Apžvalga
Metalo milteliai, kurių dalelės yra pakankamai mažos (<45 μm), high powder loading in polymers, and high density after sintering can be used for metal injection molding, with powders having an average particle size of less than 22 μm being the most ideal. Numerous methods exist for powder preparation, but powders prepared by different methods possess different properties, which ultimately affect the density, size, and deformation of the injected parts. Because small particles are used to characterize powder properties, many characterization methods (such as sieving) are insufficient to accurately monitor and predict the results of the metal injection molding process. This chapter mainly introduces powders used in metal injection molding, different powder preparation methods, the properties of metal injection molding powders, and the influence of powder geometry or manufacturing methods on the metal injection molding process.
Įvairūs MIM miltelių paruošimo būdai
Yra daug būdų, kaip paruošti miltelius metalo liejimui (MIM), įskaitant dujų išpurškimą, vandens purškimą, terminį skaidymą ir cheminį redukavimą.
Kai į lydinį reikia įberti nedidelį kiekį miltelių arba paruošti tam tikrus specifinius lydinius miltelių mišinyje, dažniausiai naudojami kiti miltelių paruošimo būdai, pavyzdžiui, mechaninis smulkinimas/šlifavimas. Išimtis yra gryno volframo miltelių karbiuravimas, norint gauti volframo karbido{1}}rūšio miltelius. 3.1 lentelėje pateikti MIM miltelių paruošimo būdai ir charakteristikos; kitų miltelių paruošimo būdų galima rasti kitur.
MIM miltelių dalelių dydžio ir dalelių dydžio pasiskirstymo klasifikavimas yra svarbus miltelių paruošimo žingsnis, nes daugelis MIM miltelių paimami iš skirtingų dalelių dydžių miltelių partijų; todėl labai svarbu užtikrinti MIM miltelių konsistenciją visose partijose.
3.1 lentelė MIM miltelių paruošimo metodai ir charakteristikos
| Paruošimo būdas | Santykinė kaina | Metalo arba lydinio pavyzdžiai | Dalelių dydis /μm | Dalelių forma |
|---|---|---|---|---|
| Dujų išpurškimas | Aukštas | Nerūdijantis plienas, superlydinys F75, MP35N, titanas, pagrindinio lydinio priedai | 5 ~ 45 | Sferinis |
| Vandens atomizacija | Vidutinis | Tas pats kaip dujų purškimas, išskyrus titano ir geležies lydinius | 5 ~ 45 | Elipsės formos, netaisyklingos formos |
| Terminis skilimas | Vidutinis | Geležis, nikelis | 0.2 ~ 20 | Rutulio formos, adatos{0}}formos |
| Cheminis redukcija | Aukštas/vidutinis | Volframas, molibdenas | 0.1 ~ 10 | Daugiakampis, sferinis |
Dujų purškimas
Dujų purškimas yra miltelių paruošimo būdas, lydant metalus ar lydinius indukcija arba kitais šildymo būdais, o po to purškiant lydalą per antgalį. Išėjus iš purkštuko, išlydytą metalą arba lydinį veikia didelio greičio{1}}dujų srautas, lydalas suskaidomas į smulkius lašelius. Šie lašeliai laisvojo kritimo metu sukietėja į sferines daleles. Greitai išstumiamos-dujos paprastai yra azotas, argonas arba azotas; oras taip pat gali būti naudojamas tam tikriems specialiems milteliams formuoti. Oro -purškiamos dalelės turi didelį paviršiaus oksidacijos laipsnį; todėl daugumos inžinerinių medžiagų, ypač tų, kurių oksido plėveles sunku pašalinti po-sukepinimo metu, purškimas oru nerekomenduojamas. Purškiami lašeliai laisvai patenka į didelę talpyklą, todėl sukietėja prieš liesdamiesi su talpyklos sienelėmis. Purškimo metu, jei šalia purkštuko yra turbulencija, mažos kietos dalelės gali vėl{10}}patekti į purškiamą lydalą, sudarydamos mažas, sukietėjusias miltelių daleles dalelių paviršiuje. Šios netaisyklingos miltelių dalelės trikdo miltelių pakavimo tankį ir vėlesnes MIM tiekimo tekėjimo savybes. Plataus-dydžio-paskirstymo purškiami milteliai gali būti gaminami sijojant arba rūšiuojant oru. Didelės dalelės gali būti iš naujo{16}purškiamos, kad būtų pagaminti mažesnio{17}}dydžio milteliai. 3.4 paveiksle parodytas tipiškas sferinio nerūdijančio plieno miltelių skenuojančio elektroninio mikroskopo (SEM) vaizdas, kuris yra sferinės formos, didelio paviršiaus grynumo ir didelio pakavimo tankio.
