金属注射成形(MIM)在电子行业中的应用
电子仪器产业是MIM零件的主要应用领域,在亚洲约占MIM零件销售额的50%。电子器件的微型化需要生产成本较低的,性能较好的,更小的零件,这正是MIM零件的优势所在。[1]
MIM在的发展受益于电子行业(如手机产业等)的带动,从2009年开始整个行业扶摇直上;尤其到2011年中后,更因为受苹果与三星电子两家的商品竞争,在手机装置中
粉末冶金材料
金属注射成形(MIM)在电子行业中的应用
电子仪器产业是MIM零件的主要应用领域,在亚洲约占MIM零件销售额的50%。电子器件的微型化需要生产成本较低的,性能较好的,更小的零件,这正是MIM零件的优势所在。[1]
MIM在的发展受益于电子行业(如手机产业等)的带动,从2009年开始整个行业扶摇直上;尤其到2011年中后,更因为受苹果与三星电子两家的商品竞争,在手机装置中大量采用MIM零件,是过去从未见到的热潮。以下举例说明电子行业中的MIM产品。粘结剂的主要作用是充当粘结金属粉末颗粒流动的载体以及成型后保持工件形状。


智能手机
90年代,广为熟知的MIM应用是BP机震动马达的钨合金振子。2000年以后,不锈钢系列开始广泛应用,如光纤接头,消费电子类的hinge系列,手机按键,sim卡托槽等。针对不同的抛光过程:粗抛(基础抛光过程),中抛(精加工过程)和精抛(上光过程),选用合适的抛光轮可以达到很好抛光效果,同时提高抛光效率。近期MIM行业出现投资热潮是由于MIM零件在手机行业广泛应用,以及3C行业的组装工厂也在,投资门槛的降低,这都吸引了大量的资金流入。
根据市场情况,2015年仅国产手机零件(卡托、按键、镜头圈、LED圈、转轴)达到16.5亿,而且MIM产品的市场需求还会进一步的扩大。
光导纤维零件
图5是由17-4PH不锈钢制造的薄壁(壁厚小于1mm)、形状复杂的光导纤维收发报机外罩,是用于网络和电讯设备中的超高速收发报机并联光学模件。这些薄壁的MIM外罩由4个薄支柱支承2条并联的带[1]。
其他典型电子行业MIM产品
在电子行业中诸如磁盘驱动器部件、电缆连接器、电子封装件、手机振子、计算机打印头等也常用MIM产品。
日本MIM工业产品发展迅速
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,经烧结致密化得到终产品。20世纪80年代,美国伦赛尔理工学院开始开展MIM技术理论基础和应用基础的研究工作。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、生物医用器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵工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。对相互联锁现象的解释仍然有争议,但看起来可能是由于在由不规则颗粒压制的压坯中,在相当大程度上,相邻颗粒之间形成了较好的原子接触。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,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。

粉末微注射成形技术
近年来,微系统技术在各个领域的发展非常迅速,同时也对应用于微型工程中的三维微型复杂元器件的制造提出了更高的要求,希望微型器件在具备满足使用要求性能的同时,能够实现规模化生产。微系统中主要的元器件包括微型模具、用于传感器和jia速器上的微型机械结构、生物传感器、微型流体元件、微型反应器等。缺点:目前颜色受限制,只有黑色、灰色等较成熟,鲜艳颜色目前难以实现。这些元器件形状复杂、体积微小,采用现有的微型加工技术如微型切削、激光切削、硅刻蚀技术等,生产效率低,无法开展大规模生产,而近年来在粉末注射成形基础上发展起来的粉末微注射成形工艺为实现微型元器件规模化生产提供了zui具潜力的制备技术。
粉末微注射成形技术是指针对尺寸小于1微米的零件在传统粉末注射成形技术基础上所开发的一种成形技术,主要应用于连续制造具有微观结构表面与微型结构的零件,其基本工艺步骤与传统的粉末注射成形基本相同,所制备零件的表面质量与孔隙度可通过选择原始粉末与适宜的烧结条件来控制。与传统粉末注射成形不同的是,粉末微注射成形为了便于制造微小结构,所选择的粉末平均粒径一般小于1~2微米;其次,由于粉末比表面积增大,需要粘度较低但有足够强度的粘结剂,以利于微注射成形并避免生坯件脱模时损坏。表面处理是通过一种材料经过加工转化为另一种物体表面的方式叫表面加工,主要是为了提高物体表面的美观感,金属表面工艺处理还可以保护材料不受环境污染破坏,目前我们常见的有烤漆和电镀两种。另外,为了防止变形、裂纹及气泡的产生,微注射成形技术对脱脂和烧结的工艺条件更加苛刻。
目前,国际上开展该技术研究的主要有德国、日本、新加坡、美国和英国。其中,德国开展并取得了突出的成果。软金属的粉末、不规则颗粒形状或多孔性颗粒结构的粉末都具有较高的生坯强度。国内的北京科技大学、中南大学以及大连理工大学也在该领域进行了一系列研究工作。如北京科技大学研制了具有自主知识产权、适用于传统注射成形机的粉末微注射成形用模具;并以羰ji铁粉和铁镍合金粉为原料,在传统注射成形机上成功实现了粉末微注射成形齿顶圆直径小于1毫米的微型齿轮。


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