粉末注射成形（PIM）概述

粉末注射成形（PIM）属于净成形工艺，但不是新制造方法。

该工艺在 20 世纪 20 年代就已经被首次使用，一些当前 PIM 应用的起源也可以追溯到 20 世纪 60年代。

然而，在 20 世纪 90 年代之前 PIM 缺少必要的工业基础，一直没有被广泛地 成功应用。

最近几十年来，PIM 应用的数量和规模加速发展，引起了对该技术的重视。

粉末注射成型PIM重要的三步工序包括:

1. 采用合适的粉末和高分子材料制造喂料。 

2. 将喂料注射到根据最终产品设计的模具中。

3. 对成形后的粉末进行热处理，除去高分子材料并烧结粉末。

最后一步可以在一道工序中完成，也可以是两个分开的工序，先脱脂去除粘结剂，然后进行烧结。

PIM采用注射的概念，但其成形后零件的性能是塑料所不具备的，这是 PIM工艺的一大优点。

粉末注射成型PIM的粘接剂binder

在基本形式的 PIM 中，典型的粉末和塑料的混合比例为将近 60% （体积分数）的粉末和 40% （体积分数）的粘结剂。

混料当中含有 85% ~98% 质量比的粉末，取决于粉末和粘结剂的密度。粘结剂通常是在加热过程中软化和熔化的高分子材料。

常见的粘结剂是石蜡、聚乙烯或聚丙烯的混合物。粉末通常小于 20μm。粉末和粘结剂的混合物称为喂料，喂料的生产是支撑 PIM 的重要业务。

在注射阶段，粉末-粘结剂喂料在注射机内部被加热至高分子材料熔化。

注射机将熔化的高分子和固体粉末的混合物压入模具的型腔。在注射过程中，粉末不会受高分子熔化的影响，因为最高温度远远低于粉末的熔化温度。

受压的喂料在模具的型腔中冷却，高分子此时凝固，粉末颗粒也被在原处冷却 Q 部分高分子材料在脱模后通过加热、溶解、催化等方法被除去，而不改变成形后的粉末，这一工艺称为脱脂。

将成形后的粉末加热至烧结温度时，残余的高分子材料会分解掉。

粉末注射成型PIM的烧结工艺

烧结是颗粒结合的过程，当压紧的粉末在加热到原子运动被激活时会自然发生烧结。

对于大部分粉末而言，烧结在低于熔点的适当温度开始。

零件的致密化是烧结的一个通常结果。

相应地，零件的最终尺寸通常比最初的模具型腔的尺寸小大约15% （因为原来被粘结剂所占有的空间消失了）。

烧结后的零件中没有原始的粉末和粘结剂所留下的痕迹。

因此，PIM 产品的性能远远超过高分子材料，可以与其他金属和陶瓷加工方法相匹敌。