PIM-粉末注射成型：工艺、类型和用途

粉末注射成型工艺介于聚合物成型和粉末冶金之间。PIM 采用了适用于陶瓷和金属的高科技烧结方法。预期技术可确保提高大批量生产功能部件的效率。产品信息管理的灵活性符合当代工业市场的需求。让我们讨论一下 PIM 流程的关键方面。

 

PIM：粉末注射成型的创新演变

当今快速发展的当代市场中的制造技术正在发生巨大的变化。粉末 注塑成型 已成为一种高效制造技术。聚合物注射和粉末冶金相结合，可提供无与伦比的组件公差。它可用于多种材料，但主要用于金属和陶瓷。它已发展成为制造精密组件的一项必不可少的技术。许多行业使用 PIM 来制造形状复杂且性能高的组件。

 

什么是粉末注射成型 (PIM)？

PIM 制造

粉末注射成型 (PIM) 已被证明是一种改进的制造技术。该工艺包括与热塑性粘合剂混合的金属或陶瓷粉末。它从传统的聚合物注射技术发展而来，但超越了它们。因此，PIM 通过结合粉末冶金的额外烧结步骤来形成复杂的形状。它们能够生产 金属注射成型 （MIM），以及 陶瓷注射成型 （CIM）。该工艺非常适合公差较小但产量较大的情况。通过使用 PIM，可以轻松形成复杂的组件形状，从而大大提高所制造产品的质量。

 

粉末注射成型的技术优势

粉末注射成型比传统方法具有技术优势。其主要优势在于制造结构复杂的部件。PIM 非常适合制造大批量的金属和陶瓷部件。此外，它对各个领域的复杂功能部件也有广泛帮助。制造优势包括高材料利用率、废物最小化和高质量产品。在当代市场中使用 PIM 的最大好处之一是它在大批量生产中提供可靠的结果。

 

粉末注射成型-PIM 工艺：四个关键阶段

PIM 流程

粉末注射成型包括四个主要阶段，结合聚合物注射技术与粉末冶金工艺：

1. 原料制备

该工艺始于生产一种称为原料的材料。这种混合物通常由细碎的金属或陶瓷颗粒和热塑性粘合剂组成。最终产品是一种具有所选粉末特性的可模塑材料。这意味着最终部件必须具有所需的原料特性，才能满足其预期用途。

2. 原料注塑成型

然后将原料泵入螺旋进料筒，然后加热。当压力得到控制时，加热的混合物被倒入模腔中。原料根据模具成型，从而形成部件的几何形状。当成型材料达到室温时，产生的形状称为“生坯”。 

3. 脱脂：绿色部件中的粘合剂

脱脂工艺有助于去除成型过程中使用的粘合剂。此步骤可以通过热处理或溶剂萃取完成。在这两种技术中，热塑性粘合剂要么分解，要么转化为蒸汽和气体，并形成多孔结构。该过程的结果称为“棕色部分”，它是最终固化组件的初步产品。

4. 烧结：凝固部件

在烧结过程中，棕色部件在预定温度下暴露在热量中。材料被加热到接近材料的熔点，使颗粒粘在一起。这个过程提高了部件的密度，也提高了它的整体密度。材料收缩了 15-20%。烧结有助于使最终产品符合所需的标准，并具有正确的结构形式。

 

粉末注射成型中的材料选择

 

PIM 工艺的粉末原料

粉末注射成型 (PIM) 是成熟的粉末冶金和陶瓷加工技术的结合。这是一个优势，因为制造商可以掌握不同类型的材料。从细金属或陶瓷粉末中，可以混合粉末以获得特定的特性，例如高强度或耐腐蚀性。热塑性粘合剂使粉末在成型过程中变得足够流动，这就是为什么甚至可以制造复杂的零件的原因。该实用程序为各种行业提供了很高的设计灵活性。

下表概述了典型材料及其在PIM中的各自应用：

材料类型	示例材料	典型应用
金属制品	不锈钢：316L、17-4 PH、304L	手术器械、汽车零部件
	工具钢：M2、D2	切削刀具、耐磨部件
	低合金钢：Fe-2%Ni、Fe-8%Ni	结构件、汽车零部件
	软磁合金：Fe-Ni、Fe-Si	电磁屏蔽、电感器
	钛合金：Ti-6Al-4V	航空航天部件、医疗植入物
	高温合金：Inconel 718、Inconel 625	航空航天和燃气轮机部件
	钨合金：W-Ni-Fe、W-Ni-Cu	辐射屏蔽、飞镖、配重
陶瓷	氧化铝（Al₂O₃）	电绝缘体、耐磨部件
	氧化锆（ZrO₂）	牙冠、工业切削刀具
	氮化硅（Si₃N₄）	发动机部件、高性能切削刀具
	碳化硅（SiC）	耐磨板、密封环

 

