mim金属注射成型技术员（金属注射成形）

MIM，金属注射成型技术，已成为粉末冶金领域发展迅速、最具前景的新型近净成形技术，被誉为“世界上最流行的金属零件成形技术”之一。

本文将介绍MIM工艺的基本概念、工艺流程、优点、与其他工艺的比较、适合的零件类型以及MIM应用。

对于工程师来说，想要做好产品结构设计，就需要主动学习和了解MIM工艺。也许我们会发现通过使用MIM工艺可以降低成本。

—1—MIM的基本概念

金属注射成型，简称MIM（Metal Injection Molding），是一种将金属粉末与粘结剂混合进行注射成型的方法。

首先将选定的粉末与粘合剂混合，然后将混合物造粒并注塑成所需的形状。通过脱脂、烧结去除粘结剂，得到所需的金属制品，或者经过后续的成型、表面处理、热处理、机械加工等方法使产品更加完美。

MIM=粉末冶金+注射成型MIM是典型的跨学科产品盛会。两种完全不同的加工技术（粉末冶金和塑料注射成型）的集成，让工程师摆脱传统的束缚，通过塑料注射成型获得低成本。价格，异形不锈钢、镍、铁、铜、钛等金属零件，从而比许多其他生产工艺允许更大的设计自由度。

—2—MIM工艺MIM工艺主要分为四个阶段，包括造粒、注射、脱脂和烧结，以及后续的机械加工或拉丝，必要时还包括电镀等二次加工技术。

2.1 造粒

细金属粉末与石蜡粘合剂和热塑性塑料以精确的比例混合。混合过程在特殊的混合装置中进行，加热到一定温度以使粘合剂熔化。

大多数情况下，采用机械混合，直至金属粉末颗粒均匀地涂有粘合剂并冷却形成可注入模具型腔的颗粒（称为原料）。

2.2注射：将颗粒状原料送入机内加热，在高压下注射到模具型腔中。本体通过注射成型获得。这个过程与塑料注射成型非常相似。模具可设计为多型腔，以提高生产率。设计模具型腔尺寸时应考虑金属零件在烧结过程中的收缩情况。

2.3脱脂

脱脂是从生坯上去除粘合剂的过程。脱脂后得到棕色体。该过程通常分几个步骤完成，以在烧结前去除大部分粘合剂。剩余部分可以支撑该部件进入烧结炉。

脱脂可以通过多种方法完成，最常见的方法是溶剂萃取。脱脂后的部件是半渗透性的，烧结过程中残留的粘合剂很容易蒸发。

2.4 烧结

将脱脂后的棕坯放入高温高压可控炉中。在气体保护下缓慢加热棕色体，除去残留的粘合剂。完全除去粘合剂后，棕体被加热到很高的温度，颗粒之间的间隙由于颗粒的熔合而消失。棕色毛坯定向收缩至其设计尺寸并转变成致密固体，形成最终产品。

在烧结过程中，棕体的整体尺寸大约会发生20%的收缩。

—3—MIM的优点MIM结合了粉末冶金和塑料注射成型的优点，突破了传统金属粉末成型工艺对产品形状的限制，利用塑料注射成型技术实现复杂形状零件的大批量生产和高效成型。它已成为制造高质量精密零件的现代近净成形技术，具有传统粉末冶金、机械加工和精密铸造无可比拟的优势。

3.1 可成型高度复杂的零件

与钣金冲压等其他金属成形工艺相比，粉末成形、锻造和机加工等MIM可以成形具有高度复杂几何形状的零件。

一般来说，MIM也可以完成塑料注射成型可以实现的复杂零件结构。

利用这一特性，MIM有机会将原本由其他金属形成的多个零件组合成一个零件，简化产品设计，减少零件数量，从而降低产品的装配成本。

3.2 材料利用率高

MIM 成型是一种近净成型工艺。零件形状接近最终产品形状，材料利用率高。这对于贵金属的加工损失尤为重要。

3.3零件组织均匀、密度高、性能好

MIM 是一种流体成型工艺。粘结剂的存在保证了粉末的均匀分布，从而消除了毛坯不均匀的微观结构，使烧结制品的密度能够达到其材料的理论密度。

一般来说，MIM可以达到理论密度的95%~99%。高密度可以增加MIM零件的强度、韧性、延展性、导电性和导热性，并改善磁性能。

然而，传统粉末成型压制的零件密度最多只能达到理论密度的85%。这主要是由于模壁与粉末之间以及粉末与粉末之间的摩擦，造成压制压力分布不均匀，从而导致压制力分布不均匀。毛坯的微观结构不均匀，会导致压制的粉末冶金零件在烧结过程中收缩不均匀。因此，必须降低烧结温度来减少这种影响，导致孔隙率大，材料密度差，制品密度低。严重影响零件的机械性能。

