金属粉末注射成型作为一种结合了粉末冶金和塑料注射成型优势的精密制造技术，在医疗器械、消费电子、汽车零部件等领域得到广泛应用。其核心优势在于能够生产形状复杂、尺寸精密的小型金属零件，而厚度与均匀性的控制直接决定了产品的机械性能、尺寸精度及良品率，以下是关于MIM生产中厚度与均匀性控制的深度解析。

一、厚度设计的基本原则与限制

1、工艺可行性范围

金属粉末注射成型的典型壁厚范围为0.5mm至10mm。过薄的壁厚（如<0.3mm）易导致注射时喂料流动性不足或脱脂阶段开裂；过厚的壁厚（如>15mm）则可能因脱脂和烧结过程中的收缩不均引发变形。

2、均匀性对性能的影响

非均匀壁厚会引发烧结收缩差异，造成零件翘曲或内部孔隙。

二、原料与喂料配方的关键作用

1、粉末特性选择

①粒径分布：细粉末（如D50=5μm）可提高烧结活性，但需搭配更高分子量的粘结剂以避免分层。

②粉末装载量：通常为55%-65%体积比，过高会导致喂料粘度骤增，注射时产生流痕；过低则易引发沉降不均。

2、粘结剂系统优化

多组分粘结剂（如PW-PP-EVA体系）通过调整各组分配比，可平衡脱脂速率与保形性。

三、注射成型阶段的准确调控

1、模具设计与流道分析

①浇口位置：对于多腔模具，采用平衡式流道（如H型布局）可确保各型腔充填压力一致。某连接器外壳生产中，将侧浇口改为扇形浇口后，壁厚差异从0.1mm减少到0.03mm。

②冷却系统：随形冷却水道可将温差控制在±5℃内，避免因局部固化过快导致缩痕。

2、工艺参数精细化

①金属粉末注射成型压力与速度：分段控制策略（如低速充填→高压保压）能减少喷射纹。

②温度管理：喂料温度（通常150-180℃）与模温（40-60℃）的匹配关系需通过DOE实验优化。

四、脱脂与烧结中的厚度稳定性控制

1、催化脱脂的氮气保护

对于厚度>3mm的零件，采用两段式脱脂（先溶剂萃取50%粘结剂，再热脱脂）可避免开裂。

2、烧结曲线的定制化

①升温速率：厚壁件需采用≤5℃/min的慢速升温，以减少热应力。

②气氛控制：氢气烧结可还原氧化物，但需注意薄壁区（<0.5mm）的过度渗氢风险。

五、质量检测与闭环反馈

1、在线监测技术

①红外热像仪可实时捕捉注射阶段的温度场分布，通过此技术可将厚度偏差预警响应时间缩短。

②工业CT能检测烧结件内部孔隙率，分辨率达10μm，用于验证壁厚均匀性。

2、数据驱动的工艺优化

基于机器学习模型分析历史数据，可预测不同厚度设计下的变形倾向。

金属粉末注射成型的厚度与均匀性控制是一项涉及材料学、流体力学、热力学的系统工程，随着高精度传感器、多物理场仿真和人工智能技术的融合，MIM工艺将在更广阔的领域替代传统机加工。