分類彙整: 粉末冶金

粉末冶金技術

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  粉末冶金技術 : 適用於同一形狀且數量多的零件. 也可直接壓鑄最後尺寸的毛坯

  粉末治金技術優點分析:

  • 粉末治金技術適用於同一形狀且數量多的零件
  • 粉末冶金技術可製作不相溶之金屬材料: 絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來製造。
  • 粉末治金可直接壓鑄最後尺寸的毛坯， 減少廢料產生， 降低成本。
  • 粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和組織均勻性。

 粉末治金技術缺點分析:

  • 粉末治金製品有孔隙, 故強度與鍛造件或鑄件來的低。
  • 由於成形過程中粉末的流動性遠不如液態金屬，因此對產品結構形狀有一定的限制。
  • 受制於壓模設備能力故只適用於成批或大量生產

 粉末冶金應用: 粉末冶金最大的應用在汽機車零件; 零件包含了傳動齒輪，鏈輪，皮帶輪，傳動馬達齒輪，含油軸承，油泵齒輪 ，螺旋傘齒輪/直齒輪，內齒輪，直齒，出力軸，葉輪等….

 粉末冶金技術: 鈦合金其中之一大項是車用鈦合金; 車用鈦合金發展趨勢: 在汽車方面的運用很廣泛, 主要應用在發動機元件和底盤部件上例如, 閥門, 閥簧及連杆, 彈簧及排氣系統和緊固件等. 其關健性能為省油, 減輕重量, 提升效能, 可靠性高以及抗氧化性高等.

粉末冶金鈦合金優點:

1. 強度高

2. 熱強度高

3. 抗蝕性好

4. 低溫性能好

5. 化學活性大

6. 導熱彈性小

 

 粉末冶金適用材質:

FC-0205/Sint C11

FD-0205 / SINT D39

FC-0205 / Sint C11

FD-0205 / Sint D39

FD-0205 / Sint D39 / SMF5040

FC-0205 / Sint D11

FD-0205 / Sint D39

FL-5305-120HT / CrM

FD-0205 / Sint D39

CT-1000 / SINT A50 / SINT B50 / SAE841 / SBK1218 SINT B10 / SBF2118

軟磁性材料 FY-4500-20W / Sint D35

Stainless Steel 434 FF-0000-23W

PASC60/Sint D35 Somaloy 700 3P

Somaloy 1000 3P Somaloy 1000 5P    

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粉末冶金製程

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粉末冶金製程 :

粉末冶金製程 為燒結後處理:  粉末冶金製程之優點是能夠很經濟地製作出形狀複雜之零件, 但由於燒結時零件會產生收縮或膨漲現象, 使得燒結後零件之尺寸常仍未逹到要求, 此時必須再藉由車削, 研磨, 整形等機械加工式才能符合圖面及尺寸之要求. 另外, 有些零件之表面或內部也需再作粉末冶金加工, 以達到要求, 這些處理包括噴砂, 振動研磨, 熱處理, 黑化, 滲銅, 滲油, 樹脂含浸, CNC加工等.

粉末冶金製程 之介紹:

