金属注射成型精品PPT课件
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为此出现了各种各样的粘结剂，近年来正逐渐从单凭 经验选择向根据对脱脂方法及对粘结剂功能的要求，有针 对性地设计粘结剂体系的方向发展。
7
粘结剂一般是由低分子组元（石蜡、植物油等）与高分子 组元（酚醛树脂等）加上一些必要的添加剂构成。低分子 组元粘度低，流动性好，易脱去；高分子组元粘度高，强 度高，保持成形坯强度。
粒度/um 松装密度/% 摇实密度/% 粉末形状 长径比
2~8
40~45
50
近球形
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2~1.5
从理论上讲，颗粒越细，比表面积越大， 易于成型和 烧结。我们在实际注射成型过程中通常采用 0.5um~20um粒度范围的微细粉末。 目前生产MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高压 水雾化法、高压气体雾化法等。
14
烧结
烧结是粉末冶金（PM）的一个重要环节，同 时也是MIM工艺的最后一道工序。烧结除了完全 脱除预制坯中残留的粘接剂外，主要是使预制坯 的金属颗粒间形成金属键连接，成为具有一定机 械物理性能的金属制品。
15
由于预制坯脱除粘接剂后内部残留了较多的空 洞，烧结收缩率非常大，其线收缩率一般达到 13%－25%，这样就存在一个变形控制和尺寸精 度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多数是复 杂形状的异形件，这个问题显得越发突出，均匀 的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和变形控制 是一个关键因素。高的粉末摇实密度可以减小烧 结收缩，也有利于烧结过程的进行和尺寸精度控 制。
MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完 成的。
9
混炼的方法一般是先加入高熔点组元熔化，然 后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉 末。这样能防止低熔点组元的气化或分解，分批 加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩急增， 减少设备损失。
对于不同粒度粉末搭配时的加料方式，则是 先将较粗的15-40um水雾化粉加入粘结剂中，然 后加入5-15um粉，最后加入粉度≤5um粉，这样 得到的最终产品的收缩变化很少。为了在粉末周 围均匀涂覆一层粘结剂，还可将金属粉末直接加 入到高熔点组元中，再加入低熔点组分，最后去 除空气即可。 混料装置：双螺旋挤出机、Z形叶轮混料机、单 螺旋挤出机、柱塞式挤出机、双行星混炼机、双 凸轮混料机等，这些混料装置都适合于制备粘度 在1-1000Pa·s范围内的混合料。
12
脱脂
脱脂就是采用适当的方法，使成形坯中的粘 接剂得以全部去除的过程。目的为了使注射的预 制坯成为颗粒间具有金属键连接的高强度制品。
13
脱脂的基本方法有溶剂萃取法和热分解法。 因为注射成型通常使用石蜡+聚乙烯（或聚丙 烯）+硬脂酸的复合粘接剂体系，所以往往先用溶 剂萃取法脱除含量大的低熔点石蜡，然后用热分 解法脱除聚乙烯等。含量大的低熔点石蜡脱除后， 预制坯内形成贯通的孔道，它为分解的聚乙烯气 体逸出提供了良好的通道，从而保证热分解脱脂 时预制坯不被分解气体胀变形或胀裂。
2
原理
该工艺以金属粉末和粘接剂的混合物为原料， 借助注射机在一定温度、速度和压力下将处于粘 流态的混合物注入模具型腔，经冷却定型出模得 到具有一定形状尺寸的预制坯，在经过脱除粘接 剂和烧结得到具有一定机械物理性能的制品。
3
工艺过程
金属粉末 粘接剂
混炼
注射成型
脱脂
烧结
工艺流程图
4
金属粉末
MIM对原料粉末要求较高，包括粉末的形状、粒度、 粒度组成、比表面和松装密度等。下表中列出了最适 合于MIM用的原料粉末的性质
5
采用微细金属粉末注射成型的制品密度可以达到完全 致密的理论密度（金属注射成型制品的密度并不取决于生 坯的原始密度，而是靠烧结时的大量收缩达到致密化） 由于MIM原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高， 有的甚至达到传统冶金粉末价格的10倍，这是目前限制 MIM技术广泛应用的一个关键因素。
为了提高较粗金属粉末注射成型，可采用液相烧结或 高温加压烧结。
10
注射成型
该工序通过注射机将混合均匀的颗粒料熔融塑化，以 一定的温度、速度和压力注入和充满模腔，经压实、补缩、 冷却定型后出模得到一定形状尺寸的预制坯。
注射成型时整个工艺过程的关键工序。在这个过程中， 易形成裂纹、空隙、焊缝、分层、粉末与粘接剂分离等诸 多缺陷。并且这些缺陷往往要在脱脂和烧结完成、注射应 力被释放后才能发现。缺陷形成的原因除了由于粉末不合 格、粘接剂选择不当、喂料混炼不合格等因素外，主要取 决于注射成型的工艺条件。
增塑剂：聚乙二醇、二缩三乙二醇，甘油. 脱模剂：硬脂酸，脂肪酸.
