1.概況 

　　金屬粉末注射成型（Metal Powder Injection Molding，簡稱MIM）技術(shù)是將現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金近凈成形技術(shù)。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結(jié)劑均勻混練，經(jīng)制粒后在加熱塑化狀態(tài)下（～150℃）用注射成型機注入模腔內(nèi)固化成型露惑，然后用化學或熱分解的方法將成型坯中的粘結(jié)劑脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品种诫。與傳統(tǒng)工藝相比钢老，MIM具有精度高、組織均勻烫饼、性能優(yōu)異猎塞、生產(chǎn)成本低等特點，其產(chǎn)品廣泛應用于電子信息工程、生物醫(yī)療器械邢享、辦公設(shè)備鹏往、汽車、機械骇塘、五金伊履、體育器械、鐘表業(yè)款违、兵器及航空航天等工業(yè)領(lǐng)域唐瀑。國際上普遍認為該技術(shù)的發(fā)展將會導致零部件成形與加工技術(shù)的一場革命，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術(shù)”和“21世紀的成形技術(shù)”插爹。

　　MIM技術(shù)由美國加州Parmatech公司于1973年發(fā)明哄辣，八十年代初歐洲許多國家以及日本也都投入極大精力開始研究該技術(shù)，并使其得到迅速推廣赠尾，特別是在八十年代中期該技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來力穗，更獲得了突飛猛進的發(fā)展，產(chǎn)量每年都以驚人速度遞增次翩。到目前為止褪鸳，美國、西歐鹿吴、日本等十多個國家和地區(qū)有一百多家公司從事該工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)揣响、研制與銷售工作。日本在競爭上十分積極干策，并且表現(xiàn)突出儿猪，許多大型株式會社均參與MIM工藝的推廣應用，這些公司包括太平洋金屬彩淮、三菱制鋼相梳、川崎制鐵、神戶制鋼懊潜、住友礦山又竞、精工－愛普生、大同特殊鋼等辖备。目前日本有四十多家專業(yè)從事MIM產(chǎn)業(yè)的公司，其MIM產(chǎn)品的銷售總值早已超過歐洲并直追美國呈驶。MIM技術(shù)已成為新型制造業(yè)中最為活躍的前沿技術(shù)領(lǐng)域拷泽，是世界冶金行業(yè)的開拓性技術(shù)，代表著粉末冶金技術(shù)發(fā)展的主方向袖瞻。 

　　金屬粉末注射成型技術(shù)是塑料成型工藝學司致、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學科滲透與交叉的產(chǎn)物，利用模具可注射成型坯件并通過燒結(jié)快速制造高密度脂矫、高精度枣耀、三維復雜形狀的結(jié)構(gòu)零件，能夠快速庭再、準確地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)捞奕、功能特性的制品，并可直接批量生產(chǎn)出零件拄轻，是制造技術(shù)行業(yè)一次新的變革颅围。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無切削或少切削恨搓、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點院促，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品材質(zhì)不均勻、機械性能低雳犹、薄壁成型困難满傍、結(jié)構(gòu)復雜等缺點，特別適合于大批量生產(chǎn)小型娶讽、復雜以及具有特殊要求的金屬零件伞注。 

　　2.MIM的工藝流程

　　MIM的工藝流程為：金屬粉末＋粘結(jié)劑→混煉→注射成型→脫脂→燒結(jié)→后處理。 

　∏ㄔ拧（1）金屬粉末

　　MIM工藝所用的金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5～20μm伴竹。從理論上講，顆粒越細粤未，比表面積也越大报叁，越易于成型和燒結(jié)。而傳統(tǒng)的粉末冶金工藝則采用大于40μm的較粗粉末缚袒。

　「墩摇（2）有機粘結(jié)劑

　　有機粘結(jié)劑的作用是粘結(jié)金屬粉末顆粒，使混合料在注射機料筒中加熱后具有流變性和潤滑性绢贵，即粘結(jié)劑是帶動粉末流動的載體艰争。因此，粘結(jié)劑的選擇是整個粉末注射成型的關(guān)鍵桂对。對有機粘結(jié)劑的要求為：①用量少甩卓，用較少的粘結(jié)劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；②不反應蕉斜，在去除粘結(jié)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學反應逾柿；③易去除，在制品內(nèi)不殘留碳宅此。

　』怼（3）混料

　　把金屬粉末與有機粘結(jié)劑均勻摻混在一起，使各種原料成為注射成型用混合料∪醴耍混合料的均勻程度直接影響其流動性青瀑，從而影響注射成型工藝參數(shù)以及最終材料的密度及其它性能。

