中國(guó)粉體網(wǎng)訊  粉末注射成形是在多學(xué)科相互交融的基礎(chǔ)上發(fā)展成熟的一項(xiàng)制備金屬零部件的技術(shù)方法，由于其制備得到的零部件基本不用通過(guò)后續(xù)的切磨削加工就可滿足要求，并且原材料利用率高，基本不產(chǎn)生廢料，因此它屬于一種綠色制造技術(shù)。

金屬粉末注射成形工藝流程

金屬粉末注射成形技術(shù)是在塑料注塑成形的原理上改進(jìn)而成的一種零部件制備方法。其基本工藝流程如下：

金屬注射成形工藝過(guò)程

首先，將原料粉體與高分子粘結(jié)劑在一定的溫度下均勻混合制備得到均勻一致的喂料，與此同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)和燒結(jié)收縮比對(duì)注射模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并完成制造；

其次，將制備得到的喂料經(jīng)制粒后投入注射成型機(jī)的料倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)設(shè)置合適的注射參數(shù)，在模具中成形得到具有一定形狀和尺寸的成形坯，再針對(duì)成形坯中粘結(jié)劑體系的特性，通過(guò)不同的脫脂方法進(jìn)行脫除，得到只含有少量粘結(jié)劑的連通孔隙狀的成形坯，其中應(yīng)用最多的是溶劑脫脂和熱脫脂；

最后，經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品，并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，若尺寸和性能不滿足要求可通過(guò)一些后處理方法進(jìn)行改進(jìn)。

金屬粉末注射成形技術(shù)特點(diǎn)

粉末注射成形技術(shù)與傳統(tǒng)粉末冶金相比，其所用的原料粉體更細(xì)，成本更高，制備得到的零件孔隙度低、密度高、組織均勻、尺寸精度高，減少了后續(xù)的再加工工序。

與熔模鑄造工藝相比，粉末注射成形技術(shù)可以打破其局限性，完成對(duì)硬質(zhì)合金、高密度合金、高強(qiáng)度合金材料的制備，并且對(duì)于體積較小、厚度很薄的零件，粉末注射成形技術(shù)也有它的優(yōu)勢(shì)，制備的零件尺寸公差可以達(dá)到±0.1%~±0.2%的水平。

與機(jī)械加工相比，粉末注射成形技術(shù)對(duì)于材料的利用率更高，其制備的零件形狀的復(fù)雜程度取決于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，而不受限于刀具和加工設(shè)備，可以極大地減少工藝規(guī)程圖中的加工工序，節(jié)約成本。

圖源：富馳高科

粉末注射成形技術(shù)的出現(xiàn)并不是為了超越傳統(tǒng)加工方法，而是為了彌補(bǔ)其不足之處和某些零件制備成本較高的缺陷，當(dāng)原材料的成本和制造成本的比率增加時(shí)，粉末注射成形技術(shù)制備零件的相對(duì)成本就會(huì)降低，因此該技術(shù)特別適合用來(lái)大批量生產(chǎn)小型復(fù)雜零部件。

該技術(shù)也被國(guó)際上譽(yù)為“當(dāng)今最熱門的零部件近凈成形技術(shù)”。目前通過(guò)粉末注射成形技術(shù)制備的零部件已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各行各業(yè)，如汽車、鐘表、醫(yī)療器械、航空航天、手機(jī)等等。

圖源：富馳高科

金屬粉末注射成形技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

金屬粉末注射成形技術(shù)的研究起步于1970年左右，在當(dāng)時(shí)從事粉末注射成形技術(shù)研究的公司和企業(yè)寥寥無(wú)幾，只有美國(guó)的Parmatech公司從事這方面的研究工作。

直到1979年，Parmatech公司通過(guò)粉末注射成形技術(shù)制備的零件在國(guó)際粉末冶金設(shè)計(jì)大賽中獲獎(jiǎng)，該技術(shù)才受到業(yè)界人士的關(guān)注，到了80年代中期，Wiech和Rivers開(kāi)始通過(guò)粉末注射成形方法制備零件，該項(xiàng)技術(shù)逐漸走向世界，各國(guó)開(kāi)始投入大量的精力進(jìn)行研究，粉末注射成形技術(shù)得到迅速發(fā)展。

到了1990年，粉末注射成形技術(shù)逐漸走向產(chǎn)業(yè)化，尤其在一些發(fā)達(dá)國(guó)家該技術(shù)發(fā)展更是迅猛。日本的PAMCO公司通過(guò)超高壓水霧化制備得到了低成本高品質(zhì)的316 L不銹鋼粉體。德國(guó)BASF公司提出了一種Metamold脫脂方法，解決了熱脫脂氣體難排出，脫脂不徹底的問(wèn)題。German和Zauner發(fā)明了微粉末注射技術(shù)，解決了成形微形零件困難的問(wèn)題。

到了21世紀(jì)初，已有上百家的公司和科研機(jī)構(gòu)從事粉末注射成形技術(shù)的研究工作。2020年，日本的粉末注射成形產(chǎn)品銷售額為102.16億日元，相比上一年有所下降，一方面是由于新冠疫情使得世界經(jīng)濟(jì)受沖擊，另一方面是由于東方大國(guó)中國(guó)在粉末注射領(lǐng)域的崛起對(duì)其市場(chǎng)造成沖擊。

粉末注射成形技術(shù)在我國(guó)的研究起步相對(duì)較晚，開(kāi)始于1980年，當(dāng)時(shí)全國(guó)從事該技術(shù)研究的公司很是稀少，總體技術(shù)水平相對(duì)比較落后，等到了80年代中期，在國(guó)內(nèi)的一些科研院所和高校內(nèi)，如北京粉末冶金研究所、中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、廣州有色金屬研究所等開(kāi)始該技術(shù)的研究工作，但是由于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，研究資金短缺，并且對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)掌握少，只是處于試驗(yàn)階段沒(méi)有取得很大進(jìn)展。

到了1990年，粉末注射成形技術(shù)在我國(guó)迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，當(dāng)時(shí)一些從事粉末注射成形技術(shù)產(chǎn)品制造的企業(yè)已將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)從中試走向了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，技術(shù)更加成熟，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，部分研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

近年來(lái)，由于粉末注射成形技術(shù)制備的產(chǎn)品性能更優(yōu)，應(yīng)用更廣，很多科研院所和企業(yè)都大量引入國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，以提高制造水平，我國(guó)的粉末注射成形技術(shù)又上了一個(gè)新的臺(tái)階。

圖源：富馳高科

目前國(guó)內(nèi)采用金屬粉末注射成形技術(shù)制備的零件包括汽車連桿、操縱桿、噴油嘴、來(lái)復(fù)槍支架、槍支保險(xiǎn)栓、步槍夜視鏡后座、手表外殼、微型齒輪、手表帶、手機(jī)卡托、鉸鏈、手術(shù)刀等等。

資料來(lái)源：

陰宇博：不銹鋼滑塊注射成形工藝過(guò)程研究，西安工業(yè)大學(xué)2024

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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