MIM粉末及其制粉技術(shù)

MIM粉末及其制粉技術(shù)內(nèi)容：MIM粉末一般要求生產(chǎn)MIM粉末的主要方法MIM用粉末的生產(chǎn)概況MIM粉末的選用常州精研科技技術(shù)部/潘運娟2011.1MIM-金屬粉末注射成形〔MetalInjectionMolding〕MIM粉末及其制粉技術(shù)MIM粉末一般要求粉末粒度、振實密度和顆粒形狀是決定粉末能否成功用于MIM工藝的關(guān)鍵性能指標(biāo)。

理想的MIM

用粉末為：粉末粒度2～8μm

；松裝密度40

%～50

%

；振實密度50

%以上；粉末顆粒為近球形、

比外表大。

MIM工藝要求原料粉末很細(xì)(～10μm)

,

以保證均勻的分散度、良好的流變性能和較大的燒結(jié)速率。MIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法目前生產(chǎn)MIM用原料粉末的方法主要有：2.1羰基法2.2超高壓水霧化法2.3高壓氣體霧化法2.4等離子體霧化法2.5層流霧化法不同的粉末制備技術(shù)對粉末的粒度、顆粒形狀、微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、制造本錢等都有不同的影響。MIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法2.1羰基法〔一種化學(xué)沉積方法〕

◆主要生產(chǎn)的粉末有：羰基鐵粉、羰基鎳粉羰基法是一種較為成熟的制備MIM用粉末的方法，

◆特點：所制得的粉末呈球形，粒度小，純度高。不能生產(chǎn)含兩種以上元素的合金粉，且生產(chǎn)過程毒性大，在MIM生產(chǎn)過程中還存在碳含量控制的問題。

◆世界典型生產(chǎn)商：BASF、ISP◆原理：羰基粉末由羰基物如羰基鐵或羰基鎳經(jīng)過熱分解而得來。例：羰基鐵粉是通過CO與鐵在高溫高壓下反響，生成5羰基鐵的油狀物，經(jīng)低壓別離后得到的。經(jīng)退火防氧化處理即可出貨。當(dāng)溫度為200℃，200bar的條件下羰基合成反響式如下：

Fe+5CO→Fe(CO)5

羰基鐵在300℃，1bar的條件下分解為Fe和CO

Fe(CO)5→Fe+5COMIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法2.2超高壓水霧化法◆原理：霧化法是利用高速射流將液態(tài)金屬粉碎成粉末的一種制粉方法。這種用來擊碎熔融金屬流的流體可以是氮氣、氦氣、氬氣等氣體，也可以是水。相應(yīng)地有氣霧化、水霧化的說法。如右圖是水霧化過程的示意圖，用的是高壓水流?！糁饕a(chǎn)的粉末有：不銹鋼粉、低合金鋼粉◆特點：形狀不規(guī)那么、搖實密度低、氧含量高等。◆世界典型生產(chǎn)商：日本的PAMCO、Kobe

Steel、ATMIX等MIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法2.3高壓氣體霧化法◆原理：如右圖?！糁饕a(chǎn)的粉末有：不銹鋼粉、高速鋼粉、工具鋼粉以及磁性合金粉等◆特點：粉末搖實密度高,

流動性好,

形狀為球形，所需添加粘結(jié)劑量少,

且用惰性氣體霧化所得粉末的殘留氣體含量比水霧化粉至少低一個數(shù)量級?！羰澜绲湫蜕a(chǎn)商：英國OspreyMIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法2.4等離子體霧化法◆原理：將塊狀材料送入等離子焰中使之以極快的速度熔化，熔融金屬的液滴散射到基片上碎裂成小顆粒。◆主要生產(chǎn)的粉末有：鈦及其他各種高活性粉末、難熔金屬粉末、陶瓷粉末、復(fù)合材料粉末及傳統(tǒng)金屬粉末等?！籼攸c：粉末流動性能好,

