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什么是MIM金属粉末注射成型

金属粉末注射成型简称MIM（Metal Injection Molding），适合生产复杂几何结构零部件。MIM材料可选性非常广，可以满足特殊性能要求的零部件，同时也是一种近净成形工艺。

MIM材料：

连云港富驰智造科技有限公司研发出40多种MIM材料，以下是材料表。

MIM材料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。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的零件形状。

由于 MIM 是一种近净成形工艺，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，不仅能得到致密度高、力学性能良好、表面粗糙度小的零件，而且还能大批量、高效率地生产，一般不需要继续精加工，零件成本降低是让MIM工艺在制造业有这很广泛的应用原因。在这里小编补上一些大家忽略的MIM优势，我们熟知的MIM工艺可以降低复杂的零部件成本，同时也是对环境好非常友好的工艺。我们接触的汽车客户会希望MIM厂家有ISO24001环境管理体系证书，尤其是外企，更加重视对环境的保护。

MIM工艺流程：

属于MIM的工艺流程就四部，分别是喂料、注射、脱脂和烧结。下面图片中后面的工艺是针对产品特性决定是否需要。

1，混料

富驰集团是国内MIM粉末注射行业喂料做到了NO1，现研发50多种注射材料。诸多中南大学毕业材料专家汇集于富驰，不断去研发适合于现代化社会科技与全球工业化的新型材料，做的MIM零件已被广泛应用于军事、交通、机械、电子、航天、航空等领域。

一家规模的MIM厂家必须要有材料技术团队，因为喂料是粉末冶金行业核心头段工艺，将金属粉末与成型剂按照一定比例在一定条件下，通过设备均匀混合在一起的材料。

因传统的硬质合金零件制造方法，生产效率低，加工困难且加工成本高，已经完全无法满足现代社会制造业的高速发展。所以MIM注射行业是将硬质合金材料换成模具注射工艺来生产，通过设计相应的模具型腔来实现批量生产，做出来的成品零件，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、硬度高、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，一直是行业的一个发展创新方向。

制作喂料需要粉末、粘结剂、混料三个工艺。

金属粉末

(1)金属粉末：MIM工艺所用的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，越易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm 的较粗粉末。

粘结剂

有机粘结剂：有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热后具有流变性和润滑性，即粘结剂是带动粉末流动的载体。因此，粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。同时粘结剂在金属注射成型技术中还起着保持制品形状的作用。

对有机粘结剂的要求为：

1）用量少:用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性。

2）不起反应：在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应;易去除，在制品内不残留碳。

3）粘附力强：与粉末接触角小，粘附力强；不与粉末发生两相分离现象，冷却后应有一定的强度。

4）不变形：脱脂时，不会导致生坯开裂、鼓泡等严重缺陷

混炼

把金属粉末与有机粘结剂均匀掺混在一起，使各种原料成为注射成型用混合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性，从而影响注射成型工艺参数以及*终材料的密度及其它性能。由于喂料的性质决定了*终产品的性能。所以，混炼这一工艺步骤变得非常重要，这将涉及到粘结剂和粉末加入的方式和顺序，混炼的温度，混炼装置特性等多种因素，*终评价混炼工艺性好坏的一个重要指标就是所得到的喂料的均匀性和一致性。

常用的混炼装置有双螺旋挤出机、乙型叶轮混料机、单螺旋挤出机、柱塞式挤出机、双行星挤出机、双凸轮混料机等。

2，注射：

连云港富驰智造科技有限公司拥有76台粉末注射机，5条自动化注射机生产线，品牌有NISSEI日精、海天HT、ZHAFIR长飞亚等。目前是苏北**MIM粉末注射厂家。

注射的内容：将金属粉末和有机粘结剂混合形成的MIM喂料通过注射成形的方式制备出产品生坯，是MIM过程中**个也是*重要的步骤，粉末注射是一个持续不间断的过程，需经常检查生坯重量SPC数据和成形参数，确保正确地成形出生坯来保证*终产品的外观和尺寸要求；

