微型零件加工的材料:不锈钢、钛、黄铜、PEEK等

Micropartz编辑团队 · 发布于 2026年10月28日

一个微型零件的重量往往不到一克,所以材料成本在报价中几乎体现不出来。但材料的选择决定了特征能做多小、哪种公差现实可行、需要多少去毛刺工作,以及会断多少把刀具。本指南比较微型加工零件最常用的金属和塑料,并说明每种材料对公差和成本意味着什么。关于工艺方面,请参阅微铣削与车削的特征尺寸和公差指南。

为什么在微尺度下材料更重要

特征低于1 mm时,三种性能起主导作用。

• 切屑形成。 切屑能干净断开的材料,如易切削黄铜或303不锈钢,可以让小刀具自由切削。发黏的材料,如316L或纯铜,会使切屑缠绕在刀具上并产生涂抹。
• 毛刺形成。 延展性好的材料会把金属推到刀具前方,并在每个出口留下毛刺。在0.3 mm的横孔上,20 μm的毛刺就能堵住孔。
• 刚性和稳定性。 金属在装夹力和切削力下能保持形状。塑料会变形、蠕变,并随温度和湿度改变尺寸。

这就是为什么同一张图纸,用黄铜是常规工作,用钛却很困难。

微型加工用金属

材料	常用牌号	微型加工性	毛刺	个别特征的典型公差	典型用途
易切削黄铜	C36000 (CuZn36Pb3)	极好	少	±0.005 mm	连接器、手表零件、仪表销
铜	C11000, C10100	差,发黏	多	±0.01 mm	电极、射频零件、散热片
不锈钢,易切削	303	好	中等	±0.005 mm	销、接头、通用零件
不锈钢,奥氏体	304, 316, 316L	一般	多	±0.005至±0.01 mm	医疗、食品、流体零件
钛	Grade 2, Grade 5 (Ti-6Al-4V)	一般,发热且磨损大	中等	±0.005至±0.01 mm	植入物、牙科、航空航天
铝	6061-T6, 7075-T6	好	中等至多	±0.005 mm	半导体和光学壳体
工具钢	D2, H13, SKD11	退火态一般,淬硬后很硬	少	±0.005 mm,更严则需磨削	模具镶件、冲头、耐磨件

评级和公差是小零件的一般加工经验,不是规格。

黄铜和铜

黄铜C36000是可加工性的参照点。如果功能允许,应选用这种材料,因为其他所有金属都以它为比较对象。铜则正好相反。纯铜柔软发黏,会粘刀,毛刺很严重。在导电性允许的情况下,碲铜(C14500)的可加工性要好得多。

不锈钢

303含硫,形成断屑的夹杂物。它是最容易做微型加工的不锈钢,但耐腐蚀性较低,通常不被用于植入物。316L是医疗零件的标准材料,植入物常用符合ASTM F138的牌号。它对刀具更苛刻,需要仔细去毛刺。17-4 PH用于强度要求高的场合,在H900或H1025状态下可加工性尚可。

钛

Ti-6Al-4V又称Grade 5,是植入物和高强度小零件的常见选择,植入级采用符合ASTM F136的ELI变体。钛的导热性差,热量集中在切削刃上,会使小刀具迅速磨损。加工厂采用较低的切削速度并更频繁地换刀,这会体现在循环时间上。Grade 2是工业纯钛,较软、较黏,毛刺更多。

铝

6061-T6和7075-T6切削快,尺寸保持好,所以铝在半导体、光学和电子产品壳体中很受欢迎。微尺度下的主要问题是薄边的毛刺,以及成品零件搬运时容易受损。阳极氧化每个表面会增加几微米,所以严格的特征需要在图纸上留出余量。

工具钢

D2、H13和SKD11要么在退火态加工后再淬硬,要么用特殊刀具在硬态下加工。淬火可能使薄的微型特征变形。对于淬硬零件的最严公差,加工厂用磨削、线切割或硬铣削来完成。

微型加工用塑料

塑料	稳定性	小特征的典型公差	说明
PEEK	同类中最好	±0.01 mm,个别特征±0.005 mm	有生物相容等级,耐高温,优先选用退火坯料
POM(聚甲醛,Delrin)	好	±0.01至±0.02 mm	切削干净,低摩擦
PTFE	差,会蠕变	±0.02至±0.05 mm	柔软,随装夹和温度变化
PEI(Ultem)	好	±0.01 mm	刚性好,非晶态,适合绝缘件
PMMA	一般	±0.02 mm	光学零件,小特征上易开裂

