CN111250694A - 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件 - Google Patents

高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件 Download PDF

Info

Publication number
CN111250694A
CN111250694A CN202010154524.1A CN202010154524A CN111250694A CN 111250694 A CN111250694 A CN 111250694A CN 202010154524 A CN202010154524 A CN 202010154524A CN 111250694 A CN111250694 A CN 111250694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
injection molding
metal
molding method
heat treatment
feed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010154524.1A
Other languages
English (en)
Inventor
莫畏
吕永虎
王战华
顾道敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Ailijia Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Ailijia Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Ailijia Material Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Ailijia Material Technology Co Ltd
Priority to CN202010154524.1A priority Critical patent/CN111250694A/zh
Publication of CN111250694A publication Critical patent/CN111250694A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/103—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing an organic binding agent comprising a mixture of, or obtained by reaction of, two or more components other than a solvent or a lubricating agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021—Removal of binder or filler
    • B22F3/1025—Removal of binder or filler not by heating only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0824—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，该方法包括如下步骤：准备合金粉末作为原料粉末；将原料粉末与粘结剂按一定比例进行混合；密炼后经造粒机挤出造粒得到喂料颗粒；喂料颗粒经注射成型获得金属零件生坯；零件生坯进行催化脱脂、烧结、热处理，最后使零件获得所需的高强高韧机械性能。本发明还公开了一种由上述注射成型方法制作而成的金属转轴零件。本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件，有巨大的经济效益。

Description

高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件
技术领域
本发明涉及金属粉末注射成型技术领域，特别是涉及了一种高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件。
背景技术
对于三维形状复杂，且又要求高强高韧性能的金属零件，使用传统的切削方法对高强钢板进行加工，刀具磨损快，成本高，效率低。特别是应用于3C行业的零部件，往往有许多细小的沟槽、扣位，切削刀具难以加工出来。
粉末注射成型技术是融合了塑料注塑成型与金属或陶瓷粉末冶金技术而发展起来的一门技术。注射成型突破了传统粉末冶金的成形限制，在三维复杂形状零件的大批量生产方面有着极高的成本优势，且其产品尺寸精度高，在各个领域都有着广泛的应用。
粉末注射成型技术可以实现三维形状复杂金属零件的制备，但是现有粉末注射成型工艺制成的金属零件很难达到高强高韧的性能。例如，要求高强高韧性能的金属转轴零件，其通常要求所制备的零件屈服强度大于1300MPa，延伸率大于5%。
因此，如何提高粉末注射成形的形状复杂金属制品的强度和韧性是行业内的技术难题。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提供一种高强高韧金属零件的注射成型方法，包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；
S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；
S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；
S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。
作为进一步改善的方案，所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：
S11，将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；
S12，所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。
