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金屬注射成形（MIM）在電子行業中的應用

電子儀器產業是MIM零件的主要應用領域，在亞洲約占MIM零件銷售額的50%。電子器件的微型化需要生產成本較低的，性能較好的，更小的零件，這正是MIM零件的優勢所在。[1]

MIM在中國的發展受益于電子行業（如手機產業等）的帶動，從2009年開始整個行業扶搖直上；業內人士都知道混煉對喂料生產很重要，但卻并不是所有人都能系統知道哪些因素會影響到混煉效果，今天小編就和大家一起從粉末與粘結劑配比和加料順序的角度了解一下。尤其到2011年中后，更因為受蘋果與三星電子兩家的商品競爭，在手機裝置中大量采用MIM零件，是過去從未見到的熱潮。以下舉例說明電子行業中的MIM產品。

智能手機

90年代，最廣為熟知的MIM應用是BP機震動馬達的鎢合金振子。2000年以后，不銹鋼系列開始廣泛應用，如光纖接頭，消費電子類的hinge系列，手機按鍵，sim卡托槽等。近期MIM行業出現投資熱潮是由于MIM零件在手機行業廣泛應用，以及3C行業的組裝工廠也在中國，投資門檻的降低，這都吸引了大量的資金流入。三、金屬熱處理的第三把火——淬火：1、淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。

根據市場情況，2015年僅國產手機零件（卡托、按鍵、鏡頭圈、LED圈、轉軸）達到16.5億，而且MIM產品的市場需求還會進一步的擴大。

光導纖維零件

圖5是由17-4PH不銹鋼制造的薄壁（壁厚小于1mm）、形狀復雜的光導纖維收發報機外罩，是用于網絡和電訊設備中的超高速收發報機并聯光學模件。這些薄壁的MIM外罩由4個薄支柱支承2條并聯的帶[1]。

其他典型電子行業MIM產品

在電子行業中諸如磁盤驅動器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機振子、計算機打印頭等也常用MIM產品。

金屬注射成形用不銹鋼粉的生產工藝

金屬注射成形技術由陶瓷零件的粉末注射成形技術發展而來，是一種新型的粉末冶金近凈成形技術。金屬注射成形技術技術的主要生產步驟如下：金屬粉末與粘結劑混合——制粒——注射成形——脫脂——燒結——后續處理——最終產品該技術適用于大批量生產性能高、形狀復雜的小尺寸的粉末冶金零部件，如瑞士的手表業用來生產手表零件。      近幾十年來，MIM技術發展勢頭迅猛，能應用的材料體系包括：Fe-Ni合金、不銹鋼、工具鋼、高比重合金、硬質合金、鈦合金、鎳基超合金、金屬間化合物、氧化鋁、氧化鋯等。金屬注射成形技術要求粉末粒度為微米級以下，形狀近球形。此外對粉末的松裝密度、搖實密度、粉末長徑比、自然坡度角、粒度分布也有一定的要求。目前生產金屬注射成形技術用粉末的主要方法有：水霧化法、氣體霧化法、羰基法。一、電鍍電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。常用的不銹鋼金屬的粉末牌號有：304L，316L， 317L，410L，430L，434L，440A，440C，17-4PH等。

     對于水霧化法其制作流程為：

     選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、高壓水泵、全封閉式制粉裝置、循環水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

    對于氣霧化法其制作流程為：

    選用不銹鋼原料——中頻感應爐內熔化——成份調整——脫氧除渣——霧化制粉——質量檢測——篩分——包裝入庫主要用到的設備有：中頻感應熔爐、氮氣源和霧化裝置、循環水水池、篩分和包裝設備、檢測儀器等。

每種方法各有其優缺點：水霧化法是主要的制粉工藝，其效率高、大規模生產比較經濟，可使粉末細微化，但形狀不規則，這有利于保形，但所用粘結劑較多，影響精度。此外，水與金屬高溫反應形成的氧化膜妨礙燒結。氣體霧化法是生產金屬注射成形技術用粉的主要方法，它生產的粉末為球形，氧化程度低，所需粘結劑少，成形性好，但極細粉收率低，價格高，保形性差，且粘結劑中的C，N，H，O對燒結體有影響。羰基法生產的粉末純度高、開頭穩定、粒度極細，它最適合于 MIM，但僅限于Fe,Ni等粉體，不能滿足品種的要求。為了滿足金屬注射成形技術用粉的要求，許多制粉公司對上述方法進行了改進，還發展了微霧化、層流霧化等制粉方法。現在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實密度后者維持保形性。3、清楚前處理時遺留的殘污，提高工件的光潔度，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，好看。目前采用水霧化粉也可生產相對密度大于99%的燒結體，因此較大型零件只使用水霧化粉，較小型零件使用氣霧化粉

我國近十年來粉末冶金成形新技術綜述

粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節能、節材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發展前沿。

   目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。

   一、溫壓技術

   溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發展起來的一項新技術，可生產出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內，然后和傳統粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統。四、金屬熱處理的第四把火——回火：1、回火為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。

   與傳統工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產品精度高，材料利用率高。2、回火的目的：①、減少內應力和降低脆性，淬火件存在著很大的應力和脆性，如沒有及時回火往往會產生變形甚至開裂。

   溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產復雜的摩擦傳動用同步齒環，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。☆表面粗糙度表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構可能對成本沒有什么影響。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動溫壓技術

   流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術既克服了傳統粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項極具潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。電控系統有手動、自動電控系統，由用戶任意選擇和要求，操作方便、可靠。

   WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。