一：序言：
MIM（Metal Injection Moulding）金屬注射成形，是由美國在上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)明的一種新型制造工藝，在發(fā)明后的二十幾年中，由于其非常強(qiáng)的適應(yīng)性得到了飛速的發(fā)展，勘稱“第五代加工工藝”，是加工行業(yè)的一次“革命”。
可以用于MIM技術(shù)的材料非常廣泛，原則上任何可高溫?zé)Y(jié)的粉末材料均可由MIM技術(shù)制成零件，包括傳統(tǒng)工藝中難以加工的材料及高融點(diǎn)材料。此外，MIM技術(shù)也可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行材料的配方設(shè)計(jì)，制造任意組份的復(fù)合材料，并制成特種要求的零件。MIM工藝制品應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，市場前景廣闊。如：
1：計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)施：如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動(dòng)零件；
2：工具：如槍鉆、鉆卡頭、電動(dòng)工具、手工工具、扳手等所用零件，銑刀頭、噴嘴等；
3：家用器具：如表殼、表鏈、電動(dòng)牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、仿真珠寶、刀具刀頭等零件；
4：醫(yī)療器械零件：如牙齒矯形架、剪刀、鑷子；
5：軍用軍械零件：導(dǎo)彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件；
6：電氣零件：如微型馬達(dá)零件、電子零件、傳感器件、手機(jī)、BP機(jī)用零件；
7：機(jī)械用零件：如松棉機(jī)、紡織機(jī)、縫紉機(jī)、辦公機(jī)械等各類機(jī)械的小型復(fù)雜零件；
8：汽車、船舶零件：如離合器內(nèi)環(huán)、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具；
9：油田鉆井用金各類異型硬質(zhì)合噴嘴等。
MIM技術(shù)是1973年由美國加州Parmatech公司的航天燃料專家Wiech博士發(fā)明的，如今已成為世界粉末冶金領(lǐng)域發(fā)展最快的高新技術(shù)。由于該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性，被美國列為不對(duì)外擴(kuò)散技術(shù)加以保密，直到1985年才向全世界公布這一技術(shù)，而在這期間美國國內(nèi)的MIM技術(shù)得以成熟并迅速發(fā)展形成產(chǎn)業(yè)化。該項(xiàng)技術(shù)向世界披露后得到世界各國政府、學(xué)術(shù)界、企業(yè)界的廣泛重視，并投入了大量人力物力和財(cái)力予以開發(fā)研究。其中日本在研究上十分積極而且表現(xiàn)突出，許多大型株式會(huì)社參與了MIM技術(shù)的工業(yè)化推展，繼日本快速發(fā)展之后，臺(tái)灣、韓國、新加坡、以色列、土爾其、瑞士以及歐洲和南美的其他國家MIM產(chǎn)業(yè)也雨后春筍般的發(fā)展起來，獲得了較大的商業(yè)利潤。
作為該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明國美國，MIM技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于航天、摩托車、汽車、醫(yī)療器械、食品機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、五金工具、儀器儀表、鐘表等各個(gè)制造行業(yè)，MIM企業(yè)也因得到了長足的發(fā)展。
據(jù)粉末冶金協(xié)會(huì)粗略統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，全球MIM產(chǎn)品的銷售量正在以每年30%～40%的速度遞增。
2： 國內(nèi)狀況
中國MIM技術(shù)的發(fā)展只有不到十年的時(shí)間，技術(shù)的研究始于八十年代末，從事研究開發(fā)的單位不足10家，雖然粘結(jié)劑各有不同，但都取得了可喜的成果，有的已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，但在MIM技術(shù)的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方面與國外相比存在一定的差距。原因有以下幾個(gè)方面：