作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。
作为进一步改善的方案，在步骤S2中，所述密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2.5小时；所述密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。
作为进一步改善的方案，在步骤S3中，所述注射成型的注射温度为175～220度，注射压力为75~145MPa，模具温度为80~140度。
作为进一步改善的方案，在步骤S4中，所述催化脱脂的温度为90～120度，通入发烟硝酸或者草酸，发烟硝酸或者草酸的通入量为1g/min~5g/min，通入时间1~6小时。
作为进一步改善的方案，在步骤S5中，所述烧结工艺如下：
先以每分钟1~5度的速率从室温升至600~800度，保温60~180分钟；
再以每分钟1~3度的速率从600~800度升温至1200~1300度，保温90~240分钟；
然后随炉冷却。
作为进一步改善的方案，在步骤S5中，烧结过程全程通入氩气进行保护。
作为进一步改善的方案，在步骤S6中，所述热处理工艺包括：
将烧结件在热处理炉升温至820～900度，保温15~120分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
将固溶热处理后的零件升温至450~550度，保温2~6小时；然后取出空冷，完成时效热处理。
本发明还提供了一种金属转轴零件，所述金属转轴零件由如上任一项所述的注射成型方法制作而成，所述金属转轴零件的屈服强度大于1350MPa，延伸率大于6%。
本发明具有如下有益效果：
本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件。本申清可使用固有的粉末注射成形产线，在不增加新的设备的条件下，进行批量化的工业生产，具有巨大的经济效益。
具体实施方式
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
本发明提供了一种高强高韧金属零件的注射成型方法，包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍（Ni），17%～18%；钴（Co），8.5%～9.5%；钼（Mo），4.5%～5.0%；余量为铁（Fe）；
S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按一定比例进行混合，优选的，原料粉末与粘结剂的体积比为1:1~13:7；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到2～3mm长度的柱状喂料颗粒；
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；
S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；
S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。
传统的金属加工方法制备高强高韧、三维复杂性能的零件时，由于材料屈服强度和硬度高，在刀具的选择上要求较高，加工时损刀严重，进刀量小，效率低下；而且材料韧性较好，在切削时容易粘刀，且会导致毛边清理不净，需要大量的后处理工序来达到需要的精度要求。再者，高强高韧钢的型材价格较贵，切削加工需要浪费大量的边角料，导致零件成本升高。本申请制备方法针对不易使用传统金属加工方法制作的具有三维复杂形状的高强高韧金属零件，提供了一种简单技术路线，效率高，成本相对低廉，适合用于短时间大批量制备具有高强高韧性能的复杂三维形状的零部件。本申请S51可使用固有的粉末注射成形产线，在不增加新的设备的条件下，进行批量化的工业生产，具有巨大的经济效益。
合金粉末-原料粉末中各元素的配比，对最终合金零件的性能非常重要，本申请的原料粉末中各元素的配比，可以形成中间相析出强化。成分中的镍（Ni）和钼（Mo）元素在热处理时能够以片状的Ni3Mo形式在晶界析出，钴（Co）能加强Ni3Mo的硬化作用，由于不是借助碳化物来强化金属基体，所以材料在获得高强度的同时依然能够保持一定的延伸率。
原料粉末的粒度大小对最终零件的物理和力学性能有影响，如果原料粉末的粒度大于45um，比表面积小，那么会造成后续烧结活性差，烧结密度低，所制备得到的零件就会孔隙率高、力学性能较差；本申请的原料粉末粒度小于45um，比表面积大，表面能高，烧结活性高，就可以在较低的烧结温度下获得较高的烧结密度，而且能避免高温烧结时晶粒长大。
2～3mm长度的喂料颗粒，在注射成型时更容易均匀进料，稳定注塑。但是，喂料颗粒的大小还可以进行适当调整，并不以此为限。
本发明一较佳实施例中，在步骤S1中原料粉末的制备方法包括：
S11，按以下质量百分比将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；
S12，钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒-合金粉末；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。
在步骤S11中，例如，可将金属元素锭子在高频感应炉的熔化坩埚里熔融。
本发明实施例中，在步骤S2中，粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。
本发明实施例中，粘结剂的成分为融流动性好的热塑性塑料，有利于提高喂料的流动性，并保证后续注射成型件的尺寸精度。
本发明一较佳实施例中，在步骤S2中，密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2.5小时；密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。
本发明一较佳实施例中，在步骤S3中，喂料颗粒用注塑机在一定的温度和剪切速率下填充模具型腔，以获得所需零件的生坯。优选的，注射成型的注射温度为175~220度，注射压力为75~145MPa，模具温度为80~140度。
