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發布時間：2021-09-10 18:18
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金屬表面改性技術分類
表面改性技術的定義：表面改性是指采用某種工藝手段是材料表面或得與基體材料的組織結構、性能不同的一種技術。
技術優勢：材料經過表面改性處理后，既能發揮基體材料的力學性能，又能使材料表面獲得各種特殊性能；表面改性技術可以掩蓋基體材料的表面缺陷，延長材料和構件的使用壽命；節約稀有 貴 重金 屬材料，改善環境。
表面改性技術的分類：金屬表面形變強化、表面熱處理、金屬表面化學熱處理、離子束表面擴滲處理、高能束表面處理、離子注入表面改性。
金屬表面形變強化
表面形變強化技術中常用的有噴丸、滾壓、豪克能技術。有趣的是，MIM卻影響了大行業，卡托曾經于2012~2016采用MIM來制作的”爆品”零件，那是影響了數十億用戶啊。噴丸使用高壓或壓縮空氣作動力，比較靈活但動力消耗大；滾壓大家都很清楚，結合金屬冷做硬化的原理提升工件的硬度和耐磨性；豪克能技術是一項先進的金屬形變強化技術，采用30KHZ以上的振動頻率的高頻振動以及一定數值的靜壓力，形成對工件的強化加工，具有晶粒細化至納米級、硬度耐磨性提升、同時工件表面Ra達0.2以下的顯著效果；
表面熱處理：僅對工件表面進行加熱、冷卻的工藝，從而改變表層組織和性能而不改變成分的一種工藝。
金屬表面化學熱處理：利用元素的擴散性，使金屬元素深入金屬表層的一種熱處理工藝。
離子束表面處理：用一定能量的離子轟擊固體表面，使固體近表面層物理、化學性質發生變化的工藝技術，包括離子注入、離子束混合、離子濺射、離子刻蝕等技術。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。離子注入是將某種離子“打進”固體，改變固體近表面層的化學成分和固體結構。離子注入技術用于半導體摻雜和金屬和其他材料的表面改性。離子束混合是用離子轟擊鍍有多層薄膜的金屬，使各層原子因離子碰撞發生互混。
利用激光掃描過程中材料自身的組織結構變化或引入其他材料實現工件表面性能的改善，該技術能選擇性地處理工件表面，有利于在工件整體保持足夠的韌性和強度的同時，表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和kang疲 勞、kang氧化等。
電子束使金屬材料表面很快上升到奧氏體相變退度(低于熔化溫度)，持續一段時間后電子束停止轟擊.熱t很快向冷的荃體金屬擴散，使加熱表面自行淬火，其組織轉變為馬氏體，表面硬度顯著提離。
粉末冶金行業發展勢不可擋
粉末冶金屬于現代工業發展的朝陽產業，以制取金屬或用金屬粉末(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，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。
我國粉末冶金行業起步較晚，但發展迅猛，特別是汽車行業、機械制造、金屬行業、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產業等迅猛發展，為粉末冶金行業帶來了較大的發展機遇。
具體數據顯示，1948年我國硬質合金產量僅有2-3萬噸，但2000年后我國粉末冶金市場迅速崛起。技術特點：拉絲處理可使金屬表面獲得非鏡面般金屬光澤，同時拉絲處理也可以消除金屬表面細微的瑕疵。2009年我國粉末冶金行業產量為11.30萬噸，超過日本躍居亞洲首位。2014年粉末冶金行業銷量達19.18萬噸，2017年增長至20.08萬噸，增幅為4.7%。
從應用領域來看，現階段，我國粉末冶金產品主要應用于汽車、家電、電動工具、摩托車、農業機械及工程機械等工業。今天我們就粉末冶金齒輪的缺點，簡單的介紹一下：粉末冶金齒輪（1）、粉末冶金齒輪價格與采購批量有關。隨著我國汽車行業的快速發展，粉末冶金制品本土化需求不斷擴大，2016年，應用于汽車方面的粉末冶金零件共10.09萬噸，占比54.69%，同比上升6.55%。未來下游產業的發展將會繼續拉動上游產業的發展，整個行業的容量仍在不停擴大。
汽車領域應用較少，技術相對落后
在發達國家如美國、歐洲、日本，粉末冶金產品主要應用于汽車領域，汽車粉末冶金產品占粉末冶金總產品的比例高達80%以上，其產品包括VVT(可變氣門正時系統)、VCT(可變氣門凸輪軸正時系統)、各類泵組件、鏈輪、同步環、行星齒輪等，種類覆蓋十分齊全。金屬粉末注射成型技術的工作原理金屬粉末注射成型技術是將現代塑料噴射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。
而在我國，2017年，粉末冶金市場汽車應用占比僅為60%。我國粉末冶金汽車零件占比遠低于發達國家，占比提升潛力大。
單車用量方面，中國提升空間同樣相對可觀。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。2017年，北美粉末冶金零件單車用量可達18.6Kg，日本為8.0Kg，歐洲為7.2Kg，而中國僅為4.5Kg。這種差距產生的主要原因是，我國國內很多粉末冶金產品達不到要求的尺寸公差與性能參數，因此，汽車主機廠只能選擇成本更高的鍛造零件與機加工零件。
國內企業成本優勢顯著，進口替代空間廣闊
與國外公司相比，國內企業在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有優勢，能夠為主機廠與一級供應商提供更低價的粉末冶金產品。同時，國內企業交貨周期短，售后服務快速、及時，能夠為國內主機廠提供更優質的服務。
從技術角度來看，2015年，發布《中國制造2025》的通知，其中重點提出要大力發展智能制造、增材制造、新材料、生物醫用等領域。我們認為在國家政策的大力扶持下，國內粉末冶金技術有望得到快速發展，替代市場逐步由低端轉向高技術。
另外，專利申請授權量的持續增長彰顯粉末冶金技術的不斷成熟。2016年，我國鑄造、粉末冶金專利申請授權量為8295項，同比增長11.62%，近五年(2012-2016年)復合增長率為16.02%。
綜合來看，國內粉末冶金產品進口替代空間十分廣闊
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。產品復雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準零件。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。2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。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。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態下(~150℃)用噴射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解的方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品。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。該工藝技術不僅具有常規粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削、經濟效益高等優點，而且克服了傳統粉末冶金工藝制品密度低、材質不均勻、機械性能低、不易成型薄壁、復雜結構的缺點，特別適合于大批量生產小型、復雜以及具有特殊要求的金屬零件。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。
