粉末注塑市場火爆發(fā)展背后的原因

發(fā)布時間:2017-10-25 來源: CPRJ 中國塑料橡膠 專題: 熱門焦點 打印

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  粉末注塑(Powder Injection Molding,簡稱PIM)最早于1950年代興起。1985年由臺灣大學退休教授黃坤祥教授從美國倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute,簡稱RPI)的大師R. M. German教授的粉末冶金實驗室,將金屬粉末注塑(Metal Injection Molding,簡稱MIM)引入中國大陸及臺灣地區(qū)。

  MIM的真正爆發(fā)期始于2008年,美國蘋果公司(Apple Inc.)意識到粉末成形技術(shù)的重要性,并展開長達幾年深入日本、中國的調(diào)研。蘋果公司從2011年開始使用MIM零件取代傳統(tǒng)壓鑄件,作為蘋果手機和筆記本電腦的內(nèi)外部零件,從而MIM產(chǎn)業(yè)在近五年(2012——2017)呈現(xiàn)爆炸式的成長,包含市場應用、產(chǎn)品、設備、零件制造商,以及后加工廠,帶動了產(chǎn)業(yè)鏈的旺盛發(fā)展!

  近5年來,據(jù)不完全統(tǒng)計,中國市場約暴增了150家MIM廠,而日本從2008年之后,其國內(nèi)MIM制造的廠家呈現(xiàn)縮減的趨勢(目前僅剩21家);韓國的MIM廠則不超過10家;新加坡僅有的4家MIM廠,也在安徽設下了中國分廠。

  火爆市場背后的原因

  筆者認為,MIM在中國的火爆發(fā)展,主要得益于以下幾項因素。

  首先是催化脫脂大時代的來臨。最近,中國幾家喂料廠正邁向更低收縮比(Oversize Shrinkage Factor,OSF<1.165)以及復合脫脂法(溶劑脫脂 催化脫脂),這是中國PIM產(chǎn)業(yè)技術(shù)突進的活力象征!

  其次是蘋果公司選擇了大中華區(qū)作為組裝生產(chǎn)基地,使位于中國華南地區(qū)的MIM制造廠家獲得優(yōu)勢。

  中國MIM廠的設立初期僅有數(shù)家大型MIM廠,但近五年國產(chǎn)智能手機的需求也開始采用MIM產(chǎn)品,加上早期可穿戴產(chǎn)品如智能手表,都集中在珠三角,因此當今MIM工廠密度最高的地方:第一集中地區(qū)在東莞市長安鎮(zhèn),第二集中地是深圳市沙井鎮(zhèn)。

  而人料機法的二大關鍵——料與機的優(yōu)化和本土化。無論是原材料還是注塑機設備,“中國制造”都在努力追趕國際水平。

  此外還有一些特殊物資,例如鎢粉,這并不是其他國家地區(qū)可以擁有的條件,鎢在中國江西算是大宗物料,還有鎳,中國北方的鎳礦也數(shù)一數(shù)二,世界最大的鎢粉和鎳粉供應都是集中在中國。

  近年由于手機設計朝著薄型化的方向發(fā)展,對手機零件的寬和高都開始講究,恰好利用鎢合金的比重高,相同的體積有金屬的二倍以上重量,可以讓手機的設計產(chǎn)生重量偏移,利用鎢合金制作不平衡配種讓手機跌落時刻意撞擊堅固的位置,避免玻璃屏幕的破裂,這是一個新的商機。

  另外,現(xiàn)在中國擁有充足的并且愿意工作的勞動人口,包含管理人才、工程師和基層勞動者,他們也都在努力推進技術(shù)的更新?lián)Q代。

  未來的PIM產(chǎn)品—新材料

  MIM技術(shù)特色:①定單量適度(注意:美國的MIM廠所謂產(chǎn)量定義是每年萬件以上便是大量,而MIM教科書說每一批次1000件就可以接單);②難加工材料,包含高硬度,高強度以及非自然比例合金;③形狀越復雜為主。

  很多人都在好奇,下一個MIM明星產(chǎn)品是什么?筆者看好以下材料:

