將松散的粉體變?yōu)橐粋�(gè)完整的工件有許多途徑，其中有一種工藝被外媒尊稱為“制造業(yè)的一場(chǎng)革命”，那就是粉末注射成型（PowderInjectionMolding，PIM）。盡管許多人可能并不是很了解這項(xiàng)技術(shù)的潛力，但事實(shí)上粉末注射成型已是一個(gè)全球性行業(yè)，年銷售額超過20億美元，并且增長率相當(dāng)強(qiáng)勁。

作為一種以較低成本生產(chǎn)復(fù)雜零件的近凈成形工藝，粉末注射成型綜合了粉末冶金與注塑成形工藝，適用于金屬、合金?陶瓷、復(fù)合材料等的零部件近凈成形。根據(jù)粉末的分類，可以分為金屬注射成形（MetalInjection Molding，MIM）和陶瓷注射成形（CeramicInjection Molding，CIM）兩種。

粉末注射成形工藝流程包括：固體粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合，經(jīng)制粒后在加熱狀態(tài)下通過注射機(jī)注射成形，采用化學(xué)或熱分解的方法將成形中的有機(jī)粘結(jié)劑脫除，經(jīng)燒結(jié)后獲得致密的產(chǎn)品。

金屬注射成形

20世紀(jì)70年代，美國學(xué)者Wiech首先開發(fā)出一種對(duì)金屬粉末進(jìn)行注射成形的粉末冶金工藝，之后幾十年間該工藝迅速得到發(fā)展并成功產(chǎn)業(yè)化，并在制備金屬與金屬基復(fù)合材料部件方面體現(xiàn)出了巨大的成本優(yōu)勢(shì)。目前研究材料包括有難熔金屬、鈦合金、不銹鋼、和金屬間化合物等，其中難熔金屬由于其高熔點(diǎn)而難于熔化和鑄造，通常通過粉末冶金來成形，因此其應(yīng)用局限于簡單幾何形狀的零件。

航空航天部門一直被認(rèn)為是MIM的一個(gè)重要潛在市場(chǎng)。雖然由于缺乏基本的流程理解和嚴(yán)格的驗(yàn)證需求，市場(chǎng)拓展的速度稍顯緩慢，但各大研發(fā)機(jī)構(gòu)的開發(fā)步履并沒有停下來。比如說下圖中的IN713LC高溫合金定子葉片，它是由勞斯萊斯的EnricoDaenicke和SchunkSintermetalltechnik GmbH公司開發(fā)的新一代高性能MIM部件，現(xiàn)在正在勞斯萊斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)中良好運(yùn)行中。

陶瓷注射成形

陶瓷注射成形源于20世紀(jì)20年代的一種熱壓鑄成形技術(shù)，成為當(dāng)今國際上發(fā)展*快、應(yīng)用*廣的陶瓷成形技術(shù)，具有粉末注射成形的優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)和工藝上具有很多優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)有陶瓷成形技術(shù)中高精度和高效率的成形方法之一。

與傳統(tǒng)的干壓成形技術(shù)相比，CIM具有以下優(yōu)勢(shì)：

①成形過程自動(dòng)化程度高，可大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精度高、體積小的陶瓷部件；

②成形的陶瓷生坯件結(jié)構(gòu)密實(shí)，質(zhì)量分布均勻，*終燒結(jié)后的性能也優(yōu)于傳統(tǒng)成形的產(chǎn)品；③CIM是一種近凈尺寸成形工藝，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有極高的尺寸精度和表面光潔度，無需（或只需微量）后續(xù)加工，大幅降低生產(chǎn)成本，在傳統(tǒng)成形工藝中，后期的尺寸精度加工占整個(gè)陶瓷制備成本的30%左右。

隨著陶瓷注射技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，如瑞士的陶瓷手表表殼采用陶瓷注射成形技術(shù)生產(chǎn)；日本采用陶瓷注射成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)氧化鋯光纖接頭的產(chǎn)業(yè)化；美國也將陶瓷注射成形技術(shù)應(yīng)用于氧化鋯理發(fā)剪和氧化硅發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的生產(chǎn)上。國內(nèi)清華大學(xué)在上世紀(jì)８０年代采用陶瓷注射成形生產(chǎn)氧化鋯、氧化鋁、碳化硅等精密陶瓷產(chǎn)品，用于通信、汽車和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

粉末微注射成形

粉末微注射成形技術(shù)*先由German提出，進(jìn)而在全世界范圍內(nèi)先后開展研究。作為從粉末注射成形技術(shù)發(fā)展出來的一種工藝，基本工序上粉末微注射成形與常規(guī)粉末注射成形是相同的。一般來說，應(yīng)用于傳統(tǒng)粉末注射成形的材料也能應(yīng)用于微注射成形，如316L、17-4PH、WC-Co、W、W-Cu、Cu和Al2O3等。相比于傳統(tǒng)粉末注射成形技術(shù)，粉末微注射成形制造的零部件尺寸更小、表面光潔度更高，因此要求粉末更細(xì)（約１μｍ）。由于細(xì)小的粉末具有更高的比表面積，因此微注射成形的粉末在混料的時(shí)候需添加更多的粘結(jié)劑，其表面能更高，更容易氧化和污染。

近幾年來，微注射成形技術(shù)在微型金屬和陶瓷元器件成形的應(yīng)用上取得了很大進(jìn)展。尤其是此種技術(shù)在金屬成形上的應(yīng)用使微型部件獲得了高強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、高溫穩(wěn)定性、優(yōu)異的磁性能、耐磨性能。使用這種技術(shù)可以節(jié)約微型部件昂貴的組裝成本。國外在粉末微注射成形方面已經(jīng)取得了一定成果，如德國IFAM研究所主要研究應(yīng)用于化工、流體、生物醫(yī)療等的微型注射成形產(chǎn)品，還包括用硬質(zhì)合金粉末制造耐磨微型零件和模具以及兩種或多種注射坯的共燒結(jié)、共連接等問題；Karlsruhe研究中心應(yīng)用微注射成形制造齒輪、微型光具座等微型結(jié)構(gòu)部件等。

結(jié)語

不過粉末注射成形技術(shù)也存在局限性，比如說雖然可以解決復(fù)雜形狀的問題，但由于大量粘結(jié)劑的添加和脫除，使得粉末注射成形局限于小尺寸、低精度、力學(xué)性能不高的產(chǎn)品和材料體系，不太適用于力學(xué)性能要求高、對(duì)缺陷敏感的應(yīng)用如陶瓷刀具和刃具等。此外，微粉末注射成形采用亞微米級(jí)粉末，粉末極易發(fā)生自燃，因此在處理過程中應(yīng)避免氧化。總結(jié)起來就是，前景雖好，但還有要改進(jìn)的地方呢。