金屬注射成型(MIM)工藝介紹
金屬注射成型（Metal Injection Molding, MIM）是一種高度精密的制造工藝，它將金屬粉末與粘接劑通過混合與密煉以后注射于模具中的一種近凈型成型技術(shù)。用于制造復雜形狀、高精度的金屬零件和組件。
金屬注射成型(MIM)工藝流程
金屬注射成型(MIM)工藝技術(shù)特點
成型精度高：MIM 技術(shù)可以制造出形狀復雜、尺寸精密的金屬零件，其尺寸精度可達 ±0.3%，形狀精度可達 ±0.5°。
組織均勻：MIM 技術(shù)制成的金屬零件組織均勻，致密度高，可達 95% 以上，具有良好的機械性能和物理性能。
材料應(yīng)用廣泛：MIM 技術(shù)可以應(yīng)用于幾乎所有的金屬材料，包括鐵基、銅基、鋁基、鎳基、鈦基等金屬和合金。
生產(chǎn)效率高：MIM 技術(shù)可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，成本低。
設(shè)計自由度高：MIM 技術(shù)可以制造出形狀非常復雜的金屬零件，例如帶有內(nèi)孔、凹槽、螺紋等結(jié)構(gòu)的零件，這是傳統(tǒng)加工方法無法實現(xiàn)的。
材料利用率高：MIM 技術(shù)的材料利用率可達 95% 以上，而傳統(tǒng)加工方法的材料利用率一般只有 30%~50%。
節(jié)約能源和資源：MIM 技術(shù)可以減少切削加工量，節(jié)約能源和資源。
MIM和精密鑄造成形能力的比較
| 特點 | 精密鑄造 | MIM |
| 最小孔直徑 | 2mm | 0.4mm |
| 2mm直徑的盲孔最大深度 | 2mm | 20mm |
| 最小壁厚 | 2mm | <1mm |
| 最大壁厚 | 無限制 | 10mm |
| 4mm直徑的公差 | ±0.2mm | ±0.06mm |
| 表面粗糙度（Ra） | 5μm | 1μm |
金屬注射成型(MIM)工藝的優(yōu)點
能像生產(chǎn)塑料制品一樣，一次成形生產(chǎn)形狀復雜的金屬、陶瓷等零件部件產(chǎn)品成本低、光潔度好、精度高（±0.3％～±0.1％），一般無需后續(xù)加工，產(chǎn)品強度，硬度，延伸率等力學性能高，耐磨性好，耐疲勞，組織均勻原材料利用率高，生產(chǎn)自動化程度高，工序簡單，可連續(xù)大批量生產(chǎn),無污染，生產(chǎn)過程為清潔工藝生產(chǎn)。
MIM與其他金屬成形工藝技術(shù)比較
粉末注射成型工藝與傳統(tǒng)批量工業(yè)與自動化零件加工、沖壓、鍛造、精密鑄造、粉末冶金相比，具有極其明顯的優(yōu)勢。
| 比較項目 | MIM | PM | 精密鑄造 | 機加工 | 沖壓 |
| 零件密度 | 98% | 86% | 98% | 100% | 100% |
| 零件拉伸強度 | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 |
| 零件表面光潔度 | 高 | 中 | 中 | 高 | 高 |
| 零件微小化能力 | 高 | 中 | 低 | 中 | 高 |
| 零件薄壁能力 | 高 | 中 | 中 | 低 | 高 |
| 零件復雜程度 | 高 | 低 | 中 | 高 | 低 |
| 零件設(shè)計寬容度 | 高 | 中 | 中 | 中 | 低 |
| 批量生產(chǎn)能力 | 高 | 高 | 中 | 中-高 | 高 |
| 適應(yīng)材質(zhì)范圍 | 高 | 高 | 中-高 | 高 | 中 |
| 供貨能力 | 高 | 高 | 中 | 低 | 高 |
金屬粉末注射成型常規(guī)材料成分
| 材料體系 | 合金成份 |
| 低合金鋼 | Fe-2Ni, Fe-8Ni |
| 不銹鋼 | 316L, 17-4PH |
| 工具鋼 | 42CrMo4, M2 |
| 硬質(zhì)合金 | W-C-Co(6%) |
| 陶瓷 | Al2O3, ZrO3, SiO2 |
| 重合金 | W-Ni-Fe, W-Ni-Cu, W-Cu |
幾種粉末注射成型材料的基本性能
| 材料體系 | 材料 | 密度kg/m3 | 硬度 | 拉伸強度MPa | 彎曲強度MPu | 延伸率% |
| 鐵基合金 | MIM4600 | 7.68 | 85HRB | 400 | 25 | |
| MIM4650 | 7.68 | 100HRB | 600 | 15 | ||
| 不銹鋼 | 316L | 7.94 | 52HRB | 580 | 45 | |
