金屬注射成形(Metal Injection　Molding,簡稱MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來的新型粉末冶金近凈成形技術(shù),眾所周知,塑料注射成形技術(shù)低廉的價格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品,但塑料制品強度不高,為了改善其性能,可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強度較高、耐磨性好的制品。近年來，這一想法已發(fā)展演變?yōu)樽畲笙薅鹊靥岣吖腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)過程中完全除去粘結(jié)劑并使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱為金屬注射成形。金屬注射成形的基本工藝步驟是：首先是選取符合MIM要求的金屬粉末和粘結(jié)劑，然后在一定溫度下采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的喂料，經(jīng)制粒后在注射成形，獲得的成形坯經(jīng)過脫脂處理后燒結(jié)致密化成為最終成{TodayHot}品。
1.MIM粉末及制粉技術(shù)
MIM對原料粉末要求較高,粉末的選擇要有利于混煉、注射成形、脫脂和燒結(jié)，而這往往是相互矛盾的，對MIM原料粉末的研究包括：粉末形狀、粒度和粒度組成、比表面等，表1中列出了最適合于MIM用的原料粉末的性質(zhì)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
由于MIM原料粉末要求很細(xì)，MIM原料粉末價格一般較高，有的甚至達(dá)到傳統(tǒng)PM粉末價格的10倍，這是目前限制MIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素，目前生產(chǎn)MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法等。
1.1羰基法
MIM最早使用的粉末是羰基法生產(chǎn)的，美國GAF化學(xué)公司采用較粗的海綿鐵粉作原料，制粒后在350度氫氣中退火活化，然后置于反應(yīng)器中，鐵粒暴露在循環(huán)的CO中，氣體壓力為6OPMa，溫度160度，鐵與CO發(fā)生反應(yīng)，得到氣態(tài)的Fe(CO)5,并加以冷凝收集，接下來，使Fe(CO)5蒸發(fā)通過一個垂直的反應(yīng)塔，反應(yīng)塔加熱到300度，在催化劑NH3作用下，F(xiàn)e(CO)5在塔頂部分解為Fe和CO氣體，將沉積的鐵粉聚集體球磨，得到符合要求的成品鐵粉，粉中一般含0.8％C，0.7％N和0.3{HotTag}％O（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。
　　　　　　　　　　　　　　　　
羰基法是一種較為成熟的制備MIM用粉末的方法，所制得的粉末呈秋形，粒度小，但是羰基法只能生產(chǎn)有限的幾種粉末（如鐵粉、鎳粉），不易生產(chǎn)包含2種以上元素的合金粉，而且羰基法生產(chǎn)過程毒性大，在MIM生產(chǎn)過程中還存在碳含量控制的問題。
1.2超高壓水霧化法
