成本高的小粒子一起特别配制，有粒度分布规律。

2.主要是球形(或等角)粒子。

3.为了避免去除粘合剂后变形，必须有足够高的粒子间摩擦。

4.为了快速判决，平均粒度必须小于20微米

5.内孔缝里没有致密的粒子。

6.爆炸性和毒性最小

7.为了与粘合剂的相互作用，必须清洁粒子表面。

当然，实际上，选择受到生产商可以供应的商品的限制，但需求的增加刺激着生产商尽最大努力生产能够满足MIM特殊需求的粉末。

2.MIM注射成形粉末特性

粉末齿金中通常用于表征粉末特性的实验方法(如体分析、流速或压缩性)不适用于MIM粉末。这是因为MIM使用的粉末的粒度至少比成型用粉末的粒度小一个等级。适用于MIM注射成形用粉末的试验方法有边界-比表面积(IS10070)和重力沉降测量(ISO 10076)。这些实验都可以表示粒子的大小和形状。(3)粘合剂

MIM零件成型的本质是去除粘结剂

在MIM工艺开发初期，最大的问题是找到合适的粘合剂，并在整个生产工艺中配置。粘合剂是最重要的部分，必须满足以下要求：

1.可以混合大量的小金属或陶瓷粉末，通常为60%(体积分数)

2.形成的粘合性物质具有可塑性，可以在高温下注射成型

3.在相当短的时间内，在对环境友好的状态下，可以去除粘结剂的主要成分

4.去除粘合剂后，还可以通过“骨干粘合剂”保持足够的强度。

5.提供了可以轻松注入注射成型机的对称粒子形状

6.每一批的性能都是均匀一致的

7.闸门和零件毛坯废弃物要易于回收利用

8.可以实行生产成本

MIM技术的发展主要是粘结剂组成和相应的脱粘工艺的发展。MIM的发展可以从20世纪70年代微分末冶金界认识到MIM工艺的潜力开始。追踪到20世纪90年代初MIM实现产业化。

粘合剂是关键，有人说它是成功生产注塑零件的最重要因素。在一定程度上。正确的配置和操作仍然存在专利权的问题。但是大部分粘合剂是有机化合物的混合物，主要成分是天然蜡或合成的聚合物，为了改变性能，可以添加其他物质。

混合在高温下进行，这时粘合剂是液体，要“润湿”粉末粒，形成没有任何颗粒的均匀混合物。在这方面，成分经常需要包括表面活性剂，但粘合剂和金属之间不能有化学反应。进一步的要求是生产过程中粘合剂不能恶化。由于经济原因，要求陶类和任何零部件回收废品，制作颗粒，重新应用。更重要的是，粘合剂应该很容易从成型的零件中去除。在生产过程中，这部分是最需要时间的，因此是成本平衡中的主要项目。

混合(注射准备)

普通粉末冶金的粉末干燥混合通常使用滚轴混合器，如双锥混合器，但不适用于MIM用混合材料的混合。MIM用混合材料(即注射)在混合时需要剪切效果。因此，可以使用的混合器是Z型刀片和行星式混合器。为了确保大规模生产时注射材料的均匀性，可以使用双螺杆挤压机进行最终注射配方。其主要目的是在每个粒子的整个表面涂一层粘合剂。有时需要提前处理粉末，以便于加强粒子表和与粘合剂接触。如上所述，需要使用最低限度的粘合剂，但适当的粉末体积分数取决于粉末特性，在工业生产实践中，粉末的体积分数为0.5 ~ 0.7。一般来说，混合粉末-粘合剂准备的注射用颗粒工艺制作固体颗粒。这些注射材料颗粒容易保管，必要时可以注射到注射成型机中。金属注射成型用注射材料各批次的一致性是最重要的。所有MIM零部件的新建制造企业应决定是向专业供应商购买现成的注射材料，还是自行开发、生产，是否正确。因为两种选择都有利弊。

对于一些历史悠久的生产商，MIM发展初期还没有注射供应商，因此这些生产商只能获得专利许可证或自行实验和开发粘合剂系统。但是迷你生产的成功秘诀之一是，使用的注射材料的每一批都必须绝对一致。不这样做的话，整形中可能会发生缺陷，烧结时可能会发生变形。

5.MIM注射补充特性

许多MIM零件制造商必须购买专业供应商提供的现成注射材料，以便在材料性能和尺寸精度两方面制作高质量的最终零件产品，注射材料的质量必须匹配。因此，供应商和MIM零部件生产企业之间应该共同协商注射材料的实验方法。

这里提出的实验方法都是欧洲MIM产业界同意的同时，又简单又便宜，因此得到了广泛的应用。凡是适用的地方，都要优先考虑这些方法。但是，这些实验方法不能提供注射的详细信息，只能用于比较构成同一注射的不同批次之间的特性值集。考虑到注射材料的特性，仍然是比较年轻的研究领域，今后可能会开发新的更好的实验方法。

(1)收缩。在模具尺寸中，收缩到MIM零件的最终尺寸可以查看注射材料的性能。

(2)流变性。注射材料的粘度是MIM过程的重要性能，它决定了材料是否能传送到模具型腔并注射。考虑流动性时，要记住，根据实际实验条件，术语粘度可能有不同的含义。

毛细管流变仪是检测注射材料流变性的重要工具。检测时，确保注射材料通过通道或孔流出。对于没有出现壁滑特性的均匀注射物，这种流动是层流，因此表观剪切率的范围较大，不会影响粘度。

聚合物学科中，人们正在用多种技术研究流变性。例如，正在研究控制应力和控制变异的流变性。然而，它们对MIM注射材料实验的适用性还没有得到确认。需要注意的是，这些高级方法可以进一步研究注射材料中粉末的分散状态，即粘合剂中粉末的分散状态。