工艺简介|不锈钢金属注射成型, 喂料, 粘结剂, 脱脂, 烧结, 模具设计, 承烧夹具, 收缩率，MIM注射零部件

降低金属注射成型（MIM）生产运营风险：从喂料到烧结的全链条工艺控制要点

 

发布日期：[2026/8/17]
 

金属注射成型（MIM）与塑料注射成型（PIM）在原理上高度相似：两者都要把原料（树脂或喂料）送入注塑机成型。区别在于，塑料件脱模后基本就算完工，而金属件的脱模只是整个流程的开始。

MIM 用的不是树脂，而是把金属粉末与粘结剂混合后充填模腔。零件脱模后称为生坯件，接下来必须经过催化脱脂或溶剂脱脂。脱脂完成后的零件通常称为棕坯件，还要通过烧结彻底去除残余粘结剂并实现致密化。最后这一步可以说是全流程中最复杂的环节——金属零件的收缩率最高可达 20%。

这套工艺的重复性取决于多个因素：喂料与粘结剂的一致性、模具设计与承烧夹具设计、注射成型、脱脂、烧结，以及质量保证。每一个环节都需要高度专注的过程控制和足够的经验积累，才能把工艺调优、把 MIM 生产运营的风险降下来。

对已经在做 MIM 生产的企业，下文梳理的是改进运营的提醒与建议；对刚接触 MIM 或正在评估这条工艺路线的企业，我们相信这份提纲能帮助你们规避后续不必要的麻烦和问题。

认识 MIM 喂料

MIM 喂料是粘结剂与金属粉末的复杂混合物，各组分的体积分数必须精确配比，才能保证收缩率精确且可重复。典型的 MIM 喂料中金属粉末占体积的 60%，收缩率随材料和零件不同在 16%–22% 之间波动，而收缩率的波动量通常要控制在正负 0.025% 以内。喂料不仅要做到收缩率准确、公差收得住，在注射成型时还必须保持一致的流动性和一致的反应行为。喂料中的粘结剂由多种组分构成，典型配方包含以下几类：

·         润湿剂：让粘结剂能润湿金属表面，降低两者之间的表面张力。

·         优先脱除组分：可以最先从混合体系中脱除，从而打开孔隙网络，让其余粘结剂更容易排出。蜡基喂料中的蜡就很容易被溶剂溶解，从而打通孔道。

·         二次粘结剂：在颗粒开始通过扩散形成结合之前，负责把粉末颗粒固持在一起。

·         相容组分：使一次粘结剂能够润湿并与二次粘结剂混合均匀。

金属粉末可以是预合金粉、多种单质粉的混合料，也可以是基体粉配母合金。每种粉末都对应一个能让喂料开始流动的最低粘结剂用量。此外，粒径、粒径分布、粉末形貌与颗粒形状都会影响喂料的流动性。这些交互作用相当复杂且难以把握，因此我们的建议是：向业内公认、可靠的商业喂料厂采购喂料。

如果需要进一步的技术支持，可以联系御嘉鑫——一家不绑定特定技术路线的精密零件与烧结服务商，在 MIM 制造与冶金工艺方面拥有二十余年经验。

优化设计

模具、零件本身、承烧夹具等环节的设计流程，必须放在一起整体评估。MIM 模具要比最终零件大 16%–22%，如何补偿这部分收缩并据此完成设计，是一项不小的挑战。举例来说，金属粉末的导热系数高于塑料，MIM 喂料因此冷却更快，这意味着浇口截面需要做得更大。另外，熔融喂料在模腔内的流速急剧变化会导致粉末与粘结剂发生分离，进而在烧结件上造成尺寸和/或密度偏差。因此必须尽可能避免尖角，在应用允许的范围内尽量加大圆角。

很多时候，为了改善喂料流动性、浇注系统或顶出效果，设计上必须做出调整。对于有悬臂结构、或表面不平整因而在烧结中容易变形的零件，承烧夹具及其设计方案是一条有效的替代思路。可考虑的方案包括：

·         允许烧结件存在一定量的变形，后续用整形（coining）工序矫正。

·         在零件上增加辅助凸台，使其形成平整面。这些凸台必须能在烧结后以低成本、便捷的方式去除（二次机加工）。

·         用条状垫片支撑零件，让烧结件搁在附加支撑上。注意生坯件比所放置的支撑更大。

·         采用专门加工的陶瓷承烧夹具支撑零件。陶瓷承烧夹具成本偏高，但效果也更好，对于表面结构复杂的零件尤其明显。

把零件的设计意图与主动的模具设计优化结合起来，能省掉后续大量麻烦。要做出完全致密的 MIM 零件离不开烧结，因此必须理解其中的原理、收缩规律，以及有时不可避免的二次机加工。

注射成型（尺寸、参数、速度）

每一副模具、每一种零件都有各自的特性与难点。喂料被加热后在高压下注入模腔，得到生坯件。要优化金属注射成型工艺，需要围绕设备类型、注射速度、温度以及其他一系列因素做周密考量。

