金属粉末注射成形（Metal Injection Molding，简称MIM）是一种结合了塑料注射成形和粉末冶金技术的先进制造工艺，广泛应用于生产高精度、复杂形状的小型金属零件。本文将系统介绍MIM成型工艺的原理、流程、关键设计要素及其对产品性能的影响。

一、MIM成型工艺概述
MIM工艺主要包括以下步骤：将精细金属粉末与有机粘结剂混合成均匀的喂料；通过注射成形机将喂料注入模具，形成生坯；接着，通过脱脂过程去除粘结剂，留下多孔的金属骨架；在高温下进行烧结，使金属颗粒致密化，获得接近全密度的成品。该工艺适合生产重量从几克到几百克、结构复杂的零件，如医疗器械、汽车零部件、电子连接器等。

二、MIM工艺的关键流程详解

1. 粉末制备：金属粉末通常选择高纯度、细粒度（一般小于20微米）的材料，如不锈钢、钛合金或硬质合金，以确保烧结后的致密性和机械性能。
2. 混料与喂料：将金属粉末与热塑性粘结剂（如蜡或聚合物）均匀混合，形成可注射的喂料。混合过程需控制温度和时间，以避免粉末氧化或分离。
3. 注射成形：在注射机上，喂料被加热至熔融状态后注入模具，冷却后形成生坯。模具设计需考虑收缩率（通常为15-25%），以补偿烧结时的体积变化。
4. 脱脂：通过溶剂萃取、热分解或催化方法去除粘结剂，此阶段需缓慢进行，防止零件开裂或变形。
5. 烧结：在保护气氛（如氢气或真空）中，零件在高温（低于熔点）下烧结，颗粒间扩散结合，实现高密度和强度。烧结后可能需后续处理，如热处理、机加工或表面涂层。

三、MIM产品设计要点

1. 几何形状设计：MIM适合制造复杂三维结构，如内部孔洞、螺纹和薄壁特征，但需避免尖锐边缘和过厚截面，以减少应力集中和变形风险。壁厚应均匀，一般推荐0.5-5mm。
2. 公差控制：MIM零件通常可实现±0.3%的尺寸公差，对于高精度应用，可结合机加工进行精修。设计时应考虑烧结收缩，通过模具补偿来优化尺寸。
3. 材料选择：根据应用需求选择金属粉末，例如316L不锈钢用于耐腐蚀部件，钛合金用于轻量化高强度场景。材料特性直接影响产品的硬度、韧性和耐磨损性。
4. 经济性考量：MIM工艺在大批量生产时成本效益高，但模具费用较高，因此适合年产量数千件以上的订单。设计阶段应优化零件结构，减少后续加工步骤。

四、MIM工艺的优势与局限
优势包括：高材料利用率（近净成形）、生产复杂零件能力强、一致性好；局限在于初始投资大、生产周期较长，且对原材料和工艺控制要求严格。未来，随着粉末技术和自动化发展，MIM将在航空航天、消费电子等领域拓展应用。

金属粉末注射成形是一项高效的制造技术，通过合理的产品设计与工艺优化，可生产出高性能金属零件，推动工业创新。设计者需紧密合作工艺工程师，确保从概念到成品的无缝衔接。