1、MIM概述

MIM即（Metal Injection Molding）是金屬注射成型的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然后將混合料進行制粒再注射成形所需要的形狀。

MIM流程結合了注塑成型設計的靈活性和精密金屬的高強度和整體性，來實現極度復雜幾何部件的低成本解決方案。MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表面處理。

2、金屬注射成形（MIM）生產工藝與應用概要

MIM制造流程一般包括：混煉造粒、注塑成型、脫脂、燒結以及二次處理等。

（1）MIM工藝主要技術特點：

1、適合各種粉末材料的成形，產品應用十分廣泛；

2、原材料利用率高，生產自動化程度高，適合連續大批量生產。

3、能直接成形幾何形狀復雜的小型零件（0.03g～200g）；

4、零件尺寸精度高（±0.1%～±0.5%），表面光潔度好（粗糙度1～5μm）；

5、產品相對密度高（95～100%），組織均勻，性能優異；

（2）MIM件的常用幾種表面處理工藝

拋光處理

利用機械、化學或電化學的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工。

電鍍處理

利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝。電鍍可以起到防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等）及增進美觀等作用。

PVD處理

利用物理過程實現物質轉移，將原子或分子由源轉移到基材表面上的過程。它的作用是可以使某些有特殊性能（強度高、耐磨性、散熱性、耐腐性等）的微粒噴涂在性能較低的母體上，使得母體具有更好的性能。

發黑處理

使金屬表面產生一層氧化膜，以隔絕空氣，達到防銹目的，是很常用的一種化學處理手段。外觀要求不高時可以采用發黑處理，發黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉。

磷化處理

是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽膜的過程。磷化的目的主要是：

1）給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；

2）用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。

噴涂處理

通過噴槍或碟式霧化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而微細的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法。

總之：

1）拋光、磷化主要是預處理，為其他后處理做準備；

2）電鍍、PVD是應用較多的兩類處理技術；

3）發黑和噴涂會對制品表面會有較大的改變，更適合于大型工件。

（3）適用材料及應用領域：

MIM的應用極其廣泛，包括日常生活用品，諸如汽車、航空航天工業、軍工業、手機、手表、醫療、家用器具、照相機及裝有MIM零件的電動工具等。MIM技術可適用于任何能制成粉末的材料，目前應用的MIM材料體系主要有：

不銹鋼、鐵基合金、磁性材料、鎢合金、硬質合金、精細陶瓷等系列。

3、MIM與其他加工工藝的比較

（1）MIM與傳統的粉末冶金（PM）的比較

（2）MIM與精密鑄造的比較

壓鑄和精密鑄造是可以成形三維復雜形狀的零件，但壓鑄僅限于低熔點金屬，而精密鑄造（IC）限于合金鋼、不銹鋼、高溫合金等高熔點金屬及有色金屬，對于難熔合金如硬質合金、高密度合金、金屬陶瓷等卻無能為力，這是IC的本質局限性，而且IC對于很小、很薄、大批量的零件生產是十分困難或不可行的。IC產業化已成熟，發展的潛力有限。MIM是新興的工藝，將擠入IC大批量小零件的市場。

