金属粉末注射成型工艺讲解

新疆农业大学机械交通学院

2015-2016 学年一学期

《金属工艺学》课程论文 2015 年 12 月

班级机制136 学号220150038 姓名侯文娜

开课学院机械交通学院任课教师高泽斌成绩__________

金属粉末注射成型工艺概论

作者：侯文娜指导老师:高泽斌

摘要：金属注射成形时一种从塑料注射成形行业中引申出来的新型粉末冶金近净成型技术，这种新的粉末冶金成型方法称作金属注射成型。

关键词：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），而且已发展成为支取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件工作材料、各种形状复异型件的有效途径。近年来，粉末冶金技术最引人注目的发展，莫过于粉末注射成型（MIN）迅速实现产业化，并取得突破性进展。

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，利用磨具可注射成型，快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想转变为具有一定结构、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。

其注射机理为：通过注射将金属粉末与粘结剂的混合物以一定的温度，速度和压力注入充满模腔，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结剂并进行烧结，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：金属粉末注射成型工艺流程

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的较粗粉末。粉末的选择要有利于混炼、注射形成、脱脂和烧结，而这往往是互相矛盾的，对于MIM的原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，有的升值达到传统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超高压水雾化法、高压气体雾化法等。

2.2粘接剂；粘接剂是MIM技术的核心，在MIM中粘接剂具有增强流动性

以合适注射成形和位置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接剂，近年来整逐渐从单凭经验选择向根据对脱脂方法及对粘接剂功能的要求，有针对性地设计粘接剂体系的发展方向。粘接剂一般是由低分子组元与高分子组元再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，保持成型坯强度。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。通常采用的粘接剂组要有：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。

2.3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。这一工艺步骤目前已知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。MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完成的。混料温度不能太高，否则粘结剂可能发生分解或者由于粘度太低而发生粉末和粘结剂两相分离现象，至于剪切力的大小则依据混料方式的不用而变化。MIM常用的混料装置有双螺旋挤出机、Z形叶轮混料机、单螺旋桨挤出机、柱塞式挤出机、双行星婚恋及、双凸轮混料机等，这些混料装置都适合于制备粘度在1-1000Pa?s范围内的混合料。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。这样能防止低溶点组元的气化或者分解，分批加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩激增，减少设备损失。对于不同粒度粉末搭配时的加料方式，日本专利介绍：现将较粗的15-40μm水雾化粉加入粘结剂中，然后加入5-15μm粉，最后加入粉度≦5μm粉。这样得到的最终产品的收缩变化很少为了在粉末周围均匀涂覆一层粘接剂，还可以将金属粉末直接加入高熔点组元中，再加入低熔点组元，最后去除空气即可。如Anwar将PMIMA悬浮液直接加入到不锈钢粉末中混合，然后 PEG 水溶液加进去，干燥，然后边搅边去除空气。Oconnor采用溶剂混合先将SA与粉干混合再加入四氢呋喃溶剂，然后加入聚合物，四氢呋喃在受热中逸去后，再加入粉末混合，可得到均匀的喂料。

2.4注射成形；注射成形的目的是获得所需形状的无缺陷、颗粒均匀排由的MIM成形坯体。如图所示，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，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他一些方面存在很大差别，控制不得当则易产生各种缺陷。MIM产品可能的缺陷大部分是在注射成形步骤中形成，如裂纹、孔隙、焊缝、分层、粉末与粘接剂分离现象等。但这些缺陷经常是直至脱脂和烧结后由于注射时产生的应力被释放后才能发现，因此，注射成形工艺的控制对产品成品率和材料利用率非常关键。注射成形时缺陷控制问题基本可以分为二个方面，一个是成形温度、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扯到模具设计的问题，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磨具设计方面将可发挥重要的作用。

2.5脱脂：成型坯在烧结前必须去除体内所含有的粘结剂，该过程称为脱脂。脱脂工艺必须保证粘结剂从坯块的不同部位沿着颗粒之间的微小通道逐渐地排除，而不损坏成型坯的高强度。粘结剂的排除速率一般遵循一个扩散方程。如果粘结剂的排除速率过快，就会导致成型坯起泡、裂纹等缺陷。所以颗粒系统的粘结能必须大于粘结剂去除过程的破裂能。

2.6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空隙，使得MIM产品达到全致密或接近全致密化。金属注射成型技术中由于采用大量的粘接剂，所以烧结时收缩非常大，其线收缩率一般达到13%-25%，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型件，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进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型生产成本的重要途径，该技术是目前金属粉末注射成型研究的一个重要研究方面。MIM产品由于形状复杂，烧结收缩大，部分产品烧结完成后仍需烧结后处理，包括整形、热处理（渗碳、渗氮、碳-氮共渗等）便面处理（精磨、列子氮化、电镀、喷丸硬化等）。

三：工艺特点

3.1自身特点：

（1）；零部件几何形状的自由度高、制件各部分密度均匀、尺寸精度高，适用于制造集合父爱、精度及具有特殊要求的小型零件。（0.2g-200g）（2）：合金化灵活性好，对于过硬、过脆、难以切削的材料或原料铸造时有偏析或污染的零件，可降低制造成本。

（3）：产品质量稳定、性能可靠，制作的相对密度可达95%-98%，可进行渗碳、淬火、回火等处理。

（4）：加工零件的典型公差为±0.06mm/mm；批内公差可达±0.04mm/mm：二次加工可达0.02mm/mm。

（5）：制造工艺简单、身缠效率高，易于实现大批量、规模化生产。

3.2与其他加工工艺比：

(1)；MIM使用的原料粉末粒度直径为0.5-20μm，传统粉末冶金的原材料

粉末粒度为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，但形状自由度是传统粉末冶金所不能达到的。

（2）；出啊弄的精密铸造工艺作为一种制作复杂形状产品及有效的技术，近年使用陶心辅助可以完成狭缝、深孔穴的产品，但碍于陶心的强度以及铸液的流动性限制，该工艺仍有某些技术上的难题。一般而言，此工艺制造大、中型零件较为合适，而且精铸工艺材质受到一定限制。