　∠艚搿（4）注射成型

　　本步工藝過程與塑料注射成型工藝過程在原理上是一致的斥难，其設(shè)備條件也基本相同。在注射成型過程中财搁，混合料在注射機料筒內(nèi)被加熱成具有流變性的塑性物料愈饲，并在適當?shù)淖⑸鋲毫ο伦⑷肽＞咧校尚统雒鞑跎ァＷ⑸涑尚兔髟谕庥^上應均勻一致碴纺，從而使制品在燒結(jié)過程中均勻收縮。

　【土簟（5）萃取成型毛坯

　　在燒結(jié)前必須去除毛坯內(nèi)所含有的有機粘結(jié)劑仇习，該過程稱為萃取。萃取工藝必須保證粘結(jié)劑從毛坯的不同部位沿著顆料之間的微小通道逐漸排出拭奖，而不降低毛坯的強度梆载。粘結(jié)劑的排除速率一般遵循擴散方程。

　∠糇础（6）燒結(jié)

　　燒結(jié)能使多孔的脫脂毛坯收縮密化成為具有一定組織和性能的制品撵刷。盡管制品的性能與燒結(jié)前的許多工藝因素有關(guān)，但在許多情況下捣兄，燒結(jié)工藝對最終制品的金相組織和性能有著很大甚至決定性的影響褐袒。 

　　（7）后處理

　　對于尺寸要求較為精密的零件稍浆，需要進行必要的后處理载碌。這工序與常規(guī)金屬制品的熱處理工序相同。  

　　 3.MIM的工藝特點及與其它加工工藝的比較： 

　　MIM使用的原料粉末粒徑在2～15μm衅枫，而傳統(tǒng)粉末冶金的原料粉末粒徑大多在50～100μm嫁艇；MIM工藝的成品密度較高，相對密度達95%～98%弦撩，而傳統(tǒng)粉末冶金工藝相對密度僅為80%～85%（主要原因是MIM工藝使用微細粉末）步咪；MIM的產(chǎn)品重量通常小于400克，傳統(tǒng)粉末冶金的產(chǎn)品重量為十到數(shù)百克益楼；MIM的產(chǎn)品形狀可以是三維復雜形狀歧斟，傳統(tǒng)粉末冶金的產(chǎn)品形狀通常為二維簡單形狀。MIM工藝具有傳統(tǒng)粉末冶金工藝的優(yōu)點偏形，而其形狀自由度高是傳統(tǒng)粉末冶金工藝所不能達到的。傳統(tǒng)粉末冶金工藝受到模具強度和填充密度的影響，成型形狀大多為二維圓柱型俊扭。

　　傳統(tǒng)的精密鑄造脫燥工藝為一種制作復雜形狀產(chǎn)品的有效技術(shù)队橙，近年來使用陶芯輔助，可以完成狹縫贝泞、深孔的制造淮辕，但受到陶芯強度以及鑄液流動性的限制，該工藝仍存在某些技術(shù)難題牡罚。一般而言俯炮，該工藝制造大、中型零件較為合適缰伶，制造復雜形狀的小型零件則以MIM工藝較為合適敦浅。

　　壓鑄工藝用于鋁和鋅合金等熔點低、鑄液流動性良好的材料壮煎，該工藝的產(chǎn)品因材料的限制赛琢，其強度、耐磨性触迄、耐蝕性均有一定限度悴碳。MIM工藝可以加工的原材料則較多。

　　精密鑄造工藝雖然近年來其產(chǎn)品的精度和復雜度均有所提高惦参，但仍比不上脫蠟工藝和MIM工藝灾囊。粉末鍛造是一項重要的發(fā)展，已適用于連桿的量產(chǎn)制造腥刹。但是一般而言马胧，鍛造工程中熱處理的成本和模具的壽命還是有問題，仍待進一步解決肛走。 

　　傳統(tǒng)機械加工工藝靠自動化而提升其加工能力漓雅，在效果和精度上有極大的進步，但在基本程序上仍脫不開以逐步加工（車朽色、刨邻吞、銑、磨葫男、鉆孔抱冷、拋光等）來完成零件形狀的加工。機械加工方法的加工精度遠優(yōu)于其他加工方法梢褐，但是因為材料的有效利用率低旺遮，且其形狀的完成受限于設(shè)備與刀具，有些零件無法用機械加工完成盈咳。相反耿眉，MIM可以有效利用材料边翼，不受限制，對于小型溅鞠、高難度形狀的精密零件的制造徽七，MIM工藝比較機械加工而言，其成本較低且效率高仙茴，具有很強的競爭力蛹柔。 

　　MIM技術(shù)并非與傳統(tǒng)加工方法競爭，而是彌補傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無法制作的缺陷签梭。MIM技術(shù)可以在傳統(tǒng)加工方法制作的零件領(lǐng)域上發(fā)揮其特長电尖。  

