什么是粉末压制成型工艺？

粉末压制成型是一种用于从金属或陶瓷粉末生产零件的制造工艺。与陶瓷注射成型-CIM和金属注射成型-MIM工艺相比，它通过施加压力将粉末材料压实成所需形状，以较低的成本和较低的复杂性生产金属或陶瓷零件。

材料

最常用的材料是金属粉末，如铁、钢、铝、铜、镍及其合金。各种等级的不锈钢粉末也常用。金属氧化物粉末如氧化铝、氧化锆、铁氧体，以及非氧化物陶瓷如碳化硅和氮化硅，可用于压制陶瓷零件。粉末的粒径和分布根据最终零件所需的性能进行严格控制。

模具

模具由高硬度工具钢或碳化钨制成的模腔组成。顶部和底部的冲头或压头对粉末施加压缩力。对于大批量生产，使用多腔模具。模具表面经过精细抛光，以使压实物件表面光滑。

粘结剂系统

在金属或陶瓷粉末中添加粘结剂材料以辅助成型。粘结剂为粉末流动提供润滑性，并在烧结前为压实物件提供生坯强度以便于处理。典型的粘结剂是蜡、热塑性聚合物和其他有机剂，添加量最高可达体积的5%。

工艺

首先使用受控流变进料器将粉末混合物填充到模腔中。然后在100-300 MPa的压力下，通过冲头压实粉末。可以在室温下进行，也可以加热进行。优化压力、温度和时间以实现压坯的高密度，对于金属通常超过7.0 g/cc。然后将生坯件顶出并进行烧结。

烧结

去除粘结剂后，生坯件在接近熔点的温度下烧结，通过原子扩散使颗粒熔合并致密化至完全密度。对于钢材，烧结在氢气环境中于1120-1350°C进行。氧化铝和氧化锆等陶瓷在1500-1800°C之间烧结。最终零件还可能经过二次加工，如压印、热处理、机加工和表面处理。

应用

粉末压制成型非常适合生产小型、复杂的金属和陶瓷零件，如齿轮、衬套、磁铁、切削刀片、端子、阀门、触点和耐火元件。汽车和电子元件制造是重要的应用领域。该工艺还能制造多孔零件，如过滤器和芯棒。

优势

- 高生产率和低单件成本。

- 净形或近净形能力。

- 优异的尺寸公差和表面光洁度。

- 可成型各种金属、合金和陶瓷材料。

- 热处理可增强成型金属零件的性能。

- 通过不完全烧结可制造多孔部件。

局限性

- 零件尺寸通常限制在几克到0.5公斤。

- 与干压成型不同，高宽比不能非常高。

- 与铸造相比，更难获得精细的微观结构。

- 对于高精度要求，可能需要二次机加工。

- 烧结可能导致形状变形和缺陷。

- 与MIM/CIM工艺相比，零件复杂度较低。

粉末压制成型是一种高效且精密的金属和陶瓷成型工艺，适用于以相对较低的成本生产小型、复杂和高质量的零件，使其成为大批量生产应用的理想选择。

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