MIM 工艺最早可溯源于 20 世纪 70 年代开始的陶瓷火花塞的粉末注射成形工艺。在较长的一段时间里,粉末注射成形工艺主要用于陶瓷注射成形领域。
直到1979 年,美国 Parmatech 公司的两件金属注射成形产品在国际粉末冶金大会产品设计大赛中获奖,才促使 MIM 工艺受到粉末冶金行业的关注。随着新型粘结剂开发、制粉和脱脂等相关工艺的不断进步,该工艺也得到了较为快速的发展,到20 世纪 90 年代初,已逐步实现产业化。
MIM 工艺在制备几何形状复杂、组织结构均匀、性能优异的近净成形零部件方面具有独特的优势,它可以实现不同材料零部件一体化制造,具有材料适应性广、自动化程度高、批量化程度高等特点。目前,MIM 工艺已成为国际粉末冶金领域发展迅速、富有前景的一种新型“近净成形”技术,在国际上被誉为“当今最热门的零部件成形技术”。
2、行业发展概况
(1)MIM 工艺应用领域广泛,全球市场规模可观
MIM 技术工艺与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异、批量化程度高等特点。在全球范围内,MIM 工艺也已经广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械、消费品等诸多领域。然而,世界各地 MIM 应用结构具有明显差异:MIM 工艺在亚洲市场主要用于电子产品行业,在北美市场主要用于医疗器械等领域,在欧洲则更加偏重于汽车与消费品行业。
根据中国钢结构协会粉末冶金分会提供的统计数据,在电子、汽车、机械、医疗等多个领域的发展带动下,2010 年全球 MIM 市场规模为 9.5 亿美元(约合61.75 亿元人民),2011 年全球该市场规模突破 10 亿美元大关,2015 年已经超过20 亿美元,达到 21.18 亿美元(约合 137.67 亿元人民币),较 2010 年累计实现增长 123%。
经分析,2010 年-2015 年全球 MIM 市场规模年复合增长率已经达到 17.39%。
未来,在电子产品快速增长以及 MIM 制造零部件对传统工艺制造零部件替代等因素的带动下,全球 MIM 市场仍将保持向好发展。根据中国钢结构协会粉末冶金分会的预测,2018 年全球 MIM 市场规模将达到近 30 亿美元(约合 195 亿元人民币)。由此可见,近几年来全球 MIM 市场的增长快速,市场规模可观,行业未来的发展潜力巨大。
(2)国内技术进步显著,市场成长快速
我国 MIM 技术的实验室研究开始于 20 世纪 80 年代末期,但受限于资金缺乏、国外技术保密严格,很长一段时间没有取得突破性进展。一直到九五期间,MIM 技术的研究才首次被列入中国有色金属工业总公司高技术计划。
此后,国家 863 计划、国家自然科学基金、国家教委跨世纪优秀人才培养计划、国家杰出青年科学基金、国家 973 计划等先后给予了该领域的研发资助,促使我国金属注射成形研究工作取得了长足的进步,并取得了一系列具有自主知识产权的技术发明和科技成果。
参考中国报告网发布《2017-2022年中国金属注射成型行业市场发展现状及十三五发展前景分析报告》
然而,受产业结构及各行业对 MIM 工艺认知等因素的影响,我国 MIM 工艺应用结构较欧美等国家具有明显的差异,电子产品行业为国内 MIM应用覆盖最广的领域。
国内技术的显著进步,大大推动了国内市场的快速成长。实际上,我国的MIM 市场自 2000 年开始逐步增长,短短十几年,国内 MIM 市场已呈现出较为强劲的发展势头。根据中国钢结构协会粉末冶金分会的数据统计,2011 年国内MIM 市场规模突破了 10 亿元大关,到 2015 年市场规模已经接近 50 亿元,达到48.5 亿元,相当于 2015 年全球 MIM 市场规模的 35.23%,我国 MIM 市场已经发展成为全球 MIM 市场的重要组成部分。同时,预计到 2018 年我国 MIM 市场规模将突破 70 亿元,未来我国 MIM 市场仍然面临较大的发展空间。
3、行业发展趋势
(1)喂料制备自主化
喂料是指将粉末和粘结剂在一定的温度下按照一定的比例进行均匀混合,以得到适合用于注射成形的粉末和粘结剂混合物。均匀喂料的制备是获取高精度粉末注射成形产品的关键。如果喂料混合不均匀,将在脱脂过程中产生变形以及烧结收缩不均匀等缺陷,从而增加最终烧结体的尺寸偏差。喂料的制备情况对 MIM产品的精度起到了决定性作用。
目前,行业内企业的喂料多为外部采购,喂料制备往往成为其技术发展的短板。随着 MIM 产品应用的日益广泛,更多高复杂度、高精度、高强度、外观精美的 MIM 产品需求也不断涌现,企业更加需要根据客户高度定制化的产品需求来制备不同配比的喂料,从而为客户提供符合其需求的 MIM 产品。现阶段,部分 MIM 企业已经具备自主制备喂料的能力,在带动下游领域大规模应用 MIM产品的同时,也为其他企业的喂料自主化发展提供了经验借鉴。
(2)制程一体化
随着消费电子、汽车制造及医疗器械等领域对 MIM 产品需求的不断增加,客户对 MIM 产品的质量要求更加严格,尤其是下游市场中的国内外知名客户,对产品的质量尤为重视。
在消费电子领域,MIM 产品主要用于产品外观件的制作,此类产品通常需要对 MIM 产品进行表面处理,以实现其产品与消费电子产品设计的一致性,而以往行业内多数企业都通过外包的方式对 MIM 产品进行表面处理。为更好地控制产品质量、降低产品延时交付的风险,同时在一定程度上降低产品的综合成本,行业内企业逐步将表面处理工序纳入自身的业务制程范围,从而实现 MIM产品从喂料制备到表面处理的制程一体化发展。
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