40年前，MIM技術(shù)先鋒 Parmatech公司采用金屬注射成形技術(shù)制造的兩款開創(chuàng)性產(chǎn)品于1979年獲得技術(shù)大獎，標(biāo)志著這項技術(shù)登上世界舞臺。以此為起點，MIM技術(shù)取得了日新月益的發(fā)展，MIM產(chǎn)品也在不知不覺中被日漸廣泛地應(yīng)用到各種領(lǐng)域，包括汽車、鐘表、智能手機(jī)、消費(fèi)電子產(chǎn)品、輕武器、切削刀具、精密手術(shù)器械以及高溫噴氣發(fā)動機(jī)部件等。這篇文章中，PIM International專業(yè)雜志資深專家Nick Williams對MIM行業(yè)的發(fā)展歷程進(jìn)行了總結(jié)，并著重介紹了其中一些里程碑性質(zhì)的應(yīng)用。

今天，我們的生活已經(jīng)被MIM制品包圍。人們手上戴的腕表，它的表殼和內(nèi)部部件可能是MIM制品；人們戴的眼鏡，包含MIM工藝制造的結(jié)構(gòu)緊湊、彈性良好的鉸鏈機(jī)構(gòu)，使鏡框柔韌而舒適；人們使用的智能手機(jī)，里面有10件以上的MIM制品，比如蘋果手機(jī)充電所用的閃電接頭，采用MIM工藝生產(chǎn)了數(shù)十億件；人們使用的筆記本電腦里，MIM工藝制造的轉(zhuǎn)軸為開合屏幕提供了*的強(qiáng)度和手感；人們穿著的外套上，有MIM工藝制造的拉鏈頭；我們的家由MIM高強(qiáng)度門鎖部件來保護(hù)；開車時，MIM為我們提供了觸感舒適的旋鈕來調(diào)節(jié)車載收音機(jī)，同時，汽車發(fā)動機(jī)中還運(yùn)行著MIM高溫合金渦輪增壓部件、高強(qiáng)度鋼汽門搖臂以及周邊其它一些MIM部件。

MIM制品的應(yīng)用不勝枚舉，以上所提到的這些應(yīng)用清楚揭示了金屬注射成形技術(shù)（MIM）的兩個關(guān)鍵事實：MIM的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，但多數(shù)人（包括工程師和產(chǎn)品設(shè)計師）對這項技術(shù)卻知之甚少。MIM產(chǎn)品無處不在的事實，說明這項技術(shù)確實已經(jīng)獲得了成功的應(yīng)用。MIM技術(shù)能夠進(jìn)行近凈成形，能夠?qū)⒍鄠�零件組合成一個部件，能夠提供*的力學(xué)性能，能夠輕松實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的超大批量生產(chǎn)，同時還能保持*的批次穩(wěn)定性……，它的這些優(yōu)點本可以應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，但由于社會對它的認(rèn)知非常缺乏，使這項創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用潛力還遠(yuǎn)沒有得到充分發(fā)揮。

盡管技術(shù)的傳播度還比較低，但是在MIM應(yīng)用的*領(lǐng)域，只要有一家企業(yè)成功將MIM技術(shù)應(yīng)用到某個產(chǎn)品，它的同行們就會迅速跟進(jìn)，MIM技術(shù)也就會取代原有工藝成為主流技術(shù)。其中一個例子是MIM技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，上世紀(jì)90年代隨著一次性醫(yī)療器械的發(fā)展，MIM技術(shù)被引入相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，到今天，它已經(jīng)成為醫(yī)療領(lǐng)域不可或缺的制造手段。類似的例子還包括輕武器、牙科正畸材料以及其它一些行業(yè)的應(yīng)用。因此，盡管還有許多行業(yè)沒有留下MIM技術(shù)的印記，但也已經(jīng)有很多行業(yè)享受到了MIM技術(shù)所帶來的好處。

當(dāng)然，我們今天能看到以上這些MIM產(chǎn)品的案例，要特別感謝那些提供素材的企業(yè)把這些MIM應(yīng)用成果分享出來，而不是對其保密以獲得競爭優(yōu)勢。MIM發(fā)展的前三十年很大程度上處于云遮霧罩之中，MIM生產(chǎn)者刻意保護(hù)他們的技術(shù)，MIM*終用戶也將這種新技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)作他們降低成本和提高效率的秘密武器，不愿意讓外界知曉。2006年我們計劃開辦PIM International這份雜志時（*份同時也是迄今為止*一份粉末注射成形領(lǐng)域的專業(yè)雜志），人們對它的態(tài)度是既歡迎又提防。*常聽到的聲音是：“這個行業(yè)太神秘了，沒有人會愿意公開談?wù)摷夹g(shù)和市場的”。值得慶幸的是，那些愿意在我們早期刊物中出鏡的公司*著整個行業(yè)的發(fā)展，并*終幫助其它公司認(rèn)識到他們都在進(jìn)行相同的戰(zhàn)斗，都面臨著相同的技術(shù)挑戰(zhàn)，并且都擁有一個共同的*目標(biāo)---做大MIM的蛋糕。

