高比重鎢合金的金屬注射成型工藝是一種適用於小型複雜零件的近淨(jìng)成形技術(shù)。金屬注射成型工藝首先將微細(xì)球形金屬粉末與特定粘結(jié)劑混合製成餵料，然後通過注射成型獲得生坯，接下來通過脫脂工序去除粘結(jié)劑，形成多孔的褐坯，最後在保護(hù)氣氛下經(jīng)高溫液相燒結(jié)實(shí)現(xiàn)緻密化，產(chǎn)品相對密度可達(dá)98%以上，必要時(shí)可通過熱處理、精密加工及表面處理進(jìn)一步滿足尺寸與性能要求，從而實(shí)現(xiàn)複雜零件的高效精密成形。
一、高比重鎢合金金屬注射成型工藝的原料準(zhǔn)備與混料環(huán)節(jié)
在高比重鎢合金的金屬注射成型工藝中，原料的準(zhǔn)備與混料是首要且關(guān)鍵的步驟。這一環(huán)節(jié)主要分為粉末選擇、粘結(jié)劑配製以及混料造粒三個(gè)階段。
首先是粉末選擇方面，需要採用純度高的鎢、鎳、鐵等金屬粉末。這些粉末顆粒最好是球形或接近球形，並且細(xì)微性要比較細(xì)，通常中位粒徑(D50)要求小於5μm。
其次是確定粘結(jié)劑類型。粘結(jié)劑由多種高分子聚合物複合而成，根據(jù)中鎢智造的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，常見的粘結(jié)劑有兩種類型，一種是蠟基類型，主要成分為石蠟和聚丙烯，適用於後續(xù)的溶劑脫脂工藝，另一種是POM基類型，以聚甲醛為骨架材料，多用於催化脫脂。
最後是混料與造粒環(huán)節(jié)。將金屬粉末與粘結(jié)劑按一定體積比例，在密煉機(jī)中於150~180℃的溫度下進(jìn)行高溫剪切混合，直至形成均勻的膏狀複合物，混合過程中的粉末裝載量一般保持在50%~65%之間，這個(gè)過程完成後，將混合均勻的膏體通過造粒設(shè)備製成顆粒狀，就能得到可供注射成型使用的餵料。
高比重鎢合金金屬注射成型粘結(jié)劑主要類型
二、高比重鎢合金金屬注射成型工藝的注射成型環(huán)節(jié)
接下來是注射成型環(huán)節(jié)。經(jīng)過混煉製得的餵料顆粒被送入專用的注射成型機(jī)中。在料筒內(nèi)，餵料被加熱至粘結(jié)劑熔融的塑化狀態(tài)，然後在約50~100MPa的壓力下，高速注射進(jìn)模具的型腔，待其在模具中冷卻定型後，便可脫模取出。這個(gè)時(shí)候得到的零件被稱為“生坯”，它已經(jīng)精確複製了模具的複雜外形與細(xì)微結(jié)構(gòu)，但由於內(nèi)部含有大量粘結(jié)劑，其整體強(qiáng)度還比較低。
三、高比重鎢合金金屬注射成型工藝的脫脂環(huán)節(jié)
脫脂是金屬注射成型中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是為了去除生坯中的粘結(jié)劑，為後續(xù)燒結(jié)做準(zhǔn)備。具體工藝路線根據(jù)所用粘結(jié)劑類型而有所不同。
對於蠟基粘結(jié)劑，大多會(huì)採用溶劑脫脂與熱脫脂相結(jié)合的方式。首先把生坯浸泡在庚烷或三氯乙烯等溶劑裡，使其中的石蠟等可溶成分被溶解去除。隨後，將部件轉(zhuǎn)入脫脂爐，在保護(hù)氣氛下，以每分鐘低於2℃的緩慢速率升溫至500℃左右，使剩餘的高分子聚合物充分分解並排出。
對於POM基粘結(jié)劑，則主要採用催化脫脂。將生坯置於約120℃的氮?dú)鈿夥罩校瑏K通入硝酸蒸氣，促使聚甲醛快速催化分解為甲醛氣體排出。催化脫脂後，同樣需要在保護(hù)氣氛中進(jìn)行一次熱脫脂，升溫至約500℃，以徹底清除殘留的微量粘結(jié)劑成分。完成全部脫脂步驟後，得到的部件就叫“褐坯”，它的內(nèi)部已基本為多孔金屬骨架，但強(qiáng)度仍然很低。
四、高比重鎢合金金屬注射成型工藝的燒結(jié)環(huán)節(jié)
燒結(jié)是整個(gè)工藝的最後一步，一般會(huì)將褐坯放置在氫氣或真空環(huán)境下，按照設(shè)定好的升溫程式，將其加熱到1500~1550℃的高溫，並在這個(gè)溫度下保持1~2小時(shí)。
在高溫作用下，合金成分中的鎳、鐵等元素會(huì)形成液相，通過顆粒重排和溶解再析出，逐漸填滿孔隙，實(shí)現(xiàn)材料的充分緻密化。這個(gè)過程中，零件尺寸會(huì)發(fā)生比較明顯的收縮，線性收縮率約15%~20%。燒結(jié)完成後，最終獲得的製品相對密度可以達(dá)到98%以上，成為接近完全緻密的高比重鎢合金零件。
五、高比重鎢合金金屬注射成型工藝的後續(xù)處理環(huán)節(jié)
經(jīng)過燒結(jié)後，高比重鎢合金零件已經(jīng)基本成型，但通常還需要一些後續(xù)處理來滿足不同的使用要求。
首先，根據(jù)材料性能的需要，有時(shí)會(huì)進(jìn)行熱處理，例如採用去應(yīng)力退火或時(shí)效處理，以調(diào)整內(nèi)部組織並優(yōu)化綜合性能。
其次，考慮到燒結(jié)過程中難以完全避免的尺寸偏差與收縮，通常還需要借助精密的機(jī)械加工來達(dá)到最終的尺寸精度。常用的加工方法包括磨削、電火花加工（Electrical Discharge Machining，簡稱EDM）等。
最後，為了改善外觀或提高零件的耐用性，會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的表面處理。常見的方式包括通過鍍鎳或噴塗氧化鋁等陶瓷塗層來增強(qiáng)耐腐蝕性，以及通過拋光來降低表面粗糙度，從而獲得更光滑、品質(zhì)更佳的表面。
