CN105149589A

CN105149589A - 金属粉末冶金工件的注塑成型工艺

Info

Publication number: CN105149589A
Application number: CN201510676124.6A
Authority: CN
Inventors: 杨云霖
Original assignee: ZHONGSHAN YAOWEI POWDER ELEMENT CO LTD
Current assignee: ZHONGSHAN YAOWEI POWDER ELEMENT CO LTD
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明公开了一种金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，包括以下步骤：步骤1：注射成形，将金属粉末和有机粘结剂组成的混合物经过注塑成形机注射成形为注射坯；步骤2：脱除有机粘结剂，通过化学或者热分解的方法将注射坯中的有机粘结剂脱除；步骤3：烧结，将注射坯烧结；步骤4：淬火，在900～1000℃时，在CO₂的氛围中淬火1.5～2.5小时；步骤5：回火，在150～250℃时，回火1～2小时。本发明的目的在于提供一种表面硬度高的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺。

Description

金属粉末冶金工件的注塑成型工艺

技术领域

本发明涉及一种金属粉末冶金领域，特别是一种金属粉末冶金工件的注塑成型工艺。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。

现有技术中，经过注塑成型的工件经过脱脂，烧制后存在硬度差的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种表面硬度高的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺。

本发明提供的技术方案为：一种金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，包括以下步骤：

步骤1：注射成形，将金属粉末和有机粘结剂组成的混合物经过注塑成形机注射成形为注射坯；

步骤2：脱除有机粘结剂，通过化学或者热分解的方法将注射坯中的有机粘结剂脱除；

步骤3：烧结，将注射坯烧结；

步骤4：淬火，在900～1000℃时，在CO₂的氛围中淬火1.5～2.5小时；

步骤5：回火，在150～250℃时，回火1～2小时。

在上述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺中，所述的金属粉末和有机粘结剂的重量比为：80～89：11～20。

金属注射成型的有机粘结剂的选择是多样的，一般由具有烯烃类热塑性弹性体、石蜡、硬脂酸等组成，如专利200810121842.7所记载的粘结剂。对此，本发明不做过多限制。

在上述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺中，所述的金属粉末由铁、镍、碳组成，其中，100重量份金属粉末中，镍7.75～8.25重量份、碳0.3～0.4重量份、余量铁。

在上述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺中，所述的步骤3中的烧结分为升温段和降温段；

在115～125min内由0℃升温至390～410℃，然后保温55～60min；

在55～65min内由390～410℃升温至590～610℃，然后保温55～65min；

在55～65min内由590～610℃升温至890～910℃，然后保温25～35min；

在55～65min内由890～910℃升温至1090～1110℃，然后保温55～65min；

在85～95min内由1090～1110℃升温至1250～1270℃，然后保温115～125min；

降温段具体为：在355～365min内由1250～1270℃降温至440～460℃；

然后在175～185min内由440～460℃降至为常温状态温度。

本发明的有益效果如下：

1、可以制造出形状相对复杂的金属零件。

2、材料利用高达99.5％，水口材料可以再次利用,这里所述的水口材料是指将熔融的材料注入到有效模腔时，需要经过浇口和流道，残留在浇口和流道里的材料凝固后成型物。

3、一次成形，只需经过烧结和热处理，无加工或极少加工

4、完成品的最终的合格率95％以上，比同行业高出15-25％。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

步骤1：注射成形，将金属粉末和有机粘结剂组成的混合物经过注塑成形机注射成形为注射坯；其中，金属粉末由铁、镍、碳组成，每100重量份的金属中，镍:7.75份、碳0.3份、余量铁，有机粘结剂具体为高分子材料，金属粉末和有机粘结剂的重量比例为80：20。

步骤2：脱除有机粘结剂，通过热分解的方法将注射坯中的有机粘结剂脱除；

脱脂的温度为110±10℃，时间660min，硝酸泵转速70转/分钟；脱脂氮气流量2.5～3.0m3/h、吹净氮气流量2.5～3.0m3/h，硝酸浓度98％摩尔百分数；

具体来说，是将产品用碳板摆放整齐装进炉里，利用硝酸蒸汽作为催化剂脱除坯件内部的粘接剂。利用氮气把高分子材料从坯件内部排出。再燃烧气体对排出物进行燃烧，整个坯件内部被催化剂穿透脱脂完毕。

