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技术与工艺

金属注射成形(MIM)技术

金属粉末注射成形(MIM)技术是集塑料成形工艺、高分子化学、粉末冶金及金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物。利用模具可注射成形坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件,能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品并直接大批量生产,是制造技术行业的一次新的变革。

完整工艺流程

MIM 全流程为:金属粉末(powders)+ 粘结剂(binders)→ 混炼(mixing)→ 挤出造粒(extruding)→ 喂料(feedstock)→ 注射成型(injection moulding)→ 生坯(green samples)→ 溶剂脱脂 / 热脱脂(debinding)→ 棕坯(brown samples)→ 烧结(sintering)→ 成品(final products)。

1
混炼金属粉末与粘结剂均匀混合,经制粒制成喂料
2
注射成型喂料半固态下在注射成型机成形,制造复杂形状生坯
3
脱脂溶剂脱脂 + 热脱脂,从生坯中脱除粘结剂
4
烧结高温烧结,获得良好机械与物理性能的最终产品
5
后处理淬火 · 回火 · 提高硬度与耐磨性
6
质量检测3D 检测 · 金相 · 力学性能

MIM 工艺特点

  1. 无切削或少切削:能最大限度制得接近最终尺寸的零件,尺寸精度高;克服传统粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、不易成形薄壁、小型且结构复杂零件的缺点。
  2. 合金化灵活性好:对于过硬、过脆、难以切削的材料,零件几何形状自由度高,制件各部分要求密度均匀,相对密度可达 95% 以上,性能可与锻造材料相媲美,特别是动力性能优良。
  3. 成形效率高:方便采用一模多腔模具,生产效率高,特别适合大批量生产小型、复杂及具有特殊要求的金属零件。

MIM 可实现高精度一次成形复杂三维结构(公差 ±0.3%~±0.1%),成形密度高,强度、硬度、延伸率和耐疲劳等力学性能接近锻造材料,生产效率高、可连续大批量生产。

与其它工艺的比较

与粉末冶金(压制烧结)、精密铸造、机加工相比,MIM 兼具粉末冶金与注射成形的优势:一次成形复杂内外三维几何、尺寸精度高、材料利用率高、适合大批量生产;相比精密铸造可获得更高致密度与更细的表面质量;相比 CNC 机加工大幅减少切削量与加工成本,特别适合小型复杂零件。

核心设备

设备用途
混炼机粉末与粘结剂混炼制喂料
注塑机(小螺径金属喂料注射机)喂料注射成形复杂生坯
脱脂炉溶剂 / 热脱脂去除粘结剂
恒普真空脱脂烧结炉真空烧结致密化
连续烧结炉连续大批量烧结
后处理设备淬火、回火、提高硬度与耐磨性

研发与品质管控设备

  • 研发检测设备:覆盖材料研发、工艺验证与产品检测的完整实验条件;
  • 品质管控设备:覆盖来料检验、制程检验与出货检验的全流程品质检测能力。

材料体系

类别代表牌号特点 / 应用
低合金钢Fe-2Ni、Fe-8Ni、2200、2700、4605、100Cr6、8620、8740、42CrMo4、1010高强度结构件、汽车与五金零件
不锈钢17-4PH、304L、310N、316L、420、430、440、高氮无镍不锈钢耐腐蚀、医疗器械与精密设备
软磁材料Fe-50Ni、Fe-3Si;铜合金(Copper / Bronze)电磁、电感元器件
低热膨胀合金Invar alloy、Kovar alloy电子封装、精密仪器
钛合金CP-Ti、Ti-6Al-4V(TC4)医疗植入、智能穿戴、轻量化件
钨合金W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-Cu高密度配重、屏蔽件、电子封装
陶瓷材料99%Al₂O₃、3Y-TZP、Si₃N₄、SiC、ZTA、Super-ZrO₂耐磨、绝缘、耐高温特种部件

重点材料与技术

低合金钢与不锈钢

具备耐腐蚀、强度高、耐磨、延展性好、性价比高五大特性,覆盖 316L 奥氏体不锈钢、17-4PH 沉淀硬化不锈钢、304L 奥氏体不锈钢、430L 铁素体钢等体系,广泛应用于医疗器械、IT 电子产品与耐腐蚀部件。