日本的PAMCO，Kawasaki Steel,Kawasaki　Steel幾家公司發(fā)展了一種超高壓水霧化，該法能夠較為經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)MIM用金屬和合金粉末。其中以PAMCO公司產(chǎn)量最大，工藝也最有代表性。該公司年產(chǎn)MIM用粉末300t采用150MPa高壓水霧化，其主要產(chǎn)品為各種不銹鋼粉和低合金鋼粉，PAMCO從20世紀(jì)80年代中期開始商業(yè)生產(chǎn)MIM粉，針對水霧化粉搖實密度低，導(dǎo)致注射成形時填充密度低而需要較多的粘結(jié)劑的缺點，在增加粉末的球化率，提高其搖實密度方面作了許多改進(jìn)，改進(jìn)后的PAMCO新型MIM粉的搖實密度比常規(guī)MIM水霧化粉的搖實密度提高了10％，采用具有較高搖實密度的粉末，PAMCO已經(jīng)成功地將所需粘結(jié)劑減少了20％左右。
1.3采用改進(jìn)型噴嘴的高壓氣體霧化法　　　　　　　　　　　　　　
氣體霧化法生產(chǎn)的粉末搖實密度高，流動性好，所需添加劑量少，且用惰性氣體，所得粉末的殘留氣體含量比水霧化粉至少低一個數(shù)量級，但是一般氣體霧化粉顆粒較粗，約為40-50um，能適應(yīng)MIM要求的細(xì)粉量很少，英國Osprey公司和PSI公司為此對噴嘴進(jìn)行改進(jìn)，采用高壓氣體霧化，使得適合MIM用的細(xì)粉產(chǎn)出率大大提高。Osprey公司用高壓氬氣和氮氣（壓力為5PMa）生產(chǎn)的不銹鋼粉末中有75％的粉末粒度小于20um，大大高于常規(guī)氣霧化法的20％，其平均粒度為14um，該公司還用該法生產(chǎn)了高速鋼粉、工具鋼粉以及磁性合金粉等。據(jù)Osprey公司稱，這種高壓氣霧化MIM粉價格主要取決于生產(chǎn)規(guī)模大小，在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，該法生產(chǎn)的粉末價格甚至可以與高壓水霧化法抗衡。
1.4微霧化法
美國Micro Materials Technology和GTE Products公司報道了他們采用微霧化法制備MIM用細(xì)粉的情況。據(jù)稱，該法是一種有效制備小于20um粉末的生產(chǎn)方法，其原理是基于金屬液滴撞擊不浸潤的基片而發(fā)生破碎。原料為普通霧化法生產(chǎn)的較粗粉末（50-150um），利用等離子噴槍熔化原料粉末并加速熔融金屬液滴，被加速的金屬液滴撞擊不浸潤的旋轉(zhuǎn)基盤而產(chǎn)生破碎，破碎的細(xì)小液滴球化，并迅速冷卻成細(xì)小粉末。　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
微霧化法是一種將較粗粉末有效地處理成細(xì)粉的新工藝，有以下優(yōu)點：無容器熔化而大大減少了粉末污染；由于高的等離子氣體的溫度，沒有熔點限制，可以方便地制造各種難熔金屬和合金粉末；不需要常規(guī)的龐大的爐子裝置，節(jié)約能源。另外，美國Ultra Fine Powder Technology公司開發(fā)了一種Tandem霧化裝置，它的基本原理是在霧化之前，將一定壓力的氣體注入金屬熔體中，這樣，霧化后每一金屬液滴內(nèi)都包含有氣體。在冷卻過程中，液滴內(nèi)部氣體壓力增大，金屬液滴產(chǎn)生破碎而得到超細(xì)球形粉末。
1.5Nanoval層流霧化法
德國 Nanoval公司開發(fā)出了一種獨特的氣霧化技術(shù)，基本思路是應(yīng)用自穩(wěn)定的、嚴(yán)格成層狀的氣流，使熔化的金屬平行流動。熔化了的金屬從拉瓦爾噴嘴的入口到最窄處被氣體壓縮而迅速加速（從幾m/s到音速），氣體為獲得穩(wěn)定而呈層狀流動。在最窄處以下，氣體被快速壓縮，加速至超音速，在氣液流界面由于剪切應(yīng)力，金屬熔體絲以更高的速度變形，最終不穩(wěn)定而破裂成許多更細(xì)的絲，最終凝結(jié)成細(xì)小粉末。
　　　　　　　　　　　　　　　　
該技術(shù)可直接生產(chǎn)許多適合于MIM的貴金屬粉、特殊牌號的不銹鋼和高速鋼粉、銅基合金和超合金粉等，該公司產(chǎn)品粉末粒度約為10um，其中20um粒度以下的粉末約占90％。
