CN102814500A - 一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，包括步骤一,将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末按质量比10～12：100混合并制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；步骤二，将-200目～+325目不锈钢粉末、-100目～+200目的不锈钢粉末和-325目～+400目的不锈钢粉末合批，并混合得原料粉；步骤三，将原料粉加入产品成型模具进行压制成毛坯，毛坯密度7.15～7.3g/cm3；步骤四，对毛坯进行真空烧结；之后经后处理工序生产出合格的产品。本发明能够改善不锈钢粉末的压缩性能、提高了不锈钢制品的生坯密度，而且能够在保证烧结尺寸和性能稳定下实现高密度烧结。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金技术领域，尤其涉及一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法。
背景技术
现有粉末冶金压制不锈钢制品生产中采用的原料粉多为-100目粉末,但由于不锈钢原料粉中难压制的合金元素含量较高，比如不锈钢原料粉中常见含量比较高Cr和Ni等合金元素的Cr，以及根据材料的不同还可能含有的Mo、Sn、Cu等其它元素，如316L不锈钢,含有Cr、C、Si、 Ni、Mn、Mo、P、S等元素，因此不锈钢粉末的压制性能和烧结工艺因成分不同而存在一定的差异，现有不锈钢原料粉的松装密度可达到3.0g/㎝3，但其压缩性能在压制压力600Mpa只为6.35g/㎝3左右，同时现有的粉末冶金压制不锈钢制品生产的毛坯真空烧结中，不仅容易造成产品的氧化，烧结尺寸和性能稳定性差，而且产品的烧结稳定性差，所生产的不锈钢压制制品成品密度高的仅达到6.8g/㎝3左右，以上问题限制了现有粉末冶金压制不锈钢制品的生产工艺，使得按现有粉末冶金压制不锈钢制品的生产工艺很难生产出高密度的不锈钢压制制品，影响了高密度的不锈钢压制制品的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供了一种能够改善不锈钢粉末的压缩性能、提高了不锈钢制品的生坯密度，而且能够在保证烧结尺寸和性能稳定下实现高密度烧结的用不锈钢粉末生产高密度制品的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于包括步骤：
步骤一，向粒度为-400目～+500目不锈钢粉末中添加粘结剂，添加比例按质量比粘结剂：-400目～+500目不锈钢粉末为10～12：100，将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末混合并制粒，制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤二，向-200目～+325目不锈钢粉末中添加粒度为-100目～+200目的不锈钢粉末和粒度为-325目～+400目的不锈钢粉末，并混合得原料粉，原料粉中-100目～+200的不锈钢粉末质量百分含量为10～20%、-325目～+400目的不锈钢粉末质量百分含量为25～35%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤三，将原料粉加入产品成型模具，然后进行压制成毛坯，压制毛坯的密度7.15～7.3g/cm3；压制压力可采用700～1100MPa，模架可以采用常用的上二下三式，即二个上模冲和三个下模冲相互配合的方式；
步骤四，对毛坯进行真空烧结，可以采用常用的真空脱脂烧结炉按常规操作，只是采用阶段升温方式：150～210分钟内升温至600℃，80～120分钟内升温至800℃，80～120分钟内升温至1050℃，100～140分钟内升温至1250℃～1350℃，之后在1250℃～1350℃保温40～60分钟。
经过真空烧结后，进入后处理工序，生产出密度要求合格的产品。
在不锈钢粉末冶金中，原料粉中各粉末的粒度和配比对不锈钢粉末的压缩性和流动性，以及原料粉单位压制力和原料粉充填型腔的能力有着重要的影响，过细的原料粉可改善压缩性，但却降低了流动性和原料粉充填型腔的能力并影响了原料粉单位压制力，而本发明采用的将粒度为-400目～+500目不锈钢粉末重新配制后与其它粒度的不锈钢粉末配比，不仅改善了烧结性能，而且可以显著提高制品的密度，同时极大的减少了原料粉中各粉末因配比而出现的偏析，而且使用时无需添加任何润滑剂；因此制备的原料粉不仅改善了压缩性、保证了合适的原料粉单位压制力，同时保证了原料粉的流动性和原料粉充填型腔的能力，满足了产品的成形工艺性能，同时，本发明的烧结工序采用逐步升温的方式，可稳定烧结并提高了不锈钢制品的密度，在保证烧结尺寸和性能稳定下实现了高密度烧结。
其中，所述步骤二原料粉中，-100目～+200目的不锈钢粉末质量百分含量为15%，-325目～+400目的不锈钢粉末的质量百分含量为30%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末。
所述步骤二中，所述原料粉过80目筛筛选。
