光銘集團(tuán)今日說(shuō)說(shuō)粉末冶金的流程一般是怎么樣的

粉末冶金的流程通常包括粉末制備、成形、燒結(jié)及后續(xù)處理四大核心環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)又包含多種工藝方法，可根據(jù)材料特性和產(chǎn)品需求靈活選擇。以下是典型流程的詳細(xì)解析：

一、粉末制備（基礎(chǔ)環(huán)節(jié)）

目標(biāo)：獲得具有特定粒度、形狀、純度和成分的金屬（或合金）粉末。

常用方法：

機(jī)械法球磨法：通過(guò)球磨機(jī)中磨球的撞擊和研磨作用破碎金屬塊，適用于鐵、銅等較軟金屬，可制備微米級(jí)粉末。

霧化法：水霧化：高壓水流沖擊熔融金屬流，形成不規(guī)則粉末，成本低，適用于鋼、鐵等。

氣霧化：惰性氣體（如氮?dú)猓└咚賴(lài)娚淙廴诮饘倭鳎纬汕蛐畏勰?，純度高，適用于鋁、鈦、鎳基高溫合金等。

物理化學(xué)法還原法：用氫氣、碳等還原劑還原金屬氧化物（如 Fe?O?→Fe），制備鐵粉、鎢粉等。

電解法：電解金屬鹽溶液（如硫酸銅溶液），在陰極沉積純金屬粉末（如銅、鎳），純度極高。

化學(xué)法氣相沉積（CVD）：通過(guò)氣相化學(xué)反應(yīng)（如 WF? + H?→W + HF）制備納米級(jí)金屬或復(fù)合粉末。

共沉淀法：從溶液中同時(shí)沉淀多種金屬離子，制備均勻的合金粉末（如不銹鋼、磁性合金）。

二、成形（賦予形狀與初步強(qiáng)度）

目標(biāo)：將松散粉末制成具有一定形狀、尺寸和強(qiáng)度的坯體（生坯）。

常用方法：

模壓成形工藝：將粉末裝入金屬模具，施加單向或雙向壓力（50~200 MPa），使粉末致密化。

特點(diǎn)：效率高、成本低，適合簡(jiǎn)單形狀（如齒輪、軸承），生坯密度可達(dá)理論密度的 60%~85%。

等靜壓成形冷等靜壓（CIP）：粉末裝入彈性模具，放入高壓容器中，通過(guò)液體介質(zhì)均勻傳遞壓力（100~300 MPa），坯體密度均勻，適用于復(fù)雜形狀或大尺寸零件（如航空航天部件）。

熱等靜壓（HIP）：加熱（通常 500~2000℃）與加壓同步進(jìn)行，坯體致密度接近理論值，用于高性能材料（如鈦合金渦輪盤(pán)）。

注射成形（MIM）工藝：粉末與粘結(jié)劑（如石蠟、塑料）混合成喂料，注射入模具成形，隨后脫脂（去除粘結(jié)劑）得到生坯。

特點(diǎn)：可制造高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件（如電子元件、醫(yī)療螺釘），適合批量生產(chǎn)小型零件。

其他成形方法擠壓成形：粉末與粘結(jié)劑混合后擠壓成棒狀或管狀，用于制備管材、型材。

增材制造（3D 打印）：如激光選區(qū)熔化（SLM），直接通過(guò)粉末逐層熔融堆積成形，適合復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片）。

三、燒結(jié)（關(guān)鍵冶金環(huán)節(jié)）

目標(biāo)：通過(guò)加熱使粉末顆粒間形成冶金結(jié)合，提高強(qiáng)度和致密度，消除孔隙。

核心工藝參數(shù)：

溫度：通常為材料熔點(diǎn)的 50%~80%（如鐵的燒結(jié)溫度約 1100~1300℃）。

時(shí)間：數(shù)十分鐘至數(shù)小時(shí)，取決于材料和零件厚度。

氣氛：常用保護(hù)氣氛（如氮?dú)?、氫氣）防止氧化，或真空環(huán)境（如燒結(jié)鈦合金）。

主要燒結(jié)類(lèi)型：

常規(guī)燒結(jié)在空氣或保護(hù)氣氛中加熱，應(yīng)用最廣泛，適用于鐵基、銅基零件（如齒輪、含油軸承）。

熱壓燒結(jié)加壓與加熱同步進(jìn)行，縮短燒結(jié)時(shí)間，提高致密度（可達(dá) 95% 以上），用于硬質(zhì)合金（WC-Co）、陶瓷復(fù)合材料。

反應(yīng)燒結(jié)利用粉末間化學(xué)反應(yīng)放熱輔助燒結(jié)（如 Ti + C→TiC），降低能耗，適用于金屬陶瓷制備。

微波燒結(jié)利用微波能量快速加熱粉末，加熱均勻、效率高，適合納米粉末燒結(jié)。

燒結(jié)后的變化：

顆粒間結(jié)合：原子擴(kuò)散形成晶界，孔隙減少，強(qiáng)度顯著提升（如鐵基零件燒結(jié)后抗拉強(qiáng)度從生坯的 5 MPa 提升至 50 MPa 以上）。

尺寸收縮：通常線(xiàn)收縮率為 10%~20%，需通過(guò)模具設(shè)計(jì)預(yù)留加工余量。

四、后續(xù)處理（性能優(yōu)化與精整）

目標(biāo)：進(jìn)一步提高零件的尺寸精度、表面質(zhì)量或力學(xué)性能。

常見(jiàn)工藝：

精整（整形）對(duì)燒結(jié)件進(jìn)行機(jī)加工（如車(chē)削、銑削）或研磨，修正尺寸偏差（公差可達(dá) ±0.01 mm），提高表面光潔度（Ra 1.6~0.8 μm）。

熱處理淬火 + 回火：提升硬度和耐磨性（如鐵基零件硬度從 HRC 20 提升至 45）。

退火：消除內(nèi)應(yīng)力，改善韌性（如銅基零件退火后延伸率提高 30%）。

表面處理電鍍：鍍鎳、鍍鉻提高耐腐蝕性（如衛(wèi)浴五金件）。

涂層：噴涂陶瓷或高分子材料，賦予絕緣、減摩等功能（如軸承表面涂覆二硫化鉬）。

浸漬處理對(duì)多孔材料（如含油軸承）浸入潤(rùn)滑油或樹(shù)脂，提升功能性（如自潤(rùn)滑性）。

二次加工焊接、組裝等，將多個(gè)燒結(jié)件組合成復(fù)雜組件（如齒輪箱部件）。

五、流程優(yōu)化與技術(shù)趨勢(shì)

近凈成形技術(shù)：減少后續(xù)加工量，如 MIM、增材制造直接成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)，材料利用率超 95%。

復(fù)合粉末與梯度材料：通過(guò)混合不同成分粉末，制備具有性能梯度的零件（如耐磨表面 + 韌性基體）。

綠色制造：開(kāi)發(fā)水基粘結(jié)劑、無(wú)氰電鍍等環(huán)保工藝，降低能耗和污染。

通過(guò)以上流程，粉末冶金可實(shí)現(xiàn)從微米級(jí)到米級(jí)、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多樣化零件生產(chǎn)，尤其在高精密、低能耗領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

粉末冶金、金屬注射成型、粉末冶金齒輪

光銘集團(tuán)專(zhuān)注于金屬成形技術(shù)及耐磨材料的研發(fā)制造，主營(yíng)產(chǎn)品包括金屬壓制成形及注射成形粉末冶金制品。

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