　　　　　　　　　 　
2粘結(jié)劑　　　　　　　　　　　　　　　
粘結(jié)劑是MIM技術(shù)的核心，在MIM中粘結(jié)劑具有增強流動性以適合注射成菜和維持坯塊形狀這兩個最基本的職能，此外它還應(yīng)具有易于脫除、無污染、無毒性、成本合理等特點，為此出現(xiàn)了各種各樣的粘結(jié)劑，近年來正逐漸從單憑經(jīng)驗選擇向根據(jù)對脫脂方法及對粘結(jié)劑功能的要求，有針對性地設(shè)計粘結(jié)劑體系的方向發(fā)展。
　　　　　　　　　　　　　　　
粘結(jié)劑一般是由低分子組元與高分子組元加上一些必要的添加劑構(gòu)成。低分子組元粘度低，流動性好，易脫去；高分子組元粘度高，強度高，保持成形坯強度。二者適當(dāng)比例搭配以獲得高的粉末裝載量，最終得到高精度和高均勻性的產(chǎn)品。通常采用的粘結(jié)劑主要有：熱塑性體系（石蠟基、油基和熱塑性聚合物基）、凝膠體系、熱固性體系和水溶性體系。
2.1　熱塑性體系　　　　　　　　　　　　　　　
石蠟基粘結(jié)劑是最早使用，而且至今仍有競爭力的粘結(jié)劑休系，特別是壁厚小于3mm的零件，主要由石蠟與聚烯烴組成。如HDPE，LDPE，PP，PS，EVA，PEEA，POM/PE等。石蠟中PW，PEW無極性，而CW，BW有弱極性，相互配合可改善粘結(jié)劑與粉末的粘合程度。石蠟高溫粘度低，與塑料相容性好，粉末裝載量高，但石蠟體系冷卻時收縮大，內(nèi)應(yīng)力大，脫脂慢。
　　　　　　　　　　　　　　　
油基粘結(jié)劑主要利用油在室溫下為液態(tài)或半固態(tài)，與石蠟基粘結(jié)劑相比，改善了內(nèi)誚力，另外采用溶劑脫脂速度快。加然German認(rèn)為若采用溶劑脫脂，應(yīng)采用氫化植物油或椰子油，然而許多文獻(xiàn)報道可用其它多種油，如日本用花生油、Sasamw油與PE，PP配成粘結(jié)劑，美國用Hunt Weseen油與PE構(gòu)成粘結(jié)束劑，石腦油可與PMMA配合。使用油基粘結(jié)劑的難點在于增加油含量的同時要保持生坯強度，防止兩相分離的產(chǎn)生，以及快速溶劑脫脂時解決溶脹和應(yīng)力開裂的問題。AMAX Injection Molding公司的專利技術(shù)對這些問題解決得較好。
　　　　　　　　　　　　　　　
一般來說，熱塑性聚合物基粘結(jié)劑由于使用較多聚合物，成形坯強度高，但較多的聚合物會導(dǎo)致脫脂慢、裝載量低。這一類體系也有報道，如67％PP、22％微晶蠟、1％SA，以及72％PS，15％PP，10％PE，3％SA。最成功地應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的是20世紀(jì)90年代德國BASF公司開發(fā)的粘結(jié)劑。他們采用獨特的方法解決了這類體系的不足，該粘結(jié)劑90％以上為改性聚醛樹脂加上少量添加劑以利于高溫保形和降低粘度，不僅粉末裝載量高，而且喂料粘度與石蠟基在同一數(shù)量級，可適合很廣泛的粉末種類。公司已制成Fe,Fe/Ni,100Cr6,Fe/Co,WC/Co,Cu合金，YBa2Cu3O7等多種喂料出售。
2.2　凝膠體系　　　　　　　　　　　　　　　
1978年美國的R.D.Rivers發(fā)明了凝膠體系，由甲基纖維素、少量水、甘油和硼酸組成。甲基纖維素與水在受熱時形成凝膠以提高生坯強度，特點是使用有機物少，脫脂快。不足之處是生壞強度低，脫模困難，不能連續(xù)生產(chǎn)，類似的體系還有瓊脂與水。1994年法國Impac和Metals Process System公司宣稱開發(fā)了Quickset無粘結(jié)劑工藝，只需傳統(tǒng)MIM粘結(jié)劑含量的5％，實際上也是用極少量的有機物加液體載體以形成特殊的結(jié)構(gòu)來獲得生坯強度。據(jù)稱該粘結(jié)劑體系已可用來生產(chǎn)厚至20mm，重達(dá)800g的零件。目前日本PAMCO公司正和MPS公司聯(lián)合研究，進(jìn)一步開發(fā)這一技術(shù)。
