金属注射成型(MIM)材料包括不锈钢、低合金钢、软磁材料、高温合金、钛、工具钢、铜及铜合金、钨合金等。每种材料具有其独特的性能和特性,适用于不同的应用场景。通过选择合适的 MIM 材料,制造商可以高精度、高一致性地生产小型复杂金属零件,以满足客户的要求和规范。材料的选择取决于最终零件所需的机械、化学和物理性能,以及成本因素。
金属注射成型(MIM)是一种用于大批量生产小型复杂金属零件的工艺。选择合适的材料对于实现最终产品所需的性能和成本效益至关重要。选择 MIM 材料时需考虑以下因素:
应用所需性能:确定目标应用所需的具体性能,如强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性和导热性,并选择最能满足这些要求的材料。
材料可得性:检查所需材料的形态和数量是否易于获得,有些材料可能采购难度较大或交期较长。
成本:评估材料成本,包括原料成本、加工成本及任何后续工序成本。
工艺兼容性:考虑材料与 MIM 工艺的兼容性,有些材料可能需要专用设备或特殊工艺条件,从而增加成本或复杂性。
环境因素:评估化学品或极端温度等环境因素对材料性能的影响,不同材料的耐受性各异。
法规合规:确保材料符合相关法规要求,如 RoHS、REACH 或 FDA 等规定。
金属注射成型结合了塑料注射成型和传统粉末冶金的优势,可生产高精度、复杂金属零件。其工艺步骤包括将金属粉末与粘结剂混合成料棒,通过注射成型得到“绿件”,然后脱脂并烧结,最终获得高致密度、高强度的零件。
可用于 MIM 工艺的材料包括:
不锈钢:最常用的 MIM 材料之一,具有优异的耐腐蚀性,广泛应用于医疗器械和汽车零件等领域。
低合金钢:强度与塑性兼备,适用于高应力场合。
工具钢:用于制造需要高硬度和耐磨性的部件,如切削工具和模具。
钛:轻量且耐腐蚀,常用于医用植入物和航空航天领域。
铜:具有优异的电导率和热导率,适用于电气和电子元件。
选择 MIM 材料时需综合考虑成本、强度、耐腐蚀性和可加工性。一般而言,不锈钢和低合金钢是最具成本效益的选择,钛和工具钢相对昂贵。铜虽价格较高,但其独特性能使其在某些应用中不可替代。
材料编号 | 性能 | 应用 | |
---|---|---|---|
不锈钢 | 17-4 PH | 高强度,优异耐腐蚀性,良好塑性和韧性 | 航空航天、医疗器械、枪械、体育器材 |
316L | 优异耐腐蚀性,良好强度和塑性 | 医用植入物、化工设备、海洋部件 | |
420 | 高硬度和耐磨性,中等耐腐蚀性 | 切削工具、外科器械、枪械 | |
440C | 高硬度和耐磨性,良好耐腐蚀性 | 切削工具、轴承、外科器械 | |
430 | 良好耐腐蚀性,中等强度和塑性 | 厨房用具、汽车装饰件、电子元件 | |
低合金钢 | ASTM F-0005 | 高强度,优异耐磨性,良好耐腐蚀性 | 医疗和牙科器械、表壳 |
ASTM F-0008 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 航空航天、汽车和医疗零件 | |
ASTM F-0009 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 枪械零件、电子设备、汽车零件 | |
ASTM F-0010 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 航空航天零件、汽车零件、医疗器械 | |
ASTM F-0040 | 高强度,优异耐磨性,良好耐腐蚀性 | 切削工具、MIM组件 | |
ASTM F-0002 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 电子和电气元件、汽车零件 | |
ASTM F-0003 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 枪械零件、汽车零件、医疗器械 | |