盡管在開放性上有了一定進(jìn)步，但是MIM行業(yè)在信息披露上仍然表現(xiàn)得相當(dāng)保守。在行業(yè)信息的調(diào)查統(tǒng)計上，日本做得比較好，但是除日本以外，獲取有關(guān)全球MIM詳細(xì)而準(zhǔn)確的統(tǒng)計信息幾乎是不可能完成的任務(wù)。對于歐洲、北美和亞洲大部分地區(qū)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以道聽途說的調(diào)查居多，真實的行業(yè)規(guī)模與發(fā)展?fàn)顩r等信息還只能依賴各個地區(qū)的行業(yè)協(xié)會盡*大努力去進(jìn)行估計。

舉個有意思的例子，在*近的一次行業(yè)會議上，一位退休的MIM公司高管（恰好也是MIM行業(yè)協(xié)會的前任主席）講述了他的公司準(zhǔn)備出售時與“財務(wù)投資者”的對話。“該地區(qū)的MIM市場據(jù)報道約為每年X百萬美元，”該財務(wù)投資者說， MIM高管評論：“是的，但不要把這個數(shù)字當(dāng)作福音，這是虛構(gòu)的�！� “朋友，您太憤世嫉俗了！您怎么能說這是一個虛構(gòu)的數(shù)字？” 財務(wù)人員問道，MIM主管回答：“因為數(shù)字是我編的！”

由于缺乏確鑿的數(shù)據(jù)，對于行業(yè)的規(guī)模和發(fā)展?fàn)顩r，分析師、觀察員和業(yè)內(nèi)人士沒有別的選擇，只能進(jìn)行盡可能合理的推測， 我們很可能甚至都沒有行業(yè)的全景來支持這種推測。幾年前，著名的俄羅斯槍械制造商卡拉什尼科夫就宣布，它的新一代軍用步槍將大量采用MIM工藝制造的部件，但事實上我們?nèi)魏螘r候都不大可能獲得俄羅斯MIM產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，與競爭對手分享生產(chǎn)和銷售數(shù)據(jù)時的保守不是MIM獨有的，但是，MIM生產(chǎn)商來源的多樣化并沒有讓這種現(xiàn)狀變得更好。從事MIM生產(chǎn)的企業(yè)規(guī)模不一，有的是只有一兩臺注塑機(jī)的小公司，有的則是擁有數(shù)百臺注塑機(jī)，將MIM工藝作為內(nèi)部制程的大企業(yè)，例如臺灣的消費(fèi)電子產(chǎn)品代工企業(yè)富士康。作為行業(yè)*的觀察家，Randall German教授*近在PIM International上評論：“這個行業(yè)的發(fā)展是不均衡的，10％的公司控制著三分之二的銷售額，并享有80％的行業(yè)利潤�！�

MIM 技術(shù)的起源

美國加州的Parmatech 公司演繹了MIM的早期發(fā)展故事。四位企業(yè)家于1973年在圣拉斐爾創(chuàng)立了Parmatech，他們分別是Karl Zueger，Peter Roth，Ray Millet 和Ray Wiech。這家公司開發(fā)了被稱為粉末注射成型（PIM）的技術(shù)并將其進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用，包括陶瓷注射成型（CIM）和金屬注射成型（MIM）。

盡管CIM的發(fā)展*早可以追溯到1930年代和40年代，但是該技術(shù)*初并未獲得市場認(rèn)可，并且由于基礎(chǔ)技術(shù)不成熟，并未得到大量應(yīng)用。

Parmatech公司在1970年代開發(fā)出了一種復(fù)雜的粘結(jié)劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使用溶劑進(jìn)行初步脫脂，然后在空氣環(huán)境下進(jìn)行二次熱脫脂。*初的專利申請于1972年6月提交，隨后于1974年繼續(xù)申請，直到1980年*項MIM專利被授予了Wiech，Parmatech公司則擁有了*制造和許可權(quán)。

