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PIM技术概念 |
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PIM工艺流程 |
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| PIM是粉末注射成形的英文词组（powder
injection molding）简称，是采用模具成形的原理，将金属粉末、陶瓷粉末经注射使之成形，经一系列加工处理后，得到的成形件，不仅具有高度的形状近似性，而且具有金属与陶瓷的原有物理、化学与机械性能，这一形成的工艺技术被称之为粉末注射成形。粉末注射成形以其成型材料可分为金属注射成形（MIM）和陶瓷注射成型（CIM）两种。 |
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粉末注射成形技术的特点 |
| PIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。PIM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽，外螺纹，锥形外表面，交叉通孔、盲孔，凹台与键销，加强筋板，表面滚花等等，具有以上特征的零件都是无法用常规粉末冶金方法得到的。由于通过PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工，所以减少了材料的消耗，因此在所要求生产的复杂形状零件数量高于一定值时，PIM就会比机加工方法更为经济。 |
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PIM和精密铸造成形能力的比较 |
| 特点 |
精密铸造 |
PIM |
最小孔直径
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2mm |
0.4mm |
| 2mm直径的盲孔最大深度 |
2mm |
20mm |
| 最小壁厚 |
2mm |
<1mm |
厚大壁厚
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无限制 |
10mm |
| 4mm直径的公差 |
±0.2mm |
±0.06mm |
| 表面粗糙度（Ra） |
5μm |
1μm |
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能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件 |
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产品成本低，光洁度好，精度高（±0.3%～±0.1%），一般无需后续加工 |
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产品强度、硬度、延伸率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀 |
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原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产 |
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无污染，生产过程为清洁工艺生产。 |
| 材料体系 |
合金成分 |
低合金钢
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Fe-2Ni，Fe-8Ni |
| 不锈钢 |
316L，17-4-PH |
| 工具钢 |
42CrMo4，M2 |
硬质合金
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WC-Co（6%） |
| 陶瓷 |
Al2O3，ZrO2，SiO2 |
| 重合金 |
W-Ni-Fe，W-Ni-Cu，W-Cu |
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较新PIM材料体系应用 |
| 应用领域 |
材料 |
要求 |
结构件
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高强度钢
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强度>2GPa |
| 医疗/牙科 |
TI，Ti-6Al-4V |
生物相容性 |
| 磁性材料 |
Fe，Fe14Nd2b，SmCo5 |
磁性 |
| 音响装置 |
PZT
ceramics |
频率响应 |
| 耐磨件 |
ZrO2，WC-Co |
硬度、韧性 |
| 高温结构件 |
Ni3Al，NiAl，TiAl |
抗氧化 |
| 机加工 |
Al2O3-SiC，Al2O3-ZrO2 |
强度 |
| 耐高温件 |
W，Mo，MoSi2 |
高温 |
| 航空航天 |
超合金 |
疲劳期 |
| PIM技术原则上可用于任何能制成粉末的材料，目前应用的PIM材料体系如表3和表4所示，表5为PIM典型产品。
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常用PIM材料体系 |
航空航天工业
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飞机机翼绞链、火箭喷嘴、导弹尾翼、陶瓷涡轮叶片芯子 |
| 汽车业 |
点火控制锁部件、涡轮增压器转子、阀门导轨部件、汽车刹车装置部件、汽车防晒棚部件 |
| 电子业 |
磁盘驱动器部件、电缆连接器、电子管壳、计算机打印头、电子封装件、热沉材料
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| 军工业 |
地雷转子、枪板扳机、穿甲弹弹心、准星座、集束箭弹小箭
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| 医疗 |
牙齿矫形托槽、体内缝合针、活体组织取样钳、防辐射屏罩
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| 日用品 |
表壳、表带、表扣、高尔夫球头和球座、运动鞋扣、体育枪械零件、文件装订打孔器
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| 机械行业 |
异形铣刀、切削工具、微型齿轮
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| 其材料典型力学性能如表6所示，其产品力学性能达到甚至超过锻造件的水平。
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几种粉末注射成形材料的基本性能 |
| 材料 |
密度103kg/m3 |
硬度 |
拉伸强度MPa |
弯曲强度Mpa |
延伸率% |
| 铁基合金 |
PIM4600 |
7.68 |
85HRB |
400 |
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25 |
PIM4650
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7.68 |
100HRB
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600
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15 |
| 不锈钢 |
316L |
7.94
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52HRB |
580 |
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45 |
| 钨合金 |
95%W |
18.1 |
HRC31 |
930 |
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10 |
| 97%W |
18.5 |
HRC33 |
890 |
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6 |
| 硬质合金 |
YG8X |
14.9 |
HRA90 |
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2300 |
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| 精细陶瓷 |
Al2O3 |
3.98 |
HRA92 |
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530 |
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| 粉末注射成形工艺与传统批量工业化与自动化零件加工工艺，例如机械加工、冲压、锻造、精密铸造、粉末冶金相比，具有极其明显的优势。
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| 比较项目 |
粉末注射成形 |
粉末冶金 |
精密铸造 |
机加工 |
冲压 |
零件密度
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98% |
86% |
98% |
100% |
100% |
| 零件拉伸强度 |
高 |
低 |
高 |
高 |
高 |
| 零件表面光洁度 |
高 |
中 |
中 |
高 |
高 |
| 零件微小化能力 |
高 |
中 |
低 |
中 |
高 |
| 零件薄壁能力 |
高 |
中 |
中 |
低 |
高 |
| 零件复杂程度 |
高 |
低 |
中 |
高 |
低 |
| 零件设计宽容度 |
高 |
中 |
中 |
中 |
低 |
| 批量生产能力 |
高 |
高 |
中 |
中－高 |
高 |
| 适应材质范围 |
高 |
高 |
中－高 |
高 |
中 |
| 供货能力 |
高 |
高 |
中 |
低 |
高 |
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