粉末注射成形

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1、粉末注射成形定义：将金属粉末和成形剂制成具有流动性的膏状物，注入成形机后加温加压的成形技术。粉末注射成形(PowderInjectionMolding，PIM)是传统粉末冶金技术的基础上，创造性地结合了塑料工业的注射成形技术而发展起来的一门新兴的近净成形工艺，现代塑料注射成形技术+粉末冶金技术新型粉末冶金近净成形技术（PIM技术）粉末注射工成艺形流程基本工艺过程可分为四个基本阶段，即喂料制备、注射成形、脱脂、烧结。第一阶段喂料制备包括几个独立的步骤，即原料粉末的预混合、粘结剂的制备、粉末/粘结剂喂料的混炼、喂料制粒。第二阶段为注射

2、成形，这一阶段完全不同于传统粉末冶金的压制成形，而是类似于塑料工业中的成形工艺，在一定压力和温度下将喂料以流体形式注入模腔一次成形出三维精细复杂形状和结构。第三阶段为脱脂，这一阶段属于粉末注射成形工艺独有的步骤，因为在这一阶段要从坯块中脱除约30一50vol%的粘结剂，完全不同于传统粉末冶金压制工艺中极少量的表面活性剂的脱除。最后一阶段为烧结，此阶段类似于传统粉末冶金中的烧结，但也有一些区别。传统粉末冶金压坯在烧结前一般都己有90%以上的相对密度，要达到全致密化只须消除约10%的孔隙即可。而粉末注射成形坯在脱脂后、烧结前只有60%

3、左右的相对密度，要达到全致密化须消除约40%的孔隙，烧结难度大大增加.粉末注射成形技术的特点（1）可以直接制备出具有最终形状和尺寸的复杂零部件例如：非对称零件，带沟槽、横孔、盲孔的零件，壁厚变化比较大的零件，表面带花纹和文字的零件等。（2）产品性能优越由于PIM产品微观组织均匀，没有铸造工艺中出现的粗大结晶组织和成分偏析，产品密度高，其力学性能要明显优于精密铸造材料和传统粉末冶金材料。（3）可以实现零部件一体化由于加工技术或材料性能的原因，有些部件采用传统技术制造时，需要加工成几个零件来组装，有时几个零件的材料还不一样。采用PIM

4、技术则可以直接制成一个整体的复合部件。（4）材料适应性广可以说：能制成合适粉末的任何材料都可以用PIM技术制造零部件。高分子材料复合材料金属材料陶瓷材料（5）生产成本低主要表现在：可以减少甚至消除机加工；材料利用率高；生产线建设规模灵活、投资少；生产线高度自动化。粉末注射成形技术的特点近净形、零高性能部件一体化传统技术，5件组合粉末注射成形技术高效率应用广泛低成本PIM技术：1件Today’sHottestComponentsFormingTechnology国际上普遍认为：该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革

5、命，被誉为“当今最热门的零部件成形技术”。美国将该技术列为对经济繁荣和国家持久安全起至关重要作用的“国家关键技术”。表1PIM和精密铸造成形能力的比较粉末注射成形与传统成形技术的比较PIM技术的局限加入大量高分子聚合物作粘结剂为粉末提供流动性，以保证实现成形复杂形状的零件。粘结剂的脱除却是一个需要严格控制的长时间过程，增加了产品的成本。PIM产品是通过很大的烧结收缩来实现致密化，所以需采用微细粉作原料，而微细粉的价格是常规粉末的数倍，这进一步增加了产品的成本。在小批量生产形状简单的零件方面，PIM无法取代传统粉末冶金技术的主

6、导地位。PIM零件的尺寸小，为0.5~10mm左右，PIM产品的应用市场分布市场状况及预测•世界市场1999年：10亿美元2010年：24亿美元•中国市场2000年：<1千万人民币元2005年：5－8亿人民币元2010年：>25亿人民币元电子封装零件新型Al/SiCp复合材料壳体AlN陶瓷基板、W/Cu合金壳体金属管壳混合电路封装(a)(b)(c)(d)(a)(b)(a)止血镊子(b)内窥镜活体取样钳(c)腹腔镜剪刀(c)(d)(e)(d)体内缝合器(e)腹腔镜手持电源开关零件各种形式的牙齿矫形托槽图1.7高尔夫球头、箭弹尾翼（

7、HaynesInternational)FamousSwitzerlandSwatchWatches碳化硅陶瓷高温涡轮盘PIM硬质合金耐磨产品7件手枪零件1998年获世界粉末冶金设计大奖集束箭弹小箭钨基合金箭头铁基合金尾翼霰弹枪反坦克穿甲弹钨合金弹芯反导弹集束炮弹钨环导弹陀螺仪力矩器AlN骨架PIM产品汇集三、在国防军工中的应用举例美国Kinetics公司以色列Metalor公司RearNightSightforRifle（步枪夜间瞄准器）――与原机加工工艺相比，生产成本减少了60%。316L不锈钢转子（导弹弹头安全装置）――原机

8、加工生产的成本是MIM的7倍法国Impac技术公司2001年获得国际粉末冶金大会设计大奖产品Fe-7%Ni合金CarrierforRifle（步枪支座）Fe-7%Ni合金枪机保险栓美国Parmatech公司粉末注射成形枪扳机粉末注射成形枪管套粉末注