注射过程中任何一个注射参数改变都会导致注射坯变化；通过调整来解决注射的问题。

注射参数注意事项：

1）模具，检查模具加工尺寸与设计图纸是否相符，重点检查产品图纸上标注的那些关键尺寸。还要检查排气槽的位置、深度和长度、浇口大小、滑块闭合性以及流畅性。

2）速度，粉末注射速度越慢越好，如果注射速度太快，由于惯性等原因，生坯上出现严重飞边；

3）温度，注射粉末原料对温度非常的敏感，温度变化会带来流动性的明显变化。

4）压力，注射过程中一定确保产品打饱，一旦型腔被填充满，会生成一个峰值压力，峰值压力也是保压压力。

5）时间，冷却时间就是材料在模具型腔里面完全凝固所需的时间；以至于取出时候不会变形，冷却时间取决于零件的壁厚；

粉末注射机的调试都是希望找到并建立**的注射成形参数，以便生产出无缺陷的生坯；

在某些情况下，MIM注射工艺需要开展批量的试验或测试，特别是粉末注射用来生产汽车件，针对此类验证周期长且性能要求高的MIM件，找到**成型参数，以确保*终产品的质量和稳定。

3，脱脂：

脱脂就是采用适当方法，使成型坯中的粘结剂得以**去除的过程。脱脂的基本方法有2种：溶剂萃取法和热分解法。评价各种脱脂技术*重要的指标是脱脂时间。另外脱脂时，若能避免液相的生成，则可有效控制生坯的变形，保证烧结后的尺寸精度。

在整个MIM工艺过程，配料及混炼、注射成形、脱脂和烧结,其中脱脂工艺费时多、缺陷多、过程难以控制是MIM 工艺中*困难和*关键的因素,至今仍是MIMM产业发展的瓶颈。

为什么脱脂？

1）脱脂是用来除去将粉末注射成型时必须调价的润滑剂与结合剂的，如硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸锂、石蜡、树脂等，同时进行脱脂时要使润滑剂或结合剂**蒸发除去而不得损害压坯和不得使他们侵入烧结带或炉内。因为粘结剂在高温状态下会造成零件开裂等缺陷，因此在烧结前，零部件需进行脱脂流程，脱脂有溶剂脱脂、催化脱脂、热脱脂三种，其主要目的是将低熔点的粘结剂脱出，稳定烧结出来的产品品质。

常见的脱脂方式：1）溶剂脱脂：主要针对蜡基喂料，粘接剂去除比例一般在重量的50-60%。溶剂脱脂其过程比较复杂、生产周期长、脱脂产品存在变形。

2）热脱脂：蜡基、塑基喂料均可，粘接剂的去除比例一般在95%以上，有一定预烧结作用。热脱脂工艺其脱脂速度慢、易产生缺陷、只适合于小件;

3）催化脱脂：主要针对塑基喂料，粘接剂去除比例一般在90%左右。综合了热脱脂和溶剂脱脂的优点,克服了传统脱脂方式时间长、缺陷多、能耗高、污染环境等缺点,被认为是目前先进的脱脂工艺之一。

图片为连云港富驰智造科技有限公司催化脱脂炉车间，催化脱脂将温度缓缓慢加热就可以了，加热的温度要比烧结的温度要低，一般600度有机物就能挥发出来。有些有机物是可以回收的，不一定要点燃掉，而且有机物点燃是会污染环境的。连续烧结炉尾排出的保护气氛要点燃，看到连续烧结炉的明火就是因为这个。粉末在低于组份熔点温度下加热就可以相互粘结，不需要依靠粘结剂了。

