粉末微注射成形技術

粉末注射成形是將傳統粉末冶金技術與現代塑膠注射成形工藝相結合而形成的一種零部件新型成形技術。

基本介紹

• 中文名：粉末微注射成形技術
• 特點：直接製造出具有最終形狀的零部件
• 優點：減少機加工量和節省原材料
• 適用範圍：可製成粉末的金屬、合金、陶瓷等

基本信息

該技術的最大特點是可以直接製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複雜形狀製品成形難的問題;而且該技術的材料適應性廣，凡是可以製成粉末的金屬、合金、陶瓷等均可用此技術製成零部件。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。

基本工藝

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，經制粒後，在加熱狀態用注射成形機將粒狀料注入模腔內冷凝成形，然後用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最後經燒結緻密化得到最終產品。

近年來，微系統技術在各個領域的發展非常迅速，同時也對套用於微型工程中的三維微型複雜元器件的製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、用於感測器和加速器上的微型機械結構、生物感測器、微型流體元件、微型反應器等。這些元器件形狀複雜、體積微小，採用現有的微型加工技術如微型切削、雷射切削、矽刻蝕技術等，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製備技術。

發展方向

粉末微注射成形技術是指針對尺寸小於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，主要套用於連續製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，所製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於製造微小結構，所選擇的粉末平均粒徑一般小於1~2微米;其次，由於粉末比表面積增大，需要粘度較低但有足夠強度的粘結劑，以利於微注射成形並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。

發展趨勢

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，德國率先開展並取得了突出的成果。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。如北京科技大學研製了具有自主智慧財產權、適用於傳統注射成形機的粉末微注射成形用模具;並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於1毫米的微型齒輪。