粉末冶金行业发展势不可挡

粉末冶金属于现代工业发展的朝阳产业，以制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。

　　我国粉末冶金行业起步较晚，但发展迅猛，特别是汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了较大的发展机遇。

　　具体数据显示，1948年我国硬质合金产量仅有2-3万吨，但2000年后我国粉末冶金市场迅速崛起。密炼机是一种设有一对特定形状并相对回转的转子、在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械，主要由密炼室、转子、转子密封装置、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。2009年我国粉末冶金行业产量为11.30万吨，超过日本跃居亚洲首位。2014年粉末冶金行业销量达19.18万吨，2017年增长至20.08万吨，增幅为4.7%。

　　从应用领域来看，现阶段，我国粉末冶金产品主要应用于汽车、家电、电动工具、摩托车、农业机械及工程机械等工业。分解氨是液氨经热分解后获得的由氢和氮组合的混合气体，在粉末冶金中即可作为还原剂，也用来作为烧结气氛，除了某些含有氮成分的制品因与该气氛产生化学反应不能采用这种气氛烧结以外，大多数的金属都可采用这种气氛来烧结。随着我国汽车行业的快速发展，粉末冶金制品本土化需求不断扩大，2016年，应用于汽车方面的粉末冶金零件共10.09万吨，占比54.69%，同比上升6.55%。未来下游产业的发展将会继续拉动上游产业的发展，整个行业的容量仍在不停扩大。

　　汽车领域应用较少，技术相对落后

　　在发达***如美国、欧洲、日本，粉末冶金产品主要应用于汽车领域，汽车粉末冶金产品占粉末冶金总产品的比例高达80%以上，其产品包括VVT(可变气门正时系统)、VCT(可变气门凸轮轴正时系统)、各类泵组件、链轮、同步环、行星齿轮等，种类覆盖十分齐全。材料：MIM工艺是一种近净成形技术，对于由钛、不锈钢及镍合金之类难易切削的材料设计的零件，MIM***有吸引力。

　　而在我国，2017年，粉末冶金市场汽车应用占比仅为60%。我国粉末冶金汽车零件占比远低于发达***，占比提升潜力大。

　　单车用量方面，中国提升空间同样相对可观。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。2017年，北美粉末冶金零件单车用量可达18.6Kg，日本为8.0Kg，欧洲为7.2Kg，而中国仅为4.5Kg。这种差距产生的主要原因是，我国国内很多粉末冶金产品达不到要求的尺寸公差与性能参数，因此，汽车主机厂只能选择成本更高的锻造零件与机加工零件。

　　国内企业成本优势显著，进口替代空间广阔

　　与国外公司相比，国内企业在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有优势，能够为主机厂与一级供应商提供更***的粉末冶金产品。同时，国内企业交货周期短，***服务快速、及时，能够为国内主机厂提供更优质的服务。

　　从技术角度来看，2015年，发布《中国制造2025》的通知，其中***提出要大力发展智能制造、增材制造、新材料、生物***等领域。我们认为在***政策的大力扶持下，国内粉末冶金技术有望得到快速发展，替代市场逐步由低端转向高技术。

　　另外，专利申请***量的持续增长彰显粉末冶金技术的不断成熟。2016年，我国铸造、粉末冶金专利申请***量为8295项，同比增长11.62%，近五年(2012-2016年)复合增长率为16.02%。

　　综合来看，国内粉末冶金产品进口替代空间十分广阔

金属***成形用不锈钢粉的生产工艺

金属***成形技术由陶瓷零件的粉末***成形技术发展而来，是一种新型的粉末冶金近净成形技术。为了达到表面光洁度（有的产品甚至要求达到镜面效果，如苹果的Logo产品）和去毛刺的要求，往往都会增加研磨、抛光、喷砂等表面处理工艺。金属***成形技术技术的主要生产步骤如下：金属粉末与粘结剂混合——制粒——***成形——脱脂——烧结——后续处理——***终产品该技术适用于大批量生产性能高、形状复杂的小尺寸的粉末冶金零部件，如瑞士的手表业用来生产手表零件。 近几十年来，MIM技术发展势头迅猛，能应用的材料体系包括：Fe-Ni合金、不锈钢、工具钢、高比重合金、硬质合金、钛合金、镍基超合金、金属间化合物、氧化铝、氧化锆等。金属***成形技术要求粉末粒度为微米级以下，形状近球形。此外对粉末的松装密度、摇实密度、粉末长径比、自然坡度角、粒度分布也有一定的要求。目前生产金属***成形技术用粉末的主要方法有：水雾化法、气体雾化法、羰基法。常用的不锈钢金属的粉末牌号有：304L，316L， 317L，410L，430L，434L，440A，440C，17-4PH等。

对于水雾化法其制作流程为：

选用不锈钢原料——中频感应炉内熔化——成份调整——脱氧除渣——雾化制粉——质量检测——筛分——包装入库主要用到的设备有：中频感应熔炉、高压水泵、全封闭式制粉装置、循环水水池、筛分和包装设备、检测仪器等。

