中國粉體網(wǎng)訊 金屬粉末注射成型是一種具有優(yōu)異發(fā)展前景的工藝，在消費(fèi)品、體育、遠(yuǎn)程通信設(shè)備、汽車、手動(dòng)和電動(dòng)工具以及醫(yī)療領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。
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問：什么是金屬粉末注射成型？
答：金屬粉末注射成型 (MIM) 是典型的學(xué)科跨界產(chǎn)物，將兩種完全不同的加工工藝（塑料注射成型和粉末冶金）融為一體，使得設(shè)計(jì)師能夠擺脫傳統(tǒng)束縛，以塑料成型的方式獲得低價(jià)、異型的不銹鋼、鎳、鐵、銅、鈦和其他金屬零件，從而擁有比很多其他生產(chǎn)工藝更大的設(shè)計(jì)自由度�？梢源笈�、低成本地制造高性能異形精密零部件，是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
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金屬粉末注射成型(MIM)是一種近凈形狀制造技術(shù)，上圖為金屬粉末注射成型產(chǎn)品。相對于傳統(tǒng)機(jī)械加工和模壓燒結(jié)，MIM具有精度高、組織均勻、性能優(yōu)異的特點(diǎn)，且零件的復(fù)雜程度越高，其成本優(yōu)勢越明顯。
金屬粉末注射成型工藝流程
MIM 工藝流程如下圖所示，基本過程是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合均勻，制成注射料，通過注射機(jī)注射成形，然后除去粘結(jié)劑(脫脂)，最終燒結(jié)成接近全致密的成品零件。有些零件在脫脂和燒結(jié)過程中會出現(xiàn)一定的變形，需要進(jìn)行一定的后處理才能夠得到最終產(chǎn)品。
金屬粉末注射成型技術(shù)工藝流程圖
（1）混料
特制的金屬粉末（微米級）與高品質(zhì)的高分子聚合物混合，通過精確控制的制備過程，形成MIM專用喂料。相比于傳統(tǒng)粉末冶金，金屬粉末（微米級）的粒徑和極低的雜質(zhì)含量確保了MIM燒結(jié)密度達(dá)到理論密度的98%；而特殊配制的多種高聚物即能提供注射時(shí)的良好流動(dòng)性也能保證高效的脫脂能力。
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（2）注射
注射是 MIM 的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是獲得具有一定形狀的生坯，整個(gè)注射過程分為填充、保壓、冷卻三個(gè)階段。利用注射機(jī)將MIM喂料加熱并均勻填充到模具型腔，冷卻后得到MIM注射坯。要求喂料在模具的中的流動(dòng)性要好、殘余應(yīng)力小，得到的成型坯才不會產(chǎn)生缺陷和孔隙。符合MIM特點(diǎn)的模具與合理的工藝匹配是此工序的關(guān)鍵。
（3）脫脂
脫脂是利用生坯中不同物質(zhì)的不同熔點(diǎn)或溶解度去除粘結(jié)劑的過程。采用專業(yè)脫脂爐逐步高效去除注射坯中的主體粘結(jié)劑，殘留的骨架粘結(jié)劑維持產(chǎn)品形狀以便脫脂件移入燒結(jié)階段。
（4）燒結(jié)
和傳統(tǒng)的粉末冶金技術(shù)一樣，MIM 進(jìn)行燒結(jié)的目的也是使金屬粉末之間發(fā)生冶金結(jié)合，從而提高零件的強(qiáng)度。在MIM的真空爐或氣氛爐中，脫除骨架粘結(jié)劑，并在接近熔點(diǎn)的溫度下使金屬粉末致密化成完整的金屬體，經(jīng)冷卻得到近乎成品形狀的燒結(jié)件。MIM 燒結(jié)技術(shù)的研究重點(diǎn)主要集中在燒結(jié)設(shè)備的設(shè)計(jì)以及燒結(jié)尺寸精度的控制。
金屬粉末注射成型工藝優(yōu)勢
（1）設(shè)計(jì)自由度較高：相對于其它金屬成型方式，MIM能制造造型更為復(fù)雜的零件，基本上注塑模具可以實(shí)現(xiàn)的所有結(jié)構(gòu)都可以運(yùn)用在MIM上。
（2）應(yīng)用材料廣泛：MIM幾乎適用于絕大部分金屬材料，考慮到經(jīng)濟(jì)性，主要的應(yīng)用材料涵蓋鐵基、鎳基、銅基、鈦基金屬或合金。
（3）理化性能優(yōu)異：MIM因?yàn)闊Y(jié)密度非常接近理論密度，其理化性能表現(xiàn)也非常優(yōu)異，如機(jī)械強(qiáng)度等大幅超越傳統(tǒng)粉末冶金。
（4）外觀精致：MIM燒結(jié)坯表面粗糙度（Ra）可做到1μm，更可以通過各種表面處理方式獲得眩目的外觀效果。
（5）尺寸精度高：MIM一般可以做到± 0.5%的公差精度，配合其它加工方式，可以獲得更高的尺寸精度。
（6）量產(chǎn)能力強(qiáng)大而靈活：MIM可以靈活調(diào)整和迅速提升產(chǎn)量，從每日幾百件到每日數(shù)十萬多可以快速響應(yīng)。
（7）加工理念環(huán)保：原料利用率接近100%，是一種近凈成形技術(shù)，可有效避免材料的浪費(fèi)。
典型應(yīng)用
醫(yī)療（手術(shù)器械，植入物，牙科支架）
汽車（閥門，微型齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)部件）
工業(yè)工程（機(jī)械零件）
信息技術(shù)（硬盤驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)部件，光纖連接器）
消費(fèi)者（刀具，珠寶，表鏈）
技術(shù)展望
為降低原材料的成本，增強(qiáng)市場競爭力，應(yīng)開展對大顆粒金屬粉末成型技術(shù)的研究，今后金屬粉末注射成型技術(shù)研究和開發(fā)的主要方向是：
開發(fā)新的脫脂燒結(jié)工藝，減少零件中殘留的粘結(jié)劑成分，從而降低因殘留有粘結(jié)劑成分而導(dǎo)致的力學(xué)性能下降。
研究多金屬組元注射成形技術(shù)，尤其是針對結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、性能要求較高的高精密零件的注射成形技術(shù)。
MIM 與增材制造相結(jié)合，深入研究粘結(jié)劑噴射成形技術(shù)或者間接 3D 打印技術(shù)，拓寬 MIM 應(yīng)用范圍。
開發(fā)更為先進(jìn)的 MIM 仿真模擬軟件，充分發(fā)揮數(shù)值模擬技術(shù)對于 MIM 的指導(dǎo)作用。
參考來源：
【1】精研科技官網(wǎng)
【2】侯成龍，等. 金屬粉末注射成形技術(shù)發(fā)展綜述.粉末冶金技術(shù).2021.
【3】 陳澤旭.金屬粉末注射成型制備TiC增強(qiáng)316L不銹鋼及其性能研究.2021.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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