家用电器中的粉末冶金材料.doc

家用电器中的粉末冶金材料 发布时间： 2007-1-22 8:51:02 浏览次数： 88 目前，我国家用电器已进入平稳发展的阶段，家用电器及其材料的质量日显重要，特别是家用电器广泛地应用的粉末冶金材料尤为引人注目。 因为，有些家用电器材料和零件只能用粉末冶金方法来制造，如冰箱压缩机 洗衣机、电风扇等中的多孔自润滑轴承；有些家用电器材料和零件用粉末冶金方法来制造质量更好、价格更低，如家用空调排风扇和吸尘器中的复杂形状齿轮和磁体等 另外，粉末冶金对维持生态、保护环境、节材节能等均具有重要的意义。为了加大家用电器中粉末冶金材料的应用和开发力度，下面简单介绍一下粉末冶金材料和零件的特点、优势和应用前景。1 粉末冶金材料的优势及特点用粉末冶金方法制造的材料统称为粉末冶金材料(Powder Metallurgy Materials)。所谓粉末冶金，就是生产粉末和固结(如压制和烧结)粉末来制备材料或零件的技术工艺 它是制造各种家用电器结构零件和功能元件的先进生产技术，是提高家用电器材料性能和发展新材料的有效手段。11 粉末冶金是制取特殊功能材料的有效途径粉末冶金制取特殊的功能材料可归纳为5大类：1)能控制孔隙度(如过滤器、含油轴承等)。2)能生产假合金复合材料(如触头、金属一金刚石等)。3)能生产难熔金属(如钨，钼丝等)。4)能生产成分组织均匀的材料(如弥散强化铜、粉末高速钢等)。5)能生产特殊功能材料(如光、声、电一体化材料等)。12 粉末冶金是节材节能、保护环境的技术工艺粉末冶金工艺几乎不产生烟尘或化学污染，且金属粉末经常是由金属废料(如轧钢铁鳞等)制造的，其近终形制造的零件又少或无切削，废料损失最少，加之其单件重量轻，材料利用率最高。另外整十工艺过程无须将金属再熔化，在固态下结合，其能源利用率亦最高。有人统计同种产品采用粉末冶金材料，其成本降低75% ，效率提高1.7倍，因此，从提高家电材料的性能或降低家电用材的成本来看，开发和应用粉末冶金材料在家电行业也势在必行2 家用电器中粉末冶金材料的开发和应用2，1 家用电器中粉末冶金材料的应用慨况据资料介绍，台湾粉末冶金零件市场分布如下：车用零件占19%、电动工具占23% 、家用电器占27% 、机械零件占l8% 、缝纫机件占13% 。显然，家用电器所用的粉末冶金材料已经占有了相当大的比例，若加上家用电动工具和办公机械，其比倒更为可观。家用电器中的粉末冶金材料包括粉末和制品 lmm的固体颗粒叫做粉末体，如复印机用的细粉末铁粉，它在光电复印机的工作中用作调色剂的载体。表2是部分金属粉末在家用电器中的主要用途 另外，加入金属粉末还可以改变聚合物的绝缘性能和电子密度，用作某些导电、导热、电磁屏蔽、抗静电的表面材料、导电胶、塑料外壳等。22 家用电器中的粉末冶金结构材料据统计 ，上世纪90年代以来我国电风扇年产量在4000万台、洗衣机1000万台、电冰箱1000万台左右。近3年间，我国主要家用电器的产量如表3所示 在家用电器产品的开发中，粉末冶金早期以制作铜基含油轴承为主难度较大的零件，如精度高、形状复杂的咪籍压缩机缸盖、缸套以及一些特殊性能要求的产品也陆续开发成功 现以家用电冰箱和空调器中的压缩机为侧，我国仅各类压缩机对粉末冶金结构零件的需求量就很大，如空调器和电冰箱所用的旋转式压缩机，其年产量约为355万台，而每台就需要粉末冶金结构零件800-350g电冰箱所用的连杆式压缩机，其年产量约为827万台，而每台就需要粉末冶金结构零件100g；空调器和电冰箱所用的滑杆式压缩机，其年产量约为310万台，而每台就需要粉末冶金结构零件30200g。