MIM-Metallpulver ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Metallpulver in eine Form gespritzt wird, um komplexe Metallteile mit hoher Dichte herzustellen. Das MIM-Verfahren kombiniert die Designflexibilität des Kunststoffspritzgusses mit der Festigkeit und Integrität von maschinell bearbeiteten Metallteilen.
MIM-Pulver bezieht sich auf die Metallpulver, die als Rohmaterial im MIM-Verfahren verwendet werden. Die Zusammensetzung und die Merkmale des MIM-Pulvers haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften, die Qualität und die Kosteneffizienz von MIM-Teilen.
MIM-Pulverarten und -Zusammensetzung
MIM-Pulver sind in einer breiten Palette von Legierungen erhältlich, darunter Edelstahl, Werkzeugstahl, magnetische Legierungen, Kupferlegierungen, Superlegierungen und Titanlegierungen. Eisen, Nickel und Kobalt bilden die Basis der meisten MIM-Pulver.
Die häufigsten Kategorien von MIM-Metallpulver umfassen:
| MIM-Pulver Typ | Zusammensetzung |
|---|---|
| rostfreier Stahl | Fe-Cr-Ni + Spurenelemente wie Mo, Ti, Nb |
| Werkzeugstahl | Fe-Cr-Mo-V + Karbidbildner wie W, Cr |
| Weichmagnetische Legierungen | Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Co + Cu, Nb usw. |
| Kupfer-Legierungen | Cu-Zn, Cu-Al, Cu-Sn usw. |
| Super-Legierungen | Ni/Co-Cr + Al, Ti, Nb, Ta, W usw. |
| Titan-Legierungen | Ti-Al-V, Ti-Mn, Ti-Mo etc. |
Die genaue Zusammensetzung kann variiert werden, um die für die jeweilige Anwendung erforderlichen Eigenschaften zu erzielen. Die Spurenelemente werden sorgfältig kontrolliert.
Die Zusammensetzung und die Chemie der Legierung bestimmen die Leistung, die Verarbeitbarkeit und den Preis des MIM-Pulvers.
Eigenschaften und Merkmale von MIM-Pulver
MIM-Pulver haben nicht nur eine bestimmte Zusammensetzung, sondern auch bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften, die sie für das MIM-Verfahren geeignet machen:
Tabelle 1: Wichtige Eigenschaften und Merkmale von MIM-Pulvern
| Eigentum | Gewünschte Werte | Bedeutung |
|---|---|---|
| Partikelgröße | 10-20 μm | Beeinflusst den Pulverfluss und die Packungsdichte |
| Morphologie | Sphärisch, satellitenfrei | Bestimmt die Fließfähigkeit des Pulvers |
| Sauerstoffgehalt | <0.5% | Stöße Entbindern und Sintern |
| Scheinbare Dichte | 80% der tatsächlichen Dichte | Beeinflusst die Dichte des Endprodukts |
| Zapfstellendichte | 90% der tatsächlichen Dichte | Bestimmt das Misch- und Fließverhalten |
| Hausner Ratio | <1.25 | Zeigt die Fließfähigkeit des Pulvers an |
| Pyknometrische Dichte | Je nach Legierung | Legt die Obergrenze für die Dichte des Endteils fest |
| Durchflussmenge | >28 s/50 g | Sicherstellung eines reibungslosen Spritzgießens |
Für die Herstellung hochwertiger MIM-Teile ist eine präzise Kontrolle der Pulvereigenschaften wie Partikelgröße, -form, -dichte und -fluss erforderlich.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von MIM-Pulver
MIM wird zur Herstellung kleiner, komplexer Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften in verschiedenen Branchen eingesetzt:
Tabelle 2: Wichtigste Anwendungen von MIM-Pulvern
| Industrie | Typische Anwendungen | Verwendete Legierungssorten |
|---|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Laufräder | Nickel-Superlegierungen, Titan-Legierungen |
| Automobilindustrie | Zahnräder, Pleuelstangen | Nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle |
| Verbraucher | Uhrenkörper, kieferorthopädische Brackets | Nichtrostende Stähle, Titanlegierungen |
| Elektronik | Sensoren, Steckerstifte | Magnetische Legierungen, Kupferlegierungen |
| Medizinische | Skalpellklingen, Pinzetten | Nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle |
| Feuerwaffen | Auslöser, Hämmer, Schlitten | Nichtrostende Stähle, Werkzeugstähle |
MIM ermöglicht die Konsolidierung mehrerer Teile zu einem komplexen Bauteil. Die Flexibilität von MIM-Pulvern ermöglicht ihren Einsatz in verschiedenen hochwertigen Industrien.
