MIM，金屬注射成型技術(shù)，已成為粉末冶金領(lǐng)域中發(fā)展迅速、最具發(fā)展前景的新型近凈成形技術(shù)，被譽(yù)為“世界上最流行的金屬零件成形技術(shù)”之一。對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，要想做好產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就需要主動(dòng)學(xué)習(xí)和了解MIM工藝，可以通過(guò)使用MIM工藝降低成本。

MIM基本概念金屬注射成型，簡(jiǎn)稱MIM（金屬注射成型）這是一種混合金屬粉末和粘合劑用于注射成型的方法。首先將選定的粉末與粘結(jié)劑混合，然后將混合物造粒并注射成型為所需的形狀，通過(guò)脫脂和燒結(jié)除去粘結(jié)劑，從而獲得所需的金屬產(chǎn)品，或者在隨后的成型之后、表面處理、熱處理、機(jī)械加工等方式使產(chǎn)品更加完美。

MIM=粉末冶金+注塑成型MIM是典型的學(xué)科跨界產(chǎn)物事情，兩種完全不同的處理技術(shù)（粉末冶金和塑料注射成型）融為一體，使工程師可以擺脫傳統(tǒng)的束縛，通過(guò)塑料注射成型獲得低廉的價(jià)格、異型的不銹鋼、鎳、鐵、銅、鈦和其他金屬部件，因此比許多其他生產(chǎn)工藝具有更大的設(shè)計(jì)自由度。

MIM的工藝過(guò)程MIM工藝主要分為四個(gè)階段，包括制粒、注射、脫脂和燒結(jié)，以及隨后的機(jī)械加工或拉絲，如果需要的話、電鍍等二次加工技術(shù)。

造粒細(xì)金屬粉末和石蠟粘合劑、熱塑性塑料以精確的比例混合。混合過(guò)程是在一個(gè)特殊的混合設(shè)備中進(jìn)行的，該設(shè)備被加熱到一定的溫度以熔化粘合劑。在大多數(shù)情況下，使用機(jī)械混合，直到金屬粉末顆粒被粘合劑均勻包覆并冷卻形成顆粒（稱為原料）這些顆粒可以注射到模腔中。

注射將顆粒狀原料送入機(jī)器加熱，并在高壓下注射到模具型腔中，注射成型得到坯體該過(guò)程非常類似于塑料注射成型。模具可設(shè)計(jì)成多型腔以提高生產(chǎn)率，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸時(shí)應(yīng)考慮金屬零件燒結(jié)時(shí)的收縮。

脫脂脫脂是將生胚中的粘結(jié)劑去除的過(guò)程，脫脂后得到褐色坯體這個(gè)過(guò)程通常分幾個(gè)步驟完成燒結(jié)前除去大部分粘結(jié)劑，剩下的部分可以支撐零件進(jìn)入燒結(jié)爐。脫脂可以通過(guò)許多方法完成，最常用的方法是溶劑萃取。脫脂后的零件是半透性的，燒結(jié)時(shí)殘留的粘結(jié)劑很容易揮發(fā)。

燒結(jié)脫脂后的棕坯放入高溫中、在高壓可控爐中。在氣體保護(hù)下緩慢加熱褐色坯體，以去除殘留的粘合劑。粘結(jié)劑完全去除后，褐色坯體會(huì)被加熱到非常高的溫度，由于顆粒的融合，顆粒之間的空隙會(huì)消失。棕色坯料定向收縮至其設(shè)計(jì)尺寸，并轉(zhuǎn)變成致密固體，從而獲得最終產(chǎn)品。

在燒結(jié)過(guò)程中，約有20會(huì)出現(xiàn)褐色坯體%的整體尺寸收縮。

MIM的優(yōu)勢(shì)MIM結(jié)合了粉末冶金和塑料注射成型的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)金屬粉末成型工藝在產(chǎn)品形狀上的限制，將塑料注射成型技術(shù)用于批量生產(chǎn)、復(fù)雜形狀零件高效成形的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù)，具有常規(guī)粉末冶金、機(jī)械加工和精密鑄造無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

可成型高度復(fù)雜的零件與其它金屬成形工藝如金屬板沖壓相比，、粉末成型、鍛造和機(jī)加工等MIM能夠構(gòu)成具有高度復(fù)雜幾何外形的零件。

普通來(lái)說(shuō)，MIM也能夠完成塑料注射成型所能完成的復(fù)雜零件構(gòu)造。

應(yīng)用這一特性，運(yùn)用MIM有時(shí)機(jī)把本來(lái)由其它金屬成型加工的多個(gè)零件兼并為一個(gè)零件，簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)量，從而減少產(chǎn)品的裝配本錢。

材料利用率高M(jìn)IM成型是一種近凈成型的工藝，其零件其外形已接近最終產(chǎn)品形態(tài)，資料應(yīng)用率高，這一點(diǎn)關(guān)于貴重金屬的加工損失特別具有重要意義。

