MIM工艺.doc

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1、MIM技术概述

金属（陶瓷）粉末注射成型技术（MetalInjectionMolding，简称MIM技术）是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。

该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。

2、MIM工艺过程

2.1工艺流程

金属粉末

混料

制粒

注射成形

脱粘

粘结剂

必要的后处理

烧结

2.2过程简介

2.2.1金属粉末

MIM工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm;从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结。

而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm的较粗的粉末。

2.2.2有机胶粘剂

有机粘接剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。

因此，粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。

对有机粘接剂要求：

①用量少，即用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；②不反应，在去除粘接剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；③易去除，在制品内不残留碳。

2.2.3混练与制粒

混练时把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起，将其流变性调整到适于注射成形状态的作用。

混合料的均匀程度直接影响其流动性，因而影响注射成型工艺参数乃至最终材料的密度及其它性能。

注射成形过程中产生的下角料、废品都可重新破碎、制粒，回收再用。

2.2.4注射成形

本步工艺过程与塑料注射成型工艺过程在原理上是一致的，其设备条件也基本相同。

在注射成型过程中，混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料，并在适当的注射压力下注入模具中，成型出毛坯。

注射成型的毛坯的密度在微观上应均匀一致，从而使制品在烧结过程中均匀收缩。

控制注射温度、模具温度、注射压力、保压时间等成形参数对获得稳定的生坯重量至关重要。

要防止注射料中各组分的分离和偏析，否则将导致尺寸失控和畸变而报废。

2.2.5脱粘

成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘接剂，该过程称为脱粘。

脱粘工艺必须保证粘接剂从毛坯的不同部位沿着颗粒之间的微小通道逐渐地排出，而不降低毛坯的强度。

溶剂萃取部分粘接剂后，还要经过热脱粘除去剩余的粘接剂。

脱粘时要控制坯件中的碳含量和减少氧含量。

2.2.6烧结

烧结是在通有可控气氛的烧结炉中进行的。

MIM零件的高密度化是通过高的烧结温度和长的烧结时间来达到的，从而大大提高和改善零件材料的力学性能。

2.2.7后处理

对于尺寸要求较为精密的零件，需要进行必要的后处理。

本工序与常规金属制品的热处理工序相同。

3、MIM工艺特点

3.1MIM工艺与其它加工工艺的对比

3.1.1MIM与传统的粉末冶金（PM）的比较

MIM使用的原料粉末粒径在2－15µm,而传统粉末冶金的原粉粉末粒径大多在50__100µm。

MIM工艺的成品密度高，原因是使用微细粉末。

MIM工艺具有传统粉末冶金工艺的优点，但是形状上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的，传统粉末冶金限于模具的强度和填充密度，形状大多为二维圆柱型。

表一、MIM制程和传统粉末冶金法的比较

比较项目 制造工艺

MIM工艺

传统粉末冶金工艺

粉末粒径（µ）

2－15

50－100

相对密度（%）

95－98

80－85

产品重量（g）

小于或等于50

10－数百

产品形状

三维复杂形状

二维简单形状

机械性能

优

劣

3.1.2MIM与精密铸造的比较

在金属成形工艺中，压铸和精密铸造是可以成形三维复杂形状的零件，但压铸仅限于低熔点金属，而精密铸造（IC）限于合金钢、不锈钢、高温合金等高熔点金属及有色金属，对于难熔合金如硬质合金、高密度合金、金属陶瓷等却无能为力，这是IC的本质局限性，而且IC对于很小、很薄、大批量的零件生产是十分困难或不可行的。

IC产业化已成熟，发展的潜力有限。

MIM是新兴的工艺，将挤入IC大批量小零件的市场。

3.1.3MIM与传统机械加工的比较

传统机械加工法，近来靠自动化而提升其加工能力，在效率和精度上有极大的进步，但是基本的程序上仍脱不开逐步加工（车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等）完成零件形状的方式。

机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法，但是因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有些零件无法用机械加工完成。

相反的，MIM可以有效利用材料，形状自由度不受限制。

对于小型、高难度形状的精密零件的制造，MIM工艺比较机械加工而言，其成本较低且效率高，具有很强的竞争力。

MIM技术弥补了传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺憾，并非只与传统加工方法竞争，MIM技术可以在传统加工方法无法制作的零件领域发挥其特长。

其工艺特点与其它工艺的比较如下图：

表二、MIM工艺和其他金属加工工艺的比较

加工法

比较项目

MIM

精密铸造

传统粉末冶金

冷间锻造

机械加工

压铸

形状自由度

4

5

2

2

4

4

形状精巧度

5

4

4

5

5

4

精度

4

3

4

5

5

3

机械强度

4

4

2

5

5

1

材质适用自由度

5

4

5

2

3

2

模具费

3

4

3

1

5

3