금속 사출 성형의 MIM 분야에서 티타늄 합금 분말의 응용

금속 사출 성형의 MIM 분야에서 티타늄 합금 분말의 응용

1: 티타늄 사출 성형에 대한 Zhongwei 및 Central South University 연구

티타늄 및 티타늄 합금은 저밀도, 높은 비강도, 비자성, 내식성 및 우수한 생체 적합성의 장점이 있습니다. 고급 금속 구조재 및 기능성 소재입니다. 항공우주, 자동차, 발전, 생물의약 등 다양한 분야에서 널리 사용되어 왔으며 철강, 알루미늄에 이어 개발중인 "제3의 금속", "전략금속"으로 알려져 있습니다. 그러나 티타늄 및 티타늄 합금의 융점과 경도가 높고 가공, 성형 및 절단 특성이 좋지 않습니다. 따라서 전통적인 처리 방법을 사용하는 장비는 비싸고 비효율적이며 비용이 많이 들고 재료 낭비가 커서 적용 범위가 크게 제한됩니다. 금속 사출 성형(mim)은 분말 야금 기술과 플라스틱 사출 성형 기술을 결합하여 형성된 니어 네트 성형 공정입니다. 그것은 원료의 높은 가동률, 유연한 조성 조정 및 낮은 배치 생산 비용의 장점이 있습니다. 그것은 고차원 및 고정밀 부품을 생산할 수 있으며 티타늄 및 티타늄 합금을 제조하는 이상적인 방법입니다. 티타늄 합금에서 가장 일반적인 ti-6a1-4v 합금은 플러스 2상 마르텐사이트 합금에 속합니다. 6%의 안정원소 알루미늄을 함유하여 위상강도를 향상시켰습니다. 안정제의 바나듐으로서 환원 및 전이 온도. Ti{6}}a{7}}v 합금은 1954년 미국에서 처음 개발되었습니다. 항공우주 산업에서 널리 사용되며 미국 티타늄 합금의 주요 기둥입니다. 나중에 ti{9}}{10}}합금이 점차 국제 티타늄 합금으로 발전했습니다. 중국에서 티타늄 합금을 생산하고 적용할 때 tc4라는 이름의 ti{11}}a{12}}v 합금도 중요한 역할을 했습니다.

다른 제조 방법에 대한 티타늄 금속 사출 성형 기술:

tc4 티타늄 합금의 mim 공정에는 주로 분말 준비, 혼합, 사출 성형, 탈지, 소결 및 필요한 후처리가 포함됩니다. Qinhuangdao Zhongwei Precision Parts Co., Ltd.는 2004년 Central South University와 함께 연구했으며 tc4 티타늄 합금 사출 성형 부품의 특성이 주로 상대 밀도, 탄소 및 산소 함량 및 미세 구조에 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 금속 사출 성형의 마지막 공정인 소결은 제품의 최종 성능에 매우 중요합니다. 소결 공정 매개변수(예: 온도, 시간, 분위기, 온도 상승 및 하강 속도 등)는 제품의 성능 및 치수 정확도에 직접적인 영향을 미치고 제품의 정량적 생산을 실현합니다.

2: 다양한 분야의 티타늄 사출 성형 응용

1: 시계에 티타늄 사출 성형 적용

손목시계는 일반적으로 다양한 귀금속과 정제된 강철로 만들어집니다. 귀금속은 일반적으로 금, 백금, 복권 금 등과 같은 고급 브랜드의 정교한 시계에 사용됩니다. 정제된 스틸은 주로 316L 스틸과 롤렉스의 특허 받은 904L 스틸입니다.

그러나 과학과 기술이 발전함에 따라 고밀도 세라믹, 탄소 섬유, 사파이어 및 티타늄 금속을 포함하여 점점 더 많은 첨단 재료가 시계 제조에 적용되었습니다. 오늘은 시계에 티타늄을 적용하는 방법에 대해 이야기하겠습니다.

스틸 시계의 전반적인 가격 상승으로 인해 사람들은 세련된 스틸 소재를 대체할 새로운 유형의 소재를 긴급히 찾고 싶어합니다. 많은 합금은 정제된 강철만큼 단단하고 플라스틱이 아니거나 비용이 너무 높습니다. 합금 배치를 제거한 후 시계 제작자는 특수 항공 소재 "티타늄 금속"에 집중하기 시작했습니다.