比如，喂料的主体是金属粉末，磨蚀性相对较强，因此成型设备必须足够坚固，料筒、螺杆、射嘴和止逆环都要做硬化处理。此外，模温和注射速度会随喂料（粉末与粘结剂体系）不同而变化，最好在前期就把这些参数确定下来。其他需要注意的要点：

· 喂料一旦发生降解，零件的收缩比就会改变，进而引发尺寸问题。

·         注射速度放慢，有利于获得更好的零件均匀性和密度。

·         采用缓慢的螺杆倒退工艺，防止料筒内喂料发生粘结剂分离。

·         零件内部气孔会导致密度偏低，可通过合理的排气设计或抽真空模具来避免。

·         因温度下降造成的缩痕，可在成型周期末端增加保压缓冲来规避。

零件在模内成型完成后，其密度必须与起始材料保持一致。可以通过喂料密度测量，确认回料是否仍处在能保证零件尺寸合格的公差范围内。以 MIM 喂料作为起始材料输入的模流分析，也是一项很有价值的工具。

一次脱脂

一次脱脂的目的，是为二次脱脂产物的排出打通通道。通过物理或化学方法，零件从"金属粉末＋粘结剂"的混合体转变为能够维持自身形状与结构的生坯金属件。一次脱脂所需时间取决于脱脂工艺、零件壁厚和粉末粒径。脱脂工艺按类型可分为催化脱脂与溶剂脱脂两大类。

催化脱脂是借助气态催化剂（如硝酸）进行的化学分解，需要专用设备和严格的安全管控。它整体速度更快、变形风险更小，但运行成本较高，且涉及危险化学品的管理。

溶剂脱脂是用液态溶剂（如丙酮、庚烷或水）物理溶解可溶性粘结剂，需配合多组分粘结剂体系使用。它成本可控、环境风险低，非常适合精细的薄壁零件；不足之处是工艺速度慢，且因对温度敏感而变形风险更高。

一次脱脂完成后，零件进入棕坯阶段，准备进行二次脱脂与烧结。

二次脱脂

二次粘结剂的作用，是在金属粉末颗粒之间形成结合之前把颗粒固持住，使零件在聚合物粘结剂被脱除后仍能保持形状。目前采用的技术是在保护气氛中对零件加热，让粘结剂缓慢挥发。

要实现这一点，必须采用缓慢的升温速率，并在粘结剂挥发的温度点保温。如果粘结剂挥发过快，零件就会变形甚至解体，因为此时金属颗粒之间的结合极其微弱、一碰就断——这个阶段的零件非常脆弱。若脱脂时间不足就进入烧结阶段，升温速度会快到粘结剂无法以蒸气形式缓慢排出，从而引发零件开裂、起泡、积炭以及化学成分失真等一系列问题。

御嘉鑫采用一体化的脱脂-烧结批式炉平台，基于全金属热区与马弗（retort）结构设计，使我们能把金属零件做到最高密度与最佳力学性能。配备气室式马弗后，该配置可实现均匀的气体分布、用于低温对流的预热气体，以及高效率的粘结剂脱除，把脱脂环节的不确定性降到最低，并在同一系统内自动完成烧结前的准备。

烧结科学与工艺经验

烧结是金属注射成型（MIM）流程中的关键一步：脱脂至此完成，零件进入最终致密化阶段。从原子尺度看，所有材料在固态下都存在原子迁移；温度达到某一水平后，原子的迁移会跨越颗粒边界，颗粒之间由此形成结合（原子融合）。

在高温下（多数情况下仍低于合金熔点），颗粒之间的孔隙被消除，最终形成一个整体的固体。这自然会带来零件收缩，最高可达 20%，必须在设计阶段早期就予以考虑。过去二次脱脂与烧结是两道相互独立的工序，如今已能在同一平台上完成。

烧结的本质，是通过温度的组合与控制来消除孔隙、结合颗粒，从而提高密度。这个概念听起来相对直白，但要同时管好气体流量、气体纯度、一致性、重力、摩擦与温度，就不那么简单了。再进一步，要针对每种材料、每种零件开发涵盖上述所有因素的定制工艺配方，复杂度还会成倍上升。

正因如此，御嘉鑫采用多温区温度控制，使炉内每个温区都能稳定在设定值正负 1 摄氏度以内。正是这种对烧结工艺纪律的坚持，支撑起我们在脱脂与烧结环节的一致性。

不妥协的质量标准

说到底，质量是贯穿全流程、从头到尾决定每一个环节的标准。从模具设计到烧结，以及中间的所有环节，只有采用系统周全的方法，才能减少瓶颈、提升效率。制造业的利润空间本就有限，因此无论是既有产线还是新建的金属注射成型产线，都必须做到每一步都有明确意图。在质量这件事上，我们把它定义为整个组织的根基：不走捷径，不用低价替代品。这种在意程度，最终体现在零件的做工与功能表现上。同样，我们也在工作的各个层面建立以信任和经验为基础的长期高价值合作关系。

如需了解服务、技术咨询或其他事宜，欢迎通过 info@szyujiaxin.com 联系御嘉鑫。