MIM，金屬注射成型技術，已成為粉末冶金領域中發(fā)展迅速、最具發(fā)展前景的新型近凈成形技術，被譽為“世界上最流行的金屬零件成形技術”之一。

本文將介紹MIM工藝的基本概念、工藝流程、優(yōu)點、與其它工藝的比較、適合的零件類型及MIM應用。

對于工程師來說，要想做好產品結構設計，就需要主動學習和了解MIM工藝。也許我們會發(fā)現(xiàn)，我們可以通過使用MIM工藝降低成本。

—1—MIM基本概念

金屬注射成型，簡稱MIM（金屬注射成型）這是一種混合金屬粉末和粘合劑用于注射成型的方法。

首先將選定的粉末與粘結劑混合，然后將混合物造粒并注射成型為所需的形狀，通過脫脂和燒結除去粘結劑，從而獲得所需的金屬產品，或者在隨后的成型之后、表面處理、熱處理、機械加工等方式使產品更加完美。

MIM = 粉末冶金 + 注塑成型MIM是典型的學科跨界產物事情，兩種完全不同的處理技術（粉末冶金和塑料注射成型）融為一體，使工程師可以擺脫傳統(tǒng)的束縛，通過塑料注射成型獲得低廉的價格、異型的不銹鋼、鎳、鐵、銅、鈦和其他金屬部件，因此比許多其他生產工藝具有更大的設計自由度。

—2—MIM的工藝過程MIM工藝主要分為四個階段，包括制粒、注射、脫脂和燒結，以及隨后的機械加工或拉絲，如果需要的話、電鍍等二次加工技術。

2.1 造粒

細金屬粉末和石蠟粘合劑、熱塑性塑料以精確的比例混合。混合過程是在一個特殊的混合設備中進行的，該設備被加熱到一定的溫度以熔化粘合劑。

在大多數(shù)情況下，使用機械混合，直到金屬粉末顆粒被粘合劑均勻包覆并冷卻形成顆粒（稱為原料）這些顆?？梢宰⑸涞侥Ｇ恢小?/p>

2.2 注射將顆粒狀原料送入機器加熱，并在高壓下注射到模具型腔中，注射成型得到坯體該過程非常類似于塑料注射成型。模具可設計成多型腔以提高生產率，在設計模具型腔尺寸時應考慮金屬零件燒結時的收縮。

2.3脫脂

脫脂是將生胚中的粘結劑去除的過程，脫脂后得到褐色坯體這個過程通常分幾個步驟完成燒結前除去大部分粘結劑，剩下的部分可以支撐零件進入燒結爐。

脫脂可以通過許多方法完成，最常用的方法是溶劑萃取。脫脂后的零件是半透性的，燒結時殘留的粘結劑很容易揮發(fā)。

2.4燒結

脫脂后的棕坯放入高溫中、在高壓可控爐中。在氣體保護下緩慢加熱褐色坯體，以去除殘留的粘合劑。粘結劑完全去除后，褐色坯體會被加熱到非常高的溫度，由于顆粒的融合，顆粒之間的空隙會消失。棕色坯料定向收縮至其設計尺寸，并轉變成致密固體，從而獲得最終產品。

在燒結過程中，約有20會出現(xiàn)褐色坯體%的整體尺寸收縮。

—3—MIM的優(yōu)勢MIM結合了粉末冶金和塑料注射成型的優(yōu)點，突破了傳統(tǒng)金屬粉末成型工藝在產品形狀上的限制，將塑料注射成型技術用于批量生產、復雜形狀零件高效成形的特點，成為現(xiàn)代制造高質量精密零件的近凈成形技術，具有常規(guī)粉末冶金、機械加工和精密鑄造無可比擬的優(yōu)勢。

3.1 可成型高度復雜的零件

與其它金屬成形工藝如金屬板沖壓相比，、粉末成型、鍛造和機加工等MIM能夠構成具有高度復雜幾何外形的零件。

普通來說，MIM也能夠完成塑料注射成型所能完成的復雜零件構造。

應用這一特性，運用MIM有時機把本來由其它金屬成型加工的多個零件兼并為一個零件，簡化產品設計，減少零部件數(shù)量，從而減少產品的裝配本錢。

3.2 材料利用率高

MIM成型是一種近凈成型的工藝，其零件其外形已接近最終產品形態(tài)，資料應用率高，這一點關于貴重金屬的加工損失特別具有重要意義。

3.3 零件微觀組織均勻、密度高、性能好

MIM是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保證了粉末的平均排布，從而可消弭毛坯微觀組織上的不平均，進而使燒結制品密度可到達其資料的理論密度。

普通來說，MIM能夠到達理論密度的95%~99%，高致密性可使MIM零件強度增加、韌性增強、延展性和導電導熱性得到改善，磁性能進步。

而傳統(tǒng)粉末成型壓制的零件，其密度最高只能到達理論密度的85%，這主要是由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力散布不平均，也就招致了壓制毛坯在微觀組織上不平均，這樣就會形成壓制粉末冶金件在燒結過程中收縮不平均，因而不得不降低燒結溫度以減少這種效應，從而使制品孔隙度大、資料致密性差、密度低，嚴重影響零件的機械性能。

