金属注射成形(MIM)发展
金属注射成形(Metal Injection Molding,MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。
MIM是由传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型技术融合发展而来,其基本工艺过程是:将各种微细金属粉末(一般小于20μm)按一定的比例与预设粘结剂(各种热塑性塑料,蜡及其他材料)均匀混合,制成具有流变特性的喂料,通过注射机注
粉末冶金厂
金属注射成形(MIM)发展
金属注射成形(Metal Injection Molding,MIM)是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。
MIM是由传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型技术融合发展而来,其基本工艺过程是:将各种微细金属粉末(一般小于20μm)按一定的比例与预设粘结剂(各种热塑性塑料,蜡及其他材料)均匀混合,制成具有流变特性的喂料,通过注射机注入模具型腔(或多模型腔)成型出零件毛坯,毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后,即可得到微观组织均匀、材料高度致密的各种金属零部件。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜,其外层主要是四氧化三铁,内层为氧化亚铁。


MIM的发展进程
20世纪70年代,美国学者Wiech首先开发出一种对金属粉末进行注射成形的粉末冶金工艺。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。美国Injectamax公司和德国BASF公司将脱脂时间从数十小时缩短到几个小时,而且保形性得到明显改善,产品的尺寸精度从±0.5%提高到±0.3%。21世纪后,MIM工艺进一步得到改进,新材料、新工艺不断涌现,产业化发展迅速。☆表面粗糙度表面粗糙度反应了粉末颗粒的大小,然而不像其他竞争的工艺,可控的织构可能对成本没有什么影响。形状复杂、尺寸较小及产量大,这些都是MIM的强项,使其在手表、手工工具、牙齿矫正支架、汽车发动机零件、电子密封、切削工具及运动器材中找到大量应用。
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。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”。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。
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。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。⑤马氏体:钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经迅速冷却(淬火),得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织,常用M表示,马氏体是体心正方结构。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。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。经过二十多年的发展,我国MIM从业人员不仅突破了技术封堵,并且研制开发大量的MIM产品,拓展了市场。
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。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。关于选择MIM工艺准则,确定有下列一些主要事项需要考虑:☆质量/大量对于在切削加工或磨削加工中材料损耗大的零件,MIM在降低生产成本上极有效。
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。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。这种方式的重要长处是不需庞杂设备,可以抛光外形庞杂的工件,可以同时抛光很多工件,。


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