티타늄이란 무엇입니까? 티타늄은 지각에서 발견되는 금속 원소입니다. 반짝이는 광택이 나는 금속 또는 은회색 또는 짙은 회색의 분말입니다. 그 화합물은 거의 모든 화성암과 티타늄 사금 퇴적물에서 찾을 수 있습니다. 원자재가 풍부하여 항공 우주, 의료 및 산업 분야에서 널리 사용되는 귀금속보다 가격이 훨씬 저렴합니다.

티타늄의 많은 특성으로 인해 산업 및 상업 분야에서 매우 가치가 있습니다.

1. 경도: 티타늄의 경도는 강철의 경도보다 30% 높습니다.

2. 가벼운 질감: 티타늄의 무게는 47.90 원자 규모로 강철보다 거의 50% 가볍습니다.

3. 내식성: 티타늄이 공기에 노출되면 표면이 단단하고 강한 산화막을 형성하여 다른 물질에 의한 다른 금속의 부식에 저항할 수 있습니다. 염수 침식에 특히 효과적입니다.

시계 소재로서의 티타늄은 다음과 같은 매우 좋은 장점을 가지고 있습니다.

1. 티타늄 합금 시계는 놀라울 정도로 가볍기 때문에 편안하게 착용할 수 있습니다.

2. 티타늄은 항 알레르기성이며 니켈을 포함하지 않으며 피부가 땀을 흘리더라도 착용하는 것이 매우 편안합니다.

3. 티타늄은 강철보다 단단하기 때문에 티타늄 시계는 내구성이 뛰어납니다.

4. 내식성으로 인해 티타늄은 특히 다이빙 시계에 적합합니다.

Omega Haima는 다양한 티타늄 다이빙 시계를 출시했으며 방수 및 내부식성에 대한 이중 성과는 방수 시계에 티타늄을 적용한 것이 큰 성공을 거두었음을 증명합니다.

티타늄 금속에 대한 추가 연구가 진행됨에 따라 점점 더 많은 시계 브랜드가 티타늄 금속으로 만든 시계를 출시할 수 있습니다. 시계 소재의 첫 번째 선택으로 스틸을 대체할 수 있는지 여부는 불분명합니다.

2: 권총 정밀 액세서리에 티타늄 금속 사출 성형 적용

티타늄 건 방아쇠: 금속 사출 성형된 티타늄 구성 요소는 현재 티타늄이 우수한 성능을 제공하는 총 방아쇠(피로 성능 및 경량 면에서) 제조와 같은 고성능 응용 프로그램에 사용됩니다. 재료의 높은 비용으로 인해 사용은 여전히 ​​​​제한적입니다. 티타늄 분말의 가격이 하락하면서 방산 MIM 부품 시장이 빠르게 성장할 것으로 예상된다.

"안전 및 무장" 로터: 군용 "안전 및 무장" 로터는 미국 국방부에서 사용하는 폭발 장치에 사용됩니다. 316L 스테인리스 스틸 부품은 7.6g/cm3의 밀도로 금속 사출 성형으로 만들어졌습니다. 그것은 75000psi의 극한 인장 강도, 25000psi의 항복 강도, 50% 연신율 및 67HRB의 경도를 가지고 있습니다.

피스톨 탑 스위핑 그립 안전 부품: 미국 콜트

Manufacturing Company, LLC에서 제조한 45구경 권총에 사용되는 권총의 안전 부품. 방아쇠 발사를 방지하고 권총을 순환할 때 망치가 사수의 손을 다치지 않도록 보호하고 편안함을 위해 사수의 손바닥과 상호 작용하는 등 다양한 기능이 있습니다. 이 복잡한 부품은 밀도가 7.6gcm3인 MIM{1}}PH 스테인리스강으로 만들어졌습니다.

전통적인 매몰 주조로 만들어졌으며 많은 2차 가공이 필요한 안전 부품을 보유합니다. 금속 사출 성형 공정은 생산성을 개선하고 보다 균일한 부품을 생산할 뿐만 아니라 비용을 절감하고 고객 배송 시간을 단축합니다. Colt는 부품을 검증하기 위해 10000번의 사이클을 통해 이를 입증했습니다.

3: 교정용 브라켓

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd에서 생산하는 티타늄 합금 금속 사출 성형 교정 브래킷

MIM 부품 기술은 일부 치과 정형 외과 기기를 만들기 위해 의료 치료에 처음 사용되었습니다. 이 정밀 제품은 크기가 매우 작으며 생체 적합성 및 내식성이 우수합니다. 주요 소재는 316L 스테인리스 스틸입니다. 이제 많은 기업이 티타늄 합금 분야로 이동하고 있습니다. 티타늄 합금은 밀도가 높고 무게가 가벼우며 생물학적 호환성이 더 좋다는 장점이 있습니다. 교정용 브래킷은 여전히 ​​MIM 산업의 주요 제품입니다.

