中國粉體網訊 金屬粉末注射成型是一種具有優異發展前景的工藝，在消費品、體育、遠程通信設備、汽車、手動和電動工具以及醫療領域均有廣泛的應用。
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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) 是典型的學科跨界產物，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，使得設計師能夠擺脫傳統束縛，以塑料成型的方式獲得低價、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工藝更大的設計自由度。可以大批量、低成本地制造高性能異形精密零部件，是當前先進制造技術領域研究的熱點之一。
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金屬粉末注射成型(MIM)是一種近凈形狀制造技術，上圖為金屬粉末注射成型產品。相對于傳統機械加工和模壓燒結，MIM具有精度高、組織均勻、性能優異的特點，且零件的復雜程度越高，其成本優勢越明顯。
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劑混合均勻，制成注射料，通過注射機注射成形，然后除去粘結劑(脫脂)，最終燒結成接近全致密的成品零件。有些零件在脫脂和燒結過程中會出現一定的變形，需要進行一定的后處理才能夠得到最終產品。
金屬粉末注射成型技術工藝流程圖
（1）混料
特制的金屬粉末（微米級）與高品質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。相比于傳統粉末冶金，金屬粉末（微米級）的粒徑和極低的雜質含量確保了MIM燒結密度達到理論密度的98%；而特殊配制的多種高聚物即能提供注射時的良好流動性也能保證高效的脫脂能力。
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（2）注射
注射是 MIM 的一個重要環節，其目的是獲得具有一定形狀的生坯，整個注射過程分為填充、保壓、冷卻三個階段。利用注射機將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性要好、殘余應力小，得到的成型坯才不會產生缺陷和孔隙。符合MIM特點的模具與合理的工藝匹配是此工序的關鍵。
（3）脫脂
脫脂是利用生坯中不同物質的不同熔點或溶解度去除粘結劑的過程。采用專業脫脂爐逐步高效去除注射坯中的主體粘結劑，殘留的骨架粘結劑維持產品形狀以便脫脂件移入燒結階段。
（4）燒結
和傳統的粉末冶金技術一樣，MIM 進行燒結的目的也是使金屬粉末之間發生冶金結合，從而提高零件的強度。在MIM的真空爐或氣氛爐中，脫除骨架粘結劑，并在接近熔點的溫度下使金屬粉末致密化成完整的金屬體，經冷卻得到近乎成品形狀的燒結件。MIM 燒結技術的研究重點主要集中在燒結設備的設計以及燒結尺寸精度的控制。
金屬粉末注射成型工藝優勢
（1）設計自由度較高：相對于其它金屬成型方式，MIM能制造造型更為復雜的零件，基本上注塑模具可以實現的所有結構都可以運用在MIM上。
（2）應用材料廣泛：MIM幾乎適用于絕大部分金屬材料，考慮到經濟性，主要的應用材料涵蓋鐵基、鎳基、銅基、鈦基金屬或合金。
（3）理化性能優異：MIM因為燒結密度非常接近理論密度，其理化性能表現也非常優異，如機械強度等大幅超越傳統粉末冶金。
（4）外觀精致：MIM燒結坯表面粗糙度（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）量產能力強大而靈活：MIM可以靈活調整和迅速提升產量，從每日幾百件到每日數十萬多可以快速響應。
（7）加工理念環保：原料利用率接近100%，是一種近凈成形技術，可有效避免材料的浪費。
典型應用
醫療（手術器械，植入物，牙科支架）
汽車（閥門，微型齒輪，發動機部件）
工業工程（機械零件）
信息技術（硬盤驅動器和驅動部件，光纖連接器）
消費者（刀具，珠寶，表鏈）
技術展望
為降低原材料的成本，增強市場競爭力，應開展對大顆粒金屬粉末成型技術的研究，今后金屬粉末注射成型技術研究和開發的主要方向是：
開發新的脫脂燒結工藝，減少零件中殘留的粘結劑成分，從而降低因殘留有粘結劑成分而導致的力學性能下降。
研究多金屬組元注射成形技術，尤其是針對結構較為復雜、性能要求較高的高精密零件的注射成形技術。
MIM 與增材制造相結合，深入研究粘結劑噴射成形技術或者間接 3D 打印技術，拓寬 MIM 應用范圍。
開發更為先進的 MIM 仿真模擬軟件，充分發揮數值模擬技術對于 MIM 的指導作用。
參考來源：
【1】精研科技官網
【2】侯成龍，等. 金屬粉末注射成形技術發展綜述.粉末冶金技術.2021.
【3】 陳澤旭.金屬粉末注射成型制備TiC增強316L不銹鋼及其性能研究.2021.
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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