羰基铁粉在MIM产品中的应用 江西悦安超细金属有限公司 熊广友 2015年6月 悦安微特悦安微特=微致均一微致均一+ 特用超细特用超细 UNIFINE = UNIQUESUPERFINE 关于悦安微特关于悦安微特 ABOUT UNIFINE ABOUT UNIFINE 世界羰基铁粉产销量第二大第二大企业. 国内最大的POM基MIM喂料供应商 生产设备精良、自动化程度高，质控手段完善，羰基铁生产工艺 技术为国内先进水平 在国际粉末行业上享有极高的美誉度 “微米级羰基铁粉”被评为广东省重点新产品，江西省自主创新 产品。 公司在行业中的地位 Position in the same business （1）专利 Patent l中国国家知识产权局发明专利三项 Two invention patents l中国国家知识产权局实用新型专利九项 Two utility patents l中国国家知识产权局四项受理发明专利 Pending with three invention patents （2）国家标准 Standard of China l中国国家标准GB/T24532微米级羰基铁粉国家标准制定主要起 草单位 l中国国家标准GB/T26824-2011纳米氧化铝国家标准制定主要起 草单位 l中国国家标准GB/T 30448-2013纳米铁粉 l中国国家标准GB 29212-2012 食品安全国家标准 食品添加剂 羰 基铁粉 l纳米氧化锡、ISO/TC229/SC N961 国家标准和国际标准制定 起草单位 专利和标准制订 Patent and Standard Setting 产品销售区域图 Product sales area map Offices 中国企业总部与工厂中国企业总部与工厂 Headquarter and Factory 工厂：江西大余新世纪工业园工厂：江西大余新世纪工业园 市场部：苏州办事处 广州办事处 德国分公司 Yuelong GmbH 销售区域 Sales Area 中国 China 日本 Japan 台湾 Taiwan(China) 韩国 Korea 印度 India 印度尼西亚 Indonesia 美国 United States 德国 Germany 法国 France 意大利 Italy 土耳其 Turkey 巴西 Brazil 南非 South Africa 一、一、MIM与羰基铁粉（CIP） 金属粉末注射成形（MIM）是当今世界最热门、最新 的金属近净成形技术（net shape technique），适 合大批量生产小型、复杂、精密的金属零部件。被称 为二十一世纪零部件制造技术的新革命。 羰基铁粉（CIP）具有粉粒呈球形且细而均匀、流 动性好、纯度高、密度大、易成形烧结等优点，是公 认为生产铁基及其合金粉末注射成形零部件最合适的 材料。广泛应用于军工、汽车、摩托车、通讯器材、 磁性器件等方面。 （1 1）羰基铁粉的工艺简介）羰基铁粉的工艺简介 羰基铁粉的生产工艺 采用羰基物热分解法：一种由金属羰基化合物加热分解制取金属 粉末的方法。 第一步：合成羰基铁 Fe（固）+5CO Fe（CO）5（气） （1） 第二步：羰基铁分解 Fe（CO）5（气） Fe（固）+5CO （2） 影响羰基铁粉粒度与含碳量的要素 羰基铁粉对工艺的要求非常高，五羰基铁分解时温度变化3度， 气体流量增加5%就能明显改变羰基铁粉粒度及碳含量。 五羰基铁的分子结构图 （2 2）羰基铁粉的形貌与结构）羰基铁粉的形貌与结构特征特征 电镜下观测到的羰基铁粉 特征： 球形颗粒，具有洋葱球层状结构、粒度超细、颗 粒不粘连及粒度分布均匀、流动性好、密度大、易 成形烧结 羰基铁粉经分级处理粒度分布集中度可控，分布 窄的粒度分布有利于注射成形工艺，微米级羰基铁 粉粒度细，表面活性大，可降低烧结温度，节约能 源，提高制品密度和材料性能 原生态的原生态的CIPCIP粉与还原后的粉与还原后的CIPCIP粉结构对照粉结构对照 原生态CIP粉含纳米层状结构（左图），含 碳量在0.6%-0.8%，适当控制可以提供含碳量在 0.3%-0.6%的供制作合金钢材质的粉末； 还原后的CIP粉末（右图），纳米层状 结构消失，且形成部分晶粒，可供作制备 可伐合金（含碳量极低）材质的粉末原料。 （3 3）羰基铁粉用于）羰基铁粉用于MIMMIM的优越性的优越性 粉末颗粒超细（D50为4 8 m)且均匀，表面清洁，烧 结活性好，可与多种合金元 素粉末混合，烧结合金化过 程容易、致密化程度高； 颗粒呈球形，用作MIM的 喂料，相比其他工艺制备的 粉末填充模具的流动性极好； 注射料填充模具的性能好、 脱脂性好，烧结致密性好； 平均粒径为5m的CIP （4 4）羰基铁粉与其它铁粉制作的喂料性能对比）羰基铁粉与其它铁粉制作的喂料性能对比 粉末品种粉末品种 羰基铁粉羰基铁粉 氧化还原超细铁氧化还原超细铁 粉粉 水雾化超细铁粉水雾化超细铁粉 粉末外观质量 球形度好、表面清洁 形状呈多边形 形状不规则、球形度低 粉末平均粒径D50 m 10（48） 15 20 粉末振实密度TD g/cm3 4.0 4.1 3.84.0 4.0 4.5 喂料密度 g/cm3 5.105.15 5.05.1 4.95.0 喂料注射流动性与注射质量 注射流动性好、稳定 