（1）中國1956年才開始粉末冶金的發(fā)展，基礎(chǔ)實(shí)力薄弱。（2）機(jī)械制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比落后，工程技術(shù)人員的開發(fā)能力不足。（3）國內(nèi)技術(shù)人員對(duì)MIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度不夠，制約了MIM技術(shù)的推廣，但隨著中國工業(yè)水平的不斷提高和WTO的加入，國外商品大量涌入中國，政府對(duì)MIM技術(shù)的重視 ，以及國內(nèi)工程技術(shù)人員對(duì)MIM技術(shù)認(rèn)知程度的進(jìn)一步加深，MIM技術(shù)必將在中國得以迅速發(fā)展。
MIM工藝與其它加工工藝的對(duì)比。
1. MIM使用的原料粉末粒度直徑為2－15μm，而傳統(tǒng)粉末冶金的原料粉末粒度為50－100μm。MIM工藝的成品密度高，原因是使用微細(xì)粉末。MIM工藝具有傳統(tǒng)粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)，但是形狀自由度是傳統(tǒng)粉末冶金所不能達(dá)到的，其比較見表一。
表1 MIM制程和傳統(tǒng)粉末冶金的比較
制造工藝 比較項(xiàng)目 | MIM工藝 | 傳統(tǒng)粉末冶金工藝 |
粉末粒徑（μm） | 2－15 | 50－100 |
相對(duì)密度（％） | 95－98 | 80－85 |
產(chǎn)品重量（g） | ≤200 | ≥10 |
產(chǎn)品形狀 | 三維復(fù)雜形狀 | 二維復(fù)雜形狀 |
機(jī)械性能 | 優(yōu) | 劣 |
2. 傳統(tǒng)的精密鑄造工藝作為一種制作復(fù)雜形狀產(chǎn)品極有效的技術(shù)，近年使用陶心輔助可以完成狹縫、深孔穴的產(chǎn)品，但礙于陶心的強(qiáng)度以及鑄液的流動(dòng)性限制，該工藝仍有某些技術(shù)上的難題。一般而言，此工藝制造大、中型零件較為合適，而小型復(fù)雜零件則MIM工藝較為合適，而且精鑄工藝材質(zhì)受到一定限制。
3. 壓鑄工藝適用于鋁和鋅合金等低熔點(diǎn)、鑄流性好的材料，而MIM工藝適合各種材質(zhì)。
4. 精密鍛造可以成型復(fù)雜零件，但不能成型三維復(fù)雜的小型零件，其產(chǎn)品的精度低，產(chǎn)品有局限。
5. 傳統(tǒng)機(jī)械加工法：近來靠自動(dòng)化和數(shù)控提升加工能力，在效率和精度上有很大的進(jìn)展，但是基本的程序上，仍未脫離逐步加工（車、刨、銑、磨、鉆、拋等）完成零件形狀的方式，機(jī)械加工的方法精度和復(fù)雜度遠(yuǎn)優(yōu)于其他方法，但是因?yàn)椴牧系挠行Ю寐实停倚螤畹耐瓿墒芟抻谠O(shè)備與刀具，有些零件無法用機(jī)械加工完成，相反，MIM可以有效利用材料，形狀自由度不受限制。對(duì)于小型、復(fù)雜、高難度形狀的精密零件的制造，MIM工藝比較機(jī)械加工而言，其成本較低用效率高，具有競爭力。
6. MIM技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)加工方法在技術(shù)上的不足或無法制作的缺撼,并非與傳統(tǒng)加工方法競爭，MIM技術(shù)可以在傳統(tǒng)加工方法無法制作的零件領(lǐng)域發(fā)揮其特長，與傳統(tǒng)加工法的圖表比較見表2。
表2 MIM和其他金屬加工法的比較
加工方法 比較項(xiàng)目 | MIM | 精鑄 | 傳統(tǒng)粉末冶金 | 精鍛 | 機(jī)加 | 壓鑄 |
形狀自由度 | 4 | 5 | 2 | 2 | 4 | 4 |
形狀精巧度 | 5 | 4 | 4 | 5 | 5 | 4 |
精度 | 4 | 3 | 4 | 5 | 5 | 3 |
材質(zhì)自由度 | 5 | 4 | 5 | 2 | 3 | 2 |
模具費(fèi) | 3 | 4 | 3 | 1 | 5 | 3 |
量產(chǎn)性 | 5 | 2 | 5 | 5 | 3 | 5 |
機(jī)械強(qiáng)度 | 4 | 4 | 2 | 5 | 5 | 1 |
產(chǎn)品價(jià)格 | 3 | 2 | 4 | 5 | 2 | 4 |
注：比較的點(diǎn)數(shù)以5為最高，1為最低
圖1： MIM三大優(yōu)點(diǎn)
1．3 MIM工藝應(yīng)用領(lǐng)域概述
1． 計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)施：如打印機(jī)零件、磁芯、撞針軸銷、驅(qū)動(dòng)零件；
2． 工具：如槍鉆、鉆卡頭、電動(dòng)工具、手工工具、扳手等所用零件，銑刀頭、噴嘴等；
3． 家用器具：如表殼、表鏈、電動(dòng)牙刷、剪刀、風(fēng)扇、高爾夫球頭、仿真珠寶、刀具刀頭等零件；
4． 醫(yī)療器械零件：如牙齒矯形架、剪刀、鑷子；