本发明实施例中，在步骤S4中，金属零件生坯在专用的脱脂设备-催化脱脂炉中进行催化脱脂，以去除其中的塑料成份；所述催化脱脂的温度为90~120度，催化脱脂时通入发烟硝酸或者草酸，发烟硝酸或者草酸的通入量为1g/min~5g/min，通入时间1~6小时。在发烟硝酸或草酸分子与高温的作用下，生坯中的高分子粘结剂受催化发生裂解反应，直接升华排走；在此过程中，脱出超过75%~90%的粘结剂，获得多孔状的脱脂坯。
本发明一较佳实施例中，烧结工艺如下：
S51：先以每分钟1~5度的速率从室温升至600~800度，保温60~180分钟；
S52：再以每分钟1~3度的速率从600~800度升温至1200~1300度，保温90~240分钟；
S53：然后随炉冷却。
石墨加热的真空炉中，金属粉末经过原子间的迁移扩散，形成冶金结合，脱脂坯也均匀收缩，获得具有均匀成分的金属零件。
作为优选的实施方案，在步骤S5中，烧结过程全程通入高纯度（>99.995%）的氩气进行保护。
本申请具体实施例，烧结工艺分为步骤S51和步骤S52两段进行加热。第一段工艺步骤S51是将脱脂后剩余在金属零件生坯中的粘结剂脱出，因为步骤S4的催化脱脂工艺能够脱出金属零件生坯中的大部分粘结剂，但是仍会有部分粘结剂残存。
本申请具体实施例的步骤S51是从室温加热到600~800度并保温一段时间，此时粉末还没有开始真正烧结，只是通过搭桥效应保持开始生坯的形状；步骤S4的催化脱脂工艺虽然能够脱出金属零件生坯中的大部分粘结剂，但是仍会有部分粘结剂残存，催化脱脂后残留在金属零件生坯里面的粘结剂成分，在步骤S51的600~800度的温度下可以受热分解，并在烧结炉里变成气体排出。
如果不在600~800度的低温设置一次保温，样品一直升温到粉末的烧结温度如1200~1300度并直接烧结，那么此时粉末已经开始形成烧结颈，一些开孔开始闭合，这时残留的粘结剂气化后被封在孔隙里，在更高的温度裂解成碳和氧熔入金属基体，形成一定数量的碳化物和氧化物，影响材料的最终性能。
完全脱脂后，本申请具体实施例的步骤S52是在1200~1300温度下进行真正烧结并使金属零件生坯的内部结构更加紧密。
因此本申请的二段加热工艺可以避免剩余粘结剂残留在零件内影响性能，并保证烧结完成之后获得更高性能的烧结件。
本发明一较佳实施例中，在步骤S6中，所述热处理工艺包括：
将烧结件在热处理炉升温至820~900度，保温15~120分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
再将固溶热处理后的零件升温至450~550度，保温2~6小时；然后取出空冷，完成时效热处理。在热处理过程中，部分中间相在晶界析出，增加晶格滑移时的阻力，最终获得所需力学性能的高强高韧金属零件。
本申请还提供了一种金属转轴零件，其特征在于，所述金属转轴零件由上述任一项的注射成型方法制作而成，所制成的金属转轴零件的屈服强度大于1350MPa，延伸率大于6%。
下面以金属转轴零件为例，通过具体实施例对本发明的注射成型方法进行进一步说明。
实施例1
实施例1的高强高韧金属转轴零件的注射成型方法，包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：
S11，按以下质量百分比将金属元素锭子（铸锭）在高频感应炉的熔化坩埚里熔化成钢液：镍，17.2%；钴， 9.08%；钼，4.8%；余量为铁；
S12，钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒-合金粉末；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出0～45um粒度范围的粉末作为原料粉末；
最后所获得的原料粉末（合金粉末）中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17.2%；钴， 9.08%；钼，4.8%；余量为铁。
S2，喂料制备：
将原料粉末与粘结剂按60%：40%比例进行混合；其中，粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM： 90%；PP：7%；SA：3%。
然后加入密炼机中进行密炼，密炼温度为200度，密炼时间2小时；
密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒,获得可直接用于注塑成型的喂料颗粒。
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，设定注射成型的注射温度为195度，注射压力为100MPa，模具温度为120度；喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入转轴零件模具型腔，经过10秒冷却之后，开模顶出，获得转轴零件生坯；
S4，催化脱脂：将转轴零件生坯平放在氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉中进行催化脱脂，催化脱脂的温度为110度，催化脱脂时通入发烟硝酸，发烟硝酸的通入量为3.5g/min，通入时间2小时。
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴零件生坯连同氧化铝陶瓷承烧板一起放入石墨加热的真空炉中进行烧结，烧结工艺如下：先以每分钟5度的速率从室温升至600度，保温120分钟；再以每分钟3度的速率从600度升温至1300度，保温180分钟；然后随炉冷却。烧结过程全程通入高纯度的氩气进行保护，最后获得转轴零件的烧结件。
S6，热处理：
将烧结件在热处理炉升温至820度，保温15分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
再将固溶热处理后的零件升温至480度，保温3小时；然后取出空冷，完成时效热处理，最终获得屈服强度1350MPa，延伸率6%的高强高韧转轴零件。
实施例2
实施例2的高强高韧金属转轴零件的注射成型方法，包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：
S11，按以下质量百分比将金属元素锭子（铸锭）在高频感应炉的熔化坩埚里熔化成钢液：镍，18%；钴， 8.5%；钼，4.5%；余量为铁；