4，烧结：

烧结的介质条件可分气氛烧结和真空烧结，从压力条件可分为正压烧结和负压烧结，从设备状态可分为连续烧结和批次烧结，烧结过程状态又分为液相和固相烧结。

烧结是粉末冶金的一个重要环节，同时也是金属粉末注射成型工艺的*后一道工序，通过烧结，在接近金属熔点的高温下，将制品中残余的粘结剂分解成气体析出，使得金属粉末注射成型产品达到全致密或接近全致密化， 致密化的同时，零件的体积会变小，强度变高。

因此必须要对烧结温度的变化进行控制，以获得高密度的金属零件，避免产生粘结剂在高温状态下产生的任何表面裂纹，又要保持原有的形状并具有相同的尺寸收缩率。

连云港富驰智造科技有限公司烧结车间目前有3条连续烧结炉。

MIM金属粉末注射成型应用领域：

1. 汽车领域：

汽车MIM件不等于其他零部件，尺寸和性能要求高，验证周期长。为了区分清楚，连云港富驰智造科技有限公司成立汽车事业部，汽车事业部拥有独立生产设备、工程技术及生产人员。

公司内部对于不同产线的职业培训内容是不同的，由于汽车是用于高速行驶工具，风险系数非常的高，所以针对于零部件，特别重视性能上面的验证。例如刹车系统零件或是安全座椅上的零件，都要经过千百，甚至上万次的产品验证，才可真正的量产。一个汽车上零部件开发验证到量产甚至需要很长一段时间。

连云港富驰智造科技有限公司给客户带来的高品质汽车MIM件，广泛用于被动安全系统、燃油系统、动力传统系统、涡轮增压器、压力传感器、电动门锁组合、燃油喷油器、电气系统名和装饰件。

产品特点：

1）汽车零部件对性能要求和稳定性要求是非常高的。随着MIM工艺技术水平不断提高，加上汽车件竞争压力非常大，MIM件在汽车零件中应用会越来越广泛。

2）富驰一直将材料的开发和使用视为发展的源动力。掌握MIM核心技术，更加容易做出满足性能要求和稳定性的汽车零部件。

3）汽车MIM件必须有着严格的把控，我们拥有ISO/TS 16949:2009汽车质量认证体系，同时具备专业的研发团队和熟练操作人员，保证每个环节的品质要求。

2，消费电子领域

MIM应用*广泛的领域还是消费电子，自从苹果、华为、Volvo、三星、Oppo、联想等电子企业运用了MIM工艺，MIM注射行业迎来了春天，可以说是消费电子行业推动了MIM行业的发展。

随着技术的不断突破，在汽车、电动工具、锁具、医疗等领域也逐渐取得的很好的成就。

富驰智造在消费电子行业开发上拥有成熟的开发经验，拥有稳定的供应链体系，更好的满足客户需求，非常适合快节奏的生产与交付。生产的产品也是丰富多样，比如：各种卡托、侧键、充电接口、手机中框、耳机插孔装饰件、摄像头组件、表壳、转轴等。

产品特点：

1）MIM件运用在消费电子上，非常在意顾客的实用性和观赏性，所以除了性能尺寸要求之外，还需要参透时尚的设计和华丽的外处理工艺。

2）产品生产周期短，需求量非常的大，同时合格率高，这极大 考验一家公司的整体实力。

3）国内MIM件的发展主要取决于消费电子行业，可以说是消费电子行业带领着MIM业的发展。

3，工锁具领域

连云港富驰智造科技有限公司有着IOS/TS 16949:2009、IOS9001:2008、IOS14001:2004、GB/T28001-201质量认证体系，对于质量有严格的把握，尤其是针对工锁具中的非常小零件，有独立的CCD电子监控车间来完成产品的质量验证工作，生产工具/锁具产品运用在：门类五金、电动工具、工业发动机部件、卫浴设备、锁芯部件等。