（3）；压铸工艺适用于铝和锌合金等低溶点、铸流性好的材料，而MIM工艺合适各种材质。

（4）；精密锻造可以成型复杂零件，但不能成型三维复杂的小型零件，其产品的精度低，产品有局限。

（5）；传统机械加工法材料的有效利用率低，且形状的完成受限于设备与刀具，相反，MIM可以有效利用材料，形状自由度不受限制。

四：发展现状

4.1；国外概况：金属粉末注射成型工艺技术的开拓是美国的Parmatech公司。该公司的航天燃料专家Wiech博士于1973年发明了MIM技术。以Riverst 和Wiech与70年代发明的专利为起点，开始了金属粉末注射成型技术。Parmatech 于70年代末注射成型铌火箭喷嘴获得MPIF奖。但由于该技术的独特优点和先进，被美国结尾不对外扩散技术加以保密，知道1985年才向权直接公布这一技术，而这期间美国国内的MIM技术得以成熟并迅速发展成产业化。该项技术向世界纰漏后得到世界各国政府、学术界、企业界的广泛重视，并投入了大量人力物力和财力予以开发研究。其中日本在研究上十分积极而且表现突出，许多大型株式会社参与了MIM技术的工业化推展。目前日本有四十余家企业从事MIM制品生产，每家公司的利润都十分可观。德国BASF公司的Bloemacher于90年代初开发的MIM工艺成为MIM实现产业化的一个重大的突破。它采用聚醛树脂作为粘结剂，并在酸性气氛中快速催化脱脂，不行大大缩短了脱脂时间，而且这种催化脱脂能在低于粘结剂的软化温度下进行，避免液相的生成，有利于控制生坯的变形，保证了烧结后的尺寸精度。同时，由于利用了聚醛树脂极性连接金属粉末，故适合于多种粉末的注射。这种工艺不仅大大降低了生产成本。提高了生产率，并且可生产尺寸较大的零件和制品，扩大了MIM的应用范围，从而使MIM真正成为一种具有竞争力的PM近净成型技术。作为该项目技术的发明国美国。MIM技术已经广泛的应用于航天、摩托车、汽车、医疗器械、食品器械、计算机、通信设备、五金工具、仪器仪表、钟表等各个制造行业，MIM企业也因此转了个盆满钵满。据粉末冶金协会粗略统计和预测全球MIM产品的销量正在以每年30%-40%的速度递增。

4.2；国内状况；中国MIM技术的产业化发展始于八十年代末，从事研究开发的单位不足10家，虽然粘结剂各有不同，但都取得了可喜的成果，有的已经达到了国际先进水平。而在MIM技术的应用及产业化方面与国外相比存在一定的差距。金属粉末射出成形在中国的发展，可以说受惠于手机产业的带动，从2009年开始整个行业便扶摇直上，尤其带了2011年中后，更因为受到美商苹果计算机与韩商三星电子两家的商品竞争，在手持装置中大量采用MIM零件，是过去从未见到的热潮。当然，其他方面的应用，MIM技术和产品更是不遑多让，包含；汽车燃料喷射系统、航空器的侦测系统（高空恶略环境侦测如；温度、高度与空气氧气浓度）、乐器零组件、电子用散热模块与热管密封模块、电子连接器工具机零件、光纤接头、喷雾嘴、硬式磁盘驱动器零件、药用容器与装置、电动手工具零件、泵浦磨耗件、外科医疗器械与运动器材、这些零件都是MIM逐步拓展的

市场。我们可以从台湾与大陆MIM逐步拓展的市场。我们可以从台湾与大陆的MIM制造商增加速度来看，从2009年不到50家，到2013年，在突破100家的速度，平均机台数量至少达到12:4=射出成形机台数：烧结炉线数，甚至更高的，这些惊人的发展以为着MIM行业的正在中国快速崛起。

4.3；现行国际与国内MIM工艺流程演进；现行中国的MIM行业受到早起BASF 的射料影响，酸脱催化烧结的方式一致难有突破。主要在于专用材料的调整性几乎其微，这是国际上的主流虽然一致，但缺乏了弹性将导致中国MIM产业无法创兴。索性BASF的催化拖粘专利已经到期， BASF愿意在特定合约下提供更低价格的原料，加上国内中南大学与华南理工的研究突破，在网络上公布了几篇研究报告，以塑基配方（相仿于BASF配方）也渐渐被应用，我们可以说目前中国境内的MIM技术应该是世界的前锋。同时，因为世界工厂的地位，MIM产品结合其他手段的二次处理和加工，更是大大的向前迈进，这是很有趣的技术整合，以MIM制作近净型的精坯，随后加以冲压、切边、整形、抛光甚至激光蚀刻等等，有许多令人惊艳的成绩。因此，我认为中国引领世界MIM技术的潮流，成为MIM 混合式整合技术，大大提升金属零件加工的效率，以及节省大量能源而努力。

五；金属注射成形作为一种新型的金属部件近净形成技术，近年来得到了飞速的发展，其特点是；一方面，新的制粉方法、新的粘结剂体系、新的工业不断涌现，另一方面，该技术产业化过程及其迅速，全球MIM产品的销售量年增长率一致保持在20%-40%。今后，MIM技术研究和发展的主要方向