  1. 精整Sizing: 或稱校正, 整形; 是將燒結完之零件再放入模具或治具中加壓以使其真圓度, 平坦度, 平行度, 內徑, 外徑或某些尺寸更為精準.
  2. 再壓再燒 Re-pressing and re-sintering: 一般粉末冶金成品只能達到約90%的密度. 為了提高零作之密件及機械性質, 可採用雙壓雙燒結之方法, 重新再燒結再壓結使密度再提高.
  3. 熱處理: 熱處理與一般鐵製品相同, 有淬火, 滲碳, 氮化, 滲碳氮化, 固溶及析出等. 但最大差異在於粉末金零件有孔隙, 熱處理能將孔隙達到與表面一樣的性質.
  4. 全硬化 Hardening: 包含硬化以及滲碳, 氮化. 當工作中含有碳時, 可利用淬火再回火之熱處理方式以提高其硬度及強度.
  5. 滲銅 Copper Infiltration: 滲銅是常見方法, 將銅熔解後, 利用燒結體內孔隙之毛細孔把銅液吸入零件. 此方法可將密度提高至7.5 g/cm3
  6. 含浸Resining:
  7. 粉末冶金零件在氣動工具或冷氣機的應用非常廣泛. 由於這些產品位在高壓氣的環境中, 所以其特殊要求是要零件中不可有與外界相通之孔. 以防漏氣.
  8. 接合Joining: 一般銲接方式也適合用在粉末冶金零件, 由於零件中有氣孔, 所以有時會造成銲接不良之現象. 也可將粉末冶金零件組合在一起才燒結.
  9. CNC 加工Machining: 加工Machining: 雖然粉末冶金製程的優點為能製作出具複雜形狀之零件. 但由於粉末冶金之成形只是上下加壓, 對於橫向孔, 清角或特殊, 複雜之形狀等不易一次成形. 仍必須二次加工才能完成.
  10. 振動研磨Tumbling: 在成形過程中, 由於上. 下沖與中模間有間隙, 使得粉末進入後易造成毛邊. 所以在燒結後會藉由振動研磨或噴砂處理將之去除.
  11. 噴砂: 噴砂是將零件置入密閉空間內, 將金鋼砂或玻璃砂以高壓空氣噴向零件將毛邊去除. 以得到無毛邊且表面光滑之零件.
  12. 電鍍: 電鍍最常見的是鍍鎳
  13. 磷酸鹽處理: 有些零件常要求表面為黑色以減少反光, 此時用磷酸鹽處理可達到要求.
  14. 黑化: 粉末冶金零件燒給後仍易生鏽, 用鍍鎳或磷酸鹽處理即可處理此問題. 另一種選擇是黑化處理, 將零件於高溫與水蒸氣反應使其表面生成藍黑色之氧化鐵來預防生鏽也可增加燒結體之硬度.
  15. 滲油: 為了降低摩擦力必須加潤滑油, 但由於有些零件位於組裝作內部, 不便定期補充潤滑油. 所以多採用含油之粉末冶金軸承.
  16. 超音波洗淨: 燒結後之零件常需要後續加工所以表面常附油脂, 細砂, 加工液等, 因此必須清除, 常用之方法為置入超音波洗淨機中洗淨.

 

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粉末冶金

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 粉末冶金 (Powder Metallurgy)  :

是一種金屬成型工藝，通過將壓實的金屬粉末加熱到剛好低於其熔點的方式進行。儘管該工藝已經存在了100多年，但在過去的25年中，也己被廣泛認為是生產用於各種重要應用的高質量零件的一種上乘方式。

粉末冶金 之所以成功，是因為相對於其他金屬成型技術（例如鍛造和金屬鑄造）具有的優勢，材料利用率，形狀複雜性，近淨尺寸控制等方面的優勢。這些又有助於可持續發展，使粉末冶金成為公認的綠色技術。

 

 粉末治金 特性    :

目前零件的之製造方法相當多, 如鍛造, 沖壓, 機械加工, 壓鑄, 精密鑄造等, 均有其優缺點, 與這些製程相較之下, 粉末治金製程因其有下列多種特性, 故需求一直持續增長.

1. 多孔性: 零件中空隙體積與全部體積的百分比。零件中如軸承, 過濾器, 等工作中必須具有相當數量之孔隙, 軸承之孔隙可用來儲存潤滑油, 使機器運轉時潤滑油能受熱膨漲而釋出以潤滑轉動軸, 來減少損磨及噪音; 冷卻時潤滑油則收縮並又回存到孔隙中。

2.  密度: 密度是零件每單位體積的質量，單位為克/立方厘米。通常，密度是在乾燥且未浸漬的基礎上而形成的，而軸承的密度是在完全浸油的基礎上而形成的。

3.  燒結性: 將金屬粉末和其他獨特的材料轉換為最終用途的零件。燒結通常在具有不同溫度區域的單個細長爐中進行。為了促進該過程，可以將合金元素或加壓潤滑劑添加到金屬粉末中。不互溶的複合材料

4. 成本效益: 由於燒結後尺寸為最終產品尺寸, 可省去鑽孔, 車削, 研磨等加工步驟且無廢料. 以傳統滾齒的加工方式相比, 加工速度慢有廢料成本相對而言高.