독일의 Forestadent Company는 MIM 기술로 2-way hooked orthodontic bracket을 생산했습니다. 기계적 유지력은 30%까지 증가할 수 있습니다. 1회 성형 후 MIM으로 연마하면 브라켓과 아치 와이어 사이의 마찰을 크게 줄일 수 있습니다. 이 제품은 BjornLudwig에 의해 교정 수술에 긍정적인 역할을 하는 것으로 확인되었습니다.

4: 무릎 임플란트 부품

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd에서 생산하는 티타늄 합금 금속 사출 성형 무릎 임플란트 부품

인체 이식 분야에서 MIM 부품 기술의 발전은 상대적으로 느린데, 주로 제품의 인증 및 승인에 오랜 기간이 필요하기 때문입니다.

현재 MIM 기술을 사용하여 뼈와 관절을 부분적으로 대체하는 부품을 생산할 수 있으며 사용되는 금속 재료는 주로 Ti 합금입니다.

생체적합성 측면에서 MIM 기술을 이용하여 다공성 60%의 다공성 티타늄을 제조하였고, 개선된 축중합 가교법으로 젤라틴 서방성 미소구체를 제조하여 다공성 티타늄 표면에 코팅하였다.

그 결과 다공성 티타늄으로 코팅된 젤라틴 서방형 미소구체는 세포독성이 없고 의료용 임플란트의 좋은 재료로 사용될 수 있음을 보여주었다.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.는 Ti-6Al{1}}V를 사용하여 인간 임플란트용 무릎 샘플 부품을 성공적으로 생산했습니다. 임플란트는 주로 인체에 들어간 후 압력을 견디며 생체 적합성이 우수합니다. MIM 성형 후 열간 등방성 프레스를 수행한 다음 쇼트 피닝, 연마 및 양극 산화 처리를 수행하여 표면 성능을 향상시키고 인체와의 마찰을 줄이며 호환성 및 서비스 수명을 향상시킵니다.

5: 봉합 나사 앵커

금속 마이크로 사출 성형, μ MIM)은 독일 IFAM 연구소에서 개발한 성형 기술로, MIM 기술을 최대 마이크로미터 수준의 부품 준비에 유기적으로 적용합니다.

일반적으로 μ MIM은 두 종류의 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

① 크기가 마이크로미터이고 질량이 수 밀리그램인 부품

② 부품의 외형크기는 기존 사출성형 부품의 크기와 유사하나 국부구조의 크기는 마이크로미터 수준까지이다.

최근 몇 년 동안 마이크로 사출 성형은 사출 성형 분야의 연구 핫스팟이 되었습니다. 소형화를 향한 현대 기계의 발전으로 마이크로 사출 성형의 적용은 점점 더 광범위해질 것입니다.

현재 Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.와 Central South University의 연구 센터는 μ MIM 기술이 분광계, 적정 플레이트 등과 같은 의료 기기의 미세 부품 생산에 성공적으로 적용되었습니다. 구조 크기 제품의 두께는 미크론 수준에 도달했으며 최소 벽 두께는 50μm입니다.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd μ 외과 수술을 위해 MIM 기술로 생산되는 봉합 앵커는 성냥 머리 크기에 불과합니다.

6: 골프 헤드

자세한 내용은 회사 웹 사이트를 클릭하십시오.https://www.zw-metalware.com/injection-molded-parts/titanium-alloy-golf-head-metal-injection.html

7: 보청기 음향 튜브

MIM 기술은 다양한 의료 기기의 부품을 생산하는 데에도 사용할 수 있습니다.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.는 MIM 기술을 사용하여 독일 회사의 보청기 사운드 튜브를 생산하며, 이는 음속을 개선하고 청력을 증진시키는 효과가 있습니다.

이러한 복잡한 모양의 보청기 사운드 튜브는 MIM 성형 후 소결하여 얻을 수 있습니다. 사운드 튜브의 표면을 매끄럽게 만들기 위해서는 나중에 유리구슬 샌드 블라스팅 공정만 거치면 됩니다.

음향 튜브의 밀도는 7.65g/cm3 이상이고 최대 인장 강도는 480MPa, 항복 강도는 150MPa, 연신율은 45%, 최대 표면 경도는 100HRB입니다. MIM 기술은 이전의 기존 생산 공정에 비해 비용을 20% 절감할 수 있습니다.

