提供者:厦门威伯伦科技有限公司 发布时间:2023/5/13 9:11:06 阅读次数:86次 进入该公司店铺
现代PIM技术的研究开始于20世纪70年代初期,1973年Parmatech公司在美国成立,门从事PIM技术的研究和产品开发工作,但当时该项技术还鲜为人知。直到1979年,Parmatech公司有两件PIM产品在国际粉末冶金大会的产品设计大赛中获奖后,PIM技术才开始受到粉末冶金界的关注。但由于这一阶段的研究工作都是在少数几家公司当中进行,彼此技术保密,此外由于粉末原料成本高、脱脂工艺时间长、产品易变形等问题还没有解决,其发展一度处于停滞状态。
直到1985年,美国才向全公布这一技术,而在这期间美国国内的PIM技术得以成熟并迅速发展形成产业化。该项技术向披露后得到各国政府、学术界、企业界的广泛重视,并投入了大量人力、物力和财力予以研究开发。美国政府先后拨款数百万美元,在伦塞尔理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)开始PIM技术基础理论和应用基础的研究工作。之后,又在宾州大学(Pennsylvania State University)建立了PIM业实验基地,并成立了全美PIM协会,每年都定期举办门的国际研讨会,以促进该项技术的发展。目,该协会已吸收了许多国外单位和家参加,而发展成为一个国际性的学术组织。由于政府研究机构和大学的介人,使PIM技术研究工作向深层次发展,建立了一些成形理论。因此,20世纪80年代中期,PIM技术得到了迅速的发展。这一方面归功于在流体力学和气体动力学研究成果基础上开发出的超高压水雾化和高压惰性气体雾化技术的发展,使细粉产出率大大提高,原材料生产成本大大下降;另一方面,在黏结剂设计理论和脱脂机理等研究成果的指导下,以美国Injectamax公司和德国BASF公司为代表的新一代PIM工艺的开发成功,不仅使原来的脱脂时间从数十小时缩短到几个小时,而且其保形性得到明显的改善,大规模生产的产品的尺寸精度从±0.5%提高到±0.3%。
进入20世纪90年代,一方面PIM工艺进一步改进,新材料、新工艺不断涌现;另一方面,其产业化发展非常迅速。日本1991年PIM产品销售额为27亿日元,1992年猛增到46亿日元,增长了70%。德国1993年的PIM产品销售比1992年增加了5倍。瑞士中、手表的表壳和表带70%用PIM工艺制造。到1997年底,全球共有240家以上的公司和机构从事PIM技术研究、开发、生产和咨询业务,2000年达到375家。美国政府已将该项技术列为对美国经济繁荣和国家持久安全起至关重要作用的“国家关键技术”。为了保持美国在该项技术研究与开发方面的优势,1999年6月美国国家自然科学基金会和宾州政府联合支持在宾州大学建立了烧结材料工程研究中心,PIM技术是该中心重点研究的域之一。
到目为止,美国、欧洲、日本等十多个国家和地区的多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积,并且表现突出,许多大型株式会社均参与MIM工业的推广,这些公司包括太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工-爱普生、大同特殊钢等。目日本有40多家业从事MIM产业的公司,其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国,每家公司的利润都十分可观。2000年粉末冶金会议在日本召开,并门设立了MIM技术论坛。继日本快速发展之后,中国台湾地区、韩国、新加坡、欧洲和南美的MIM产业也如雨后春笋般地发展起来,其中德国的BASF公司以其独特的黏结剂配方成立了门的MIM产品喂料生产线,在全范围内进行技术辅导和喂料的销售,获得了较大的商业利润。作为该项技术的发明国美国,MIM技术已经广泛应用于航天、摩托车、汽车、医疗器械、食品机械、计算机、通信设备、五金工具、仪器仪表、钟表等各个制造行业,MIM企业也因此赚得盆满钵满。据粉末冶金协会粗略统计和预测,全球MIM产品的销售量正在以每年30%~40%的速度递增,截至1999年,全球的年销售额为10亿美元,预计到2010年年销售量将超过24亿美元。
