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金屬粉體的選擇
金屬注射成形產(chǎn)品的成形性和性能等與原料粉體的選擇有著密切的聯(lián)系,。原料粉體的粒徑大小及分布,、顆粒的形狀以及粉體的比表面積等,，都影響著注射成形的各個環(huán)節(jié)和產(chǎn)品的最終性能,。如粉體的粒徑大小和形狀會對喂料的流動性能有很大影響,，從而會影響注射充模過程,。在燒結(jié)時,，粉體顆粒的粒徑越小，燒結(jié)時的驅(qū)動力就越大,，燒結(jié)致密化過程也越快,，產(chǎn)品致密化程度也會提高，粉體粒徑的大小同時也會影響燒結(jié)體的晶粒尺寸,。
目前應(yīng)用于金屬注射成形的金屬粉體主要包括不銹鋼,、鐵基合金、鎢基合金以及硬質(zhì)合金等,。理論上任何能夠制成金屬粉體的材料都可用于金屬注射成形,，鎂和鋁除外，因為鎂和鋁的金屬粉體極易被氧化,，形成氧化膜阻礙粉體顆粒間的相互融合,。
羰基鐵粉是金屬注射成形最常用的材料之一。它的流行是由于其優(yōu)越的機(jī)械性能,，易于熱處理,，和有競爭力的價格。然而,，羰基鐵粉的一個主要缺點是在燒結(jié)的最后階段出現(xiàn)異常的晶粒生長,，導(dǎo)致燒結(jié)組分的密度只能達(dá)到理論值的96%，即使在真空爐和1300℃的高溫?zé)Y(jié)下也是如此。
為了提高M(jìn)IM燒結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能,，經(jīng)常在羰基鐵粉中加入Ni和Mo作為合金元素,。鎳溶解到鐵基體中可以有效地控制羰基鐵的異常晶粒生長，有利于提高零件的密度,，而Mo元素則可以增加鋼的強(qiáng)度及淬透性,。其中Fe-Ni-Mo-C合金是一種低合金鋼，該材料具有高強(qiáng)度,、高硬度,、良好的耐磨性和熱穩(wěn)定性以及較好的抗腐蝕性能等，注射成形制備這類低合金鋼具有精度高,、性能優(yōu)良等優(yōu)勢,。
MIM粉體粒徑在0.5~20μm左右，通常粉體顆粒越小,，比表面積就越大,，有利于金屬顆粒與粘結(jié)劑的充分接觸，對后續(xù)的成形和燒結(jié)越有利,。一般對MIM用金屬粉體的要求主要有：
(1)粉體有較大的松裝密度,，MIM適用于制備尺寸小且形狀復(fù)雜的零件，因此在粉體流動性得到保證的前提下,，要求粉體的松裝密度要越高越好,；(2)粉體要細(xì)小，細(xì)粉在MIM燒結(jié)過程中速度較快,，缺陷少,，產(chǎn)品致密度高；(3)粉體形貌選擇球形或者近球形,，球形粉之間的摩擦力小,，流動性好，成形容易,，產(chǎn)品尺寸精度較高,；(4)粒度分布較寬或較窄，粒度分布斜率SW處于2~8之間,。
MIM所用的金屬粉體原料的制備方法主要是羰基法和霧化法,，其中霧化法又包括水霧化和氣霧化兩種。羰基法所得粉體顆粒非常細(xì),，且純度高,，尤其適用于MIM，但是羰基法制粉一般只適用于鐵粉和鎳粉等,，材料適用性不廣,；水霧化法所得粉體顆粒細(xì)小,，形狀不一，對MIM維形有很好的作用,，且其效率高,，適于大規(guī)模生產(chǎn)，但制粉時在高溫下水易與金屬粉發(fā)生反應(yīng)形成氧化膜,，阻礙燒結(jié)時金屬粉融合和產(chǎn)品致密化,；氣霧化法通常可用于制造形狀規(guī)則的球形粉,，粉體不易被氧化,，但所得超細(xì)粉少,，所需粘結(jié)劑少,，保形性差。有的研究者通過水氣聯(lián)合霧化的方法來改善粉體的球形度以及降低粉體氧含量和雜質(zhì)含量,。
粘結(jié)劑的選擇與脫脂
喂料中的粘結(jié)劑應(yīng)具備兩個功能,，其一是為喂料提供一定的流動性。能提供良好流動性的粘結(jié)劑,，在注射成形過程中可以順利充填模具型腔,；其二是能夠為注射坯體和脫脂坯體提供一定的強(qiáng)度，以維持其形狀不變形,。
金屬注射成形喂料（圖源：悅安新材）
脫脂即脫除注射生坯存在的大量粘結(jié)劑,，當(dāng)粘結(jié)劑被脫除之后，會在脫脂坯體中留下大量孔隙,，因此,，粘結(jié)劑中需要有能夠維持脫脂坯形狀的組分，以確保其不變形和塌陷,，為后續(xù)的燒結(jié)過程做準(zhǔn)備,。
MIM常用的粘結(jié)劑體系主要是熱塑性體系，其中以石蠟基與聚甲醛基為主,，蠟基粘結(jié)劑通常采用溶劑脫脂綜合熱脫脂以完成脫脂過程,；聚甲醛基粘結(jié)劑主要是利用聚甲醛對酸性氣氛的敏感性，使其在較低的溫度下就能促進(jìn)聚甲醛催化分解成甲醛氣體從坯體中逸出,，從而實現(xiàn)快速脫脂,。
燒結(jié)缺陷和尺寸控制
金屬注射成形制備工藝中產(chǎn)生的缺陷有很多是在混料過程以及注射成形時產(chǎn)生的，這些缺陷一般存在于坯體內(nèi)部,，所以很難被發(fā)現(xiàn),。因此，金屬注射成形技術(shù)需要對初始的工藝設(shè)計過程合理設(shè)計并嚴(yán)格要求,，以避免缺陷的產(chǎn)生,。例如混煉時,，應(yīng)盡量保證喂料中金屬粉體與粘結(jié)劑混合的均勻性和一致性；注射成形時,，應(yīng)合理設(shè)計和組合注射參數(shù),，盡量減少飛邊、裂紋,、熔接痕,、鼓泡以及黑線等缺陷的產(chǎn)生。
到目前為止,，對注射成形的工藝設(shè)計基本上還是以經(jīng)驗為主,，隨著計算機(jī)技術(shù)和智能化的不斷發(fā)展，計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)也開始運用于金屬注射成形的生產(chǎn)過程中,，為注射參數(shù)的設(shè)定提供理論基礎(chǔ)和依據(jù),。金屬注射成形產(chǎn)品尺寸精度的控制涉及到注射成形的各個環(huán)節(jié)，如喂料的流動性和溫度穩(wěn)定性,，注射成形的完整性和一致性以及燒結(jié)過程中燒結(jié)工藝的制定和孔隙的收縮等,。
資料來源：
廖燕霞：注射成形制備鐵基小模數(shù)齒輪的微結(jié)構(gòu)與性能研究，中南大學(xué)2023
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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