MIM 기술은 또한 중재 요법 스텐트, 텅스텐 고밀도 합금 주사기의 방사선 차폐, 미세 수술 조작기, 마이크로 펌프 내시경 부품, 약물 흡입기 등 의료 분야의 많은 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

8: 수술 도구

외과 도구는 강도가 높고 혈액 오염이 적으며 적극적인 소독 절차를 수행할 수 있어야 합니다. MIM 기술의 설계 유연성은 대부분의 수술 도구의 적용을 충족할 수 있습니다. 동시에 기술의 장점도 있습니다. 다양한 금속 제품을 저렴한 비용으로 제조할 수 있습니다. 점차적으로 주요 제조 방법으로 전통적인 생산 기술을 대체하고 있습니다.

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.는 MIM 기술을 사용하여 티타늄 합금 클로를 개발했습니다. 티타늄 합금 사출 성형 공정으로 생산되며 밀도는 8.5g/cm3 이상입니다. 수술 시 인체에 있는 물체를 잡을 때 사용할 수 있으며 핀셋의 기능을 가지고 있습니다. 그 디자인은 상당히 복잡하고 높은 생산 정확도를 요구합니다.

MIM 기술로 성형한 후 소결하면 높은 허용 오차 수준에 도달할 수 있으며 클로의 선형 및 기하학적 모양 손상을 방지하기 위해 많은 후속 처리 공정이 필요하지 않습니다.

이러한 종류의 스테인레스 스틸 클로는 주조 또는 기계 가공으로 복잡한 모양을 만들기가 어렵고 생산주기가 길고 비용이 많이 듭니다. MIM 기술을 사용하여 제조하면 비용의 60%를 절약할 수 있습니다.

일회용 수술 도구는 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있는 공정을 개발해야 합니다. Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.는 MIM 기술을 사용하여 새로운 유형의 일회용 수술 기구에 사용되는 샤프트 어셈블리를 생산합니다. 비용은 스위스 CNC 공작 기계의 1/4~1/5에 불과하고 밀도는 7.5g/cm3, 극한 인장 강도는 119MPa, 항복 강도는 1090MPa, 연신율은 6.0%, 최대 경도는 33HRC입니다.

이 제품의 제조 공정은 다음과 같습니다. 먼저 MIM 기술로 178mm 길이의 샤프트 부품 2개를 성형한 다음 부품 2개를 레이저 용접한 다음 후속 가공 및 열처리를 수행합니다. 우수한 내성의 요구 사항을 충족하려면 쇼트 피닝 및 패시베이션도 필요합니다.

끝 맺는 말

1990년대에 시작된 금속 사출 성형(Co MIM)은 샌드위치형 분말 사출 성형 기술입니다.

복합사출용 금형에 특성이 다른 두 가지 재료를 동시에 또는 일괄로 사출하는 공정이다. 금속 재료와 완전히 다른 특성을 가진 재료를 동일한 부품에 결합할 수 있습니다.

이 방법으로 기능성과 복잡한 형상을 가진 Core/Shell 구조를 얻을 수 있으며, 코팅, 열처리, 제품 조립 등의 후속 공정이 필요하지 않습니다. 마지막으로, 기능적으로 구배 재료를 준비하는 공정을 실현할 수 있어 공정을 크게 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.

Co MIM 기술은 기능 부품의 개발 및 설계에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. Zhongwei Precision은 Co MIM 기술을 사용하여 새로운 생물학적 임플란트 구조를 제안했습니다. 이 기술은 조밀한 피질골 구조와 외부 기공과 내부 기공이 있는 해면골 구조에 널리 사용됩니다.

이 구조는 임플란트 뼈와 주변 뼈 구조 사이의 계면 응력 전달에 도움이 됩니다. 외부 다공성 구조의 다공성 부피 비율은 5% ~ 60%이고 가장 큰 기공은 400μm입니다.

미래에는 국민경제가 발전하고 인민생활수준이 향상됨에 따라 인구의 고령화 추세가 더욱 두드러지고 질병과 사고가 해마다 증가할 것입니다. 인체 조직 및 장기 재생 및 수선 재료의 중요한 분야로서 생물 의학 티타늄 합금 재료는 거대한 시장 전망과 산업 발전을 가지고 있습니다.

위는 금속 사출 성형의 MIM 분야에서 티타늄 합금 분말의 응용에 관한 것입니다.

이 팁을 소개하여 도움이 되기를 바랍니다. 다른 질문이 있으시면 정밀 기술 팀에 문의하십시오!