金属注射成型(MIM)工艺介绍
金属注射成型（Metal Injection Molding, MIM）是一种高度精密的制造工艺，它将金属粉末与粘接剂通过混合与密炼以后注射于模具中的一种近净型成型技术。用于制造复杂形状、高精度的金属零件和组件。
金属注射成型(MIM)工艺流程
金属注射成型(MIM)工艺技术特点
成型精度高：MIM 技术可以制造出形状复杂、尺寸精密的金属零件，其尺寸精度可达 ±0.3%，形状精度可达 ±0.5°。
组织均匀：MIM 技术制成的金属零件组织均匀，致密度高，可达 95% 以上，具有良好的机械性能和物理性能。
材料应用广泛：MIM 技术可以应用于几乎所有的金属材料，包括铁基、铜基、铝基、镍基、钛基等金属和合金。
生产效率高：MIM 技术可以实现大批量生产，生产效率高，成本低。
设计自由度高：MIM 技术可以制造出形状非常复杂的金属零件，例如带有内孔、凹槽、螺纹等结构的零件，这是传统加工方法无法实现的。
材料利用率高：MIM 技术的材料利用率可达 95% 以上，而传统加工方法的材料利用率一般只有 30%~50%。
节约能源和资源：MIM 技术可以减少切削加工量，节约能源和资源。
MIM和精密铸造成形能力的比较
| 特点 | 精密铸造 | MIM |
| 最小孔直径 | 2mm | 0.4mm |
| 2mm直径的盲孔最大深度 | 2mm | 20mm |
| 最小壁厚 | 2mm | <1mm |
| 最大壁厚 | 无限制 | 10mm |
| 4mm直径的公差 | ±0.2mm | ±0.06mm |
| 表面粗糙度（Ra） | 5μm | 1μm |
金属注射成型(MIM)工艺的优点
能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零件部件产品成本低、光洁度好、精度高（±0.3％～±0.1％），一般无需后续加工，产品强度，硬度，延伸率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产,无污染，生产过程为清洁工艺生产。
MIM与其他金属成形工艺技术比较
粉末注射成型工艺与传统批量工业与自动化零件加工、冲压、锻造、精密铸造、粉末冶金相比，具有极其明显的优势。
| 比较项目 | MIM | PM | 精密铸造 | 机加工 | 冲压 |
| 零件密度 | 98% | 86% | 98% | 100% | 100% |
| 零件拉伸强度 | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 |
| 零件表面光洁度 | 高 | 中 | 中 | 高 | 高 |
| 零件微小化能力 | 高 | 中 | 低 | 中 | 高 |
| 零件薄壁能力 | 高 | 中 | 中 | 低 | 高 |
| 零件复杂程度 | 高 | 低 | 中 | 高 | 低 |
| 零件设计宽容度 | 高 | 中 | 中 | 中 | 低 |
| 批量生产能力 | 高 | 高 | 中 | 中-高 | 高 |
| 适应材质范围 | 高 | 高 | 中-高 | 高 | 中 |
| 供货能力 | 高 | 高 | 中 | 低 | 高 |
金属粉末注射成型常规材料成分
| 材料体系 | 合金成份 |
| 低合金钢 | Fe-2Ni, Fe-8Ni |
| 不锈钢 | 316L, 17-4PH |
| 工具钢 | 42CrMo4, M2 |
| 硬质合金 | W-C-Co(6%) |
| 陶瓷 | Al2O3, ZrO3, SiO2 |
| 重合金 | W-Ni-Fe, W-Ni-Cu, W-Cu |
几种粉末注射成型材料的基本性能
| 材料体系 | 材料 | 密度kg/m3 | 硬度 | 拉伸强度MPa | 弯曲强度MPu | 延伸率% |
| 铁基合金 | MIM4600 | 7.68 | 85HRB | 400 | 25 | |
| MIM4650 | 7.68 | 100HRB | 600 | 15 | ||