Spezifikationen und Normen für MIM-Pulver
MIM-Pulver sind in verschiedenen Standard- und kundenspezifischen Qualitäten erhältlich, die auf die Bedürfnisse der Industrie/Anwendung zugeschnitten sind:
Tabelle 3: MIM-Pulverspezifikationen, Größen, Normen
| Standard | Klassen | Partikelgröße | Chemie |
|---|---|---|---|
| ASTM F2885 | Gängige Sorten wie SS316L, SS17-4PH, SS410, Inconel 718 | 16-20 μm | Definiert je nach Legierungstyp |
| ISO 22068 | Äquivalente Besoldungsgruppen | Ähnlich wie ASTM | Ähnlich wie ASTM |
| Epma/MIMA-Leitfäden | Kundenspezifische Qualitäten möglich | 10-22 μm typisch | Kunde spezifiziert |
Die meisten Hersteller von MIM-Pulver bieten sowohl Standard- als auch kundenspezifische Qualitäten an, die auf die Anforderungen der Industrie abgestimmt sind.
Für anspruchsvollere Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik usw. sind Sondergüten möglich.
MIM-Pulver Lieferanten und Preisgestaltung
Die folgenden großen globalen Anbieter liefern hochwertige MIM-Pulver:
Tabelle 4: Wichtige MIM-Pulver-Lieferanten und indikative Preise
| Anbieter | Angebotene Klassenstufen | Preise |
|---|---|---|
| Sandvik Fischadler | Umfangreiches Notenportfolio | $$$ |
| Hoganas | Führende Noten | $$ |
| AMES-Gruppe | Maßgeschneiderte Noten | $-$$ |
| BASF | Hochreine Sorten | $$$ |
| Kymera International | Breite Palette | $-$$ |
Die Preise reichen von 20 $/kg für gängige Edelstahlsorten bis zu 200 $/kg für exotische Superlegierungen, je nach Auftragsvolumen und genauer Zusammensetzung.
MIM-Pulver erfordern eine strenge Qualitätskontrolle und eine umfangreiche Verarbeitung, was sich in höheren Preisen für die fertigen Qualitäten niederschlägt.
Vor- und Nachteile von MIM-Pulver
Tabelle 5: Vorteile und Grenzen von MIM-Pulvern
| Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|
| Komplexe, netzförmige Teile | Höhere Teilekosten im Vergleich zu anderen Verfahren |
| Ausgezeichnete mechanische Eigenschaften | Begrenzter Größenbereich |
| Große Materialflexibilität | Eingeschränkte Geometrien |
| Branchenübergreifend bewährt | Erfordert hohe Fachkenntnisse |
Das MIM-Verfahren ermöglicht hochleistungsfähige Metallteile, die mit anderen Techniken nicht zu erreichen sind, sofern die Konstruktionsrichtlinien eingehalten werden.
MIM-Pulver hat den Anwendungsbereich von MIM trotz der damit verbundenen höheren Teilekosten erweitert.
FAQ zu MIM Metall-Pulver
F: Wie ist die typische Zusammensetzung von MIM-Pulver?
A: Die meisten MIM-Pulver sind Legierungen auf Eisen-, Nickel- oder Kobaltbasis mit 15-30% Chrom, bis zu 20% Molybdän, Spuren von Titan, Niob usw. Die Zusammensetzung des Pulvers wird auf die Anforderungen der Anwendung abgestimmt.
F: Welche Pulvereigenschaften sind für MIM-Rohstoffe am wichtigsten?
A: Partikelgröße, Morphologie, Schüttdichte, Fließgeschwindigkeit und Sauerstoffgehalt haben den größten Einfluss auf das Verhalten des MIM-Rohstoffs und die Eigenschaften der gesinterten Teile. Diese Pulvereigenschaften müssen genau kontrolliert werden.
F: Erlaubt das MIM-Verfahren die Verwendung von Edelmetallen?
A: Ja, Edelmetalle wie Goldlegierungen und Sterlingsilber können dank der 100-prozentigen Materialausnutzung von MIM problemlos für Schmuck und hochwertige Anwendungen verwendet werden.
F: Welche Normen bestimmen die Spezifikationen für MIM-Pulver?
A: Zu den wichtigsten Normen gehören ASTM F2885, ISO 22068 und die Leitfäden der Branchenverbände Epma und MIMA, in denen gängige Sorten und Prüfverfahren aufgeführt sind. Kundenspezifische Qualitäten sind ebenfalls möglich.
F: Wie wird der Preis für MIM-Pulver festgelegt?
A: Die Preise für MIM hängen stark von der Zusammensetzung, dem Produktionsvolumen, dem Qualitätsniveau und der Verarbeitungsmethode ab. Im Allgemeinen steigen die Kosten für hochreine, kugelförmige, kundenspezifische Pulver.
Schlussfolgerung
MIM verdrängt immer mehr die konventionellen Herstellungsmethoden in verschiedenen Branchen, was durch die speziellen, auf die jeweilige Anwendung zugeschnittenen MIM-Pulver ermöglicht wird. Durch strenge Qualitätskontrollen und Legierungsinnovationen gewährleisten MIM-Pulverlieferanten wie Sandvik Osprey und BASF eine optimale Leistung des Ausgangsmaterials und eine hohe Qualität der Sinterteile, was eine breitere Akzeptanz des Metallspritzgusses ermöglicht.