1979年，在北美粉末冶金聯(lián)合會（MPIF）當(dāng)年頒發(fā)的五個產(chǎn)品獎項中，Parmatech獨得兩項，這使得MIM 一時大放異彩，成為了頭條新聞（至少是在一些專業(yè)出版物上）。*個獲獎零件是用于波音707和727客機(jī)襟翼機(jī)構(gòu)以及德國VFW 614運(yùn)輸飛機(jī)的2英寸直徑環(huán)形螺旋密封件，該零件由純鎳制成，相對密度達(dá)到96％，具有出色的耐腐蝕性，并且具有獨特的內(nèi)部不連續(xù)螺紋等復(fù)雜構(gòu)造。

第二個獲獎產(chǎn)品是用于Rocketdyne火箭助推器的鈮合金零件，其中相對較大的6英寸腔室使用MIM技術(shù)一體成形，另一個幾何形狀極其復(fù)雜的噴射器部件則分為兩件分別用MIM技術(shù)成形，再用電子束焊接到一起。

當(dāng)MIM取得這些成功之后，其他公司開始慢慢注意到這項技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)時代之前，對于一家不太重視營銷的企業(yè)來說，讓市場了解自己總是一個緩慢的過程。正如Zueger在1999年所說，“ Parmatech從來沒有真正開展過營銷工作，業(yè)界到現(xiàn)在才剛知道我們的存在�！边@與*近金屬增材制造技術(shù)所獲得的火熱關(guān)注形成了鮮明對比。

1981年，隨著Parmatech公司的創(chuàng)始團(tuán)隊分道揚(yáng)鑣，MIM技術(shù)開始開枝散葉。Ray Millet獲得了生產(chǎn)槍支零件的許可證，并在Huntington Beach成立了Millet Sights公司。Peter Roth憑通用許可返回瑞士并成立了Moldinject公司，而Wiech則根據(jù)與Parmatech的交叉許可協(xié)議在圣地亞哥成立了Witec公司，Zueger則仍然是Parmatech的總裁，并成為*股東。

專利許可擴(kuò)大了MIM產(chǎn)品的市場，也促進(jìn)了其從美國和歐洲向亞洲的技術(shù)擴(kuò)散。早期的成功案例包括IBM開發(fā)的電動打字機(jī)頭和點陣打印機(jī)零件以及Remington Arms制造的槍支組件，這兩家公司都獲得了相關(guān)的MIM專利許可。

由于MIM工藝過程對原料粉末的粒度、化學(xué)成分和顆粒形狀有特定要求，這些早期MIM生產(chǎn)商所面臨的挑戰(zhàn)之一是能否找到合適的粉末原料。當(dāng)時的霧化工藝無法生產(chǎn)出MIM所需的細(xì)粒度粉末，因此早期MIM工藝主要使用羰基法制備的超細(xì)鐵粉作為原料。在空氣中進(jìn)行熱脫脂是當(dāng)時MIM工藝中的一個必要步驟，由于原料中的碳會與空氣中的氧反應(yīng)而消耗，所以這樣的熱脫脂過程只能生產(chǎn)C含量為零的Fe-Ni合金。

隨著粉末原料工藝的進(jìn)步和MIM工藝復(fù)雜度的改善，MIM應(yīng)用開始轉(zhuǎn)向性能更高的不銹鋼材料，例如316L和17-4PH，這些材料如今已成為行業(yè)的主流。到1990年代中期，MIM技術(shù)開始脫去神秘外衣，成為一種成熟的、大批量的零件制造工藝，并且在諸如鈦合金和超合金之類更具挑戰(zhàn)性的材料上也取得了順利進(jìn)展。

MIM 的產(chǎn)業(yè)化：材料，生產(chǎn)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)

MIM行業(yè)過去二十年來的成功，尤其是亞洲*近幾年的驚人增長，主要得益于商品化MIM喂料的出現(xiàn)和連續(xù)脫脂燒結(jié)爐的發(fā)展（與之相對的是批次脫脂燒結(jié)爐）。1990年代初期，BASF公司向市場推出了Catamold喂料，同時也推動了與之匹配的連續(xù)燒結(jié)爐的發(fā)展，到今天，BASF仍然保持著MIM行業(yè)*大原料供應(yīng)商的地位。

BASF基于全新催化脫脂工藝的Catamold喂料使MIM能夠快速穩(wěn)定地進(jìn)行大批量生產(chǎn)，為這項技術(shù)打開了新的市場方向。此外，有BASF這種公認(rèn)的全球化企業(yè)提供關(guān)鍵原料，也給了新加入者足夠的信心來進(jìn)入MIM這個行業(yè)，從而推動了行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。