1.3.2 国内状况
国内PIM技术的研究始于20世纪80年代末,从事研究开发的单位不足10家,虽然黏结剂各有不同,但都取得了可喜的成果,有的已经达到国际水平。从20世纪80年代末期开始,国内先后有钢铁研究总院、北京科技大学、中南大学、北京有色金属研究总院、北京粉末冶金研究所、广州有色金属研究院等开展了PIM技术的研究工作,但由于缺乏资金,加之国外的技术保密,均没有取得突破性进展。九五期间,在国家“863”计划、国家科技攻关计划、国家军工配套科研计划和国家自然科学基金等计划的资助下,我国突破了PIM技术的一些技术难关,取得了一系列创新性成果,小批量的产品已成功地应用于我国国防军工和民用域,部分研究成果达到国际水平。
到20世纪90年代末,形成小批量生产规模的有北京安泰科技股份有限公司(钢铁研究总院)、湖南英捷高科技有限责任公司(中南大学)、山东金珠粉末注射成形公司等。经过几年的发展,山东金珠粉末注射成形公司完成了MIM技术由试验室向产业化发展的过程,应用技术更加成熟,能够大批量生产高精尖的军用、民用产品,制品水平已接近同期水平,并连续三年实现产值翻番,企业的发展呈现出良好的态势。2000年的全国PIM产品销售额仅为1000多万元,远远满足不了军工和国民经济建设的需要。
近年来,由于PIM技术的良好发展势头,国内公司纷纷从国外引进的PIM设备来提升PIM的制造水平及能力,使得我国的PIM技术上了一个新的台阶。但是,总体而言,由于我国PIM技术研究起步晚、投入少,其研究的广度和深度距水平仍有较大差距,尤其是产业化进程缓慢、规模小、水平低、工艺装备落后,与国外相比存在一定的差距,原因有以下几个方面:
①中国1956年才开始粉末冶金的发展,基础实力薄弱。
②机械制造业与发达国家相比落后,工程技术人员的开发能力不足。
③到目为止,国家还没有发布MIM零件的材料标准及设计规范。
④国内技术人员对MIM技术的认识程度不够,制约了MIM技术的推广,但随着中国工业化水平的不断提高,国外商品大量涌人中国,政府对MIM技术的重视以及国内工程技术人员对MIM技术认知程度的进一步加深,MIM技术必将在中国得以迅速发展。预计到2010年,MIM产品的国内销售量可望突破15亿元人民币。
目MIM多数厂家都采用传统的热塑性黏结剂系统(聚酯石蜡、聚酯油、聚酯化合物等)。低压成形主要用于陶瓷,约有15%的公司采用,但与高压成形相比劳动强度大、效益低,主要用热脱脂,包括“灯芯效应”、热分解、氧化、真空裂解。溶剂脱脂和催化脱脂正在普遍推广。由于黏结剂的来源很广,各厂家之间将继续延用不同的生产方法。
设备方面,人们争论的焦点是烧结炉,连续烧结炉在不断改变以适应产品的多变性。还是间歇式烧结,特别是对品种单一、设备单一、产量又不大的情况适用。对于注射成形,许多公司都采用多模腔、高生产率的成形机来生产注射坯件。
现在用PIM制造的产品有金属的、陶瓷的及硬质合金的三大类,按照粉末和终产品的销售额,其中半数以上是生产金属零件。CIM陶瓷制品和MIM金属制品一样商业市场很大,但往往零件较大和单位质量的价格较低。因此,用PIM工艺制造非氧化物陶瓷制品(如氮化硅)才有利。比较起来,MIM硬质合金制品的应用范围有限,大部分用于耐磨零件、喷嘴、切削刀具,但不适用于高应力用途。MIM硬质合金的力学性能低,这对于广泛应用是一个障碍。现在用MIM工艺制造的零件小者不到1g,大者达到20kg。但是,现在使用的MIM零件,其中80%以上尺寸不大于100mm或体积小于100cm3。当,采用MIM技术生产的主要零件有牙齿矫正托架、轻武器零件、照相机与商业机器零件、难熔材料铸件、切削工具、微电子组件、连接线与其它组件的工具、手表壳、珠宝工艺品、精铸芯子、螺纹导座、喷嘴、耐磨零件、传感器、外科手术工具、生物医学植入物及汽车气囊零件。除上述外,MIM零件还用于计算机盘驱动装置、锁、手动工具、汽车零件、辐射防护屏、体育用品、切削刀具、修剪工具、热电偶、连接器、涡轮增压器、阀及许多类似的工业零件等。
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