Gambaran Keseluruhan
Serbuk logam dengan saiz zarah yang cukup kecil (<45 μm), high powder loading in polymers, and high density after sintering can be used for metal injection molding, with powders having an average particle size of less than 22 μm being the most ideal. Numerous methods exist for powder preparation, but powders prepared by different methods possess different properties, which ultimately affect the density, size, and deformation of the injected parts. Because small particles are used to characterize powder properties, many characterization methods (such as sieving) are insufficient to accurately monitor and predict the results of the metal injection molding process. This chapter mainly introduces powders used in metal injection molding, different powder preparation methods, the properties of metal injection molding powders, and the influence of powder geometry or manufacturing methods on the metal injection molding process.
Teknik penyediaan yang berbeza untuk serbuk MIM
Terdapat banyak kaedah untuk menyediakan serbuk untuk pengacuan suntikan logam (MIM), termasuk atomisasi gas, pengabosan air, penguraian haba, dan pengurangan kimia.
Apabila perlu menambah sedikit serbuk ke aloi atau untuk menyediakan aloi tertentu tertentu dalam campuran serbuk, kaedah penyediaan serbuk lain, seperti penghancuran mekanikal/pengisaran, biasanya digunakan. Karburisasi serbuk tungsten tulen untuk menghasilkan serbuk gred tungsten - adalah pengecualian. Jadual 3.1 menunjukkan kaedah penyediaan dan ciri -ciri serbuk MIM; Teknik penyediaan serbuk lain boleh didapati di tempat lain.
Mengelaskan saiz zarah dan pengagihan saiz zarah serbuk MIM adalah langkah penting dalam penyediaan serbuk kerana banyak serbuk MIM diambil dari kelompok serbuk dengan saiz zarah yang berlainan; Oleh itu, adalah penting untuk memastikan konsistensi serbuk MIM merentasi batch.
Jadual 3.1 Kaedah Penyediaan dan Ciri Serbuk MIM
| Kaedah penyediaan | Kos relatif | Contoh logam atau aloi | Saiz zarah /μm | Bentuk zarah |
|---|---|---|---|---|
| Pengabosan gas | Tinggi | Keluli tahan karat, Superalloy F75, MP35N, Titanium, Additives Master Alloy | 5 ~ 45 | Sfera |
| Atomisasi air | Medium | Sama seperti pengabosan gas kecuali aloi titanium dan besi | 5 ~ 45 | Bentuk elips, tidak teratur |
| Penguraian terma | Medium | Besi, nikel | 0.2 ~ 20 | Sfera, jarum - berbentuk |
| Pengurangan kimia | Tinggi/sederhana | Tungsten, Molybdenum | 0.1 ~ 10 | Poligonal, sfera |
Atomisasi gas
Atomisasi gas adalah kaedah penyediaan serbuk oleh logam lebur atau aloi melalui induksi atau kaedah pemanasan lain dan kemudian atomisasi cair melalui muncung. Selepas meninggalkan muncung, logam cair atau aloi dipengaruhi oleh aliran gas kelajuan tinggi -, memecahkan cair ke dalam titisan halus. Titisan ini menguatkan ke dalam zarah sfera semasa kejatuhan bebas. Gas kelajuan tinggi - yang tinggi biasanya nitrogen, argon, atau nitrogen; Udara juga boleh digunakan untuk membentuk serbuk khas tertentu. Air - zarah atomed mempunyai tahap pengoksidaan permukaan yang tinggi; Oleh itu, atomisasi udara tidak disyorkan untuk kebanyakan bahan kejuruteraan, terutamanya yang mana filem -filem oksida sukar dikeluarkan semasa post - sintering. Titisan atomisasi jatuh secara bebas dalam bekas besar, dengan itu menguatkan sebelum menghubungi dinding kontena. Semasa atomisasi, jika turbulensi wujud berhampiran muncung, zarah pepejal kecil boleh semula - Masukkan cair atomized, membentuk zarah serbuk yang kecil dan kukuh pada permukaan zarah. Zarah serbuk yang tidak teratur ini mengganggu ketumpatan pembungkusan serbuk dan sifat aliran berikutnya makanan MIM. Lebar - saiz - Serbuk yang distribusi boleh dihasilkan oleh penyisihan atau penyortiran udara. Zarah -zarah yang besar boleh menjadi - atomized untuk menghasilkan serbuk saiz - yang lebih kecil. Rajah 3.4 menunjukkan imej mikroskop elektron imbasan biasa (SEM) serbuk keluli tahan karat atom, yang mempunyai bentuk sfera, kesucian permukaan yang tinggi, dan ketumpatan pembungkusan yang tinggi.
