CN105290392A - 一种304l不锈钢金属粉末注射成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种304L不锈钢金属粉末注射成形方法，包括将304L不锈钢粉末与粘结剂混炼制粒制成喂料、注射成形制备坯件、催化脱脂以及负压脱脂、真空内烧和强制冷却的三段式气氛工艺烧结等步骤。本发明获得的304L不锈钢零件尺寸精度高、表面精度高、无毛刺现象，并且本发明避免了溶剂脱脂和热脱脂的复杂工艺，生产效率高、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及金属注射成形技术领域，具体涉及一种304L不锈钢金属粉末注射成形方法。
背景技术
金属粉末注射成形(MetalInjectionMolding，MIM)是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。它是在传统粉末冶金技术基础上，创造性地结合了塑料工业的注射成形技术而发展起来的一门新兴成形技术。MIM可以生产形状十分复杂的零件，可最大限度地制得最终形状的零件而无须后续机加工或只需用最少量的机加工，适合大批量生产，生产效率高。
粉末注射成形不锈钢具有很好的耐蚀性，广泛应用于机械、化工、船舶、汽车、仪器仪表等行业。专利201110164890.6公开了一种光通讯组件座一次性成形工艺，介绍了304不锈钢的注射成形工艺，但采用的是溶剂脱脂和热脱脂，其脱脂过程比较复杂，脱脂速度慢，脱脂产品易产生缺陷、变形，且产品的尺寸精度和表面精度不够理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种304L不锈钢金属粉末注射成形方法，能够获得较高尺寸精度和表面精度的304L不锈钢零件，无须后续机加工，并且生产成本低。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种304L不锈钢金属粉末注射成形方法，包括以下步骤：
(1)将304L不锈钢粉末与粘结剂进行混炼后在造粒机上制粒，制成喂料；
(2)将步骤(1)得到的喂料加入注射成形机内注射成形，制备出坯件；
(3)将步骤(2)得到的坯件置于催化脱脂炉内用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，硝酸气体通入速率为1.6～2.5L/h，氮气通入速率为2～2.5L/h，脱脂温度为100～130℃，脱脂时间为3～6h，得到脱脂坯；
(4)将步骤(3)得到的脱脂坯置于真空烧结炉内进行气氛工艺烧结，所述气氛工艺烧结依次分为负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段；负压脱脂阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为2.7×103～4.3×103Pa，通入流量为25～35L/h的氮气，以2～6℃/min的升温速率升温至1000～1100℃，保温90～120min；真空内烧阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为0.92～4.1Pa，通入流量为20～28L/h的氩气，以5～10℃/min升温速率升温至1350～1370℃，保温120～240min；强制冷却阶段的工艺参数为：通入流量为20～28L/h的氩气，以3～5℃/min的降温速率降温至室温；制得304L不锈钢零件。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，粘结剂的组分及重量百分比为：聚甲醛86％～91％，高密度聚乙烯4％～8％，聚丙烯2％～5％，石蜡3％～5％。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，304L不锈钢粉末的平均粒度为9～11μm。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，304L不锈钢粉末与粘结剂的体积比为1∶2～1∶4。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，混炼温度为165～195℃，混炼时间为1.5～2h。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(2)中，注射温度为160～190℃，注射压力为60～127MPa，模温为112～125℃。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(3)中，脱脂坯的脱脂率为7.2％～7.3％。
本发明的有益效果在于：
本发明将304L不锈钢粉末与粘结剂注射成形的坯件先用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，再进行三段式的气氛工艺烧结，最终获得的304L不锈钢零件尺寸精度高、表面精度高、无毛刺现象，并且本发明避免了溶剂脱脂和热脱脂的复杂工艺，生产效率高、生产成本低。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的304L不锈钢金属粉末注射成形方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
304L为低碳不锈钢材料，以下实施例使用的304L不锈钢粉末由石家庄利德粉末材料有限公司生产，304L不锈钢粉末的平均粒度为9～11μm。
实施例1
实施例1的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量百分比配制粘结剂：聚甲醛86％，高密度聚乙烯8％，聚丙烯2％，石蜡4％；将304L不锈钢粉末与粘结剂按照1∶2的体积比进行混炼，混炼温度为170℃，混炼时间为1.5h，然后在造粒机上制粒，制成喂料；
(2)将步骤(1)得到的喂料加入注射成形机内注射成形，注射温度为160℃，注射压力为70MPa，模温为120℃，制备出坯件；
(3)将步骤(2)得到的坯件置于催化脱脂炉内用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，硝酸气体通入速率为1.6L/h，氮气通入速率为2L/h，脱脂温度为100℃，脱脂时间为6h，得到脱脂坯，脱脂坯的脱脂率为7.2％；
(4)将步骤(3)得到的脱脂坯置于真空烧结炉内进行气氛工艺烧结，所述气氛工艺烧结依次分为负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段；负压脱脂阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为3.0×103Pa，通入流量为25L/h的氮气，以2℃/min的升温速率升温至1000℃，保温120min；真空内烧阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为0.95Pa，通入流量为20L/h的氩气，以5℃/min升温速率升温至1350℃，保温240min；强制冷却阶段的工艺参数为：通入流量为20L/h的氩气，以3℃/min的降温速率降温至室温；制得304L不锈钢零件。
