钛合金粉末冶金技术-金属粉末注射成形（MIM）详解

金属粉末注射成形（MIM）技术，作为一种创新的粉末冶金工艺，被广泛应用于制造小型且高精度的金属零件。它融合了塑料注射成形与粉末冶金技术的精髓，能够高效地生产出复杂形状的钛合金零部件，满足大规模生产的需求。MIM工艺主要包括以下步骤：首先，将金属粉末与有机粘结剂混合，制备出可注射的喂料；随后，利用注射成形机将喂料注入模具，塑造出所需零件的雏形；接着，通过脱脂工艺去除坯料中的有机成分；之后，进行烧结处理，以增强零件的密度和机械强度；最后，对烧结后的零件进行热处理、机械加工或表面处理，以满足其最终的使用要求。MIM技术在汽车、电子、医疗及消费品等多个领域均有着广泛的应用，如制造连接器、医疗器械部件以及手表零件等。其独特之处在于能够生产出传统金属加工技术难以实现的复杂形状零件，且材料利用率高，近净成形技术减少了后续加工的需求。

金属粉末注射成形（MIM）技术对钛合金零部件的制造要求

设计要求：MIM技术特别适合制造具有复杂几何形状且壁厚均匀的零件。在设计中，应避免出现尖锐的角落、急剧的厚度变化以及悬臂结构，以确保零件在成型和脱脂过程中的稳定性。

尺寸精度：MIM技术能够制造出接近最终尺寸的零件，其尺寸公差通常控制在±1%至±3%之间。

表面质量：虽然MIM工艺本身能生产出表面质量良好的零件，但可能仍需进一步的抛光、喷砂或其他表面处理，以满足特定应用对表面质量的要求。

力学性能：MIM技术生产的零件应具备与锻造或机械加工相似的力学性能，包括强度、韧性和疲劳寿命。

内部质量：MIM零件应具有高密度和良好的内部质量。通常，会采用热等静压（HIP）等后处理技术来进一步提高零件的致密化程度并消除内部缺陷。

材料要求：MIM工艺主要使用金属粉末（如钛合金粉末）与有机粘结剂的混合物。粉末的粒度、形态和流动性对喂料的注射成形性至关重要。

粘结剂体系：采用特定的油-石蜡-聚烯烃粘结剂体系，并控制装载量为55%，以获得适宜注射的喂料。

注射工艺参数：注射过程中需严格控制温度（152±2℃）、模具温度（38℃）和注射压力（系统最大压力），以确保零件的成型质量。

后处理要求：MIM零件在烧结后，可能还需要进行热处理、机械加工或表面处理，以满足最终应用的性能要求。

质量控制：MIM工艺需要严格的质量管理体系，包括对粉末喂料的严格检查、对注射成形件的尺寸和形状的精密控制，以及对烧结后零件的性能进行全面测试。

钛合金MIM技术的最新进展表明，该技术已成为制造复杂结构、高维度和高精度钛合金零部件的理想选择，且能够以较低成本实现大规模生产。

• 材料种类的扩展

目前，MIM工艺已成功应用于纯钛粉、Ti-6Al-4V、TiAl、Ti-Mo-Al等钛基材料粉末的制造。同时，β钛合金的研究与应用也正在进行中。

• 应用领域的拓展

钛合金MIM技术不仅在医疗器械领域占据一席之地，如手术刀柄、剪刀、镊子、骨科关节零件及牙科植入物的制造，还进一步延伸至智能穿戴设备和3C电子产品领域。

• 技术创新与工艺优化

通过技术创新和工艺改进，钛合金MIM技术提升了零件制造的质量和生产效率。例如，盘星新金属提供的TCTA1等钛合金粉末已稳定供应至下游MIM钛零件生产厂商，并在多个领域得到广泛应用。

• 绿色制造与数字化智能制造

随着新材料技术的突破和数字化智能制造的普及，钛合金MIM技术在高性能零部件制造领域呈现出迅猛的发展势头，有效满足了市场对高质量、复杂形状以及低成本零件的迫切需求。

• 生物相容性与耐腐蚀性

钛合金凭借其出色的生物相容性和耐腐蚀性，成为医疗器械制造的首选材料。通过MIM技术，能够轻松制造出形状复杂的钛合金医疗零部件，满足复杂医疗手术的需求。