粉末冶金的技術淺析

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

在現代粉末冶金技術的發展中有三個重要標誌：

1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產生的困難，1923年粉末冶金硬質合金的出現被譽為機械加工中的革命。

2、三十年代成功制取多孔含油軸承，繼而粉末冶金鐵基機械零件的發展，充分發揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優點。

3、四十年代出現了金屬陶瓷、彌散強化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現，並利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓技術逐漸大規模製造高強度且形狀複雜的零件。

一、工藝特點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來製造。 

2、由於粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨後的機械加工，所以大大節約金屬，降低產品成本。

3、由於粉末冶金工藝在材料生產過程中並不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和去氧劑等帶來的雜質，進而不會給材料任何污染。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，特別是齒輪等加工費用高的產品。

二、工藝基本流程

1、制粉：制粉是將原料製成粉末的過程，常用的制粉方法有氧化物還原法和機械法。

2、混料：混料是將各種所需的粉末按一定的比例混合，並使其均勻化製成坯粉的過程。分幹式、半幹式和濕式三種，分別用於不同要求。

3、成形：成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過程。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應用最多的是模壓成型。

4、燒結：燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型後的壓坯通過燒結使其得到所要求的最終物理機械性能。燒結又分為單元系燒結和多元系燒結。除普通燒結外，還有松裝燒結、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結工藝。

5、後處理：燒結後的處理，可以根據產品要求的不同，採取多種方式。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋製、鍛造也應用於粉末冶金材料燒結後的加工，取得較理想的效果。

三、粉末冶金技術的發展趨勢

1、具有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密製品，高品質的結構零部件發展。 

2、製造具有均勻顯微組織結構、加工困難而完全緻密的高性能合金。

3、用增強緻密化過程來製造一般含有混合相組成的特殊合金。

4、製造非均勻材料、非晶態、微晶或者亞穩合金。

5、加工獨特的和非一般形態或成分的複合零部件。

四、粉末冶金技術應用 

1、金屬射出成形的應用：金屬射出成形的技術，原料為塑膠等高分子材料與微細的金屬粉末，使用類似於注塑設備的成型設備生產需要的零件。金屬射出成形後的零件不像塑膠產品那樣可以立即被使用，必須經過脫脂及燒結的工程，在具備強度後，整個制程才告一段落。

2、微型軸承（Micro-Bearing）：粉末冶金微型軸承的主要用途在於各式各樣的微型馬達（電機），IT產業如手機、投影儀、雷射印表機、DVD、遊戲機 PS2、X-BOX、車用電子等，我國臺灣所生產的粉末冶金微型軸承產量世界第一。

3、溫壓成形（Warm Compacting）：利用將模具及粉末加溫的技術，使材料降伏強度降低，而于加壓成形時，部品的密度可達7.2g/cm3以上，使強度大幅提升。

4、CNC油壓成形技術：CNC油壓成形技術經過多年的開發已經進入量產階段，雖然其購入成本較高但仍有多項優點，值得注意與重視。臺灣保來得已有四台機器加入生產行列；亞洲其他國家的粉末冶金廠，如中國大陸、韓國、日本也都進行相同的設備的投資。

5、快速冷卻（Rapid Cooling）：快速冷卻爐其主要原理是在一般燒結爐的後段加上冷卻段之結構，產品在經過燒結本體後，以附加的快速冷卻設備，利用高壓馬達輸出強烈的冷風，加速冷卻的原理，使粉末冶金產品獲得理想的金屬組織與硬度，而不需再度熱處理。此技術的優點有：（1）具高強度及硬度；（2）節省熱處理制程；（3）外觀清潔度佳；（4）尺寸控制安定。

6、微波燒結（Microwave sintering）：微波燒結在學術界及研究單位已經研究多年，美國 Spheric Technologies,Inc.，首先建造了可以用於小量生產的高溫微波燒結爐，此設備適用於金屬及陶瓷產品的雛型產品開發，但是受限於設備的開發及成本，該項技術還沒有真正實現大規模應用。

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