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數(shù)碼電子MIM注射陶瓷未來(lái)發(fā)展和趨勢(shì)
MIM注射成型助力數(shù)碼電子設(shè)備精密零件發(fā)展的同時(shí),也促進(jìn)了粉末冶金行業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),目前粉末冶金注射成型主要還是應(yīng)用不銹鋼、鐵、銅、鋁等金屬零件材質(zhì),陶瓷以及鈦合金材質(zhì)相對(duì)來(lái)說(shuō)少很多,
MIM陶瓷手機(jī)后蓋
一:數(shù)碼電子注射陶瓷未來(lái)發(fā)展和趨勢(shì)
1:高質(zhì)量的手機(jī)背板注塑用陶瓷喂料已取得突破,喂料的均勻性和穩(wěn)定性可保證;
2:隨著5G通訊的臨近和對(duì)非金屬材料背板的需求,陶瓷注塑手機(jī)背板將逐漸進(jìn)入智能手機(jī)終端市場(chǎng),成為未來(lái)陶瓷背板的主流制備技術(shù)之一。
3:智能穿戴外觀件基本都已采用陶瓷注塑,例如可無(wú)線充電的蘋果手表陶瓷背蓋,華米手表陶瓷表圈;
4:高精度凈尺寸陶瓷背板的連續(xù)化注塑生產(chǎn)線已開發(fā),其產(chǎn)能和效率高于其他工藝;
5:新開發(fā)的注塑陶瓷材料的抗沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性已大幅提高,高于玻璃背板,而且具有更高的硬度和耐磨性。
數(shù)碼電子發(fā)展速度非???,對(duì)于精密零件的性能以及外形復(fù)雜程度的需求也是越來(lái)越高,MIM注射成型技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步,助力各行各業(yè)的發(fā)展,聚鑫MIM已自主研發(fā)了5000多個(gè)粉末冶金結(jié)構(gòu)件,涵蓋汽車、家電、五金、數(shù)碼電子、醫(yī)用器材,5G通訊等領(lǐng)域。日本、美國(guó)及歐洲的金屬注射成形協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布ISO標(biāo)準(zhǔn)-ISO22068燒結(jié)金屬注射成形材料規(guī)范,意在于為設(shè)計(jì)與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。
金屬注射成形(MIM)在電子行業(yè)中的應(yīng)用
電子儀器產(chǎn)業(yè)是MIM零件的主要應(yīng)用領(lǐng)域,在亞洲約占MIM零件銷售額的50%。電子器件的微型化需要生產(chǎn)成本較低的,性能較好的,更小的零件,這正是MIM零件的優(yōu)勢(shì)所在。[1]
MIM在中國(guó)的發(fā)展受益于電子行業(yè)(如手機(jī)產(chǎn)業(yè)等)的帶動(dòng),從2009年開始整個(gè)行業(yè)扶搖直上;尤其到2011年中后,更因?yàn)槭芴O果與三星電子兩家的商品競(jìng)爭(zhēng),在手機(jī)裝置中大量采用MIM零件,是過(guò)去從未見到的熱潮。以下舉例說(shuō)明電子行業(yè)中的MIM產(chǎn)品。針對(duì)不同的拋光過(guò)程:粗拋(基礎(chǔ)拋光過(guò)程),中拋(精加工過(guò)程)和精拋(上光過(guò)程),選用合適的拋光輪可以達(dá)到很好拋光效果,同時(shí)提高拋光效率。
智能手機(jī)
90年代,最廣為熟知的MIM應(yīng)用是BP機(jī)震動(dòng)馬達(dá)的鎢合金振子。2000年以后,不銹鋼系列開始廣泛應(yīng)用,如光纖接頭,消費(fèi)電子類的hinge系列,手機(jī)按鍵,sim卡托槽等。中性氣氛:中性氣氛主要包括氮?dú)?、氨氣和真空,真空燒結(jié)能夠避免氣氛中的有害成分對(duì)粉末冶金零件造成污染等不利影響。近期MIM行業(yè)出現(xiàn)投資熱潮是由于MIM零件在手機(jī)行業(yè)廣泛應(yīng)用,以及3C行業(yè)的組裝工廠也在中國(guó),投資門檻的降低,這都吸引了大量的資金流入。
根據(jù)市場(chǎng)情況,2015年僅國(guó)產(chǎn)手機(jī)零件(卡托、按鍵、鏡頭圈、LED圈、轉(zhuǎn)軸)達(dá)到16.5億,而且MIM產(chǎn)品的市場(chǎng)需求還會(huì)進(jìn)一步的擴(kuò)大。
光導(dǎo)纖維零件
圖5是由17-4PH不銹鋼制造的薄壁(壁厚小于1mm)、形狀復(fù)雜的光導(dǎo)纖維收發(fā)報(bào)機(jī)外罩,是用于網(wǎng)絡(luò)和電訊設(shè)備中的超高速收發(fā)報(bào)機(jī)并聯(lián)光學(xué)模件。這些薄壁的MIM外罩由4個(gè)薄支柱支承2條并聯(lián)的帶[1]。
其他典型電子行業(yè)MIM產(chǎn)品