| 304 | 7.75 | 100-150HV10 | 480 | 40 | ||
| 420 | 7.55 | 30-39HRC | 750 | 1 | ||
| 440C | 7.5 | 30-39HRC | 700 | 1 | ||
| 17-4 PH（燒結(jié)） | 7.65 | 25-30HRC | 950 | 3 | ||
| 17-4 PH（熱處理） | 7.7 | 35-40HRC | 1100 | 9 | ||
| P.A.N.A.C.E.A. | 7.5 | 270-300HV10 | 1090 | 35 | ||
| 鎢合金 | 95%W | 18.1 | HRC31 | 930 | 10 | |
| 97%W | 18.5 | HRC33 | 890 | 6 | ||
| 硬質(zhì)合金 | YG8X | 14.9 | HRA90 | 2300 | ||
| 精細陶瓷 | A12O3 | 3.98 | HRA92 | 530 |
常用MIM產(chǎn)品應(yīng)用
| 手機3C | 手機按鍵，手機內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，導航件，手機殼，手機轉(zhuǎn)軸；筆記本電腦轉(zhuǎn)軸，電腦粉末冶金配件，數(shù)碼相機轉(zhuǎn)軸，顯示屏轉(zhuǎn)軸，凹凸輪。 |
| 醫(yī)療器械 | 牙齒矯形托槽、吻合器、體內(nèi)縫合針、活體組織取樣鉗。 |
| 機械零部件 | 推手、五金部件、異形銑刀、切削工具、微型齒輪。 |
| 通訊電子 | 光電外殼件、磁盤驅(qū)動器部件、電纜連接器、電子外殼、計算機打印頭、電子封裝件。 |
| 汽車業(yè) | 點火控制鎖部件、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、閥門導軌部件、汽車剎車裝置部件。 |
| 軍工業(yè) | 穿甲彈彈心、地雷轉(zhuǎn)子、槍板機、準星座、集束箭彈小箭。 |
| 日用品 | 表殼、表帶、表扣、高爾夫球頭和球座、運動鞋扣、體育槍械零件、文件裝訂打孔器。 |
| 航空航天 | 飛機機翼絞鏈、火箭噴嘴、導彈尾翼、陶瓷渦輪葉片芯。 |
常用粉末注射成型(MIM)應(yīng)用要求
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 材料 | 要求 |
| 結(jié)構(gòu)件 | 高強度鋼 | 強度>2Gpa |
| 醫(yī)療/牙科 | TL Tl-6Al-4V | 生物相容性 |
| 磁性材料 | Fe,Fe14Nd2b,SmCo5 | 磁性 |
| 音響裝置 | PZT ceramlcs | 頻率響應(yīng) |
| 耐磨件 | ZrO2.WC-Co | 硬度、韌性 |
| 高溫結(jié)構(gòu)件 | Ni3Al NiAl TiAl | 抗氧化 |
| 機加工 | Al203.SiC,Al203-ZrO2 | 強度 |
| 耐高溫體 | W.Mo,MOSi2 | 高溫 |
| 航空航天 | 超合金 | 疲勞期 |
粉末注射成型(MIM)公差
新萊福金屬注射成型（MIM）金屬件公差一般標稱為±0.5%。
由于MIM組件的生產(chǎn)范圍通常很廣，因此很難直接解決公差問題。BRM創(chuàng)建了MIM零件制造中公差與尺寸的列表，如下所示
| 特征范圍 | 公差 |
|---|---|
| 0-3 mm | ±0.03 mm |
| 3-6 mm | ±0.05 mm |
| 6-15 mm | ±0.08 mm |
| 15-30 mm | ±0.15 mm |
| 30-60 mm | ±0.25 mm |
此外，對于MIM零件中的各種特征，以下常規(guī)公差列表供參考：
特色 | 標稱或常規(guī)± | 最佳可能± |
絕對尺寸 | 0.025 mm | 0.05 mm |
絕對尺寸 | 0.05℃ | 2℃ |
密集 | 0.2% | 1% |
尺寸 | 0.05% | 0.3% |
平面度 | 0.1% | 0.2% |
鉆孔直徑 | 0.04% | 0.1% |
鉆孔位置 | 0.1% | 0.3% |
平行度 | 0.2% | 0.3% |
垂直度 | 0.1% or 0.1℃ | 0.2% or 0.3℃ |
圓度 | 0.3% | 0.3% |
表面粗糙度 | 0.2 μm | 0.8 μm |
重量 | 0.1% | 0.4% |
拐角半徑 | 0.1 mm | 0.15 mm |