BASF本身生產(chǎn)羰基鐵粉，這一事實當(dāng)然是推動BASF發(fā)展CATAMOLD喂料的動力。但同時，MIM行業(yè)的增長也刺激了Epson Atmix（日本），Carpenter（美國）和Sandvik Osprey（英國）等粉末生產(chǎn)企業(yè)努力開發(fā)適用于MIM制程的氣霧化和水霧化粉末，其中代表性的是17-4 PH不銹鋼粉末。

原材料和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展成熟，為MIM行業(yè)引來了知名的新生產(chǎn)商。瑞士手表制造商Swatch集團(tuán)是Catamold*早的使用者之一，他們將其使用于1994年推出的Irony系列手表中。該公司在瑞士Grenchen建設(shè)的“熄燈”連續(xù)生產(chǎn)線在當(dāng)時被認(rèn)為是展示MIM潛力的典范，這條生產(chǎn)線目前仍在運(yùn)營。

到1990年代中期，全世界開始努力為MIM創(chuàng)建通用標(biāo)準(zhǔn)。北美粉末冶金聯(lián)合會（MPIF）于1993年首次發(fā)布了“金屬注射成型零件的材料標(biāo)準(zhǔn) 35”，涵蓋了各種不銹鋼和軟磁合金。此標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)多次修訂，*新版本發(fā)布于2017年。

1997年，歐洲粉末冶金協(xié)會（EPMA）建立了歐洲金屬注射成型標(biāo)準(zhǔn)專題網(wǎng)絡(luò)（MIMNet），該網(wǎng)絡(luò)得到了歐盟標(biāo)準(zhǔn)、測量和測試計劃的資助，并在1999年發(fā)布了MIM標(biāo)準(zhǔn)草案，后來轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)– ISO 2206：2012。日本粉末冶金協(xié)會（JPMA）也為日本制定了MIM標(biāo)準(zhǔn)。

所有這些早期的標(biāo)準(zhǔn)化活動非常有助于鼓勵應(yīng)用領(lǐng)域的設(shè)計工程師接受和采用MIM技術(shù)，為全球MIM行業(yè)的持續(xù)發(fā)展做出了有力貢獻(xiàn)。

當(dāng)今的MIM行業(yè)

今天，MIM零件的全球銷售額估計為每年25億美元左右，年增長率因地區(qū)而異，但通常在10％至20％之間。制造業(yè)向東方轉(zhuǎn)移的故事，也同樣發(fā)生在MIM行業(yè)，如今，超過50％的MIM零件生產(chǎn)都是在亞洲進(jìn)行，其余部分則主要在美國和歐洲之間平均分配。

自從BASF的原始專利失效以來，市場上“Catamold替代品”出現(xiàn)激增。如今在喂料和粘結(jié)劑技術(shù)上都有很多可選供應(yīng)商，MIM生產(chǎn)商可以自行生產(chǎn)喂料，也可以從外部供應(yīng)商那里購買，或兩者兼有。

MIM技術(shù)有多種類型的粘結(jié)劑系統(tǒng)，其中水溶型粘結(jié)劑系統(tǒng)由于對環(huán)境的影響小，正越來越受到歡迎。隨著粘結(jié)劑的發(fā)展，喂料的流動性得到了改善，生坯強(qiáng)度更高，并且能夠成型更復(fù)雜的形狀。再結(jié)合復(fù)雜的熱流道系統(tǒng)，模溫控制系統(tǒng)，以及采用注射成形仿真軟件以優(yōu)化零件設(shè)計和模具開發(fā)，一些以前無法想象的產(chǎn)品設(shè)計，現(xiàn)在都可以用MIM工藝實現(xiàn)制造。

在金屬粉末供應(yīng)方面，由于增材制造（3D打�。┖蚆IM在粉末原料特性上有共性的要求，增材制造技術(shù)近些年的迅速發(fā)展推動了能夠提供MIM級粉末的金屬粉末生產(chǎn)商數(shù)量的顯著增長。像粘結(jié)劑噴射和熔融長絲制造（FFF）等類似MIM的增材制造工藝的興起，有望將更多的參與者帶入粉末原料制造市場，并對粉末原料價格產(chǎn)生下行影響。