  鎢與鎢合金

  在前面略為提到了高比重鎢合金的優(yōu)勢,這里再補充的當屬燒結(jié)鎢合金。過去已經(jīng)被拋棄的球磨粉末機,溶劑脫脂和熱脫脂,預燒結(jié)設備,氨裂解以及氫氣供給設備,又要重新去找出來,因為單只燒結(jié)鎢是不可能的,必須利用鎳、銅、鐵、鈷、鉬等元素產(chǎn)生液相燒結(jié)把鎢顆粒沾粘起來(吃過花生糖吧?花生就好比是鎢,麥芽糖則是那些液相元素)。

  2015年的鎢合金配重與馬達震動子(振動馬達的需求)正被蘋果炒熱起來。雖然是曇花一現(xiàn),但也證明MIM確實可以對應硬質(zhì)合金和高比重和金的產(chǎn)品有快速爬升產(chǎn)能的能力。

  無鎳不銹鋼

  在當前被廣泛應用的醫(yī)療用奧氏體不銹鋼316L和硬化型17-4PH,鎳是一種重要的合金化元素。鎳的主要作用是使不銹鋼形成穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu),從而改善不銹鋼的耐腐蝕性、可塑性、可焊接性和韌性等性能,常溫狀下穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)還可使不銹鋼具備無導磁性。

  但是,鎳則是一種潛在的過敏因數(shù),在西方大量的臨床表現(xiàn)證實鎳及其化合物會對人類產(chǎn)生危害。最常見的損害是接觸性皮炎,發(fā)病率較高,過敏性強者會發(fā)生濕疹。

  目前歐盟已經(jīng)下達鎳禁止令,于2016年底前徹底執(zhí)行,取代的方案是采用高氮無鎳的鉻錳鉬鋼,這恰是MIM技術(shù)的強項。

  相信不用到明年,這個材料如合作日常生活與工業(yè)應用的金屬零件,應該是明星級的材料,MIM廠要提早準備了!高氮無鎳的不銹鋼配方目前還是巴斯夫的專利,專利保護期也即將過期,應該可以讓市場放大吧。   銅與黃銅、鈦與鈦合金

  金屬類的應用具備無導磁性,對于3C產(chǎn)品是很好的材料,由其MIM技術(shù)關注點在于經(jīng)濟又實惠,銅合金應該是一個很好的選項,可惜的是過去銅合金的燒結(jié)很少人關注,主要在于水暖器材類的銅合金可以經(jīng)過壓鑄(Die Casting)實現(xiàn),純銅的燒結(jié)不是一般燒結(jié)爐可以做到,必須采用壓力大于一大氣壓以上的高壓燒結(jié)爐,不是一般工廠可以設置的,主要是銅(及其合金)的蒸汽壓低,還沒有到達燒結(jié)溫度汽化就相當嚴重,除了爐壁容易污染外,產(chǎn)品很容易燒不致密。

  PIM International 雜志2015第一期報導,全世界MIM/PM粉末消耗最大還是中國大陸地區(qū)和臺灣地區(qū),但顯然只有偏重在熱管和散熱片,以及小部分的青銅自潤軸承與過濾器,對于銅與銅合金的MIM產(chǎn)品,還有待開發(fā)。通常,這種材料要寄望蘋果電腦的采用才有快速身價上揚的機會。

  鈦和鈦合金則一直是明星材料,只不過價格過高,粉末來源受到限制,因此工業(yè)應用都局限在航空扣具,特殊零件,以及醫(yī)療器械和植入物,少部分用來做可穿戴產(chǎn)品,卻因為鈦的外觀很容易灰化導制裝飾不夠好看,很多以不銹鋼拋光加以上PVD錆黑色來說是鈦合金,那只有表面薄薄一層的鈦化物,不足以稱為鈦合金。我們也期待市場的開拓與無鎳不銹鋼的時代來臨,高強度和相對低比重的鈦有其優(yōu)異的機械與人體親合性能,來期待MIM鈦零件的上市吧!

  光、電、磁不分家,功能性金屬與陶瓷來襲

  2017年起被討論最多、最神秘又最熱門的,相信就是功能性材料,由于眾多特殊的應用,相關的材料如各種有色金屬合金、功能陶瓷等等。舉例如鈷鉻鉬合金(CoCrMo)或是鈷鐵(Hiper Co)的軟磁材料,陶瓷可就更是五花八門。

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