MIM粉末及其制粉技术

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技术部/潘运娟2011.1MIM-金属粉末注射成形〔MetalInjectionMolding〕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2～8μm

；松装密度40

%～50

%

；振实密度50

%以上；粉末颗粒为近球形、

比外表大。

MIM工艺要求原料粉末很细(～10μm)

,

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、制造本钱等都有不同的影响。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◆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响，生成5羰基铁的油状物，经低压别离后得到的。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响式如下：

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+5COMIM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：形状不规那么、摇实密度低、氧含量高等。◆世界典型生产商：日本的PAMCO、Kobe

Steel、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OspreyMIM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，但本钱较高。◆世界典型生产商：加拿大Pyro

Genesis

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：根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那么，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。气雾化粉形状规那么球形，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生产厂那么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1～10um)的粉末。粉末的粒径越小其价格就越高。目前来看，粉末供给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

粉末外表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