（3）MIM與傳統機械加工的比較

MIM技術彌補了傳統加工方法在技術上的不足或無法制作的缺憾，并非只與傳統加工方法競爭，MIM技術可以在傳統加工方法無法制作的零件領域發揮其特長

從MIM的工藝本質分析，是目前最適合于大批量生產高熔點材料，高強度、復雜形狀零件的工藝，其優點可歸納如下：

（1）MIM可以成型三維形狀復雜的各種金屬材料零件（只要這種材料能被制成細粉）。零件各部位的密度和性能一致，既各向同性。為零件設計提供了較大的自由度。

（2）MIM能最大限度制得接近最終形狀的零件，尺寸精度較高。

（3）即使是固相燒結，MIM制品的相對密度可達95%以上，其性能可與鍛造材料相媲美。特別是動力學性能優良。

（4）粉末冶金（PM）的自動模壓機的價格比注射成型機要高數倍。MIM可方便地采用一模多腔模具，成型效率高，模具使用壽命長，更換調整模具方便快捷。

（5）注射料可反復使用，材料利用率達98%以上。

（6）產品轉向快。生產靈活性大，新產品從設計到投產時間短。

（7）MIM特別適合于大批量生產，產品性能一致性好。如果生產的零件選擇適當，數量大，可取得較高的經濟效益。

（8）MIM所用材料范圍寬，應用領域廣闊。可用于注射成型的材料非常廣泛，如碳鋼、合金鋼、工具鋼、難熔合金、硬質合金、高比重合金等。

4、MIM粘結劑
MIM工藝，離不開粘結劑，目前行業應用的粘結劑有多種：

常見MIM粘結劑主要成份

常見MIM表面活化劑和成形添加劑

粘結劑不同類型，各有差異，因此在MIM成型過程的不同環節會有不同的特性，下面我們從塑料基、蠟基粘結劑入手，分析粘結劑在混煉、注塑、脫脂和燒結制程上的差異：

混煉階段：

注塑階段：

脫脂階段：

燒結階段：

5、MIM設備

MIM加工流程圖

根據MIM的加工工藝流程來看，MIM涉及的設備有混煉造粒一體機、MIM專用注塑機、脫脂爐、燒結爐和多種檢測、二次加工設備等多種設備。

6、MIM全制程各工序成本分析

MIM適用的材料主要有：Fe合金、Fe-Ni合金、不銹鋼、W合金、Ti合金、Si-Fe合金、硬質合金、永磁合金及氧化鋁、氮化硅、氧化鋯等陶瓷材料。

MIM加工工序較長，能加工的材料眾多，在實際生產中，如果通過科學的分析能知道哪幾個工序成本最高，對這些工序重點改進以提高效率、良率，就能有效增加利潤，從而提高企業自身的競爭力，尤其在當下中國經濟進入新常態下的形勢下，對企業顯得尤為重要。

對于過硬、過脆難以切削的材料或幾何形狀復雜、鑄造時原料有偏析或污染的零件，采用MIM工藝可大幅度節約成本。

MIM的行業人士都清楚，通常，脫脂、注塑、模具損耗為3個成本較低的3個地方，3個加起來也不過是總量的10%~15%，僅不到后處理的1/3！（當然根據不同的產品會有不同的差異）。

以加工打字機印刷元件導桿為例：

通常需14道以上工序，而采用MIM工藝只需6道工序，可節約成本1/2左右。

通常，最耗成本的地方是：喂料、燒結、后處理。

降低成本的主要方向有：

1）自己配料、混煉得到喂料，但技術壁壘較高；

2）提高產品的良品率，最大限度的利用喂料；

3）改進工藝誘導粘結劑加速脫除，可能會大幅度降低燒結成本；

4）加強培訓，培養一支經驗豐富、工作熟練的員工隊伍，以減少員工數量。

（原因是，后處理包括：噴砂、去披鋒、整形和檢測，大部分為人工檢測。人工檢測占很大的費用比例）

當材料成本/制造成本的比率增加時，潛在的成本更能降低，因此零件越小越復雜，經濟效益將越好。通過以上分析，可以看出MIM成型的潛力是很大的。

7、MIM廠家供應商

詳見文末附表

8、MIM工藝應用

（1）、汽車用零件：安全氣囊用零件、汽車鎖用零件、安全帶用零件、汽車車門升降系統、小齒輪、汽車用空調系統小零件、剎車系統中齒條等，供油系統中的傳感器中的小零件；

（2）、軍用零件：槍支零件、彈用零件、引信用零件；

（3）、計算機及IT行業：如手機卡托、手機結構件、打印機零件、磁芯、撞針軸銷、驅動零件、光通信陶瓷插頭；

（4）、工具：如鉆頭、刀頭、噴嘴、螺旋銑刀、汽動工具、漁具用的零件等；

（5）、家用器具：如表殼、表鏈、電動牙刷、剪刀、高爾夫球頭、珠寶鏈環、刃具刀頭等零部件；

（6）、醫療機械用零件：如牙矯形架、剪刀、鑷子；

（7）、電氣用零件：微型馬達、傳感器件；

（8）、機械用零件：如紡織機、卷邊機、辦公機械用零件等。

9、MIM的難點及未來發展

MIM難點：

（1）控制零件尺寸精度

金屬注射成形件的精度比傳統粉末冶金方法所達到的精度還有一定的差距。在精度方面尚有改進的余地，主要是通過精細的工藝過程控制，有時采用二次加工，像機加工、熱處理與拋光等。

（2）降低生產成本

利用優化生產工藝、標準化作業、回收廢料等措施節省成本。

MIM未來發展方向：

雖然MIM正引起人們越來越大的關注，但目前其規模與傳統加工技術相比還顯弱小，還有很大的發展潛力。新生的MIM工業還需要我們采取制定工業標準、加快工業化、提高從業者素質、研發設備以及爭取顧客等一系列的努力來將其發展壯大。

（1）材料體系的多方向拓展

注射成形技術是比較理想的、能夠經濟地成形、接近最終需要形狀，燒結后需少量或不需要后續加工的近凈成形技術。在精密陶瓷的生產方面主要應用到碳化物，金屬陶瓷，無機非金屬陶瓷，氧化物陶瓷，金屬間化合物等方面。

（2）粘結劑多樣化及脫脂技術的多途徑化

以醋酸纖維脂、聚乙二醇聚合物，丙烯酸聚合物、瓊脂為基體的諸多粘結劑體系得到進一步的發展應用。計算機輔助控制熱脫脂技術、溶劑脫脂技術，催化脫脂技術，以及冷凍干燥技術、微波輔助干燥技術都被用于粘結劑的脫脂研究。

（3）更先進、控制更精確的裝備

以計算機精密控制注射成形機及相關在線質量監測控制系統的研究和計算機輔助脫脂關鍵裝備技術的開發是目前及今后關注的重點方向。成形設備如粉末同步注射成形機，利用控制協調的雙簡注射機生產復合材料零件。

（4）產業方面要形成關聯的產業鏈，行業精耕細作

把技術和工程能力深入吃透，形成生態產業鏈，產業鏈抱團，才能抵抗風險加速發展。