МИМ-материалы

Некоторые металлы очень трудно поддаются литью и ковке, например, вольфрамовые сплавы, титановые сплавы и суперсплавы.

К счастью, Литье металла под давлением (MIM) позволяет обрабатывать широкий спектр металлических материалов.

Возможно, вы знакомы с некоторыми из этих материалов, такими как нержавеющая сталь, инструментальная сталь и медные сплавы.

Кроме того, появились новые MIM-материалы, такие как Ti-6Al-4V, алюминиевый сплав 6061 и Inconel 625.

Давайте подробнее рассмотрим материалы MIM:

МИМ Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь является одним из наиболее распространенных материалов MIM. Согласно «Справочник по литью металлов под давлением», около 50% (в Европе) до 57% (в Японии) от общего числа части МИМ изготовлены из нержавеющей стали.

МИМ 316Л

Нержавеющая сталь 316L пользуется популярностью в МИМ-технологии благодаря своей превосходной коррозионной стойкости и хорошим механическим свойствам.

Вы можете увидеть это в следующих областях:

• Аксессуары для часов: ремешки, пряжки, оправы для часов.
• Медицина: зубные имплантаты, медицинское оборудование.
• Аксессуары для электронных товаров: аксессуары для массажеров, аксессуары для Bluetooth-гарнитур.
• Автомобильные компоненты.

Кроме того, некоторые мобильные телефоны также используют его для полировки логотипа, например, iPhone.

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
Carbon	0.03max
Chromium	16.00-18.00
Никель	10.00-14.00
кремний	1.00max
Молибден	2.00-3.00
Марганец	2.00max
Азот	0.10
Сера	0.030

Механический Основные свойства

ПТР (г/10мин)	600min
Плотность спекания (г/см3)	7.6min
Проницаемость	1.06max
Твердость (HRB)	67min
Прочность на растяжение (МПа)	500min
относительное удлинение	45min

МИМ 17-4 РН

17-4 PH, также известная как нержавеющая сталь SAE Type 630, должна соответствовать строгим стандартам материалов, таким как ASTM A564. Она имеет высокую коррозионную стойкость, аналогичную нержавеющей стали 304. Она также имеет отличную термостойкость до 300 °C (600 °F).

17-4 PH широко используется в аэрокосмической, стоматологической, медицинской и электронной продукции. Он также применяется во внутренних каркасах усиления для сотовых телефонов, жестких дисках компьютеров и шарнирах для складных телефонов.

Химический состав (%)

Утюг	Бал.
Carbon	0.07max
Chromium	15.00-17.50
Никель	3.00-5.00
кремний	1.00max
ниобий	0.15-0.45
Марганец	1.00max
Медь	3.00-5.00
Сера	0.030max

Механический Основные свойства

Состояние		H900	H1025
Закаливание	Температура (℃) Дата (H)	480	550
		1	4
Предел прочности на разрыв (МП)		1310	1070
Предел текучести 0.2%. (МП)		1170	1000
относительное удлинение (% в 50mm)		10	12
Твердость		40	35

440C из нержавеющей стали

Широко применяется в следующих областях:

Хирургические инструменты

Стоматологические инструменты

Режущие инструменты

Подшипники

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
Carbon	0.95-1.20
Chromium	16.00-18.00
Никель	3.00-5.00
кремний	1.00
Марганец	1.00
Молибден	0.75

Механический Основные свойства

Плотность	7.5 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	700 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	600 МПа мин.
Сила удара	115J
Твердость	30-39 HRC
Удлинение (% в 25.4 мм)	1% мин.

420 из нержавеющей стали

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
Carbon	0.15-0.40
Chromium	12.00-14.00
Фосфор	0.04
кремний	1.00
Марганец	1.00
Сера	0.03

Механический Основные свойства

Плотность	7.55 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	700 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	600 МПа мин.
Сила удара	82J
Твердость	30-39 HRC
Удлинение (% в 25.4 мм)	1% мин.

Нержавеющая сталь 420 имеет высокое содержание углерода (0.15-0.40), поэтому она обладает хорошей прочностью и твердостью. А благодаря содержанию хрома 12-14% она обладает превосходной коррозионной стойкостью.

Вы можете увидеть его применение в следующем:

• Хирургические инструменты
• Медицинские инструменты
• Подшипники
• Валы-шестерни
• Валы насоса
• Компоненты клапана насоса
• Крепеж
• инструменты

Инструментальная сталь МИМ

Инструментальная сталь обладает высокой твердостью, хорошей износостойкостью и устойчивостью к высоким температурам. Инструментальная сталь обычно используется для режущих инструментов.