| 不锈钢 | 316L | 7.94 | 52HRB | 580 | 45 | |
| 304 | 7.75 | 100-150HV10 | 480 | 40 | ||
| 420 | 7.55 | 30-39HRC | 750 | 1 | ||
| 440C | 7.5 | 30-39HRC | 700 | 1 | ||
| 17-4 PH（烧结） | 7.65 | 25-30HRC | 950 | 3 | ||
| 17-4 PH（热处理） | 7.7 | 35-40HRC | 1100 | 9 | ||
| P.A.N.A.C.E.A. | 7.5 | 270-300HV10 | 1090 | 35 | ||
| 钨合金 | 95%W | 18.1 | HRC31 | 930 | 10 | |
| 97%W | 18.5 | HRC33 | 890 | 6 | ||
| 硬质合金 | YG8X | 14.9 | HRA90 | 2300 | ||
| 精细陶瓷 | A12O3 | 3.98 | HRA92 | 530 |
常用MIM产品应用
| 手机3C | 手机按键，手机内部结构件，导航件，手机壳，手机转轴；笔记本电脑转轴，电脑粉末冶金配件，数码相机转轴，显示屏转轴，凹凸轮。 |
| 医疗器械 | 牙齿矫形托槽、吻合器、体内缝合针、活体组织取样钳。 |
| 机械零部件 | 推手、五金部件、异形铣刀、切削工具、微型齿轮。 |
| 通讯电子 | 光电外壳件、磁盘驱动器部件、电缆连接器、电子外壳、计算机打印头、电子封装件。 |
| 汽车业 | 点火控制锁部件、涡轮增压器转子、阀门导轨部件、汽车刹车装置部件。 |
| 军工业 | 穿甲弹弹心、地雷转子、枪板机、准星座、集束箭弹小箭。 |
| 日用品 | 表壳、表带、表扣、高尔夫球头和球座、运动鞋扣、体育枪械零件、文件装订打孔器。 |
| 航空航天 | 飞机机翼绞链、火箭喷嘴、导弹尾翼、陶瓷涡轮叶片芯。 |
常用粉末注射成型(MIM)应用要求
| 应用领域 | 材料 | 要求 |
| 结构件 | 高强度钢 | 强度>2Gpa |
| 医疗/牙科 | TL Tl-6Al-4V | 生物相容性 |
| 磁性材料 | Fe,Fe14Nd2b,SmCo5 | 磁性 |
| 音响装置 | PZT ceramlcs | 频率响应 |
| 耐磨件 | ZrO2.WC-Co | 硬度、韧性 |
| 高温结构件 | Ni3Al NiAl TiAl | 抗氧化 |
| 机加工 | Al203.SiC,Al203-ZrO2 | 强度 |
| 耐高温体 | W.Mo,MOSi2 | 高温 |
| 航空航天 | 超合金 | 疲劳期 |
粉末注射成型(MIM)公差
新莱福金属注射成型（MIM）金属件公差一般标称为±0.5%。
由于MIM组件的生产范围通常很广，因此很难直接解决公差问题。BRM创建了MIM零件制造中公差与尺寸的列表，如下所示
| 特征范围 | 公差 |
|---|---|
| 0-3 mm | ±0.03 mm |
| 3-6 mm | ±0.05 mm |
| 6-15 mm | ±0.08 mm |
| 15-30 mm | ±0.15 mm |
| 30-60 mm | ±0.25 mm |
此外，对于MIM零件中的各种特征，以下常规公差列表供参考：
特色 | 标称或常规± | 最佳可能± |
绝对尺寸 | 0.025 mm | 0.05 mm |
绝对尺寸 | 0.05℃ | 2℃ |
密集 | 0.2% | 1% |
尺寸 | 0.05% | 0.3% |
平面度 | 0.1% | 0.2% |
钻孔直径 | 0.04% | 0.1% |
钻孔位置 | 0.1% | 0.3% |
平行度 | 0.2% | 0.3% |
垂直度 | 0.1% or 0.1℃ | 0.2% or 0.3℃ |
圆度 | 0.3% | 0.3% |
表面粗糙度 | 0.2 µm | 0.8 µm |
重量 | 0.1% | 0.4% |
拐角半径 | 0.1 mm | 0.15 mm |