流动性差，难注射 流动性与稳定性接近CIP 脱脂效果 好 稍差 较好 材料物理性能一致性 一致性好 一致性较差 一致性较好 二二、MIMMIM工艺简介工艺简介 粉末与粘结剂混合制作喂料 + 注射成型 脱脂 烧结 喂料（颗粒状） 粘结剂 注射成型件含有近 乎60%V的金属粉 末和40%V的粘结 剂 脱脂后有部分粘结 剂（主体部分）被 脱除 烧结后的零件相对 致密度高达96%以 上 10m 混炼与造粒 金属粉末 （1 1）MIMMIM工艺对羰基铁粉末特性要求工艺对羰基铁粉末特性要求 颗粒尺寸与粒度分布：颗粒尺寸 在0.210m之间，D50在48m 之间；粒度分布需要非常窄或者非 常宽，分布斜率Sw的理想值为2或8； 振实密度：大于理论密度的50%， 无团聚现象（通常达到53%）； 颗粒形状与结构：近球形、等轴， 典型长宽比为1.2；颗粒致密，内 部无孔洞； 安息角：大于55 ； 无污染，表面干净。 羰基铁粉形貌 （2 2）羰基铁粉在羰基铁粉在MIMMIM中的应用中的应用材质与性能材质与性能 材材 质质 相对密度相对密度 % 屈服强度屈服强度 MPa 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 % 硬度硬度 HRB/HRc Fe 96 100 230 40 Fe-12Al 96 385 580 2 Fe-5Mo 98 210 410 34 66HRB Fe-2Ni 96 190 345 30 55HRB Fe-8Ni 95 310 430 21 80HRB Fe-20Ni 91 470 31 53HRB Fe-50Ni 96 170 420 20 50HRB 1010 97 175 400 19 30HRB 1020 96 185 380 23 67HRB 材材 质质 相对密度相对密度 % 屈服强度屈服强度 MPa 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 % 硬度硬度 HRB/HRc 1060 97 260 580 25 80HRB 2200 96 125 290 45 45HRB 2700 95 205 415 26 69HRB 4140 97 390 580 15 18HRc 4140(HT) 96 1240 1380 62 40HRc 4340 96 480 620 26 20HRc 4605 96 205 440 15 62HRB 4605(HT) 96 1480 1655 2 48HRc 4640(HT) 97 1400 2000 3 30HRc 材材 质质 相对密度相对密度 % 屈 服 强屈 服 强 度度 MPa 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 % 硬度硬度 HRB/HRc 因瓦合金 98 240 425 40 65HRB 可伐合金 98 280 480 42 60HRB Fe-1Cr-0,5C 94 600 10 90HRB Fe-2Cu-0.8C 95 700 10 92HRB Fe-2Ni-0.5C 94 1230(HT) 1230(HT) 1 45HRc Fe-2Ni-0.5Mo-0.6C 96 1000(HT) 1200(HT) 2 55HRc W-4Ni-1Fe 99 300 650 （HT） 500 1000（HT) 15 20(HT) 30HRc 50HRA(HT) W-5Ni-2Fe 100 660 930 30 25HRc 附：相关材料牌号成分表附：相关材料牌号成分表 材料牌号材料牌号 成分成分 （质量分数质量分数，% %） Fe Ni Mo Mn Cr C 1010 余量 0.1 1060 余量 0.6 2200 余量 2 0.5 0.1 2700 余量 7 0.5 0.1 4140 余量 1.0 0.4 4340 余量 1.0 1.0 2 0.4 4605 余量 2 0.4 0.5 4640 余量 2 1.0 0.4 可伐合金 余量 29 Co:17 因瓦合金 余量 36 三、三、羰基铁粉用于羰基铁粉用于MIMMIM产品范畴产品范畴 零部件零部件 关键性能关键性能 材料举例材料举例 汽发动机、气囊、传动螺旋齿 轮、车身、转向与底盘部件 强度 镍钢、低合金钢、铜钢 锁件 强度、复杂形状 镍钢 光电转化器封装盒 抗电磁干扰、低膨胀 Fe-36Ni或Fe-Ni-Co合金 计算机网络零件 散热、低热疲劳 可伐合金F15 计算机硬盘驱动部件 磁响应 纯铁素体Fe 微波吸收封装盒 吸收电磁波 Fe-Ni合金 摄像机部件 磁响应 纯铁素体Fe 工业机器工具 硬度、强度、韧性 可热处理高强度钢 枪械部件 硬度、强度 铁镍合金钢 (1).MIM(1).MIM铁系制品的最大用户铁系制品的最大用户汽车制造业汽车制造业 中国是汽车生产与消费大国，几年来，中国汽车业一直 保持高速发展，年产量突破2000万台，年销售量接近1900 万台。 汽车制造业是MIM制品的最大用户，约占MIM总销售额的 60%，最典型用途是高温、高耐磨性发动机零件和变速箱 零件，高附加值的粉末冶金零件正逐步向汽车领域转移。 国际上每辆汽车的MIM制品使用量在欧洲是14公斤，日 本是16公斤，美国是19.5公斤。