一、前言
發達國家和地區的金屬注射成形(MIM)產品及生產企業,北美企業數量并未顯著增加,成規模的主要有十多家,規模、品種和應用領域不斷擴大,形成以醫療器械、汽車、五金工具、運動器械、輕武器及航空的應用為特色。歐洲近期MIM廠家數量和應用領域不斷擴展,以汽車零部件MIM不銹鋼和高溫合金大零件和顯微注射極小零件的應用開發為特色,成規模的主要有德、法、英、瑞士及荷蘭的十多家企業,但在MIM用粉末方面以BASF和Osprey為代表的企業增長很快。以日本為首,包括新加坡、韓國、印度、泰國、中國大陸和臺灣的亞洲MIM行業,廠家數量增長*快。日本MIM,規模不斷擴大,汽車、醫療、機械和電子等市場領域的發展均衡,在Ti合金、FeSi軟磁合金及KOVAR電子封裝等新興材料領域的投入很大。見圖1.
國內MIM行業,不銹鋼、低合金鋼、碳基Fe、Ni等微細原料粉末甚至注射料依賴進口,材質相對單一,產品應用領域以消費電子產品、槍械和口腔醫療器械為主。除少數幾家歷史較長,逐漸成規模的企業外,裝備、質量控制水平等和發達國家相比尚有差距。但由于發展前景好,市場空間大,目前產品領域重疊較小,競爭尚不十分激烈,特別是珠三角和長三角地區,據不完全統計,包括打出MIM名義的MIM企業有60多家。
MIM和切削加工,粉末冶金及鑄造的特性的對比見表1

圖1 MIM零件在全球各地區的市場分布
表1 MIM和切削加工、粉末冶金及鑄造的特性對比
特性
Aspect |
切削加工
Machining
|
粉末冶金
P/M
|
鑄造
Casting
|
MIM
|
重量(g)
Weight(g)
|
1-10.000
|
5 - 2,500
|
1 - 1,000
|
0.01 - 250
|
公差(%)
Tolerance(%)
|
< 0.1
|
0.1
|
0.5 - 1.0
|
0.4 - 0.6
|
密度(%理論密度)
Density(% theoretical)
|
100
|
92
|
99
|
99
|
強度(%max)
Strength(% max)
|
100
|
70
|
> 95
|
> 95
|
壁厚(mm)
Wall thickness(mm)
|
1 - 100
|
2 - 20
|
2 - 20
|
0.2 - 10
|
表面粗糙度Ra(μm)
Surface-Ra(μm)
|
0.2 - 4
|
2 - 5
|
5
|
1
|
二、MIM零件在汽車中的應用
1. 在渦輪增壓器中的應用,見圖2與圖3,圖4表示用MIM工藝與傳統工藝生產調節環的對比
2. 在汽車齒輪箱中的應用,見圖5。
3. 在汽車車身內部的應用,見圖6。圖7表示利用傳統工藝與MIM工藝生產座椅傳感器的對比。

圖2 MIM在渦輪增壓器中的應用

圖3 渦輪增壓器中應用的MIM零件
傳統工藝
●離心鑄造與大量的切削加工
MIM工藝
●將環模壓成近*終形狀
●后續切削加工與切削刀具磨耗少
●廢料與生產時間少

圖4 用MIM和離心鑄造與切削加工生產調節環相比,可減低生產成本

圖5 汽車齒輪箱中的應用

圖6 車身內部的應用
傳統工藝
●為了適合生產工藝,切削加工的零件幾何形狀簡單
MIM工藝
●重量減小 43g→25g
●由于零件的功能性增多,復雜程度增大
●廢料與生產時間減少

圖7 和切削加工相比,MIM由于增加功能,可降低生產成本
部分資料由BASF公司賀敏經理提供