零件微觀組織均勻、密度高、性能好MIM是一種流體成型工藝，粘接劑的存在保證了粉末的平均排布，從而可消弭毛坯微觀組織上的不平均，進(jìn)而使燒結(jié)制品密度可到達(dá)其資料的理論密度。

普通來(lái)說(shuō)，MIM能夠到達(dá)理論密度的95%~99%，高致密性可使MIM零件強(qiáng)度增加、韌性增強(qiáng)、延展性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性得到改善，磁性能進(jìn)步。

而傳統(tǒng)粉末成型壓制的零件，其密度最高只能到達(dá)理論密度的85%，這主要是由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力散布不平均，也就招致了壓制毛坯在微觀組織上不平均，這樣就會(huì)形成壓制粉末冶金件在燒結(jié)過(guò)程中收縮不平均，因而不得不降低燒結(jié)溫度以減少這種效應(yīng)，從而使制品孔隙度大、資料致密性差、密度低，嚴(yán)重影響零件的機(jī)械性能。

效率高，易于實(shí)現(xiàn)大批量和規(guī)模化生產(chǎn)MIM運(yùn)用注射機(jī)成型產(chǎn)品生坯，消費(fèi)效率大幅度進(jìn)步，合適大批量消費(fèi)；同時(shí)注射成型產(chǎn)品的分歧性、反復(fù)性好，從而為大批量和范圍化工業(yè)消費(fèi)提供了保證。

適用材料范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊適用于MIM的金屬資料十分普遍，準(zhǔn)繩上任何可高溫澆結(jié)的粉末資料均可由MIM工藝制形成成零件，包括傳統(tǒng)制造工藝中的難加工資料和高熔點(diǎn)資料。MIM能加工的金屬資料包括低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質(zhì)合金、鈦合金、磁性資料、Kovar合金、精密陶瓷等。

此外，MIM也能夠依據(jù)用戶請(qǐng)求停止資料配方研討，制造恣意組合的合金資料，將復(fù)合資料成型為零件。

MIM成型有色合金鋁和銅在技術(shù)上是可行的，但是通常由其它更經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行處理，如壓鑄或機(jī)加工。

MIM與其它工藝的對(duì)比

MIM與其它工藝的對(duì)比，如下所示：

哪些零件適合MIM工藝

雖然MIM被稱為第五代金屬成型技術(shù)，但并非一切金屬零件都合適運(yùn)用MIM、或者說(shuō)運(yùn)用MIM具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

只要大批量消費(fèi)的小型、精細(xì)、具備復(fù)雜三維幾何外形及特殊請(qǐng)求的金屬零件，才合適運(yùn)用MIM、才具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

重量MIM工藝比較適合重量小的金屬零件。最典型MIM零件重量通常在10~15g左右，少于50克是最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，最大不超過(guò)300g。

尺寸MIM工藝比較適合尺寸小的金屬零件。最典型MIM零件尺寸是在25mm左右，最大不超過(guò)150mm。

為什么MIM工藝不適合大尺寸零件呢？這主要是因?yàn)镸IM零件公差一般為尺寸大小的0.3%~0.5%，尺寸過(guò)大，則零件的公差會(huì)變大。公差過(guò)大，可能不符合設(shè)計(jì)要求，或者需要額外的機(jī)加工等二次加工工序，增加成本。

厚度MIM零件的典型厚度為1.0~3.0mm。

形狀MIM零件適合具有外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺(tái)、鍵銷、加強(qiáng)筋板、表面滾花等復(fù)雜三維幾何形狀。如果是簡(jiǎn)單形狀，使用鈑金沖壓、鍛造和粉末成型等工藝，可能更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

批量由于MIM工藝需要通過(guò)模具成型，而模具存在成本，因此MIM工藝要求金屬零件在一定批量的前提下，才具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。一般來(lái)說(shuō)，適合MIM工藝的年批量要求為10萬(wàn)個(gè)以上。

MIM的應(yīng)用

MIM廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車零部件、醫(yī)療器械、電動(dòng)工具、工業(yè)設(shè)備以及日常用品中等多個(gè)領(lǐng)域。

消費(fèi)電子領(lǐng)域消費(fèi)電子產(chǎn)品通常包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、智能穿戴設(shè)備、無(wú)人駕駛飛機(jī)等。

2010年，黑莓手機(jī)的標(biāo)牌外觀件采用了MIM制程工藝技術(shù)，開啟了MIM零件在手機(jī)上的批量化運(yùn)用。

蘋果公司也自2010年開端運(yùn)用MIM零件，并不時(shí)拓展、引領(lǐng)MIM的運(yùn)用范圍，電源接口件、卡托、鉸鏈、攝像頭圈、按鍵等MIM零件在手機(jī)上均完成勝利應(yīng)用。

隨著智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品向愈加輕薄化開展，這些產(chǎn)品的中心零部件也將愈加精細(xì)化和復(fù)雜化。在此背景下，MIM工藝的應(yīng)用前景將日益寬廣。

