
2025-11-24
金属粉末注射成型技术(MIM)是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一种新型粉末冶金近净成形成型技术。
技术介绍
金属粉末注射成型技术综合了塑料成型技术、高分子化学、粉末冶金技术、金属材料科学等多学科技术。它利用模具注射成型毛坯,通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状。结构件。首先将固体粉末和有机粘结剂混炼均匀,造粒后,在加热塑化状态(~150℃)下用注射成型机注入模具型腔中固化,然后通过化学或热分解形成型坯。除去产品中的粘结剂,最后通过烧结致密化得到最终产品。
该工艺技术不仅具有传统粉末冶金工艺步骤少、无需或少切削、经济效益高等优点,而且克服了传统粉末冶金制品材质不均匀、力学性能低、难以形成薄壁和复杂结构等缺点。特别适合小型、复杂和特殊要求的金属零件的大批量生产。具有精度高、结构均匀、性能优良、生产成本低等特点。
工艺流程
工艺流程: 粘结剂→混合→注塑→脱脂→烧结→后处理。
矿物粉
MIM工艺使用的金属粉末粒径一般为0.5~20μm;理论上,颗粒越细,比表面积越大,越容易成型和烧结。传统的粉末冶金工艺使用大于40μm的较粗粉末。
有机粘合剂
有机粘合剂的作用是将金属粉末颗粒粘合在一起,使混合物在注射机料筒中受热时具有流变性和润滑性,也就是说,它是驱动粉末流动的载体。因此,选择粘合剂作为整个粉末的载体。因此,粘拉力的选择是整个粉末注射成型的关键。
对有机粘合剂的要求:
1.使用较少的粘合剂可以产生更好的混合物流变性;
2、不反应,除胶过程中不与金属粉末发生化学反应;
3.易于去除,产品中不残留碳。
混合
将金属粉末和有机粘结剂均匀混合在一起,将各种原料制成用于注射成型的混合物。混合物的均匀性直接影响其流动性,从而影响注塑工艺参数,以及最终材料的密度和其他性能。这一步注塑工艺与塑料注塑工艺原理上是一致的,其设备条件也基本相同。注射成型过程中,混合料在注射机的料筒中被加热成具有流变性能的塑料材料,并在适当的注射压力下注射到模具中形成毛坯。注塑毛坯在微观上应是均匀的,以便产品在烧结过程中收缩均匀。
萃取
模制坯料中含有的有机粘合剂必须在烧结前除去。这个过程称为提取。提取过程必须保证粘合剂沿着颗粒之间的微小通道从毛坯的不同部分逐渐排出,而不降低毛坯的强度。粘合剂去除速率通常遵循扩散方程。烧结可以使多孔脱脂毛坯收缩、致密化,成为具有一定结构和性能的制品。虽然制品的性能与烧结前的诸多工艺因素有关,但在很多情况下,烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大甚至是决定性的影响。
后处理
对于尺寸要求更精确的零件,需要进行必要的后处理。此工艺与常规金属制品的热处理工艺相同。
工艺优势
MIM利用粉末冶金技术的特点,烧结出密度高、力学性能和表面质量好的机械零件;同时,它利用塑料注射成型的特点,大批量、高效地生产形状复杂的零件。
1.可成型结构高度复杂的结构件。
传统的金属加工一般是通过车、铣、刨、磨、钻、镗等方式将金属板材加工成产品,由于技术成本和时间成本问题,此类产品很难具有复杂的结构。 MIM采用注射机注射产品毛坯,保证材料完全充满模具型腔,从而保证零件高度复杂结构的实现。
2、产品组织均匀、密度高、性能好。
一般情况下,压制制品的密度最多只能达到理论密度的85%;采用MIM技术获得的产品密度可达96%以上。
3.效率高,易于实现批量化、规模化生产。
MIM技术所使用的金属模具的寿命与工程塑料注塑模具相当。由于使用金属模具,MIM适合零件的批量生产。
4、适用材料广泛,应用领域广泛。
MIM几乎可以使用大多数金属材料,考虑到经济性,主要应用材料包括铁基、镍基、低合金、铜基、高速钢、不锈钢、克阀合金、硬质合金、钛基金属等。
5.大幅节省原材料
一般来说,金属在金属加工成型中的利用率较低。 MIM可以大大提高原材料的利用率,理论上是100%的利用率。
6.MIM工艺采用微米级细粉。
它不仅能加速烧结收缩,有利于提高材料的力学性能,延长材料的疲劳寿命,还能提高抗应力腐蚀和磁性能。
应用领域
其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗设备、办公设备、汽车、机械、五金、运动器材、钟表工业、兵器航天等工业领域。
1.计算机及其辅助设施: 如打印机部件、磁芯、撞针、驱动部件;
2.工具: 如钻头、铣刀、喷嘴、枪钻、螺旋铣刀、冲头、套筒、扳手、电动工具、手动工具等;
3.家用电器: 如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高尔夫球头、首饰链、圆珠笔夹、刀具头等零件;
4.医疗机械零件: 例如正畸框架、剪刀和镊子;
5.军工零件: 导弹尾翼、火炮部件、弹头、火药罩、引信部件;
6.电气部分: 电子封装、微电机、电子零件、传感器器件;
7.机械部分: 如开松机、纺织机、卷曲机、办公机械等;
8.汽车及船舶零部件: 如离合器内圈、拨叉套、分电器套、气门导管、同步轮毂、安全气囊零件等。