光铭集团今日说说粉末冶金的流程一般是怎么样的

粉末冶金的流程通常包括粉末制备、成形、烧结及后续处理四大核心环节，每个环节又包含多种工艺方法，可根据材料特性和产品需求灵活选择。以下是典型流程的详细解析：

一、粉末制备（基础环节）

目标：获得具有特定粒度、形状、纯度和成分的金属（或合金）粉末。

常用方法：

机械法球磨法：通过球磨机中磨球的撞击和研磨作用破碎金属块，适用于铁、铜等较软金属，可制备微米级粉末。

雾化法：水雾化：高压水流冲击熔融金属流，形成不规则粉末，成本低，适用于钢、铁等。

气雾化：惰性气体（如氮气）高速喷射熔融金属流，形成球形粉末，纯度高，适用于铝、钛、镍基高温合金等。

物理化学法还原法：用氢气、碳等还原剂还原金属氧化物（如 Fe₃O₄→Fe），制备铁粉、钨粉等。

电解法：电解金属盐溶液（如硫酸铜溶液），在阴极沉积纯金属粉末（如铜、镍），纯度极高。

化学法气相沉积（CVD）：通过气相化学反应（如 WF₆ + H₂→W + HF）制备纳米级金属或复合粉末。

共沉淀法：从溶液中同时沉淀多种金属离子，制备均匀的合金粉末（如不锈钢、磁性合金）。

二、成形（赋予形状与初步强度）

目标：将松散粉末制成具有一定形状、尺寸和强度的坯体（生坯）。

常用方法：

模压成形工艺：将粉末装入金属模具，施加单向或双向压力（50~200 MPa），使粉末致密化。

特点：效率高、成本低，适合简单形状（如齿轮、轴承），生坯密度可达理论密度的 60%~85%。

等静压成形冷等静压（CIP）：粉末装入弹性模具，放入高压容器中，通过液体介质均匀传递压力（100~300 MPa），坯体密度均匀，适用于复杂形状或大尺寸零件（如航空航天部件）。

热等静压（HIP）：加热（通常 500~2000℃）与加压同步进行，坯体致密度接近理论值，用于高性能材料（如钛合金涡轮盘）。

注射成形（MIM）工艺：粉末与粘结剂（如石蜡、塑料）混合成喂料，注射入模具成形，随后脱脂（去除粘结剂）得到生坯。

特点：可制造高精度、复杂结构件（如电子元件、医疗螺钉），适合批量生产小型零件。

其他成形方法挤压成形：粉末与粘结剂混合后挤压成棒状或管状，用于制备管材、型材。

增材制造（3D 打印）：如激光选区熔化（SLM），直接通过粉末逐层熔融堆积成形，适合复杂拓扑结构（如航空发动机叶片）。

三、烧结（关键冶金环节）

目标：通过加热使粉末颗粒间形成冶金结合，提高强度和致密度，消除孔隙。

核心工艺参数：

温度：通常为材料熔点的 50%~80%（如铁的烧结温度约 1100~1300℃）。

时间：数十分钟至数小时，取决于材料和零件厚度。

气氛：常用保护气氛（如氮气、氢气）防止氧化，或真空环境（如烧结钛合金）。

主要烧结类型：

常规烧结在空气或保护气氛中加热，应用最广泛，适用于铁基、铜基零件（如齿轮、含油轴承）。

热压烧结加压与加热同步进行，缩短烧结时间，提高致密度（可达 95% 以上），用于硬质合金（WC-Co）、陶瓷复合材料。

反应烧结利用粉末间化学反应放热辅助烧结（如 Ti + C→TiC），降低能耗，适用于金属陶瓷制备。

微波烧结利用微波能量快速加热粉末，加热均匀、效率高，适合纳米粉末烧结。

烧结后的变化：

颗粒间结合：原子扩散形成晶界，孔隙减少，强度显著提升（如铁基零件烧结后抗拉强度从生坯的 5 MPa 提升至 50 MPa 以上）。

尺寸收缩：通常线收缩率为 10%~20%，需通过模具设计预留加工余量。

四、后续处理（性能优化与精整）

目标：进一步提高零件的尺寸精度、表面质量或力学性能。

常见工艺：

精整（整形）对烧结件进行机加工（如车削、铣削）或研磨，修正尺寸偏差（公差可达 ±0.01 mm），提高表面光洁度（Ra 1.6~0.8 μm）。

热处理淬火 + 回火：提升硬度和耐磨性（如铁基零件硬度从 HRC 20 提升至 45）。

退火：消除内应力，改善韧性（如铜基零件退火后延伸率提高 30%）。

表面处理电镀：镀镍、镀铬提高耐腐蚀性（如卫浴五金件）。

涂层：喷涂陶瓷或高分子材料，赋予绝缘、减摩等功能（如轴承表面涂覆二硫化钼）。

浸渍处理对多孔材料（如含油轴承）浸入润滑油或树脂，提升功能性（如自润滑性）。

二次加工焊接、组装等，将多个烧结件组合成复杂组件（如齿轮箱部件）。

五、流程优化与技术趋势

近净成形技术：减少后续加工量，如 MIM、增材制造直接成形复杂结构，材料利用率超 95%。

复合粉末与梯度材料：通过混合不同成分粉末，制备具有性能梯度的零件（如耐磨表面 + 韧性基体）。

绿色制造：开发水基粘结剂、无氰电镀等环保工艺，降低能耗和污染。

通过以上流程，粉末冶金可实现从微米级到米级、从简单到复杂结构的多样化零件生产，尤其在高精密、低能耗领域具有不可替代的优势。

粉末冶金、金属注射成型、粉末冶金齿轮

光铭集团专注于金属成形技术及耐磨材料的研发制造，主营产品包括金属压制成形及注射成形粉末冶金制品。

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