小零件的典型值,不是保证。

塑料随温度的膨胀远大于金属,大约是钢的5到10倍。在25 °C下测量的PTFE零件,在20 °C时可能超差。塑料在加工后还会因内应力释放而松弛。良好的做法是使用退火坯料、分阶段加工,并在零件稳定后再测量。

较少见的材料

有些微型零件需要常规清单以外的材料。这些材料在小尺度下也可加工,但有经验的加工厂较少,因此会缩小供应商的选择范围。

• 镍钛诺(镍钛合金)。 因其超弹性和形状记忆而用于医疗器械。它加工硬化快,刀具磨损快,常用激光或线切割而非铣削来切割。热输入会改变其相变温度,所以加工厂需要加以控制。
• 贵金属。 金、铂和铂铱合金出现在医疗电极、连接器和手表零件中。它们柔软发黏,材料成本也变得可观。由于切屑和料头有废料价值,加工厂通常会单独核算。
• 钨和钨合金。 密度高而硬,用于辐射屏蔽、配重和电极。可用硬质合金刀具低速加工,常以磨削或电火花加工收尾。
• 铍铜。 用于弹簧和接触件。可加工性好,但粉尘和切屑对健康有害,所以只有具备相应管控措施的加工厂才会处理。
• 陶瓷和玻璃。 氧化铝、氧化锆和熔融石英通常不像金属那样切削。它们通过磨削、研磨、激光加工,或在烧结前的素坯状态下加工。请将其视为与微型CNC加工不同的供应链。

材料	典型工艺	供应商范围
镍钛诺	激光切割、线切割、谨慎铣削	专业厂家
铂铱合金、金	走心机车削、微铣削	专业厂家,有材料处理规定
钨合金	低速车削和铣削、磨削	中等
铍铜	走心机车削、有粉尘控制的铣削	受安全要求限制
氧化铝、氧化锆	磨削、素坯加工、激光	另有陶瓷供应商

便于参考的典型做法。

如果您的零件使用上述材料之一,请在RFQ的第一行说明。这样可以排除大部分报价后又拒绝的加工厂。

将材料与公差和成本匹配

考虑材料的一个有用方式,是看一个综合了循环时间、刀具磨损和去毛刺工作量的系数。

材料	相对加工工作量(黄铜 = 1.0)
黄铜 C36000	1.0
铝 6061	1.1至1.3
不锈钢 303	1.5至2
POM	1.2至1.5
PEEK	1.5至2
不锈钢 316L	2至3
钛 Grade 5	2.5至4
淬硬工具钢	3至5

小零件的示意性比例,不是价目表。实际成本取决于几何形状、公差和数量。

假设的例子:一根传感器销出于习惯被设计成316L。其功能只需要中等的耐腐蚀性,且不接触人体。改用303后,在保持直径±0.005 mm的同时,加工工作量和去毛刺量明显降低。对植入物来说,不允许同样的替换,符合ASTM F138的316L的额外成本只是产品的一部分。

如何在RFQ中指定材料

1. 牌号和标准。 写“符合ASTM F136的Ti-6Al-4V ELI”,而不是“钛”。
2. 状态。 退火、T6、H900,或加工后淬硬到指定的HRC。
3. 形态。 磨光棒料、冷拔棒料、板材或圆棒,以及走心机加工所需的直径公差。
4. 证书。 可追溯到炉号或批次的材料证书,医疗和航空航天常有此要求。
5. 认可的来源。 如果您的质量体系要求特定的钢厂或经销商,请一开始就说明。
6. 表面处理。 钝化、阳极氧化、电解抛光或涂层,以及厚度余量。

微型零件加工采购指南说明了材料如何融入一份完整RFQ的其余部分,而微型零件测量指南则介绍了塑料为什么在检测时需要格外小心。

下一步

常用牌号和公差汇总在公差与材料参考中。当您确定了材料和最严公差后,请发送RFQ。Micropartz会将其匹配给最多3家已在微尺度上加工该材料的加工厂,并在24个工作小时内回复。

常见问题

参考的标准与资料

• ASTM F138, Wrought 18Cr-14Ni-2.5Mo Stainless Steel Bar and Wire for Surgical Implants (UNS S31673)
• ASTM F136, Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI Alloy for Surgical Implant Applications
• ASTM B16, Free-Cutting Brass Rod, Bar and Shapes for Use in Screw Machines
• Wikipedia: Ti-6Al-4V

本指南中的数值是供参考的典型值。真实的数值由图纸、材料证书和匹配的加工厂决定。

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