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粉末微注射成形技術(shù)的開發(fā)

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國鑄造網(wǎng)13180
核心提示:粉末注射成形是將傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)與現(xiàn)代塑料注射成形工藝相結(jié)合而形成的一種零部件新型成形技術(shù)。該技術(shù)的

粉末注射成形是將傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)與現(xiàn)代塑料注射成形工藝相結(jié)合而形成的一種零部件新型成形技術(shù)。該技術(shù)的最大特點是可以直接制造出具有最終形狀的零部件,最大限度地減少機加工量和節(jié)省原材料,解決了多年來一直困擾粉末冶金領(lǐng)域的復雜形狀制品成形難的問題;而且該技術(shù)的材料適應(yīng)性廣,凡是可以制成粉末的金屬、合金、陶瓷等均可用此技術(shù)制成零部件。此外,該技術(shù)還可以實現(xiàn)全自動化連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,材料性能優(yōu)異,產(chǎn)品尺寸精度高,因此受到廣泛重視。

這種技術(shù)的基本工藝是:首先將固體粉末與一定的聚合物及添加劑組元均勻混合,經(jīng)制粒后,在加熱狀態(tài)用注射成形機將粒狀料注入模腔內(nèi)冷凝成形,然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結(jié)劑脫除,最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。

近年來,微系統(tǒng)技術(shù)在各個領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速,同時也對應(yīng)用于微型工程中的三維微型復雜元器件的制造提出了更高的要求,希望微型器件在具備滿足使用要求性能的同時,能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。微系統(tǒng)中主要的元器件包括微型模具、用于傳感器和加速器上的微型機械結(jié)構(gòu)、生物傳感器、微型流體元件、微型反應(yīng)器等。這些元器件形狀復雜、體積微小,采用現(xiàn)有的微型加工技術(shù)如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術(shù)等,生產(chǎn)效率低,無法開展大規(guī)模生產(chǎn),而近年來在粉末注射成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來的粉末微注射成形工藝為實現(xiàn)微型元器件規(guī)模化生產(chǎn)提供了最具潛力的制備技術(shù)。

粉末微注射成形技術(shù)是指針對尺寸小于1微米的零件在傳統(tǒng)粉末注射成形技術(shù)基礎(chǔ)上所開發(fā)的一種成形技術(shù),主要應(yīng)用于連續(xù)制造具有微觀結(jié)構(gòu)表面與微型結(jié)構(gòu)的零件,其基本工藝步驟與傳統(tǒng)的粉末注射成形基本相同,所制備零件的表面質(zhì)量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結(jié)條件來控制。與傳統(tǒng)粉末注射成形不同的是,粉末微注射成形為了便于制造微小結(jié)構(gòu),所選擇的粉末平均粒徑一般小于1~2微米;其次,由于粉末比表面積增大,需要粘度較低但有足夠強度的粘結(jié)劑,以利于微注射成形并避免生坯件脫模時損壞。另外,為了防止變形、裂紋及氣泡的產(chǎn)生,微注射成形技術(shù)對脫脂和燒結(jié)的工藝條件更加苛刻。

目前,國際上開展該技術(shù)研究的主要國家有德國、日本、新加坡、美國和英國。其中,德國率先開展并取得了突出的成果。國內(nèi)的北京科技大學、中南大學以及大連理工大學也在該領(lǐng)域進行了一系列研究工作。如北京科技大學研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適用于傳統(tǒng)注射成形機的粉末微注射成形用模具;并以羰基鐵粉和鐵鎳合金粉為原料,在傳統(tǒng)注射成形機上成功實現(xiàn)了粉末微注射成形齒頂圓直徑小于1毫米的微型齒輪。(一員)


 
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