（1）；开发高效、低成本的适合MIM工艺的金属粉末生产技术；

（2）；简历粘结剂设计基本原理和数据库，研究开发环境适应性更好、工艺性更好的新型粘结剂体系；

（3）；简历注射成型过程流动和充模过程计算机模拟与仿真技术，为模具和模架设计奠定理论基础

六、金属注射成形技术的发展方向近年来金属注射成形技术主要朝两个方向发展；使用材料体系的发展，满足独特的粘结剂及脱脂技术而开发的高可靠性生产装备。表现为如下几个特点：

（1）材料体系的多方向拓展。注射成型技术是比较理想的、能够经济地成形、接近最终需要形状，烧结后需少量或不需要后续加工的近净成形技术，这在精密陶瓷化的工业化生产应用中间的愈来愈重要。在精密陶瓷的生产方面主要应用到碳化物、金属陶瓷、无机非金属陶瓷、氧化物陶瓷、金属间化合物等方面。以氧化锆陶瓷光纤插针为例，采用注射成形技术制备生坯可以大大缩短后续加工时间。由于在模腔中成形的毛坯已经带有一定精度的通孔，后续的研磨工艺减少到挤压成形的三分之一到四分之一，从而使生产效率提高，生产成本大幅度降低。

（2）粘结剂多样化及脱脂技术的多途径化。以醋酸纤维脂、聚乙二醇聚合物、丙烯酸聚合物、琼脂为基体的诸多粘结剂体系得到进一步的发展应用。计算

机辅助控制热脱脂技术、溶剂脱脂技术、催化脱脂技术，以及冷冻干燥技术、微波辅助干燥技术都被用于粘结剂的脱脂研究。而这些技术的成功应用，一方面极大的缩短了脱脂时间（从数天到几个小时）,另一方面也实现了对脱脂过程中容易产生易挥发产物的聚合物分解副反应的控制，从而更有效地消除了脱脂过程中缺陷的形成。

（3）更先进、控制更精确的装备。以计算机精密控制注射成形机及相关在线质量监测控制系统的研究和计算机辅助脱脂关键装备技术的开发是目前及今后关注的重点方向。成型设备如粉末同步注射成形机，利用控制协调的双筒注射剂生产复合材料零部件。可以预见，随着人们对金属注射成形的进一步研究、开发和应用，MIM技术将在不远的将来真正成为一种可以与机加工、精密铸造、压制/烧结工艺平行发展的一种具有吸引力的近净成型技术，会被越来越多的零件设计人员所了解和接受，满足国家通讯、器械、医疗、航空航天等行业等领域对高性能异型关键部件的需求将我国的零部件加工制造业提高到一个崭新的水平。

七、研究展望：

（1）；MIM技术走产业化道路；

MIM技术实际上是塑料工艺与传统粉末冶金相结合的全新技术，此工艺可称为高新技术与传统产业的合理嫁接，由于此工艺对小型，精密复杂零件来讲极大的提高了生产效率，降低了成本。有效地利用原材料。无环境污染，已经引起了政府的高度重视，属于国家扶持的高新技术范畴。国际著名公司来我国采购越来越多。无疑中国将成为国际金属部件加工的集散地，这为MIM产品的出口创汇创造了条件和市场空间。同时随着高新技术的不断发展和未来产品的小型零部件加工快速发展的时期。中国汽车行业的发展和粉末冶金件在汽车部件市场大显身手。综上所述，MIM技术作为新兴制造业最为活跃的前沿技术，被誉为世界粉末冶金行业开拓性技术，代表着粉末冶金的发展方向，在中国必将迅速发展。

（2）；发展方向；

MIM是一种难成行小型材料制品的成型技术，为新产品开发，新材料研制提供了又一途径，不断开发的原料粉末的制造方法。新的粘结剂种类、配方及相关的流变学等基础研究，改进工艺流程、降低成本，专用设备的国产化等，是MIM技术发展的方向。

参考文献：（1）；熊运昌，杨萍，丁文伟金属粉末注射成型技术及应用新技术新工艺＂热加工技术，2003（3）：34-36

（2）；齐贵亮注射成型新技术

（3）；范国良金属粉末热流道注射成型技术模具工业，2005（7）293:37-38

（4）；陈勇军，左孝青，史庆南，王茗，吴新光金属粉末增塑挤压与注射成型云南冶金2003（32）1:42-46

（5）；夏玉海，谭志强，叶健，王晓文，郭忠诚金属注射成型技术（MIM）及产业化讨论专论与综述2003

（6）；马洪芳，刘志宝，金属注射成型用水溶性粘结剂的研究实验与 228.248

（7）；华林，毛华杰，赵仲治金属注射成型充模流动分析热加工工艺

一文看懂金属注射成型(MIM)常用材料

一文看懂金属注射成型（MIM）常用材料 一金属注射成型简介 金属注射成型（Metal Injection Molding，MIM）是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。该技术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：将各种微细金属粉末（一般小于20μm）按一定的比例与预设粘结剂，制成具有流变特性的喂料，通过注射机注入模具型腔成型出零件毛坯，毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后，即可得到各种金属零部件。流程图如下：二理想的MIM金属粉末什么样？ 粉末粒度、振实密度和颗粒形状是决定粉末能否成功用于MIM工艺的关键性能指标。MIM工艺要求原料粉末很细(～10μm) , 以保证均匀的分散度、良好的流变性能和较大的烧结速率。金属粉末微观结构（*2500倍） 理想的MIM 用粉末为：粉末粒度2～8μm ；松装密度 40 %～50 % ；振实密度50 %以上；粉末颗粒为近球形、比表面大。目前，MIM金属粉末原料包括铁、镍、钛、不锈钢、贵金属、超合金等多种材料。同时更在向多样化发展，例如结构材料、功能材料、磁性材料等。生产MIM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、