表4是我国近年来开发的部分各类压缩机用粉末冶金结构零件。从以上数据可以看出，家用电器产品是粉末冶金结构零件的一十大市场但这些零件不仅形状复杂，同时要求耐高温、高压，且防锈和气密性、切削性好 这对粉末冶金厂家进一步提高工艺装备和技术设计水平也是十分有益的。为了降低噪声，已进入千家万户的洗衣机和电风扇电机中使用的都是粉末冶金含油轴承，特别是低噪声的、可替代铜的铁基含油轴承其整机噪声为40dB 粉末冶金含油轴承由于具有自润滑性、噪声小、价格便宜、适于大批量生产，所以粉末冶金精密含油轴承还广泛地用于录象机、录音机等微电机类家用电器中。如表5所示。粉末冶金不锈钢结构零件也在家用电器中得到了广泛的应用 如用304L粉末冶金材料制作自动洗碗机和洗衣机的零件，用316L粉末冶金材料制作电冰箱制冰器的推出盘，用410L粉末冶金材料制作限位开关和离合器等 家用洗碗机、衣服干燥机、洗衣机、缝纫机、真空吸尘器、电冰箱、食物混合器、留声机、电唱机自动换片装置、磁带录音机、电风扇等还广泛使用粉末冶金铜基合金25 家用电器中粉末冶金磁性材料磁性材料分为软磁材料和硬磁材料粉末冶金快速凝固非晶态软磁合金的矫顽力小，最大导磁辜大，磁损耗低，可用于变压器、磁头、磁性薄膜等方面，它能大大提高电子传感性能和计算机存储容量。据报道，美国若以粉末冶金非晶合金替代普通的Fesi合金，可节约11亿美元。在粉末冶金硬磁材料方面，NdFeB不用稀土贵重元素钐和钴，且磁能积比钐钴永磁材料高得多，达393kJcm 。采用粉末冶金Nd Fe B永磁材料制成的电机体积小，重量轻，输出功率大，效率高，正以25%的年增长率不断增长值得指出的是，传统的粉末冶金铁氧体磁性材料的新型制各方法的研究亦有较大的发展，如自蔓延高温合成法、低温燃烧合成法、机械化学合成法、水热法、冷冻干燥法和超临界流体干燥法等。表6是有关世界上粉末冶金磁性材料的统计情况 从表6可以看出，磁性材料每隔10年翻一番，永磁体每隔10年增值2倍，即粉末冶金磁性材料生产发展极为迅速而在金属合金、铁氧体、钐钴和NdFeB四代产品中，NdFeB是最有前途的领域之一 在我国现有家用电器中，NdFeB粉末冶金磁性材料每年约需1226t(总市场为165ta) 其中，电表等年需求各类磁轴承量为21315t，家用空调捧气扇年需求磁材量为2 6t，吸尘器等各类电机年需求磁材量为6991 50St，各类耳机年需求磁材量为1524t。它们的主要应用领域是：收录机27 、磁化器20 、磁分离器10 、传感器24 、仪表1值得指出的是，我国多数磁性材料比国外便宜，加之我国是稀土大国，原料及劳动力价格低，在国际上是有很强的竞争力的24 家用电器中的其他粉末冶金功能材料粉末冶金WCu触头材料是高、低压开关中执行机构的关键元件，比紫铜开关容量提高近3倍，寿命提高517倍；粉末冶金AgCdO触头材料在交流接触器和强力起动器中应用寿命比纯银提高512倍仅此一项每年就可节约十几吨银。粉末冶金CuCr触头材料具有优良的综舍性能，是中压电器真空开关中最好的材料，CuCrMoFe中的Fe提高耐压能力Mo提高导电能力，改善开断性能等叫粉末冶金各类电池，特别是镍氢电池(MH Ni)正广泛地用于录像机、移动电话、微型摄像机等领域。目前我国有近30个单位生产电池，约3000万只年但材料的稳定性差、成品率低、价格也较高，且无配套的电子器具。粉末冶金功能陶瓷材料在家用电器中的应用更是不胜枚举 。如粉末冶金铟锡氧化物(Indium TinOxide，简称ITO)薄膜是一种半导体陶瓷薄膜，它由于具有特殊的光电性质而被广搓用于平面