Инструментальная сталь M2

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
Carbon	0.18-0.23
Chromium	0.40-0.60
Марганец	0.70-0.90
Никель	0.40-0.70
кремний	0.15-0.35
Молибден	0.15-0.25
Фосфор	0.035
Сера	0.04

Механические свойства

Плотность	8.16 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	1400 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	1200 МПа мин.
Температура плавления	1420 ℃
Твердость	54 HRC
КТР (20-500 ℃)	12.2 мкм/м°С

T15

После термообработки T15 может достигать твердости 65 HRC.

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
вольфрама	11.75-13.00
Кобальт	4.75-5.25
Ванадий	4.50-5.25
Chromium	3.75-5.00
кремний	1.50-1.60
Молибден	1.00
Никель	0.00
Медь	0.25
Марганец	0.15-0.40
кремний	0.15-0.40

Механические свойства

Плотность	8.19 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	1280 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	1090 МПа мин.
Тепловое расширение (20-200 ℃)	9.9x 10-6/℃
Твердость	46.5 HRC

S7

Химический состав (%)

Утюг	Bal.
Carbon	0.45-0.55
Chromium	3.00-3.50
Молибден	1.30-1.80
Ванадий	0.20-0.30
Марганец	0.20-0.80
кремний	0.20-1.00
Медь	0.25
Фосфор	0.03
Сера	0.03

Механические свойства

Плотность	7.83 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	1300 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	760 МПа мин.
Тепловое расширение (20-200 ℃)	12.6x 10-6/℃
Твердость	41 HRC

МИМ-алюминий

Из-за своей низкой прочности и сложности в процесс спекания, алюминий не получил широкого распространения в процессе MIM. Покрытие алюминиевой поверхности оксидом толщиной 4 нм может быть самой большой проблемой процесса MIM.

Но алюминий обладает хорошей теплопроводностью, он легкий и имеет низкую цену.

Исследователи из Центра передового опыта ARC в Университете Квинсленда, Австралия, успешно разработали спеченные детали из алюминиевого сплава MIM. Они использовали алюминиевый сплав 6061 (Al-Fe-Si-Cu-Mg-Cr) для изготовления деталей из алюминиевого сплава методом MIM. Готовый продукт имел почти полную плотность и хорошие механические свойства.

6061 Алюминиевый сплав

Химический состав (%)

алюминий	95.85-98.56
Магний	0.80-1.20
кремний	0.40-0.80
Утюг	0.70max
Медь	0.15-0.40
Chromium	0.04-0.35
Цинк	0.25max
Титан	0.15max
Марганец	0.15max

МИМ Титан

Литье титана под давлением играет важную роль в производстве медицинских имплантатов, хирургических инструментов и зубных имплантатов

Вы, вероятно, знаете, что обработка титановых сплавов обходится дорого из-за стоимости инструмента и низких скоростей. К счастью, MIM — это экономически эффективный способ их формовки.

Титановые сплавы обладают хорошей биосовместимостью, отличной коррозионной стойкостью и малым весом. Поэтому они перспективны в литье металлов под давлением в медицинских целях.

Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V, также называемый Ti64, идеально подходит для медицинских имплантатов.

Химический состав (%)

Титан	Bal.
алюминий	5.50-6.70
Ванадий	3.50-4.50
Утюг	0.30
Carbon	0.80
Азот	0.05
Кислород	0.20
Ti	0.15max
Mn	0.15max

Механические свойства

Плотность	4.20 г/см³ мин
Предел прочности на разрыв	750 МПа мин.
Предел текучести (0.2%)	650 МПа мин.
Твердость	30 HRC
Относительное удлинение при разрыве	10%.
Модуль упругости	114 гпа

Ti-6Al-7Nb

Ti-6Al-7Nb идеально подходит для протезов тазобедренного сустава, искусственных коленных суставов и костных пластин.

Химический состав (%)

Титан	Bal.
алюминий	5.50-6.60
ниобий	6.50-7.50
тантал	0.50max
Утюг	0.25max
Кислород	0.20max
Carbon	0.08max
Азот	0.05max
Водород	0.009max

В процессе MIM титановые сплавы подвержены загрязнению и могут обрабатываться в среде инертного защитного газа.

