μ-MIM® Technical Newsletter Vol. 21: Materialien mit hoher Härte
Wir erhalten immer mehr Anfragen zu speziellen Zahnrädern und kleinen Metallteilen für medizinische Präzisionsmaschinen aus Materialien mit hoher Härte. Heute stellen wir Ihnen unsere erfahrenen Werkstoffe vor, die härter sind als Edelstahl 316L, der üblicherweise im Metall-Spritzguss oder in der MIM-Produktion eingesetzt wird.
Pulverförmiges Material für MIM
Metallpulver ist im Allgemeinen teurer als andere Formen wie Stangen oder Platten, und darüber hinaus ist Metallpulver für den Metallspritzguss auch unter den ganzen Metallpulverwerkstoffen teuer. Es gibt einen gewissen Preisunterschied zwischen rostfreiem Stahl und Kohlenstoffstahl in Form von Platten oder Stangen. Bei MIM-Pulver gibt es jedoch keinen Preisunterschied zwischen Edelstahl und Kohlenstoffstahl, da die Verarbeitungskosten den Preis dominieren. Daher wird Edelstahlpulver in der Metall-Spritzgussindustrie (MIM) häufig eingesetzt, da es möglich ist, auf die Beschichtung oder andere Nachbehandlungen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zu verzichten.
Heute werden neben der Korrosionsbeständigkeit immer höhere Anforderungen an die Härte gestellt, nicht nur bei Spezialgetrieben, sondern auch bei kleinen Metallteilen für medizinische Geräte. Die weniger invasive medizinische Behandlung wird intensiv erforscht und entwickelt, und es werden kleinere und kompliziertere Metallteile benötigt, um die Behandlung durchzuführen. Je kleiner das Teil ist, desto höher ist die Belastung, die es während der Behandlung erfährt, so dass gute mechanische Eigenschaften mit hoher Härte in den Komponenten erforderlich sind. Außerdem wurden die Simulationstechniken so entwickelt, dass die Spannungen und die Wärmeenergie genau berechnet werden können, um eine präzise Vorhersage in der Entwicklungsphase der Teile zu ermöglichen.
Es ist bekannt, dass der Kohlenstoffstahl eine hohe Härte hat, und wir haben Erfahrung mit der Serienproduktion von AISI4140, der dem SCM440 entspricht. Durch die Wärmebehandlung wird eine Härte von 700-1000Hv erreicht, allerdings ist die Korrosionsbeständigkeit sehr gering, so dass ein Rostschutzmittel aufgetragen werden muss. Bei kleinen und kompliziert geformten Metallteilen ist es schwierig, das Rostschutzmittel zu entfernen oder eine gleichmäßige Beschichtung aufzubringen. Wenn es möglich ist, diese Komponenten mit hoher Härte und guter Korrosionsbeständigkeit herzustellen, werden diese Probleme gelöst.
Material mit hoher Härte für μ-MIM®
Aus unserer Erfahrung heraus führen wir Materialien mit hoher Härte und guter Korrosionsbeständigkeit ein. Der rostfreie Stahl 17-4PH (SS630) hat bei entsprechender Wärmebehandlung eine höhere Härte als austenitischer rostfreier Stahl, z. B. SS316L. 17-4PH wird als ausscheidungshärtender rostfreier Stahl eingestuft, da seine Härte durch Ausscheidung von Kupfer erhöht wird. Der andere ausscheidungshärtende rostfreie Stahl ist Silicolloy*, der durch Siliziumausscheidung gehärtet wird und eine höhere Härte als 17-4PH aufweist. Der rostfreie Stahl 420J2 hat ebenfalls eine hohe Härte. Es handelt sich um einen martensitischen Edelstahl, dessen Härte durch Wärmebehandlung erhöht wird. Wir haben nicht nur Erfahrung in der Herstellung von rostfreien Stählen, sondern auch von Titan, Titanlegierungen, Wolframlegierungen usw. Wenden Sie sich an uns, wenn Sie eine präzise Serienfertigung kleiner, komplizierter Teile mit hoher Härte suchen.
Säule
Hallo. Ich bin Yuta Miyazaki, zuständig für die Prüfung des Aussehens und die Bewertung des Ausgangsmaterials im Spritzgussverfahren. Ich habe erkannt, wie wichtig die Kontrolle der Material- oder Feedstock-Qualität in der MIM-Produktion ist, da das Aussehen des Spritzgussteils die Qualität des Feedstocks widerspiegelt. Ich liebe es, meine Zeit mit der Pflege meines Autos zu verbringen. Jedes Wochenende verbringe ich etwa 2 Stunden damit, mein Auto zu reinigen, bis es glänzt und eine Woche lang sauber bleibt. Kürzlich besuchte ich ein türkisches Restaurant, das von einem Türken geführt wurde, und ich war sehr beeindruckt von meinem ersten Bissen des türkischen Gerichts dort. Seitdem interessiere ich mich mehr für die internationale Küche.
Fazit
Risse, Absacken oder Blasenbildung werden häufig als Folge des Aufquellens des Bindemittels und/oder der unterschiedlichen Eigenspannungen zwischen der Oberfläche und dem Inneren beobachtet. Diese Probleme lassen sich durch die Auswahl geeigneter organischer Lösungsmittel und durch Temperaturkontrolle vermeiden.
Das katalytische Entbindern nutzt die Sublimation des Bindemittels, wodurch es möglich ist, das Bindemittel in relativ kurzer Zeit zu zersetzen und die Verformung zu minimieren. Bei einer stark sauren Atmosphäre ist die Auswahl an Metallwerkstoffen jedoch begrenzt.
Beim Sinterprozess setzt die Halsbildung („Necking“), d. h. die Ausbildung von Brückenbindungen zwischen Metallpulverkörnern durch thermische Diffusion, bei Erreichen der Sintertemperatur ein. Sobald dieses Necking einsetzt, wird eine Schrumpfung beobachtet, die die Dichte erhöht. Bevor das Necking einsetzt, sollten daher alle organischen Bestandteile zersetzt und das Gas zwischen den Pulverkörnern entfernt werden. Im Sinterprozess führen unerwünschte chemische Reaktionen wie Oxidation oder Karbonisierung zum Verlust mechanischer Eigenschaften, weshalb zu Beginn des Prozesses eine präzise Atmosphärensteuerung mit niedriger Heizrate erforderlich ist. Wenn die Sintertemperatur erreicht ist, können außerdem einige pflanzenbasierte Bindemittel verdampfen.