产品特点：

1）产品要求高性能、高可靠性。对于硬度和耐磨性能要求比较高。

2）电动工锁具中的零部件结构比较复杂，而MIM工艺非常适合生产复杂几何图形的零部件，这是也MIM注射成型的一大特点。

锁舌：

  工锁具行业考虑到配件的机加工较复杂，加工成本较高材料利用率低，MiM工艺开发出很多应用，产品有异形铣刀、切削工具、紧固件、微型齿轮、松棉机、纺织机、卷边机零件等。

  很有代表性就是锁芯锁壳斜舌，锁芯锁壳斜舌是门窗锁具和收银台锁具里面的重要组成部分，其材质一般由304、316、17-4PH不锈钢和黄铜材料加工。这里我们主要讲述不锈钢304、316、17-4PH材料的MIM注射成型粉末冶金加工过工艺过程。

  锁芯锁壳斜舌因为形状复杂，配合精度高，传统的机加工或者精密浇铸工艺不能满足技术要求，包括耐磨度、防锈能力、表面粗糙度等。所以对产品技术含量更高的MIM不锈钢粉末冶金注射成型工艺是一个好的选项。

  锁芯锁壳斜舌的MIM不锈钢粉末冶金注射成型模具的开模是一个关键选项。首先根据锁芯锁壳的尺寸要求缩放模具尺寸。在模具选材方面要合理应用，有些用高速钢DC53,有些需要耐磨钨合金YG8等。MIM不锈钢粉末冶金注射成型模具和塑料注射模具结构类似，注射生产工艺也是大同小异。锁芯锁壳斜舌的MIM不锈钢粉末冶金注射成型模具包括模架和模芯部分等。

  加工锁芯锁壳斜舌的MIM不锈钢粉末冶金注射成型机，一般选择市面上比较稳定的海天注塑机，根据产品的结构、大小等因素，注射成型数量有一出一，一出二，一出四等。

  不锈钢金属MIM粉末冶金注射加工锁芯锁壳斜舌生毛坯出来后，接下来需要脱脂，在一定温度下利用MIM不锈钢粉末冶金注射成型脱脂机脱出里面的塑性材料，温度和时间一定要控制好，脱得太快锁芯锁壳斜舌生坯会爆裂，脱得太慢时间控制不好就脱不干净，影响产品的烧结质量

。

  MIM粉末冶金注射加工锁芯锁壳斜舌生毛坯脱脂后，烧结是一个技术活。生坯烧结的摆放、烧结温度、烧结时间、烧结的气氛和真空度都是一个技术活。不然锁芯锁壳斜舌容易引起尺寸控制不均匀，烧结变形，配合公差跑跑偏，收缩不均匀等。

  MIM粉末冶金注射加工锁芯锁壳斜舌烧结坯出来后，再根据技术要求，有些需要螺纹加工，有些需要精加工保证尺寸精度，有些需要光饰和喷砂去毛刺，*后到成品检验包装这一块。

1. 医疗器械

医疗产品从原料到工艺、安全卫生程度等要求非常的高，承担的风险大，所以MIM医疗件的单价比运用在工业上的MIM件相对要贵一点，虽然MIM工艺在医疗上应用历史并不悠久，但是竞争也是非常激烈的。

MIM在医疗产品的典型应用在手术钳柄、牙科矫正、手术缝合抢、微创吻合器、手术器械内窥器等。

产品特点：     

1）医疗产品对于材料以及外观要求都很高，不允许任何超标金属或影响体质的物质。

2，医疗产品要求有一定强度和耐腐蚀性以及抗腐蚀性。

3，医疗件在投入市场之前需经过长时间各检测部门以及临床验证，所以开发周期长相对比较长

MIM工艺优势总结

MIM 结合了粉末冶金和塑料注射成形两种技术的优点，突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制, MIM利用金属粉末技术特点能烧结出致密，具良好机械性能及表面质量的机械零件。同时利用塑料注射成形技术能大批量，高效率地生产出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，交叉通孔，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，精密铸造等工艺得到的。MIM 技术作为一种制造高质量精密零件的注射成形技术，具有常规粉末冶金机加工和精密铸造方法无法比拟的优越性。