上述方案可进一步优化了原料粉中各粉末的粒度和配比，从而进一步改善了原料粉的压缩性和烧结性能、保证合适的原料粉单位压制力，保证原料粉的流动性和原料粉充填型腔的能力，满足了产品的成形工艺性能，提高了生坯的密度。
所述粘结剂为蜡。可以采用合成蜡如常用的E-209。
所述步骤四中，对毛坯进行真空烧结，180分钟内升温至600℃，100分钟内升温至800℃，100分钟内升温至1050℃，120分钟内升温至1280℃，之后在1280℃保温50分钟。
所述步骤三中对毛坯进行真空烧结时，在升温中过程中温度≤600℃时，在抽真空的同时充入氮气，氮气充入5m3/小时。这样充入的氮气可以将融化的粘结剂蜡在抽真空的同时抽出，同时也达到了防止氧化的保护作用。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
实施例一
一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，采用316L不锈钢，包括步骤：
步骤一，向粒度为-400目～+500目不锈钢粉末中添加粘结剂，添加比例按质量比粘结剂合成蜡E-209：-400目～+500目不锈钢粉末为11：100，将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末混合并制粒，制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤二，向-200目～+325目不锈钢粉末中添加粒度为-100目～+200目的不锈钢粉末和粒度为-325目～+400目的不锈钢粉末，并混合得原料粉，之后原料粉过80目筛筛选；原料粉中-100目～+200目的不锈钢粉末质量百分含量为15%、-325目～+400目的不锈钢粉末质量百分含量为30%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤三，将原料粉加入产品成型模具，然后进行压制成毛坯，压制毛坯的密度7.2g/cm3；
步骤四，对毛坯进行真空烧结，对毛坯进行真空烧结，180分钟内升温至600℃，100分钟内升温至800℃，100分钟内升温至1050℃，120分钟内升温至1280℃，之后在1280℃保温50分钟。对毛坯进行真空烧结同时时，在升温中温度600℃前，在抽真空的同时充入氮气，氮气充入5 m3/小时。
经后处理工序后，生产出密度为7.43g/cm3的产品。
实施例二
一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，采用304L不锈钢包括步骤：
步骤一，向粒度为-400目～+500目不锈钢粉末中添加粘结剂，添加比例按质量比粘结剂合成蜡E-209：-400目～+500目不锈钢粉末为10：100，将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末混合并制粒，制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤二，向-200目～+325目不锈钢粉末中添加粒度为-100目～+200目的不锈钢粉末和粒度为-325目～+400目的不锈钢粉末，并混合得原料粉，之后原料粉过80目筛筛选；原料粉中-100目～+200目的不锈钢粉末质量百分含量为15%、-325目～+400目的不锈钢粉末质量百分含量为35%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤三，将原料粉加入产品成型模具，然后进行压制成毛坯，压制毛坯的密度7.15g/cm3；
步骤四，对毛坯进行真空烧结，对毛坯进行真空烧结，150分钟内升温至600℃，120分钟内升温至800℃，120分钟内升温至1050℃，120分钟内升温至1250℃，之后在1250℃保温60分钟。对毛坯进行真空烧结同时时，在升温中温度550℃前，在抽真空的同时充入氮气，氮气充入5 m3/小时。
经后处理工序后，生产出密度为7.38g/cm3的产品。
实施例三
一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于包括步骤：
步骤一，向粒度为-400目～+500目不锈钢粉末中添加粘结剂，添加比例按质量比粘结剂合成蜡E-209：-400目～+500目不锈钢粉末为12：100，将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末混合并制粒，制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤二，向-200目～+325目不锈钢粉末中添加粒度为-100目～+200目的不锈钢粉末和粒度为-325目～+400目的不锈钢粉末，并混合得原料粉，之后原料粉过80目筛筛选；原料粉中-100目～+200目的不锈钢粉末质量百分含量为10%、-325目～+400目的不锈钢粉末质量百分含量为30%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤三，将原料粉加入产品成型模具，然后进行压制成毛坯，压制毛坯的密度7.3g/cm3；
