润滑剂是粉末冶金工艺中无形的促进者，主要作用是最大限度地减少两个关键界面的摩擦：粉末颗粒之间以及粉末与模具壁之间。无论是直接施加到模具上还是混入粉末配方中，硬脂酸锌等助剂对于提高可压性、确保高“生坯”（未烧结）强度以及防止脱模阶段的损坏至关重要。
通过显著降低摩擦阻力，润滑剂的作用不仅仅是促进压制；它们对于实现均匀的密度分布、保护零件的表面完整性以及延长昂贵精密模具的使用寿命至关重要。
减少摩擦的机制
要理解润滑剂的价值，您必须了解模具内的摩擦动力学。
提高内部可压性
施加压力时，金属粉末颗粒必须相互滑动才能紧密堆积。润滑剂可减少这种颗粒间摩擦。
这使得粉末更容易重新排列，从而提高可压性并获得更致密的最终压坯。
便于清洁脱模
将压制好的零件推出模具（脱模）的过程会产生显著的阻力。
润滑剂在粉末与模具壁界面处形成保护膜。这可以防止生坯被刮伤或损坏，并显著降低脱模所需的力。
增强生坯强度
“生坯强度”是指烧结（加热）前压实粉末的机械强度。
通过允许颗粒在没有过度摩擦的情况下更有效地堆积，润滑剂有助于形成更具内聚力的结构。这确保了零件在搬运或移至烧结炉时不会碎裂。
对组件质量和模具的影响
除了基本的减摩作用外，正确使用硬脂酸锌等润滑剂还能提高最终组件的质量。
实现均匀密度
粉末冶金中的一个主要挑战是制造在整个体积内密度相等的零件。
摩擦通常会导致密度梯度，即某些区域比其他区域更紧密。润滑剂可最大限度地减少这种阻力，有助于在整个零件中实现均匀的生坯密度分布。
延长模具使用寿命
精密模具价格昂贵，并且容易因金属粉末的磨蚀性而磨损。
通过降低脱模力并最大限度地减少金属与金属之间的直接接触，润滑剂充当保护屏障。这大大延长了模具的使用寿命。
理解权衡：混合润滑与模壁润滑
虽然润滑剂是必需的，但其应用方法会带来关于材料纯度的关键权衡。
混合润滑剂的缺点
传统上，润滑剂直接混入粉末中。虽然对内部摩擦有效，但这种方法有一个缺点。
在烧结过程中，润滑剂必须分解并从零件中排出。这可能会留下空隙或杂质，从而可能影响最终产品的密度和性能。
模壁润滑的优势
一种替代方法是“模壁润滑”，即仅将液体施加到模腔壁上，而不是粉末混合物上。
这可以显著降低脱模力，而不会污染粉末。通过避免混合润滑剂，可以防止分解产生的空隙，从而获得更高的纯度和改善的机械性能。
为您的目标做出正确选择
选择正确的润滑策略取决于平衡工艺简便性与最终材料要求。
- 如果您的主要关注点是高纯度和高性能：选择模壁润滑技术，以消除由润滑剂分解引起的空隙和杂质。
- 如果您的主要关注点是模具寿命：确保采用稳健的润滑（使用硬脂酸锌等助剂），以最大限度地降低脱模力并保护精密模具表面免受磨损。
- 如果您的主要关注点是复杂几何形状：优先选择能增强内部流动性和可压性的润滑剂，以防止生坯中的密度梯度。
有效的润滑不仅仅是润滑性；它是一种结构控制机制，决定了最终金属零件的密度、完整性和纯度。
摘要表：
| 益处 | 主要机制 | 对质量的影响 |
|---|---|---|
| 可压性 | 减少颗粒间摩擦 | 更高的生坯密度和内聚结构 |
| 清洁脱模 | 形成粉末与模具壁的薄膜 | 防止表面划痕和零件损坏 |
| 均匀密度 | 最大限度地减少摩擦阻力 | 零件整体密度分布一致 |
| 模具寿命 | 降低脱模力 | 延长精密模具/压具的使用寿命 |
| 纯度控制 | 模壁润滑 vs. 混合润滑 | 防止烧结过程中的空隙/杂质 |
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参考文献
- Ahmed M. Abdallah, Dmitri V. Malakhov. Are Large Particles of Iron Detrimental to Properties of Powder Metallurgy Steels?. DOI: 10.3390/met10040431
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
