金屬微注射成型技術(shù)（μ-MIM）

微機械或微機電系統(tǒng)（MEMS）是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一門新興的交叉學(xué)科，已被公認(rèn)為21世紀(jì)重點發(fā)展的關(guān)鍵學(xué)科之一。

微機械或微機電系統(tǒng)的實用化依賴于微細(xì)加工技術(shù)的進步，金屬微注射成型技術(shù)是批量化高效率生產(chǎn)高精度、高性能微型金屬或陶瓷零件的一種zui有效的方法。

金屬微注射成型技術(shù)是指利用MIM工藝生產(chǎn)微米尺寸或微米結(jié)構(gòu)金屬或陶瓷零件的一門工藝技術(shù)，一般指尺寸小于1mm或局部微米級精細(xì)結(jié)構(gòu)的精密零件。

目前，采用適當(dāng)?shù)募?xì)粉，可以制取25~50μm厚、局部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)小于5μm、表面粗糙度大2~3μm的金屬或陶瓷零件。

金屬注射成型零件的尺寸向兩個極端發(fā)展，微米尺寸精密零件有著巨大的市場容量和發(fā)展?jié)摿?。這些小零件的技術(shù)附加值非常高，例如光纖金屬套、激光導(dǎo)管、印刷電路微型鉆、微電子執(zhí)行器及YA科醫(yī)用等零件，每千克售價為4000~20000美元。

微注射成型產(chǎn)品在執(zhí)行器、傳感器、袖珍消費品、航空航天、電子組裝工具、氧分析儀、過濾器及醫(yī)用*設(shè)備等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

限制微注射成型技術(shù)發(fā)展的主要障礙是精密微細(xì)模具的制造、狹窄縫隙的注射充填及為小零件的操作處理。

生產(chǎn)這類高精度微小零件的模具比常規(guī)模具要精密的多，需要用到各類現(xiàn)金為細(xì)加工技術(shù)，如光刻加工、電鑄加工、微細(xì)切割、微細(xì)電火花加工等。采用LIGA（德文制版術(shù)、電鑄成型和注塑成型三次縮寫）等工藝制造塑料消失模具方法，可以很好地解決上述問題。

我國近十年來粉末冶金成形新技術(shù)綜述

粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術(shù)，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)進入當(dāng)代材料科學(xué)的發(fā)展前沿。

   目前粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術(shù)。

   一、溫壓技術(shù)

   溫壓技術(shù)是粉末冶金領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，可生產(chǎn)出高密度、高強度，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。所謂溫壓技術(shù)就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內(nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。

   與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，鐵基粉末冶金，同時零件性能均一，產(chǎn)品精度高，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結(jié)的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復(fù)壓復(fù)燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術(shù)的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜的摩擦傳動用同步齒環(huán)，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環(huán)體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結(jié)硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術(shù)和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動溫壓技術(shù)

   流動溫壓技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機上精密成形具有復(fù)雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術(shù)既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復(fù)雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術(shù)的高成本，粉末冶金廠，是一項極具潛力的新技術(shù)，粉末冶金件，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

   WFC技術(shù)作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)，其主要特點如下：(1)可成形具有復(fù)雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應(yīng)性較好；(4)工藝簡單，成本低。

大部分不銹鋼MIM零件的處理，都使用了不銹鋼噴砂工藝處理。那么什么叫噴砂工藝呢？

       噴砂工藝，采用壓縮空氣為動力，以形成最調(diào)整噴射將噴料進行高速噴射到被需要處理工件表面。主要有以下幾個功能：

       ①使工件表面的機械性能得到改善，

       ②使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，

       ③使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化，由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，黃江鎮(zhèn)粉末冶金，提升了疲勞抗性，也同時增加了涂層與噴砂間的著力，讓涂膜更耐久，表面流平和裝飾效果更好?！　　〔讳P鋼噴砂工藝處理與其它清理工藝相比有以下特點：　　　一、噴砂處理是最徹底、最通用、效率高的清理方法?！　《?、噴砂處理可以在不同粗糙度之間任意選擇，而其它工藝是沒辦法實現(xiàn)這一點的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化學(xué)溶劑清理則清理表面對于光滑不利于涂層粘接?！　　〔讳P鋼噴砂工藝主要有以下應(yīng)用：　　（一）機加工件毛刺清理與表面美化。噴砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，清除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。并且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角，使工件顯得更加美觀、更加精密?！　。ǘ└纳屏慵臋C械性能。不銹鋼噴砂工藝處理，機械零件噴砂后，能在需件表面產(chǎn)生均勻細(xì)微的凹凸面（基礎(chǔ)圖式），使?jié)櫥瑵n得到存儲，從而使?jié)櫥瑮l件改善，并減少噪聲提高機械使用壽命。　?。ㄈ┕怙椬饔谩！　。ㄋ模┕ぜ垮?、工件粘接前處理。噴砂能把工件表面的銹皮等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基礎(chǔ)圖式（即通常所謂的毛面），而且可以通過調(diào)換不同粒度的磨料，達到不同程度的粗糙度，大提高工作與涂料、鍍料的結(jié)合力。或使粘接件粘接更牢固，質(zhì)量更好?！　。ㄎ澹╄T鍛件毛面、熱處理后工件的清理與拋光。噴砂能清理鑄鍛件、熱處理后工件表面的一切污物（如氧化皮、沒污等殘留物），并將工件表面拋光提高工件的光潔度，起到美化工件的作用。噴砂清理能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，達到美化裝飾的作用。

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