等离子体雾化法以及层流雾化法。不同的粉末制备技术对粉末的粒度、颗粒形状、微观结构、化学性质、制造成本等都有不同的影响。 雾化制粉图片来源Lemtech MIM金属粉末相关企业如下：Sandvik(山特维克)Epson ATMIX日本太平洋卡彭特特种金属(常熟)有限公司湖南恒基粉末科技有限责任公司江西悦安超细金属有限公司中泰合金材料有限公司江苏天一超细金属粉末有限公司广州有色金属研究院晋江市中和特种粉末材料公司浙江泰堡金属制品有限公司玉溪大红山矿业有限公司粉末冶金科技分公司苏州豪昇粉末五金制品有限公司深圳威泰克斯粉末冶金股份有限公司深圳市铂科新材料股份有限公司大陆塑天实业有限公司昆山纳诺新材料科技有限公司晋江市中和特种磁性材料有限公司湖南宁乡吉唯信金属粉体有限公司飞而康快速制造科技有限责任公司秦皇岛市雅豪新材料科技有限公司东莞市顶鑫不锈钢公司石家庄利德粉末材料有限责任公司湖州慧金材料科技有限公司大同特殊钢(上海)有限公司广东鸿海金属材料有限公司安泰科技粉末与制品分公司东莞市酬勤包装制品有限公司绵阳西磁新材料有限公司………… 三MIM如何选择粘结剂？ 图：小尺寸工件对粘结剂稳定性的要求越来越高图片来源Makepolo

MIM金属粉末注射成形工艺介绍与对比

1 一、MIM 概念及工艺流程 金属粉末注射成形是传统粉末冶金技术与塑料注射成形技术相结合的高新技术，是小型复杂零部件成形工艺的一场革命。它将适用的技术粉末与粘合剂均匀混合成具有流变性的喂料，在注射机上注射成形，获得的毛坯经脱脂处理后烧结致密化为成品，必要时还可以进行后处理 生产工艺流程如下 配料→混炼→造粒→注射成形→化学萃取→高温脱粘→烧结→后处理→成品 二、MIM 技术特点 金属粉末注射成形结合了粉末冶金与塑料注射成形两大技术的优点，突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制，同时利用塑料注射成形技术能大批量、高效率生产具有复杂形状的零件：如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台、键销、加强筋板，表面滚花等 ·MIM 技术的优点 a.直接成形几何形状复杂的零件，通常重量0.1~200g b.表面光洁度好、精度高，典型公差为±0.05mm c.合金化灵活性好，材料适用范围广，制品致密度达95%~99%，内部组织均匀，无内应力和偏析 d.生产自动化程度高，无污染，可实现连续大批量清洁生产 ·MIM 与精密铸造成形能力的比较 ·MIM 与其他成形工艺的比较

三、MIM常用材质 四、几种MIM材料的基本性能 五、MIM产品典型应用领域 航空航天业：机翼铰链、火箭喷嘴、导弹尾翼、涡轮叶片芯子等 汽车业：安全气囊组件、点火控制锁部件、涡轮增压器转子、座椅部件、刹车装置部件等 电子业：磁盘驱动器部件、电缆连接器、电子封装件、手机振子、计算机打印头等 军工业：地雷转子、枪扳机、穿甲弹心、准星座、集束箭弹小弹等 日用品：表壳、表带、表扣、高尔夫球头和球座、缝纫机零件、电动玩具零件等 机械行业：异形铣刀、切削工具、电动工具部件、微型齿轮、铰链等 医疗器械：牙矫形架、剪刀、镊子、手术刀等 六、适合材质 不锈钢Fe合金Fe-Ni-Co合金钨钛合金工具钢高速钢硬质合金氧化铝氧化锆 2

金属注射成型综述要点

金属注射成型综述要点

河南工程学院 《机械工程材料与成形工艺》考查课 专业论文 金属注射成型 学生姓名： 学院： 专业班级： 专业课程： 任课教师： 201 年月日

摘要 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。 关键词：金属注射成形粘结剂脱脂烧制

一、金属粉末注射成型的发展现状及现状 1. 国外概况 金属粉末注射成型工艺技术的开拓者是美国的Parmatech公司。该公司的航天燃料专家Wiech博士于1973年发明了MIM技术。以Riverst和Wiech于70年代发明的专利为起点，开始了金属粉末注射成形技术。Parmatech于70年代末注射成型铌火箭喷嘴获得MPIF 奖。但由于该技术的独特优点和先进性，被美国列为不对外扩散技术加以保密，直到1985年才向全世界公布这一技术，而在这期间美国国内的MIM技术得以成熟并迅速发展形成产业化。该项技术向世界披露后得到世界各国政府、学术界、企业界的广泛重视，并投入了大量人力物力和财力予以开发研究。其中日本在研究上十分积极而且表现突出，许多大型株式会社参与了MIM技术的工业化推展。目前日本有四十余家企业从事MIM制品的生产，每家公司的利润都十分可观。2000年世界粉末冶金会议在日本召开，并专门设立了MIM技术论坛。继日本快速发展之后，台湾、韩国、新加坡、欧洲和南美的MIM 产业也雨后春笋般的发展起来，其中德国的BASF公司以其独特的黏结剂配方成立了专门的MIM产品喂料生产线，在全世界范围内进行技术辅导和喂料的销售，获得了较大的商业利润。 德国BASF公司的Bloemacher于90年代初开发的MIM工艺成为MIM实现产业化的一个重大突破。它采用聚醛树脂作为粘结剂,并在酸性气氛中快速催化脱脂,不仅大大缩短了脱脂时间,而且这种催化脱脂能在低于粘结剂的软化温度下进行,避免了液相的生成,有利于