2.3　熱固性體系　　　　　　　　　　
Brasel通過對多種熱固性樹脂的選擇，確定了呋喃族樹脂可用于MIM，Petzoldt應(yīng)用端羰基的聚酰胺樹脂，以多字能團(tuán)環(huán)氧樹脂為硬化交聯(lián)劑，在150-250℃時發(fā)生交朕，交朕溫度高于注射和混煉溫度。熱固性粘結(jié)劑有些缺陷是難以解決的，如脫脂時不產(chǎn)生小分子，有殘留，廢次品不能重復(fù)使用等，因此限制了它在實際工業(yè)中的應(yīng)用。
2.4　水溶性體系　　　　　　　　　　　　　　　　
水溶性粘結(jié)劑是20世紀(jì)90年代開發(fā)出的一類很有前途的體系，是從“固態(tài)聚合物溶液”（SPS）體系中發(fā)展起來的，用水溶性聚乙二醇（PEG）作主要成分，加部分PMMA或苯氧樹脂作粘結(jié)劑，在脫氧蒸餾水中浸泡脫脂，但這種體系存在混合時間長、脫脂慢、溶脹等缺陷。后來Amwar作了改進(jìn)，采用懸浮聚合得到的超高分子量的PMMA（分子量-106），配合以特定的混合方式，解決了變形問題，使水脫脂溫度可以從室溫升至60-80℃，脫脂時間從16h降至3h，而且制備出了較高尺寸精度的產(chǎn)品。Hens等另辟蹊徑，用PEG與可交聯(lián)的聚合物PVB于脫脂前或部分脫脂后用紫外光固化，也控制了脫脂變形。Bialo發(fā)展了另一類水溶性體系，以聚氧化乙烯（PEO）為水溶性部分，成形壞只需在水中浸泡60-70min就可脫除PEO。
　　　　　　　　　　　　　　　　
水溶性體系由于采用水脫脂，價格便宜，無毒，有利于環(huán)保，然而粘結(jié)劑存在吸水問題，混合較難，產(chǎn)品尺寸精度還不高。所以，雖然該體系已問世五年，但到目前為止，仍處于實驗室階段，但該體系無疑極具潛力，是發(fā)展方向。
　　　　　　　　　　　　　　　
此外還有些新型粘結(jié)劑體系，工藝上各有特點。如美國專利提出的聚酰胺基粘結(jié)劑；日本專利報道的丙烯酸系粘結(jié)劑，特點是易除去，無副縣長產(chǎn)物；含烷基的硅酸鹽無機物粘結(jié)劑，其注射壓力小于有機物粘結(jié)劑體系。此外還有自行合成的非晶態(tài)聚合物粘結(jié)劑，特點是可用混合溶劑解等。
3　混煉　　　　　　　　　　　　　　　
混煉是將金屬粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻喂料的過程。由于喂料的性質(zhì)決定了最終注射成形產(chǎn)品的性能，所以混煉這一工藝步驟非常重要。這牽涉到粘結(jié)劑和粉末加入的方式和順序、混煉溫度、混煉裝置的特性等多種因素。這一工藝步驟目前一直停留在依靠經(jīng)驗摸索的水平上，最終評價混煉工藝好壞的一個重要指標(biāo)就是所得到喂料的均勻和一致性。
　　　　　　　　　　　　　　　
MIM喂料的混合是在熱效應(yīng)和剪切力的聯(lián)合作用下完成的。混料溫度不能太高，否則粘結(jié)劑可能發(fā)生分解或者由于粘度太低而發(fā)生粉末和粘結(jié)劑兩相分離現(xiàn)象，至于剪切力的大小則依混料方式的不同而變化。MIM常用的混料裝置有雙螺旋擠出機、Z形葉輪混料機、單螺旋擠出機、柱塞式擠出機、雙行星混煉機、雙凸輪混料機等，這些混料裝置都適合于制備粘度在1-1000Pa·s范圍內(nèi)的混合料。
　　　　　　　　　　　　　　　
混煉的方法一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。這樣能防止低熔點組元的氣化或分解，分批加入金屬粉可防止降溫太快而導(dǎo)致的扭矩急增，減少設(shè)備損失。
　　　　　　　　　　　　　　　
