■ ACMT/ 邱耀弘
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MIM 功能材料
Petzoldt 博士提到的第三個趨勢是開發功能性MIM 材料，如用於高溫航空發動機應用的鎳基高溫合金。 MIM高溫合金零件適用於超過700° C 的工作條件，具有優異的高迴圈抗疲勞性能、高抗蠕變性和高耐腐蝕性。基於銅、複合材料、釹鐵硼(Nd-Fe-B) 和鑭鐵矽(La-Fe-Si)的其他功能性MIM 材料正在醫療技術、移動電子裝置和能源技術領域得到應用。
對於MIM 和AM 的結合，Petzoldt 博士的融合表明了MIM 公司使用喂料擠出的潛力，以及MIM 和金屬增材製造在未來如何相互補充。與射出成型相比，喂料擠出使用的工具不那麼複雜，在適當的適應性下，MIM 的喂料可以在自動化程度較高的連續過程中使用，以生產具有功能冷卻的薄壁管狀結構管道。他說，MIM 和AM通過使用普通喂料材料相互補充。類似MIM 喂料用於熔融沈積長絲製造和粘結劑噴射AM 工藝，可生產密度(>99%) 的複雜形狀，其產率遠遠高於鐳射光束粉末床融合(SLS，SLM 或DLM)。他看到了小量生產複雜形狀零件生產的AM 與大產能係列的MIM 零件之間的縫隙的交匯，如圖9 所示。
MIMinChina
在PIM 特別興趣會議上的演講中，也強調了過去十年中國的金屬注射成形產業快速的增長[3]。北京科技大學(USTB) 先進材料與技術研究所的曲選輝教授和陳剛教授將這一增長置於歷史背景下，表示在領先的研究所對MIM 技術的研究是一流的中國鋼鐵研究所(CISRI)、北京中南大學( 湖南省長沙) 和北京科技大學(USTB) 於20 世紀90 年代初成立。到了20 世紀90 年代中期，這項研究為先進材料和技術有限公司(AT&M) 和湖南射出成型有限公司等新成立的初創企業的小批量MIM 生產奠定了基礎。隨後不久，在珠江三角洲工業區建立了許多MIM 業務，為華為、聯想、蘋果和三星等全球領先的電子整車廠提供了許多產品。
中國MIM 零件市場的巨大變動如圖10 所表示，從2010 年開始向上猛升。在2017 年到達了8 億1 千2百50 萬美金的巨額。在材料的使用上以不銹鋼超過市場份額的70%、低合金鋼佔有20%、鎢合金佔有8% 以及其他合金材料剩餘的2%。圖.12 展示了中國MIM 零件的應用狀況。
圖9：金屬注射成形(MIM) 與金屬增材製造(Metal AM)能夠互相補充不足，尤其在復雜砸產品的製造
圖10：大型專業電動工具MIM 零件重達200g 由西班牙的 Mimecrisa 開發 
圖11：本圖最先由譯者在2016 年APMA 會議於日本京都大會上發表，中國的MIM 展分別有四個大區域的公司分佈：①為珠三角區域目前約有70 家( 其實超過100 家)；②為長三角區域和福建和浙江、山東、江蘇、江西，又稱為華東五省有35 家( 實際現有50 家)；③大西北區域約莫15 家；④華北區約20 家。 
圖12：中國MIM 零件市場的應用區分
中國MIM 材料和生產設備的增長
陳教授強調了中國粉末製造商和設備供應商可以滿足越來越多的中國 MIM 生產商日益增長的需求，對供應方面所做出了重要貢獻。安泰科技有限公司，是在北京成立的一家公司，採用CIRSI 移轉的技術，已開發高壓水霧化技術，生產球形、超細不銹鋼粉末，以及真空氣體和結合水- 氣體霧化技術，生產低氧、高純度合金粉末。( 目前安泰生產的粉末都移至天津霸州市的勝芳鎮，Dr.Q 已經是該公司的高級顧問) 成立於2014 年，目前正在北京使用VIGA( 德國的設備)霧化技術生產出顆粒尺寸窄的細細微性粉末，包括鈦和鈦合金、超級合金、鎳鉻合金和不銹鋼。總部位於無錫的飛兒康(Falcontech) 有限公司還採用氣體霧化
技術生產超細球狀鈦和鈦合金粉末。
陳教授表示，位於廈門的廈門紅鷺鎢鉬工業有限公司正在使用氫還原和銑削工藝，生產適用於MIM 零件的鎢基粉末，如用於手電筒的耐磨鎢鋇電極、用於熱管理應用的燈泵浦雷射器和復雜形狀的MIM 鎢零件。陳教授估計，2017 年中國MIM 生產商共消費了8,000至8,500 噸金屬粉末，其中約55% 已經是來自國內粉末生產商。他進一步報告說，大約80% 的原料是由MIM 製造商在內部生產的。在中國也有越來越多的公司供應MIM 喂料，但巴斯夫仍然是迄今為止最大的喂料生產商。中國MIM 喂料對聚合物基粘結劑的依賴程度很高，陳教授表示，這提供了MI 零件生產所需的強度和精度。中國還在努力開發收縮率較低的MIM 喂料，以最大限度地減少脫膠和燒結過程中的變形，採用混合脫結合技術，以減少MIM 零件生產中的脫脂時間，以及可用於MIM 和類似MIM 的增材製造工藝。中國MIM 公司使用的生產設備有很大一部分，如先進的射出機、專業的脫脂爐和連續的脫脂/ 燒結爐，現在都可以從中國生產商那裡獲得國產的裝備，陳剛教授補充。