对于气雾化法其制作流程为：

选用不锈钢原料——中频感应炉内熔化——成份调整——脱氧除渣——雾化制粉——质量检测——筛分——包装入库主要用到的设备有：中频感应熔炉、氮气源和雾化装置、循环水水池、筛分和包装设备、检测仪器等。

每种方法各有其优缺点：水雾化法是主要的制粉工艺，其效率高、大规模生产比较经济，可使粉末细微化，但形状不规则，这有利于保形，但所用粘结剂较多，影响精度。对于不同的金属粉末，其混炼时选择的粘结剂种类也不同，配比自然也不同。此外，水与金属高温反应形成的氧化膜妨碍烧结。气体雾化法是生产金属***成形技术用粉的主要方法，它生产的粉末为球形，氧化程度低，所需粘结剂少，成形性好，但极细粉收率低，价格高，保形性差，且粘结剂中的C，N，H，O对烧结体有影响。羰基法生产的粉末纯度高、开头稳定、粒度极细，它***适合于 MIM，但仅限于Fe,Ni等粉体，不能满足品种的要求。为了满足金属***成形技术用粉的要求，许多制粉公司对上述方法进行了改进，还发展了微雾化、层流雾化等制粉方法。现在通常是水雾化粉和气雾化粉混合使用，前者提高振实密度后者维持保形性。目前采用水雾化粉也可生产相对密度大于99%的烧结体，因此较大型零件只使用水雾化粉，较小型零件使用气雾化粉

我国近十年来粉末冶金成形新技术综述

粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体，节能、节材、***、***终成形、少污染的***制造技术，在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用，已经进入当代材料科学的发展前沿。

目前粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、低成本方向发展，本文着重介绍几种近十年来粉末冶金零件的成形新技术。

一、温压技术

温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术，可生产出高密度、高强度，具有非常广泛的应用前景。21世纪后，MIM工艺进一步得到改进，新材料、新工艺不断涌现，产业化发展迅速。所谓温压技术就是采用te制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130～150℃，并将温度波动控制在±2．5℃以内，然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术。其技术关键：一是温压粉末制备，二是温压系统。

与传统工艺相比，温压成形的压坯密度约有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可达7.45g／cm3。业内人士都知道混炼对喂料生产很重要，但却并不是所有人都能系统知道哪些因素会影响到混炼效果，今天小编就和大家一起从粉末与粘结剂配比和加料顺序的角度了解一下。在相同的压制压力下，温压材料的屈服强度比传统工艺平均高11％，极限拉伸强度平均高13．5％，冲击韧性可提高33％。另外，温压零件的生坯强度高，可达2O～30MPa，比传统方法提高50—100％，不仅降低生坯搬运过程中的破损率而且能对生坯进行机加工，表面光洁度好。此外，温压工艺的压制压力低和脱模力小，同时零件性能均一，产品精度高，材料利用率高。

温压工艺还有一个特点是工艺简单，成本低廉。MIM(MetalInjectionMolding，金属***成型)虽然是一个小行业，相关从业人员不超过几百万。研究表明，假如一次压制、烧结的普通粉末冶金工艺的成本为1.0，则粉末锻造的相对成本为2.0，复压复烧的相对成本为1.5，渗铜的相对成本为1.4，而温压技术的相对成本为1．25。目前，采用温压技术生产的粉末冶金零件已达200多种，零件重量在5—1200g。例如，德国SinterstahlGmbH公司用温压技术生产复杂的摩擦传动用同步齿环，在美国新奥尔兰举行的PM2TEC2001国际会议上获奖。该零件的齿部密度超过7.3g／cm，环体密度超过7.1g／cm，生坯强度达到28MPa。采用了扩散合金化的烧结硬压粉末，***低抗拉强度为850MPa。由于使用了温压技术和采用粉末冶金零件，使得综合成本降低了38％。

二、流动温压技术

流动温压技术(Warm Flow Compaction，简称WFC)是在粉末压制、温压成形工艺的基础上，结合了金属粉末***成形工艺的优点而提出来的一种新型粉末冶金零部件近净成形技术。使用性能：基于MIM产品的高密度，如果使用性能有需求，则MIM的高密度形成的性能有竞争力。其关键技术是提高混合粉末的流动性。它通过提高了混合粉末的流动性、填充能力和成形性，从而可以在8O～130~C温度下，在传统压机上精密成形具有复杂几何外形的零件，如带有与压制方向垂直的凹槽、孔和螺纹孔等零件，而不需要其后的二次机加工。WFC技术既克服了传统粉末冶金在成形复杂几何形状方面的不足，又避免了金属***成形技术的高成本，是一项***潜力的新技术，具有非常广阔的应用前景。

WFC技术作为一种新型的粉末冶金零部件近净成形技术，其主要特点如下：(1)可成形具有复杂几何形状的零件；(2)压坯密度高、密度均匀；(3)对材料的适应性较好；(4)工艺简单，成本低。