對于不同粒度粉末搭配時的加料方式，日本專利介紹：先將較粗的15-40um水霧化粉加入粘結(jié)劑中，然后加入5-15um粉，最后加入粉度≤5um粉，這樣得到的最終產(chǎn)品的收縮變化很少。為了在粉末周圍均勻涂覆一層粘結(jié)劑，還可將金屬粉末直接加入到高熔點組元中，再加入低熔點組分，最后去除空氣即可。如Anwar將PMMA懸浮液直接加入到不銹鋼粉中混合，然后將PEG水溶液加進(jìn)去，干燥，然后邊攪邊除去空氣。O'connor采用溶劑混合，先將SA與粉干混再加入四氫呋喃溶劑，然后加入聚合物，四氫呋喃在受熱中逸去后，再加入粉末混合，可得到均勻的喂料。
4　注射成形　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
注射成形的目的是獲得所需形狀的無缺陷、顆粒均勻排由的MIM成形坯體。如圖1所示，首先將粒狀喂料加熱至一定高的溫度使之具有流動性，然后將其注入模腔中冷卻下來得到所需形狀的具有一定剛性的坯體，然后將其從模具中取出得到MIM成形坯。這個過程同傳統(tǒng)塑料注射成形過程一致，但由于MIM喂料高的粉末含量，使得其注射成形過程在工藝參數(shù)上及其它一些方面存在很大差別，控制不當(dāng)則易產(chǎn)生各種缺陷。
　　　　　　　　　　　　　　　
MIM產(chǎn)品可能的缺陷大部分是在注射成形步驟中形成，如裂紋、孔隙、焊縫、分層、粉末與粘結(jié)劑分離現(xiàn)象等。但這些缺陷經(jīng)常是直至脫脂和燒結(jié)后由于注射時產(chǎn)生的應(yīng)力被釋放后才能發(fā)現(xiàn)，因此，注射成形工藝的控制對提高產(chǎn)品成品率和材料利用率非常關(guān)鍵。
　　　　　　　　　　　　　　　
注射成形時缺陷控制問題基本可以分為二個方面，一是成形溫度、壓力、時間三者函數(shù)關(guān)系設(shè)定，另一方面則是填充時喂料在模腔中的流動就牽涉到模具設(shè)計的問題，包括在進(jìn)料口的位置、流道的長短、排氣孔的設(shè)置等，這些都需要對喂料流變性質(zhì)、模腔內(nèi)溫度和殘余應(yīng)力分布清楚的了解。計算機模擬技術(shù)在金屬粉末注射成形模具設(shè)計方面將可發(fā)揮重要的作用。
5　脫脂　　　　　　　　　　　　　　　
從MIM技術(shù)產(chǎn)生以來，隨著粘結(jié)劑體系的不同，形成了多種MIM工藝路徑，脫脂方法也多種多樣。脫脂時間由最初的幾天縮短以了現(xiàn)在的幾小時。從脫脂步驟上可以粗略地將所有的脫脂方法分為兩大類：一類是二步脫脂法。二步脫脂法包括溶劑脫脂+熱脫脂，虹吸脫脂——熱脫脂等。一步脫脂法主要是一步熱脫脂法，目前最先進(jìn)的是amaetamold法。下面分別介紹幾種有代表性的MIM脫脂方法。
5.1　Wiech法　　　　　　　　　　　　　　　
Wiech法以Wiech于1980年發(fā)明的專利為代表，并經(jīng)過了幾次改進(jìn)。可將其稱為Wiech（1）、（2）和（3）法。Wiech所用的粘結(jié)劑為MIM中最常用的蠟基粘結(jié)劑體系，含一種或多種組元。Wiech（1）法的基本過程是：首先將MIM成形坯置于一直空容器內(nèi)，將其加熱到粘結(jié)劑的流動溫度或高于這個溫度，然后將溶劑以氣態(tài)形式緩慢地加入成形壞所在的容器內(nèi)。氣態(tài)溶劑進(jìn)入成形坯溶解粘結(jié)劑，溶解到一定程度，粘結(jié)劑的溶劑溶液會從成形壞中滲出。通過這種氣態(tài)溶劑可以脫除大部分的粘結(jié)劑而不會產(chǎn)生裂紋或斷裂現(xiàn)象。將已脫除了大部分粘結(jié)劑的成形坯再浸入液態(tài)溶劑中除去剩余的部分粘結(jié)劑。由于已經(jīng)通過氣態(tài)溶劑脫脂形成的孔隙能道，第二步浸入式溶劑脫脂速度很快，且不會產(chǎn)生裂紋和缺陷。