S12，钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒-合金粉末；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出0～45um粒度范围的粉末作为原料粉末；
S2，喂料制备：
将原料粉末与粘结剂按50%：50%比例进行混合；其中，粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM： 90%；PP：7%；SA：3%。
然后加入密炼机中进行密炼，所述密炼温度为180度，密炼时间2.5小时；
密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒,获得可直接用于注塑成型的喂料颗粒。
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，设定注射成型的注射温度为175度，注射压力为145MPa，模具温度为80度；
喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入转轴零件模具型腔，经过10秒冷却之后，开模顶出，获得转轴零件生坯；
S4，催化脱脂：将转轴零件生坯平放在氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉中进行催化脱脂，所述催化脱脂的温度为90度，催化脱脂时通入草酸，草酸的通入量为1g/min，通入时间6小时。
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴零件生坯连同氧化铝陶瓷承烧板一起放入石墨加热的真空炉中进行烧结，烧结工艺如下：
先以每分钟1度的速率从室温升至800度，保温60分钟；
再以每分钟1度的速率从800度升温至1200度，保温240分钟；
然后随炉冷却；
烧结过程全程通入高纯度的氩气进行保护，最后获得转轴零件的烧结件。
S6，热处理：
将烧结件在热处理炉升温至900度，保温30分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
将固溶热处理后的零件升温至450度，保温6小时；然后取出空冷，完成时效热处理。
最终获得屈服强度1350MPa，延伸率6%的高强高韧转轴零件。
实施例3
实施例3的高强高韧金属转轴零件的注射成型方法，包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：
S11，按以下质量百分比将金属元素锭子（铸锭）在高频感应炉的熔化坩埚里熔化成钢液：镍，17%；钴， 9.5%；钼， 5.0%；余量为铁；
S12，钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒-合金粉末；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出0～45um粒度范围的粉末作为原料粉末；
最后所获得的原料粉末（合金粉末）中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%；钴， 9.5%；钼， 5.0%；余量为铁；
S2，喂料制备：
将原料粉末与粘结剂按65%：35%比例进行混合；其中，粘结剂的成分及质量百分比分别为： POM： 87%；PP：8%；SA：5%；
然后加入密炼机中进行密炼，所述密炼温度为220度，密炼时间1.5小时；
密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒,获得可直接用于注塑成型的喂料颗粒。
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，设定注射成型的注射温度为220度，注射压力为75MPa，模具温度为140度；
喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入转轴零件模具型腔，经过10秒冷却之后，开模顶出，获得转轴零件生坯；
S4，催化脱脂：将转轴零件生坯平放在氧化铝陶瓷板上，放入催化脱脂炉中进行催化脱脂，所述催化脱脂的温度为120度，通入发烟硝酸，发烟硝酸的通入量为5g/min，通入时间1小时。
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴零件生坯连同氧化铝陶瓷承烧板一起放入石墨加热的真空炉中进行烧结，烧结工艺如下：
先以每分钟3度的速率从室温升至600度，保温180分钟；
再以每分钟2度的速率从700度升温至1250度，保温90分钟；
然后随炉冷却；
烧结过程全程通入高纯度的氩气进行保护，最后获得转轴零件的烧结件。
S6，热处理：
将烧结件在热处理炉升温至850度，保温120分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
将固溶热处理后的零件升温至550度，保温2小时；然后取出空冷，完成时效热处理。
最终获得屈服强度1350MPa，延伸率6%的高强高韧转轴零件。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高强高韧金属零件的注射成型方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1， 获得原料粉末：准备0～45um粒度范围的合金粉末作为原料粉末；所述合金粉末中的具体金属元素及质量百分比分别为：镍，17%～18%；钴，8.5%～9.5%；钼，4.5%～5.0%；余量为铁；
S2，喂料制备：将原料粉末与粘结剂按1:1~13:7的体积比进行混合；然后加入密炼机中进行密炼；密炼后混合均匀的膏状喂料经造粒机挤出造粒，得到喂料颗粒；
S3，注射成型：将步骤S2获得的喂料颗粒加入注塑机料斗，喂料颗粒经过螺杆塑化之后挤入零件模具中，获得金属零件生坯；
S4，催化脱脂：将金属零件生坯放入催化脱脂炉中进行催化脱脂；
S5，烧结：将催化脱脂好的转轴生坯放入石墨加热的真空炉中进行烧结，最后获得金属零件的烧结件；
S6，热处理：将烧结件进行热处理，使零件获得所需的高强高韧机械性能。
2.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述步骤S1中原料粉末的制备方法包括：
S11，将金属元素锭子（铸锭）熔化成钢液；
S12，所述钢液在喷雾制粉设备中通过小孔流出；在小孔下部喷嘴喷出高压水流和气流，将经过小孔的钢液破碎成极细的颗粒；