金属粉末注射成型工艺讲解

新疆农业大学机械交通学院 2015-2016 学年一学期 《金属工艺学》课程论文 2015 年 12 月 班级机制136 学号220150038 姓名侯文娜 开课学院机械交通学院任课教师高泽斌成绩__________

金属粉末注射成型工艺概论 作者：侯文娜指导老师:高泽斌 摘要：金属注射成形时一种从塑料注射成形行业中引申出来的新型粉末冶金近净成型技术，这种新的粉末冶金成型方法称作金属注射成型。 关键词：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），而且已发展成为支取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件工作材料、各种形状复异型件的有效途径。近年来，粉末冶金技术最引人注目的发展，莫过于粉末注射成型（MIN）迅速实现产业化，并取得突破性进展。 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，利用磨具可注射成型，快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想转变为具有一定结构、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。 其注射机理为：通过注射将金属粉末与粘结剂的混合物以一定的温度，速度和压力注入充满模腔，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结剂并进行烧结，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：金属粉末注射成型工艺流程 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的较粗粉末。粉末的选择要有利于混炼、注射形成、脱脂和烧结，而这往往是互相矛盾的，对于MIM的原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，有的升值达到传统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超高压水雾化法、高压气体雾化法等。 2.2粘接剂；粘接剂是MIM技术的核心，在MIM中粘接剂具有增强流动性

MIM(金属粉末注塑成型)技术介绍

MIM(金属粉末注塑成型)技术介绍 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种全新的金属零部件近净成形加工技术，是近年来粉末冶金学科和工业领域中发展十分迅猛的一项高新技术。MIM的工艺步骤是：首先选取符合MIM要求的金属粉末与有机粘结剂在一定温度条件下采用适当的方法混合成均匀的喂料，然后经制粒后在加热塑化状态下用注射成形机注入模具型腔内获得成形坯，再经过化学或溶剂萃取的方法脱脂处理，最后经烧结致密化得到最终产品。 MIM产品的特点： 1、零部件几何形状的自由度高，能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属零部件; 2、MIM产品密度均匀、光洁度好，表面粗糙度可达到Ra 0.80～1.6μm，重量范围在0.1～200g。尺寸精度高（±0.1%～±0.3%），一般无需后续加工; 3、适用材料范围宽，应用领域广，原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可实现连续大批量生产; 4、产品质量稳定、性能可靠，制品的相对密度可达95%～99%，可进行渗碳、淬火、回火等热处理。产品强度、硬度、延伸率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀; 国际上普遍认为MIM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“21世纪最热门的零部件的成形技术”。 MIM技术优势

MIM 与传统粉末冶金相对比 MIM可以制造复杂形状的产品，避免更多的二次机加工。 MIM 产品密度高、耐蚀性好、强度高、延展性好。 MIM 可以将2个或更多PM产品组合成一个MIM产品，节省材料和工序。MIM与机械加工相对比 MIM 设计可以节省材料、降低重量。 MIM 可以将注射后的浇口料重复破碎使用，不影响产品性能，材料利用率高。 MIM通过模具一次成形复杂产品，避免多道加工工序。 MIM可以制造难以机械加工材料的复杂形状零件。 MIM 与精密铸造相对比 MIM 可以制造薄壁产品，最薄可以做到0.2mm。 MIM 产品表面粗糙度更好。 MIM更适宜制细盲孔和通孔。 MIM 大大减少了二次机加工的工作量。 MIM可以快速的大批量、低成本制造小型零件。 MIM材料范围 常用MIM材料应用领域：

金属粉末注射成型技术

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文件编号：KG-AO-3132-56 金属粉末注射成型技术 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 金属粉末注射成型技术(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)是将现代塑料喷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℃)用喷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

金属注射成型MIM

金属注射成型MIM(metal injection molding) MIM技术的特点 MM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。MM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽，外螺纹，锥形外表面，交叉孔盲孔，凹台与键销，加强筋板，表面滚花等等，具有以上特征的零件都是无法用常规粉末冶金方法得到的。 由于通过MM制造的零件几乎不需要再进行机加工，所以减少了材料的消耗，因此在所要求生产的复杂形状零件数量高于一定值时，MM就会比机加工方法更为经济。图1给出了MM零件的生产量对成本的影响。可以看出，重4.5g的零件的每件生产成本，年产250000件时为$1.4，年产3000000件以上时降为$0.2。此图还指出零件尺寸对成本的影响——零件越大，250000件与3000000件之间的成本差就越小。 另一典型的与MM竞争的工艺是精密铸造，表1比较了这两种工艺制造的零件的特点，在许多方面，MM 都具有较大的优势。但这不足以说明全部问题，许多由MM制造的形状是其它途径无法得到的。 MM和精密铸造成形能力的比较 特点精密铸造 MIM 最小孔直径 2mm 0.4mm 2mm直径的盲孔最大深度2mm 20mm 最小壁厚2mm <1mm 最大壁厚无限制 10mm 4mm直径的公差±0.2mm ±0.06mm 表面粗糙度（Ra）5un 1um MIM技术的主要特点:MIM技术可以低成本地生产复杂形状的高性能产品。MM技术由于采用大量的粘结剂作为增强流动的手段，所以可以像塑料工业中一样任意成形各种复杂形状的金属零件，这是传统粉末冶金模压工艺不可能达到的。而且由于注射成形是一种近净成形工艺，基本上不需要后续加工，使零件制造成本大大降低，以前需要几十道机加工工序的零件可以一次成形获得。另外，由于注射成形时流动充填模腔的均匀性，使得MM产品各处密度均匀，避免了PM模压工艺中不可避免的密度不均匀性，且由于采用细粉，产品烧结后可达到很高的密度。因而，MM产品的力学性能一般都优于模压和精密铸造产品。因此，MM技术被认为是“当今最热门的零部件成形技术”。