填充密度高。該方法是目前唯一能批量生產(chǎn)細(xì)小球形的高活性金屬粉末的方法，但本錢較高?！羰澜绲湫蜕a(chǎn)商：加拿大Pyro

Genesis

公司和LTEE

公司MIM粉末及其制粉技術(shù)2.生產(chǎn)MIM粉末的主要方法2.5層流霧化法◆原理：根本思路是應(yīng)用自穩(wěn)定的、嚴(yán)格成層狀的氣流,

使熔化的金屬平行流動。熔化了的金屬從拉瓦爾噴嘴的入口到最窄處被氣體壓縮而迅速加速(從幾m/

s

到音速)

,

氣體為獲得穩(wěn)定而呈層狀流動。在最窄處以下,

氣流被快速壓縮,

加速至超音速,

在氣液流界面由于剪切應(yīng)力,

金屬熔體絲以更高的速度變形,

最終不穩(wěn)定而破裂成許多更細(xì)的絲,

最終凝結(jié)成細(xì)小粉末?！糁饕a(chǎn)的粉末、特點：可直接生產(chǎn)適于MIM的貴金屬粉、特殊牌號的不銹鋼和高速鋼粉、銅基合金和超合金粉等?！羰澜绲湫蜕a(chǎn)商：德國Nanoval公司附：典型的水霧化粉末和氣霧化粉末形貌及特點水霧化粉形狀不規(guī)那么，振實密度比氣霧化的低→保形性好，但用粘結(jié)劑較多，影響精度，氧化膜影響燒結(jié)；效率高、大規(guī)模生產(chǎn)比較經(jīng)濟。氣霧化粉形狀規(guī)那么球形，振實密度比水霧化的高→所需粘結(jié)劑少，成形性好，但保形性差，氧含量低，相對容易燒結(jié)。價格高。MIM粉末及其制粉技術(shù)3.MIM粉末的生產(chǎn)概況〔2007年為例〕2007年MIM粉末生產(chǎn)情況(噸)羰基鐵&鎳粉氣霧化水霧化MIM粉末及其制粉技術(shù)4.MIM粉末的選用粉末原料的選定從技術(shù)角度看，要考慮它與粘結(jié)劑混合后的流動特性、脫粘特性和燒結(jié)特性。作為MIM生產(chǎn)廠那么要綜合考慮粉末原料的價格、工業(yè)上制粉技術(shù)的限制、MIM產(chǎn)品的形狀和性能及其銷售價格等等。MIM用粉末原料應(yīng)該考慮下述幾大要素:4.1粉末粒度4.2振實密度4.3粉末的含氧量4.4粉末的價格問題MIM粉末及其制粉技術(shù)4.MIM粉末的選用4.1粉末粒度

平均粒度是影響MIM工藝性能和零件性能的重要因素。粉末越細(xì)，填充密度和均勻程度就會越高，有益于提高燒結(jié)體的密度。MIM用粉末通常是指平均粒徑在2Oum以下(多用1～10um)的粉末。粉末的粒徑越小其價格就越高。目前來看，粉末供給商提供的粉末原料在平均粒度和價格方面與MIM產(chǎn)品的生產(chǎn)要求還存在著差距。MIM粉末及其制粉技術(shù)4.MIM粉末的選用4.2振實密度

在粉末的粒度相同、均質(zhì)的情況下，反映粉末形狀的振實密度也是影響粉末填充特性的重要因素。就水霧化粉末而言，在平均粒度相同的條件下，振實密度高粘結(jié)劑的用量小，也能保持注射料的流動性，這樣就能夠使均勻地進(jìn)入模具型腔內(nèi)的粉末量增加，使粘結(jié)劑的用量減少其結(jié)果可減少燒結(jié)體的收縮，由此縮小零件的尺寸誤差。

MIM粉末及其制粉技術(shù)4.MIM粉末的選用4.3粉末的含氧量

粉末外表的氧化程度不僅對燒結(jié)性能有影響，而且也是影響磁性材料、含鈦鋁等強氧化性元素的高合金鋼等材料特性的重要因素。為了確保MIM零件的燒結(jié)性能和材料特性，一般希望所用粉末的含氧量越低越好。

MIM粉末及其