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【知識(shí)庫(kù)】折疊屏、6G、新能源汽車,MIM/CIM工藝如何借勢(shì)起飛?
金屬注塑成型(MIM)和陶瓷注射成型(CIM)都屬于粉末冶金粉末注射成形工藝,它們是通過將金屬或陶瓷細(xì)粉末與粘結(jié)劑材料混合來制備原料。這些原料隨后會(huì)通過注塑工藝加工成“成型坯”。注塑后,產(chǎn)品還要經(jīng)過脫脂和最后的燒結(jié)工序,以將粉末熔融成致密的產(chǎn)品。
在金屬注塑成型和陶瓷注塑成型應(yīng)用領(lǐng)域,原料的流變性能非常重要,因?yàn)樗鼈儠?huì)影響熔融原料的均勻性、經(jīng)過熔模流入模腔的易流動(dòng)性以及成型坯在冷卻時(shí)的機(jī)械性能。這些流變性能受多種因素影響,包括粘結(jié)劑的分子量和分子結(jié)構(gòu)、固體負(fù)荷、粒度和粒形、溫度以及流速。大多數(shù)具有合適粉末特性(包括粒度和形狀)的金屬和陶瓷均可用于粉末注塑成型。
2025年全球MIM市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)突破200億美元,電子領(lǐng)域和汽車行業(yè)是MIM/CIM的核心市場(chǎng),合計(jì)占比超60%。
電子領(lǐng)域作為最大應(yīng)用市場(chǎng),占全球MIM市場(chǎng)需求的40.3%(2023 年數(shù)據(jù)),位居各領(lǐng)域首位,需求集中于小型化、高精度、集成化的部件。2025年全球電子行業(yè)對(duì)MIM的需求預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率將超8%。
電子元件對(duì)粉末粒度要求嚴(yán)苛,MIM/CIM工藝通常使用1-20μm 的粉末。
精細(xì)部件(如手機(jī)卡托、濾波器)粒度多為2-8μm,比表面積大,燒結(jié)活性高,制品密度可達(dá)理論密度的95%-99%,力學(xué)性能優(yōu)異。結(jié)構(gòu)件(如電池外殼)則可適當(dāng)放寬至10-20μm,流動(dòng)性更好,降低注塑難度,減少模具磨損,平衡成本與性能。
隨著折疊屏手機(jī)、6G技術(shù)及新能源汽車的發(fā)展,MIM/CIM工藝將進(jìn)一步向超細(xì)粉末(≤5μm)和納米級(jí)粉末延伸,以滿足更高精度和功能集成需求。
除電子領(lǐng)域外,汽車行業(yè)也是MIM/CIM工藝的重要應(yīng)用場(chǎng)景,且在檢測(cè)技術(shù)方面也有獨(dú)特需求。全球汽車注塑成型市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)2028年將增至3273億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率6.4%。汽車輕量化政策推動(dòng),嵌塑件(MIM/CIM)因密封性、輕量化優(yōu)勢(shì)成為關(guān)鍵技術(shù)。
MIM/CIM在汽車領(lǐng)域的核心價(jià)值在于復(fù)雜零件的近凈成型能力和材料性能優(yōu)化,例如:MIM渦輪增壓器葉片比傳統(tǒng)鑄造減重20%,同時(shí)提升耐溫性;CIM氧傳感器陶瓷探頭可實(shí)現(xiàn)0.1mm級(jí)壁厚,響應(yīng)速度提升30%。
隨著汽車輕量化、電動(dòng)化及智能化發(fā)展,MIM/CIM技術(shù)將進(jìn)一步滲透至電池管理系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)單元等新興領(lǐng)域,尤其是鋰電池新能源汽車中的電池、電機(jī)及氫燃料電池部件。對(duì)粉末粒度的選擇也更綜合考慮成型難度、材料成本及最終性能,未來可能向超細(xì)粉末(≤5μm)或納米級(jí)粉末延伸,以滿足更高強(qiáng)度和功能集成需求。
隨著電子元件微型化和汽車輕量化需求,檢測(cè)技術(shù)正朝納米級(jí)精度和多參數(shù)聯(lián)用(如粒度+成分+形貌)方向發(fā)展。
電子領(lǐng)域優(yōu)先使用激光衍射儀進(jìn)行快速篩檢,可測(cè)干粉或懸浮液,無需復(fù)雜制樣,滿足手機(jī)部件(如中框、連接器)、5G 濾波器等常規(guī)粒度檢測(cè)。
輔以掃描電子顯微鏡(SEM)觀察顆粒形貌、團(tuán)聚狀態(tài)或動(dòng)態(tài)光散射(DLS)儀對(duì)電池漿料、電子封裝等超細(xì)顆粒進(jìn)行粒度分析。
▲ 歐美克NS-90Z Plus 納米粒度電位分析儀
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NS - 90Z PLUS 納米粒度及電位分析儀在電子領(lǐng)域可用于對(duì)一些高精度電子元件的納米級(jí)粒度及電位分析,輔助評(píng)估材料性能;在汽車領(lǐng)域,針對(duì)特定的超細(xì)粉末材料分析,可提供粒度及電位數(shù)據(jù),為汽車零部件材料性能優(yōu)化提供參考。
同時(shí),汽車領(lǐng)域更側(cè)重5-30μm粒度段(如汽車結(jié)構(gòu)件、齒輪用粉末鐵基合金)的檢測(cè),因此同樣以激光衍射儀作為主流檢測(cè)手段,因其能夠滿足該粒度范圍的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)需求。大顆粒可結(jié)合篩分法,需形狀信息時(shí)采用圖像分析法。