金属成型新工艺：MIM(金属粉末注射成型)工艺详细介绍

金属成型新工艺：MIM（金属粉末注射成型）工艺详细介绍 小编备注：结合国内目前MIM现状补充了一些资料。转载请注明文章来源：金属注射成型网https://www.wendangku.net/doc/1618081653.html, 1 MIM是一种近净成形金属加工成型工艺 MIM (Metal injection Molding )是金属注射成形的简称。是将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选金属粉末与粘结剂进行混炼，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状胚料，然后通过高温烧结，得到具有强度的金属零件。 2 MIM工艺流程步骤 MIM流程结合了注塑成型设计的灵活性和精密金属的高强度和整体性，来实现极度复杂几何部件的低成本解决方案。MIM流程分为四个独特加工步骤（混合、成型、脱脂和烧结）来实现零部件的生产，针对产品特性决定是否需要进一步的机械加工或进行表面处理. 混合

精细金属粉末和热塑性塑料、石蜡粘结剂按照精确比例进行混合。混合过程在一个专门的混合设备中进行，加热到一定的温度使粘结剂熔化。大部分情况使用机械进行混合，直到金属粉末颗粒均匀地涂上粘结剂冷却后，形成颗粒状（称为原料），这些颗粒能够被注入模腔。 CNPIM备注：混炼是MIM工艺中非常重要的一道工序。目前混炼有几种体系，不同的添加剂，后面对应需要不同的脱脂方法将添加剂去除。最常用的蜡基和塑基，分别对应热脱脂和催化脱脂。 成型 注射成型的设备和技术与注塑成型是相似的。颗粒状的原料被送入机器加热并在高压下注入模腔。这个环节形成（green part）冷却后脱模，只有在大约200°c的条件下使粘结剂熔化（与金属粉末充分融合），上述整个过程才能进行，模具可以设计为多腔以提高生产率。模腔尺寸设计要考虑金属部件烧结过程中产生的收缩。每种材料的收缩变化是精确的、已知的。 脱脂

MIM金属粉末注塑成型技术介绍

MIM(金属粉末注塑成型)技术介绍 ?????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种全新的金属零部件近净成形加工技术，是近年来粉末冶金学科和工业领域中发展十分迅猛的一项高新技术。MIM的工艺步骤是：首先选取符合MIM要求的金属粉末与有机粘结剂在一定温度条件下采用适当的方法混合成均匀的喂料，然后经制粒后在加热塑化状态下用注射成形机注入模具型腔内获得成形坯，再经过化学或溶剂萃取的方法脱脂处理，最后经烧结致密化得到最终产品。? MIM产品的特点：? ????1、零部件几何形状的自由度高，能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属零部件;? ????2、MIM产品密度均匀、光洁度好，表面粗糙度可达到Ra0.80～1.6μm，重量范围在0.1～200g。尺寸精度高（±0.1%～±0.3%），一般无需后续加工;?? ????3、适用材料范围宽，应用领域广，原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可实现连续大批量生产;? ????4、产品质量稳定、性能可靠，制品的相对密度可达95%～99%，可进行渗碳、淬火、回火等热处理。产品强度、硬度、延伸率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀;? 国际上普遍认为MIM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“21世纪最热门的零部件的成形技术”。?

MIM与传统粉末冶金相对比? ?MIM可以制造复杂形状的产品，避免更多的二次机加工。? ?MIM产品密度高、耐蚀性好、强度高、延展性好。? ?MIM可以将2个或更多PM产品组合成一个MIM产品，节省材料和工序。? MIM与机械加工相对比? ??MIM设计可以节省材料、降低重量。 ???MIM可以将注射后的浇口料重复破碎使用，不影响产品性能，材料利用率高。???MIM通过模具一次成形复杂产品，避免多道加工工序。 ???MIM可以制造难以机械加工材料的复杂形状零件。? MIM与精密铸造相对比? ?MIM可以制造薄壁产品，最薄可以做到0.2mm。? ?MIM产品表面粗糙度更好。? ?MIM更适宜制细盲孔和通孔。? ?MIM大大减少了二次机加工的工作量。? ?MIM可以快速的大批量、低成本制造小型零件。? MIM材料范围 常用MIM材料应用领域：?

Hinge部件工艺_金属粉末注射成形

金属粉末注射成形（MIM） 作者: yowelu 时间: 2009-9-8 11:58 一套完美的转轴和铰链总成部件，是由多个关键零组件互相密切配合而成，其中涉及到诸如扭力、寿命试验、耐震测试、落地测试、材料性能、零组件制造工艺的选择等各项性能要求，我认为在以上各项中，尤其以零组件的材质与制造工艺的选择尤为重要，材质可以保证一定的机械性能，而合适的制造工艺即可以经济的进行大批量生产，又可以保证零件的高精度。在这里，我要着重介绍转轴核心零件的制造工艺--金属粉末注射成形（Metal Injection Molding,简称MIM)，MIM近年已发展为粉末冶金中重要的一环并稳定地成长，是一种结合了塑料注射及粉末冶金优点的成型技术，此制程将微细的金属粉末与高分子黏结剂混合加热后，得到具流动性的射料，再经由注射机的注射成型，获得的成形坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最终成品，即可以自动化、大量地生产尺寸精密、且具三维形状复杂的小型工件；此制程大大的减少了传统金属加工的繁复程序与成本费用，因此在某些工业应用上具有一定的竞争优势，目前已广泛应用于机械、电子、通讯、汽车、钟表、光电、武器、医疗器械…