最后將成形坯預(yù)熱以除去殘留的部分粘結(jié)劑和部分溶劑，并進(jìn)行燒結(jié)得到成品。Wiech（1）法僅氣態(tài)溶劑脫脂就需3天時間，脫脂效率很低。且由于脫脂溫度高于粘結(jié)劑流動溫度，變形較嚴(yán)重。Wiech于1981年發(fā)明了Wiech（3）法，其基本過程是：將MIM成形坯置于一惰性氣體容器中，通過調(diào)節(jié)溫度和氣體流量，使得成形坯中粘結(jié)劑的蒸氣壓高于容器內(nèi)氣氛壓力，這樣粘結(jié)劑能從成形壞中蒸發(fā)出來進(jìn)入容器氣氛中，容器中有一個獨立部分用來冷凝收集粘結(jié)劑，粘結(jié)劑脫除速度可以通過調(diào)節(jié)冷凝速度來控制。對于多組元粘結(jié)劑，還可以通過調(diào)節(jié)容器內(nèi)溫度和壓力，有選擇地逐步蒸發(fā)排除。此過程約需一天或一天以上時間。
　　　　　　　　　　　　　　　　
Wiech于1981年發(fā)明了Wiech（2）法，采用虹吸脫脂作為第一步，將MIM成形坯置于虹吸料上，緩慢升溫至200℃保溫3h以脫除大部分粘結(jié)劑，然后再將成形坯放入爐中于一個大氣壓的氫氣氛中以約3℃/min的速率升至約800℃進(jìn)行進(jìn)一步脫脂和預(yù)燒結(jié)，整個脫脂過程約10h左右。這樣，Wiech實際上采用了三種形式的二步法進(jìn)行脫脂，先是采用溶劑蒸氣脫脂，然后是蒸發(fā)法，后來又采用虹吸脫脂作為第一步，脫脂時間也由最初的3天縮短到了10個小時。但它人都存在一些缺點，Wiech（1）法效率低，成形坯易產(chǎn)生變形。Wiech（2）法脫脂爐內(nèi)氣氛壓力需精確控制，且對于銷大分子量的粘結(jié)劑組元，則蒸發(fā)法很難奏效。Wiech（3）法存在虹響應(yīng)料粘附于成形坯和污染成形坯的問題。
5.2　Injectamax法
美國AMAX Metal Injection　Molding公司的Johnson于1988年發(fā)明了Injectamax法，該方法的主要優(yōu)點在于脫脂速度快且不會造成裂紋。其粘結(jié)劑由至少兩種組元構(gòu)成，脫脂時選用一種溶劑有選擇地首先溶解脫除粘結(jié)劑中的可溶性組元，而不溶性組元則不溶解。這樣打開孔隙通道，然后再利用熱脫脂除去剩余的粘結(jié)劑。該法采用的粘結(jié)劑一般由植物油、石蠟和熱塑性樹脂構(gòu)成，采用三氯乙烷溶劑首先除去油和石蠟。整個脫脂工藝過程時間短，只需6h，是一種快速的脫脂方法。這種溶劑脫脂+熱脫脂兩步法由于簡單、投資少和高效率，是目前大多數(shù)MIM公司和生產(chǎn)廠家所采用的生產(chǎn)方法。
5.3　水溶解法　　　　　　　　　　　　　　
水溶解法是建立在90年代發(fā)展起來的水溶性粘結(jié)劑基礎(chǔ)上的，它是類似于Injectamax二步法（溶劑脫脂+熱脫脂）的直接發(fā)展。由于化學(xué)溶劑存在毒性、回收等問題，如果能用便宜、無污染的水作為溶劑則可將MIM工藝水平大大提高一步。Cao發(fā)展了一種固態(tài)聚合物溶液脫氧蒸餾水中浸泡約16h即可除去80％的聚乙二醇，然后再采用熱脫脂法除去剩余的粘結(jié)劑。Anwar和Yang也采用聚乙二醇+聚甲基丙烯酸甲酯粘結(jié)劑體系做了一些工作，通過采用提高水溫至60-80℃，可在此h除脫95％以上的聚乙二醇。Bialo發(fā)展了另一種形式的水溶性粘結(jié)劑，它采用聚氧化乙烯作為水溶性部分，其粘結(jié)劑配方為76％聚氧化乙烯+23％聚乙烯蠟——1％硬脂酸，成形坯只需在水中浸泡60-70min就脫除了大部分聚氧化乙烯。由于水價格便宜、無毒、無污染問題，水溶解法是一種經(jīng)濟(jì)且對環(huán)境最為有利的脫脂主法。但是水溶性粘結(jié)劑存在吸水問題，導(dǎo)致MIM喂料的貯存和運輸需特殊裝置，并且與水溶性粘結(jié)劑中的水溶性部分（如聚乙二醇）相容的聚合物很少且混煉時易發(fā)生溶脹，喂料混煉時間很長。所以雖然不溶解法問世五年，但到目前為止還處于實驗室階段，沒有用于實際生產(chǎn)。