8
混炼
混炼是在一定装置和一定温度下将金属粉末与粘结剂 混合得到均匀喂料的过程。
由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所 以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉到粘结剂和粉末加 入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。 这一工艺步骤目前一直停留在依靠经验摸索的水平上，最 终评价混炼工艺好坏的一个重要指标就是所得到喂料的均 匀和一致性。
11
一.成型的工艺参数的设定 比如合理设定注射温度、注射时间、开模时间等。
二.喂料在模腔中的流动行为 因为金属注射制品大多数是形状复杂、精度要求 高的异型件，喂料在模腔中的流动行为就涉及到 模具设计的问题，包括进料口的位置、流道的形 状和长短、排气孔的设置和分布等。因此，在模 具设计与制造中，必须对喂料的流变性质、模腔 内温度和残余应力分布进行详细分析。
6
粘接剂
粘结剂是MIM技术的核心，只有加入一定量的粘接剂， 粉末才具有增强流动性以适合注射成型和维持坯块形状这 两个最基本的职能。对粘接剂的一般要求为：与粉末接触 角小、粘接力强、粘度在注射温度下小于0.1Pa·s、不与 粉末发生两相分离。此外，它还应具有易于脱除、无污染、 无毒性、成本合理等特点。
金属注射成型 （Metal Injection Molding）
1
金属注射成型（Metal Injection Molding，简称 MIM）是在塑料注射成型和粉末冶金的基础上发 展起来的一种新工艺。 与粉末冶金相比，MIM有能一次成型复杂的金属 零件或粉末冶金使用的毛坯、制件表面质量好、 废品率低、易于实现自动化、生产效率高等优点； 由于加入粘接剂，它对模具材料的要求相对降低。 但与塑料注射成型工艺相比，MIM过程对模具和 工艺控制要求较高。
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粘结剂一般是由低分子组元（石蜡、植物油等）与高分子 组元（酚醛树脂等）加上一些必要的添加剂构成。低分子 组元粘度低，流动性好，易脱去；高分子组元粘度高，强 度高，保持成形坯强度。
粒度/um 松装密度/% 摇实密度/% 粉末形状 长径比
2~8
40~45
50
近球形
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2~1.5
从理论上讲，颗粒越细，比表面积越大， 易于成型和 烧结。我们在实际注射成型过程中通常采用 0.5um~20um粒度范围的微细粉末。 目前生产MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高压 水雾化法、高压气体雾化法等。
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烧结
烧结是粉末冶金（PM）的一个重要环节，同 时也是MIM工艺的最后一道工序。烧结除了完全 脱除预制坯中残留的粘接剂外，主要是使预制坯 的金属颗粒间形成金属键连接，成为具有一定机 械物理性能的金属制品。
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由于预制坯脱除粘接剂后内部残留了较多的空 洞，烧结收缩率非常大，其线收缩率一般达到 13%－25%，这样就存在一个变形控制和尺寸精 度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多数是复 杂形状的异形件，这个问题显得越发突出，均匀 的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和变形控制 是一个关键因素。高的粉末摇实密度可以减小烧 结收缩，也有利于烧结过程的进行和尺寸精度控 制。
MIM喂料的混合是在热效应和剪切力的联合作用下完 成的。
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混炼的方法一般是先加入高熔点组元熔化，然 后降温，加入低熔点组元，然后分批加入金属粉 末。这样能防止低熔点组元的气化或分解，分批 加入金属粉可防止降温太快而导致的扭矩急增， 减少设备损失。
对于不同粒度粉末搭配时的加料方式，则是 先将较粗的15-40um水雾化粉加入粘结剂中，然 后加入5-15um粉，最后加入粉度≤5um粉，这样 得到的最终产品的收缩变化很少。为了在粉末周 围均匀涂覆一层粘结剂，还可将金属粉末直接加 入到高熔点组元中，再加入低熔点组分，最后去 除空气即可。 混料装置：双螺旋挤出机、Z形叶轮混料机、单 螺旋挤出机、柱塞式挤出机、双行星混炼机、双 凸轮混料机等，这些混料装置都适合于制备粘度 在1-1000Pa·s范围内的混合料。