MIM工艺设计指南: 与其他加工工艺比较: 与其他制程相对成本分析

MIM制程： 金属粉末射出成形 (Metal Injection Molding,简称MIM)近年已发展为粉末冶金产业中重要之一环并稳定地成长，是一种结合了塑胶射出及粉末冶金优点之近淨成形技术，被誉为“国际最热门的金属零部件制备技术”之一。此制程将极微细之金属粉末与有机黏结剂混炼加热后，得到具有流动性之射料，经由射出机射入模具中成形，成形后的生胚，需经过脱脂的过程把先前混入的黏结剂脱除，再经由真空烧结后即可得到密度95％以上之高致密度、高强度的产品。MIM的产品极为适用于精密复杂机械零件或高附加价值的外观产品上。此外MIM制程大大的减少传统金属加工的繁复程序与成本费用，因批次生产之方式大大提高了生产效率并有效地降低了量产时的成本。 MIM制品： MIM制程在金属材料体系中广泛适用，原则上可以制成粉末的金属材料都可以用于MIM 制程，但低熔点金属（如：铝、镁、锌等）常用于压铸。目前上海三展新材料科技有限公司不但拥有专业研发设计能力，还具备了量产的纯熟制造技术，尤其在不锈钢系列、铁系合金等两大材料的量产能力与品质，皆能获得客户满意与信赖，更可以随时接单、量产，提供客户客制化的服务。 1、MIM技术具有塑胶注射工艺容易制备三维结构复杂的金属零部件的优点，可以实现多个简单零件一体化。如图示： 2、MIM技术可方便的采用一模多穴模具，成形效率高，模具使用寿命长，更换调整模具方便快捷，特别适合于大批量生产，产品性能一致性好，注射料可反复利用，材料利用率达98%以上，从而大大提高了生产效率降低了生产成本。 3、MIM技术使用极微细的金属粉末（粒径：0.5~20μm），注射毛坯经由液相烧结收缩致密化得到的最终零件理论密度可达95%以上，尺寸精度高，可以与锻造、铸造、机加工等材料相媲美，特别是动力学性能优良；最终零件各部位的密度一致，即各向同性，具有极佳的表面光洁度。 选择何种金属成形加工工艺，零件的复杂性和生产产量是两个主要决定因素。MIM技术在高精确度、三维结构复杂度和量产性上独占优势。对于零件设计者，应尽可能考虑减

金属、高分子、陶瓷材料加工成型方法

金属材料、高分子材料、陶瓷材料的成型制备方法 金属材料加工成型方法 金属材料成型工艺有以下几种 一、金属液态成型也叫铸造。它是将熔融的金属液体浇注到与零件形状相对应的铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或零件的工艺过程。 铸造加工的特点：1.适应性强2.成本低廉3.铸造组织存在一定缺陷4.工艺过程较难控制铸造方法分为砂型铸造、特殊铸造 I、砂型铸造：用型砂做铸型的铸造方法，使用率90% 砂型铸件的结构设计应注意 1、力求外形简单，轮廓平直，只需一个分型面 2、力求铸件的内腔铸造时，型芯数目最少，方便装配、清理、排气 3、起模方向应设计结构斜度 4、铸件应有合理的壁厚 5、力求铸件壁厚均匀，防止局部积聚变形，造成裂纹、缩孔、缩松等缺陷 6、尽量避免铸件中有过大的水平面，防止由于横截面突然增大，导致金属液面上升缓慢，致使型腔顶部受到长时间烘烤，造成夹砂缺陷、产生气孔等；将平面改为倾斜面 II、特种铸造 特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法，包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造等。 ①熔模铸造（失蜡铸造）：在蜡模表面包以造型材料，待其硬化，将其中的蜡模熔去，从而获得无分型面的铸型的铸造方法。 基本过程：蜡模制造→结壳→脱蜡→造型→焙烧→浇铸→落砂清理 熔模铸造（失蜡铸造）的特点 a、铸件的精度高且表面光洁。 b、适用于各种铸造合金铸件，尤其是高熔点及难切削的合金的铸造。 c、熔模铸件的形状可以比较复杂，最小孔径0.5mm，壁厚0.3mm。 d、铸件的重量不宜太大，一般<=25kg,最大80kg左右。 e、工艺过程复杂，不易控制，使用和消耗的材料较贵，适用于形状复杂、精度较高或难以机加工的小型零件，如发动机叶片和叶轮等。 ②金属型铸造：金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。 金属性铸造的优缺点 可以“一型多铸”，铸件的力学性能提高，金属型铸件的冷却速度较快、组织比较致密铸件精度较高，可以少加工或不加工。 但是，成本高、周期长；铸造透气性差、无退让性，易产生冷隔、浇不足、裂纹等缺陷；铸件熔点不宜太高，重量也不宜太大。

金属粉末注射成型技术.