第一步：将待催化脱脂的产品摆放在催化脱脂炉内，关闭炉门，往炉腔内通入氮气，排气口点火燃烧

第二步：通过计量泵向炉腔内通入气态硝酸，硝酸被汽化，在硝酸的催化作用下产品中有机粘结剂从产品中脱除分解成甲醛气体并通过氮气排出炉腔，甲醛气体在排气口燃烧，生成水和二氧化碳，排出去；

第三步：结束所述第二步催化脱脂后停止向所述炉腔内注酸，所述炉腔内中的废气和残留由氮气排出来，脱脂完成

更为具体来说：第一步、冲洗：将待催化脱脂的产品摆放在催化脱脂炉内，关闭炉门，往炉腔内通入加压的氮气，然后再向燃烧室中通入压缩空气和石油气，点火燃烧，在排气口处形成负压，述炉腔内的空气在氮气压力和排气口负压的作用下被排出所述炉腔；第二步、催化：通过计量泵向炉腔内通入气态硝酸，硝酸被汽化，在硝酸的催化作用下，产品中的有机粘结剂中的聚甲醛链段分解成甲醛气体，甲醛气体在所述燃烧室内与空气燃烧，生成水和二氧化碳，排出去；第三步、冲洗：结束所述第二步催化脱脂后停止向所述炉腔内注酸，所述炉腔内中的废气由氮气排出来；

步骤3：烧结，将注射坯烧结，烧结温度如下。

步骤4：淬火，在900-1000℃时，在CO₂的氛围中淬火2小时；

步骤5：回火，在150-250℃时，回火1.5小时。得到成品。

实施例2

步骤1：注射成形，将金属粉末和有机粘结剂组成的混合物经过注塑成形机注射成形为注射坯；其中，金属粉末由铁、镍、碳组成，每100重量份的金属中，镍:8.25份、碳0.3份、余量铁，有机粘结剂具体为高分子材料，金属粉末和有机粘结剂的重量比例为89：11。

步骤2：脱除有机粘结剂，通过热分解的方法将注射坯中的有机粘结剂脱除；具体方法如实施例1；

步骤3：烧结，将注射坯烧结，烧结温度如下。

步骤4：淬火，在900-1000℃时，在CO₂的氛围中淬火2.5小时；

步骤5：回火，在150-250℃时，回火1小时。得到成品。

实施例3

步骤1：注射成形，将金属粉末和有机粘结剂组成的混合物经过注塑成形机注射成形为注射坯；其中，金属粉末由铁、镍、碳组成，每100重量份的金属中，镍:8份、碳0.35份、余量铁，有机粘结剂具体为高分子材料，金属粉末和有机粘结剂的重量比例为85：15。

步骤2：脱除有机粘结剂，通过热分解的方法将注射坯中的有机粘结剂脱除；具体方法如实施例1。

步骤3：烧结，将注射坯烧结，烧结温度如下。

步骤4：淬火，在900-1000℃时，在CO₂的氛围中淬火1.5小时；

步骤5：回火，在150-250℃时，回火2小时。得到成品。

检测分析

测试实施例1所制备的工件的尺寸和硬度，尺寸采用游标卡尺测量。

设计尺寸为20.906mm，5次平行测试所得的数据为20.902、20.903、20.9、20.901、20.9。

设计硬度为HRC40±4，采用洛氏硬度机5次平行测试所得的数据为40、39、40、39、40；

采用本发明所制得的工件精度和尺寸精确度高，适用于各种形状的工件的制备。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤3：烧结，将注射坯烧结；

步骤5：回火，在150～250℃时，回火1～2小时。

2.根据权利要求1所述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，其特征在于：所述的金属粉末和有机粘结剂的重量比为：80～89：11～20。

3.根据权利要求1所述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，其特征在于：所述的金属粉末由铁、镍、碳组成，其中，100重量份金属粉末中，镍7.75～8.25重量份、碳0.3～0.4重量份、余量铁。

4.根据权利要求1所述的金属粉末冶金工件的注塑成型工艺，其特征在于：所述的步骤3中的烧结分为升温段和降温段；

其中升温段具体为：在115～125min内由0℃升温至390～410℃，然后保温55～60min；

然后在175～185min内由440～460℃降至为常温状态温度。