从喂料到烧结：金属粉末注射成型全流程核心揭秘

金属粉末注射成型（MIM）作为高精度复杂金属零件的核心制备技术，凭借“近净成型”优势，在航空航天、电子通信、医疗设备等领域占据重要地位。其全流程以“喂料制备—注射成型—脱脂—烧结”为核心链路，每个环节的工艺控制直接决定零件的精度、密度与力学性能。以下为你深度拆解各环节的核心逻辑与关键要点。

喂料制备是MIM的基础，核心目标是获得均匀、稳定且具备良好流动性的“金属粉末-粘结剂”混合物。首先需精准筛选金属粉末，常用不锈钢、钛合金、钨合金等粉末，粒度通常控制在10-20μm，粉末形貌以球形为佳，可提升流动性与成型密度。粘结剂则承担“载体”作用，由石蜡、聚乙烯、聚丙烯等高分子材料与添加剂复配而成，占比约15%-25%。制备时需在150-200℃的高温混合设备中，将粉末与粘结剂充分搅拌融合，确保粉末均匀包裹在粘结剂中，最终形成可用于注射的颗粒状喂料，其均匀性直接影响后续成型零件的缺陷率。

注射成型环节实现“坯料成型”，原理类似塑料注射，但需适配金属喂料的特性。将喂料投入注射成型机，在130-200℃下加热熔融后，以50-200MPa的压力注入高精度模具型腔。模具设计需预留后续脱脂与烧结的收缩量（通常5%-20%），同时保证型腔表面光滑，避免坯料出现毛刺、缺料等缺陷。注射参数需精准匹配，温度过高易导致粘结剂分解，温度过低则流动性不足；压力过小会出现填充不完整，压力过大可能造成模具损伤，需通过多次试验优化参数组合。

脱脂是衔接成型与烧结的关键，核心是去除坯料中的粘结剂，为后续烧结预留孔隙通道。若粘结剂残留，会在烧结时分解产生气体，导致零件出现气孔、变形甚至开裂。脱脂方式需根据粘结剂成分选择，常用“溶剂脱脂+热脱脂”组合工艺：先将坯料放入有机溶剂中，溶解去除易溶组分（占粘结剂总量的60%-80%），减少后续热脱脂的体积收缩；再将坯料放入脱脂炉，在惰性气体保护下逐步升温至400-600℃，去除剩余难溶粘结剂。整个过程需严格控制升温速率（通常5-10℃/h），避免坯料因内外温差过大产生应力裂纹。

烧结是决定零件最终性能的核心环节，通过高温作用使脱脂后的多孔坯料致密化。将脱脂坯放入烧结炉，在真空或惰性气体氛围下加热至金属熔点的70%-90%（如不锈钢烧结温度约1350-1450℃）。高温下，金属粉末颗粒表面原子活跃，通过扩散、融合形成颈部连接，逐步消除孔隙，使坯料收缩至设计尺寸。烧结过程需控制升温速率、保温时间与降温速度：升温过快易导致坯料变形，保温不足则致密化不充分，降温过快可能产生内应力。最终经烧结的零件，密度可达理论密度的95%以上，力学性能接近锻件水平。

部分高精度零件还需后续处理，如整形、热处理、表面处理等，进一步提升尺寸精度与表面质量。从喂料到烧结，MIM全流程的核心在于“精准控制”——粉末特性、粘结剂配比、注射参数、脱脂节奏与烧结氛围，每一个细节的偏差都可能影响零件品质。正是这种对工艺细节的极致追求，让MIM技术成为复杂金属零件批量生产的优选方案，持续推动高端制造领域的创新发展。