粉末冶金的制作工藝流程主要包括以下步驟
1、粉末制備:霧化法:將熔融的金屬通過高壓氣體(如氮氣、氬氣等)或液體(如水)霧化成細小的金屬液滴,這些液滴在冷卻過程中會迅速凝固成金屬粉末。這種方法制備的粉末顆粒形狀較為規則,粒度分布相對均勻,而且粉末的純度較高,適用于生產高質量的粉末冶金零件。例如,生產一些對材料性能要求較高的航空航天零部件,常采用霧化法制備的金屬粉末。
機械研磨法:利用機械力(如球磨機、研磨機等設備)將大塊的金屬材料研磨成粉末。這種方法簡單易行,成本較低,但制備出的粉末形狀不規則,粒度分布較寬,且在研磨過程中可能會引入雜質。對于一些對粉末形狀和粒度要求不高的產品,機械研磨法是一種常用的制粉方法。
還原法:利用還原劑(如氫氣、一氧化碳等)將金屬氧化物還原成金屬粉末。例如,用氫氣還原氧化鐵可以得到鐵粉末。這種方法適用于制備一些容易被氧化的金屬粉末,并且可以通過控制還原條件來調節粉末的粒度和性能。
電解法:在電解槽中,通過電解金屬鹽溶液,使金屬離子在陰極上沉積形成金屬粉末。電解法制備的粉末純度很高,粒度可控,但設備成本較高,生產效率較低,常用于制備一些對純度要求極高的金屬粉末,如電子工業中使用的貴金屬粉末。
2、粉末混合與制粒:粉末混合:根據產品的性能要求,將不同成分的粉末按照一定的比例進行混合。例如,為了提高粉末冶金零件的硬度和耐磨性,可能會在金屬粉末中添加一定比例的碳粉或陶瓷粉末等?;旌线^程需要確保粉末均勻分布,以保證最終產品的性能一致性。常用的混合設備有 V 型混合機、雙錐混合機等。
制粒:混合后的粉末需要進行制粒處理,以提高粉末的流動性和壓制性能。制粒的方法有多種,如噴霧干燥法、擠壓法等。噴霧干燥法是將混合后的粉末懸浮液通過噴霧器噴成霧狀,在熱風中迅速干燥形成顆粒;擠壓法則是將混合后的粉末通過擠壓機擠出成條,然后再切割成顆粒。
3、壓制成型:將制粒后的粉末填充到模具中,通過壓力機施加高壓,使粉末在模具內形成所需的形狀。壓制過程中,粉末顆粒之間會發生塑性變形和冷焊,形成具有一定強度的生坯(也稱為 “綠坯”)。壓制的壓力、速度和保壓時間等參數需要根據粉末的性質、零件的形狀和尺寸等因素進行合理調整。常見的壓制成型方法有模壓成型、等靜壓成型等。
模壓成型:是最常用的壓制成型方法,適用于生產形狀簡單、尺寸較小的零件。將粉末放入模具型腔中,通過上下模的相對運動施加壓力,使粉末成型。這種方法操作簡單,生產效率高,但對于形狀復雜的零件,模具的設計和制造難度較大。
等靜壓成型:是將粉末裝入彈性模具中,然后放入高壓容器中,通過液體或氣體等介質對模具施加均勻的壓力,使粉末成型。等靜壓成型可以生產形狀復雜、尺寸較大的零件,并且成型后的零件密度均勻,性能較好,但設備成本較高,生產效率較低。
4、脫脂與燒結:脫脂:壓制成型后的生坯中通常含有一定量的潤滑劑、粘合劑等有機物,這些有機物在燒結過程中會揮發或分解,產生氣體和雜質,影響產品的質量。因此,需要在燒結之前進行脫脂處理,去除生坯中的有機物。脫脂的方法有熱脫脂、溶劑脫脂等。熱脫脂是將生坯加熱到一定溫度,使有機物揮發或分解;溶劑脫脂則是將生坯浸泡在有機溶劑中,使有機物溶解去除。
燒結:是粉末冶金的關鍵工序,將脫脂后的生坯在高溫下加熱,使粉末顆粒之間發生擴散和結合,形成具有一定強度和密度的燒結體。燒結溫度、時間和氣氛等參數對產品的性能有著重要影響。例如,在還原性氣氛(如氫氣)下燒結,可以防止金屬粉末被氧化;在真空條件下燒結,可以減少雜質的含量,提高產品的純度。
5、后處理:熱處理:通過對燒結后的零件進行加熱和冷卻處理,可以改善材料的力學性能,如提高硬度、強度、韌性等。熱處理的工藝參數(如加熱溫度、保溫時間、冷卻速度等)需要根據材料的種類和性能要求進行選擇。
機械加工:對燒結后的零件進行車削、銑削、磨削等機械加工,以達到精確的尺寸和形狀要求。由于粉末冶金零件的硬度較高,機械加工的難度較大,因此需要選擇合適的加工工藝和刀具。
表面處理:為了提高零件的耐腐蝕性、耐磨性、美觀度等性能,可以對零件進行表面處理,如電鍍、化學鍍、噴涂等。例如,在零件表面鍍一層鎳或鉻,可以提高其耐腐蝕性;在零件表面噴涂一層陶瓷涂層,可以提高其耐磨性。
粉末冶金、金屬注射成型、粉末冶金齒輪
光銘集團專注于金屬成形技術及耐磨材料的研發制造,主營產品包括金屬壓制成形及注射成形粉末冶金制品。
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