 

粉末治金 製程: 

混粉-成形-燒結-後加工混粉: 將不同之金屬粉末與潤滑劑混合.成形: 將粉末送入模中加壓成形燒結: 成形後, 粉末並未有足夠之結合力須經燒結才能達到其硬度與物理性質. 燒結的溫度，都在主要組成金屬的熔點之下，而燒結時間，則約在 20－40 分鐘之間

 

 粉末治金 技術:

牽涉到金屬, 有機物, 化學及機械四大領域, 其中又以金屬領域最為重要, 包括了金屬粉末(合金粉)之製造， 燒結以及後續加工之熱處理等。 這些製程的原理都與粉末治金的基本理論相關，其中包含了金屬粒子， 晶體結構，合金元素之選擇相關。

  •   粉末治金技術的優點    ：
    • 可製作不相溶之金屬材料: 絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來製造。
    • 粉末治金可直接壓鑄最後尺寸的毛坯， 減少廢料產生， 降低成本。
    • 粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和組織均勻性。
    • 粉末治金適用於同一形狀且數量多的零件

      粉末治金技術的缺點   ：

    • 粉末治金製品有孔隙, 故強度與鍛造件或鑄件來的低。
    • 由於成形過程中粉末的流動性遠不如液態金屬，因此對產品結構形狀有一定的限制。
    • 受制於壓模設備能力故只適用於成批或大量生產

 

粉末治金 應用    :

      • 銅系軸承零件:  銅系中又以純銅, 青銅, 黃銅, 洋白之應用最廣. 含油軸承,  鎖件 
      • 鐵系零件:  汽車軸套, 汽車齒輪,  汽車鏈輪,  汽車飛輪,  機械零件,   手工具零件,  氣動工具零件,  冷氣機零件,  縫紉機零件
      • 碳化鎢超硬合金：沖壓模具,   粉末冶金模具 
      • 鐵氧磁體: 軟磁, 硬磁, 多用於電源供應器, 汽車供電系統及機電系統中
      • 鈦合金   :  航太零件, 醫療結構件應用最廣

 

 粉末冶金 未來發展:

近年來之發展趨勢可看出有下列幾項: 1. 高溫燒結 2. 積層製造(又稱3D列印) 　３. 金屬粉末射出成形(Metal Injection Mold)  ４.高壓縮性鐵粉 5. 電動成形機 6. 熱均壓(hot isostatic pressing)。 由於粉末冶金製程具有相當多之優點， 成品不止包含日常生活用品中， 也己大量被使用在高科技及航太， 軍事用途。 對粉末冶金製品的認知提升， 新的產品， 新的設計也不斷地出現， 可預見粉末冶金製程仍將穩定成長， 並持續在製造業中佔有重要一席之地位。

 

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Additional Resource:

https://en.wikipedia.org/wiki/Powder_metallurgy

 

粉末冶金鈦合金

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 粉末冶金鈦合金 : 早期鈦合金之開發主要是用於飛機零組件上，現今則因工業科技的進步與經濟能力的提昇，粉末冶金鈦合金的應用除了仍延續早期的航太、國防、石化、電廠工業之外更擴及汽機車、自行車工業、醫療器材零組件、運動休閒用品及建築景觀等行業。

 粉末冶金鈦合金 應用: 其中之一大項是車用鈦合金; 車用鈦合金發展趨勢: 在汽車方面的運用很廣泛, 主要應用在發動機元件和底盤部件上例如, 閥門, 閥簧及連杆, 彈簧及排氣系統和緊固件等. 其關健性能為省油, 減輕重量, 提升效能, 可靠性高以及抗氧化性高等.

粉末冶金鈦合金優點: 1. 強度高 2. 熱強度高 3. 抗蝕性好 4. 低溫性能好 5. 化學活性大 6. 導熱彈性小

其他應用: 粉末冶金應用: 粉末冶金最大的應用在汽機車零件; 零件包含了傳動齒輪，鏈輪，皮帶輪，傳動馬達齒輪，含油軸承，油泵齒輪 ，螺旋傘齒輪/直齒輪，內齒輪，直齒，出力軸，葉輪等….

適用材質:

FC-0205/Sint C11

FD-0205 / SINT D39

FC-0205 / Sint C11

FD-0205 / Sint D39

FD-0205 / Sint D39 / SMF5040

FC-0205 / Sint D11

FD-0205 / Sint D39

FL-5305-120HT / CrM

FD-0205 / Sint D39

CT-1000 / SINT A50 / SINT B50 / SAE841 / SBK1218 SINT B10 / SBF2118

軟磁性材料 FY-4500-20W / Sint D35

Stainless Steel 434 FF-0000-23W

PASC60/Sint D35 Somaloy 700 3P

Somaloy 1000 3P Somaloy 1000 5P    

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