粉末冶金技術發展動向

粉末冶金制品工業是一個高、新技術產業新材料、新工藝、新裝備層出不窮，瞬息萬變，當前正在致力于研究與開發將鐵基粉末冶金零件的密度提高到7.6g/cm3的制造技術和粉末原料，預計2010年以前這個目標可以實現。實際上，現在些粉未冶金零件的密度己達到了7.5g/cm3，例如法國Sintertech生產的同步器環。當前值得注意的一些技術發展動向是：溫壓、模壁潤滑、高溫燒結、金屬注射成形、燒結硬化及軟磁復合材料等。

對粉末冶金機械零件行業而言，進入九十年代以來，溫壓是最重要的技術進展之一。據瑞典赫格納斯公司估計(1)，全世界用溫壓生產的粉末冶金零件己有38種，生產線共有20條，還有20多家公司正在進行試驗(見表1)。溫壓的可能用途見表2。實際上，現在用溫壓生產的粉末冶金零件遠比表1中所列者多。如上所述，臺灣保來得公司就己用溫壓生產40多種零件了。

表一： 1996年全球溫壓的動態

表二：溫壓的可能用途

粉末鍛造興起于七十年代初。1981年日本豐田汽車公司宣布粉末鍛造汽車發動機連桿試制成功，并投入了生產。但是，真正投入大批量生產和使用的是美國的MascoTechSinteredComponents與福特汽車公司，預計到1998年年生產能力將達到約3000萬根。到1993年底，這家公司共生產了粉鍛連桿2500萬根。但是，1994年溫壓工藝出現后，福特汽車公司認為粉鍛連桿不久將達到應用的頂點，最終將為一次壓制一次燒結的連桿所替代。他們認為“未來是屬于一次燒結連桿的”。

在粉末冶金零件生產中，為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，粉末混合料中都添加有一定量的潤滑劑，諸如硬脂酸鋅等。要除去這些潤滑劑始終是粉末冶金機械零件生產中一個難題。能否將潤滑劑混入粉末中改為噴涂于模壁上，是長期探索的一條途徑。據文獻報導，用鐵粉(F－0000)和鋼粉(FN0205，Fe－2.Ni－0.45C-1.3Cu)進行的試驗表明，在密度6.0g/cm³－7.3g/cm³的范圍內，模壁潤滑者比將潤滑劑摻加于粉末內者，生坯強度可增高128%－127%(對于F－0000)和66%－139%(對于FN0205)，而兩者的燒結件強度相差很小，可認為在試驗的誤差范圍之內。現在，美國GasbarreProducts己采用模壁潤滑，其系統已在市場出售。

燒結硬化是將鐵基粉末冶金零件的燒結過程和借助于通過爐子冷卻帶時進行淬火硬化結合起來的一項新工藝。在美國MPIF1997年版“粉末冶金結構零件材料標準”中，己含有這類材料的技術標準(見“粉末冶金工業”V01.8N0.3，1998，444)。這類材料是由預合金化Ni-Mo鋼粉混合以銅粉與石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是為燒結硬化工藝而開發的。在燒結硬化過程中，可通過控制燒結爐冷卻帶的冷卻速度來調整材料的顯微組織，使之達到所要求的馬氏體含量和力學性能。表3顯示由低合金Ni-Mo鋼粉+2%銅粉+1%石墨粉制造的，密度6.75g/cm³的燒結硬化鋼的硬度和馬氏體百分含量的關系。很明顯，這類材料的開發，對于需要進行后續熱處理的高強度粉末冶金結構零件的發展具有重要實際意義。

表三：燒結硬化鋼的硬度與馬氏體百分含量的關系

這種材料是由顆粒表面涂覆有一層樹脂類材料的鐵粉，用溫壓壓制成形的。瑞典赫格納斯公司生產的這類粉末牌號為Somaloy500、QMP的牌號為ATOMETEM－1。由這種SMC材料制造的鐵粉芯，在美國通用汽車公司的整體線圈與電子線路(ICE－4)點火裝置中己得到了應用。在1997年SAE國際會議與博覽會上，這個產品獲得了汽車革新獎。這個產品是用溫壓試制的第一產品，1990年開始在葡萄牙試生產，1992年樣品開始投放歐洲與南美市場，1998年這種產品將開始用于美國車輛中，現在這種SMC材料已發展到第三代，其性能改進的數據見表4。

表四：美國通用汽車公司用于AC用途的SMC材料的性能改進

這種材料的開發與應用為汽車點火裝置、電燈振流器、變壓器鐵芯、低頻濾波器與扼流圈鐵芯，以及電動機中的硅鋼片制品，找到了一種經濟的替代產品。因此，這可能是一類極有發展前景，市場廣闊的新材料。

除上述外，金屬注射成形(MIM)和高溫燒結工藝也都是值得重視的新工藝。

在二一世紀來臨之際，讓我們回顧一下世界粉末冶金機械零件行業的發展動向，對我國粉末冶金零件的生產廠和用戶如何面對二一世紀粉末冶金零件的生產、發展和應用，或許是有益的。