影響MIM不銹鋼喂料的流動性的三大因素

金屬注射成形工藝(簡稱MIM)是將金屬粉末和有機粘結劑經過混煉、造粒成混合料顆粒，再通過注射成形的方式制造成特定性狀制品的方法，特別適合于小型、復雜精密金屬零件的制造，也得到了相當所的精密零件制造商的認可和使用，在當今金屬制品成形領域占有重要地位?！罱M合為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。

    該工藝需要事先準備好注射料，也就是常說的MIM喂料，且對喂料的流變性有著比較苛刻的要求。2、回火的目的：①、減少內應力和降低脆性，淬火件存在著很大的應力和脆性，如沒有及時回火往往會產生變形甚至開裂。MIM當前常用的兩種喂料是鐵基喂料（如Fe2Ni，F(xiàn)e8Ni）和不銹鋼喂料（如SUS316L，SUS630即17-4，SUS304等），隨著近年來不銹鋼制品的需求越來越大，關于不銹鋼喂料的研究也迅速升溫。

    喂料的特性，直接影響后續(xù)所有工藝的參數(shù)以及成品的品質特性。今天小編就已常用的不銹鋼為例為例，和大家一起來看一下生產工藝參數(shù)中影響不銹鋼喂料流動性的三大因素。

一， 粉末裝載量。對相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭議，但看起來可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。粉末裝載量是一個比值，指的是粉末體積占喂料總體積的百分數(shù)。粉末裝載量越大，說明喂料中粉末所占的比重越大，此時喂料的粘度增大，流變性相應變差;當粉末裝載量變小時，粘結劑所占比重相應變大，此時喂料的粘度減小，流動性轉好。但也不是粘結劑越多越好。還要考慮粘結劑的量對后續(xù)其他工藝的影響。

二， 剪切速率。在注射成形過程中，不銹鋼喂料在高的剪切速率下而流動，所以喂料受到高剪切力發(fā)熱，發(fā)熱之后粘度降低，因此流動性強;反之當喂料在低的剪切速率下流動，受到較低的剪切力發(fā)熱較慢，粘度不會明顯降低，流動性也相應比較差。

三， 溫度。吸熱型氣氛與放熱型氣氛相比較，是一種還原性更強、碳勢更高的可控氣氛，在粉末冶金中主要用于鐵基零件和銅基零件燒結時作保護氣氛，有時也作為滲碳劑使用。這里主要指的是注射成形時的注射溫度以及進入模腔后的溫度。溫度的影響對于不銹鋼喂料來講是個加熱的過程，溫度通過對著喂料粘度的影響而影響其流動性，當溫度升高時，喂料的粘度會變小，相應的流動性變強，當溫度降低時，喂料粘度變大，流動性也會比較差

不銹鋼拋光一

金屬注射成型產品燒結出來后，因為各種原因，表面的光潔度相對比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細小的不銹鋼粉粒黏著在產品表面。氫氣在一定的溫度條件下具有很強的滲透性，是一種化學活性較強的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結中作為保護氣氛。為了達到表面光潔度（有的產品甚至要求達到鏡面效果，如蘋果的Logo產品）和去毛刺的要求，往往都會增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。

1. 機械拋光

機械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉 體外表,可運用轉臺等輔佐工具,外表質量要求高的可采取超精研拋的方式。

2.化學拋光

其長處是加工設備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。,效率高,     其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風設備,加溫艱難。適宜加工小批量龐雜件及小零件光明度要求不高的產品。

化學拋光是讓材料在化學介質中外表宏觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解,從而得到平滑面。現(xiàn)在問題MIM改進措施及建議美國、歐洲及日本等世界工業(yè)發(fā)達國家上世紀90年代初基本完成MIM技術向MIM產業(yè)發(fā)展的轉變，我國MIM行業(yè)與國外總體水平差距大概在10-15年。這種方式的重要長處是不需龐雜設備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高?；瘜W拋光的核心問題是拋光液的配制。化學拋光得到的外表毛糙度一般為數(shù)10μm。

其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。工藝流程：曝光法：工程根據(jù)圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光→顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK網(wǎng)印法：開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網(wǎng)印→蝕刻→脫膜→OK技術特點:優(yōu)點：1、可進行金屬表面細微加工。其缺陷是防污染性高,加工設備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產還須要降溫設備。適宜批量生產,重要應用于出口產品,有公差產品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對簡略。

電解拋光根底原理與化學拋光雷同,即靠選擇性的溶解材料外表渺小凸出部分,使外表光滑。與化學拋光相比,可以清除陰極反映的影響,效果較好。

電化學拋光過程分為兩步：

(1)宏觀整平 溶解產物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

(2)微光平坦陽極極化，外表光明度提高,Ra＜1μm。

日本MIM工業(yè)產品發(fā)展迅速

金屬粉末注射成型技術(metal Powder Injection Molding，簡稱MIM)是將現(xiàn)代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。粉狀涂層經過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類效果）的最終涂層。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態(tài)下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品。與傳統(tǒng)工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異，生產成本低等特點，其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫(yī)用器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業(yè)、兵工及航空航天等工業(yè)領域。因此，國際上普遍認為該技術的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。

　　美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術，并得到迅速推廣。在早期開發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進行過生產試驗，生坯廢品率高達50%。特別是八十年代中期，這項技術實現(xiàn)產業(yè)化以來更獲得突飛猛進的發(fā)展，每年都以驚人的速度遞增。到目前為止，美國、西歐、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術的產品開發(fā)、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極，并且表現(xiàn)突出，許多大型株式會社均參與MIM工業(yè)的推廣，這些公司包括有太平洋金屬、三菱制鋼、川崎制鐵、神戶制鋼、住友礦山、精工——愛普生、大同特殊鋼等。目前日本有四十多家專業(yè)從事MIM產業(yè)的公司，其MIM工業(yè)產品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國。到目前為止，全球已有百余家公司從事該項技術的產品開發(fā)、研制與銷售工作，MIM技術也因此成為新型制造業(yè)中最為活躍的前沿技術領域，被世界冶金行業(yè)的開拓性技術，代表著粉末冶金技術發(fā)展的主方向。

金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因為剪切力作用，或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結構。發(fā)黑處理現(xiàn)在常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑和出現(xiàn)較晚的常溫發(fā)黑兩種。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結構。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產生裂紋。這種結構明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質的流體，其運動方式和均質流體存在著差異。

　　在粉末-粘結劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結劑的運動將受到一定的限制。產品復雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。在這個模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結劑，這層粘結劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復合單元。粘結劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質量的恒定。盡管這些復合單元的周圍還有自由粘結劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運動，還是可將復合單元看成是不受外圍粘結劑介質的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性，可以描述粉末的運動情況，因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準，但對于實際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計算的發(fā)散。現(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設計的新的材料，其中有疊片結構的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項目，都將MIM推進到了幾乎沒有工藝可替代的領域。很難將其應用到諸如粉末等微細粉末的分析。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質模型來進行流動模擬存在較大的偏差。MIM工藝的制程技術、材料和設備在國內已經越來越成熟，應用范圍也非常廣。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結劑分離的現(xiàn)象。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計算，還在基于修正顆粒流體動力學的基礎上對該模型進行了修正。