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脱脂
脱脂就是采用适当的方法，使成形坯中的粘 接剂得以全部去除的过程。目的为了使注射的预 制坯成为颗粒间具有金属键连接的高强度制品。
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脱脂的基本方法有溶剂萃取法和热分解法。 因为注射成型通常使用石蜡+聚乙烯（或聚丙 烯）+硬脂酸的复合粘接剂体系，所以往往先用溶 剂萃取法脱除含量大的低熔点石蜡，然后用热分 解法脱除聚乙烯等。含量大的低熔点石蜡脱除后， 预制坯内形成贯通的孔道，它为分解的聚乙烯气 体逸出提供了良好的通道，从而保证热分解脱脂 时预制坯不被分解气体胀变形或胀裂。
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原理
该工艺以金属粉末和粘接剂的混合物为原料， 借助注射机在一定温度、速度和压力下将处于粘 流态的混合物注入模具型腔，经冷却定型出模得 到具有一定形状尺寸的预制坯，在经过脱除粘接 剂和烧结得到具有一定机械物理性能的制品。
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工艺过程
金属粉末 粘接剂
混炼
注射成型
脱脂
烧结
工艺流程图
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金属粉末
MIM对原料粉末要求较高，包括粉末的形状、粒度、 粒度组成、比表面和松装密度等。下表中列出了最适 合于MIM用的原料粉末的性质
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采用微细金属粉末注射成型的制品密度可以达到完全 致密的理论密度（金属注射成型制品的密度并不取决于生 坯的原始密度，而是靠烧结时的大量收缩达到致密化） 由于MIM原料粉末要求很细，MIM原料粉末价格一般较高， 有的甚至达到传统冶金粉末价格的10倍，这是目前限制 MIM技术广泛应用的一个关键因素。
为了提高较粗金属粉末注射成型，可采用液相烧结或 高温加压烧结。
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注射成型
该工序通过注射机将混合均匀的颗粒料熔融塑化，以 一定的温度、速度和压力注入和充满模腔，经压实、补缩、 冷却定型后出模得到一定形状尺寸的预制坯。
注射成型时整个工艺过程的关键工序。在这个过程中， 易形成裂纹、空隙、焊缝、分层、粉末与粘接剂分离等诸 多缺陷。并且这些缺陷往往要在脱脂和烧结完成、注射应 力被释放后才能发现。缺陷形成的原因除了由于粉末不合 格、粘接剂选择不当、喂料混炼不合格等因素外，主要取 决于注射成型的工艺条件。
增塑剂：聚乙二醇、二缩三乙二醇，甘油. 脱模剂：硬脂酸，脂肪酸.
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混炼
混炼是在一定装置和一定温度下将金属粉末与粘结剂 混合得到均匀喂料的过程。
由于喂料的性质决定了最终注射成形产品的性能，所 以混炼这一工艺步骤非常重要。这牵涉到粘结剂和粉末加 入的方式和顺序、混炼温度、混炼装置的特性等多种因素。 这一工艺步骤目前一直停留在依靠经验摸索的水平上，最 终评价混炼工艺好坏的一个重要指标就是所得到喂料的均 匀和一致性。
11
一.成型的工艺参数的设定 比如合理设定注射温度、注射时间、开模时间等。
二.喂料在模腔中的流动行为 因为金属注射制品大多数是形状复杂、精度要求 高的异型件，喂料在模腔中的流动行为就涉及到 模具设计的问题，包括进料口的位置、流道的形 状和长短、排气孔的设置和分布等。因此，在模 具设计与制造中，必须对喂料的流变性质、模腔 内温度和残余应力分布进行详细分析。
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粘接剂
粘结剂是MIM技术的核心，只有加入一定量的粘接剂， 粉末才具有增强流动性以适合注射成型和维持坯块形状这 两个最基本的职能。对粘接剂的一般要求为：与粉末接触 角小、粘接力强、粘度在注射温度下小于0.1Pa·s、不与 粉末发生两相分离。此外，它还应具有易于脱除、无污染、 无毒性、成本合理等特点。
金属注射成型 （Metal Injection Molding）
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金属注射成型（Metal Injection Molding，简称 MIM）是在塑料注射成型和粉末冶金的基础上发 展起来的一种新工艺。 与粉末冶金相比，MIM有能一次成型复杂的金属 零件或粉末冶金使用的毛坯、制件表面质量好、 废品率低、易于实现自动化、生产效率高等优点； 由于加入粘接剂，它对模具材料的要求相对降低。 但与塑料注射成型工艺相比，MIM过程对模具和 工艺控制要求较高。