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1、金属注射成型,什么是金属注射成型,MIM（Metal Injection Moulding）金属注射成形是从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金成形技术,该技术集合塑料注射成型成本低廉，可以生产各种复杂形状的制品的特点,通过最大限度地提高金属粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化，达到制成所需高强度产品的目的。,MIM的发展,由美国在上个世纪70年代发明的一种新型制造工艺，在发明后的二十几年中，由于其非常强的适应性得到了飞速的发展。尤其是从2000年开始，发展速度更加迅猛。国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为“当今最热门的零部件成
2、形技术”和“21世纪的成形技术”，勘称“第五代加工工艺”。,MIM应用,1. 通常小于50g的零件 2.具有复杂的集合外形 3.能够大批量生产（超过10000件） 4.材料要求强度高、硬度大 5.联合设计的新项目 6.直接为注射成型设计的零件产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。,MIM的工艺流程,金属粉末粘结剂混炼注射成型脱脂烧结后处理。 1.金属粉末 MIM工艺所用的金属粉末颗粒尺寸一般在0.520m。从理论上讲，颗粒越细，比表面积也越大，越易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40m的较粗粉末。由于MIM
3、原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，这是目前限制MIM技术广泛应用的一个关键因素，目前生产MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高压水雾化法、高压气体雾化法等。,2.有机粘结剂 粘结剂是MIM技术的核心，在MIM中粘结剂具有增强流动性以适合注射成型和维持坯块形状这两个最基本的职能，此外它还应具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点，为此出现了各种各样的粘结剂，近年来正逐渐从单凭经验选择向根据对脱脂方法及对粘结剂功能的要求，有针对性地设计粘结剂体系的方向发展。 粘结剂一般是由低分子组元与高分子组元加上一些必要的添加剂构成。低分子组元粘度低，流动性好，易脱去；高分子组元粘度高，强度高
4、，保持成形坯强度。二者适当比例搭配以获得高的粉末装载量，最终得到高精度和高均匀性的产品。通常采用的粘结剂主要有：热塑性体系（石蜡基、油基和热塑性聚合物基）、凝胶体系、热固性体系和水溶性体系。,3.混炼 混炼是将金属粉末与粘结剂混合得到均匀喂料的过程。由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉到粘结剂和粉末加入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。这一工艺步骤目前一直停留在依靠经验摸索的水平上，最终评价混炼工艺好坏的一个重要指标就是所得到喂料的均匀和一致性。混炼的方法一般是先加入高熔点组元熔化，然后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉末。这样
5、能防止低熔点组元的气化或分解，分批加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩急增，减少设备损失。,4.注射成形 注射成形的目的是获得所需形状的无缺陷、颗粒均匀的MIM成形坯体。首先将粒状喂料加热至一定高的温度使之具有流动性，然后将其注入模腔中冷却下来得到所需形状的具有一定刚性的坯体，然后将其从模具中取出得到MIM成形坯。这个过程同传统塑料注射成形过程一致，但由于MIM喂料高的粉末含量，使得其注射成形过程在工艺参数上及其它一些方面存在很大差别，控制不当则易产生各种缺陷。注射成形时缺陷控制问题基本可以分为二个方面，一是成形温度、压力、时间三者函数关系设定，另一方面则是填充时喂料在模腔中的流动就牵涉到模具
6、设计的问题，包括在进料口的位置、流道的长短、排气孔的设置等，这些都需要对喂料流变性质、模腔内温度和残余应力分布清楚的了解。计算机模拟技术在金属粉末注射成形模具设计方面将可发挥重要的作用。,5 脱脂 从MIM技术产生以来，随着粘结剂体系的不同，形成了多种MIM工艺路径，脱脂方法也多种多样。脱脂时间由最初的几天缩短以了现在的几小时。从脱脂步骤上可以粗略地将所有的脱脂方法分为两大类：一类是二步脱脂法。二步脱脂法包括溶剂脱脂+热脱脂，虹吸脱脂热脱脂等。一步脱脂法主要是一步热脱脂法，目前最先进的是amaetamold法。,6 烧结烧结是 MIM工艺中的最后一步工序，烧结消除了粉末颗粒之间的孔隙使得MIM产品达到全致密或接近全致密化。金属注射成形技术中由于采用大量的粘结剂，所以烧结时收缩非常大，其线收缩率一般达到1325，这样就存在一个变形控制和尺寸精度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多数是复杂形状的异形件，这个问题显得越发突出，均匀的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和变形控制是一个关键因素。高的粉末摇实密度可以减小烧结收缩，也有利于烧结过程的进行和尺寸精度控制。对于铁基和不锈钢等制品，烧结中还有一个碳势控制问题。由于目前细粉末价格较高，研究粗粉末坯块的强化烧结技术是降低粉末注射成形生产成本的重要途径，该技术是目前金属粉末注射成形研究的一个重要研究方面。,
