1890 年,一种灯泡用钨丝被用粉末冶金的方法制造成功,奠定了现代粉末冶金的基础,标志着近代粉末冶金的诞生。20 世纪初,人们用粉末冶金方法制造了钨钼制品、硬质合金、青铜含油轴承、多孔过滤器、集电刷等,至此,整套粉末冶金技术初步形成。20 世纪 50 年代以后,粉末冶金技术逐渐运用到各类学科行业,经过各行业之间的渗透融合,开发出一系列以粉末冶金技术为基础的新材料,如:粉末冶金高速钢、特种陶瓷、纤维增强材料等。由于各行业的借鉴融合,一系列新工艺被研发出来,比如:注射成形、温压成形、等静压制等。随着现代经济的高速发展,各类新材料的需求越来越大,粉末冶金技术必将向更深更广阔的领域发展。
二、四大工艺,满足产品尺寸与性能的需求
粉末冶金主要有传统法、金属注射成型(MIM)、金属添加剂制造(MAM)、等静压(IP)四种工艺,其中,目前在汽车等领域应用最为广泛的,是传统法与MIM 法。所需的原材料,即粉末冶金混粉,有两种类型,零件生产商使用的自混粉及粉末供应商提供的预混粉。
1、传统的粉末冶金工艺
即压制和烧结,由混合元素或合金粉末,在模具中压实混合物,然后烧结或加热,在一个可控环境的炉中粘结颗粒冶金。该工艺生产的粉末冶金零件大多数重量小于 5 磅(2.27 公斤),部分重达 35 磅(15.89 公斤)的零件也可以在传统粉末冶金设备中制造。
该工艺为生产制造复杂形状的零件提供了可能,利用细金属粉末(通常小于20 微米),与粘合剂(各种热塑性塑料、蜡等材料)配制定制为原料,送入腔(或多腔)的进行注射成型。
MIM 工艺与塑料注射成型和高压压铸非常相似,它可以产生相同的形状和结构特点。然而,这仅限于相对小(一般小于 250 克),高度复杂的零件,否则需要大量的精加工或装配操作。
金属注射成型工艺生产的零件,其机械性能几乎相当于锻造材料,提供了几乎无限的形状和几何特征的能力,具有很高的生产速率。
参考观研天下发布《2018-2023年中国粉末冶金产业市场竞争态势调查及投资前景规划预测报告》
即金属 3D 打印技术,不同于传统的消减制造工艺,如钻孔,通过去除材料的一部分,添加剂制造工艺采用逐层过程直接从数字模型生产,无需模具,充分利用废弃材料,减少制造时间和费用,深刻地改变了生产潜力。
4、等静压(IP)
适用于所有方向上压力均等的粉末致密部件,从而达到最大密度和微观结构均匀和无单轴压的几何限制。用于生产致密的高性能零部件。
等静压分为冷和热等静压,冷等静压(CIP)是在常温下压实“绿色部件”,而热等静压(HIP)则在高温下通过固态扩散巩固部件,热等静压也可以用来消除烧结粉末冶金零件残余气孔率。
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