有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热后具有流变性和润滑性，还要具有一定的塑形能力，即粘结剂是带动粉末流动和维持粉末形状的载体。因此，粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘结剂的要求为：

1、用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；

2、不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；

3、易去除，在制品内不残留碳。

4、粘度较低，但不能过低，过低容易导致两相分离。常加入表面活性剂，阻止在混料和注射过程中发生两相分离。

5、脱脂过程易于排除，且不易形成脱脂缺陷。

在PIM中，粘结剂增强流动是其本质的功能，它使PIM具有了本身独有的优点与特点: 

(1)粘结剂的加入增强了粉末的流动性，使得粉末在注射压力下能充填复杂形状的模腔；

(2)粉末的流动性增强后，在充填模控过 程中，其压力梯度减小，密度分布就会更均匀，这对最终产品的组织均匀性有利；

(3)坯块的结构及密度均匀，使以后的脱脂和烧结过程中收缩也均匀，这样不但有利于保持坯块的复杂几何形状，也有利于尺寸公差的控制，这是制备形状复杂、少切削零件的关键；

(4)组织均匀为PIM产品具有较高性能提供了良好基础。此外增强粉末流动性，还能降低注射压力，减少磨损，延长模具及其他设备的使用寿命等。

 

维持形状是粘结剂另一项重要功能，它使PIM工艺得以顺利进行:

(1)坯块从模腔中脱出后，粘结剂使之具有一定强度，保持一定形状，便于转移搬运操作等；

(2)良好的保形性可以避免成形时的一些缺陷，如裂纹、掉角等，这对于提高产品成品率尤为重要；

(3)在脱脂时使坯块不致变形，既不使粘结剂中低熔点组元因过早软化而导致坯块塌陷，也不因气体排出过多、过快而使坯块裂开。粘结剂肩负着这两项重要的功能，也就决定了它在PIM中举足轻重的地位。

 

粉末注射成形技术具有一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零件部件的能力，同时产品成本低、 光洁度好、精度高（±0.3％～±0.1％），一般无需后续加工产品强度，硬度，延伸率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产无污染等优点，其应用领域也十分广阔。可用于注射成型的材料非常广泛，原则上任何可高温浇结的粉末材料均可由PIM工艺造成零件，包括了传统制造工艺中的难加工材料和高熔点材料。主要有以下几种应用:

1．计算机及其辅助设备：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、驱动零件      

2．工具：如钻头、刀头、喷嘴、枪钻、螺旋铣刀、冲头、套筒、扳手、电工工具，手工具等      

3．家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高尔夫球头、珠宝链环、圆珠笔卡箍、刃具刀头等零部件 

4．医疗机械用零件：如牙矫形架、剪刀、镊子      

5．军用零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件     

6．电器用零件：微型马达、电子零件、传感器件      

7．机械用零件：如松棉机、纺织机、卷边机、办公机械等；      

8．汽车船舶用零件：如离合器内环、拔叉套、分配器套、汽门导管、同步毂、安全气囊件等

粉末注射成型在硬质合金领域的应用

粉末注射成型在硬质合金领域的应用包括：硬质合金刀具、硬质合金PCB钻头、离心器、喷嘴、活塞、泵零件、高尔夫球头、手表表壳。

 

粉末注射成型技术是塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科渗透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速、准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。

 

首先将固体金属或陶瓷粉末与有机粘结剂均匀混练后得到喂料，经制粒后在加热塑化状态下（约150℃）用注塑成形机把喂料注入模腔内固化成形得到注射成形坯，然后用化学或热分解的方法将注射坯中的粘结剂脱除，最后经真空炉或气氛炉将产品烧结致密化，对部分需要后处理的产品再进行后工序处理，得到最终形状和性能的产品。 

 

PIM的工艺流程为：金属或陶瓷粉末＋粘结剂→混炼→注射成型→脱脂→烧结→后处理。

混料：混料（混炼）把粉末与有机粘结剂均匀掺混在一起，使各种原料成为注射成型用混合料。硬质合金合金生产中，此步骤还包括制粒过程。

 

注射成型：在注射成型过程中，混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料，并在适当的注射压力下注入模具中，成型出毛坯。

 

脱脂：也称萃取过程，主要是指将有机粘结剂从坯体中去除。

 

烧结： 烧结能使多孔的脱脂毛坯收缩密化成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关，但在许多情况下，烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大甚至决定性的影响。

 

粉末注射成形能像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷零部件。该工艺技术利用注射方法，保证物料充满模具型腔，也就保证了零件高复杂结构的实现。以往在传统加工技术中，对于复杂的零件，通常是先分别制作出单个零件，然后再组装；而在使用PIM技术时，可以考虑整合成完整的单一零件，这样大大减少了生产步骤，简化了加工程序。

 

与传统零件加工成形工艺相比，它具有下述特点：

1、与传统的机械加工、精密铸造相比，制品内部组织结构更均匀；与传统粉末冶金相比，制品性能更优异，产品尺寸精度高，表面光洁度好，不必进行再加工或只需少量精加工。像生产塑料制品一样，一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件，产品成本低，光洁度好，表面粗糙度可达到Ra 0.80～1.6μm，精度高，一般无需后续加工。金属注射成形工艺可直接成形薄壁结构件，制品形状已能接近或达到最终产品要求，零件尺寸公差一般保持在±0.10%～±0.30%水平，特别对于降低难以进行机械加工的硬质合金的加工成本、减少贵重金属的加工损失尤其具有重要意义。

2、零部件几何形状的自由度高，制件各部分密度均匀、尺寸精度高，适于制造几何形状复杂、精度密高及具有特殊要求的小型零件(0.2～200g)。 下图是粉末注射成形产品：

3、合金化灵活性好，对于过硬、过脆、难以切削的材料或原料铸造时有偏析或污染的零件，可有效降低制造成本。 

4、产品质量稳定、性能可靠，制品的相对密度可达95%～100%，可进行渗碳、淬火、回火等热处理。 

5、适用材料范围宽，应用领域广，原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量规模化生产。生产过程无污染，为清洁工艺生产。MIM技术使用的模具，其寿命与塑料注射成形模具相似。由于使用金属模具，MIM适于零件的大批量生产；由于利用注射机成形产品毛坯，极大地提高了生产效率，降低了成本，而且注射成形产品一致性好、重复性好，从而为大批量和规模化工业生产提供了保证，再者一模多腔可进一步提高效率和降低毛坯的成形成本。 

6、制品微观组织均匀，密度高，产品强度、硬度、伸长率等力学性能高，耐磨性好，耐疲劳，组织均匀，性能好。在粉末冶金压制过程中，由于模壁与粉末以及粉末与粉末之间的摩擦力，使得压制压力分布不均匀，也就导致了压制毛坯在微观组织的不均匀、材料致密性差、密度低，严重影响了产品的力学性能；而MIM是一种流体成形工艺，粘结剂的存在保证了粉末均匀排布，从而可消除毛坯微观组织的不均匀，进而使烧结制品密度接近材料的理论密度，从而使强度增加、韧性加强，延展性、导电性、导热性得到改善，综合性能提高。