汽車零部件在汽車零部件制造范疇，MIM工藝作為一種無(wú)切削的金屬零件成形工藝，可儉省資料，降低消費(fèi)本錢，因而MIM工藝遭到汽車產(chǎn)業(yè)的高度注重，并于20世紀(jì)90年代開端應(yīng)用于汽車零部件市場(chǎng)。

目前，汽車產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)采用MIM工藝消費(fèi)的一些外形復(fù)雜、雙金屬零件以及成組的微小型零件，如渦輪增壓零件、調(diào)理環(huán)、噴油嘴零件、葉片、齒輪箱、助力轉(zhuǎn)向部件等。

醫(yī)療器械在醫(yī)療器械領(lǐng)域，MIM工藝消耗的醫(yī)療配件精度高，可以滿足大部分精細(xì)醫(yī)療器械所需配件的小尺寸、高復(fù)雜度、高機(jī)械性能等要求。近年來(lái)，MIM技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，比如外科手術(shù)手柄、剪刀、鑷子、牙科零件、骨科關(guān)節(jié)零件等。

電動(dòng)工具電動(dòng)工具零件的加工很復(fù)雜、加工成本較高、材料利用率低，對(duì)MIM的依賴性較高典型產(chǎn)品包括近年來(lái)開發(fā)的異形銑刀、切削工具、緊固件、微型齒輪、松棉機(jī)/紡織機(jī)/卷邊機(jī)零件等。

MIM件的常用幾種表面處理工藝

拋光處理

利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)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(dǎo)電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等）及增進(jìn)美觀等作用。

PVD處理

利用物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，將原子或分子由源轉(zhuǎn)移到基材表面上的過(guò)程。它的作用是可以使某些有特殊性能（強(qiáng)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(fā)黑處理

使金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，以隔絕空氣，達(dá)到防銹目的，是很常用的一種化學(xué)處理手段。外觀要求不高時(shí)可以采用發(fā)黑處理，發(fā)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(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽膜的過(guò)程。磷化的目的主要是：

1）給基體金屬提供保護(hù)，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(guò)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(xì)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(yù)處理，為其他后處理做準(zhǔn)備；

2）電鍍、PVD是應(yīng)用較多的兩類處理技術(shù)；

3）發(fā)黑和噴涂會(huì)對(duì)制品表面會(huì)有較大的改變，更適合于大型工件。

5、適用材料及應(yīng)用領(lǐng)域：

MIM的應(yīng)用極其廣泛，包括日常生活用品，諸如汽車、航空航天工業(yè)、軍工業(yè)、手機(jī)、手表、醫(yī)療、家用器具、照相機(jī)及裝有MIM零件的電動(dòng)工具等。MIM技術(shù)可適用于任何能制成粉末的材料，

6、目前應(yīng)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(zhì)合金、精細(xì)陶瓷等系列。

MIM工藝的難點(diǎn)

MIM(金屬粉末成形)能夠批量生產(chǎn)高精度、高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜的零部件，是一種非常優(yōu)異的制造方式，廣泛應(yīng)用于光通信連接器、手機(jī)外殼、汽車馬達(dá)零件、醫(yī)療外科器具等方面。

MIM/CIM成形

智能手機(jī)外殼

MIM成形是一種特殊成形技術(shù)，需要積累一定的制造技術(shù)、制造方法以及制造技巧。另外，由于材料中混合了金屬粉末，材料狀態(tài)的差異較大，成形條件不穩(wěn)定是生產(chǎn)過(guò)程中面臨的一個(gè)難題。

我司注塑機(jī)除了擁有MIM/CIM專用設(shè)計(jì)螺桿組件外，還有材料狀態(tài)、成型狀態(tài)可視化功能。可以不依靠經(jīng)驗(yàn)和感覺，進(jìn)行MIM/CIM注塑成形，以此降低不良率的發(fā)生。

MIM的特征

1)三維復(fù)雜形狀

2)高自由度設(shè)計(jì)

<減后后加工工時(shí)>

<部件統(tǒng)一化>

<通過(guò)薄壁＋肋板實(shí)現(xiàn)輕量化>

3)高尺寸精度

4)高強(qiáng)度部品

MIM成形工藝

MIM的課題

由于混合了金屬粉末，材料狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)較大差異，導(dǎo)致成形條件不穩(wěn)定。另外，由于樹脂材料粘度過(guò)高，射出壓力也容易上升，是一種較易產(chǎn)生毛邊短射的材料。

適合MIM成形的住友注塑機(jī)

1)樹脂粘度測(cè)定功能

在生產(chǎn)開始前掌握樹脂粘度的差異，可以作為設(shè)定合適的成形條件的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)樹脂粘度測(cè)定，可以獲得具體數(shù)值，進(jìn)一步了解樹脂特性，實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)。

2)射出壓力5點(diǎn)監(jiān)測(cè)

可以獲取射出開始后任意5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的射出壓力，對(duì)上下限進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

不單單是監(jiān)測(cè)充填峰值壓力，還能監(jiān)測(cè)是否有因?yàn)閲娮於氯⒏稍锊怀浞值仍蛟斐傻牟涣计樊a(chǎn)生。

利用射出壓力5點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能，可以有效防止不良品的流出。提升效率、降低成本。