5． 軍用軍械零件：導(dǎo)彈尾翼、槍支零件、彈頭、藥型罩、引信用零件；
6． 電氣零件：如微型馬達(dá)零件、電子零件、傳感器件、手機(jī)、BP機(jī)用零件；
7． 機(jī)械用零件：如松棉機(jī)、紡織機(jī)、縫紉機(jī)、辦公機(jī)械等各類機(jī)械的小型復(fù)雜零件；
8． 汽車、船舶零件：如離合器內(nèi)環(huán)、搖臂鑲塊、撥叉套、分配器套、汽車安全氣囊件、汽車鎖具；
9． 油田鉆井用金各類異型硬質(zhì)合噴嘴等。
1．4 MIM工藝在零件制造方面的小結(jié)
1． 可成型高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)零件。該工藝技術(shù)利用注射方法，保證物料充分充滿模具型腔，也保證了零件高復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn).以往在傳統(tǒng)加工技術(shù)中先做成個(gè)別元件再組成組件的方式，在使用MIM技術(shù)時(shí)可以考慮整合成完整的單一零件，大大減少步驟，簡化加工程序。
2． 制品尺寸精度高，不必進(jìn)行二次加工或只需少量精加工
注射成型工藝可直接成型薄壁結(jié)構(gòu)件，制品形狀已達(dá)到或接近最終產(chǎn)品要求，零件尺寸公差一般保持在±0.1%～±0.3%左右，特別對(duì)降低難以機(jī)械加工的硬質(zhì)合金、陶瓷零部件的加工成本，減少貴金屬的加工損失尤其具有重要的意義。
3． 制品微觀組織均勻、密度高、性能好。在壓制過程中由于模壁與粉末以及粉末與粉末之間的摩擦力，使得壓制壓力分布不均勻，也就導(dǎo)致了壓制毛坯微觀組織的不均勻，材料致密性差，密度低且不均勻，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的機(jī)械性能。反之MIM是一種流體成型工藝，粘結(jié)劑的存在保證了粉末均勻分布，從而可以消除毛坯微觀密度的不均勻，進(jìn)而使制品的燒結(jié)密度接近材料的理論密度，從而使強(qiáng)度增加、韌性加強(qiáng)；延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性得到改善，綜合性能提高。
4． 效率高，易于實(shí)現(xiàn)大批量和規(guī)模化生產(chǎn)。MIM技術(shù)使用的模具，其壽命與塑料注射成型模具相當(dāng)，由于使用金屬模具，MIM適于零件的大批量生產(chǎn)，由于利用注射機(jī)成型產(chǎn)品毛坯，極大的提高了生產(chǎn)效率，降低成本，而且注射成型產(chǎn)品一致性好，重復(fù)性好，從而為大批量和規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)提供了保證，再者一模多腔可以進(jìn)一步提高效率和降低毛坯的生產(chǎn)成本。
5． 適用材料范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域廣。可以用于MIM技術(shù)的材料非常廣泛，原則上任何可高溫?zé)Y(jié)的粉末材料均可由MIM技術(shù)制成零件，包括傳統(tǒng)工藝中難以加工的材料及高融點(diǎn)材料。此外，MIM技術(shù)也可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行材料的配方設(shè)計(jì)，制造任意組份的復(fù)合材料，并制成特種要求的零件。MIM工藝制品應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，市場前景廣闊。
四：環(huán)境保護(hù)、工業(yè)衛(wèi)生及安全和消防
1：項(xiàng)目主要污染源和主要污染物
組批混料工段有少量粉塵；脫脂、燒結(jié)工段有微量廢氣排除，成分包括氮?dú)狻⒌趸锏取＼囬g及周圍噪聲低于60分貝，符合國家《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ87-85）和國家《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-90）；無輻射及無有毒、有害物質(zhì)產(chǎn)生。
2：污染物的治理措施
組批混料工段局部泄露的粉塵通過布袋式除塵裝置收集過濾后，去除了空氣中99.9%的懸浮顆粒物，排放濃度低于國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996），而且回收物可再利用。脫脂、燒結(jié)工段產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)二段燃燒設(shè)備處理后，氣體中氮氧化物和甲醛的濃度低于0.5PPM，符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）。