PIM International在2019年3月發(fā)布的一份報告指出，對已量產(chǎn)的MIM產(chǎn)品按款型進(jìn)行統(tǒng)計，其典型特征有：年需求量20萬件以上，壁厚為1-3毫米，平均單重10克以下。該報告還強(qiáng)調(diào)，如果按零件的實際生產(chǎn)數(shù)量來進(jìn)行統(tǒng)計，典型MIM零件的平均重量為6克，這主要是受生產(chǎn)量巨大的智能手機(jī)部件（平均單重較�。┑挠绊�。

全球不同區(qū)域的發(fā)展?fàn)顩r

亞洲

大中華地區(qū)在亞洲處于*地位，目前的年銷售額估計約為10億美元。中國MIM行業(yè)增長的主要推動力是消費(fèi)電子（3C）產(chǎn)品，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會粉末冶金分會2017年的數(shù)據(jù)稱，智能手機(jī)是*大的應(yīng)用市場（65.7％），其次是可穿戴設(shè)備（6.9％）和計算機(jī)（4.9％）。MIM的其他應(yīng)用領(lǐng)域還包括汽車（7.2％），工具（6％）和醫(yī)療器械（3.9％）。

據(jù)報道，2017年中國MIM材料（粉末和喂料）總出貨量為8,000至8,500噸。MIM材料的市場份額基本由國內(nèi)供應(yīng)商（55％）和國外供應(yīng)商（45％）平均分配。據(jù)報道，在進(jìn)口原料中，BASF的Catamold占有90％的市場份額。

約有80％的中國MIM公司具有自行生產(chǎn)喂料的能力，實際生產(chǎn)中他們會根據(jù)情況來選擇使用商品喂料或自行生產(chǎn)喂料。2017年，中國使用*廣泛的MIM材料仍然是不銹鋼（70％）和低合金鋼（20％），鎢基材料約占總產(chǎn)量的8％，硬質(zhì)合金、銅、鈦及鋁合金占其余2％。

在亞洲其他地方，印度MIM行業(yè)（由Indo-MIM Pvt Ltd主導(dǎo)）在2014年至2016年之間的收入增長了兩倍，從5000萬美元增加到1.5億美元，其大部分產(chǎn)品出口到北美、歐洲和日本。

JPMA估計日本MIM生產(chǎn)商在2018年的銷售額為1.2億美元左右，增長率為5-6％。日本的MIM市場主要為工業(yè)機(jī)械、醫(yī)療和汽車應(yīng)用。MIM產(chǎn)品在亞洲的其他重要生產(chǎn)基地還包括韓國和新加坡。

預(yù)計亞洲的MIM行業(yè)將繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長，尤其是在汽車和醫(yī)療市場。盡管3C行業(yè)帶來了巨大的需求，但業(yè)務(wù)多元化仍是許多中國MIM公司的首要任務(wù)，以擺脫對單一應(yīng)用領(lǐng)域的依賴。一款手機(jī)的生產(chǎn)壽命周期可能很短，有些型號可能無人問津，而另一些則能大賣特賣，這使得相關(guān)MIM零件的訂單數(shù)量很難提前預(yù)測，也給MIM生產(chǎn)商平衡各種不同的生產(chǎn)需求提出了巨大挑戰(zhàn)，即如何在保證足夠高開機(jī)率的同時，還要確保臨時排產(chǎn)、交期很短的一百萬個智能手機(jī)零件的生產(chǎn)資源隨時可用。

北美

根據(jù)MPIF在今年夏天的POWDERMET2019會議上提供的數(shù)據(jù)，美國MIM產(chǎn)業(yè)的前景被描述為“積極而堅定”。據(jù)估計，2018年美國MIM零件的銷售額增長了5–10％，約為 4.4-4.6億美元。另據(jù)估計，2018年美國消耗的MIM級細(xì)粉（本國生產(chǎn)和進(jìn)口合計）增加了10％，達(dá)到3500噸，這個數(shù)字包括 “類MIM”增材制造所用的細(xì)粉，但是這個新領(lǐng)域目前的需求占比很低。

MPIF的PM行業(yè)發(fā)展趨勢調(diào)查結(jié)果顯示，按發(fā)貨的MIM零件的重量計，不銹鋼產(chǎn)品占比48％，其余產(chǎn)品主要為低合金鋼（20％）和軟磁合金（21％）材質(zhì)。

按零件重量計算MIM在各領(lǐng)域的應(yīng)用，2019年醫(yī)療和牙科市場預(yù)計占產(chǎn)量的30％，而汽車中的MIM零件已上升至占產(chǎn)量的11％。在過去的2018年，輕武器市場趨于平緩，估計占MIM產(chǎn)量的33％，其他重要市場還包括通用工業(yè)品（12％），電子產(chǎn)品（7％）和牙科產(chǎn)品（3％）。值得注意的是，雖然按重量計牙科產(chǎn)品僅占美國MIM產(chǎn)品出貨量的3％（這是由于零件重量僅為0.02克），但產(chǎn)品的價格很高， 就全球而言，如按價值計算，牙科行業(yè)估計約占MIM銷售額的16％。

