تُعدّ تقنية قولبة حقن المعادن (MIM) نوعًا جديدًا من تقنيات تعدين المساحيق، وهي مُطوّرة من تقنية قولبة حقن المساحيق (PIM) المستخدمة في صناعة الأجزاء الخزفية. وتتلخص خطوات الإنتاج الرئيسية لتقنية قولبة حقن المعادن فيما يلي: خلط مسحوق المعدن مع المادة الرابطة، ثم التحبيب، ثم قولبة الحقن، ثم إزالة الشحوم، ثم التلبيد، ثم المعالجة اللاحقة، وأخيرًا المنتج النهائي. تُناسب هذه التقنية إنتاج أجزاء تعدين المساحيق الصغيرة والمعقدة وعالية الأداء بكميات كبيرة، مثل تلك المستخدمة في صناعة الساعات السويسرية. وقد شهدت تقنية قولبة حقن المعادن (MIM) تطورًا سريعًا في العقود الأخيرة، وتشمل المواد القابلة للتطبيق عليها: سبائك الحديد والنيكل، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، والسبائك عالية الكثافة، وكربيد التنجستن، وسبائك التيتانيوم، والسبائك الفائقة القائمة على النيكل، والمركبات بين الفلزية، والألومينا، والزركونيا، وغيرها. وتتطلب تقنية قولبة حقن المعادن (MIM) أن يكون حجم جزيئات المسحوق أقل من ميكرون وأن يكون شكلها كرويًا تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، تُعدّ الكثافة السطحية، والكثافة الاهتزازية، ونسبة الطول إلى القطر، وزاوية الميل الطبيعي، وتوزيع حجم الجسيمات من المتطلبات الأساسية. حاليًا، تتمثل الطرق الرئيسية لإنتاج المساحيق المستخدمة في تقنية قولبة حقن المعادن في التذرية المائية، والتذرية الغازية، وطريقة مجموعة الكربونيل. ومن أشهر أنواع المساحيق المستخدمة في حقن معادن الفولاذ المقاوم للصدأ: 304L، 316L، 317L، 410L، 430L، 434L، 440A، 440C، 17-4PH، وغيرها. وتتلخص عملية التذرية المائية فيما يلي: اختيار مادة الفولاذ المقاوم للصدأ الخام، صهرها في فرن حث متوسط التردد، ضبط التركيب، إزالة الأكسدة والخبث، التذرية والطحن، فحص الجودة، الفرز، التعبئة والتخزين. أما المعدات الرئيسية المستخدمة فهي: فرن حث متوسط التردد، مضخة مياه عالية الضغط، جهاز طحن مغلق، خزان مياه دوار، معدات الفرز والتعبئة، ومعدات الاختبار.
عمليةتذرية الغازوهو كالتالي:
اختيار المواد الخام من الفولاذ المقاوم للصدأ - الصهر في فرن حث متوسط التردد - ضبط التركيب - إزالة الأكسدة والخبث - التذرية والطحن - فحص الجودة - الفرز - التعبئة والتخزين. تشمل المعدات الرئيسية المستخدمة: فرن صهر بالحث متوسط التردد، ومصدر نيتروجين وجهاز تذرية، وخزان مياه متداول، ومعدات الفرز والتعبئة، ومعدات الاختبار. لكل طريقة مزاياها وعيوبها: التذرية المائية هي عملية الطحن الرئيسية، وتتميز بكفاءتها العالية، وإنتاجها على نطاق واسع أكثر اقتصادية، ويمكنها إنتاج مسحوق ناعم، لكن شكله غير منتظم، مما يساعد على الحفاظ على الشكل، ولكنه يتطلب كمية أكبر من المادة الرابطة، مما يؤثر على الدقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن طبقة الأكسدة المتكونة من تفاعل الماء والمعدن عند درجة حرارة عالية تعيق التلبيد. التذرية الغازية هي الطريقة الرئيسية لإنتاج المسحوق لتقنية قولبة حقن المعادن. المسحوق المُنتَج بتقنية التذرية الغازية كروي الشكل، ذو درجة أكسدة منخفضة، ويحتاج إلى كمية أقل من المادة الرابطة، ويتمتع بقابلية تشكيل جيدة. إلا أن إنتاجية المسحوق فائق النعومة منخفضة، وسعره مرتفع، وقدرته على الحفاظ على الشكل ضعيفة، كما أن وجود الكربون والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين في المادة الرابطة يؤثر على الجسم المُلبَّد. أما المسحوق المُنتَج بطريقة الكربونيل، فيتميز بنقائه العالي، وثباته في البداية، وصغر حجم جسيماته. وهو الأنسب لتقنية قولبة حقن المعادن، ولكنه يقتصر على مساحيق الحديد والنيكل وغيرها، ما لا يفي بمتطلبات أنواع أخرى. ولتلبية متطلبات المسحوق المستخدم في قولبة حقن المعادن، قامت العديد من الشركات بتحسين الطرق المذكورة أعلاه، وطورت طرق التذرية الدقيقة والتذرية الصفائحية. ويُستخدم حاليًا مزيج من المسحوق المُذرى بالماء والمسحوق المُذرى بالغاز، حيث تُستخدم الأولى لتحسين كثافة التماسك، بينما تُستخدم الثانية للحفاظ على الشكل. في الوقت الحالي، يُمكن استخدام مسحوق التذرية المائية لإنتاج أجسام مُلبّدة بكثافة نسبية تزيد عن 99%، لذا يُستخدم مسحوق التذرية المائية فقط للأجزاء الكبيرة، بينما يُستخدم مسحوق التذرية الغازية للأجزاء الصغيرة. خلال العامين الماضيين، طوّرت شركة هاندان راند لمعدات التذرية والطحن المحدودة نوعًا جديدًا من معدات التذرية والطحن، لا يضمن فقط الإنتاج واسع النطاق لمسحوق التذرية المائية والمسحوق فائق النعومة، بل يُراعي أيضًا مزايا الشكل الكروي للمسحوق.
تاريخ النشر: ٢٤ أكتوبر ٢٠٢٢