步骤四，对毛坯进行真空烧结，对毛坯进行真空烧结，210分钟内升温至600℃，80分钟内升温至800℃，80分钟内升温至1050℃，140分钟内升温至1350℃，之后在1350℃保温40分钟。对毛坯进行真空烧结同时时，在升温中温度600℃之前，在抽真空的同时充入氮气，氮气充入5 m3/小时。
经后处理工序后，生产出密度为7.41g/cm3的产品。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于包括步骤：
步骤一，向粒度为-400目～+500目不锈钢粉末中添加粘结剂，添加比例按质量比粘结剂：-400目～+500目不锈钢粉末为10～12：100，将粘结剂与-400目～+500目不锈钢粉末混合并制粒，制得粒度为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤二，向-200目～+325目不锈钢粉末中添加粒度为-100目～+200目的不锈钢粉末和粒度为-325目～+400目的不锈钢粉末，并混合得原料粉，原料粉中-100目～+200的不锈钢粉末质量百分含量为10～20%、-325目～+400目的不锈钢粉末质量百分含量为25～35%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末；
步骤三，将原料粉加入产品成型模具，然后进行压制成毛坯，压制毛坯的密度7.15～7.3g/cm3；
步骤四，对毛坯进行真空烧结，150～210分钟内升温至600℃，80～120分钟内升温至800℃，80～120分钟内升温至1050℃，100～140分钟内升温至1250℃～1350℃，之后在1250℃～1350℃保温40～60分钟。
2.如权利要求1所述的一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于：所述步骤二原料粉中，-100目～+200目的不锈钢粉末质量百分含量为15%，-325目～+400目的不锈钢粉末的质量百分含量为30%，其余为-200目～+325目不锈钢粉末。
3.如权利要求1所述的一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述原料粉过80目筛筛选。
4.如权利要求1所述的一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于：所述粘结剂为蜡。
5.如权利要求1所述的一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于：所述步骤四中，对毛坯进行真空烧结，180分钟内升温至600℃，100分钟内升温至800℃，100分钟内升温至1050℃，120分钟内升温至1280℃，之后在1280℃保温50分钟。
6.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种用不锈钢粉末生产高密度制品的方法，其特征在于：所述步骤三中对毛坯进行真空烧结时，在升温中温度≤600℃时，在抽真空的同时充入氮气，氮气充入5m3/小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jiang Zhenhua Inventor after: Wang Zhijie Inventor after: Sheng Wujie Inventor after: Wang Qian Inventor after: Wang Mingfei Inventor after: Zhang Xuelong Inventor after: Wang Feng Inventor before: Wang Chungang Inventor before: Wang Dong |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG CHUNGANG WANG DONG TO: JIANG ZHENHUA WANG ZHIJIE SHENG WUJIE WANG QIAN WANG MINGFEI ZHANG XUELONG WANG FENG |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method of producing high density products with stainless steel powder Effective date of registration: 20210507 Granted publication date: 20140409 Pledgee: Weifang Chengxin Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG DINGCHENG NEW MATERIALS Co.,Ltd. Registration number: Y2021980003320 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20220920 Granted publication date: 20140409 |
|
| PP01 | Preservation of patent right |