钨铜粉末注射成型——关键技术

钨铜粉末注射成型技术（Metal Injection Molding，MIM）是在传统粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）技术基础上结合塑料成型工艺结合而发展形成的一种新型近净（Near Net Shape）成型技术。它的出现使得传统金属粉末模压成型工艺在产品形状上的限制得到了突破，可适用于制备几何形状相对复杂、结构组织均匀、尺寸较小的高性能零件。MIM技术具有众多优势，如可一次成型，无须或只须少量后续加工，尺寸公差极小，批量零件的一致性高，注射料可反复使用，材料利用率高，生产成本相对较低，制品表面光洁度高在没有后续加工的情况下依然可以可达到Ra3.2，烧结密度接近完全致密，显微组织均匀，生产灵活性高等等。从理论上说。钨铜注射成型采用的是一定比例的高分子聚合物（粘结剂）与钨铜粉末在一定条件下制成具有良好流动性的均匀混料，通过注射成型形成所需复杂形状的零部件后，再经脱脂、烧结等工艺得到最终产品，而这其中所包含的成型粉末、粘结剂的选择以及烧结参数的控制都是影响钨铜粉末注射成型工艺的关键技术。

1.注射成型粉末：由于MIM工艺一般用于制备尺寸较小且几何形状结构相对复杂的零件，因此其对粉末原料的要求相比于传统粉末冶金工艺要求较高，要求粉末粒度极细，这也是限制MIM技术推广使用的最关键的因素之一。目前生产注射成型用的金属粉末方法主要有水雾化法、气雾化法以及羰基法。水雾法可以使粉末细化，效率高，适合大批量生产，是较为常见的工业方法。但是其粉末形状大小不规则，使得其容易在粉末表面形成氧化膜，从而影响MIM零件的各项性能；气雾化法所得到的粉末呈球状，其表面氧化程度相比于水雾化法形成的粉末低，但是收集效率也较低；从粉末的特征上看，羰基法所制备的粉末纯度较高，粒度较细，但是其工艺方法受到一定的制约，如今仅在纯镍和纯铁中有所运用。

2.粘结剂：粘结剂参与了出烧结工艺以外的所有工序，而注射成型中任何上工序缺陷都无法从下工序中得到弥补或消除，因此其在钨铜粉末注射成型中起到了关键的作用。总的来说，粘结剂的主要功能是增加粉末流动性以及保持产品的形状，是粉末能够在注射压力的作用下良好地充填复杂形状的模腔。从基体的种类上分，粘结剂可分为油基、聚合物基、石蜡基、热固性粘结剂、凝胶粘结剂等等。理想的PIM粘结剂应具有粘度适中且波动下，冷却后具有一定的刚性和强度，分量小，与金属粉末有毛细作用力且粘合性良好、接触角小，化学稳定性高、无毒安全、低热膨胀系数、可反复使用等等优点。

3.脱脂烧结工艺：脱脂工艺其实就是在升温或保温阶段对粘结剂进行逐步脱除，所以粘结剂的选用也决定了脱脂工艺方法。其脱脂的时间需要尽量缩短，并要保证脱脂后的生坯化学成分控制在许可范围内。脱脂方法可大致分为热脱脂与溶剂脱脂，热脱脂还可分为气氛热脱脂、真空热脱脂、虹吸脱脂和氧化脱脂，溶剂脱脂可分为进入脱脂、冷凝蒸汽脱脂和超临界脱脂。在最后烧结工序中依靠热处理，使粉末颗粒间发生流动、粘结以提高产品强度，烧结中的温度、气氛、升降温速度等参数都对最终产品的精度及性能有一定的影响。

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