光铭集团今日分享金属注射成型混炼制喂料详细说明?

 MIM 混炼制喂料（Feedstock Compounding）详细说明

 核心定义：混炼≠简单搅拌，是在加热 + 强剪切条件下，把超细金属粉末 + 多组分粘结剂体系，做成每一颗粉末都被粘结剂完整润湿包裹、无团聚、流变稳定、粉末装载量均匀的可注射混合料，最后冷却切粒得到喂料颗粒；喂料品质缺陷，后续注射、脱脂、烧结都无法修复。

 一、混炼目标

1. 打散粉末团聚，每一粒粉末表面被粘结剂均匀包覆，消除局部富粉 / 富胶区
2. 稳定粉末装载量（体积占比），控制批次一致性，保证烧结收缩稳定
3. 获得合适流变：假塑性流体，高温下易充模、保形好、不易相分离
4. 充分脱气，减少生坯气孔、分层、气泡缺陷
5. 最终产出流动性良好、适合注塑机下料的均匀粒子

 二、原料体系

 1）金属粉末

 粒度：常规 5～20 μm；μMIM 可到 1～5 μm；主流气雾化球形粉，水雾化不规则粉

 关键影响：球形粉堆积密度高、临界装载量更高；不规则粉更容易团聚、粘度上升快

 预处理：烘干除水（水分会造成润湿差、气泡、生锈、脱脂鼓包），必要做粉体预分散

 2）粘结剂（多组分热塑性体系，工业主流石蜡基 PW 体系，还有 PEG 水溶性体系、POM 催化脱脂体系）

 3）粉末装载量（核心参数，体积分数！不是质量）

 常规工业窗口：60～63 vol%；球形气雾化粉上限可达 64~65%；不规则水雾化粉多在 58~61%

 CPVC 临界装载浓度：粉末刚好紧密堆积、间隙填满粘结剂；实际生产一般取 CPVC  (2~3)%

   装载过高：粘度暴涨、充模困难、注射压力大、容易磨模

   装载过低：粘结剂过多，烧结收缩偏大、收缩离散大、容易变形塌陷、周期变长

 三、混炼设备两大路线（批次式 / 连续式）

 路线 A：批次式密炼（Z 型桨密炼机、行星捏合机）—— 研发、小批量、配方打样

 特点：一锅一料，方便调整配方，扭矩曲线直观；产能低、批次间差异更容易波动

 适用：新材料开发、小批量试产、高粘度难混体系（硬质合金、钨合金、钛 MIM）

 判断终点依据：扭矩稳定平衡（扭矩曲线走平，不再持续上升），代表分散均匀

 路线 B：连续双螺杆挤出机 TSE（量产主力）—— 大批量稳定生产

 长径比 L/D：40～60，积木式螺杆组合，可搭配输送段、熔融段、剪切段、真空脱气段、均化段

 优势：连续出料、一致性更好、产能大，适合成熟配方规模化喂料生产

 难点：加料计量精度要求极高（失重秤控制粉末、各粘结剂组分喂料速率，配比漂移直接报废）

 辅助配套：预混机（V 型高速混合机，干粉预混粉末 + 硬脂酸）、冷却水槽、风冷输送、切粒机、振动筛

 四、完整工艺流程（标准石蜡基体系，批次密炼版）

1. 原料称量 + 预干燥

粉末 80~100℃烘干 2~4h，去除吸附水；按体积配方精准称重各组份；干粉预混：粉末 + 表面活性剂高速干混 5~15min，先让偶联剂附着粉末表面，减少后续团聚。

2. 设备预热

密炼腔升温至粘结剂熔融区间（石蜡体系常用 140～170℃，依配方调整）

3. 加料顺序（非常关键，顺序错极易团聚）

推荐顺序：先投骨架高分子 → 熔融 → 投入蜡类低分子载体 → 熔融混匀 → 缓慢分批加入金属粉末（严禁一次性大量倒粉，瞬间团聚、包粉夹气）→ 最后补少量助剂、抗氧剂

4. 剪切混炼、分散阶段

控温、控转子转速；前期扭矩快速爬升（打散团聚、浸润）；持续剪切，同时打开真空脱气（真空度 0.085~0.098MPa）抽出包裹空气；

混炼周期：单批次一般 30～60min，直到扭矩稳定、波动很小，到达平衡态，判定混炼终点。

 混炼机理：分散混合（打碎团聚团）+ 分布混合（粉末均匀分散在基体）+ 层流剪切、界面润湿包覆粉末冶金技...

5. 出料、冷却

出料为连续料团 / 料条，水冷或风冷快速冷却，防止粘结剂偏析、蜡相上浮分离

6. 造粒切粒

送入切粒机切成圆柱状均匀粒子（φ2~4mm，长度 2~5mm）；过筛去除细粉、长条连粒；

细粉过多会导致注塑下料不稳、架桥、注射重量漂移。

7. 喂料后处理 + 检测

密封包装，干燥存放；部分配方需要时效熟化再检测流变。

 连续双螺杆流程：失重秤同步计量预混粉、颗粒粘结剂、液态助剂 → 主喂料口侧喂料进入螺杆 → 分段升温熔融剪切 → 中段真空脱气 → 口模挤出条状 → 冷却、切粒、筛分

 五、关键工艺控制参数

1. 温度：高于粘结剂熔点，但不能过高；温度太高：高分子降解、蜡挥发、粘结剂组分失衡、流变漂移；温度太低：粘度太高，剪切不足，团聚打不散。石蜡基常用区间 140–170℃；PEG 体系更低，POM 催化体系更高。
2. 剪切转速：转速越高剪切越强，但产热大、易过热降解；高比重、高装载喂料不能盲目提转速。
3. 真空脱气：必不可少；混炼裹入空气会造成生坯气孔、针孔、分层缺陷
4. 加料速率：粉末加料速度必须匹配粘结剂浸润速度，加料过快 → 干粉团聚、“干粉包芯” 缺陷

 六、喂料出厂必做检测项目（质控）

1. 毛细管流变测试（160/170℃，不同剪切速率粘度曲线，判断流动性、假塑性、是否相分离）
2. 热重 TGA：测固含量，验证实际粉末装载量和配方是否一致
3. 密度测试、烧结收缩率试样标定（标准样条注射、烧结，实测收缩系数，模具放大依据）
4. 金相切片：显微镜观察粉末分布，有没有团聚、富胶区
5. 水分检测

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

公司拥有一批高素质人才队伍，创始团队源自国家部级直属科院单位——广州有色金属研究院，具有丰富的的行业从业经验和研发实力，为公司发展提供源源不断的创新动力。公司先后荣获得5项发明专利，30多项实用新型专利，通过IATF16949质量管理体系、ISO9001-2015质量管理体系、ISO14001环境管理体系、知识产权管理体系，并获得国际商标认证，是广东省创新型企业、广州市科技小巨人企业、广东省粉末冶金产业技术创新联盟理事单位、广州市先进粉末冶金集群促进中心发起单位。