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金屬粉末冶金中的燒結氣氛相關

金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結制成金屬或合金零部件的技術。粘結劑是MIM技術的核心，MIM與常規粉末冶金方法相比的一個重要差異即粘結劑含量高。運用該技術可直接生產多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應用十分廣泛。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。粉末燒結氣氛是指粉末冶金制品在燒結時，燒結爐內的實際氣氛，常用的燒結氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。下面我們就一起來了解一下：

一、保護氣氛：保護氣氛分為還原性氣氛和中性氣氛，還原性氣氛又分為氫氣和分解氨。在燒結過程中，保護氣氛的主要作用是保護燒結制品不被氧化。

氫氣在一定的溫度條件下具有很強的滲透性，是一種化學活性較強的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結中作為保護氣氛;

分解氨是液氨經熱分解后獲得的由氫和氮組合的混合氣體，在粉末冶金中即可作為還原劑，也用來作為燒結氣氛，除了某些含有氮成分的制品因與該氣氛產生化學反應不能采用這種氣氛燒結以外，大多數的金屬都可采用這種氣氛來燒結。

中性氣氛：中性氣氛主要包括氮氣、氨氣和真空，真空燒結能夠避免氣氛中的有害成分對粉末冶金零件造成污染等不利影響。

二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳氫化合物轉化而成。

放熱型可用于控制粉末冶金（含注射成形）燒結制品中的碳含量控制，分為淡型和濃型氣氛，淡型放熱氣氛的碳勢很低，用作低碳鋼、銅制品的燒結時，只用作無氧化加熱;濃型放熱氣氛的碳勢較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。金屬粉末注射成型技術工藝與傳統工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優異，生產成本低等特點，其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫用器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵工及航空航天等工業領域。

吸熱型氣氛與放熱型氣氛相比較，是一種還原性更強、碳勢更高的可控氣氛，在粉末冶金中主要用于鐵基零件和銅基零件燒結時作保護氣氛，有時也作為滲碳劑使用。

三、空氣氣氛：這種燒結氣氛主要是在燒結爐內通過一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態下燒結，一般在金屬復合材料和陶瓷材料的燒結制品中應用

不銹鋼噴砂工藝處理應用及特點

大部分不銹鋼MIM零件的處理，都使用了不銹鋼噴砂工藝處理。那么什么叫噴砂工藝呢？

       噴砂工藝，采用壓縮空氣為動力，以形成最調整噴射將噴料進行高速噴射到被需要處理工件表面。主要有以下幾個功能：

       ①使工件表面的機械性能得到改善，

       ②使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，

       ③使工件表面的外表面的外表或形狀發生變化，由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，提升了疲勞抗性，也同時增加了涂層與噴砂間的著力，讓涂膜更耐久，表面流平和裝飾效果更好。工藝流程：前處理→熱水洗→MAO→烘干技術特點：優點：1、陶瓷質感，外觀暗啞，沒有高光產品，手感細膩，防指紋。　　　不銹鋼噴砂工藝處理與其它清理工藝相比有以下特點：　　　一、噴砂處理是最徹底、最通用、效率高的清理方法。　　二、噴砂處理可以在不同粗糙度之間任意選擇，而其它工藝是沒辦法實現這一點的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化學溶劑清理則清理表面對于光滑不利于涂層粘接。　　　不銹鋼噴砂工藝主要有以下應用：　　（一）機加工件毛刺清理與表面美化。噴砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，清除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。并且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角，使工件顯得更加美觀、更加精密。　　（二）改善零件的機械性能。不銹鋼噴砂工藝處理，機械零件噴砂后，能在需件表面產生均勻細微的凹凸面（基礎圖式），使潤滑漬得到存儲，從而使潤滑條件改善，并減少噪聲提高機械使用壽命。　　（三）光飾作用。　　（四）工件涂鍍、工件粘接前處理。噴砂能把工件表面的銹皮等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基礎圖式（即通常所謂的毛面），而且可以通過調換不同粒度的磨料，達到不同程度的粗糙度，大提高工作與涂料、鍍料的結合力。或使粘接件粘接更牢固，質量更好。　　（五）鑄鍛件毛面、熱處理后工件的清理與拋光。噴砂能清理鑄鍛件、熱處理后工件表面的一切污物（如氧化皮、沒污等殘留物），并將工件表面拋光提高工件的光潔度，起到美化工件的作用。噴砂清理能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，達到美化裝飾的作用。

不銹鋼拋光一

金屬注射成型產品燒結出來后，因為各種原因，表面的光潔度相對比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細小的不銹鋼粉粒黏著在產品表面。對于不同的金屬粉末，其混煉時選擇的粘結劑種類也不同，配比自然也不同。為了達到表面光潔度（有的產品甚至要求達到鏡面效果，如蘋果的Logo產品）和去毛刺的要求，往往都會增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。

1. 機械拋光

機械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉 體外表,可運用轉臺等輔佐工具,外表質量要求高的可采取超精研拋的方式。

2.化學拋光

其長處是加工設備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。,效率高,     其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風設備,加溫艱難。適宜加工小批量龐雜件及小零件光明度要求不高的產品。

化學拋光是讓材料在化學介質中外表宏觀凸出的部分較凹部分優先溶解,從而得到平滑面。工藝流程：前處理→無青堿銅→無青白銅錫→鍍鉻技術特點：優點：1、鍍層光澤度高，高品質金屬外觀。這種方式的重要長處是不需龐雜設備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高。化學拋光的核心問題是拋光液的配制。化學拋光得到的外表毛糙度一般為數10μm。

其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩固,污染少,本錢低,防腐性好。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。其缺陷是防污染性高,加工設備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產還須要降溫設備。適宜批量生產,重要應用于出口產品,有公差產品,其加工工藝穩固,操作上也相對簡略。

電解拋光根底原理與化學拋光雷同,即靠選擇性的溶解材料外表渺小凸出部分,使外表光滑。與化學拋光相比,可以清除陰極反映的影響,效果較好。

電化學拋光過程分為兩步：

(1)宏觀整平 溶解產物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

(2)微光平坦陽極極化，外表光明度提高,Ra＜1μm。

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。MIM(metalInjectionMolding，金屬注射成型)雖然是一個小行業，相關從業人員不超過幾百萬。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。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。69%，熔點約為1227度，晶體結構復雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。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。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。粉末冶金零件生坯具有適當的強度是必要的，以便壓坯從陰模中脫出和將其運送到燒結爐而不會損壞。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。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。目前大部分金屬喂料都有專業的供應商，有些比較有實力的大型工藝使用商也在喂料生產領域積極探索，試圖降低生產成本的同時生產出適合更多適合自身生產需要的喂料。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。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。