3)MIM（CIM）專用螺桿組件

MIM成形需要抵抗金屬粉末造成的磨損并使用少量樹脂成分進(jìn)行穩(wěn)定塑化。

可以解決兩大問(wèn)題的專用設(shè)計(jì)，讓MIM/CIM成形得以輕松實(shí)現(xiàn)。

※確保有對(duì)應(yīng)過(guò)陶瓷粉末射出成形以及磁性塑料射出成形的螺桿。

城市采礦：減碳減排的新模式

中國(guó)有三個(gè)城市消耗大量不銹鋼，分別是廣東省東莞市的手表工業(yè)消耗316L不銹鋼；陽(yáng)江市的民用刀具市場(chǎng)──十八子菜刀（李氏）使用420不銹鋼；揭陽(yáng)市的不銹鋼廚具與衛(wèi)浴設(shè)備的201/304/316不銹鋼，這些民生用品的五金零件逐漸地轉(zhuǎn)向以MIM的方式來(lái)制作產(chǎn)品粗坯，搭配二次加工使產(chǎn)品完成外觀上的最終品質(zhì)。

尺寸與重量變大的MIM產(chǎn)品首先面臨到材料費(fèi)用的沖擊，要對(duì)比鑄造件使用每公斤單價(jià)在30~45人民幣的范圍，MIM業(yè)主必須審查有哪些可能辦得到的材料和其性能符合度，由此引發(fā)了粉末制造低成本的研究。先要進(jìn)行MIM可能進(jìn)入的行業(yè)別，以及他們喜歡使用的材料牌號(hào)，調(diào)查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)如表1所表示的民用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)群與常用的材料牌號(hào)。

MIM制程必須使用的粉末原本要由礦產(chǎn)中提煉，然而上述三大地點(diǎn)由于加工興盛，傳統(tǒng)的板金片材必須經(jīng)過(guò)大量的材料削減，才能獲得最終產(chǎn)品。那些被大量削減加工的邊角材料正可被MIM產(chǎn)業(yè)所利用，這些物料是已經(jīng)被精煉的干凈材料，只要能夠正確地加以分類收集，做好物流的規(guī)劃，我們可以把MIM和這些產(chǎn)業(yè)連結(jié)成綠色閉環(huán)系統(tǒng)，節(jié)能又減碳，三方（板材用料方、MIM制粉、MIM粉末使用方）都獲得好處。圖3是都市采礦的「原礦」。

都市采礦的「原礦」都是已經(jīng)被精煉過(guò)的邊角料，再煉可節(jié)省大量的能源與碳排放。

只要能夠正確的分類防止交叉污染，噴粉廠設(shè)立的位置建立接近集中點(diǎn)，確實(shí)可以完成上述的都市采礦作業(yè)。比較可惜的是由于中國(guó)國(guó)內(nèi)不銹鋼板材大多走工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的下限，其中主要元素（鎳、鉻、鈮、鉬）可能要進(jìn)行添加，能夠擠出的利潤(rùn)就相對(duì)減少，這必須和地方政府協(xié)商是否有環(huán)保政策補(bǔ)貼能夠協(xié)助，同時(shí)另一方面是霧化設(shè)備的改善提高收成率。

MIM的制程展望

喂料混合技術(shù)

并非所有的金屬產(chǎn)品制造都要把黏結(jié)劑燒除，MIM的喂料技術(shù)是延伸橡膠開煉的工藝，只要控制粉末顆粒的形貌和表面條件，選用正確的黏結(jié)劑，便可以把喂料的技術(shù)應(yīng)用在一體是電感的磁性包覆材、積層制造的黏結(jié)劑噴射和雷射融合的粉團(tuán)、陶瓷粉末射出成型等等，目前正被加速的推展開來(lái)。

特別是磁性材料領(lǐng)域最有趣的鐵氧體材料，氧化鐵是目前最低成本且絕緣阻抗高的磁性材料，透過(guò)不同的粉末粒徑控制也可以實(shí)現(xiàn)粉末射出成型，但是困難度要比金屬和陶瓷材料高很多，因?yàn)槌朔勰┑男蚊埠捅砻鏍顩r之外，氧化鐵受到脫脂過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)會(huì)造成顏色改變，而價(jià)數(shù)變化會(huì)導(dǎo)致成品的變形、龜裂以及磁性能降低，這必須一一進(jìn)行問(wèn)題了解與排除。

MIM的熱處理越來(lái)越重要

隨著鐵系金屬被全面推展，如果MIM廠自己不能進(jìn)行MIM燒結(jié)后的熱處理，您會(huì)發(fā)現(xiàn)逐漸失去與客戶對(duì)談的空間和機(jī)會(huì)。在過(guò)去3年可以發(fā)現(xiàn)鐵系材料的強(qiáng)度、硬度、摩擦抵抗、磁性功能都被客戶疊加的提出，只能燒304/316/17-4PH/Fe-2Ni已經(jīng)不能滿足客戶的要求，那么加值廠內(nèi)的熱處理則是必要的投資。

