金屬表面處理--粉末冶金

金屬表面處理工藝是怎么的流程?表面處理是通過(guò)一種材料經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀(guān)感，金屬表面工藝處理還可以保護(hù)材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見(jiàn)的有烤漆和電鍍兩種。

一、電鍍

電鍍是一種化學(xué)過(guò)程，它是在外界直流電源的作用下通過(guò)兩類(lèi)導(dǎo)電在陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。其生產(chǎn)工藝流程為：

電鍍工藝過(guò)程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個(gè)階段。

1、鍍前預(yù)處理

鍍前預(yù)處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面﹐為最后獲得高質(zhì)量鍍層作準(zhǔn)備。主要進(jìn)行脫脂﹐去銹蝕﹐去灰塵等工作。步驟如下﹕1 使表面粗糙度達(dá)到一定要求﹐可通過(guò)表面磨光﹐拋光等工藝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.去油脂﹐可采用溶劑溶解以及化學(xué)﹐電化學(xué)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。新型組合材料：MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。第三步 除銹﹐可用機(jī)械﹐酸洗以及電化學(xué)方法除銹。第四步 活化處理﹐一般在弱酸中侵蝕一定時(shí)間進(jìn)行鍍前活化處理。

二、鈍化處理

所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理﹐在鍍層上形成一層堅(jiān)實(shí)致密的﹐穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣﹐電鍍后一般都可進(jìn)行鈍化處理。

三、烤漆

烤漆一般分為粉體和液體兩種?？酒岬奶攸c(diǎn)是使用性較廣泛，價(jià)格相對(duì)便宜。烤漆工藝流程：

除油——除銹——水洗——中和——表調(diào)——磷化——水洗——烤干——色澤處理

噴漆前的所有工序都稱(chēng)為前處理，其目的是為了得到良好的涂層，由于沖壓件在制造，加工搬運(yùn)，保存期間會(huì)有油脂，氧化物銹皮，灰塵，銹及腐蝕物等在上面，若不去除將直接影響到涂層的性能，外觀(guān)等，所以前處理在涂裝的工藝中占有極為重要的地位。

什么情況下合采用MIM工藝

MIM工藝的制程技術(shù)、材料和設(shè)備在國(guó)內(nèi)已經(jīng)越來(lái)越成熟，應(yīng)用范圍也非常廣。

零件形狀復(fù)雜、尺寸較小以及產(chǎn)量大，這些都是MIM工藝的優(yōu)勢(shì)。

這些強(qiáng)項(xiàng)，使其在電子數(shù)碼產(chǎn)品、手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、電子密封件、切削工具及運(yùn)動(dòng)器械中得到了大量的應(yīng)用。

那么，如何判定一個(gè)產(chǎn)品是否應(yīng)該選擇MIM工藝，也就是選擇MIM工藝的準(zhǔn)則是什么呢？

目前主要有下列主要事項(xiàng)，選擇MIM工藝前需要考慮清楚。

1.

質(zhì)量、切削量：對(duì)于在切削加工和磨削加工中材料損耗非常、加工非常耗時(shí)的零件，MIM在降低生產(chǎn)成本上極有優(yōu)勢(shì)；

2.

總需求量：模具費(fèi)和研發(fā)費(fèi)用對(duì)于低需求量的產(chǎn)品，分?jǐn)傁聛?lái)后是很難以承受的。因此，當(dāng)產(chǎn)品的年需求量達(dá)到或超過(guò)2萬(wàn)件時(shí)，可以考慮選擇MIM工藝。

3.

材料：MIM工藝是一種近凈成形技術(shù)，對(duì)于由鈦、不銹鋼及鎳合金之類(lèi)難易切削的材料設(shè)計(jì)的零件，MIM最有吸引力。

4.

產(chǎn)品復(fù)雜性：MIM工藝最適合制造幾何形狀復(fù)雜的、在切削加工中需要變換很多次加工工位的多軸零件、多基準(zhǔn)零件。

5.

使用性能：基于MIM產(chǎn)品的高密度，如果使用性能有需求，則MIM的高密度形成的性能有競(jìng)爭(zhēng)力。

6.

