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發布時間：2021-09-16 15:08
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MIM技術促進零部件制造業的發展
近年來，經濟的快速發展促進了零部件制造業的發展。金屬注塑（MIM）不僅節能，而且可以減少污染，節省材料，是先進的制造技術。金屬注射成型（MIM）在零部件制造中具有不可替代的地位和作用。
金屬注塑（MIM）部分的理論密度可以達到95％以上，通過合理的工藝參數控制可以達到99.9％，接近完全致密化。MIM技術具有成本低，自動化程度高的大規模生產優勢，是目前先進的粉末冶金技術。
金屬注射成型（MIM ）零件一般用于制造高強度和強力磨損，在機械，電子，醫用設備，汽車，電機，農業機械，電機等領域也有很廣泛的用途。
粉末冶金技術 - 金屬注射成型（MIM）的新技術將促進零部件制造業的發展，也將為未來帶來光明之路。
MIM工藝中的固相燒結和液相燒結
在金屬注射成形工藝中，燒結是一個非常關鍵的環節，它是將脫脂后的多孔坯件進行致密化的過程。燒結過程中溫度和時間的把握直接影響到最終成品的性能，在該工藝中，名副其實需要掌握好火候的就是這個環節。脫脂后的坯件在進行燒結時粉末在低于其主要組成成分的溫度下通過原子前一來完成粉末顆粒間的聯結，減少顆粒間的空隙，從而達到致密化的目的。在金屬粉末冶金制品燒結中，燒結氣氛是影響燒結制品性能的重要因素之一。在MIM工藝中，致密化后的坯件還是會具有人們事先設計好的與注射模具相符的形狀，只是經過燒結變得具有了一定強度和性能，可以承受一定的外力，不會像剛脫完脂的坯件那樣多孔易碎。
曾經有人從兩個方面總結MIM燒結的特點，從宏觀來看，坯件整體的氣孔率下降、坯件的致密度提高，從微觀來看，粉末顆粒的原子發生里質點轉移，使粉末不需要粘結劑的作用便可產生顆粒間的粘結來保持一定的形狀和性能。
燒結的原理就是在一定的溫度下，利用熱的力量刺激粉末的原子使其發生物理位置的遷移，將粉體狀的坯件變成顆粒聯結緊密的塊狀的坯件。由此可以看出溫度對于燒結的重要性，從理論上來講，溫度越高，燒結過程中產生的原子遷移運動越迅速，從一個位置到另一個位置的原子的量也就越多，燒結過程也就進行得越快。在此背景下，下一代催化脫脂新技術-氣態草酸脫催化脂技術，開始出現在本次粉末冶金展，并且是由我國業者獨創的新技術。
在實際的生產應用中，人們會經常提到兩個詞：固相燒結和液相燒結，其實這沒有什么費解的，關于二者的區別，簡單一點說就是根據燒結溫度不同，固相燒結就是燒結溫度低于所有組成成分的熔點，而液相燒結則是燒結溫度低于主要組成成分的熔點。同時這兩種燒結方法又有一個共同點：都是不施加外部壓力的情況下進行的。☆復雜性MIM工藝適合制造幾何形狀復雜的以及在切削加工中需要轉換位置的多軸零件。
因此，固相燒結和液相燒結又被成為無壓燒結，這主要是相對于熱壓、熱鍛、熱等靜壓等加壓燒結方法而言的。在MIM工藝中一般都是采用無壓燒結的方法進行坯件的燒結。
粉末冶金行業發展勢不可擋
粉末冶金屬于現代工業發展的朝陽產業，以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。
我國粉末冶金行業起步較晚，但發展迅猛，特別是汽車行業、機械制造、金屬行業、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產業等迅猛發展，為粉末冶金行業帶來了較大的發展機遇。
具體數據顯示，1948年我國硬質合金產量僅有2-3萬噸，但2000年后我國粉末冶金市場迅速崛起。2009年我國粉末冶金行業產量為11.30萬噸，超過日本躍居亞洲首位。其中，熱塑性粘結劑應用最廣泛，分為石蠟基粘結劑、油基粘結劑、聚合物基粘結劑等。2014年粉末冶金行業銷量達19.18萬噸，2017年增長至20.08萬噸，增幅為4.7%。
從應用領域來看，現階段，我國粉末冶金產品主要應用于汽車、家電、電動工具、摩托車、農業機械及工程機械等工業。隨著我國汽車行業的快速發展，粉末冶金制品本土化需求不斷擴大，2016年，應用于汽車方面的粉末冶金零件共10.09萬噸，占比54.69%，同比上升6.55%。電控系統有手動、自動電控系統，由用戶任意選擇和要求，操作方便、可靠。未來下游產業的發展將會繼續拉動上游產業的發展，整個行業的容量仍在不停擴大。
汽車領域應用較少，技術相對落后
在發達國家如美國、歐洲、日本，粉末冶金產品主要應用于汽車領域，汽車粉末冶金產品占粉末冶金總產品的比例高達80%以上，其產品包括VVT(可變氣門正時系統)、VCT(可變氣門凸輪軸正時系統)、各類泵組件、鏈輪、同步環、行星齒輪等，種類覆蓋十分齊全。四、豪克能技術豪克能技術：利用沖擊能和激發能的復合能對金屬零件進行加工，從而獲得鏡面零件。
而在我國，2017年，粉末冶金市場汽車應用占比僅為60%。我國粉末冶金汽車零件占比遠低于發達國家，占比提升潛力大。
單車用量方面，中國提升空間同樣相對可觀。2017年，北美粉末冶金零件單車用量可達18.6Kg，日本為8.0Kg，歐洲為7.2Kg，而中國僅為4.5Kg。技術難點及改善關鍵點：陽極氧化的良率水平關系到最終產品的成本，提升氧化良率的重點在于適合的氧化劑用量、適合的溫度及電流密度，這需要結構件廠商在生產過程中不斷探索，尋求突破。這種差距產生的主要原因是，我國國內很多粉末冶金產品達不到要求的尺寸公差與性能參數，因此，汽車主機廠只能選擇成本更高的鍛造零件與機加工零件。
國內企業成本優勢顯著，進口替代空間廣闊
與國外公司相比，國內企業在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優勢，能夠為主機廠與一級供應商提供更低價的粉末冶金產品。同時，國內企業交貨周期短，售后服務快速、及時，能夠為國內主機廠提供更優質的服務。
從技術角度來看，2015年，發布《中國制造2025》的通知，其中重點提出要大力發展智能制造、增材制造、新材料、生物醫用等領域。我們認為在國家政策的大力扶持下，國內粉末冶金技術有望得到快速發展，替代市場逐步由低端轉向高技術。
另外，專利申請授權量的持續增長彰顯粉末冶金技術的不斷成熟。2016年，我國鑄造、粉末冶金專利申請授權量為8295項，同比增長11.62%，近五年(2012-2016年)復合增長率為16.02%。
綜合來看，國內粉末冶金產品進口替代空間十分廣闊
我國近十年來粉末冶金成形新技術綜述
粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節能、節材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發展前沿。
目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。
一、溫壓技術
溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發展起來的一項新技術，可生產出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內，然后和傳統粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結合線。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統。
與傳統工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。因此，國際上普遍認為該技術的發展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產品精度高，材料利用率高。
溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產復雜的摩擦傳動用同步齒環，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。密煉機是在開煉機的基礎上發展起來的一種高強度間隙性的混煉設備。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。
二、流動溫壓技術
流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。MIM技術起源于歐洲部分國家，開始用于軍事裝備部件開發并得到應用。WFC技術既克服了傳統粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項極具潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。
WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。