金属粉末注射成型(Metal Powder Injection Molding,简称MIM技术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门新型粉末冶金近净成形技术。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℃用注射成型机注入模腔内固化成型,然后用化学或热分解的方法将成型坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比,MIM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。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”。 MIM技术由美国加州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,并使其得到迅速推广,特别是在八十年代中期该技术实现产业化以来,更获得了突飞猛进的发展,产量每年都以惊人速度递增。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工艺的推广应用,这些公司包括太平洋金属、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产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。MIM技术已成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域,是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。 金属粉末注射成型技术是塑料成型工艺学、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。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材质不均匀、机械性能低、薄壁成型困难、结构复杂等缺点,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。

金属注射成型综述要点

河南工程学院 《机械工程材料与成形工艺》考查课 专业论文 金属注射成型 学生姓名： 学院： 专业班级： 专业课程： 任课教师： 201 年月日

摘要 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。 关键词：金属注射成形粘结剂脱脂烧制

一、金属粉末注射成型的发展现状及现状 1. 国外概况 金属粉末注射成型工艺技术的开拓者是美国的Parmatech公司。该公司的航天燃料专家Wiech博士于1973年发明了MIM技术。以Riverst和Wiech于70年代发明的专利为起点，开始了金属粉末注射成形技术。Parmatech于70年代末注射成型铌火箭喷嘴获得MPIF 奖。但由于该技术的独特优点和先进性，被美国列为不对外扩散技术加以保密，直到1985年才向全世界公布这一技术，而在这期间美国国内的MIM技术得以成熟并迅速发展形成产业化。该项技术向世界披露后得到世界各国政府、学术界、企业界的广泛重视，并投入了大量人力物力和财力予以开发研究。其中日本在研究上十分积极而且表现突出，许多大型株式会社参与了MIM技术的工业化推展。目前日本有四十余家企业从事MIM制品的生产，每家公司的利润都十分可观。2000年世界粉末冶金会议在日本召开，并专门设立了MIM技术论坛。继日本快速发展之后，台湾、韩国、新加坡、欧洲和南美的MIM产业也雨后春笋般的发展起来，其中德国的BASF公司以其独特的黏结剂配方成立了专门的MIM产品喂料生产线，在全世界范围内进行技术辅导和喂料的销售，获得了较大的商业利润。 德国BASF公司的Bloemacher于90年代初开发的MIM工艺成为MIM实现产业化的一个重大突破。它采用聚醛树脂作为粘结剂,并在酸性气氛中快速催化脱脂,不仅大大缩短了脱脂时间,而且这种催化脱脂能在低于粘结剂的软化温度下进行,避免了液相的生成,有利于

金属注射成形介绍

金属注射成形介绍 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。 1.1羰基法 MIM最早使用的粉末是羰基法生产的，美国GAF化学公司采用较粗的海绵铁粉作原料，制粒后在350度氢气中退火活化，然后置于反应器中，铁粒暴露在循环的CO中，气体压力为6OPMa，温度160度，铁与CO发生反应，得到气态的Fe(CO)5,并加以冷凝收集，接下来，使Fe(CO)5蒸发通过一个垂直的反应塔，反应塔加热到300度，在催化剂NH3作用下， Fe(CO)5在塔顶部分解为Fe和CO气体，将沉积的铁粉聚集体球磨，得到符合要求的成品

金属粉末注射成型技术

金属粉末注射成型技术 金属粉末注射成型技术(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)是将现代塑料喷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℃)用喷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。 金属粉末喷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，利用模具可喷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。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、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。工艺流程粘结剂→混炼→喷射成形→脱脂→烧结→后处理 粉末金属粉末 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。有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在喷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的载体。因此，粘拉选择是整个粉末喷射成型的关键。对有机粘接剂要求： 1.用量少，用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；

金属粉末注射成型工艺特殊过程控制要求

金属粉末注射成型工艺（MIN）特殊过程控制要求一、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），而且已发展成为支取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件工作材料、各种形状复异型件的有效途径。近年来，粉末冶金技术最引人注目的发展，莫过于粉末注射成型（MIN）迅速实现产业化，并取得突破性进展。 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，利用磨具可注射成型，快速制造高密度、高精度、复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想转变为具有一定结构、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。 其注射机理为：通过注射将金属粉末与粘结剂的混合物以一定的温度，速度和压力注入充满模腔，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结剂并进行烧结，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、金属粉末注射成型工艺流程及其特殊过程控制要求 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的较粗粉末。粉末的选择要有利于混炼、注射形成、脱脂和烧结，而这往往是互相矛盾的，对于MIM的原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高，有的升值达到传统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超高压水雾化法、高压气体雾化法等。 2、粘接剂；粘接剂是MIM技术的核心，在MIM中粘接剂具有增强流动性以合适注射成形和位置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接剂，近年来逐渐从单凭经验选择向根据对脱脂方法及对粘接剂功能的要求，有针对性地设计粘接剂体系的发展方向。粘接剂一般是由低分子组元与高分子组元再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，保持成型坯强度。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。通常采用的粘接剂组要有：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。这一工艺步骤目前已知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。MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完成的。混料温度不能太高，否则粘结剂可能发生分解或者由于粘度太低而发生粉末和粘结剂两相分离现象，

材料成型工艺 (2)

问答题 1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大？为什么？ 2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么？ 3、铸造应力产生的主要原因是什么？有何危害？消除铸造应力的方法有哪些？ 4．试讨论什么是合金的流动性及充形能力？ 5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系？ 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？ 8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点？他们各有何应用局限性？ 9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围？ 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 11. 什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于哪种场合？ 12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点？适用条件是什么？ 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属？其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么？何谓激冷物，其主要作用是什么？ 17. 何谓铸造？它有何特点？ 18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？ 19．金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性？ 20..冷变形和热变形各有何特点？它们的应用范围如何？ 21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么？为何选择？ 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象？为什么？ 23. 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？ 24．许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序？ 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置？ 26. 模锻与自由锻有何区别？

金属粉末注射成型技术(MIM)

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。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、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。工艺流程粘结剂→混炼→注射成形→脱脂→烧结→后处理 粉末金属粉末 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。有机胶粘剂 有机胶粘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的载体。因此，粘拉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，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。混料