ASTM F-0004 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 航空航天零件、医疗器械 | |
ASTM F-0006 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 汽车零件、电子元件 | |
ASTM F-0007 | 高强度,良好塑性,良好耐腐蚀性 | 航空航天零件、汽车零件、医疗器械 | |
工具钢 | M2 | 高硬度和耐磨性,良好韧性和可加工性 | 切削工具、冷作工具、冲头、模具 |
D2 | 高耐磨性和抗压强度,良好韧性 | 冲头、模具、冲裁和成形工具、剪切刀片 | |
A2 | 高韧性和良好尺寸稳定性,优异耐磨性 | 冷作工具、冲头、模具、剪切刀片 | |
S7 | 高抗冲击性,良好韧性和耐磨性 | 冲击工具、模具、成形工具 | |
H13 | 高韧性和硬度,良好耐热性和耐磨性 | 热作工具、压铸模具、挤压模具 | |
P20 | 良好可加工性、优异光洁度、良好韧性和耐磨性 | 注射模具、吹塑模具、挤压模具 | |
420 | 良好耐腐蚀性、高硬度和耐磨性 | 外科器械、切削工具、模具 | |
440C | 高硬度、良好耐腐蚀性和耐磨性、出色刃口保持性 | 刀片、轴承、外科器械 | |
钨合金 | W-Ni-Fe | 高密度、优异辐射屏蔽性能、良好机械性能 | 医疗设备、航空航天与国防、核工业 |
W-Ni-Cu | 高密度、优异耐磨性、良好机械性能 | 配重、减震、镗杆 | |
W-Cu | 高导热性、优异导电性、良好耐磨性 | 电极、散热器、电接触件 | |
W-Ni-Cu-Fe | 高密度、优异可加工性、良好机械性能 | 航空航天与国防、医疗设备、辐射屏蔽 | |
W-Ni-Cu-Mn | 高密度、优异可加工性、良好机械性能 | 航空航天与国防、医疗设备、辐射屏蔽 | |
钴合金 | Co-Cr-Mo | 高强度、优异耐腐蚀和耐磨性、生物相容性 | 医用植入物、航空航天与国防、工业设备 |
Co-Cr-W | 高强度、优异耐腐蚀和耐磨性、良好可加工性 | 涡轮叶片、高温段部件、医用植入物 | |
Co-Cr-Mn | 高强度、优异耐腐蚀和耐磨性、良好生物相容性 | 医用植入物、航空航天与国防、工业设备 | |
Co-Ni-Cr | 高强度、良好耐腐蚀和耐磨性、良好可加工性 | 航空航天与国防、工业设备、海洋应用 | |
Co-W | 高强度、优异耐磨性、良好可加工性 | 切削工具、耐磨部件、航空航天与国防 | |
钛合金 | Ti-6Al-4V | 高强度重量比、优异耐腐蚀性、生物相容性 | 航空航天与国防、医用植入物、体育器材 |
Ti-6Al-7Nb | 良好强度和生物相容性、低弹性模量 | 医用植入物、牙科植入物、外科器械 | |
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 高强度、优异耐腐蚀性、良好抗蠕变性 | 航空航天与国防、海洋应用、体育器材 | |
Ti-5Al-2.5Sn | 良好强度、良好耐腐蚀性、优异成形性 | 航空航天与国防、医用植入物、体育器材 | |
Ti-6Al-2Sn-4V-2Mo | 高强度、优异耐腐蚀性、良好抗疲劳性 | 航空航天与国防、海洋应用、体育器材 | |
铜合金 | Cu-10Sn | 高强度、良好耐磨性、优异可加工性 | 电气连接器、电子元件、开关 |
Cu-8Ni-4Si | 良好强度和耐腐蚀性、优异热导性 | 电接触件、散热器、电子元件 | |
Cu-Ni-Sn | 良好强度和耐腐蚀性、优异导电性 | 电接触件、电子元件、开关 | |
Cu-25Zn | 良好强度和耐腐蚀性、优异热导性 | 换热器、电气连接器、电子元件 | |
Cu-10Ni-4Si | 良好强度和耐腐蚀性、优异热导性 | 电接触件、散热器、电子元件 |