MIM進(jìn)行降本的思路：

利用MIM可成型復(fù)雜三維形狀的特點(diǎn)，把多個(gè)原本多個(gè)由鈑金沖壓、粉末冶金或機(jī)加工等成型的零件合并為1個(gè)零件，從而簡(jiǎn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、減少零部件數(shù)量，降低產(chǎn)品裝配成本及庫(kù)存成本等。

利用MIM近凈成型的特點(diǎn)，代替機(jī)加工等原材料浪費(fèi)嚴(yán)重、機(jī)加工工序成本高的工序。

利用MIM成型尺寸精度高、表面質(zhì)量好的特點(diǎn)，代替壓鑄等需二次機(jī)加工來(lái)提高尺寸精度或表面質(zhì)量的的工序。

降本思路一：使用MIM合并多個(gè)零部件

相對(duì)于鈑金沖壓、機(jī)加工、壓鑄和粉末冶金等，MIM可以成型具有復(fù)雜三維形狀的零件，可以具備外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺(tái)、鍵銷、加強(qiáng)筋板和表面滾花等特征。因此，原本多個(gè)由鈑金沖壓、機(jī)加工、壓鑄和粉末冶金等工藝成型的零部件，可以通過(guò)MIM成型--合并為1個(gè)零件，從而簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，去除產(chǎn)品裝配工序，最終降低產(chǎn)品成本。

案例1，4個(gè)通過(guò)機(jī)加工、鈑金沖壓等工藝加工的零件，被合并為1個(gè)MIM零件。

案例2，4個(gè)通過(guò)機(jī)加工、鈑金沖壓等工藝加工的零件，被合并為1個(gè)MIM零件。

案例3，5個(gè)零件被合并為1個(gè)MIM零件。

案例4，如圖所示為應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的相機(jī)固定支架，其具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。原本是兩個(gè)機(jī)加工件焊接而成，現(xiàn)通過(guò)MIM合并為1個(gè)零件，不但成本降低，同時(shí)避免了原本焊接處鋒利毛邊帶來(lái)的潛在質(zhì)量問(wèn)題。

降本思路二：使用MIM減少材料浪費(fèi)

MIM是近凈成型的工藝。利用MIM近凈成型、材料浪費(fèi)少的特點(diǎn)，可代替機(jī)加工等工藝，通過(guò)減少材料浪費(fèi)，來(lái)降低成本。這一點(diǎn)對(duì)于一些貴重的金屬，顯得特別重要。近凈成型，nearnetshape，是指零件的最終成品形態(tài)與最初形態(tài)很接近；換句話說(shuō)就是材料的利用率高，材料浪費(fèi)少。MIM、壓鑄、注塑成型和3D打印等，都是近凈成型。而機(jī)加工則不是近凈成型，機(jī)加工存在著太多的材料浪費(fèi)。

使用MIM代替機(jī)加工，可把材料用量從130g減少到40g，從而降低產(chǎn)品成本。

用于醫(yī)療器械中的泵閂鎖，原本使用機(jī)加工，從毛坯到最后的產(chǎn)品，機(jī)加工浪費(fèi)了一半的原材料。采用MIM一次成型，僅需少量的機(jī)加工工序，材料浪費(fèi)少；相對(duì)于機(jī)加工，成本降低了30%。

類似，用于電子設(shè)備的把手原本使用機(jī)加工，從毛坯到最后的產(chǎn)品，機(jī)加工浪費(fèi)了一半以上原材料。采用MIM一次成型，僅需少量的機(jī)加工工序，材料浪費(fèi)少；同時(shí)生產(chǎn)效率高；相對(duì)于機(jī)加工，成本降低了60%以上。

降本思路三：使用MIM減少甚至避免二次機(jī)加工

相對(duì)于壓鑄或其它鑄造工藝，MIM工藝的尺寸精度和表面質(zhì)量更高；在滿足相同的尺寸精度和表面質(zhì)量要求下，MIM工藝一次成型或者僅需少量二次機(jī)加工，就有可能滿足要求，而壓鑄或其它鑄造工藝，則可能需要經(jīng)過(guò)多次機(jī)加工工序。因此，在尺寸精度或表面質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，使用MIM代替壓鑄或其它鑄造工藝，從而減少甚至避免二次機(jī)加工工序，有機(jī)會(huì)降低產(chǎn)品成本。

案例1，滑雪鞋中的左右兩側(cè)的固定支架，原本通過(guò)鑄造工藝成型，需要通過(guò)多次機(jī)加工才能達(dá)到所需結(jié)構(gòu)及尺寸精度。現(xiàn)通過(guò)MIM工藝一次成型即可達(dá)到所需尺寸精度要求，避免了機(jī)加工，從而降低了成本。

如門鉸鏈中的支架和坡道，原本是通過(guò)壓鑄工藝生產(chǎn)，需要大量機(jī)加工工序才能達(dá)到所需的尺寸精度。現(xiàn)改為MIM，一次成型即可達(dá)到所需尺寸精度。

