金属粉末微注射成形技术的发展.pdf

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第22卷第5期
粉末业
Vol. 22 No 5
2012年10月
POWDER METALLURGY INDUSTRY
Oct.2012
金属粉末微注射成形技术的发展
孔祥吉,郝权,曹勇家
安泰科技股份有限公司,北京100081)
摘要:本文综逑了金属粉末後注射成形技术( Micro MIV)的基本概念、特征、优势,简要叙述
Micro MIM技术的最新动态,包括 Micro MIV的工艺特点,各工序的技术、设备等要求,数
值模拟,研究现状,应用领域等。
关键词:粉末注射成形(PIM);金属粉末徽注射成形( Micro MIM)
中图分类号:
文献标识码:A
文章编号:1006-6543(2012)05-0053-10
REVIEW OF THE PRESENT STATUS OF MICRO MIM
KONG Xiang-ji, HAO Quan, CAO Yong-jia
(Advanced Technology & Materials Co, Ltd, Beijing 100094, China)
Abstract: Adapted from powder injection molding (PIM), micro metal injection molding ( Mi
cro MIM) technology meets the increasing demands for smaller parts and miniaturization. In
this paper, the general features, advantages are introduced. The current developments of
Micro MIM are also summarized, including the different stages of this technology, the equip
ment, the numerical simulations, the research activities and the applications, etc.
Key words: powder injection molding (PIM); micro metal injection molding (Micro MIM)
件的制备上,可完全满足高性价比的要求,成为大规
概述
模生产微型工件的最具潜力的制备技术
作为从粉末注射成形技术( Powder Injection
进入21世纪,人们对产品的轻量化要求日益增 Molding,简称PIM)发展出来的一种工艺,从基本
长。一系列的微系统技术应运而生,并显示出越来工序可以看出,粉末微注射成形与常规粉末注射成
越重要的地位。随着微型结构这一领域的不断拓形是相同的,都由四个主要的工序组成:(1)注射料
展,将需求有更多的微型结构件,满足性能和规模化制取工序:作为粉末成形的载体,粉末与粘结剂在固
生产的要求。然而,微系统技术的发展受到加工技态下初步混合,然后,在一定温度下,使粉末与粘结
术的严重制约,传统加工方式已远远不能胜任。现剂的混合体于粘结剂的熔融状态下进一步混合均匀
有的微型加工技术往往受加工材料少的局限而无法以获取金属粉末注射料;(2)注射成形工序:经过粉
同时满足技术可行性与高性价比的双重要求,且因碎造粒,均匀的注射料在微注射机内被注射到模具
生产效率低,而无法应用于大规模生产。金属粉末腔内,得到注射生坯,生坯形状为尺寸按一定比例放
微注射成形技术( Micro Metal Injection Molding,大的工件;(3)脱粘工序:经脱粘,去除作为载体的粘
简称 Micro MIIN),是近年迅速发展起来的粉末注结剂;(4)烧结工序:通过在特定温度下的烧结,去除
射成形技术,能有机地运用到外形尺寸是微米级器残留的粘结剂,得到最终的致密化工件,如图1所示。
收稿日期:2012-07-02
作者简介:孔样吉(1983一),男,汉,山东曲阜人,工程师,博士,主要从事粉末治金技术研究。
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粉末治金工业
第22卷
注射料制备工序
微注射丁序
精细金属粉末
粘结齐
混合
造粒
注射料
注射成形注射工件
烧结致密工件
脱粘工件
尧结工序
脱粘工序
图1 Micro MIM工艺流程示意图
Micro MM是一种制备微型三维复杂形状金工序的研究?。
属零件的近终形成形技术,是能制取各种金属高性
我国在金属微成形技术方面的研究目前还处于
能零件的高效、节能、节材、环保友好、低成本、可大起步阶段,但已日益受到重视。近几年这一领域的
批量生产的工艺,其产品的显微结构均匀精细,性研究进展较快,日前已有不少单位在这一领域开
能各向同性,密度又接近理论密度,所以它的性能
展,例如中国钢研科技集团公司、中南大学、北京科
般优于其他工艺制得的产品2。
技大学、西南交通大学等高校和科研机构都开展了
有关的研究。另外,一些公司也开始尝试该领域的
2国内外研究现状
T业化大批量生产,主要针对生物医疗、3C产品、钟
表、航空航天等领域的应用。但是,尽管国内外对微
目前,德国IFAM研究所、 Karlsruhe研究中粉末注射成形的研究已经取得一定成果,但无论基
心,新加坡以及日本等国家和地区对粉末微注射成础理论还是工艺工程控制都还很不完善
形研究比较突出;法国的 Femto-st研究所在 Micro
MIM的计算机仿真模拟也做了不少的研究。美国3注射料
的俄勒冈州大学、密西西比州大学、犹他大学也在从
事这方面的研究工作;德国IFAM研究所现主要研3.1粉末
究应用于化工.、流体、生物医疗等的微型注射成形产
金属粉末的选择在整个 Micro MIM工艺中起
品,例如,微型反应器、热交换器和混合器等;他们的着关键的作用
研究还包括用硬质合金粉末制造耐磨微型零件和模
通常情况下,应用于 Micro MIM领域的金属粉
具以及两种或多种注射坯的共烧结、共连接等制品。末颗粒大小应该在模具型腔最小尺寸的5%到10%
Karlsruhe研究中心应用微注射成形技术也已成功之间。例如,被广泛应用的不锈钢粉的d50值通常
制造出齿轮模具,开创齿轮,喷嘴和分光计的测试结在1.5~4.5um,但d5010pm的不锈钢粉也有
构,微型光具座等微型结构部件3。近五年来新加定的应用。特别细的粉末可以通过进一步的筛
坡从事微注射成形技术的研究,主要采用316L不分获得。目前已经开始在 Micro MIMI领域应用的
锈钢粉末、PZT粉末和氧化铝粉末研究微小圆柱和金属粉末主要为17-4PHI和3161.不锈钢,另外,铜
方柱的注射成形,圆柱的最小尺寸为<100pm×粉、钛粉、钨粉、钨合金粉等也逐渐被应用到该领域
100gmtl。日本在应用于微粉末注射成形工艺的
粉末研究制备领域取得了不少成果;法国的 Femto
球形的气雾化金属粉末在 Micro MIV非常受
st研究所的研究包括铁粉、不锈钢粉、铜粉、氧化锆欢迎,主要是因为这种粉末的球形颗粒能更好的保
粉等的 Micro PIM试验,还在微共注射成形( Micro证适合的注射料粘稠度和注射过程中更高的填充