3.4效率高，易于实现批量化、规模化生产

MIM采用注射机成型绿色产品，大大提高了生产效率，适合大批量生产。同时，注塑产品具有良好的一致性和重复性，从而为大批量、大规模的工业生产提供了保障。

3.5 适用材料广泛，应用领域广泛

适合MIM的金属材料非常广泛。原则上，任何能在高温下铸造的粉末材料都可以通过MIM工艺制成零件，包括传统制造工艺中难以加工的材料和高熔点材料。

MIM可加工的金属材料包括低合金钢、不锈钢、工具钢、镍基合金、钨合金、硬质合金、钛合金、磁性材料、可伐合金、精密陶瓷等。

此外，MIM还可以根据用户要求进行材料配方研究，生产任意组合的合金材料，将复合材料成型为零件。

MIM 成型铝和铜有色合金在技术上是可行的，但通常通过其他更经济的方式进行加工，例如压铸或机械加工。

—4—MIM与其他工艺的比较。 MIM与其他工艺对比如下：

性能MIMPM（粉末冶金）精密铸造机加工重量/g0.01-10005g-1kg11 公差/%0.30.10.5-1.00.1 密度/%98-9985-9295-99100 强度/%9775 95100表面粗糙度/um11-550.2-4 壁厚/mm0.2-10221 复杂性高低中高设计灵活性高中中低产能高高低低材料范围高中中中成本中低中高

—5—哪些零件适合MIM工艺？

虽然MIM被称为第五代金属成形技术，但并不是所有的金属零件都适合使用MIM，或者说使用MIM具有经济价值。

只有大批量生产的具有复杂三维几何形状和特殊要求的小型精密金属零件才适合采用MIM并具有经济价值。

5.1重量MIM工艺更适合重量较小的金属零件。最典型的MIM零件的重量通常在10~15g左右，小于50g最具经济价值，最大不超过300g。

5.2 尺寸MIM工艺更适合小尺寸金属零件。最典型的MIM零件尺寸在25mm左右，最大不超过150mm。

为什么MIM工艺不适合大尺寸零件？这主要是因为MIM零件的公差一般为尺寸的0.3%~0.5%。如果尺寸太大，零件的公差就会变大。如果公差太大，可能达不到设计要求，或者需要额外进行机械加工等二次加工，从而增加成本。

5.3 厚度MIM 零件的典型厚度为1.0~3.0mm。

5.4形状MIM零件适用于复杂的三维几何形状，如外槽、外螺纹、锥形外表面、十字通孔、盲孔、凹口、键销、加强板、表面滚花等。如果是简单的形状，使用钣金冲压、锻造和粉末成型等工艺可能更经济。

5.5批量大小由于MIM工艺需要成型，而模具有成本，因此MIM工艺要求金属零件只有在一定批量大小的前提下才具有经济价值。一般来说，适合MIM工艺的年批量要求在10万片以上。

—6—MIM的应用MIM广泛应用于消费电子、汽车零部件、医疗设备、电动工具、工业设备、生活用品等众多领域。

6.1 消费电子领域

消费电子产品通常包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、智能可穿戴设备、无人机等。

2010年，黑莓手机的标志外观部件采用了MIM工艺技术，开启了MIM部件在手机上的大规模应用。

苹果公司也从2010年开始使用MIM零件，并不断扩大和引领MIM的应用范围。电源接口部件、卡托、铰链、摄像环、按钮等MIM部件已成功应用于手机上。

随着智能手机、智能穿戴设备等消费电子产品变得更轻、更薄，这些产品的核心部件也将变得更加精细和复杂。在此背景下，MIM技术的应用前景将变得越来越广阔。

6.2 汽车零部件

在汽车零部件制造领域，MIM工艺作为一种非切削金属零件成形工艺，可以节省材料，降低生产成本。因此，MIM工艺受到汽车行业的高度重视，并于20世纪90年代开始应用于汽车零部件。零部件市场。

目前，汽车工业已采用MIM工艺生产一些形状复杂、双金属零件和微小型零件组，如涡轮增压器零件、调节环、喷油器零件、叶片、变速箱、动力转向器零件等。

6.3 医疗器械

在医疗器械领域，MIM工艺消耗的医疗配件精度高，能够满足大多数精密医疗器械所需配件的小尺寸、高复杂度、高机械性能的要求。

近年来，MIM技术的应用越来越广泛，如手术手柄、剪刀、镊子、牙科零件、骨科关节零件等。

6.4 电动工具

电动工具零件加工复杂，加工成本高，材料利用率低，对MIM依赖度高。典型产品有异形铣刀、切削刀具、紧固件、微型齿轮、松线机/纺织机/卷边机配件等。

审稿人：李茜