实施例2
实施例2的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量百分比配制粘结剂：聚甲醛89％，高密度聚乙烯5％，聚丙烯2％，石蜡4％；将304L不锈钢粉末与粘结剂按照1∶3的体积比进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为1.8h，然后在造粒机上制粒，制成喂料；
(2)将步骤(1)得到的喂料加入注射成形机内注射成形，注射温度为180℃，注射压力为100MPa，模温为120℃，制备出坯件；
(3)将步骤(2)得到的坯件置于催化脱脂炉内用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，硝酸气体通入速率为2L/h，氮气通入速率为2.3L/h，脱脂温度为120℃，脱脂时间为4h，得到脱脂坯，脱脂坯的脱脂率为7.3％；
(4)将步骤(3)得到的脱脂坯置于真空烧结炉内进行气氛工艺烧结，所述气氛工艺烧结依次分为负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段；负压脱脂阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为3.5×103Pa，通入流量为30L/h的氮气，以4℃/min的升温速率升温至1100℃，保温100min；真空内烧阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为2.0Pa，通入流量为25L/h的氩气，以8℃/min升温速率升温至1360℃，保温200min；强制冷却阶段的工艺参数为：通入流量为25L/h的氩气，以4℃/min的降温速率降温至室温；制得304L不锈钢零件。
实施例3
实施例3的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量百分比配制粘结剂：聚甲醛91％，高密度聚乙烯4％，聚丙烯2％，石蜡3％；将304L不锈钢粉末与粘结剂按照1∶4的体积比进行混炼，混炼温度为195℃，混炼时间为1.5h，然后在造粒机上制粒，制成喂料；
(2)将步骤(1)得到的喂料加入注射成形机内注射成形，注射温度为190℃，注射压力为120MPa，模温为125℃，制备出坯件；
(3)将步骤(2)得到的坯件置于催化脱脂炉内用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，硝酸气体通入速率为2.5L/h，氮气通入速率为2.5L/h，脱脂温度为130℃，脱脂时间为3h，得到脱脂坯，脱脂坯的脱脂率为7.2％；
(4)将步骤(3)得到的脱脂坯置于真空烧结炉内进行气氛工艺烧结，所述气氛工艺烧结依次分为负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段；负压脱脂阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为4.2×103Pa，通入流量为35L/h的氮气，以6℃/min的升温速率升温至1100℃，保温90min；真空内烧阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为4.1Pa，通入流量为28L/h的氩气，以10℃/min升温速率升温至1370℃，保温120min；强制冷却阶段的工艺参数为：通入流量为28L/h的氩气，以5℃/min的降温速率降温至室温；制得304L不锈钢零件。
实施例1-3制得的304L不锈钢零件尺寸精度高、表面精度高、无毛刺现象，具体检测结果如下：
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将304L不锈钢粉末与粘结剂进行混炼后在造粒机上制粒，制成喂料；
（2）将步骤（1）得到的喂料加入注射成形机内注射成形，制备出坯件；
（3）将步骤（2）得到的坯件置于催化脱脂炉内用硝酸气体做催化剂进行催化脱脂，硝酸气体通入速率为1.6~2.5L/h，氮气通入速率为2~2.5L/h，脱脂温度为100~130℃，脱脂时间为3~6h，得到脱脂坯；
（4）将步骤（3）得到的脱脂坯置于真空烧结炉内进行气氛工艺烧结，所述气氛工艺烧结依次分为负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段；负压脱脂阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为2.7×103~4.3×103Pa，通入流量为25~35L/h的氮气，以2~6℃/min的升温速率升温至1000~1100℃，保温90~120min；真空内烧阶段的工艺参数为：真空烧结炉内真空值为0.92~4.1Pa，通入流量为20~28L/h的氩气，以5~10℃/min升温速率升温至1350~1370℃，保温120~240min；强制冷却阶段的工艺参数为：通入流量为20~28L/h的氩气，以3~5℃/min的降温速率降温至室温；制得304L不锈钢零件。
2.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（1）中，粘结剂的组分及重量百分比为：聚甲醛86%~91%，高密度聚乙烯4%~8%，聚丙烯2%~5%，石蜡3%~5%。
3.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（1）中，304L不锈钢粉末的平均粒度为9~11μm。
4.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（1）中，304L不锈钢粉末与粘结剂的体积比为1：2~1：4。
5.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（1）中，混炼温度为165~195℃，混炼时间为1.5~2h。
6.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（2）中，注射温度为160~190℃，注射压力为60~127MPa，模温为112~125℃。
7.根据权利要求1所述的304L不锈钢金属粉末注射成形方法，其特征在于：所述步骤（3）中，脱脂坯的脱脂率为7.2%~7.3%。
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