1、,MIM粉末及其制粉技术,内容：MIM粉末一般要求生产MIM粉末的主要方法MIM用粉末的生产概况MIM粉末的选用,常州精研科技有限公司 技术部/潘运娟2011.1,MIM-金属粉末注射成形（Metal Injection Molding）,MIM粉末及其制粉技术,MIM粉末一般要求,粉末粒度、振实密度和颗粒形状是决定粉末能否成功用于MIM工艺的关键性能指标。 理想的MIM用粉末为： 粉末粒度28m；松装密度40%50%； 振实密度50%以上；粉末颗粒为近球形、比表面大。 MIM工艺要求原料粉末很细(10m),以保证均匀的分散度、良好的流变性能和较大的烧结速率。,MIM粉末及其制粉技术,2.生产
2、MIM粉末的主要方法,目前生产MIM用原料粉末的方法主要有：2.1 羰基法2.2 超高压水雾化法2.3 高压气体雾化法2.4 等离子体雾化法2.5 层流雾化法 不同的粉末制备技术对粉末的粒度、颗粒形状、微观结构、化学性质、制造成本等都有不同的影响。,MIM粉末及其制粉技术,2.生产MIM粉末的主要方法,2.1 羰基法（一种化学沉积方法）,主要生产的粉末有：羰基铁粉、羰基镍粉 羰基法是一种较为成熟的制备MIM用粉末的方法， 特点：所制得的粉末呈球形，粒度小，纯度高。 不能生产含两种以上元素的合金粉，且生产过程毒性大， 在MIM生产过程中还存在碳含量控制的问题。 世界典型生产商：BASF、ISP,
3、原理：羰基粉末由羰基物如羰基铁或羰基镍经过热分解而得来。 例：羰基铁粉是通过CO与铁在高温高压下反应，生成5羰基铁的油状物， 经低压分离后得到的。经退火防氧化处理即可出货。 当温度为200，200bar的条件下羰基合成反应式如下： Fe+5CO Fe(CO)5 羰基铁在300，1bar的条件下分解为Fe和CO Fe(CO)5 Fe+5CO,MIM粉末及其制粉技术,2.生产MIM粉末的主要方法,2.2 超高压水雾化法,原理：雾化法是利用高速射流将液态金属粉碎成粉末的一种制粉方法。这种用来击碎熔融金属流的流体可以是氮气、氦气、氩气等气体，也可以是水。相应地有气雾化、水雾化的说法。如右图是水雾化过程
4、的示意图，用的是高压水流。主要生产的粉末有： 不锈钢粉、低合金钢粉特点： 形状不规则、摇实密度低、氧含量高等。 世界典型生产商： 日本的PAMCO、KobeSteel、ATMIX等,MIM粉末及其制粉技术,2.生产MIM粉末的主要方法,2.3 高压气体雾化法,原理：如右图。主要生产的粉末有：不锈钢粉、高速钢粉、工具钢粉以及磁性合金粉等特点： 粉末摇实密度高,流动性好,形状为球形， 所需添加粘结剂量少, 且用惰性气体雾化所得粉末的残留气体含量 比水雾化粉至少低一个数量级。世界典型生产商： 英国Osprey,MIM粉末及其制粉技术,2.生产MIM粉末的主要方法,2.4 等离子体雾化法,原理：将块状
5、材料送入等离子焰中使之以极快的速度熔化，熔融金属的液滴散射到基片上碎裂成小颗粒。主要生产的粉末有： 钛及其他各种高活性粉末、 难熔金属粉末、陶瓷粉末、复合材料粉末及传统金属粉末等。特点： 粉末流动性能好,填充密度高。 该方法是目前唯一能批量生产细小球形的高活性金属粉末的方法，但成本较高。 世界典型生产商： 加拿大PyroGenesis公司和LTEE公司,MIM粉末及其制粉技术,2.生产MIM粉末的主要方法,2.5 层流雾化法,原理： 基本思路是应用自稳定的、严格成层状的气流,使熔化的金属平行流动。熔化了的金属从拉瓦尔喷嘴的入口到最窄处被气体压缩而迅速加速(从几m/s到音速),气体为获得稳定而呈
6、层状流动。在最窄处以下,气流被快速压缩,加速至超音速,在气液流界面由于剪切应力,金属熔体丝以更高的速度变形,最终不稳定而破裂成许多更细的丝,最终凝结成细小粉末。主要生产的粉末、特点： 可直接生产适于MIM的贵金属粉、特殊牌号的不锈钢和高速钢粉、铜基合金和超合金粉等。世界典型生产商： 德国 Nanoval 公司,附：典型的水雾化粉末和气雾化粉末形貌及特点,水雾化粉形状不规则，振实密度比气雾化的低保形性好，但用粘结剂较多，影响精度，氧化膜影响烧结；效率高、大规模生产比较经济。,气雾化粉形状规则球形，振实密度比水雾化的高所需粘结剂少，成形性好，但保形性差，氧含量低，相对容易烧结。价格高。,MIM粉末
7、及其制粉技术,3. MIM粉末的生产概况（2007年为例）,2007年MIM粉末生产情况(吨),羰基铁&镍粉,气雾化,水雾化,MIM粉末及其制粉技术,4. MIM粉末的选用,粉末原料的选定从技术角度看，要考虑它与粘结剂混合后的流动特性、脱粘特性和烧结特性。作为MIM生产厂则要综合考虑粉末原料的价格、工业上制粉技术的限制、MIM产品的形状和性能及其销售价格等等。 MIM用粉末原料应该考虑下述几大要素: 4.1 粉末粒度 4.2 振实密度 4.3 粉末的含氧量 4.4 粉末的价格问题,MIM粉末及其制粉技术,4. MIM粉末的选用,4.1 粉末粒度 平均粒度是影响MIM 工艺性能和零件性能的重要因
8、素。粉末越细，填充密度和均匀程度就会越高，有益于提高烧结体的密度。 MIM用粉末通常是指平均粒径在2Oum 以下(多用110um)的粉末。粉末的粒径越小其价格就越高。目前来看，粉末供应商提供的粉末原料在平均粒度和价格方面与MIM产品的生产要求还存在着差距。,MIM粉末及其制粉技术,4. MIM粉末的选用,4.2 振实密度 在粉末的粒度相同、均质的情况下，反映粉末形状的振实密度也是影响粉末填充特性的重要因素。就水雾化粉末而言，在平均粒度相同的条件下，振实密度高粘结剂的用量小，也能保持注射料的流动性，这样就能够使均匀地进入模具型腔内的粉末量增加，使粘结剂的用量减少其结果可减少烧结体的收缩，由此缩小零件的尺寸误差。,MIM粉末及其制粉技术,4. MIM粉末的选用,4.3 粉末的含氧量 粉末表面的氧化程度不仅对烧结性能有影响，而且也是影响磁性材料、含钛铝等强氧化性元素的高合金钢等材料特性的重要因素。为了确保MIM零件的烧结性能和材料特性，一般希望所用粉末的含氧量越低越好。,MIM粉末及其制粉技术,4. MIM粉末的选用,4.4 粉末的价格问题 与普通粉末冶金用的100 目粉末(平均粒度在60um左右)相比，MIM用不锈钢粉末的价格是其三倍以上，因而制约了MIM的应用。价格高的原因是MIM用粉末的收得率比100目粉末低。,Thank you,The end,
