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[技术]金属注射成型新技术:μ-MIM和2C-MIM工艺简介

实也不算太新的技术了,都已经用于生产了。


近年来,以制造可用于大量生产微型零件与微型结构表面的金属与合金为目标,开发了微型金属注射成型工艺(μ-MIM)。μ-MIM大大提高了金属与合金用于微型应用的可利用性,如具有高温稳定性、强度与韧性,还有热导率与磁性的新材料。



此外,和塑料的微型注射成型相比,μ-MIM研制出的双金属生产工艺,使在注射成型的过程中,可将两种不同的金属材料连接在一起(双金属共注)。


小编从行业著作里面摘取了一部分内容,简单介绍一下这两种工艺目前的情况。添加微信号polytpe08进入MIM群与专业资深人士共同探讨相关信息。


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1. 双金属共注 2C-MIM(Two-Component MIM)


图 表层多孔、内芯致密钛种植体


作为制造双金属零件的方法,人们开发出了2C-MIM(Two-Component MIM)工艺。2C-MIM工艺的主要优势是,在一道生产工序中,可将具有不同性能的两种材料直接结合在一起,从而减少后续的连接作业(如焊接,铆合,紧固装配等)。


2C-MIM可制造的零件范围包括,具有复杂内部结构的中空零件到柔性的能拆的组件。


所有研究的目的都是,在有利的成本下,制造出功能性增强的工程零件。对于易磨损的零件,可以只在关键部位如摩擦面,用较硬或较耐磨的材料来局部增强,其他结构部分,用相对成本低廉的材料。


制造双金属零件,仅仅简单的了解两种注射料的注射成型形状是不够的,关键是两种材料必须能在同样的炉子中并在同样的烧结气氛下进行烧结。因为烧结时两个零件的收缩率不一样,可能导致分层或开裂。还有当形成有害的相时,合金化元素也会沿着边界扩散,这会降低材料的性能。


图 共注射制备的17-4PH/316L复合拉伸样


通过协调加工因素,可是2C-MIM零件的质量最佳化。由于其独特能力,可不用任何组装作业,就能够使一个零件具有不同的材料性能,因此,2C-MIM工艺一定会扩大MIM产业的应用市场。



2.微型金属注射成型工艺(μ-MIM)


图 微注射不锈钢反应皿


产品与系统都在趋向于小型化,这意味着复杂系统中的结构和功能性零件将变得越来越小。


这就要求,不但要使用具有适当物理性能的先进材料,而且要有微小型化的几何形状特征,才能使集成的功能数量增多。


因此,需要开发制造微型零件或微型结构零件的高度有效的、可靠地方法,用μ-MIM制造的微型结构零件,可用来代替塑料零件,以得到金属材料的力学性能、耐蚀性或高温性能等优势。


这种新制造工艺的成功是基于其竞争性工艺受到可加工材料或大量生产能力的限制,无可可替代μ-MIM。


LIGA技术(光刻与电铸的结合)通常仅只适用于2D几何形状,而且,在材料选择方面受到电铸的限制。


其他技术,如电化学微型制造方法、微型铣削与微型磨削技术都来自硅基的微电子产业,他们都具有解决小到1μm特征的能力,但是,都不大适合大量生产3D零件。


现在,用μ-MIM生产的微型零件,其特征大小已可小到5μm。可是,为了使性能最佳化,例如依照流动性状或零件保持形状,人们开发出了完全可能用于μ-MIM所需要的亚微米或纳米的专用注射料。


一般而言,对于微型零件来说,MIM可复制约为平均粒度10倍的特征,这对于微型零件是特别适用的,倘若要制造较小的特征,就需要适用更细小的粉末。现在,可利用的金属粉末1μm。一些粉末的活性太大,以致不能生产该粒度范围的粉末(例如,Ti),而其他金属粉末,采用特殊的气雾化发较容易生产(例如,不锈钢)。


倘若粉末的粒度范围都在1um一下,就应使用特殊的注射料组成,以适应粉末的大表面积注射成型与脱脂时产生的问题。


图 微注射不锈钢齿轮和叶轮


现在μ-MIM仍然处于培育阶段,大体上在与2C-MIM工艺平行发展。首先,这两种工艺现在都已用于生产,但都在进行技术推出和在对各种各样的微型零件或微型结构零件进行可行性研究。


在其成功进入市场的路上,初步的竞争研究与开发目标都是关键性工作,但是,只有通过在产业中围绕着2C-μ-MIM的可能性开发材料与生产工艺,再加上对工程技术人员的教育,才能实现真正突破。


转载于  CNPIM 整理,本文参考韩凤麟《金属注射成型精密零件生产与应用》专著  



半年随着陶瓷和3D玻璃在手机中应用得到越来越多的关注,也有不少双面3D玻璃以及陶瓷结构的机型出现。越来越多的企业拥有这个行业,呈现百花齐放的盛况,一些新技术,新工艺,新材料都被开发出来,如:不锈钢、钛合金、MIM中框、陶瓷背盖,工艺方面如,玻璃装饰工艺中纹理开发、油墨喷涂新工艺、印刷与天线融合;如何提升3D玻璃直通率,降低能耗,提高效率已经成为整个行业的难点问题。


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