Материалы для изготовления сложнопрофильных ювелирных изделий М1М-технологией

Считается, что представленный процесс является литейным, поскольку будущее изделие выполняется литьем порошково-полимерной массы на термопластавтоматах. На самом деле в окончательном исполнении получается не отливка, а готовое изделие. Жидкий металл как субстанция отсутствует. Физико-механические свойства в 1,5—2 раза превышают свойства отливок и в 1,4 раза — свойства заготовок, изготовленных обработкой металлов давлением.

MIM-технологии (Metal Injection Molding — инжекционный метод литья металла) позволяют изготовлять тонкостенные, малой массы отливки с высокими механическими свойствами и чистой поверхностью при высокой точности размеров. Основными сплавами для изготовления отливок по MIM-технологии являются жаропрочные и коррозионностойкие, низколегированные и углеродистые стали, сплавы на основе титана, а также железоникелевые. Процесс изготовления отливок по MIM-технологии включает в себя четыре основных этапа.

На этапе 1 проводят изготовление металлической смеси (фидстока) — смеси металлического порошка с полимером (связующим). Металлическую смесь, содержащую 40—70% (по объему) металлического порошка смешивают с помощью шнекового смесителя с 30—60% связующего, которое, в свою очередь, на 80—98% (по массе) состоит из полиацеталя и на 2—20% — из нерастворимого полимера (полиэтилена, полипропилена, полистирола).

На этапе 2 получают заготовку литьем под давлением (ЛПД) на термопластавтоматах (ТПА). С помощью шнека смесь запрессовывается в пресс-форму при температуре < 200 °C. Получаются сырые детали с минимальной толщиной стенки до 0,5 мм и практически любой по сложности геометрии. После извлечения сырой детали из прессформы связующее удаляют.

На этапе 3 проводят удаление (выжигание) связующего из сырой детали. Удаление связующего осуществляют либо термическим выжиганием в муфельной печи при 110—150°С, либо с помощью растворителя или катализатора при 130 °C, в присутствии азотной кислоты и в потоке инертного газа, На этапе 4 проводят спекание частиц металлического порошка. Оно осуществляется при температурах ниже температуры плавления основного компонента металлического порошка, которое составляет, как правило, 70—90% от температуры плавления. Для мелких деталей время спекания — 1—1,5 ч, для средних оно может достигать 3 ч. Спекание осуществляется в вакуумно-компрессионной печи спекания с регулируемой азотной атмосферой.

Таким образом, в технологическом процессе получения художественных изделий MIM-технологией применяются следующие материалы. При изготовлении металлической смеси (фидстока) применяют металлическую смесь, содержащую 40—70% (по объему) металлического порошка, например железа, хрома, никеля и пр. с 30—60% связующего, которое на 80—98% (по массе) состоит из полиацеталя и на 2—20% — из нерастворимого полимера (полиэтилена, полипропилена, полистирола). Далее применяют растворитель или катализатор, азотную кислоту и инертный газ (аргон). Для окончательного спекания применяют азот в виде контролируемой азотной атмосферы.