Никелевые сплавы

Inconel 625

Inconel 625 — один из суперсплавов на основе никеля. Он популярен благодаря своей превосходной прочности и выдающейся стойкости к высоким температурам и коррозии.

Области применения:

• Системы воздуховодов для самолетов
• Оборудование для морской воды
• Химическое технологическое оборудование
• Кольца кожуха турбины

Химический состав (%)

Никель	58.0min
Chromium	20.0-23.0
Утюг	5.0max
Молибден	8.00-10.00
ниобий	3.15-4.15
Carbon	0.10max
Марганец	0.50max
кремний	0.50max
Фосфор	0.015max
Сера	0.015max
Алюминий	0.40max
Титан	0.40max

Физико-механические свойства

Плотность (г / см3)	8.44
Диапазон плавления (°C)	1290-1350
Прочность на растяжение (МПа)	827-1103
Предел текучести (смещение 0.2 %)	414-758
Твердость (по Бринеллю)	67min
Относительное удлинение (%)	175-240

Inconel 718

Химический состав (%)

Никель	50-55
Марганец	0.35 макс
Фосфор	0.015 макс
Сера	0.015 макс
кремний	0.35 макс
Chromium	17-21
Carbon	0.08 макс
Молибден	2.80-3.30
ниобий	4.75-5.50
Титан	0.65-1.15
Алюминий	0.20-0.80
Утюг	Bal.

Физико-механические свойства

Плотность (г / см3)	8.22
Диапазон плавления (°C)	1370-1430
Прочность на растяжение (МПа)	965-1035
Предел текучести (смещение 0.2 %)	550-725
Твердость (по Бринеллю)	67min

Биосовместимый металл

ASTM F75 (сплав CoCr)

Он обладает хорошей биосовместимостью и износостойкостью и применяется в ортопедических и дентальных имплантатах.

Например, бедренные ножки для мыщелков бедра и колена, вертлужные чашки и большеберцовые лотки.

Химический состав (%)

Кобальт	Bal.
Молибден	27.00-30.00
Никель	0.50max
Утюг	0.75max
Carbon	0.35max
силиконовый	1.00max
Марганец	1.00max
вольфрама	0.2max
Фосфор	0.02max
Сера	0.01max
Азот	0.25max
алюминий	0.1max
Титан	0.1max
Бор	0.01max

Свойства материала МИМ

• Маленький размер частиц порошка

Размер частиц порошка большинства сплавов MIM составляет менее 22 мкм. Для твердых сплавов и твердых металлов он может быть менее 5 мкм.

• Высокая плотность упаковки
• Высокая чистота поверхности
• Хорошее трение между частицами

Хорошее трение помогает сохранять форму во время процесса обезжиривания.

• Сферическая форма

Методы производства металлического порошка MIM

Ниже приведены некоторые общие мМетоды производства этилового порошка.

• Газовое распыление

Газовое распыление — это метод производства металлического порошка, который использует газ с высокой кинетической энергией для разбиения расплавленного металла на капли, которые затем затвердевают в порошок. Газораспыленные порошки в основном имеют сферическую форму.

• Распыление воды

Распыление воды работает аналогично распылению газа. Кроме того, распыленный водой порошок экономически эффективен, но большинство порошков имеют неправильную форму.

• Химическое разложение

Химическое разложение является распространенным методом получения порошков карбонильного железа и углеродистого никеля для процесса литья металлов под давлением.

• Снижение

Восстановление — еще один распространенный способ получения железного порошка. Восстановленный железный порошок получают путем пропускания оксида железа через восстановитель, такой как углерод или водород.

BLUE обеспечивает расширенные возможности услуги литья металла под давлением с использованием нержавеющей стали, низколегированной стали, титана и инструментальной стали. Мы поддерживаем вес деталей от 0.2 г до 300 г и сложную геометрию с высокой точностью размеров. Наш процесс обеспечивает постоянную плотность, жесткие допуски и надежную работу в сложных приложениях.

 

 

FAQ

1. В чем разница между материалами порошковой металлургии и материалами для литья металлов под давлением?

Материалы ПМ и MIM-материалы производятся по тем же процессам. Однако для PM требуются более мелкие металлические порошки размером около 50-100 мкм, тогда как для литья металлов под давлением — 2-20 мкм.

2. Магнитится ли нержавеющая сталь марки 420?

Да, нержавеющая сталь 420 магнитная. Этот тип нержавеющей стали относится к мартенситному классу материалов.