--整理：David--

本文列举的几种工艺，并非说是最近才有的。基本上都有很成熟的应用了。

本文参考了韩凤麟的书籍内容，旨在系统化的盘点，供有需要的朋友查询和参考。

金属注射成型工艺是一门多学科交叉技术，是金属零件的先进精密成型工艺之一。

金属注射成型工艺已经逐步为人们认识、接受和重视，为了实现更为复杂的零件生产需求，多个领域的最新技术不断被引入到MIM行业，并进行了大力的创新，因此也使得金属注射成型工艺新技术和新工艺不断涌现，并应用到开发、生产中。

下面，我们进行一个盘点。

 

1.金属微注射成型技术（μ-MIM）

微机械或微机电系统（MEMS）是20世纪80年代后期发展起来的一门新兴的交叉学科，已被公认为21世纪重点发展的关键学科之一。

微机械或微机电系统的实用化依赖于微细加工技术的进步，金属微注射成型技术是批量化高效率生产高精度、高性能微型金属或陶瓷零件的一种最有效的方法。

金属微注射成型技术是指利用MIM工艺生产微米尺寸或微米结构金属或陶瓷零件的一门工艺技术，一般指尺寸小于1mm或局部微米级精细结构的精密零件。

目前，采用适当的细粉，可以制取25~50μm厚、局部结构细节小于5μm、表面粗糙度大2~3μm的金属或陶瓷零件。

金属注射成型零件的尺寸向两个极端发展，微米尺寸精密零件有着巨大的市场容量和发展潜力。这些小零件的技术附加值非常高，例如光纤金属套、激光导管、印刷电路微型钻、微电子执行器及牙科医疗等零件，每千克售价为4000~20000美元。

微注射成型产品在执行器、传感器、袖珍消费品、武器、航空航天、电子组装工具、氧分析仪、过滤器及医疗保健设备等方面有着广阔的应用前景。

限制微注射成型技术发展的主要障碍是精密微细模具的制造、狭窄缝隙的注射充填及为小零件的操作处理。

生产这类高精度微小零件的模具比常规模具要精密的多，需要用到各类现金为细加工技术，如光刻加工、电铸加工、微细切割、微细电火花加工等。采用LIGA（德文制版术、电铸成型和注塑成型三次缩写）等工艺制造塑料消失模具方法，可以很好地解决上述问题。

LIGA工艺制造塑料消失模具有两种方法：

一种工艺是用模具成型PMMA塑料模芯，将PMMA塑料模芯嵌入模架直接进行金属注射成型，PMMA塑料模芯与MIM零件毛坯整体从模架中脱出，MIM零件毛坯留在塑料模芯中直接脱脂、烧结，这成为一步复制工艺。

另一种工艺是利用电铸工艺在PMMA塑料件表面沉积一层金属镍，而后将PMMA塑料与镍壳剥离，再将镍壳嵌入模架制程金属模具成型MIM零件毛坯。这成为两步复制工艺。

一步复制工艺成型的零件精度较高，并且解决了零件的脱模及后续操作等困难，但成本较高；两步复制工艺成型的零件精度有所降低，适合批量生产，但存在零件的脱模及后续操作困难。

 

2.多组分材料复合注射成型技术

单一化学成分材料制成的零件很难满足现代制造业对零件功能复合集成化的各种特殊要求，一个零件的不同部位采用不同材料制造，满足不同功能要求是现代零件制造的一个发展趋势。

 

 

塑料工业中广泛应用的双色（多色）注射成型技术引入金属的注射成型领域，使得批量化高效治区精密复杂金属或陶瓷复合材料成为可能。

复合注射成型技术的原理是一台注射机同时装有两套或多套料筒，每套料筒中的注射料各部相同。多腔模具定模可以围绕转轴旋转，在每个位置是不同型腔同时注入不同的注射料。最初的注射坯留在最里边，冷却后开模，但并不马上脱模。定模旋转到一定角度后，定模合模，整个型腔相对于第一次注射坯料向外扩张，随后进行第二次不同注射料的注射成型。每个零件经过多次注射而成，最后脱模顶出。

多组分材料复合注射成型技术的引入，可以满足单体零件功能、性能集成复合化及节省贵重原材料、降低成本的要求。

复合技术在许多领域有广泛的应用前景，例如钢-硬质合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不锈钢-铁铝合金喷油嘴、磁性与非磁性电子元件等已经获得成功应用。

关于第一条和第二条，请参考阅读更详细的介绍：[技术]金属注射成型新技术：μ-MIM和2C-MIM工艺简介

 

 

3.气（液）体辅助成型技术

气（液）体辅助成型的工作原理是先将一定量（体积分数为50%~80%）的熔融注射料注入模腔中，再将加压气体或水从熔体内部充入，使制品形成中空。熔融注射料膨胀，与模腔内壁充分贴合。由于制品较厚部位的芯部最后凝固，因而此部位最容易形成中空。

 

 

由于体积随压力变化叫气体要小得多，水的流动及形成中空的壁厚更容易控制。采用气（液）体辅助成型工艺，设计的自由度加大，壁厚差异较大的制品很容易成形；可以降低注射压力，制品内部压力分布更加均匀；制品参与应力降低，翘曲变形减少，塌陷减轻，表面质量提高；可以缩短脱脂时间，减少材料消耗，减轻零件重量。

