粉末注射成形技术(PIM)是通过混料、制粒、注射、脱脂和烧结这5个步骤, 得到净成形制品的先进成形技术。其中, 脱脂是PIM工艺中最困难和最重要的因素, 费时最多, 最难控制形坯极易出现宏观或微观缺陷, 因此脱脂工艺对于保证产品质量极为重要, 粘结剂的脱除成为阻碍MIM发展的瓶颈。

从Wiech于1980年取得发明专利开始,PIM脱脂方法在实际生产中发展很快,先后出现了Inject-amax法、水溶解法和Metamold法等脱脂方法。脱脂时问由最初的几天缩短到现在的几小时。脱脂法也历经多次创新形成目前的技术体系。对于粉末注射成型来说，常见的脱脂种类有热脱脂、溶剂脱脂、虹吸脱脂和催化脱脂这四种。下图为典型脱脂过程。

一、热脱脂

热脱脂是指将MIM成形坯加热到一定温度,粘结剂蒸发或者热分解生成气体小分子,气体小分子通过扩散或渗透方式传输到成形坯表面,然后是粘结剂分解气体从成形坯表面脱离进入外部气氛。热脱脂是发展较早且应用最广泛的脱脂工艺。此工艺简便，成本低，无需专门设备，特别适合截面尺寸较小的精密陶瓷部件

 

二、溶剂脱脂

溶剂脱脂首先利用溶剂分子扩散进入注射成形坯中,然后成形坯中的粘结剂溶解于溶剂中形成粘结剂一溶剂溶体,粘结剂分子在成形坯内通过粘结剂一溶剂溶体扩散至成形坯表面,最后是扩散至成形坯表面的粘结剂分子脱离成形坯进入溶剂溶液中。注射料的粘结剂体系中一般是包括两个组分的，可溶性组分通过溶液被溶解带出，然后由不溶于溶剂的高分子起到支撑坯体的作用。最后经过加热完全去除残存的高分子，即溶剂脱脂一般到最后要通过热脱脂予以完成脱脂过程。

 

三、虹吸脱脂

虹吸脱脂是指将成形坯放置于一多孔基板或多孔粉坯上,将成形坯加热到粘结剂的粘度足够低,能够发生毛细流动的程度,粘结剂将在毛细力的作用下被吸出成形坯并且流入吸料中.虹吸脱脂是最快的脱脂工艺, 脱脂气氛对脱脂没有影响。但是虹吸脱脂存在脱脂速度不易控制的问题,若脱脂速度太快, 会使脱脂坯开裂。

 

四、催化脱脂

催化脱脂是近几年才发展起来的一种新脱脂工艺，也称为Metamold脱脂工艺。催化脱脂的工作原理是利用一种催化剂把有机载体分子解聚为较小的可挥发的分子，这些分子比其它脱脂过程中的有机载体分子有较高的蒸汽压，能迅速的扩散出坯体。

 

定义

当熔料从分型面被挤压出至模具型腔而产生薄片时便形成了飞边，又称溢边、 披锋、毛刺等，如下图所示。大多数飞边发生在模具的分合位置上，如动模和静模的分型面，滑块的滑配部位、镶件的绝隙、顶杆孔隙等处，飞边在很大程度上是由于模具或机台锁模力失效造成。一般来讲，由于各种因素的影响，塑件绝对不产生飞边是不可能的，只能通过条件控制予以弱化。

产生原因和改善措施

1、工艺：塑化温度过高、注塑时间过长、加料量太多、注塑压力过高、模温太高都会导致飞边的产生，这主要是由于温度和压力过大，导致熔料的溢出。

 

2、模具与设备：模具的问题是导致飞边最重要的原因。模具变形、型芯与型腔配合尺寸有误差、排气槽过深、锁模力不足、模板精度不足导致模板不平行、锁模力不足、模板闭合不紧、模板之间有异物都会导致两模板配合精度不足。特别是在大型成型品的情况下，模具一般都会发生变形，此时，有无支柱对飞边也有影响。如果没有支柱，变形缝隙就会增大,飞边也会增多。

 

3、原材料：流动性过高。同时,应选用流动性稍低的原料，否则树脂流动性越好，树脂就越容易进入缝隙，因此飞边也就越大。

 

定义

制品变形是指注射制品件的形状尺寸与设定的模具型腔形状尺寸存在较大偏差，它注射制品件的常见缺陷之一。实际生产中的变形有两种表现：翘曲变形和表面凹陷变形，本文主要针对翘曲变形展开。

 

产生原因和改善措施

（1）由成型条件引起残留应力造成变形，而制品残留应力的产生原因主要有3种情况,即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件。可通过降低注射压力和保压压力、 提高模具温度并使模具温度均匀以及适当降低熔料温度来解决。在采用这一方法时，最好与对制品退火的热处理结合起来，以消除应力。 

（2）冷却不当。对于模具冷却系统的设计，应尽可能在贴近温度容易升高、热量比较集中的部位设置冷却回路。另外冷却时间太短强行脱模导致脱模生坯强度较低也会导致翘曲变形，可通过延长冷却时间予以控制。

（3）注射制品壁厚不均造成收缩不一致（如下图所示）。因冷却速度不同和产生紊流而造成尺寸不稳定及制品变形；薄壁部分的熔体冷却迅速，粘度提高，引起翘曲。 设计塑件结构时，在可能的条件下应尽量使壁厚均匀一致。设计模具时可适当增加浇口数量。

（4）喂料混炼不均匀或粉末与粘结剂分离，可采用强度高的粘结剂体系并适当添加分散剂（表面活性剂）来解决。

 

裂纹是注射制品较常见的一种缺陷,其主要成因是应力变形所致。这里的应力主要包括生坯或制品的残留应力、受到的外部应力。当裂纹拓展较严重时会导致制品的断裂，特别是对于硬质合金或陶瓷制品。

裂纹产生原因和改善措施

（1）产品结构设计不合理。注射制品中的尖角及缺口处通常会导致部件有较大残留应力集中，进而导致制品表面产生裂纹甚至断裂。在这些尖锐交接部位尽量设计圆弧倒角的形式不但可以有效降低应力集中素，而且可以使熔料流动得更顺畅和成品脱模时更容易。 

（2）充填过剩，注射计量值太大，导致熔料在模具内的残留应力太高从而造成裂纹，如果裂纹产生在浇口周围，那么依据直浇口压力损失最小的特点，可考虑改用多个针形点浇口、侧浇口及柄形浇口等方式。 另外由于注射压力与残余应力存在正相关关系，可以通过降低注射压力，以减小残余应力。同理，在保压过程中，保压压力也不宜过大。适当提高模具温度，也可降低收缩时产生的应力。适当延长冷却时间也有利于残留应力的释放。

（3）外力导致应力集中。如果脱模，制品表面也会出现擦伤，甚至裂纹。模具设计时要考虑便于脱模，同时顶出力不能太大，顶出速度不能太快。