בשנים האחרונות, התהליך הזרקת מיקרו-מתכת (μ-MIM)פותחה במטרה לייצר מתכות וסגסוגות שיכולות לשמש לייצור המוני של מיקרו-חלקים ומשטחי מיקרו-מבנה. μ-MIM מגדיל מאוד את הזמינות של מתכות וסגסוגות עבור מיקרו יישומים, כגון חומרים חדשים בעלי יציבות, חוזק וקשיחות בטמפרטורה גבוהה, כמו גם מוליכות תרמית ומגנטיות.

בנוסף, בהשוואה ליציקת מיקרו-הזרקה פלסטית, תהליך ייצור הדו-מתכת שפותח על-ידי μ-MIM מאפשר לחבר שני חומרי מתכת שונים (הזרקת דו-מתכת) במהלך תהליך ההזרקה.

1. MIM דו-רכיבי (2C-MIM)

פני השטח נקבוביים והליבה הפנימית צפופה

כשיטה לייצור חלקים דו-מתכתיים, אנשים פיתחו את תהליך 2C-MIM (2-רכיבי MIM). היתרון העיקרי של תהליך 2C-MIM הוא שניתן לשלב באופן ישיר שני חומרים בעלי תכונות שונות בתהליך ייצור אחד, ובכך להפחית את פעולות המשותפות הבאות (כגון ריתוך, ריתוך, הרכבת הידוק וכו').

החלקים ש-2C-MIM יכולה לייצר נע בין חלקים חלולים עם מבנים פנימיים מורכבים ועד לרכיבים ניתנים להסרה גמישים.

מטרת כל המחקר היא לייצר חלקים הנדסיים משופרים פונקציונליים בעלות נוחה. עבור חלקים קלים ללבישה, ניתן לחזק רק באופן מקומי את חלקי המפתח כגון משטח החיכוך בחומרים קשים יותר או עמידים יותר בפני שחיקה, וחלקים מבניים אחרים עם חומרים בעלות נמוכה יחסית.

כדי לייצר חלקים דו-מתכתיים, פשוט הבנת צורת ההזרקה של שני חומרי ההזרקה אינה מספיקה, המפתח הוא ששני החומרים חייבים להיות מסוגלים להיות מסוכרים באותו תנור ובאותה אווירת סינטר. מכיוון שקצב ההתכווצות של שני החלקים אינו זהה במהלך הסינטרינג, הוא עלול להוביל לדלמינציה או פיצוח. וכאשר נוצר שלב מזיק, אלמנטים סגסוגים יכולים גם להתפשט לאורך הגבול, מה שמפחית את תכונות החומר.

איור 17-4PH/316L דגימת מתיחה מורכבת שהוכנה על ידי הזרקה משותפת

על ידי תיאום גורמי העיבוד, האיכות של חלקי 2C-MIM מותאמת. בשל יכולתו הייחודית ליצור חלק בעל תכונות חומר שונות ללא כל עבודת הרכבה, תהליך 2C-MIM בטוח ירחיב את שוק היישומים של תעשיית MIM.

אם טווח גודל החלקיקים של האבקה הוא מתחת ל-1um, יש להשתמש בחומרי הזרקה מיוחדים כדי להתאים את עצמם לבעיות הנגרמות משטח הפנים הגדול שלהזרקת אבקה והסרת שומנים.

2. תהליך הזרקת מתכת מיקרו (μ-MIM)

צלחת תגובה מנירוסטה הזרקת מיקרו

מוצרים ומערכות הופכים למזעריים, מה שאומר שחלקים מבניים ופונקציונליים במערכות מורכבות הופכים קטנים יותר ויותר.

זה דורש לא רק שימוש בחומרים מתקדמים עם תכונות פיזיקליות מתאימות, אלא גם תכונות גיאומטריות ממוזערות על מנת להגדיל את מספר הפונקציות המשולבות.

לכן, יש צורך לפתח שיטות יעילות ואמינות ביותר לייצור חלקי מיקרו או חלקי מיקרו-מבנה, וחלקי מיקרו-מבנה המיוצרים עם μ-MIM יכולים לשמש להחלפת חלקי פלסטיק כדי להשיג את היתרונות של תכונות מכניות, עמידות בפני קורוזיה או תכונות בטמפרטורה גבוהה של חומרי מתכת.