    MIM优势总结

  1，可成型高度复杂结构的结构零件

    MIM是同塑料注塑一样实现复杂零件的灵活设计。复杂的零部件可以做到交叉的通孔，锥形的外表面，盲孔，内外螺纹，表面滚花等附加的产品特征，这些复杂特征的零部件在MIM工艺生产中都可以轻松完成。在客户新产品设计之初，只需模具的设计花费精力。而传统金属加工一般是金属板通过车、铣、刨、磨、钻、镗等加工成产品;由于技术成本和时间成本问题，这类产品难易做到复杂结构。

  2，MIM注射成型制品微观组织均匀、密度高、性能、尺寸

   一般情况下，压制产品的密度只能达到理论密度的85%：MIM技术得到的产品密度达到96%以上。对于一些精密且非常小的零部件来说，MIM技术比较适合，产品重量范围从0.1到250克，50克是比较经济的重量。0.01克产品现在也可以生产。因为原料粉末价格的因素，大于100克的产品成本可能会上升。2到6毫米的壁厚对MIM来说是比较合适的。

   公差尺寸范围MIM一般可以做到± 0.4%的公差精度，配合其它加工方式，可以获得更高的尺寸精度。基本上注塑模具可以实现的所有结构都可以运用在MIM上。

3，效率高，易于实现大批量和规模化生产

   模具设计是MIM件的特点和重要的环节，但是从模具和开发投入费用考虑，如果产品量太少，费用分摊到产品，单价就会难以接受。如果生产的产品可以达到量产，比如汽车领域、医疗领域、电动机领域、家电领域等都是人们生活必不可少的，所需要的数量非常之多，适合采用MIM工艺，数量越大越能体现成本的优势。

  4，材料可选性广

  MIM几乎可使用绝大部分金属材料，适用材料范围广，应用领域广阔铁基，低合金，高速钢，不锈钢，克阀合金，硬质合金等都适合MIM工艺，连云港富驰智造科技有限公司会根据产品的性能选用不同的材料，目前已自主开发50多材料可供选择。

   5，环保节约

   无污染，又可实现连续大批量清洁生产，是一种近净成形技术，可有效避免材料的浪费和环境的污染。

   6，大幅度节约原料

      一般金属加工成型金属利用率比较低，比如：乐视MAX手机金属外壳原料利用率不足10%，大部分铝合金成为碎屑。MIM能够大幅度提高原材料利用率，理论上为100%的利用。同时MIM能应用的材料范围非常广泛，从不锈钢、低合金钢、硬质合金、高比重合金到高温合金、钛合金、陶瓷和金属基复合材料。从性能上需要接近全致密、难切削加工的材料、非标准的材料，好的表面粗糙度以及更清晰的结构特征细节等，都适合考虑采用MIM工艺。

   7，MIM工艺采用微米极细粉末

   既能加速烧结收缩，有助于提高材料的力学性能，延长材料的疲劳寿命，又能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能。

目前连云港富驰智造科技有限公司拥有PM和MIM两大产业并有一定规模的企业，一家PM与MIM产业规模同时达到10亿以上的企业，在2021年大力拓展MIM粉末成型工艺，新建厂房210亩，总投资10亿元。MIM工艺的需求越来越大，源于技术的**。结合粉末冶金和塑料注射成形两种技术的优点，突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制, MIM利用金属粉末技术特点能烧结出致密，具良好机械性能及表面质量的机械零件。同时利用塑料注射成形技术能大批量，高效率地生产出许多具有复杂形状特征的零件。如手表中和小马达中使用的小型行星齿轮。MIM 技术作为一种制造高质量精密零件的注射成形技术，具有常规粉末冶机加工和精密铸造方法无法比拟的优越性，通常我们在生活中使用的手机，医疗高精度医疗设备、手术工具都会看到MIM工艺。