粉末注射成型（PIM）市场前景

粉末注射成型 (PIM) 发生了巨大变化。它已从研发阶段进入电子、计算、医疗设备和化学工业的生产领域。预计 注塑企业 未来几年将以 20-40% 的惊人增长率扩张。目前全球销售额为 200 亿美元。市场份额由美国领先，美国生产了约 40% 的 PIM 零件，而日本位居第二，占 30%。最初不太愿意采用该产品的欧洲现在占据了约 15% 的市场份额。目前的统计数据显示，美国的 PIM 公司数量是欧洲的两倍，显示出巨大的增长潜力。

 

粉末注射成型工艺的适用性

PIM 产品

简而言之，PIM 在具有精细特征和严格公差的小型复杂部件方面具有优势。该方法已证明其在各种应用中具有灵活性，包括：

• 涡轮增压器 以及用于热机的径向转子碳化硅。
• 线程指南 用于纺织设备的氧化铝。
• 硬盘 驱动稀土磁铁的磁极片。
• 电动牙刷齿轮 由不锈钢制成。

上述示例证明了 PIM 适用于任何类型的材料和行业的潜力，证明了其经济地制造高精度零件的能力。

 

原材料对PIM工艺的影响

PIM 技术的最新发展表明该技术已经成熟，特别是在控制金属和陶瓷粉末的性质以适应特定用途方面。此外，目前的粘合剂系统也得到了增强，可以降低缺陷水平并缩短脱脂时间，这是零件制造的关键方面。 

可能增强 PIM 使用的一个因素是能够在生产过程中而不是生产后增强组件特性。这将改善表面特性：耐磨性和耐腐蚀性；以及体积特性：韧性。克兰菲尔德等一些大学已经参与研究在 PIM 过程中增强组件总体性能的方法。

 

粉末共注射成型 (PCM)

这里值得一提的一项创新是粉末共注射成型 (PCM)，它提供了现场表面处理部件的选择。该工艺的一个例子是使用两个料筒，每个料筒都向同一个喷嘴供料，但轮流将不同的材料注入模具。这是使用气动阀系统完成的，该系统可以控制表皮和芯层材料。

该过程遵循以下步骤：

• 将表皮材料放入模具中，然后吹胀。
• 外层通过结皮形成，而芯层的注射是在结皮完成后进行的。
• 最后一枪的皮肤材料完全覆盖了雕塑的核心。

在此过程中，每个桶中的材料可能彼此不同。例如，316L不锈钢的表皮可以与羰基铁芯相结合。这些材料之间的成本差异很大，从而将生产成本降低三倍。制造商还可以通过改变每个桶注入的材料比例来控制表面厚度层，从而使该过程具有成本效益。同时在表面上实现所需的材料特性。

此外，可以将二次相加入到表面材料中以增强其性能特征。例如，在外皮的粘合剂/粉末组合中添加氧化铝颗粒可提高其耐磨性，使其适合高应力应用。（了解有关 注塑成型类型)

 

粉末注射成型的应用

粉末注射成型行业的技术进步是当代制造技术的突破。这种创新技术可生产出重量轻、高度耐用且用途多样的最终产品。如今，这种方法已应用于各行各业，为制造需求提供定制解决方案。

医疗器械

正畸托槽是粉末注射成型的核心产品。PIM 技术还可以详细塑造不同类型的医疗器械。这种方式有助于创建形状复杂的手术器械。维持这些应用的耐用性和效率仍然是这些应用的主要关注点。

汽车行业

汽车部件需要特殊的强度才能在极具挑战性的条件下发挥作用。PIM 技术能够制造出对耐用性要求极高的复杂部件。它用于发动机和变速箱等汽车产品，以保证车辆的效率。 

电子行业

电子行业需要精密、微型的元件。由于技术发展速度快，PIM 在生产此类部件方面具有很强的竞争力。连接器和移动设备元件就体现了这种能力。该方法还改善了电子应用的传导特性。

航空航天

航空航天应用的部件不仅密度低，而且机械强度也高。PIM 可以使用高性能金属和陶瓷满足这些严格的要求。这种方法可以提供高质量的零件，满足航空航天工程的严格标准。飞机内部零件通常通过粉末注射成型制造。

 

粉末注射成型与金属注射成型

粉末注射成型 (PIM) 结合了聚合物 注塑成型

与其他材料加工技术相结合。PIM 和 MIM 在制造复杂零件方面效率极高。这些共享功能现在在高度重视复杂几何形状的行业中备受推崇。

这里研究的是陶瓷和金属，它们都属于 PIM 的范畴。工艺灵活性使得生产多种不同部件以用于许多不同行业成为可能。另一方面，金属注射成型 (MIM) 专门用于制造复杂的金属部件。用 MIM 生产的产品通常具有与锻造金属相当的特性。

PIM 是一种通用材料工艺，而 MIM 则是一种行业专用工艺。充分了解这些差异有助于制造商选择正确的技术。

 

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