MIM是一個(gè)相對(duì)全新的工藝，僅僅是在最近10年之內(nèi)才開始流行。對(duì)于很多行業(yè)來(lái)說(shuō)，特別是一些傳統(tǒng)行業(yè)，可能對(duì)于MIM并不熟知，因此存在著MIM應(yīng)用的極大空間和機(jī)會(huì)。我們可以在降本設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，充分利用MIM去合并零部件、去代替當(dāng)前機(jī)加工或壓鑄等工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的降本。（注：僅僅針對(duì)小部分產(chǎn)品，并非所有產(chǎn)品均可行）這種降本思路，是站在一個(gè)更高的維度。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還在吭哧吭哧地去千方百計(jì)地去降機(jī)加工成本、去降壓鑄成本時(shí)，我們已經(jīng)把機(jī)加工、把壓鑄工藝淘汰掉。這就是三體中說(shuō)的“升維思考，降維打擊”。

成就新一代槍械零件登峰造極的MIM技術(shù)

看美國(guó)MI7/18手槍的零件造型，上面布圓狀印記，這是什么呢？對(duì)這個(gè)問(wèn)題已有多個(gè)愛好者咨詢小編。對(duì)于不了解槍械制造工業(yè)的愛好者來(lái)說(shuō)，對(duì)這些細(xì)節(jié)特征實(shí)在令人費(fèi)解。看槍械科技發(fā)展的歷程，材料技術(shù)減輕了槍械重量并延長(zhǎng)了壽命，檢測(cè)技術(shù)保證了槍械質(zhì)量，化工技術(shù)為槍械提供了發(fā)射的動(dòng)力，機(jī)械技術(shù)使槍械零件得以成型。看槍械史上跨步式發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，幾乎都是基礎(chǔ)技術(shù)的助力。在三十年前，槍械全面應(yīng)用尼龍材料，從此不再需要木材。現(xiàn)在，槍械制造中廣泛應(yīng)用的是粉末冶金，至于被炒得火熱的增材制造，還需要靜待數(shù)年才能全面鋪開。

今天我們要科普的是助力槍械金屬零件快速加工的金屬粉末注射成形技術(shù)（MetalinjectionMolding，簡(jiǎn)稱ＭＩＭ），這是一種借助塑料成形工藝及裝備條件，將金屬粉末和粘結(jié)劑混合制成的注射粒料在模具型腔中成形，然后經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié)成為金屬零件的新型生產(chǎn)工藝。

MIM技術(shù)在輕武器的應(yīng)用

1973年，MIM技術(shù)在美國(guó)加州被發(fā)明，由于技術(shù)前景無(wú)限美好，歐日美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量精力去研究，到80年代中期開始突飛猛進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。到目前為止，已成為工業(yè)制造領(lǐng)域最為活躍的零部件成型技術(shù)。但在國(guó)內(nèi)，起步比國(guó)外晚了至少10年，檢索關(guān)于MIM技術(shù)在輕武器領(lǐng)域應(yīng)用的文獻(xiàn)，最早的一篇文獻(xiàn)是208所林久彬在輕兵器1999年第3期發(fā)表的文章，簡(jiǎn)單的對(duì)項(xiàng)技術(shù)做了介紹和可行性分析。

利用MIM成形的轉(zhuǎn)輪發(fā)射機(jī)構(gòu)件，上面有圓狀注料印記正式得到測(cè)試應(yīng)用的是在2000年，重慶長(zhǎng)風(fēng)機(jī)器廠與中南大學(xué)、五三所、金珠公司和英捷公司一起聯(lián)合對(duì)92式手槍5個(gè)形狀復(fù)雜的零件采用MIM技術(shù)制造進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。這些5個(gè)零件是保險(xiǎn)、擊錘簧座、槍管套、照門、扳機(jī)，其中運(yùn)動(dòng)零件2個(gè)，其余全部為靜態(tài)構(gòu)件，完成零件制備后在國(guó)家靶場(chǎng)先后開展了綜合壽命試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、互換性試驗(yàn)和安全性試驗(yàn)等新材料應(yīng)用相關(guān)的驗(yàn)證鑒定，試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用MIM技術(shù)制造的零部件能滿足國(guó)軍標(biāo)。從此解開了中國(guó)輕武器應(yīng)用MIM技術(shù)制造零部件的序幕。單從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，零件成形確實(shí)方便，但表面處理和檢測(cè)難度就大了，還需進(jìn)一步探索相關(guān)輔助性技術(shù)。

MIM技術(shù)在武器裝備全面應(yīng)用的折點(diǎn)

在2000年92式手槍初次試水取得成功，只能算是小馬過(guò)河，了解了河水深淺。在中國(guó)輕武器領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的是03式自動(dòng)步槍，具體請(qǐng)款如下：