MPIF表示，從業(yè)者對2019年的市場預(yù)期普遍比較樂觀。MIMA（北美金屬注射成形協(xié)會）調(diào)查報告顯示，有72％的受訪者預(yù)測銷售會增長，而28％的受訪者預(yù)測銷售水平會“更穩(wěn)定”。調(diào)查還表明，業(yè)內(nèi)認(rèn)為MIM技術(shù)面臨*重要的挑戰(zhàn)包括縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、擴(kuò)大產(chǎn)能、提高良率和開發(fā)新材料。同時，MIM公司還在積極考慮與增材制造工藝進(jìn)行結(jié)合。

歐洲

歐洲為MIM的全球發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，主要有二：首先，它是全球*的MIM技術(shù)提供商，無論是為MIM量身定做的注塑機(jī)（Arburg GmbH＆Co KG是全球*的注塑機(jī)供應(yīng)商），開創(chuàng)市場先河的商品喂料（BASF），還是適用于大批量生產(chǎn)的連續(xù)式燒結(jié)爐（Cremer Thermoprozessanlagen GmbH開創(chuàng)了連續(xù)式MIM燒結(jié)爐，該公司的MIM Master一直是占據(jù)市場主導(dǎo)地位的燒結(jié)設(shè)備），歐洲都是相關(guān)領(lǐng)域的先行者。人們經(jīng)常將這三家公司的組合稱為“ABC”（其中A指Arburg，B指BASF，C指Cremer），他們所提供的綜合解決方案，幫助了MIM在中國的迅速崛起，也使得蘋果和三星等OEM商有信心相信，即使年需求量達(dá)到數(shù)千萬，也可以在多個制造商之間以一致的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出他們所設(shè)計的MIM零件。

歐洲對MIM的第二個貢獻(xiàn)是在相對較早的時候就向汽車工業(yè)導(dǎo)入了這項技術(shù)，這要歸功于一些主要的傳統(tǒng)粉末冶金（壓制燒結(jié)）零件制造商采用了MIM技術(shù)，即Sintermetallwerk Krebsoge GmbH（現(xiàn)為GKN Sinter Metals的一部分）和Schunk Sintermetalltechnik GmbH這兩家德國公司。

作為汽車行業(yè)的主要供應(yīng)商，這些公司有渠道向他們的客戶介紹MIM這樣的新工藝技術(shù)，而當(dāng)時的汽車設(shè)計師對這些新技術(shù)是完全陌生的。今天MIM在歐洲汽車行業(yè)的成功，主要歸功于這些公司很早就有遠(yuǎn)見地?fù)肀Я薓IM新技術(shù)，現(xiàn)在全球其它地方的MIM企業(yè)也正在借鑒歐洲的成功經(jīng)驗。

MIM在汽車領(lǐng)域*初是用于非關(guān)鍵性零件，但是，隨著人們對MIM技術(shù)的信任度提高，該技術(shù)逐漸在各種高負(fù)荷動力總成組件中也得到了采用。盡管日本活塞環(huán)公司已經(jīng)在日本生產(chǎn)了MIM搖臂組件多年，但*引人注目的MIM發(fā)動機(jī)應(yīng)用出現(xiàn)在歐洲，它是Schunk intermetalltechnik GmbH為寶馬制造的MIM搖臂組件，該產(chǎn)品于2007年宣布面世，由于有寶馬的光環(huán)加持，這個產(chǎn)品令MIM技術(shù)的知名度大大提升。

這些MIM零件安裝在寶馬汽車運(yùn)用了Valvetronic可變氣門升程技術(shù)的6缸發(fā)動機(jī)中，采用可熱處理強(qiáng)化的50NiCrMo2.2合金制造，年產(chǎn)量約為450萬件。氣門搖臂零件在四穴模具中注射成形，然后在連續(xù)燒結(jié)爐中脫脂和燒結(jié)，*后再進(jìn)行熱處理。據(jù)估計，與鍛造搖臂相比，MIM技術(shù)節(jié)省了58％的成本。遺憾的是，后來產(chǎn)品規(guī)格的變更使得MIM的競爭優(yōu)勢不再，這部分產(chǎn)品又被成本更低的競爭技術(shù)所取代。

