五金结构件-粉末冶金

金属粉末***成型技术（Metal Injection Molding，简称MIM技术）是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物，利用模具可***成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想***为具有一定结构、功能特性的制品并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。由于压制和模具上的原因，一般不适宜生产蜗轮、人字形齿轮和螺旋角大于35°的斜齿轮。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。

金属的磁性怎么来的

为什么只有少数的金属有磁性？

可以等价于问：为什么只有少数金属是铁磁性的，而大部分金属是非铁磁性（即抗磁性和顺磁性）？

这个得从金属磁化的物理本质说起：近代物理证明，构成物质的原子由原子核和电子所构成，每个电子都在作循轨和自旋运动，物质的磁性就是由于电子的这些运动产生的。因此，当产品的年需求量达到或超过2万件时，可以考虑选择MIM工艺。对于金属来说，金属是由点阵的离子和自由电子构成。在磁场的作用下电子运动会产生抗磁磁矩，与此同时，点阵的离子和自由电子会产生顺磁磁矩。

下面，我们分析下各种金属的磁特性。

1、金属的抗磁性和顺磁性（金属的非铁磁性）

金属中铜（Cu）、银（Ag）、金(Au)、?（Cd）、等，它们的离子所产生的抗磁性大于自由电子的顺磁性，因此是抗磁性物质。

在元素周期表中接近非金属的一些金属元素，如锑（Sb）、铋（Bi）、与锡（Sn）等，它们的自由电子在原子价增加时逐步向共价结合过渡，而共价电子的磁矩互相抵消，因此表现出异常的抗磁性。

所有碱金属都是顺磁性物质，碱土金属（除“铍”外）也都是顺磁性的，这是由于它们的自由电子所产生的顺磁性占主导地位。

碱金属指元素周期表ⅠA族元素中所有的金属元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种。

碱土金属指元素周期表中Ⅱ A族元素，包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)六种。

三价金属铝（Al）、硒(Se)、镧(La)也是顺磁性，它们的顺磁性主要是由自由电子或离子的顺磁性所决定。

稀土金属也是顺磁性，而且磁性较强，这是因为这些元素的原子4f层或5d层没有填满，存在着未能抵消的自旋磁矩所造成。

钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等过渡族元素，它们的3d层未被填满，自旋磁矩未被抵消或而产生强烈的顺磁性。

2、金属的铁磁性

对于铁磁性金属来说，不大的外磁场便会使它强烈磁化，很容易被磁铁吸附。

铁磁性金属的原子磁矩主要来源于电子的自旋磁矩，即使在没有外磁场的条件下，就可以形成一个个小的“自发磁化区”，我们称之为“磁畴”。

正是由于在每个磁畴中原子的磁矩已完全排列起来，所以在一个不太强的外磁场，就可以产生一个很强的磁化强度，即楼主认为的“有磁性”。

重新回到问题的起点，金属的磁性是由其原子结构特性决定的，常温下，只有少数的金属可以形成自发磁化区----“磁畴”，所有只有少数金属有磁性

至于铁磁性金属为什么会形成磁畴的原因，涉及量子力学理论：铁磁性物质内部相邻原子的电子之间有一种静电交换作用，正是这种静电交换作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列，使得一个小区域内的各个原子的磁矩按同一方向排列，***终形成自发磁化区域----磁畴。2、基材广泛：Al,Ti,Zn,Zr,Mg,Nb,及其合金等。

铁磁性金属与非铁磁性金属的磁化机制有着很大差异，由于不能自发形成磁化区域，所以非铁磁性金属（常见的有镁、铝、铜、钛、奥氏体不锈钢）的磁性很弱，无法形成明显的SN两极。

粉末冶金齿轮

粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，虽然在大批量的情况下是非常经济实用的，不过在其他方面也有待改进的地方。今天我们就粉末冶金齿轮的缺点，简单的介绍一下：

粉末冶金齿轮

（1）、粉末冶金齿轮价格与采购批量有关。金属表面发黑（发蓝）处理工艺钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝处理。与机加工工艺相比，粉末冶金齿轮的经济批量一般取决于零件的大小、结构复杂程度、产品要求精度以及其它性能要求。在小批量生产的情况下，粉末冶金齿轮的生产成本可能比传统制造方法的成本高。一般来说，批量5000件以上比较适合用粉末冶金工艺生产；

（2）、粉末冶金齿轮的尺寸大小受到压机压制能力的限制。压机一般都几吨到几百吨压力，直径基本是在110MM以内都可以制作成粉末冶金；

（3）、粉末冶金齿轮受结构限制。由于压制和模具上的原因，一般不适宜生产蜗轮、人字形齿轮和螺旋角大于35°的斜齿轮。斜齿轮一般建议把斜齿设计在15度以内；

（4）、粉末冶金齿轮的厚度受到限制。模腔深度和压机行程必须是齿轮厚度的2～2.5倍，同时考虑到齿轮高度纵向密度的均匀性，因此粉末冶金齿轮的厚度也是很重要的；

以上是粉末冶金齿轮一些缺点，不过凡事有利就有弊，相信随着时代的快速发展，粉末冶金齿轮的不足点也会慢慢的得到改善。

MIM如何选择粘结剂

粘结剂是MIM技术的核心，MIM与常规粉末冶金方法相比的一个重要差异即粘结剂含量高。粘结剂的主要作用是充当粘结金属粉末颗粒流动的载体以及成型后保持工件形状。

MIM用粘结剂应满足如下要求：

与粉末接触角小，粘附力强且不与粉末反应；射出温度范围内粘度变化不大，但冷却时粘度变化速度快不易粘模；用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；

粘结剂的选择十分关键，若粘结剂选择不当可能产生以下缺陷：

粘结剂是怎么分类的？

一个实用的粘结剂一般由几种组元组成，每种组元有各自独特的功能，按照功能可以分为主要粘结剂、次要粘结剂和添加剂这几种。粉末冶金零件生坯具有适当的强度是必要的，以便压坯从阴模中脱出和将其运送到烧结炉而不会损坏。根据粘结剂体系中主要粘结剂组元及其性质可以把粘结剂体系分为热塑性粘结剂、热固性粘结剂、凝胶体系和水溶性粘结剂以及特殊体系等。

其中，热塑性粘结剂应用***广泛，分为石蜡基粘结剂、油基粘结剂、聚合物基粘结剂等。下表列出了几种主要MIM粘结剂体系的优缺点 ：

热塑性粘结剂一般由高分子聚合物、低分子物质以及必要的添加剂组成（石蜡基粘结剂、油基粘结剂等分类是根据低分子物质来区分的）。各组成部分作用如下：

高分子聚合物：黏度高，强度高，在***后及脱脂过程中保持坯块形状低分子物质：粘度低，流动性好，脱脂过程中能在较低温度下首先被脱除，在坯块中留下连通空隙，有利于后期快速热熔脂的进行添加剂：改善应力、降低粘度、增加润湿性或润滑性等