粉末冶金技術發展動向

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粉末冶金制品工業是一個高、新技術產業新材料、新工藝、新裝備層出不窮，瞬息萬變，當前正在致力于研究與開發將鐵基粉末冶金零件的密度提高到7.6g/cm3的制造技術和粉末原料，預計2010年以前這個目標可以實現。實際上，現在些粉未冶金零件的密度己達到了7.5g/cm3，例如法國Sintertech生產的同步器環。當前值得注意的一些技術發展動向是：溫壓、模壁潤滑、高溫燒結、金屬注射成形、燒結硬化及軟磁復合材料等。

對粉末冶金機械零件行業而言，進入九十年代以來,溫壓是最重要的技術進展之一。據瑞典赫格納斯公司估計(1)，全世界用溫壓生產的粉末冶金零件己有38種，生產線共有20條，還有20多家公司正在進行試驗(見表1)。溫壓的可能用途見表2。實際上，現在用溫壓生產的粉末冶金零件遠比表1中所列者多。如上所述，臺灣保來得公司就己用溫壓生產40多種零件了。

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表一 ：1996年全球溫壓的動態（1）

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3 E( S0 r* a- G* D	美 國	/ ^+ K. P& D- O. ^2 | 歐 洲	) V" V3 Y6 c- Z% E 遠 東
0 }& c' n/ u5 G/ Y* f 生產線	9 R, |3 f0 d/ P" s" H 10	6	4
在生產的零件	20	7 ?' u0 \5 j# j: t 3	15
8 c; F& V1 M4 s 在試驗的公司	一些	10+	10+

 

表二 ：溫壓的可能用途（1）

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* D9 c+ y# t9 g1 Q6 g R, c- }6 _) J# m( X; j! R; I; v* l( [2 t8 q7 i1 z3 e

* t! Z7 k. w9 t- ^ C 應 用	- V5 b5 p. K$ b6 D 優 點
螺旋齒輸（電動工具） 泵輪 連桿 凸輪 鏈輪 同步器轂 螺旋齒輪（變速箱） 軟磁零件	增高強度 增高強度 增高疲勞強度 減少磨損 增高切削加工強度 增高強度 增高彎曲疲勞強度 較高密度

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　 粉末鍛造興起于七十年代初。1981年日本豐田汽車公司宣布粉末鍛造汽車發動機連桿試制成功，并投入了生產。但是，真正投入大批量生產和使用的是美國的Masco Tech Sintered Components與福特汽車公司，預計到1998年年生產能力將達到約3000萬根(2)。到1993年底，這家公司共生產了粉鍛連桿2500萬根。但是，1994年溫壓工藝出現后，福特汽車公司認為粉鍛連桿不久將達到應用的頂點，最終將為一次壓制一次燒結的連桿所替代。他們認為“未來是屬于一次燒結連桿的”(3)。

在粉末冶金零件生產中，為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，粉末混合料中都添加有一定量的潤滑劑，諸如硬脂酸鋅等。要除去這些潤滑劑始終是粉末冶金機械零件生產中一個難題。能否將潤滑劑混入粉末中改為噴涂于模壁上，是長期探索的一條途徑。據文獻報導(4)，用鐵粉(F－0000)和鋼粉(FN0205，Fe－2.Ni－0.45 C-1.3Cu)進行的試驗表明，在密度6.0g/em3－7.3g/cm3的范圍內，模壁潤滑者比將潤滑劑摻加于粉末內者，生坯強度可增高128%－127%(對于F－0000)和66%－139%(對于FN0205)，而兩者的燒結件強度相差很小，可認為在試驗的誤差范圍之內。現在，美國Gasbarre Products己采用模壁潤滑，其系統已在市場出售。

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燒結硬化是將鐵基粉末冶金零件的燒結過程和借助于通過爐子冷卻帶時進行淬火硬化結合起來的一項新工藝。在美國MPIF1997年版“粉末冶金結構零件材料標準”中，己含有這類材料的技術標準(見“粉末冶金工業”V01.8N0.3，1998，444)。這類材料是由預合金化Ni-Mo鋼粉混合以銅粉與石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是為燒結硬化工藝而開發的。在燒結硬化過程中，可通過控制燒結爐冷卻帶的冷卻速度來調整材料的顯微組織，使之達到所要求的馬氏體含量和力學性能。表3顯示由低合金Ni-Mo鋼粉+2%銅粉+1%石墨粉制造的，密度6.75g/cm3的燒結硬化鋼的硬度和馬氏體百分含量的關系(5)。很明顯，這類材料的開發，對于需要進行后續熱處理的高強度粉末冶金結構零件的發展具有重要實際意義。

表三 ：燒結硬化鋼的硬度與馬氏體百分含量的關系

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3 I) h$ t4 @4 q, c) ^& h# v; o6 n# X6 t4 f* h/ p' |* V: h/ n0 p; h8 r* K; w2 h/ Q

硬 度（HRC）	馬氏體（％）	3 p: S0 R: R: k3 u n7 l5 N4 J1 A/ z Z 珠光體＋孔隙（％）
; E) }) }( W2 s# c2 F8 i1 x# e, T) d9 c) E' ?; `* m* N# {) ~0 [ t( w 4 K% m# `. w6 f 10 15 20 25 30 35 40 & e. u' R! `: }7 h7 w+ ]7 @) r# H* H 10 18 40 55 75 85 95 4 r4 G$ c, \9 A2 B( z! s- E& T7 q 90 82 60 45 25 15 5