S13，所述极细的颗粒通过气流分级，筛分出相应粒度范围的粉末作为原料粉末。
3.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S2中，所述粘结剂的成分及质量百分比分别为：POM：70%~90%；PP：3%~8%；SA：1%~5%。
4.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S2中，所述密炼温度为180～220度，密炼时间1.5~2.5小时；所述密炼后混合均匀的膏状喂料移入造粒机，造粒机的螺杆将逐渐冷却的喂料通过模头挤出，旋转刀片将条状喂料切成2～3mm长度的圆柱状颗粒。
5.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S3中，所述注射成型的注射温度为175～220度，注射压力为75~145MPa，模具温度为80~140度。
6.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S4中，所述催化脱脂的温度为90～120度，通入发烟硝酸或者草酸，发烟硝酸或者草酸的通入量为1g/min~5g/min，通入时间1~6小时。
7.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S5中，所述烧结工艺如下：
先以每分钟1~5度的速率从室温升至600~800度，保温60~180分钟；
再以每分钟1~3度的速率从600~800度升温至1200~1300度，保温90~240分钟；
然后随炉冷却。
8.根据权利要求7所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S5中，烧结过程全程通入氩气进行保护。
9.根据权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，在步骤S6中，所述热处理工艺包括：
将烧结件在热处理炉升温至820～900度，保温15~120分钟；然后开炉门将零件移入水中冷却，完成固溶热处理；
将固溶热处理后的零件升温至450~550度，保温2~6小时；然后取出空冷，完成时效热处理。
10.一种金属转轴零件，其特征在于，所述金属转轴零件由权利要求1~9任一项的注射成型方法制作而成，所述金属转轴零件的屈服强度大于1350MPa，延伸率大于6%。
CN202010154524.1A 2020-03-08 2020-03-08 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件 Pending CN111250694A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010154524.1A CN111250694A (zh) 2020-03-08 2020-03-08 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010154524.1A CN111250694A (zh) 2020-03-08 2020-03-08 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111250694A true CN111250694A (zh) 2020-06-09

Family

ID=70947652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010154524.1A Pending CN111250694A (zh) 2020-03-08 2020-03-08 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111250694A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774570A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 一种金属注塑成型用粉末材料和加工方法
CN111926250A (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法
CN112011731A (zh) * 2020-07-23 2020-12-01 深圳艾利门特科技有限公司 一种耐磨合金及其制备方法
CN113501720A (zh) * 2021-08-05 2021-10-15 苏州中耀科技有限公司 一种零部件快速粉末成型方法
CN113909473A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 深圳艾利佳材料科技有限公司 一种利用mim与激光切割结合制成微孔零件的制造方法
CN115121802A (zh) * 2022-07-20 2022-09-30 深圳艾利佳材料科技有限公司 基于高温合金金属零件注射成形的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1178722A (en) * 1966-01-25 1970-01-21 Akira Oka Process for the production of Dense Sintered Metal Bodies
CN103981436A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 海安县鹰球粉末冶金有限公司 金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢及其制造方法
CN105108154A (zh) * 2015-09-21 2015-12-02 深圳艾利门特科技有限公司 一种利用粉末注射成形技术制备异形复杂零件的方法
CN105537595A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 上海富驰高科技有限公司 一种无磁17-4ph不锈钢零件的mim制造工艺
CN108907212A (zh) * 2018-08-01 2018-11-30 湖南菲德克材料科技有限公司 一种基于注射成型制备马氏体时效钢的方法
