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金属粉末注塑成型技术是近几年很热门的一种金属近净成型技术,该工艺与其他金属成型工艺有什么区别呢?    首先我们介绍下MIM--MetalInjection Molding:粉末注射成形技术是将现代塑料注射成形技术与传统粉末冶金工艺相结合而形成的一种新型粉末冶金近净成形技术。    该技术主要技术特点包括:1、能直接成形几何形状复杂的小型零件(0.03g~200g);2、零件尺寸精度高(±0.1%~±0.5%),表面光洁度好(粗糙度1~5μm);3、产品相对密度高(95~100%),组织均匀,性能优异;4、适合各种粉末材料的成形,产品应用十分广泛;5、原材料利用率高,生产自动化程度高,适合连续大批量生产。 适用材料与应用领域      MIM技术原则上可适用于任何能制成粉末的材料,目前应用的MIM材料体系主要有:不锈钢,铁基合金,磁性材料,钨合金,硬质合金,精细陶瓷等系列。所制备的零件广泛应用于航空航天工业、汽车业、军工业、医疗、机械行业、日用品等领域。MIM与其他成形工艺特点的比较1.与传统粉末冶金工艺比较    MIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术,具有常规粉末冶金方法无法比拟的优势。MIM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得到的。2.与比精密铸造比较    精密铸造对于熔点相对较低的金属或合金,精密铸造也可以成形三维复杂形状的零件。但对于难熔金属和合金、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等却无能为力,这是精密铸造的本质所决定的。另外,对于尺寸小、壁薄、大批量的零件采用精密铸造是十分困难或不可行的。MIM和精密铸造特点的比较3.与机加工比较    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。MIM和机加工特点的比较
MIM的工艺过程1.混料、造粒混料是把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起,使各种原料成为注射成型用混合料。造粒是将混合料挤出造粒成颗粒。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。金属粉末种类比较多,如下表(标红材质为最常用的金属):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。常见的粘结剂有:PP、PE、EVA、PEG和POM。2.注塑成型这类注塑成型和普通金属注塑成型区别不大,但要求螺杆更加耐磨。3.脱脂(也叫萃取)在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘结剂,该过程称为萃取。萃取工艺必须保证粘结剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐排出,而不降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。4.烧结烧结能使多孔的脱脂毛坯收缩密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关,但在许多情况下,烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大甚至决定性的影响。5.二次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。这工序与常规金属制品的热处理工序相同。二次处理用的较多的工艺有精密CNC。
什么是粉末冶金?MIM为金属粉末注射成型(MetalInjection Molded)的简称,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。关于MIM有一个很实用的解释:把金属零件设计的像塑胶注射零件一样;利用塑胶注射快速复制的优点,将金属零件注射成形,然后经过热制程作成金属实体零件。MIM的发展历程:•MIM开始于美国–1930s’ CIM开始出现(没有很明确的时间纪录)– 1970s Dr. Raymond E. Wiech Jr. 是研究MIM的首位学者– 1970s Parmatech 第一家商业化营运公司•台湾Taiwan– 1987 伟得益YITEC移转日本(美国YITEC授权)成为第一家MIM运转公司(目前已关厂)– 1988 黄坤祥教授由美国RPI Profess R.M. German实验室返台建立研究室•中国China– 1995 黄伯云院士启动MIM研究室– 1996 山东金珠正式商业化运转目前,MIM工厂遍布中国几大战场,可谓百家争鸣!6大优点使MIM备受关注:(1)可成型高度复杂结构的结构零件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。MIM用注射机注射成型产品毛坯,保证物料充分充满模具型腔,也就保证了零件高复杂结构的实现。(2)制品微观组织均匀、密度高、性能好一般情况下,压制产品的密度最高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。(3)效率高,易于实现大批量和规模化生产MIM技术使用的金属模具,其寿命和工程塑料注射成型具模具相当。由于使用金属模具,MIM适合于零件的大批量生产。(4)适用材料范围宽,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成型。(5)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。(6)MIM工艺采用微米级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。
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