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粉末微注射成形技術的開發
2011-07-08 11:41:10   發布者:System

粉末注射成形是將傳統粉末冶金技術與現代塑料注射成形工藝相結合而形成的一種零部件新型成形技術。該技術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省原材料,解決了多年來一直困擾粉末冶金領域的復雜形狀制品成形難的問題;而且該技術的材料適應性廣,凡是可以制成粉末的金屬、合金、陶瓷等均可用此技術制成零部件。此外,該技術還可以實現全自動化連續生產,生產效率高,材料性能優異,產品尺寸精度高,因此受到廣泛重視。

這種技術的基本工藝是:首先將固體粉末與一定的聚合物及添加劑組元均勻混合,經制粒后,在加熱狀態用注射成形機將粒狀料注入模腔內冷凝成形,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。

近年來,微系統技術在各個領域的發展非常迅速,同時也對應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,能夠實現規模化生產。微系統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構、生物傳感器、微型流體元件、微型反應器等。這些元器件形狀復雜、體積微小,采用現有的微型加工技術如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術等,生產效率低,無法開展大規模生產,而近年來在粉末注射成形基礎上發展起來的粉末微注射成形工藝為實現微型元器件規模化生產提供了最具潛力的制備技術。

粉末微注射成形技術是指針對尺寸小于1微米的零件在傳統粉末注射成形技術基礎上所開發的一種成形技術,主要應用于連續制造具有微觀結構表面與微型結構的零件,其基本工藝步驟與傳統的粉末注射成形基本相同,所制備零件的表面質量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結條件來控制。與傳統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構,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、裂紋及氣泡的產生,微注射成形技術對脫脂和燒結的工藝條件更加苛刻。

目前,國際上開展該技術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。國內的北京科技大學、中南大學以及大連理工大學也在該領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權、適用于傳統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,在傳統注射成形機上成功實現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)

作者:一員    來源:大宗商品網

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