這項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)，2000年就揭幕后在多型槍械上得到應(yīng)用，但表現(xiàn)的令人非常無(wú)奈，機(jī)械性能上并不穩(wěn)定，有的命很長(zhǎng)，有的命很短，魚目混雜，難分好壞，質(zhì)量問(wèn)題反復(fù)暴露，零件反復(fù)回頭，幾乎各應(yīng)用廠家都出現(xiàn)廢掉重新機(jī)加的現(xiàn)象。天下沒(méi)有生來(lái)就成的好技術(shù)，反復(fù)折騰是必然，這也是新技術(shù)、新材料在應(yīng)用過(guò)程中的正常現(xiàn)象，它不出現(xiàn)反而才不正常。在2010年前后，MIM技術(shù)已在至少5型制式槍械上得到應(yīng)用，今天，輕武器上大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件都用MIM技術(shù)制造。

當(dāng)前狀態(tài)如何呢？MIM零件依然存在較大的不定性，經(jīng)驗(yàn)告訴我們：承受沖擊、運(yùn)動(dòng)構(gòu)件或工況比較苛刻的零件盡量不要應(yīng)用。在新一代槍械研制中，CNC加工和MIM技術(shù)取代了舊的成形方法，已經(jīng)形成“兩成兩處+機(jī)加”的制造格局（兩成兩處+機(jī)加指的是：注塑成形、金屬粉末注射成形、PIP/QPQ表面處理、陽(yáng)極氧化處理和機(jī)械加工），機(jī)加的占比越來(lái)越少，就剩鋁合金和關(guān)重構(gòu)件。

MIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

MIM技術(shù)作為一種制造高質(zhì)量精密零件近終成形的技術(shù)，具有常規(guī)粉末冶金和機(jī)加工成型無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，具體如下：1）可制造形狀特征復(fù)雜且機(jī)械加工難以制造各種特征，減重效果超級(jí)好；2）材料利用率極高，能滿足復(fù)雜零件大規(guī)模生產(chǎn)，通常材料利用率高達(dá)95%。3）MIM將會(huì)比機(jī)加工方法更為經(jīng)濟(jì)；3）能夠完全滿足槍械零件11到13級(jí)的公差要求，甚至連粗糙度都極度吻合；

MIM成形與傳統(tǒng)加工的對(duì)比（上為傳統(tǒng)加工，下位MIM）5）具有較好的后處理性能，可進(jìn)行機(jī)加、滲碳、淬火、回火等處理，具有性能再調(diào)控能力。6）生產(chǎn)自動(dòng)化程度高?工序簡(jiǎn)單?工藝流程短?生產(chǎn)效率高?易于實(shí)現(xiàn)大批量、規(guī)模化生產(chǎn)；7）無(wú)污染?生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保，具備近凈成型的優(yōu)勢(shì)，是最先進(jìn)的金屬成形工藝。。8）材料體系的調(diào)配空間大，有合金鋼、不銹鋼、、鐵基合金、磁性材料、鎢合金、硬質(zhì)合金等多種系列。鑒于以上技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這簡(jiǎn)直是為輕武器零件而生的。

基本工藝過(guò)程粉末冶金基本工序有四個(gè)步驟，包括原料粉末的制備，粉末成型（成坯塊），坯塊燒結(jié)，后序處理。其中粉末成型的目的是為了得到一定形狀和尺寸的壓坯，使其具備一定的密度和強(qiáng)度。坯塊的燒結(jié)是關(guān)鍵工序，經(jīng)過(guò)燒結(jié)可以使得成型后的坯塊得到最終的物理性能。后序處理根據(jù)產(chǎn)品需求不同因而采取不同的方式進(jìn)行。

金屬粉末顆粒

注射金屬粉末的模具，這個(gè)和塑料成型模具在結(jié)構(gòu)上少了冷卻系統(tǒng)

粉末注射分析

注射成形的零件

大型溶劑脫脂系統(tǒng)

大型真空燒結(jié)爐

零件燒結(jié)前中后的狀態(tài)變化

后處理，有機(jī)加、熱處理和表面處理等

MIM與傳統(tǒng)鑄造大的對(duì)比

制約輕武器應(yīng)用的四大技術(shù)難題

熱處理問(wèn)題。由于鐵鎳鈷鉬合金（Ni18Co9Mo5）屬于馬氏體時(shí)效鋼，在熱處理溫控方面需要反復(fù)實(shí)踐，再加之各種不同的硬度要求，這使熱處理難度加大，需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員反復(fù)摸索，制定出嚴(yán)格的熱處理規(guī)范。綜合機(jī)械性能問(wèn)題。這是最為關(guān)鍵的問(wèn)題。粉末冶金零件的沖擊韌性、塑性和耐疲勞性極大影響了該技術(shù)在高性能零部件上的應(yīng)用，需要在零件評(píng)估中準(zhǔn)確的判斷出能與否，對(duì)設(shè)計(jì)人員要求較高，沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)是無(wú)法承擔(dān)輕武零件材料選擇的工作。