MIM在汽車上的其他應(yīng)用包括燃油噴射系統(tǒng)零件、渦輪增壓器、變速器、減震器零件、液壓系統(tǒng)、工作于高溫高壓惡劣環(huán)境中（如廢氣系統(tǒng)）的執(zhí)行器和傳感器外殼等， 一些混合動力汽車的散熱系統(tǒng)也采用了MIM技術(shù)。

據(jù)EPMA估計，目前歐洲MIM生產(chǎn)商的年銷售額約為5億美元，另外，根據(jù)2017年EPMA的調(diào)查結(jié)果，汽車行業(yè)的應(yīng)用約占?xì)W洲MIM產(chǎn)值的40％以上， 其他主要應(yīng)用領(lǐng)域還包括消費(fèi)品、輕武器、醫(yī)療器械、建筑、電動工具和工具等。在材料類型上，不銹鋼占零件產(chǎn)量的50％以上。

未來發(fā)展趨勢

航空航天

除了不斷提高生產(chǎn)率，改進(jìn)材料和裝備，MIM行業(yè)未來的關(guān)鍵任務(wù)是不斷改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品并持續(xù)開發(fā)新的應(yīng)用。如本期雜志另一篇文章所強(qiáng)調(diào)的，不管是民用還是軍用，航空航天工業(yè)對MIM零件的需求都在不斷增長。眾所周知航空航天應(yīng)用需要較長的時間進(jìn)行開發(fā)和認(rèn)證，但產(chǎn)品生命周期長、利潤高，仍然是值得發(fā)展的領(lǐng)域。

已有的航空航天應(yīng)用包括定子葉片、通用機(jī)械零件、杠桿和連接器等。未來的潛在應(yīng)用包括燃燒室中的噴射器和旋流器、外罩等。高溫場合需要使用Hastelloy X，Rene 77和IN718等鎳基合金，由于MIM可以提供非常*的顯微組織，因此很適合用于此類零件的生產(chǎn)。在使用溫度不太高、減重是關(guān)鍵的應(yīng)用中，可以使用鈦合金Ti6Al4V，機(jī)械零件和連接器則通常由17-4PH不銹鋼制成。

旋流器由Hastelloy X合金制成，燒結(jié)后進(jìn)行熱等靜壓（HIP）以除去殘留的孔隙。MIM工藝可以獲得各向同性、無殘余應(yīng)力的微觀結(jié)構(gòu)，且無需二次加工即可保證表面粗糙度Ra小于2 μm。

雙金屬M(fèi)IM

2018年9月PIM International上報道，雙金屬（2C-MIM）產(chǎn)品已投入商業(yè)生產(chǎn)。該技術(shù)是將兩種不同的喂料共注入模具中，然后進(jìn)行燒結(jié)，形成牢固結(jié)合的雙金屬產(chǎn)品。

Schunk Sintermetalltechnik GmbH現(xiàn)在正在批量生產(chǎn)可變幾何渦輪增壓器上的2C-MIM組件。其中的銷釘要求具有良好的焊接性能，同時其工作表面還要求耐磨和耐腐蝕，撥叉零件同樣要求高的耐腐蝕性，與銷釘接觸的位置要求耐磨。*終的解決方案是用雙金屬注射成形來制造銷釘零件，其芯部為可焊接的不銹鋼，外層則為耐磨的鈷合金。

以上產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)前，有一系列技術(shù)難題需要克服。喂料上需要測試不同粘結(jié)劑和粉末的組合，模具上需要為兩種喂料開設(shè)不同的流道，必須增加注射周期時間，并且必須為兩種合金找到合適的共燒結(jié)方案，既要保證零件的致密化，又要保證兩種材料的收縮率一致。

將來，共注射成形還可以發(fā)展軟磁/耐磨、軟磁/非磁、可焊接/耐磨、耐磨/耐熱、低成本材料/高成本材料和金屬/陶瓷等不同材料組合。

MIM鈦制品

盡管關(guān)于MIM鈦和鈦合金的研究開展得很多，但在主要潛在市場上（生物醫(yī)學(xué)，航空航天和消費(fèi)品領(lǐng)域）還沒有形成有效的產(chǎn)品應(yīng)用。主要是MIM鈦合金還存在一些關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)，比如過程中對有害元素C、O的控制，以及如何保證穩(wěn)定的機(jī)械性能，尤其是屈服強(qiáng)度和延伸率。

