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粉末冶金成型技术:优势凸显赋能产业,短板待破寻求突破

发布时间:2025/06/07
优势显著:多重特性契合现代制造需求
“粉末冶金成型技术最大的优势,就是能在降本增效的同时,保证部件的高品质。” 某汽车零部件制造企业技术总监王工程师在接受采访时表示。据其介绍,该技术的核心优势首先体现在材料利用率极高—— 传统切削加工中,金属材料浪费率常达 30% 至 50%,而粉末冶金通过 “近净成形” 工艺,能将材料利用率提升至 95% 以上,部分复杂零件甚至可实现 100% 利用。对于铜、钛等高价金属或稀有合金,这一优势可大幅降低企业原材料成本,仅在汽车发动机部件生产中,就能为企业节省 15% 至 20% 的材料开支。
其次,精密成型与复杂结构制造能力成为技术亮点。在电子设备小型化趋势下,粉末冶金的金属注射成型工艺(MIM)可制造出最小壁厚 0.2 毫米、精度 ±0.05 毫米的复杂零件,如微型马达转子、射频连接器外壳等。某电子元件厂商负责人透露,采用该技术后,企业省去了 80% 的后续机加工工序,生产周期缩短近一半,且批量生产的零件一致性误差控制在 5% 以内,显著提升了产品稳定性。
此外,性能可控性强和绿色环保也是其重要优势。通过调整金属粉末成分、烧结温度与压力,可精准调控零件的密度、硬度、耐磨性等性能,满足不同场景需求。例如,航空航天领域的涡轮盘部件,通过高温合金粉末与热等静压烧结工艺,能具备优异的高温抗疲劳性能;同时,该技术生产过程中能耗比传统锻造低 30%,且几乎无工业废料产生,契合国家 “双碳” 目标要求。

短板制约:技术瓶颈与成本门槛待突破

尽管优势突出,但粉末冶金成型技术仍存在一些亟待解决的问题。“对于要求极高致密度的零件,粉末冶金成型目前还存在一定局限。” 某材料研究所专家李教授指出,受粉末颗粒烧结特性影响,普通工艺生产的零件致密度通常在 85% 至 95% 之间,难以达到锻造件 99% 以上的致密度,这导致其在承受极端载荷的关键结构件(如大型工程机械轴类零件)应用中受限。
设备与模具成本较高也成为中小企业应用的 “拦路虎”。记者了解到,一套粉末冶金专用成型压力机价格普遍在百万元以上,复杂零件的定制模具成本可达数十万元,且模具设计周期较长。“前期投入太大,我们小厂很难承担。” 某五金配件厂负责人坦言,若年产量低于 10 万件,采用粉末冶金技术的成本甚至高于传统加工,这限制了技术在中小批量生产中的普及。
同时,粉末制备与工艺控制难度也增加了技术应用门槛。高品质金属粉末的制备对纯度、粒度分布要求严苛,如航空航天用钛合金粉末,每公斤价格可达数千元;且烧结过程中温度、气氛的微小波动,都可能导致零件出现变形、开裂等缺陷,需要企业配备专业技术人员和精密检测设备,进一步推高了应用成本。

行业展望:技术迭代破解短板,应用边界持续拓展

面对短板,行业正通过技术创新寻求突破。记者从行业展会获悉,目前已有企业研发出 “放电等离子烧结” 技术,可将零件致密度提升至 99.5% 以上,且烧结时间从传统的数小时缩短至几分钟;同时,3D 打印与粉末冶金结合的 “金属增材制造” 技术,能大幅降低复杂模具成本,为小批量定制化生产提供新路径。
“随着技术不断迭代,粉末冶金成型技术的短板将逐步被弥补。” 李教授表示,未来该技术有望在新能源电池电极、医疗植入体、高端刀具等更多领域实现突破,成为推动制造业高质量发展的重要力量。而对于企业而言,如何根据自身生产需求,平衡技术优势与成本投入,将成为选择应用该技术的关键。


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