הצלחתו של תהליך ייצור חדש זה מבוססת על העובדה שהתהליך התחרותי שלו מוגבל על ידי חומרים הניתנים לעיבוד או כושר ייצור המוני, ואין חלופה ל-μ-MIM.

טכנולוגיית LIGA (שילוב של ליטוגרפיה ואלקטרופורמינג) מתאימה בדרך כלל רק לגיאומטריה דו-ממדית, ומוגבלת על ידי אלקטרופורמינג מבחינת בחירת החומר.

טכניקות אחרות, כגון שיטות מיקרו-ייצור אלקטרוכימיות, כרסום מיקרו וטחינה, מגיעות מתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה המבוססת על סיליקון ויש להן את היכולת לפתור תכונות קטנות כמו 1 מיקרומטר, אך הן אינן מתאימות לייצור המוני שלחלקים תלת מימדיים.

כעת, מיקרו חלקים המיוצרים עם μ-MIM יכולים להיות קטנים עד 5μm בגודל תכונה. עם זאת, על מנת לייעל את הביצועים, כגון שמירה על צורה בהתאם למאפייני זרימה או חלקים, פותחו חומרי הזרקה מיוחדים המתאפשרים באופן מלא עבור התת-מיקרון או הננומטר הנדרש עבור μ-MIM.

באופן כללי, עבור חלקי מיקרו, MIM יכול לשכפל תכונות של בערך פי 10 מגודל החלקיקים הממוצע, מה שמתאים במיוחד לחלקי מיקרו, אם אתה רוצה ליצור תכונות קטנות יותר, אתה צריך ליישם אבקה קטנה יותר. כעת, אבקת המתכת הזמינה היא 1μm. חלק מהאבקות הן תגובתיות מכדי לייצר אבקות בטווח גודל החלקיקים הזה (למשל, Ti), בעוד שאבקות מתכת אחרות קלות יותר לייצור עם אידוי אירוסול מיוחד (למשל, נירוסטה).

אם טווח גודל החלקיקים של האבקה הוא מתחת ל-1um, יש להשתמש בחומרי הזרקה מיוחדים כדי להתאים לבעיות הנגרמות משטח הפנים הגדול של הזרקת האבקה והסרת השומנים.

תמונה ואימפלר מנירוסטה בהזרקת מיקרו

נכון לעכשיו, μ-MIM עדיין בשלב הדגירה והוא מתפתח במידה רבה במקביל לתהליך 2C-MIM. ראשית, שני התהליכים נמצאים כעת בייצור, אך שניהם עוברים השקה טכנולוגית ומחקרי היתכנות עבור מגוון רחב של מיקרו-חלקים או חלקים מיקרו-מבניים.

יעדי מחקר ופיתוח תחרותיים ראשוניים הינם קריטיים בדרכם להצלחת השוק, אך רק באמצעות פיתוח חומרים ותהליכי ייצור סביב האפשרויות של 2C-μ-MIM בתעשייה, יחד עם השכלה של מהנדסים וטכנאים, ניתן להשיג פריצות דרך אמיתיות.

בששת החודשים האחרונים, כאשר היישום של קרמיקה ותלת-ממד בטלפונים ניידים מקבל יותר ויותר תשומת לב, ישנם גם דגמי זכוכית תלת-ממד דו-צדדית ומבנה קרמי רבים. ליותר ויותר ארגונים יש תעשייה זו, המציגים פריחה של מאה פרחים, כמה טכנולוגיות חדשות, תהליכים חדשים, חומרים חדשים פותחו, כגון: נירוסטה, סגסוגת טיטניום, מסגרת MIM, כריכה אחורית קרמית, היבטי תהליך כגון, פיתוח מרקם תהליך קישוט זכוכית, תהליך חדש בריסוס דיו, הדפסה והיתוך אנטנה; כיצד לשפר את קצב מעבר הזכוכית התלת-ממדית, להפחית את צריכת האנרגיה ולשפר את היעילות הפך לבעיה קשה עבור התעשייה כולה.

  הזרקת מתכת⎮מטלורגיית אבקה⎮אודותינו