高氮无镍奥氏体不锈钢

特性:无磁性、高强度、延展性好、生物兼容性、高耐腐蚀性、外观精美;应用前景包括取代传统 316L——比 316L 硬度更高、延展性更好,适用于传统穿戴设备、饰品、智能可穿戴设备、医疗器械与生物植入体。

高抛光 316L 不锈钢

制作要点:选用粒度较细的粉末、开发合适粘结剂配方(关键在残碳控制)、烧结气氛选择还原性气氛(氢气或分解氨气)或真空气氛、严格控制杂质含量(特别是氧、碳、氮);应用:智能穿戴设备、箱包配饰、手机、耳机、品牌 Logo、饰品。

钛合金(TC4)

项目指标
化学成分Al 5.5–6.75%、V 3.5–4.5%、O <0.3%、N <0.05%、C 0.06–0.08%、Ti 余量
密度≥4.2 g/cm³
屈服强度≥800 MPa
抗拉强度≥890 MPa
弹性模量100–120 GPa
延伸率≥4%
显微硬度≥300 HV10

钛合金特性:低密度、高比强度、生物兼容性、耐腐蚀性、高温性能好,应用于电子、医疗、航天、军工等行业。公司掌握低成本钛合金注射成形技术,成功案例包括世界首款使用钛合金眼镜臂的增强现实(AR)智能眼镜——实现难以机加工的异型复杂曲面。

钨合金

特性:高比重、低热膨胀、高热导率、无磁性、高强度、高弹性模量;W-Ni-Cu / W-Ni-Fe 注射成形钨合金密度 ≥18 g/cm³;应用:穿甲弹、电子封装行业、振动马达。

钨铜合金

牌号密度 g/cm³热导率 W/(m·K)热膨胀系数 ×10⁻⁶/℃
90W-10Cu>16.7>1606.9
85W-15Cu>15.9>1707.2
80W-20Cu>15.2>1808.4

优点:高强度、高比重、耐高温、耐电弧烧蚀、导电电热性能好;用途:军用耐高温材料、高压开关用电工合金、电加工电极、微电子材料。

可伐合金(Kovar)

用于电子封装领域:20–450℃ 热膨胀系数与硬玻璃接近、较高的居里点、良好的低温组织稳定性;应用:电真空元件、发射管、密封插头、继电器外壳。

陶瓷材料

性能单位99%Al₂O₃3Y-TZPSi₃N₄SiCZTASuper-ZrO₂
密度g/cm³>3.5>5.8>3.0>3.0>4.7>6.09
硬度HRA9188~9992~9392~949193
抗弯强度MPa350700700500550>1600
抗压强度MPa3000210035002800~300021003000
断裂韧性MPa·M⁻³/₂2~410756.7≥18
热膨胀系数×10⁻⁶/℃6.5~8.410.23.2~44.3710.2
电阻率Ω·cm10¹⁴~10¹⁶>10¹⁰>10¹⁴<200>10¹⁴10¹⁴
弹性模量GPa260300410–300500

陶瓷材料特性:硬、耐磨、耐火、隔热、绝缘、无磁、抗氧化、化学稳定。

新产品导入流程

阶段周期目标样品
Planning 规划1–2 周客户确认项目,正式立项—
EVT 工程验证2–4 周客户确认产品规格EVT1、EVT2…
DVT 设计验证4–8 周客户承认样品,放行量产DVT1、DVT2…
PVT 量产验证2–4 周产能评估达标PVT1、PVT2…
MP 量产—良品率 / 直通率达标—

每个阶段设置 OK/NG 评审节点,NG 返回上一环节改进;关键活动包括 DFM、PFMEA、Control Plan、SOP/SIP 等。

质量保证体系

公司品质政策:品质至上、客户优先、持续改善。质量管理围绕"品质"核心形成五大闭环模块:产品开发(品质规划、品质验证)、制造生产(制造技术改进、量产良率管制、制程统计分析)、供方管理(供应商开发、稽核辅导、交货管理)、品质管控(进料/制程/出货品质管制测试)、客户服务(客户需求联络、回馈、分析、改善)。

可承接范围

公司可承接不锈钢、陶瓷、铁基、铜基、钨基、钛合金等金属粉末注射成型产品;适用于电子 3C(手机、平板、穿戴设备、耳机)、医疗器械、智能穿戴、汽车零部件、五金工具、机器设备、变压器、供电设备等形状复杂、尺寸精密的金属零配件的研发与生产。

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