粉末注射成形產品尺寸精度為±0.3％，而傳統粉末冶金產品為±0.1％，機加工可以達到更高。因此，產品的精度控制不高就成為制約粉末注射成形工藝產業化進程的關鍵因素。通過優化工藝過程即喂料制備、注射成形、脫脂、燒結四個方面可提高產品精度。

圖   粉末注射成形基本工藝過程

一、喂料制備的控制

喂料的裝載量和均勻性是影響尺寸精度控制的最為重要的因素，而粉末與粘結劑之間相互作用的好壞決定著喂料裝載量和均勻性。

圖  喂料制備

方法：

• 采用粒度較小、分布較寬的近球形粉末；

• 采用多組元的低分子量聚合物和蠟作為粘結劑，能夠滿足較高裝載量的粘度要求和良好的粉末濕潤性；

• 加入適量的表面活性劑，改善粉體與粘結劑的相互作用；

• 采用優質的設備均勻混煉，如雙螺桿式混煉機等。

  
  

二、注射環節的控制

注射成形直接決定生坯的尺寸，在注射環節中，對喂料流變性和注射后的生坯保形性的評估是實現精度控制的關鍵，但喂料好的流變性并不意味著所注射的生坯具有好的保形性。

方法：

• 優化注射參數。注射壓力、溫度過高會增加生坯內部的殘余應力，容易出現裂紋，研究發現延長冷卻時間可減小殘余應力，采用高壓低溫的注射方式可提高產品的尺寸精度；

• 模具設計合理，特別是澆口設計；

• 采用先進的注射成形設備。

  
  

圖   JSW獨有的IWCS控制確保MIM產品重量和密度的穩定性

三、脫脂過程的控制

在粘結劑脫除過程中，產品可能出現開裂、翹曲等變形，脫脂過程中發生的尺寸變形不能通過后期工藝消除。脫脂的方法有溶劑脫脂、熱脫脂、催化脫脂等多種方法，脫脂方式對最終尺寸影響不大。

方法：

• 根據喂料選擇合適的脫脂方法；

• 觀測生坯在升溫過程中的重量變化，找出喂料中粘結劑的劇烈熱分解溫度，制定最佳脫脂工業曲線；

• 選用合適的脫脂氣氛，控制產品的碳含量。

四、燒結環節的控制

燒結過程中產品的變形主要源于注射坯中的不均勻的密度分布、燒結設備內部的溫度梯度、不同燒結氣氛的選擇、 重力原因導致的蠕變變形以及產品與燒結爐內襯托之間的摩擦等因素。前幾個工序做好，燒結時要做到以下兩點：

• 減小燒結設備內部的溫度梯度；

• 根據氣氛的露點和還原性，選擇合適的燒結氣氛

  
  

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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：粉末注射成形制品精度的控制方法