CN109249026A (zh) * 2018-11-12 2019-01-22 深圳艾利佳材料科技有限公司 一种用粉末挤出轧制的成型工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1178722A (en) * 1966-01-25 1970-01-21 Akira Oka Process for the production of Dense Sintered Metal Bodies
CN103981436A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 海安县鹰球粉末冶金有限公司 金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢及其制造方法
CN105108154A (zh) * 2015-09-21 2015-12-02 深圳艾利门特科技有限公司 一种利用粉末注射成形技术制备异形复杂零件的方法
CN105537595A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 上海富驰高科技有限公司 一种无磁17-4ph不锈钢零件的mim制造工艺
CN108907212A (zh) * 2018-08-01 2018-11-30 湖南菲德克材料科技有限公司 一种基于注射成型制备马氏体时效钢的方法
CN109249026A (zh) * 2018-11-12 2019-01-22 深圳艾利佳材料科技有限公司 一种用粉末挤出轧制的成型工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
穆阿姆梅尔•科驰等: "《微制造-微型产品的设计与制造》", 31 January 2017 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774570A (zh) * 2020-07-15 2020-10-16 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 一种金属注塑成型用粉末材料和加工方法
CN111926250A (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法
CN112011731A (zh) * 2020-07-23 2020-12-01 深圳艾利门特科技有限公司 一种耐磨合金及其制备方法
CN111926250B (zh) * 2020-07-23 2022-03-29 深圳艾利门特科技有限公司 一种高碳高强度耐磨合金及其制备方法
CN113501720A (zh) * 2021-08-05 2021-10-15 苏州中耀科技有限公司 一种零部件快速粉末成型方法
CN113909473A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 深圳艾利佳材料科技有限公司 一种利用mim与激光切割结合制成微孔零件的制造方法
CN115121802A (zh) * 2022-07-20 2022-09-30 深圳艾利佳材料科技有限公司 基于高温合金金属零件注射成形的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111250694A (zh) 高强高韧金属零件的注射成型方法及金属转轴零件
CN105081330B (zh) 一种大长径比的超细晶硬质合金台阶状棒材及制备方法
CN111570802B (zh) 一种超薄金属基金刚石切割片的3d打印制作工艺
CN100581690C (zh) 注射成形制备高铌钛铝合金零部件的方法
CN1290652C (zh) 一种制备复杂形状和高尺寸精度钨零部件的方法
KR100768700B1 (ko) 금속사출성형법을 이용한 합금 부품의 제조방법 및합금부품
CN105478776A (zh) 一种低温烧结制备高致密度纯钨制品的方法
CN105499574A (zh) 一种制备孔隙均匀异型多孔钨制品的方法
EP4194579A1 (en) Fe-mn-al-c lightweight steel and preparation method therefor, terminal, steel structure, and electronic device
CN109112347B (zh) 一种高强高导铜铬锆合金及其制备方法
CN114042917A (zh) 一种微米级钛合金制品的制备方法
CN109226742B (zh) 一种超细硬质合金注射成型喂料的制备方法
US6555051B1 (en) Method for producing sintered body
CN111558904A (zh) 一种金属陶瓷结合剂cbn砂轮的3d打印制作工艺
CN112251646A (zh) 内生纳米复合陶瓷颗粒的钛合金粉体及其制备方法和应用
CN111451506A (zh) 一种金属陶瓷结合剂cbn超薄切割片的3d打印制作工艺
CN106756168B (zh) 一种基于碳热还原三氧化钼制备Ti(C,N)基金属陶瓷的方法
CN114147225A (zh) 一种热固化实现金属注射成形复杂金属零部件的方法
CN108044122B (zh) 一种Nb-Si基合金空心涡轮叶片的制备方法
CN115710652A (zh) 一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法
CN115338405A (zh) 一种微注射成形铁基小模数齿轮的制备方法
CN115121802A (zh) 基于高温合金金属零件注射成形的制备方法
CN115055674B (zh) 一种适用于增材制造钨钴硬质合金零部件的喂料及其制备方法和应用
EP4036167A1 (en) Binder composition for metal powder injection molding
CN118389902A (zh) 一种注射成形钛合金的控氧方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200609

RJ01 Rejection of invention patent application after publication