金属注射成型综述要点

金属基复合材料注射成型工艺总结摘要金属注射成型（金属注射成型工艺）是一种成熟制造技术，是能够低成本高效益批量生产复杂零件的制造工艺。

这种独特处理方法能，使它对金属基复合材料的制造有吸引力。

在本文中，通过金属注射成型工艺制造金属基复合材料的研究和发展的状况进行总结，材料系统，制造方法，由此产生的材料特性和微观结构是主要的焦点。

此外，这种复合材料制造技术的不足在本文中也会介绍。

金属注射成型工艺工艺制备金属基复合材料的全部潜力有待探讨。

目录1. 介绍 (3)2. 金属基复合材料注射成型工艺 (4)2.1难熔金属基复合材料 (4)2.2 钛基复合材料 (6)2.3 金属化合物基复合材料 (6)2.4 钢基复合材料 (7)2.5双金属结构 (8)3.微注射成形 (9)4.总结 (10)1. 介绍粉末注射成型（PIM）是一种与塑料注塑成型相结合的成熟的制造技术。

粉末的能力冶金用于加工金属和陶瓷粉末（德国，1990年）。

PIM的过程通常包括四个步骤：混合，注塑成型，脱脂和烧结，如下图（图1）PIM技术的演变导致了许多变化，反映了不同的组合粉末，粘结剂，成型技术，脱脂路线，烧结做法。

金属注射成型，常用其简称金属注射成型工艺，是迄今为止使用最广泛的PIM的过程。

金属注射成型工艺吸引人的特点，非常有利于金属基复合材料的制造（MMC）或陶瓷基复合材料（CMC）。

虽然许多金属基复合材料具有独特的属性，但是无法正常实现制造工艺来实现材料，其商业用途往往受限于材料和制造成本。

通过采用金属注射成型工艺，使用复合材料的商业成本可显着降低。

在近年来，综合性的工作已进行到探索金属基复合材料的制造，并扩展到陶瓷基复合材料和部件。

金属注射成型工艺技术的复合材料制造公司甚至已建立并形成商业能力（德克尔，1989年，H. C. Starck的公司，2003年）。

最广泛的研究是PIM金属基复合材料，包括不锈钢钢，难熔金属，金属间化合物和钛合金。

金属粉末注射成型件的工艺及特点粉末注射成型工艺流程工艺中应着重说明的几点：1、金属粉末用细粉。

2、成型是用塑料模具成型，用的是塑料成型的原理。

3、烧结与传统粉末冶金烧结办法基本相同。

4、脱粘造成的工艺局限性。

* 粉末注射成型与其他工艺相比的特点1. 粉末注射成型与传统粉末冶金相比制造工艺 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5010－数百产品形状三维复杂形状二维简单形状机械性能优劣2. 粉末注射成型与精密铸造相比在金属成形工艺中，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. 粉末注射成型与传统机械加工相比较。

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。

4. 粉末注射成型与其他成型工艺比较总表加工法比较项目 MIM 精密铸造传统粉末冶金冷间锻造机械加工压口形状自由度45 2 2 4 4精度4 3 45 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量产性 5 2 5 5 3 5产品价格 3 2 4 5 2 4* 粉末注射成型工艺技术的优点MIM的工艺优点可归纳如下：⑴ MIM可以成形三维形状复杂的各种金属材料零件（只要这种材料能被制成细粉）。

金属粉末注射成型一．金属粉末注射成型的概念和原理粉末冶金不仅是一种材料制造技术, 而且其本身包含着材料的加工和处理, 它以少无切削的特点越来越受到重视, 并逐步形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论的完整体系。

现代粉末冶金技术不仅保持和大大发展了其原有的传统特点(如少无切削、少无偏析、均匀细晶、低耗、节能、节材、金属－非金属及金属高分子复合等) , 而且已发展成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件下工作材料、各种形状复杂的异型件的有效途径。

近年来, 粉末冶金技术最引人注目的进展, 莫过于粉末注射成型(MIM )迅速实现产业化, 并取得突破性进展。

[1]金属注射成型（Metal Injection Molding）,简称MIM，是传统的粉末冶金工艺与塑料成型工艺相结合的新工艺，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交叉的产物,是粉末冶金和精密陶瓷成型加工领域中的新技术，利用模具可注射成型, 快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件, 能够快速准确地将设计思想转变为为具有一定结构、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[2]。

其注射机理为:通过注射机将金属粉末与粘接剂的混合物以一定的温度，速度和压力注人充满模腔，经冷却定型出模得到一定形状、尺寸的预制件，再脱出预制件中的粘接剂并进行烧结，可得到具有一定机械性能的制件。

其成型工艺工艺流程如下：金属粉末，有机粘接剂→混料→成型→脱脂→烧结→后处理→成品。

二．金属粉末注射成型的工艺流程[3]2.1金属粉末的选择首先根据产品的技术要求和使用条件选择粉末的种类，然后决定粉末颗粒尺寸。

金属粉末注射成型所用的粉末颗粒尺寸一般在0.5～20μｍ；从理论上讲，粉末颗粒越细，比表面积也越大，颗粒之间的内聚力也越大，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有机粘接剂的选择由于有机粘接剂的作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料具有流变性和润滑性，因此粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。

金属粉末注射成型技术(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。

其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下(～150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。

与传统工艺相比，具有精度高、组织均匀、性能优异，生产成本低等特点，其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。

因此，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形技术”和“21世纪的成形技术”。

美国加州Parmatech公司于1973年发明，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并得到迅速推广。

特别是八十年代中期，这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增。

到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。

日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与MIM工业的推广，这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、大同特殊钢等。

目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司，其MIM工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。

到目前为止，全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作，MIM技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，被世界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向MIM技术金属粉末注射成型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，能够快速准确地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。

百科名片金属注射成形(Metal Injection Molding，简称MIM)是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术，众所周知，塑料注射成形技术低廉的价格生产各种复杂形状的制品，但塑料制品强度不高，为了改善其性能，可以在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。

近年来，这一想法已发展演变为最大限度地提高固体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。

这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形。

金属注射成形的基本工艺步骤是：首先是选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，然后在一定温度下采用适当的方法将粉末和粘结剂混合成均匀的喂料，经制粒后在注射成形，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品。

1.MIM粉末及制粉技术MIM对原料粉末要求较高，粉末的选择要有利于混炼、注射成形、脱脂和烧结，而这往往是相互矛盾的，对MIM原料粉末的研究包括：粉末形状、粒度和粒度组成、比表面等，表1中列出了最适合于MIM用的原料粉末的性质。

由于MIM原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，有的甚至达到传统PM 粉末价格的10倍，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.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菜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，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。

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。