中國MIM 發展的最近趨勢
陳教授介紹了中國最近的一些技術趨勢，展示微米註射(μMIM) 氧化鋯(ZrO2) 齒輪的例子，其外徑可在範圍為200-1200(0.2~1.2mm) 微米，中心孔的尺寸為30-50μm(0.03~0.05mm)。μMIM 齒輪是使用基於聚合物的粘結劑系統生產的:bw:ev:hdp:sa=5:45:20:10。正在開發的其 他μmim 部件包括直徑為0.4-0.6mm、長度為5-10mm 的aln 支架、助聽器中使用的μmim部件和μmim 夾具 ( 圖 14)。陳教授表示，用於微电子、航空航太和國防的氮化鋁陶瓷注射成(AlN CIM) 和微米 金屬注射成形(μMIM) 零件具有很高的導熱性(234 w·m-1 ·k-1)、優良的絕緣等，以及MIM 可以生產散熱器、包裝殼、骨架和微支架等部件，可以具有接近尺寸公差的本領( 圖15)。他說，CIM 級不同顆粒大小的氮化鋁(AlN) 粉末是由碳熱還原和水化學相結合的。在生產鋁- 氮化矽(Al-Si3N4) 和氮化鋁- 碳化矽(AlN-SiC) 複合粉末時，還考慮到了 CIM 的應用。
陳教授表示，由高溫 IN-718 級鎳基高溫合金製成的MIM 零件是為渦輪增壓器開發的，在負載測試中表現良好。
薄壁MIM 渦輪轉子具有復雜的形狀，有凹槽和孔，必須生產到高尺寸公差的渦輪增壓器應用( 圖.16)。軟磁性材料，用於MIM 在北京科技大學使用鐵基合金製成的電弧，已被發現具有優於傳統生產的軟磁性材料的性能，如表2 所示。複合MIM 零件的生產是MIM 技術的另一個潛在應用領域；陳教授給出的一個例子是鋁和銅滲入多孔的MIM SiC 零件，提供高導熱性和柔性熱膨脹。鈦、鈦合金和 Ti-Ni 金也在研究各種應用，包括眼鏡架臂。
展望
陳教授的結論是：儘管MIM 現在被認為是一個成熟的製造工藝，但在汽車、醫療、能源( 燃料電池板)、航空航太甚至MIM 和CIM 智能手機外殼案例等領域，MIM 技術仍有廣闊的前景。然而，通過開發和使用負擔得起的粉末，該技術的前景仍可以進一步改善。這將意味著開發更新的技術，在這種技術中，昂貴的細球形粉末可以被更便宜的細不規則形狀粉末，甚至是更粗糙的球形粉末所取代。
參考文獻
1.MIM World Status 2018, M Bulger, as presented at theWORLDPM2018 Congress, Beijing, China, September 16-20,2018, and organised by the The Chinese Society for Metals (CSM) and China Powder Metallurgy Alliance (CPMA). 2.Metal Injection Moulding in Europe – Technologocal trends and business situation, F Petzoldt, as presented at the WORLDPM2018 Congress, Beijing, China, September 16-20, 2018, and organised by the The Chinese Society for Metals (CSM) and China Powder Metallurgy Alliance (CPMA). 3.Metal Injection Molding in China – Recent developments and future perspectives, Xuanhui Qu and Gang Chen, as presented at the WORLDPM2018 Congress, Beijing, China, September 16- 20, 2018, and organised by the The Chinese Society for Metals(CSM) and China Powder Metallurgy Alliance (CPMA). ■
圖13：中國過去幾年的關鍵的智能手機用MIM 零件引發中國MIM 產業的高潮 
圖15：一些氮化鋁的陶瓷粉末注射成形零件/ 圖14：中國的微型注射零件的發展
圖16：採用MIM 技術研製了用於渦輪增壓器的超合金渦輪輪轂，在負載測試中取得了優異的性能