表面處理問(wèn)題。一般粉末注射零件表面處理后表面膜層不完整，發(fā)花，鎳基（Ni18Co9Mo5）零件磷化膜生成速度慢，附著牢固性差，鐵基（Fe4Ni05Mo）零件相對(duì)較好些，但并不理想。當(dāng)前粉末冶金零件的表面處理技術(shù)已攻克，但是對(duì)于QPQ和PIP技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，依然需要是深入研究。焊接性能問(wèn)題．由于碳含量較高，焊接后應(yīng)力較大．焊后需要進(jìn)行去應(yīng)力回火（480℃保溫2h）。

中國(guó)專業(yè)的粉末冶金研究機(jī)構(gòu)

在上世紀(jì)80年代，MIM技術(shù)由中南大學(xué)、北京科技大學(xué)和鋼鐵研究總院立項(xiàng)進(jìn)入科研開發(fā)階段，并列入國(guó)家“863”高科技攻關(guān)計(jì)劃。我國(guó)最早成立的國(guó)字號(hào)研究粉末冶金技術(shù)科研機(jī)構(gòu)是依托中南工業(yè)大學(xué)（今中南大學(xué)）建設(shè)的粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，它在1989年經(jīng)國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)，1995年成為國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

在軍工領(lǐng)域，研究粉末冶金技術(shù)在軍事裝備應(yīng)用的科研機(jī)構(gòu)是山東非金屬材料研究所，也就是兵器工業(yè)集團(tuán)五三研究所，以研發(fā)軍用新材料、新工藝為主，應(yīng)用對(duì)象主要是現(xiàn)代武器設(shè)備，主要從事先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料、隱身材料、高性能工程塑料的改性與應(yīng)用、燒蝕與熱防護(hù)材料等應(yīng)用研究。

消費(fèi)電子MIM應(yīng)用

MIM產(chǎn)品按照功能分類，主要分為精密金屬結(jié)構(gòu)件和外觀件，具體產(chǎn)品包括電源支撐件、音量支撐件、攝像頭支架、穿線套筒、插頭等結(jié)構(gòu)件，以及外觀精致的電源接口件、智能手表表殼、智能戒指內(nèi)殼、無(wú)人機(jī)遙控器轉(zhuǎn)軸支架、頭戴式耳機(jī)配件等外觀件，產(chǎn)品主要應(yīng)用于平板電腦、智能觸控電容筆等便攜式智能終端類消費(fèi)電子領(lǐng)域，以及智能穿戴設(shè)備、航拍無(wú)人機(jī)等新興消費(fèi)電子設(shè)備領(lǐng)域。

（1）便攜式智能終端用MIM產(chǎn)品便攜式智能終端是公司產(chǎn)品最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括平板電腦、智能觸控電容筆等，產(chǎn)品包括音量支撐件、電源支撐件、攝像頭支架、電源接口件、SIM卡撥桿、穿線套筒、插頭等。

（2）智能穿戴設(shè)備用MIM產(chǎn)品近年來(lái)，得益于智能穿戴設(shè)備種類的增加、產(chǎn)品技術(shù)的漸趨成熟、用戶體驗(yàn)的提升、產(chǎn)品價(jià)格的下降以及各大廠商的積極投入，智能穿戴設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到快速發(fā)展階段。目前，公司智能穿戴設(shè)備用MIM產(chǎn)品主要包括智能手表表殼、智能手表按鍵、智能戒指內(nèi)殼、頭戴式耳機(jī)配件等。

（3）航拍無(wú)人機(jī)用MIM產(chǎn)品公司為無(wú)人機(jī)客戶提供的MIM產(chǎn)品主要包括遙控器轉(zhuǎn)軸組件、遙控器按鍵、遙控器電池蓋、攝像頭配件、定位插銷、云臺(tái)配件、手機(jī)夾持配件等具有可靠強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件及精美的外觀件。

（4）其他MIM產(chǎn)品憑借MIM工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，MIM產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前公司MIM產(chǎn)品還包括電子煙外殼、USB充電接口外殼、5G基站用環(huán)形腔體、汽車換擋旋鈕等。

MIM在AR/VR上的應(yīng)用

MIM技術(shù)能大批量、高效率、低成本地生產(chǎn)具有高復(fù)雜度、高精度、高強(qiáng)度、外觀精美、微小型規(guī)格的具有復(fù)雜三維幾何形狀的金屬零部件，適用于AR/VR卡托、鉸鏈、轉(zhuǎn)軸、內(nèi)部支架、連接器接口、裝飾圈等金屬零部件的批量生產(chǎn)。精研科技（300739）MIM產(chǎn)品已經(jīng)最終應(yīng)用于A客戶、三星（SAMSUNG）、小米、OPPO、vivo、Fossil等國(guó)內(nèi)外知名消費(fèi)電子品牌，可生產(chǎn)VR內(nèi)置結(jié)構(gòu)件。

統(tǒng)聯(lián)精密（688210）在折疊屏手機(jī)轉(zhuǎn)軸鉸鏈、VR/AR/MR產(chǎn)品精密零部件等方向的技術(shù)實(shí)力目前已經(jīng)獲得相關(guān)客戶的認(rèn)可。

審核編輯：黃飛