金属粉末注射成型件的工艺及特点

粉末注射成型工艺流程


工艺中应着重说明的几点：
1、金属粉末用细粉。
2、成型是用塑料模具成型，用的是塑料成型的原理。
3、烧结与传统粉末冶金烧结办法基本相同。
4、脱粘造成的工艺局限性。

* 粉末注射成型与其他工艺相比的特点
1. 粉末注射成型与传统粉末冶金相比
制造工艺 MIM工艺 传统粉末冶金工艺
粉末粒径（μ）
2－15 50－100
相对密度（%） 95－98 80－85
产品重量（g） 小于或等于50
10－数百
产品形状 三维复杂形状 二维简单形状
机械性能 优 劣
2. 粉末注射成型与精密铸造相比
在金属成形工艺中，压铸和精密铸造是可以成形三维复杂形状的零件，但压铸仅限于低熔点金属，而精密铸造（IC）限于合金钢、不锈钢、高温合金等高熔点金属及有色金属，对于难熔合金如硬质合金、高密度合金、金属陶瓷等却无能为力，这是IC的本质局限性，而且IC对于很小、很薄、大批量的零件生产是十分困难或不可行的。IC产业化已成熟，发展的潜力有限。MIM是新兴的工艺，将挤入IC大批量小零件的市场。

3. 粉末注射成型与传统机械加工相比较。
传统机械加工法，近来靠自动化而提升其加工能力，在效率和精度上有极大的进步，但是基本的程序上仍脱不开逐步加工（车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等）完成零件形状的方式。机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法，但是因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有些零件无法用机械加工完成。相反的，MIM可以有效利用材料，形状自由度不受限制。对于小型、高难度形状的精密零件的制造，MIM工艺比较机械加工而言，其成本较低且效率高，具有很强的竞争力。

4. 粉末注射成型与其他成型工艺比较总表
加工法
比较项目 MIM 精密铸造 传统粉末冶金 冷间锻造 机械加工 压口
形状自由度
4
5 2 2 4 4
精度
4 3 4 5 5 3
机械强度 4 4 2 5 5 1
材质适用自由度 5 4 5 2 3 2
模具费 3 4 3 1 5 3
量产性 5 2 5 5 3 5
产品价格 3 2 4 5 2 4

* 粉末注射成型工艺技术的优点
MIM的工艺优点可归纳如下：
⑴ MIM可以成形三维形状复杂的各种金属材料零件（只要这种材料能被制成细粉）。零件各部位的密度和性能一致，既各向同性。为零件设计提供了较大的自由度。
⑵ MIM能最大限度制得接近最终形状的零件，尺寸精度较高。
⑶ 即使是固相烧结，MIM制品的相对密度可达95%以上，其性能可与锻造材料相比美。特别是动力学性能优良。
⑷ MIM可以制取微观复合材料或宏观复合材料的零件，以充分发挥不同材料的优异性能。
⑸ 粉末冶金（PM）的自动模压机的价格比注射成

形机要高数倍。MIM可方便地采用一模多腔模具，成形效率高，模具使用寿命长，更换调整模具方便快捷。
⑹ 注射料可反复使用，材料利用率达98%以上。
⑺ 产品转向快。生产灵活性大，新产品从设计到投产时间短。
⑻ MIM特别适合于大批量生产，产品性能一致性好。如果生产的零件选择适当，数量大，可取得较高的经济效益。
⑼ MIM所用材料范围宽，应用领域广阔。可用于注射成形的材料非常广泛，如碳钢、合金钢、工具钢、难熔合金、硬质合金、高比重合金等。MIM制品的应用领域已经遍及国民经济各领域。
选择何种金属成形工艺，零件的复杂性和生产产量是两个主要决定因素。MIM工艺在零件生产量大和复杂程度高时独占优势。对于零件设计者，应着重设计三维形状复杂的生产量大的零件，以充分发挥MIM工艺的特点，取得降低生产成本和提高产品性能的效果。

* 粉末注射成型工艺适合生产的产品
从MIM的工艺本质分析，是目前最适合于大批量生产高熔点材料，高强度、复杂形状的薄壁零件的工艺。

* 粉末注射成型工艺适用材料及基本性能
MIM适用的材料主要有：Fe合金、Fe-Ni合金、不锈钢、W合金、Ti合金、Si-Fe合金、硬质合金、永磁合金及氧化铝、氮化硅、氧化锆等陶瓷材料。表3中列出了一些MIM材料的基本性能。
表三、几种典型的MIM材料的基本性能
材 料 密度g/cm3 硬度 拉伸强度MPa 弯曲强度MPa 延伸率% 矫顽力(A/cm)
铁基合金 98Fe2Ni
7.41 87HRB 552 ----- 5.5 -----
92Fe8Ni 7.50 88HRB 560 ----- 8 -----
95.5Fe2NiCu0.5Mo 7.40 99HRB 682 ----- 3.3 -----
不锈钢 304
7.42 42HRB 520 ----- 20 -----
316 7.60 42HRB 520 ----- 20 -----
硬质合金 YG6 14.60 ----- ----- 1460 ----- 173
YG8 14.50 ----- ----- 1680 ----- 124
YT15 10.45 ----- ----- 1140 ----- 117
钨合金 90%W 17.90 320HV30 920 ----- 6 -----
93%W
18.30 310HV30 900 ----- 10 -----
97%W 18.50 350HV30 880 ----- 6 -----
陶瓷
ZrO2 94.6%* ----- ----- 233 ----- -----
Si3N4Y2O3AL2O3 95.2%* ----- ----- 380 ----- ----- 注：*该数据为相对密度。

* 粉末注射成型工艺成本分析
对于过硬、过脆难以切削的材料或几何形状复杂、铸造时原料有偏析或污染的零件，采用MIM工艺可大幅度节约成本。以加工打字机印刷元件导杆为例：通常需14道以上工序，而采用MIM工艺只需6道工序，可节约成本一半左右。当材料成本/制造成本的比率增加时，潜在的成本更能降低，因此零件越小越复杂，经济效益将越好。通过以上分析，可以看出MIM成型的潜力是很大的。
新产品开发费用基本包括模具费、材料费及其它差旅、电能、研制人员工资等费用。开发费用原则上由客户承担。

* 粉末注射成型工艺应用领域
MIM

技术的应用领域：
1. 计算机及其辅助设施：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、驱动零件；
2. 工具：如钻头、刀头、喷嘴、螺旋铣刀、汽动工具等；
3. 家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、高尔夫球头、珠宝链环、刃具刀头等零部件；
4. 医疗机械用零件：如牙矫形架、剪刀、镊子；
5. 军用零件：枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件；
6. 电气用零件：微型马达、传感器件；
7. 机械用零件：如纺织机、卷边机、办公机械用零件等；
8. 汽车船舶用零件：如离合器内环、安全气囊件等。

* 粉末注射成型工艺产品具体展示

* 客户定制粉末注射成型产品应说明的几点
1. 产品的材料要求。
2. 产品的尺寸及尺寸精度要求。
3. 产品的性能要求。
4. 产品的表面要求。
5. 产品在使用中的关键部位。（通过其用途可以知道）
6. 产品的大致重量。