金属注射成型（MIM）是一种结合塑料注塑灵活性与金属高强度的尖端制造工艺，专为复杂精密金属零件而生。本文将详解MIM工艺流程从原材料到成品的每个环节，并揭示其在医疗、消费电子及汽车领域的独特优势。
MIM工艺流程的四大核心阶段
1. 喂料制备：金属与聚合物的精密融合
- 材料组成：
- 金属粉末（60-70%）：不锈钢316L、钛合金、碳化钨（粒度≤20微米）。
- 粘结剂（30-40%）：热塑性塑料（如聚丙烯、聚乙烯）或蜡，确保流动性。
- 混合工艺：
- 双螺杆挤出机在150-200°C下将粉末与粘结剂均匀混合，形成MIM喂料。
- 喂料造粒为2-5毫米颗粒，便于注射成型。
2. 注射成型：像塑料一样塑造金属
- 设备：高压注塑机（压力70-140 MPa）。
- 流程：
- 喂料加热熔融后注入模具，形成尺寸为成品1.15-1.25倍的“生坯”（预留烧结收缩）。
- 可成型0.2毫米壁厚、0.1毫米孔径、多向螺纹等复杂特征。
3. 脱脂：精准清除粘结剂
- 溶剂脱脂（第一阶段）：
- 生坯浸泡于三氯乙烯等溶剂，溶解60-80%粘结剂（耗时4-12小时）。
- 热脱脂（第二阶段）：
- 在氮气保护下加热至400-600°C，分解剩余粘结剂。
- 催化脱脂（可选）：
4. 烧结：金属的“重生”
- 设备：真空或氢气保护高温烧结炉。
- 参数：
- 温度：接近金属熔点（如不锈钢1,310-1,390°C）。
- 时间：1-8小时（依零件尺寸调整）。
- 结果：
- 线性收缩15-20%，密度达96-99%（性能接近锻件）。
- MIM工艺流程下不锈钢零件抗拉强度＞500MPa。
MIM工艺流程的后处理
- 表面处理：
- 电镀（镀镍、镀金）：提升耐腐蚀性与美观度（如智能手表外壳）。
- 抛光：表面粗糙度从Ra 1.6μm降至Ra 0.4μm。
- 热处理：
- 淬火+回火将不锈钢硬度从HRC 20提至HRC 45。
- 机加工：
为何选择MIM工艺流程？典型应用场景
| 行业 |
标志性MIM零件 |
传统工艺痛点 |
MIM工艺流程优势 |
| 医疗 |
手术器械关节、牙科种植体 |
微型螺纹机加工易断裂 |
一体成型，表面光洁无需抛光 |
| 消费电子 |
折叠屏铰链、耳机磁吸盖 |
冲压薄壁变形率高 |
0.3毫米壁厚不变形，良率＞98% |
| 汽车 |
燃油喷嘴、涡轮叶片 |
铸造件孔隙率高 |
近全致密，耐高温疲劳寿命长 |
MIM工艺流程的局限与突破
| 局限 |
技术突破 |
| 零件尺寸通常＜100克 |
开发大型MIM炉（支持500克零件） |
| 模具初始成本高（＞2万美元） |
模块化模具降低小批量成本 |
| 脱脂占周期70% |
催化脱脂缩短至8小时 |
MIM工艺流程的未来趋势
- 微型化：生产0.1克级零件（如血管支架、微型传感器）。
- 绿色化：水溶性粘结剂替代有毒溶剂。
- 智能化：AI实时调控烧结收缩率。