Atomisasi air
Prinsip -prinsip pengabosan air dan pengabosan gas pada dasarnya sama. Perbezaannya ialah air, bukan gas, digunakan untuk memecahkan logam cair ke dalam zarah halus. Ia menggunakan jet air tekanan - yang tinggi untuk memberi kesan kepada aliran logam cair, dengan cepat memecahkannya dan mengukuhkannya ke dalam serbuk. Melelehkan superheated, selepas diatus oleh jet air tekanan - yang tinggi, menghasilkan sejumlah besar zarah sfera yang halus. Oleh itu, dengan menggunakan atomisasi air untuk menyediakan serbuk logam di bawah suhu panas dan tekanan air yang tinggi adalah penting untuk MIM (pengacuan suntikan logam). Sama seperti atomisasi gas, klasifikasi saiz zarah air - serbuk atomed adalah langkah penting dalam pengeluaran serbuk MIM. Rajah 3.5 menunjukkan imej SEM biasa air - serbuk keluli tahan karat atom. Zarah -zarah ini mempunyai bentuk yang tidak teratur, dan dibandingkan dengan atomisasi gas, pengoksidaan permukaan air - zarah serbuk atomed lebih teruk. Zarah -zarah yang tidak teratur mempunyai kelebihan dalam mengekalkan bentuk semasa degreasing suntikan - bahagian -bahagian yang dibentuk. Atomisasi air mempunyai kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi daripada pengabosan gas, oleh itu, kos pengeluaran air - serbuk atomized jauh lebih rendah daripada serbuk gas -.
Penguraian terma
Penguraian haba adalah penguraian kimia yang disebabkan oleh haba, yang biasanya digunakan untuk menghasilkan serbuk nikel dan besi untuk pengacuan suntikan logam. Serbuk tungsten dan kobalt juga boleh disediakan menggunakan teknologi ini. Serbuk yang dihasilkan oleh penguraian haba mempunyai kesucian lebih daripada 99% dan saiz zarah antara 0.20 hingga 20 μm. Dalam proses ini, logam bertindak balas dengan karbon monoksida di bawah tekanan tinggi dan suhu untuk membentuk logam berasaskan karbon -. Cecair berasaskan karbon - ini disucikan, disejukkan, dan kemudian dipanaskan semula di bawah tindakan pemangkin, menyebabkan wap menjadi pondok menjadi serbuk. Rajah 3.6 menunjukkan imej SEM biasa dari serbuk besi berasaskan karbon -. Serbuk ini biasanya mengandungi kekotoran karbon dan mesti dikurangkan dalam hidrogen sebelum digunakan atau semasa sintering, atau digunakan dalam pengiraan sebagai komponen aloi untuk keluli aloi - yang rendah. Sekiranya serbuk dikurangkan sebelum pengacuan suntikan logam, zarah -zarah mesti menjadi tanah untuk menghapuskan aglomerasi kerana mereka berkumpul bersama semasa pengurangan. Tambahan pula, aktiviti sintering serbuk yang dikurangkan ini lebih rendah daripada serbuk yang tidak dikurangkan kerana zarah halus sepenuhnya sintered atau diasimilasikan oleh zarah yang lebih besar semasa pengurangan.
Kaedah pengurangan kimia
Kaedah pengurangan kimia adalah salah satu kaedah pengeluaran serbuk tertua yang diketahui. Kaedah ini mula -mula membersihkan oksida, kemudian menggunakan ejen pengurangan seperti karbon untuk bertindak balas dengannya untuk menghasilkan karbon monoksida atau karbon dioksida untuk pengurangan. Hidrogen juga boleh digunakan untuk mengurangkan oksida ke serbuk logam. Untuk mengurangkan saiz zarah, tindak balas pengurangan dilakukan pada suhu yang agak rendah, tetapi kadar tindak balas adalah rendah. Menggunakan suhu yang lebih tinggi boleh mempercepatkan proses tindak balas ini, tetapi suhu yang lebih tinggi boleh menyebabkan ikatan penyebaran zarah, yang kemudiannya harus dikeluarkan dengan pengisaran atau penggilingan ke saiz zarah yang cukup halus. Sekiranya zarah tidak dihancurkan, serbuk agregat tidak boleh dimuatkan dengan betul ke dalam sistem pengikat, mengakibatkan kelikatan makanan yang tinggi dan makan yang tidak rata semasa pengacuan suntikan. Rajah 3.7 menunjukkan imej SEM tipikal serbuk tungsten yang dihasilkan oleh pengurangan kimia.