5.4　Metamold法
Metamold法是由德國BSAF公司的Bloemacher等于90年代初開發(fā)出來的MIM一步脫脂方法，是一種催化脫脂方法。該法的主要技術(shù)特點是采用聚醛樹脂作為粘結(jié)劑并在酸性氣氛中快速催化脫脂。采用長鏈聚醛樹脂作為粘結(jié)劑，利用聚醛樹脂的極性連接金屬粉末，可以適合于很廣泛的粉末種類范圍。聚醛樹脂在酸性氣氛催化作用下分解為甲醛，這種分解反應(yīng)在110 ℃以上快速發(fā)生，是一種直接的氣-固轉(zhuǎn)變，有利于控制生坯變形，保證了燒結(jié)后的尺寸精度。催化脫脂在氣氛-粘結(jié)劑的界面進(jìn)行，在成形坯內(nèi)部沒有氣體存在，反應(yīng)界面的推進(jìn)速度可達(dá)到1-4mm/h。
德國CREMER公司針對Metamold脫脂法設(shè)計了一種連續(xù)脫脂和燒結(jié)爐系統(tǒng)，操作過程是：將MIM成形壞放在脫脂的第一個加熱區(qū)，并在氮氣氣氛下加熱至86℃，以避免在隨后的催化脫脂過程中硝酸冷凝在坯料上。然后將成形坯移動進(jìn)入催化脫脂區(qū)，將聚醛樹脂分解為甲醛。經(jīng)過初步脫脂后，坯料通過第一個清潔室進(jìn)入燒結(jié)爐，在燒結(jié)爐的第一個加熱區(qū)脫除殘余的粘結(jié)劑。隨后，在氮氣、氫氣、氬氣、分解氨和其它一些混合物的作用下進(jìn)行燒結(jié)。
Metamold法的一個重要特點是采用催化劑脫脂，脫脂時不出現(xiàn)液相，避免了MIM產(chǎn)品容易發(fā)生變形和尺寸精度控制困難的弱點，是MIM產(chǎn)業(yè)的一個重大突破，并且由于是催化脫脂，大大縮短了脫脂時間，從而降低了成本。并且應(yīng)用Metamold法能產(chǎn)生較大尺寸的MIM零部件。采用CREMER公司的連續(xù)脫脂和燒結(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，使得MIM真正成為一種具有競爭力的PM近凈成形技術(shù)。
Metamold法是目前應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中最先進(jìn)的MIM脫脂方法。不過這種方法存在酸性氣氛腐蝕設(shè)備、廢氣處理等問題，且設(shè)備投資成本相對其它方法更高。
6 燒結(jié)
燒結(jié)是 MIM工藝中的最后一步工序，燒結(jié)消除了粉末顆粒之間的孔隙．使得MIM產(chǎn)品達(dá)到全致密或接近全致密化。金屬注射成形技術(shù)中由于采用大量的粘結(jié)劑，所以燒結(jié)時收縮非常大，其線收縮率一般達(dá)到13％－25％，這樣就存在一個變形控制和尺寸精度控制的問題。尤其是因為MIM產(chǎn)品大多數(shù)是復(fù)雜形狀的異形件，這個問題顯得越發(fā)突出，均勻的喂料對于最終燒結(jié)產(chǎn)品的尺寸精度和變形控制是一個關(guān)鍵因素。高的粉末搖實密度可以減小燒結(jié)收縮，也有利于燒結(jié)過程的進(jìn)行和尺寸精度控制。對于鐵基和不銹鋼等制品，燒結(jié)中還有一個碳勢控制問題。由于目前細(xì)粉末價格較高，研究粗粉末坯塊的強化燒結(jié)技術(shù)是降低粉末注射成形生產(chǎn)成本的重要途徑，該技術(shù)是目前金屬粉末注射成形研究的一個重要研究方面。
　　　　　　　　　　　　　　　　
MIM產(chǎn)品由于形狀復(fù)雜，燒結(jié)收縮大，大部分產(chǎn)品燒結(jié)完成后仍需進(jìn)行燒結(jié)后處理，包括整形、熱處理（滲碳、滲氮、碳一氮共滲等），表面處理（精磨、離子氮化、電鍍、噴丸硬化等）等。