　　4.MIM工藝在零部件制造方面的技術(shù)優(yōu)勢

　　（1）可成型高度復雜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)零件 

　　注射成型工藝技術(shù)利用注射機注射成型產(chǎn)品毛坯稻悴，保證物料充分充滿模具型腔勺帜，也就保證了零件高復雜結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。以往在傳統(tǒng)加工技術(shù)中先作成個別元件再組合成組件的方式抢纹，在使用MIM技術(shù)時可以考慮整合成完整的單一零件懒碍，大大減少步驟，簡化加工程序谚剿。MIM與其他金屬加工方法比較缝驳，制品尺寸精度高，不必進行二次加工或只需少量精加工归苍。注射成型工藝可直接成型薄壁用狱、復雜結(jié)構(gòu)件，制品形狀已接近最終產(chǎn)品要求拼弃，零件尺寸公差一般保持在±0.1～±0.3左右夏伊，特別對于降低難于進行機械加工的硬質(zhì)合金的加工成本，減少貴重金屬的加工損失尤其具有重要意義吻氧。 

　∧缬恰（2）制品微觀組織均勻、密度高盯孙、性能好

　　在壓制加工過程中鲁森，由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力分布不均勻振惰，也就導致了壓制毛坯在微觀組織上不均勻歌溉，這樣就會造成壓制粉末冶金件在燒結(jié)過程中收縮不均勻，因此不得不降低燒結(jié)溫度以減少這種效應骑晶，從而使制品孔隙度大痛垛、材料致密性差、密度低梁促，嚴重影響制品的機械性能晚簇。反之挑卫，注射成型工藝是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保障了粉末的均勻排布食召，從而可消除毛坯微觀組織上的不均勻勃拢，進而使燒結(jié)制品密度可達到其材料的理論密度。一般情況下念弧，壓制產(chǎn)品的密度最高只能達到理論密度的85%。制品的高致密性可使強度增加武也，韌性加強依播，延展性、導電導熱性得到改善耿逐，磁性能提高娱必。

　　（3）效率高醇舶，易于實現(xiàn)大批量和規(guī)囊鲵荆化生產(chǎn)

　　MIM技術(shù)使用的金屬模具，其壽命和工程塑料注射成型具模具相當匣沼。由于使用金屬模具狰挡，MIM適合于零件的大批量生產(chǎn)。由于利用注射機成型產(chǎn)品毛坯释涛，極大地提高了生產(chǎn)效率加叁，降低了生產(chǎn)成本，而且注射成型產(chǎn)品的一致性唇撬、重復性好它匕，從而為大批量和規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)提供了保證窖认。

　≡ゼ怼（4）適用材料范圍寬，應用領(lǐng)域廣闊（鐵基扑浸，低合金烧给，高速鋼，不銹鋼首装，克閥合金抱典，硬質(zhì)合金）

　　可用于注射成型的材料非常廣泛，原則上任何可高溫澆結(jié)的粉末材料均可由MIM工藝制造成零件赊偿，包括傳統(tǒng)制造工藝中的難加工材料和高熔點材料绵另。此外，MIM也可以根據(jù)用戶要求進行材料配方研究绅鉴，制造任意組合的合金材料姨莽，將復合材料成型為零件厉源。注射成型制品的應用領(lǐng)域已遍及國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景仲侈。 

　《跪稹（5）MIM工藝采用微米級細粉末，既能加速燒結(jié)收縮秆惑，有助于提高材料的力學性能赛羡，延長材料的疲勞壽命，又能改善耐哗蛋、抗應力腐蝕及磁性能词祝。 

　　5.MIM技術(shù)的應用領(lǐng)域

　　（1）計算機及其輔助設(shè)施：如打印機零件届谈、磁芯枯夜、撞針軸銷、驅(qū)動零件等艰山；

　『ⅰ（2）工具：如鉆頭、刀頭曙搬、噴嘴摔吏、槍鉆、螺旋銑刀织鲸、沖頭舔腾、套筒、扳手搂擦、電工工具稳诚，手工具等；

　∑偬摺（3）家用器具：如表殼扳还、表鏈、電動牙刷咱茂、剪刀掰废、風扇、高爾夫球頭缴碉、珠寶鏈環(huán)敢添、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部件叁乍；

　〖狙怠（4）醫(yī)療機械用零件：如牙矯形架、剪刀、鑷子等肝庸；

　∥濉（5）軍用零件：導彈尾翼、槍支零件吓死、彈頭渴甜、藥型罩、引信用零件等普晌； 

　《ゲ隆（6）電器用零件：電子封裝，微型馬達痘括、電子零件驶兜、傳感器件等；

　≡洞纭（7）機械用零件：如松棉機、紡織機屠凶、卷邊機驰后、辦公機械等；

　〈＠ⅰ（8）汽車船舶用零件：如離合器內(nèi)環(huán)灶芝、拔叉套、分配器套唉韭、汽門導管夜涕、同步轂、安全氣囊件等属愤。

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