Vandens atomizacija
Vandens ir dujų purškimo principai iš esmės yra panašūs. Skirtumas tas, kad vanduo, o ne dujos, naudojamas išlydytam metalui skaidyti į smulkias daleles. Jame naudojama aukšto-slėgio vandens srovė, kuri veikia išlydyto metalo srautą, greitai jį suskaido ir sukietėja į miltelius. Perkaitintas lydalas, purškiamas aukšto slėgio vandens srove, išskiria daug smulkių sferinių dalelių. Todėl MIM (metalo įpurškimo formavimas) labai svarbu naudoti vandens purškimą metalo milteliams ruošti esant perkaitintam temperatūrai ir aukštam vandens slėgiui. Panašiai kaip ir dujų purškimas, vandens -purkštų miltelių dalelių klasifikavimas yra svarbus MIM miltelių gamybos žingsnis. 3.5 paveiksle parodytas tipiškas vandeniu {10}purkštų nerūdijančio plieno miltelių SEM vaizdas. Šios dalelės yra netaisyklingos formos ir, palyginti su dujų išpurškimu, vandens -purškiamų miltelių dalelių paviršiaus oksidacija yra sunkesnė. Netaisyklingos formos dalelės turi pranašumą išlaikant formą šalinant įpurškiamąsias dalis. Vandens purškimas turi daug didesnį gamybos efektyvumą nei dujų purškimas, todėl vandens{16}}purškimo miltelių gamybos sąnaudos yra daug mažesnės nei dujų{17}}purkštų miltelių.
Terminis skilimas
Terminis skilimas yra cheminis skilimas, kurį sukelia šiluma, dažniausiai naudojamas gaminant nikelio ir geležies miltelius metalo liejimui. Taikant šią technologiją galima paruošti ir volframo bei kobalto miltelius. Miltelių, pagamintų terminio skaidymo būdu, grynumas yra didesnis nei 99%, o dalelių dydis svyruoja nuo 0,20 iki 20 μm. Šiame procese metalas reaguoja su anglies monoksidu esant aukštam slėgiui ir temperatūrai, kad susidarytų anglies{6}} pagrindo metalas. Šis anglies -pagrindinis skystis išvalomas, atšaldomas ir vėl kaitinamas veikiant katalizatoriui, todėl garai kondensuojasi į miltelius. 3.6 paveiksle parodytas tipiškas termiškai suskaidytos anglies{11}}geležies miltelių SEM vaizdas. Šiuose milteliuose paprastai yra anglies priemaišų, todėl prieš naudojant arba sukepinant juos turi būti sumažintas vandenilio kiekis arba naudojami skaičiuojant kaip mažai legiruoto plieno legiravimo komponentas. Jei milteliai redukuojami prieš metalo liejimą įpurškiant, dalelės turi būti sumaltos, kad būtų išvengta aglomeracijos, nes redukuojant jos sulimpa. Be to, šių redukuotų miltelių sukepinimo aktyvumas yra mažesnis nei neredukuotų miltelių, nes smulkios dalelės yra visiškai sukepintos arba asimiliuojamos didesnių dalelių redukavimo metu.
Cheminio redukcijos metodas
Cheminės redukcijos metodas yra vienas iš seniausių žinomų miltelių gamybos būdų. Šiuo metodu pirmiausia išvalomas oksidas, tada naudojamas reduktorius, pvz., anglis, reaguojant su juo, kad susidarytų anglies monoksidas arba anglies dioksidas redukcijai. Vandenilis taip pat gali būti naudojamas oksidui redukuoti iki metalo miltelių. Norint sumažinti dalelių dydį, redukcijos reakcija vykdoma santykinai žemoje temperatūroje, tačiau reakcijos greitis yra mažas. Naudojant aukštesnę temperatūrą, šis reakcijos procesas gali paspartėti, tačiau aukštesnė temperatūra gali sukelti dalelių difuzinį ryšį, kuris vėliau turi būti pašalintas sumalant arba sumalant iki pakankamai smulkių dalelių. Jei dalelės nesusmulkinamos, sukauptų miltelių nepavyks tinkamai įkelti į rišiklio sistemą, dėl to padidės tiekimo klampumas ir padavimas įpurškimo metu netolygus. 3.7 paveiksle parodytas tipiškas cheminės redukcijos būdu pagamintų volframo miltelių SEM vaizdas.