气（液）体辅助成型技术已成功应用于高尔夫球头、门把手、工艺品等领域，效果显著。

 

 

4.注射毛坯的加工装配技术

脱脂前的注射坯虽然强度远远低于烧结后的金属零件的强度，但仍具有一定的强度可以进行加工修整。

加减材料的加工工艺均可实施，用来改变毛坯的尺寸和形状。可以对脱脂前的注射坯进行浇口切除、分型线处理、钻孔、倒角等去除材料的加工。

由于毛坯较软，对刀具的磨损大大降低。毛坯强度较弱，容易损坏，需要较高的切削速度和低的进给量来满足最终的尺寸加工精度。

传统的装配工艺是将烧结后的零件连接起来，将脱脂前的注射毛坯零件组合成一体也是可行的。该组装工艺目前有三种方法：一是将最初的成型坯作为嵌件进行第二次注射成型；二是多组分材料进行复合成型；三是在脱脂前将单个的注射坯组装成一体。

如果各个毛坯零件是由完全相同的注射材料注射成型，匹配的脱脂烧结收缩性能可以保证其很好地结合；若各个毛坯是由不同的注射料注射成型，必须采取措施防止开裂变形。

采用此项技术可以简化模具结构，降低模具成本；成型形状更加复杂、传统工艺难以加工的零件；成型具有不同性能、功能要求的复合材料零件或节省贵重原材料。

 

5.热流道技术

热流道注射模具是真正的无流道凝料注射模具，热流道技术是注射工艺过程中的一项先进技术。

通过精密的设计、制造和控制技术，使整个流道内的注射料始终保持熔融状态，不产生流道凝料，不流涎，不使注射料过热分离或降解。

热流道结构主要是有主流道喷嘴、流道板、喷嘴、加热和测温元件、安装和紧固零件组成。

 

 

由于技术难度很高，整个热流道系统目前一般有专业的公司设计制造。整套复杂的热流道模具有经验丰富的注射模具企业和热流道装备公司共同设计和制造，以保证注射成型顺利的进行。

热流道系统模具结构复杂，成本较高，适合大批量连续生产:

-采用热流道系统无流道凝料脱模过程，整个注射过程更容易实现自动化控制；

-没有流道回收料掺入使用，生产过程稳定性提高，大批量生产产品质量一致性提高；

-流道压力损失减小，注射压力可以降低，降低了注射料分离降解的倾向，降低了产品的残余应力，减小变形；

-保压时间更长且有效，减小注射件的收缩率，零件各部位密度更加均匀；

-可以制造尺寸更大、壁厚更薄、形状更加复杂、精度更高的制品；

-与通常MIM模具不能采用的潜伏式浇口结合，减少毛坯浇口处理环节，可以提高生产效率；

-节约能源，大批量生产可以降低成本。

 

6.快速模具技术

正常生产模具的制造成本通常很高，许多情况下需要制作实验模具去发现验证设计生产整个过程中可能遇到的问题，最终的模具肯定要修改。为适应这种情况，出现了许多快速或软模具技术用来制造满足几百件零件试制的实验模具。

目前铝合金、颗粒增强环氧树脂、铍铜、低碳钢、不锈钢及钴合金等已被用作制造软的金属注射模具。由于容易成型，锌、铝和铋合金等偶尔也用于制造试验模具及样品原型。

但由于容易划伤和损坏，最终的生产模具会采用硬质材料。

利用有机硅橡胶模具工艺原理，制作使用寿命有限的MIM塑料注塑模具是一项较新的模具技术。将熔融塑料浇在母模型腔周围，凝固硬化后，剖开塑料取出母模模型。压入受限制的模架中，这样的塑料模具可以用来承受几百次的低压注射试验。

激光快速原型技术是一种非常简单的模具或原型制造方法，采用激光扫描积分堆积塑料或金属粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技术的另外一种模具制造工艺是利用堆积的树脂或纸质模型，采用精密铸造或电铸方法制造模具型腔。

这些方法制造的模具表面比较粗糙，精度较低，无法满足生产模具的苛刻要求。

非常大批量生产用的模腔或其组件，容易磨损，快速模具技术将是一种非常有效的工艺手段。

 

7.熔芯成型技术

对于芯部特别复杂或者结构特殊难以用常规的方法进行脱模的零件，采用熔芯成型技术可以解决此类零件的成型问题。

熔芯成型技术的基本思路是将成型复杂的或者难以脱模的零件芯部结构部分，以树脂、纸、低熔点金属等材料制成嵌件，成型脱模后嵌件留在注射坯中不马上脱出。而后采用熔化、裂解、溶剂溶解等方法将留在注射坯中的嵌件在烧结前清除。

采用此方法很容易的进行周围内侧凹、细牙小螺纹等常规金属注射成型难以或者根本不可能直接制造的零件批量化生产。

关于第一条和第二条，请参考阅读更详细的介绍：[技术]金属注射成型新技术：μ-MIM和2C-MIM工艺简介

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本文参考韩凤麟《金属注射成型精密零件生产与应用》专著，仅供MIM友参考！欢迎大家转发分享。如转载，请注明来源。