表面粗糙度：表面粗糙度反映了粉末顆粒的大小。

7.

公差（精度要求）：MIM燒結(jié)件的公差大概為±0.3%，如果產(chǎn)品要求的公差很?chē)?yán)格，MIM燒結(jié)件就需要二次加工，如CNC，數(shù)控車(chē)等，MIM的成本也趨向于增加，需要評(píng)估比較。

8.

組合：為了節(jié)省庫(kù)存與組裝費(fèi)用，可見(jiàn)多個(gè)零件固結(jié)為一個(gè)零件。

9.

缺陷：必須使MIM固有的缺陷處于非關(guān)鍵位置，或制造成型后可以除去，例如澆口印跡，頂針印跡或結(jié)合線(xiàn)。

10.

新型組合材料：MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

MIM常用材料的種類(lèi)很多，但有幾種是主要的。若材料難以切削加工，諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼，對(duì)于MIM最終成型來(lái)說(shuō)，是最有利的，MIM工藝可以一次性成型復(fù)雜的幾何形狀特征。

在不同的生產(chǎn)地點(diǎn)之間，用MIM可達(dá)到的性能是不同的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)之前，需要的許多性能參數(shù)都匯總與技術(shù)手冊(cè)中。

現(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設(shè)計(jì)的新的材料，其中有疊片結(jié)構(gòu)的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導(dǎo)性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項(xiàng)目，都將MIM推進(jìn)到了幾乎沒(méi)有工藝可替代的領(lǐng)域。

不銹鋼噴砂工藝處理應(yīng)用及特點(diǎn)

大部分不銹鋼MIM零件的處理，都使用了不銹鋼噴砂工藝處理。那么什么叫噴砂工藝呢？

       噴砂工藝，采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成最調(diào)整噴射將噴料進(jìn)行高速?lài)娚涞奖恍枰幚砉ぜ砻?。主要有以下幾個(gè)功能：

       ①使工件表面的機(jī)械性能得到改善，

       ②使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，

       ③使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化，由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，提升了疲勞抗性，也同時(shí)增加了涂層與噴砂間的著力，讓涂膜更耐久，表面流平和裝飾效果更好?！　　〔讳P鋼噴砂工藝處理與其它清理工藝相比有以下特點(diǎn)：　　　一、噴砂處理是最徹底、最通用、效率高的清理方法?！　《?、噴砂處理可以在不同粗糙度之間任意選擇，而其它工藝是沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化學(xué)溶劑清理則清理表面對(duì)于光滑不利于涂層粘接?！　　〔讳P鋼噴砂工藝主要有以下應(yīng)用：　?。ㄒ唬C(jī)加工件毛刺清理與表面美化。噴砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，清除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。三、空氣氣氛：這種燒結(jié)氣氛主要是在燒結(jié)爐內(nèi)通過(guò)一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結(jié)，一般在金屬?gòu)?fù)合材料和陶瓷材料的燒結(jié)制品中應(yīng)用。并且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角，使工件顯得更加美觀(guān)、更加精密。　?。ǘ└纳屏慵臋C(jī)械性能。不銹鋼噴砂工藝處理，機(jī)械零件噴砂后，能在需件表面產(chǎn)生均勻細(xì)微的凹凸面（基礎(chǔ)圖式），使?jié)櫥瑵n得到存儲(chǔ)，從而使?jié)櫥瑮l件改善，并減少噪聲提高機(jī)械使用壽命?！　。ㄈ┕怙椬饔?。　?。ㄋ模┕ぜ垮儭⒐ぜ辰忧疤幚?。噴砂能把工件表面的銹皮等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基礎(chǔ)圖式（即通常所謂的毛面），而且可以通過(guò)調(diào)換不同粒度的磨料，達(dá)到不同程度的粗糙度，大提高工作與涂料、鍍料的結(jié)合力?；蚴拐辰蛹辰痈喂蹋|(zhì)量更好?！　。ㄎ澹╄T鍛件毛面、熱處理后工件的清理與拋光。噴砂能清理鑄鍛件、熱處理后工件表面的一切污物（如氧化皮、沒(méi)污等殘留物），并將工件表面拋光提高工件的光潔度，起到美化工件的作用。噴砂清理能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀(guān)，達(dá)到美化裝飾的作用。

