近年來汽車工業相當繁榮，僅是2020年全國汽車產量就高達2522.5萬輛。由于每輛汽車都包含超過100個粉末冶金零部件，因此汽車市場的快速增長很好地帶動了粉末冶金產業的蓬勃發展。

粉末冶金是一種使用金屬粉為原料的金屬成形工藝，通過壓制和燒結可將金屬粉末壓縮成接近最終零部件的形狀，被公認為是可針對不同行業的大量應用生產高質量的燒結結構部件的優良生產工藝，發展至今已有100多年的歷史。

在這100多年的發展歷史中，粉末冶金也經歷了許多改變，其中最引人注目的，莫過于粉末注射成型（MIM）迅速實現產業化并取得突破性進展，尤其是電子儀器產業，在亞洲更是占MIM零件銷售額的50%——電子器件的微型化需要生產成本較低、性能更好、體積更小的零件，這正是MIM的優勢所在。

目前MIM法與傳統的粉末冶金法（簡稱PM法）是粉末冶金中關注度且使用度較高的兩種生產工藝。二者除了原理不同外，在原料的選擇上也有所出入，具體都有哪些差異？下面便來一起看看。

二者工藝原理差異

PM，即單軸向剛性模具壓制成形法，是當前粉末冶金工業普遍采用的方法，屬于粉末冶金工業中的金屬粉末成形方法。主要包含三個主要步驟，首先主要組成材料被造粒成細小顆粒的粉末；然后將粉末填入成型模具內，施以一定的壓力，先形成具有所需零件形狀和尺寸的生坯體，最后對此坯體進行高溫燒結。

而MIM是一種從塑料注射成形行業中引伸出來的，利用模具注射成型并通過燒結快速制造高密度，高精度、三維復雜形狀結構零件的新型粉末冶金近凈成形技術。其制造流程主要包括三步：首先選取符合技術要求的金屬粉末和粘結劑，然后在一定溫度下采用適當的方法將粉末和粘結劑混合成均勻的注射成型喂料，經制粒后在注射成型機上注射成型，最后成型坯件經脫脂后燒結致密化成為最終產品。

MIM結合了注塑成型設計的靈活性和精密金屬的高強度和整體性，因此可用來實現極度復雜幾何部件的低成本解決方案。不僅零件精度高，相對密度大，表面光潔度好，而且生產自動化程度高，適合連續大批量生產。

粉體原料性能差異

無論是什么工藝，原料粉末的好壞對生產的成功具有重要作用，MIM更是如此。因為粉末的粒度、形貌及純度等不僅影響到MIM產品的性能，而且還影響其工藝性能。

與傳統的粉末冶金工藝相比，MIM工藝為了保證粉末粘結劑體系在注射中順利充模，加入了約30~55%（體積分數）的有機粘結劑，所以為了得到高密度的最終產品，就必須使用具有高燒結驅動力的微細粉末。另外，選用細粉還有另外一個好處，就是燒結產品的表面光潔度好。

一般來說，MIM使用的原料粉末粒度直徑為2-15μm，而傳統粉末冶金的原料粉末粒度為50-100μm。但粉末粒度細，不僅成本增高（約為傳統PM粉末價格的1~10倍），而且易團聚，增加了混煉均勻的難度，而且脫脂的速率相對較慢，從而降低了MIM工藝的生產效率。

除粒度之外，MIM用粉末的形貌也相當重要。當形狀為球形時，粉末間的摩擦力較低，與有機粘結劑混合后喂料的粘度也低，易于注射成形，這一點對形狀復雜或壁薄產品尤其重要。但從注射坯體是否容易變形的角度來看，由球形粉所得到的坯體往往強度低，后繼脫脂時容易變形甚至坍塌，而形狀不規則的粉末因粉末間的機械嚙合力作用，其坯體強度高，脫脂時不易變形。

MIM對原粒粉末的最佳要求

另外，粉末的純度，也即粉末的氧、碳及其它雜質含量也對MIM產品的性能有影響，特別是對鈦、鈦合金、鋁、NdFeB等這些對成分敏感材料而言。粉末表面的氧化程度不僅對燒結性能有影響，而且對其力學或其它物理性能也有較大的影響。為了確保MIM零件的燒結性能和材料特性，所用粉末純度越高越好，氧含量越低越好。

雖然金屬粉末的生產工藝多種多樣，但鑒于MIM 工藝對粉末的特殊要求，所以對其制備方法也有所限制。目前生產MIM用原料粉末的方法主要有羥基法和霧化法，為了滿足注射成型對極細球狀粉末的需求，一些公司還開發了一些新的霧化技術，如高壓氣體霧化、超音速層流氣體霧化技術等，所得鋁合金和不銹鋼粉末的中徑≤10μm。

總結

總而言之，MIM工藝具有傳統粉末冶金工藝的優點，但是形狀自由度是傳統粉末冶金所不能達到的。可以說，金屬粉末注射成型技術的出現，給各行各業的設計和制造人員提供了嶄新的設計思路和制造技術。

目前該工藝適用的材料非常廣，包括低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳基合金、鎢合金、硬質合金、鈦合金、磁性材料、Kovar合金、精細陶瓷等，常見應用領域可看下表：

通過采用MIM技術，原來由于可加工性和加工經濟性差而不得不放棄的一些結構復雜的設計方案也可以大膽使用。尤其是目前市場上需要更輕、更薄及更具美感的手機，MIM工藝正正迎合了這種需求，目前手機中已有幾種裝備零件是采用MIM工藝制造的，例如：采用鎢制造的振子平衡重量，采用高強度鋼去制造鉸鏈等。

顯然，MIM的潛力是不可忽視的，如果您想對此有更深入的了解，歡迎關注粉體圈即將在9月17日于廣州保利世貿展覽館6號館舉辦的“2021年全國粉末冶金創新發展論壇暨納米金屬粉體制備與應用研討會”，屆時會有更多精彩等著您噢。

資料來源：

金屬注射成型技術及產業化探討，夏玉海，譚志強，葉健，王曉文，郭忠臣。

金屬粉末注射成型技術及應用，熊運昌，楊萍，丁文偉。

MIM 用金屬粉末的現狀及發展，段柏華，曲選輝，林冰濤，秦明禮。

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