MIM級鈦粉的高成本也是阻礙MIM鈦實用化的一個主要因素。但是，也有一些成功案例，盡管通常只有中小批量的應(yīng)用，一些專門從事Ti-MIM的公司以及相關(guān)MIM鈦產(chǎn)品還是取得了穩(wěn)定增長。

更大

盡管制造大型MIM零件有很多技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是在成形和脫脂方面，但實際生產(chǎn)中已經(jīng)有不少重量超過100克MIM零件的例子。如前所述，喂料、過程仿真和模具技術(shù)的進(jìn)步為MIM技術(shù)制造更大的零件提供了可能性。用MIM工藝生產(chǎn)大件制品的障礙可能包括MIM級粉末相對較高的成本（對于單重較小的零件來講，原料成本占總成本的比重很小，所以粉末價格不會成為制約因素），以及來自粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)的挑戰(zhàn)。雖然粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)也有其自身的設(shè)計限制，但至少它不需要復(fù)雜和昂貴的模具。

更小

粉末微注射成形（MicroPIM）作為一種獨特的工藝一直吸引著人們的注意，該工藝可用于制造中到大批量的金屬和陶瓷微型部件。典型尺寸≤1 mm的單個微型部件，以及具有微米甚至納米級局部結(jié)構(gòu)的較大部件，都可以歸于粉末微注射成形的范疇。

該領(lǐng)域的成功得益于微注射成形技術(shù)在中、大批量生產(chǎn)中的高效率，制造復(fù)雜形狀零件的能力以及可加工材料的多樣性。隨著微型總成器件的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在微注射成形技術(shù)中功能性或高強(qiáng)度材料的使用也將不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域包括電子、醫(yī)療器械、生物傳感器等。

總結(jié)

本文篇幅所限，只能突出介紹一下MIM行業(yè)過去40年發(fā)展中一小部分的關(guān)鍵事件和重要成就。關(guān)于MIM技術(shù)、特定市場、研發(fā)活動和主要企業(yè)概況的更多詳細(xì)信息，可以在往期《 PIM International》雜志中找到，相關(guān)獲取渠道列于本文末尾。

與所有其它制造過程一樣，對于MIM技術(shù)，潛在用戶應(yīng)了解其特定設(shè)計準(zhǔn)則，以*大程度地發(fā)揮這項技術(shù)的優(yōu)勢。理想情況下，在組件設(shè)計的*初階段就應(yīng)與MIM生產(chǎn)商進(jìn)行充分溝通；盡管相關(guān)設(shè)計準(zhǔn)則在網(wǎng)上俯拾皆是，但是在采用新技術(shù)之前，請有經(jīng)驗的人來協(xié)助評估肯定是*佳做法。

得益于金屬增材制造的興起，使用金屬粉末作為原料來生產(chǎn)金屬零件的技術(shù)獲得了從未有過的關(guān)注。在這些技術(shù)中，MIM顯然是一種更為成熟的工藝，成熟的供應(yīng)鏈和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立為MIM帶來了顯著的競爭優(yōu)勢。

對于增材制造，在材料和工藝方面金屬粘結(jié)劑噴射成形和熔融長絲制造這兩種技術(shù)方式都與MIM技術(shù)有很多重合，但它們還在朝著產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的路上，還需要很多時間來成長為成熟工藝，之后才可能被應(yīng)用到重要產(chǎn)品上。人們當(dāng)前談?wù)摰脑掝}，是這些“類MIM”流程在未來會如何與MIM競爭，真實的競爭目前還沒有發(fā)生。MIM既有產(chǎn)品中有很多對增材制造技術(shù)來講是唾手可得的–比如訂單量只有數(shù)萬件的零件。短期內(nèi)，考慮到購買工業(yè)級MIM脫脂和燒結(jié)爐的費(fèi)用非常高昂（這使Binder Jet機(jī)器的成本相形見絀），所以反而是擁有這些昂貴設(shè)備的MIM廠家更適于引進(jìn)這些增材制造技術(shù)作為MIM的補(bǔ)充，并帶動其發(fā)展。

MIM本身亦有著光明的未來，從用于羅爾斯·羅伊斯（Rolls-Royce）航空發(fā)動機(jī)的“熱室”超合金壓縮機(jī)葉片，到以超大規(guī)模為智能手機(jī)行業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜微型MIM組件，MIM一直在不斷擴(kuò)大自己的應(yīng)用范圍。雖然其它新技術(shù)的出現(xiàn)將帶來激烈的競爭，但是當(dāng)前使用金屬粉末進(jìn)行零件生產(chǎn)的熱潮為MIM帶來的更多是機(jī)遇，畢竟，水漲船亦高。