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面对5G时代的MIM材料

2021.01.03MIM材料颗粒

德勤发布的《连接和移动趋势报告》显示,67%的受调查用户表示一旦兼容5G网络的手机出现就会选择购买,16%的受调查用户表示下一款手机会选择具备5G功能的。

根据中国信通院数据,1H20 国内5G 手机出货量6359.7 万部,渗透率达到41.5%。

圈金属保护框、连接器接口等零部件。

什么是MIM?

MIM(Metal Injection Molding),即金属粉末注射成型,是一种将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法,具有很高的技术含量。简单来说,MIM就是把金属粉末和粘结剂均匀混合在一起,经过加工做成各种形状的金属器件。适用于大批量生产小型、精密、三维形状复杂及具有特殊性能要求的金属零部件。

MIM是典型的学科跨界产物,将两种完全不同的加工工艺(塑料注射成型和粉末冶金)融为一体。使得设计师能够摆脱传统束缚,以塑料成型的方式获得低价、异型的不锈钢、镍、铁、铜、钛和其他金属零件,从而拥有比很多其他生产工艺更大的设计自由度。

相较于传统金属成型技术(如机加工、精密铸造、传统粉末冶金),MIM具备经济性更高、产品复杂程度更高、材料选择范围更广、产品密度更高、尺寸精度更高、量产能力更灵活、原料利用率更高等七大优势,MIM在特定应用场景(形状复杂程度要求高、材料性能要求高等)快速推广。

MIM工艺流程

1)评估

首先,需要确定待加工品在成本、材料、制造可行性方面是否适合 MIM工艺制造。同时,企业也会给出建议更改设计以便通过MIM实现优化效果。

2)原料

特制的金属粉末(微米级)与高品质的高分子聚合物混合,通过精确控制的制备过程,形成MIM专用喂料。相比于传统粉末冶金,金属粉末(微米级)的粒径和极低的杂质含量确保了MIM烧结密度达到理论密度的98%;而特殊配制的多种高聚物即能提供注射时的良好流动性也能保证高效的脱脂能力。

3)注射

利用注射机将MIM喂料加热并均匀填充到模具型腔,冷却后得到MIM注射坯。符合MIM特点的模具与合理的工艺匹配是此工序的关键。

4)脱脂

采用专业脱脂炉逐步高效去除注射坯中的主体粘结剂,残留的骨架粘结剂维持产品形状以便脱脂件移入烧阶段。

5)烧结

在MIM的真空炉或气氛炉中,脱除骨架粘结剂,并在接近熔点的温度下使金属粉末致密化成完整的金属体,经冷却得到近乎成品形状的烧结件。

MIM优势

1)极高的设计自由度

相对于其它金属成型方式,MIM能制造造型更为复杂的零件,基本上注塑模具可以实现的所有结构都可以运用在MIM上。

2)更多的材料选择

MIM几乎可使用绝大部分金属材料,考虑到经济性,主要的应用材料涵盖铁基、镍基、铜基、钛基金属或合金。

3)出色的理化性能

MIM因为烧结密度非常接近理论密度,其理化性能表现也非常出色,如机械强度等大幅超越传统粉末冶金。

4)精致的外观表现

MIM烧结坯表面粗糙度(Ra)可做到1μm,更可以通过各种表面处理方式获得眩目的外观效果。

5)更高的尺寸精度

MIM一般可以做到± 0.5%的公差精度,配合其它加工方式,可以获得更高的尺寸精度。

6)强大而灵活的量产能力

MIM可以灵活调整和迅速提升产量,从每日几百件到每日数十万多可以快速响应。

7)环保的加工理念

原料利用率接近100%,是一种近净成形技术,可有效避免材料的浪费。

国内MIM市场应用划分

MIM在摄像头支架方面应用优势及其突出,预计MIM多摄支架潜在市场规模超70亿元。近年来后置三摄、四摄渗透率逐步提升,伴随摄像头个数增多,模组内部结构更加密集化、结构更加复杂、MIM摄像头支架具备经济性更高、产品复杂程度更高、尺寸精度更高的优势,预计未来在三摄、四摄支架中MIM工艺渗透率快速提升。

伴随折叠屏手机放量,折叠屏铰链有望成为MIM工艺下一个新增长点。2019年是折叠屏手机元年,多家智能手机企业推出折叠屏手机,三星推出Galaxy  Fold、华为推出Mate X。2019年全球折叠手机尚不足百万部,预计2021年超千万部。

由于转轴铰链支撑折叠功能,是折叠屏手机的关键部件,几乎决定了折叠屏的成败,既要做到轻薄、又要把连接、散热等百余个元件嵌入,还需要保障可靠性。

相较于笔记本电脑的轴承技术,折叠手机铰链对精密度、耐用性、强度、轻薄度的要求更高,技术难度更高。MIM具备材料选择范围更广、产品复杂程度更高的优势,完美契合折叠手机铰链需求。预计未来伴随折叠屏手机放量,MIM市场未来增长可期。

当前的国内MIM在汽车市场应用较少,而北美、欧洲在汽车市场应用较多,北美、欧洲、日本粉末冶金零件单车用量分别为18.6kg、7.2kg、8kg,中国仅为4.5kg。考虑MIM满足汽车零部件“微型化、集成化、轻量化”的发展趋势,未来市场空间广阔。

MIM市场规模

近年来MIM市场稳健增长。根据MPIF,2018年全球MIM市场规模达26亿美元,2015--2018年复合增长率为7%,根据BCC Research,预计2018---2023年全球MIM市场复合增长率为7.5%;

根据中国钢协粉末冶金分会,2018年中国(不含台湾)MIM市场规模约为60亿元,2015--2018年复合增长率为6%。

目前,中国MIM市场占全球市场的40%,是全球最大的市场,北美、欧洲MIM市场占全球市场的17%,也是全球重要的市场。中国MIM市场应用主要聚焦于手机等消费电子行业,手机应用占比为66%。

看到这里,有没有顿时感受到MIM的强大呢!?


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