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這種材料是由顆粒表面涂覆有一層樹脂類材料的鐵粉，用溫壓壓制成形的。瑞典赫格納斯公司生產的這類粉末牌號為Somaloy500、QMP的牌號為ATOMETEM－1。由這種SMC材料制造的鐵粉芯，在美國通用汽車公司的整體線圈與電子線路(ICE－4)點火裝置中己得到了應用。在1997年SAE國際會議與博覽會上，這個產品獲得了汽車革新獎。這個產品是用溫壓試制的第一產品，1990年開始在葡萄牙試生產，1992年樣品開始投放歐洲與南美市場，1998年這種產品將開始用于美國車輛中，現在這種SMC材料已發展到第三代，其性能改進的數據見表4。

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表四 ：美國通用汽車公司用于AC用途的SMC材料的性能改進(4)

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1 R. D. k( {& x7 |+ N" ^1 @9 a) I. {. Y' z [9 L# D: Y# B6 P4 Y1 X0 p7 j5 X# y+ f4 I0 W6 Y* ~5 L, r! }% o6 V1 k( a+ N: Y# d- x5 n, ^7 {" P7 L, K" _' o/ c/ C+ a! F+ h! M' T9 d+ Q2 D6 V }' i- f9 {; w4 y. ]; X K, `8 Q% o, {! l* G9 l m" _9 K1 r' S9 e! X w9 W' K% y; U* W4 o0 O2 p4 s; Z/ d( n- L; O# c8 H5 B8 f6 d. b" N1 e! K/ O8 M& U) G' C u( o

	初期材料	" r3 S( Q9 k$ V" C4 C' U8 V 現在的材料	8 F" Z+ X* C U& O2 c, O 第二代材料	第三代材料
密度(g/cm3)	) z7 E5 @6 I6 M3 `9 Z 7.20	7.25	" i! |$ ]( Q& s5 d 7.35	_$ G8 q+ @% E/ e( {! a 7.45
/ N+ w1 R2 t3 b 電陰率(ohm-cm)	, L; u$ f, ]% q) `7 v 0.15	6 c* l5 u0 _& i# ]' Y) a 0.20	0.20	1.50
* }9 u& _1 f; U# i4 H7 L Bmax(KG)	13.00	13.5	' J. h% o- E5 x3 @# T& U 14.5	7 t$ \: `* V1 b s! ~: L 15.75
: T c/ h8 N6 N! E! T: z 最大磁導率 (G/Oe)	90	: ^- M( N. q: I 190	350	400
于1500e和50Hz下測量的數據

這種材料的開發與應用為汽車點火裝置、電燈振流器、變壓器鐵芯、低頻濾波器與扼流圈鐵芯，以及電動機中的硅鋼片制品，找到了一種經濟的替代產品。因此,這可能是一類極有發展前景，市場廣闊的新材料。

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除上述外，金屬注射成形(MIM)和高溫燒結工藝也都是值得重視的新工藝。

在二一世紀來臨之際，讓我們回顧一下世界粉末冶金機械零件行業的發展動向，對我國粉末冶金零件的生產廠和用戶如何面對二一世紀粉末冶金零件的生產、發展和應用，或許是有益的。

一夕

我是外行，請問樓主，溫壓的定義是什么？

szsszs

很有啟發!!

wdl97

大蝦好文章,能否對溫壓、高溫燒結、金屬注射成形、燒結硬化等內容在詳細介紹呢!

cqjfhyq

我們處理過粉末冶金,但對具體的還真沒研究過

xgztf

黃伯云就有一本講注射成型理論方面的書，不知道誰有電子版的，能不能共享一下

tiange1217

溫壓就是在金屬粉末成形過程中對金屬粉末加溫，使金屬粉末的壓縮性能變好，從而可以使壓坯達到較一般壓制（常壓）較高的密度。我司產品一般常壓密度大部分在6.75-6.9之間，而溫壓可以高達7.10-7.3。
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( e& R1 ~3 c; n8 G7 ?" h+ h' ~高溫燒結聽老師講過，不過我還沒有具體接觸過。不敢妄加評論。
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* T" r3 _* Q! j1 H( n4 E' D8 K( O金屬注射成形我在學校的時候見過，和我們打注射針有點類似，不過那配方什么的不好弄。不過其產品性能非常優良，內部均勻性很好，沒有壓制這么明顯的孔隙。

燒結硬化：這個需要燒結爐和原料。HAGANAS生產的燒結硬化粉據說不錯，據說產品燒結后不進行熱處理表面硬度可以達到HRC15 MIN，我們還沒有用過。還有一種燒結硬化就是類似于熱處理工序：即產品在高溫區后急劇冷卻，從而達到熱處理的同等效果，現在國內好像沒有用這個的，在國外有用過。
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我前幾天和同學聯系了，他留校讀研究生（中南大學粉末冶金研究院，主攻方向：注射成形），他答應給我弄資料，^_^。看到時候我給大家SEE下啦

yyh1204

粉末注射成形也算是粉末冶金領域的一項新技術！！！！

xlw2007

很受啟發，注射冶金的產品有些什么特性呢？？