CN102026752A - 净成形或近净成形粉末等静压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供由金属粉末制造净成形部件或近净成形部件的方法，包括：制造具有精确尺寸的型芯，该精确尺寸对应于要在成品部件中形成的内孔的尺寸，该内孔的长度至少为750毫米；将型芯支承在模具型腔中；用金属粉末填充模具型腔；对粉末进行等静压成型，随后移走型芯材料。该模具可以是独立模具如管罐体或喷涂层，它在将粉末聚结成预成型坯的初始步骤后被移走，预成型坯随后被封装在合适的壳体中。型芯是由随后能通过化学刻蚀去除的材料如铜制成的金属型芯。金属型芯可涂覆有这样的材料，其提供扩散阻隔层来防止型芯材料在热等静压过程中通过原子扩散而扩散到正固结的粉末中。

Description

净成形或近净成形粉末等静压方法
技术领域
本发明涉及应用于金属和/或金属陶瓷/MMC(金属基复合材料)粉末的净成形或近净成形粉末等静压技术。
本发明特别但不仅仅涉及在由硬质耐磨材料制成的部件中形成相当长的且尤其是长于750毫米的内孔。
背景技术
这类部件可通过热等静压(HIP)法制造，但在成品上通过机加工形成内孔是非常困难的。可以艰难地加工出短到如10毫米的直孔。
本发明的发明人认为，在某些情况下设置沿约2米长部件的纵向延伸的、具有精确尺寸的内孔是有利的，该部件最好通过由粉末通过热等静压成型来制造，从而提供耐磨性能。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种由金属粉末制造净成形或近净成形部件的方法，该方法包括制造具有精确尺寸的型芯，该精确尺寸对应于要在成品部件中形成的内孔的尺寸，该内孔的长度为至少750毫米；将该型芯支撑在模具型腔中；用金属粉末填充模具型腔；对粉末进行等静压成型，随后移走型芯材料。
众所周知，模具可以是独立的模具，其在将粉末凝聚成预成型坯的初始步骤后被移走，该预成型坯随后被封装在合适的壳体中，该壳体可以是喷涂层或者罐体，或者具有合适的内部形状的罐体可作为模具，该罐体本身在热等静压前被排空。
优选的是，型芯通过多个内模在模具型腔内支承就位，内模的材料由与最终固结的粉末相容。
该型芯可以是由随后能通过化学刻蚀去除的材料制成的金属型芯，该材料优选为铜。化学刻蚀可由电解反应辅助。
在合适的情况下，型芯仅需涂覆有随后能通过刻蚀被去除的材料，以使型芯脱模而随后能被抽出。
金属型芯优选涂覆有合适的材料，这种材料能提供扩散阻隔层来阻止型芯材料在热等静压过程中通过原子扩散而扩散到正固结的粉末中。
本发明能够允许在部件中设置螺旋内孔。
这样的螺旋内孔可被用于各种目的，例如用于传输液体和/或用于容纳电缆或纤维光缆，以提供例如传感器或通信控制系统。
具体实施方式
在一个优选实施例中，例如直径在6毫米到10毫米范围内、长度超过2米的铜棒首先被弯曲成具有所需尺寸的螺旋形，然后该螺旋形铜棒在将粉末填充入壳体之前在该壳体内保持就位。装有粉末、铜棒以及内模的壳体随后利用热等静压法通过固态扩散进行固结。
扩散阻隔层可以是通过气相沉积或高速喷涂施加的Al2O3。作为替代，扩散阻隔层可通过喷涂施加氮化硼水溶液来形成。
在另一个实施例中，例如直径为6毫米到10毫米的预制金属管被填充有陶瓷微粒并且被弯曲成螺旋形，并且在将粉末填充入壳体之前在该壳体内被保持就位。该金属管通过与最终固结粉末相容的内模被保持就位。装有金属和/或金属陶瓷/MMC粉末的整个壳体随后用热等静压法通过固态扩散进行固结。
在固结过程中，金属管可完全扩散结合入已固结部件中，但陶瓷微粒将保持预加工微粒形式，因此可通过振动技术被机械去除，从而留下穿透部件的平整的孔。
实例
本发明可被用于在螺旋型正排量泵的定子体内设置的螺旋凸起中提供一个或多个孔，定子体的长度为约2米或更长。这样的定子体可被用于形成在井下钻孔中使用的线性马达和/或泥浆泵的径向外部。一个或多个孔沿螺旋槽的中心设置，该螺旋槽具有约1米的螺距和关于定子主体轴线的50毫米半径。螺旋凸起通过在芯杆中的多个螺旋槽来限定，该芯杆在压制定子主体的过程中被定位在模具内。

Claims (17)

1.一种由金属粉末制造净成形部件或近净成形部件的方法，包括：制造具有精确尺寸的型芯，该精确尺寸对应于要在成品部件中形成的内孔的尺寸，该内孔的长度至少为750毫米；将该型芯支撑在模具型腔中；用金属粉末填充该模具型腔；对该粉末进行等静压成型，并随后移走型芯材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述模具是独立模具，该独立模具在将粉末聚结成预成型坯的初始步骤后被移走，该预成型坯随后被封装在合适的壳体中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，该壳体是罐体。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，该壳体是喷涂层。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，该型芯通过多个内模在该模具型腔内支承就位，该内模的材料与最终固结的粉末相容。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征是，该型芯是金属型芯，其材料随后能通过化学刻蚀来去除。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，该型芯由铜构成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，该化学刻蚀由电解反应辅助。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征是，该型芯涂覆有能通过刻蚀去除的材料，该方法还包括刻蚀涂层来脱模该型芯且随后抽出该型芯的步骤。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征是，该金属型芯涂覆有这样的材料，该材料提供扩散阻隔层来防止型芯材料在热等静压过程中通过原子扩散而扩散到正固结的粉末中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征是，该扩散阻隔层包括通过气相沉积施加的三氧化二铝。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征是，该扩散阻隔层包括通过高速喷涂施加的三氧化二铝。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征是，该扩散阻隔层通过喷涂施加氮化硼水溶液来形成。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该型芯如此制成，提供直径在6毫米到10毫米范围内且长度超过2米的铜棒，将该铜棒弯曲成具有所需尺寸的螺旋形，然后在用粉末填充壳体之前将螺旋棒在该壳体中保持就位，该壳体封装该粉末、棒以及内模，随后利用热等静压法通过固态扩散来固结粉末。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该型芯如此制成，提供直径为6毫米到10毫米的预制金属管，用陶瓷微粒填充该金属管并将填充完的金属管弯曲成螺旋形，将填充好的螺旋形金属管在用粉末填充壳体之前放置在该壳体中，用与最终固结的粉末相容的内模将该管保持就位，提供封装金属和/或金属陶瓷/金属基复合材料的壳体，随后利用热等静压法通过固态扩散来固结所容纳的材料。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征是，包括通过振动技术机械去除该陶瓷微粒而留下穿过成品部件的平整孔。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法制造的净成形部件或近净成形部件。
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