在電子行業(yè)中諸如磁盤驅(qū)動(dòng)器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機(jī)振子、計(jì)算機(jī)打印頭等也常用MIM產(chǎn)品。
金屬粉末充模模擬機(jī)理和顆粒模擬的使用
對(duì)于多相填充流,人們發(fā)現(xiàn)可以因?yàn)榧羟辛ψ饔?,或是顆粒間的相互作用而形成些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來(lái)了一些問(wèn)題,比如:流體是否均勻,流體是否是多相的且每個(gè)組分是否都起著獨(dú)立的作用來(lái)影響整個(gè)流體的流動(dòng)性。通過(guò)觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖,顯示出了相的分離以及年輪一樣的結(jié)構(gòu)。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征,那里是一些粘結(jié)劑中的低熔點(diǎn)組分。為了達(dá)到表面光潔度(有的產(chǎn)品甚至要求達(dá)到鏡面效果,如蘋果的Logo產(chǎn)品)和去毛刺的要求,往往都會(huì)增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。在這樣的地方很容易產(chǎn)生裂紋。這種結(jié)構(gòu)明顯表明流體是多相的,甚至可能是類固體的。所以實(shí)際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體,其運(yùn)動(dòng)方式和均質(zhì)流體存在著差異。
在粉末-粘結(jié)劑兩相體系中,粉末顆粒和粘結(jié)劑之間存在著強(qiáng)烈的相互作用,因此顆粒附近粘結(jié)劑的運(yùn)動(dòng)將受到一定的限制。在這個(gè)模型里,將具有不規(guī)則形狀的粉末簡(jiǎn)化為規(guī)則球形的顆粒,每個(gè)顆粒周圍包覆著一層粘結(jié)劑,這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運(yùn)動(dòng),即將其看成一個(gè)復(fù)合單元。粘結(jié)劑的厚度假定是常數(shù),以此確保系統(tǒng)質(zhì)量的恒定。施加壓力使接觸面積增大,不管顆粒形狀和表面粗糙度如何,這種接觸面積大體上正比于施加的壓力。盡管這些復(fù)合單元的周圍還有自由粘結(jié)劑的存在,且其粘性制約了粉末顆粒的運(yùn)動(dòng),還是可將復(fù)合單元看成是不受外圍粘結(jié)劑介質(zhì)的影響。
修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨(dú)特性,可以描述粉末的運(yùn)動(dòng)情況,因此這個(gè)模型在簡(jiǎn)單計(jì)算每個(gè)粉末顆粒的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況方面較為精準(zhǔn),但對(duì)于實(shí)際的三維問(wèn)題,顆粒模型的微觀分析需要大量的單元,且容易造成計(jì)算的發(fā)散。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細(xì)粉末的分析。所以必須對(duì)已有的顆粒模型進(jìn)行一定的修正。展示了通過(guò)這種顆粒模型模擬出來(lái)的MIM喂料充模的情況。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。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。
結(jié)論由于MIM喂料在模腔中的流動(dòng)可以看成是固-液兩相流動(dòng),所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來(lái)進(jìn)行流動(dòng)模擬存在較大的偏差。很多研究表明,MIM喂料在充模過(guò)程中將發(fā)生粉末和粘結(jié)劑分離的現(xiàn)象。通過(guò)這種方法可以直接考察粉末特性(粒度、粒徑分布、密度和形狀等)對(duì)流動(dòng)過(guò)程的影響。從而可以監(jiān)視流動(dòng)過(guò)程中粉末的運(yùn)動(dòng)、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。以上是粉末冶金齒輪一些缺點(diǎn),不過(guò)凡事有利就有弊,相信隨著時(shí)代的快速發(fā)展,粉末冶金齒輪的不足點(diǎn)也會(huì)慢慢的得到改善。為了簡(jiǎn)化三維問(wèn)題中的計(jì)算,還在基于修正顆粒流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)該模型進(jìn)行了修正。