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        金屬注射成形(Metal Injection Molding，簡(jiǎn)稱(chēng)MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來(lái)的新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低廉的價(jià)格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品，但塑料制品強(qiáng)度不高，為了改善其性能，可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強(qiáng)度較高、耐磨性好的制品。
        近年來(lái)，這一想法已發(fā)展演變?yōu)樽畲笙薅鹊靥岣吖腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)過(guò)程中完全除去粘結(jié)劑并使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱(chēng)為金屬注射成形。
金屬注射成形的基本工藝步驟是:首先是選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑，然后在一定溫度下采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后在注射成形，獲得的成形坯經(jīng)過(guò)脫脂處理后燒結(jié)致密化成為最終成品。
1、MIM粉末及制粉技術(shù)
        MIM對(duì)原料粉末要求較高，粉末的選擇要有利于混煉、注射成形、脫脂和燒結(jié)，而這往往是相互矛盾的，對(duì)MIM原料粉末的研究包括:粉末形狀、粒度和粒度組成、比表面等。
由于MIM原料粉末要求很細(xì)，MIM原料粉末價(jià)格一般較高，有的甚至達(dá)到傳統(tǒng)PM粉末價(jià)格的10倍，這是目前限制MIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素，目前生產(chǎn)MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法等。
2、粘結(jié)劑
        粘結(jié)劑是MIM技術(shù)的核心，在MIM中粘結(jié)劑具有增強(qiáng)流動(dòng)性以適合注射成型和維持坯塊形狀這兩個(gè)最基本的職能，此外它還應(yīng)具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等特點(diǎn)，為此出現(xiàn)了各種各樣的粘結(jié)劑，近年來(lái)正逐漸從單憑經(jīng)驗(yàn)選擇向根據(jù)對(duì)脫脂方法及對(duì)粘結(jié)劑功能的要求，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)粘結(jié)劑體系的方向發(fā)展。
        粘結(jié)劑一般是由低分子組元與高分子組元加上一些必要的添加劑構(gòu)成。低分子組元粘度低，流動(dòng)性好，易脫去;高分子組元粘度高，強(qiáng)度高，保持成形坯強(qiáng)度。二者適當(dāng)比例搭配以獲得高的粉末裝載量，最終得到高精度和高均勻性的產(chǎn)品。
3、混煉
        混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻喂料的過(guò)程。由于喂料的性質(zhì)決定了最終注射成形產(chǎn)品的性能，所以混煉這一工藝步驟非常重要。這牽涉到粘結(jié)劑和粉末加入的方式和順序、混煉溫度、混煉裝置的特性等多種因素。這一工藝步驟目前一直停留在依靠經(jīng)驗(yàn)摸索的水平上，最終評(píng)價(jià)混煉工藝好壞的一個(gè)重要指標(biāo)就是所得到喂料的均勻和一致性。
        MIM喂料的混合是在熱效應(yīng)和剪切力的聯(lián)合作用下完成的。混料溫度不能太高，否則粘結(jié)劑可能發(fā)生分解或者由于粘度太低而發(fā)生粉末和粘結(jié)劑兩相分離現(xiàn)象，至于剪切力的大小則依混料方式的不同而變化。MIM常用的混料裝置有雙螺旋擠出機(jī)、Z形葉輪混料機(jī)、單螺旋擠出機(jī)、柱塞式擠出機(jī)、雙行星混煉機(jī)、雙凸輪混料機(jī)等，這些混料裝置都適合于制備粘度在1-1000Pa·s范圍內(nèi)的混合料。
         混煉的方法一般是先加入高熔點(diǎn)組元熔化，然后降溫，加入低熔點(diǎn)組元，然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點(diǎn)組元的氣化或分解，分批加入金屬粉可防止降溫太快而導(dǎo)致的扭矩急增，減少設(shè)備損失。
4、注射成形
        注射成形的目的是獲得所需形狀的無(wú)缺陷、顆粒均勻排由的MIM成形坯體。如圖1所示，首先將粒狀喂料加熱至一定高的溫度使之具有流動(dòng)性，然后將其注入模腔中冷卻下來(lái)得到所需形狀的具有一定剛性的坯體，然后將其從模具中取出得到MIM成形坯。這個(gè)過(guò)程同傳統(tǒng)塑料注射成形過(guò)程一致，但由于MIM喂料高的粉末含量，使得其注射成形過(guò)程在工藝參數(shù)上及其它一些方面存在很大差別，控制不當(dāng)則易產(chǎn)生各種缺陷。
5、脫脂
        從MIM技術(shù)產(chǎn)生以來(lái)，隨著粘結(jié)劑體系的不同，形成了多種MIM工藝路徑，脫脂方法也多種多樣。脫脂時(shí)間由最初的幾天縮短到了現(xiàn)在的幾小時(shí)。從脫脂步驟上可以粗略地將所有的脫脂方法分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是二步脫脂法。二步脫脂法包括溶劑脫脂+熱脫脂，虹吸脫脂--熱脫脂等。一步脫脂法主要是一步熱脫脂法，目前最先進(jìn)的是amaetamold法。
6 、燒結(jié)
        燒結(jié)是 MIM工藝中的最后一步工序，燒結(jié)消除了粉末顆粒之間的孔隙，使得MIM產(chǎn)品達(dá)到全致密或接近全致密化。金屬注射成形技術(shù)中由于采用大量的粘結(jié)劑，所以燒結(jié)時(shí)收縮非常大，其線收縮率一般達(dá)到13%-25%，這樣就存在一個(gè)變形控制和尺寸精度控制的問(wèn)題。尤其是因?yàn)镸IM產(chǎn)品大多數(shù)是復(fù)雜形狀的異形件，這個(gè)問(wèn)題顯得越發(fā)突出，均勻的喂料對(duì)于最終燒結(jié)產(chǎn)品的尺寸精度和變形控制是一個(gè)關(guān)鍵因素。
        高的粉末搖實(shí)密度可以減小燒結(jié)收縮，也有利于燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行和尺寸精度控制。對(duì)于鐵基和不銹鋼等制品，燒結(jié)中還有一個(gè)碳勢(shì)控制問(wèn)題。由于目前細(xì)粉末價(jià)格較高，研究粗粉末坯塊的強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)是降低粉末注射成形生產(chǎn)成本的重要途徑，該技術(shù)是目前金屬粉末注射成形研究的一個(gè)重要研究方面。
        MIM產(chǎn)品由于形狀復(fù)雜，燒結(jié)收縮大，大部分產(chǎn)品燒結(jié)完成后仍需進(jìn)行燒結(jié)后處理，包括整形、熱處理(滲碳、滲氮、碳一氮共滲等)，表面處理(精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等)等。
         金屬粉末注射被譽(yù)為“第五代金屬加工技術(shù)”，近年來(lái)，隨著材料、設(shè)備、模具、工藝、自動(dòng)化技術(shù)的逐漸發(fā)展與成熟，這一技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，已經(jīng)成為消費(fèi)電子、汽車(chē)等行業(yè)備受關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)。