Преглед
Метални прах са довољно малом величином честица (<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.
Различите технике припреме за МИМ прах
Постоји много метода за припрему прахова за бризгање метала (МИМ), укључујући атомизацију гаса, атомизацију воде, термичко разлагање и хемијску редукцију.
Када је потребно додати малу количину праха легури или припремити одређене специфичне легуре у мешавини праха, обично се користе друге методе припреме праха, као што је механичко дробљење/млевење. Изузетак је наугљичење чистог волфрамовог праха да би се добио прах од-карбида волфрама. Табела 3.1 приказује методе припреме и карактеристике МИМ прахова; друге технике припреме праха могу се наћи на другом месту.
Класификација величине честица и дистрибуције величине честица МИМ прахова је важан корак у припреми праха јер се многи МИМ прахови узимају из серија праха са различитим величинама честица; стога је неопходно обезбедити конзистентност МИМ праха у свим серијама.
Табела 3.1 Методе припреме и карактеристике МИМ прахова
| Метода припреме | Релативни трошак | Примери метала или легура | Величина честице /μм | Партицле Схапе |
|---|---|---|---|---|
| Гас Атомизатион | Високо | Нерђајући челик, суперлегура Ф75, МП35Н, титанијум, адитиви од главне легуре | 5 ~ 45 | Спхерицал |
| Атомизација воде | Средње | Исто као и атомизација гаса осим за легуре титанијума и гвожђа | 5 ~ 45 | Елиптични, неправилног облика |
| Тхермал Децомпоситион | Средње | Гвожђе, никл | 0.2 ~ 20 | Сферни, игличасти{0}}олик |
| Цхемицал Редуцтион | Висока/средња | Волфрам, молибден | 0.1 ~ 10 | Полигонални, сферни |
Атомизација гаса
Гасна атомизација је метода припреме праха топљењем метала или легура индукцијом или другим методама загревања, а затим распршивањем растопа кроз млазницу. Након изласка из млазнице, на растопљени метал или легуру утиче -брзи ток гаса, разбијајући растоп у фине капљице. Ове капљице се учвршћују у сферне честице током слободног пада. Брзи{4}}избачени гас је обично азот, аргон или азот; ваздух се такође може користити за формирање одређених специјалних прахова. Ваздухом{6}}распршене честице имају висок степен површинске оксидације; стога се атомизација ваздуха не препоручује за већину инжењерских материјала, посебно за оне за које је тешко уклонити оксидне филмове током накнадног-синтеровања. Распршене капљице слободно падају унутар великог контејнера, чиме се учвршћују пре него што дођу у контакт са зидовима посуде. Током атомизације, ако постоји турбуленција у близини млазнице, мале чврсте честице могу поново-ући у распршени растоп, формирајући мале, очврсле честице праха на површини честица. Ове неправилне честице праха ометају густину паковања праха и накнадна својства протока МИМ напајања. Распршени прах -величине- широке дистрибуције се може произвести просијавањем или сортирањем на ваздуху. Предимензиониране честице се могу поново-атомизирати да би се произвели прах- мањих величина. Слика 3.4 приказује типичну слику скенирајућег електронског микроскопа (СЕМ) атомизованог праха од нерђајућег челика, који има сферни облик, високу површинску чистоћу и велику густину паковања.
Атомизација воде
Принципи атомизације воде и атомизације гаса су у основи слични. Разлика је у томе што се вода, уместо гаса, користи за разлагање растопљеног метала на фине честице. Користи млаз воде под високим{2}}притиском да утиче на ток растопљеног метала, брзо га разграђује и учвршћује у прах. Прегрејана растопљена, након што је атомизована млазом воде под високим{4}}притиском, производи велики број финих, сферних честица. Због тога је употреба атомизације воде за припрему металног праха под прегрејаним температурама и високим притисцима воде кључна за МИМ (Метал Ињецтион Молдинг). Слично атомизацији гаса, класификација величине честица праха распршеног водом- је важан корак у производњи МИМ праха. Слика 3.5 приказује типичну СЕМ слику праха од нерђајућег челика{10}}распршеног водом. Ове честице имају неправилан облик, а у поређењу са атомизацијом гаса, површинска оксидација честица праха распршених водом{12}}је тежа. Честице неправилног облика имају предност у одржавању облика током одмашћивања бризганих{14}}делова. Атомизација воде има много већу производну ефикасност од распршивања гаса, стога је цена производње праха{16}}распршеног водом много нижа од цене праха распршеног гасом{17}}.
Тхермал Децомпоситион
Термичка декомпозиција је хемијско разлагање изазвано топлотом, које се обично користи за производњу никла и гвожђа у праху за бризгање метала. Волфрам и кобалт у праху се такође могу припремити овом технологијом. Прахови добијени термичким разлагањем имају чистоћу већу од 99% и величину честица у распону од 0,20 до 20 μм. У овом процесу, метал реагује са угљен моноксидом под високим притиском и температуром да би се формирао метал на бази угљеника-. Ова течност на бази угљеника- се пречишћава, хлади, а затим поново загрева под дејством катализатора, што доводи до кондензације пара у прах. Слика 3.6 приказује типичну СЕМ слику термички разложеног праха гвожђа на бази угљеника{11}}. Ови прахови обично садрже угљеничне нечистоће и морају се редуковати у водонику пре употребе или током синтеровања, или се користе у прорачунима као легирајућа компонента за ниско{13}}легирани челик. Ако се прах редукује пре бризгања метала, честице се морају самлети да би се елиминисала агломерација јер се скупљају током редукције. Штавише, активност синтеровања ових редукованих прахова је нижа од оне код нередукованих прахова јер су фине честице у потпуности синтероване или асимилиране већим честицама током редукције.
Метод хемијске редукције
Метода хемијске редукције је једна од најстаријих познатих метода производње праха. Овај метод прво пречишћава оксид, а затим користи редукционо средство као што је угљеник да реагује са њим и ствара угљен моноксид или угљен-диоксид за редукцију. Водоник се такође може користити за редукцију оксида у метални прах. Да би се смањила величина честица, реакција редукције се изводи на релативно ниској температури, али је брзина реакције ниска. Коришћење виших температура може убрзати овај процес реакције, али више температуре могу изазвати дифузионо везивање честица, које се затим морају уклонити млевењем или млевењем до довољно фине величине честица. Ако честице нису уситњене, агрегирани прах не може се правилно убацити у систем везива, што резултира високим вискозитетом напајања и неравномерним пуњењем током бризгања. Слика 3.7 приказује типичну СЕМ слику волфрамовог праха произведеног хемијском редукцијом.