3.4 效率高，易于實現(xiàn)大批量和規(guī)模化生產

MIM運用注射機成型產品生坯，消費效率大幅度進步，合適大批量消費；同時注射成型產品的分歧性、反復性好，從而為大批量和范圍化工業(yè)消費提供了保證。

3.5 適用材料范圍寬，應用領域廣闊

適用于MIM的金屬資料十分普遍，準繩上任何可高溫澆結的粉末資料均可由MIM工藝制形成成零件，包括傳統(tǒng)制造工藝中的難加工資料和高熔點資料。

MIM能加工的金屬資料包括低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質合金、鈦合金、磁性資料、Kovar合金、精密陶瓷等。

此外，MIM也能夠依據用戶請求停止資料配方研討，制造恣意組合的合金資料，將復合資料成型為零件。

MIM成型有色合金鋁和銅在技術上是可行的，但是通常由其它更經濟的方式進行處理，如壓鑄或機加工。

—4—MIM與其它工藝的對比 MIM與其它工藝的對比，如下所示：

—5—哪些零件適合MIM工藝

雖然MIM被稱為第五代金屬成型技術，但并非一切金屬零件都合適運用MIM、或者說運用MIM具有經濟價值。

只要大批量消費的小型、精細、具備復雜三維幾何外形及特殊請求的金屬零件，才合適運用MIM、才具有經濟價值。

5.1 重量MIM工藝比較適合重量小的金屬零件。最典型MIM零件重量通常在10~15g左右，少于50克是最具經濟價值的，最大不超過300g。

5.2 尺寸MIM工藝比較適合尺寸小的金屬零件。最典型MIM零件尺寸是在25mm左右，最大不超過150mm。

為什么MIM工藝不適合大尺寸零件呢？ 這主要是因為MIM零件公差一般為尺寸大小的0.3%~0.5%，尺寸過大，則零件的公差會變大。公差過大，可能不符合設計要求，或者需要額外的機加工等二次加工工序，增加成本。

5.3 厚度MIM零件的典型厚度為1.0~3.0mm。

5.4 形狀MIM零件適合具有外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺、鍵銷、加強筋板、表面滾花等復雜三維幾何形狀。如果是簡單形狀，使用鈑金沖壓、鍛造和粉末成型等工藝，可能更具經濟價值。

5.5批量由于MIM工藝需要通過模具成型，而模具存在成本，因此MIM工藝要求金屬零件在一定批量的前提下，才具有經濟價值。一般來說，適合MIM工藝的年批量要求為10萬個以上。

—6—MIM的應用 MIM廣泛應用于消費電子、汽車零部件、醫(yī)療器械、電動工具、工業(yè)設備以及日常用品中等多個領域。

6.1 消費電子領域

消費電子產品通常包括智能手機、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機、智能穿戴設備、無人駕駛飛機等。

2010年，黑莓手機的標牌外觀件采用了 MIM 制程工藝技術，開啟了MIM零件在手機上的批量化運用。

蘋果公司也自2010年開端運用MIM零件，并不時拓展、引領MIM的運用范圍，電源接口件、卡托、鉸鏈、攝像頭圈、按鍵等MIM零件在手機上均完成勝利應用。

隨著智能手機、智能穿戴設備等消費電子產品向愈加輕薄化開展，這些產品的中心零部件也將愈加精細化和復雜化。在此背景下，MIM 工藝的應用前景將日益寬廣。

6.2 汽車零部件

在汽車零部件制造范疇，MIM工藝作為一種無切削的金屬零件成形工藝，可儉省資料，降低消費本錢，因而 MIM工藝遭到汽車產業(yè)的高度注重，并于 20 世紀 90年代開端應用于汽車零部件市場。

目前，汽車產業(yè)曾經采用MIM工藝消費的一些外形復雜、雙金屬零件以及成組的微小型零件，如渦輪增壓零件、調理環(huán)、噴油嘴零件、葉片、齒輪箱、助力轉向部件等。

6.3 醫(yī)療器械

在醫(yī)療器械領域，MIM工藝消耗的醫(yī)療配件精度高，可以滿足大部分精細醫(yī)療器械所需配件的小尺寸、高復雜度、高機械性能等要求。

近年來，MIM技術的應用越來越廣泛，比如外科手術手柄、剪刀、鑷子、牙科零件、骨科關節(jié)零件等。

6.4 電動工具

電動工具零件的加工很復雜、加工成本較高、材料利用率低，對MIM的依賴性較高典型產品包括近年來開發(fā)的異形銑刀、切削工具、緊固件、微型齒輪、松棉機/紡織機/卷邊機零件等。

審核編輯 ：李倩