荷蘭公司用金屬3D打印制造超級(jí)摩托車(chē)電機(jī)冷卻

荷蘭超級(jí)摩托車(chē)制造商Electric Superbike Twente與金屬3D打印公司K3D合作，為其電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)生產(chǎn)新的冷卻外殼。對(duì)相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭(zhēng)議，但看起來(lái)可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當(dāng)大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。這是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金屬組件，在此前的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，他們意識(shí)到使用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的電機(jī)冷卻外殼并不適合高性能摩托車(chē)，因此雙方在設(shè)計(jì)第二輛電動(dòng)摩托車(chē)后不久就開(kāi)始合作。

傳統(tǒng)制造的局限性

超級(jí)摩托車(chē)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)經(jīng)理Feitse Krekt 評(píng)論說(shuō)：“首輛超級(jí)摩托車(chē)的冷卻外殼由多個(gè)部件組成，這些部件使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，如車(chē)削和銑削，很難生產(chǎn)。對(duì)于這些生產(chǎn)方法，需要大量的材料，因此最終產(chǎn)品變得非常沉重。在小批量生產(chǎn)的情況下，粉末冶金齒輪的生產(chǎn)成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。而且另外一個(gè)問(wèn)題是，由于車(chē)削過(guò)程，壁厚需要高于常規(guī)，我們無(wú)法盡可能高效地冷卻電動(dòng)機(jī)。所以，電機(jī)的功率低于預(yù)期，有時(shí)需要放慢速度以使電動(dòng)機(jī)不會(huì)過(guò)熱?！?

因此，超級(jí)摩托車(chē)決定聯(lián)系K3D，K3D是荷蘭一家從Additive Industries購(gòu)買(mǎi)了metalFab1 金屬3D打印機(jī)的公司，自2016年以來(lái)已生產(chǎn)超過(guò)35,000種產(chǎn)品。

△用于生產(chǎn)冷卻外殼的metalFab1 3D金屬打印機(jī)

K3D的首席技術(shù)官Jaap Bulsink解釋說(shuō)，使用K3D生產(chǎn)的部件使他們能夠享受傳統(tǒng)制造技術(shù)無(wú)法提供的設(shè)計(jì)自由，“由于采用薄壁設(shè)計(jì)，內(nèi)部通道具有zui佳的冷卻性能，只有金屬3D打印才能實(shí)現(xiàn)極佳設(shè)計(jì)自由度。重要的是，該部件的設(shè)計(jì)重量最輕。現(xiàn)在，我們看到了很多為MIM設(shè)計(jì)的新的材料，其中有疊片結(jié)構(gòu)的（硬磁-軟磁，磁性的-非磁性的，傳導(dǎo)性的-絕緣的）、泡沫金屬及孔新建，這些可選擇的項(xiàng)目，都將MIM推進(jìn)到了幾乎沒(méi)有工藝可替代的領(lǐng)域。該部件打印非常準(zhǔn)確，無(wú)需任何后處理即可直接使用?！?

這不是3D打印初次用于制造電動(dòng)摩托車(chē)?？偛课挥诘聡?guó)的BigRep已經(jīng)制造出功能齊全的3D打印電動(dòng)摩托車(chē)，但該自行車(chē)僅用于設(shè)計(jì)目的，目前還不是一種可行的商業(yè)產(chǎn)品?！罟钊绻蟮墓罹o密時(shí)，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結(jié)件的公差大概在±0。另外，寶馬今年早些時(shí)候推出了3D打印概念車(chē)架，用于BMW S1000RR運(yùn)動(dòng)自行車(chē)。

電動(dòng)超級(jí)摩托車(chē)目前正在組裝，之后將于2019年5月24日在荷蘭恩斯赫德進(jìn)行測(cè)試并最終曝光。