銅粉末冶金技術實現高精度加工主要通過以下幾個方面來達成:
材料選擇
高純度銅粉:選擇純度≥99.9%的高純度銅粉,減少雜質對燒結過程的影響,有助于提高零件的致密度和性能。
粒度控制:采用微米級或亞微米級的粉末,粒度分布均勻,可提升零件的致密度和表面光潔度。此外,粉末的形貌也很重要,球形粉末流動性好,適合復雜形狀的成型;不規則形狀粉末則有助于提高壓坯的強度。
添加劑:根據需要添加少量合金元素(如錫、鋅)或潤滑劑,以改善成型性和燒結性能。
成型工藝
精密壓制:通過高精度模具在高壓下將銅粉末壓制成型。模具的設計和制造精度直接影響零件的尺寸精度和表面質量,模具材料通常選用高硬度合金鋼,并采用精密加工技術(如電火花加工、線切割等)確保尺寸公差在微米級。
等靜壓成型:適用于復雜形狀零件,通過均勻的壓力分布提高壓坯的密度和均勻性,克服傳統模壓成型中壓力分布不均的問題,獲得各向同性的坯體,提高材料的尺寸精度和結構穩定性。
注射成型:將銅粉末與粘結劑混合后注入模具,適合制造高復雜度、高精度的微型零件,并通過優化喂料配方和成型工藝,獲得高致密度、低缺陷的坯體。

燒結技術
溫度與氣氛控制:燒結溫度通常為銅熔點的70%-90%(約800℃-950℃),過高的溫度會導致零件變形,過低的溫度則難以實現完全致密化。燒結氣氛采用還原性氣氛(如氫氣或氮氫混合氣)以防止銅氧化,并促進燒結過程中的擴散和致密化。
燒結時間:根據零件尺寸和粉末特性調整燒結時間,以確保均勻燒結,減少零件的收縮率差異,提高尺寸一致性。
后處理
精加工:燒結后的零件通過車削、磨削、拋光等機械加工方法,修正尺寸偏差和表面粗糙度,實現高精度要求。
表面處理:采用電鍍、化學鍍或熱處理等方法,改善零件的表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性。
熱處理:通過退火或時效處理,消除內應力,提高零件的尺寸穩定性和力學性能。
質量控制
全過程監控與檢測:在銅粉末冶金的全過程中,對粉末特性(純度、粒度分布、流動性等)、壓坯質量(密度、尺寸公差和表面缺陷)、燒結質量(致密度、顯微組織和力學性能)以及成品的尺寸精度、表面粗糙度和性能指標進行嚴格監控和檢測。通過全過程監控和數據分析,及時調整工藝參數,確保零件的高精度和一致性。