粉末注射成形是將傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)與現(xiàn)代塑料注射成形工藝相結(jié)合而形成的一種零部件新型成形技術(shù)。該技術(shù)的*大特點(diǎn)是可以直接制造出具有*終形狀的零部件,*大限度地減少機(jī)加工量和節(jié)省原材料,解決了多年來一直困擾粉末冶金領(lǐng)域的復(fù)雜形狀制品成形難的問題;而且該技術(shù)的材料適應(yīng)性廣,凡是可以制成粉末的金屬、合金、陶瓷等均可用此技術(shù)制成零部件。此外,該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,材料性能優(yōu)異,產(chǎn)品尺寸精度高,因此受到廣泛重視。
這種技術(shù)的基本工藝是:首先將固體粉末與一定的聚合物及添加劑組元均勻混合,經(jīng)制粒后,在加熱狀態(tài)用注射成形機(jī)將粒狀料注入模腔內(nèi)冷凝成形,然后用化學(xué)或熱分解的方法將成形坯中的粘結(jié)劑脫除,*后經(jīng)燒結(jié)致密化得到*終產(chǎn)品。
近年來,微系統(tǒng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速,同時(shí)也對(duì)應(yīng)用于微型工程中的三維微型復(fù)雜元器件的制造提出了更高的要求,希望微型器件在具備滿足使用要求性能的同時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。微系統(tǒng)中主要的元器件包括微型模具、用于傳感器和加速器上的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)、生物傳感器、微型流體元件、微型反應(yīng)器等。這些元器件形狀復(fù)雜、體積微小,采用現(xiàn)有的微型加工技術(shù)如微型切削、激光切削、硅刻蝕技術(shù)等,生產(chǎn)效率低,無法開展大規(guī)模生產(chǎn),而近年來在粉末注射成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來的粉末微注射成形工藝為實(shí)現(xiàn)微型元器件規(guī)模化生產(chǎn)提供了*具潛力的制備技術(shù)。
粉末微注射成形技術(shù)是指針對(duì)尺寸小于1微米的零件在傳統(tǒng)粉末注射成形技術(shù)基礎(chǔ)上所開發(fā)的一種成形技術(shù),主要應(yīng)用于連續(xù)制造具有微觀結(jié)構(gòu)表面與微型結(jié)構(gòu)的零件,其基本工藝步驟與傳統(tǒng)的粉末注射成形基本相同,所制備零件的表面質(zhì)量與孔隙度可通過選擇原始粉末與適宜的燒結(jié)條件來控制。與傳統(tǒng)粉末注射成形不同的是,粉末微注射成形為了便于制造微小結(jié)構(gòu),所選擇的粉末平均粒徑一般小于1~2微米;其次,由于粉末比表面積增大,需要粘度較低但有足夠強(qiáng)度的粘結(jié)劑,以利于微注射成形并避免生坯件脫模時(shí)損壞。另外,為了防止變形、裂紋及氣泡的產(chǎn)生,微注射成形技術(shù)對(duì)脫脂和燒結(jié)的工藝條件更加苛刻。
目前,國際上開展該技術(shù)研究的主要國家有德國、日本、新加坡、美國和英國。其中,德國率先開展并取得了突出的成果。國內(nèi)的北京科技大學(xué)、中南大學(xué)以及大連理工大學(xué)也在該領(lǐng)域進(jìn)行了一系列研究工作。如北京科技大學(xué)研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適用于傳統(tǒng)注射成形機(jī)的粉末微注射成形用模具;并以羰基鐵粉和鐵鎳合金粉為原料,在傳統(tǒng)注射成形機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)了粉末微注射成形齒頂圓直徑小于1毫米的微型齒輪。(一員)
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