CN106346007A - 一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法 - Google Patents

一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属粉末注射成型技术领域，尤其涉及一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法，将金属粉末81％～96％、流动改性剂0.1％～4％、增韧相容剂0.2％～4％以及高分子聚合物3.6％～11％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得。加入增韧相容剂，提高金属粉末与其他组分的界面结合力，并能提高金属粉末注射成型喂料的韧性，使在后续的脱模、搬动转移工序中不易碎裂。

Description

一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属粉末注射成型技术领域，尤其涉及一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法。
背景技术
目前，金属粉末注射成型技术(Metal Injection Molding，简称MIM技术)是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确的将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
图1展示了金属粉末注射成型技术的工艺流程，其中将金属粉末和粘结剂掺混、混炼均匀后制成的粒子，称为喂料。喂料的性能是整个粉末注射成型的关键，它影响金属粉末注射成型的成败以及最终产品的密度及其它性能，因此喂料的研制成为近几年来的行业热点之一。申请号为CN201010574711.1的中国专利，其技术是使用烯烃类弹性体、石蜡或巴西蜡、聚乙烯或聚丙烯、硬脂酸等与金属粉末通过捏合机和双螺杆挤出机混炼、制料，得到所需的喂料。申请号为CN201410441386.X的中国专利中，喂料的制备步骤如下：①高聚物粉碎至同无机粉同一粒径级；②无机粉加热；③将高聚物粉加入热的无机粉中；④挤出机造粒。所用高聚物为K树脂、POM、PP、HDPE、EVA、PS等中的一种以上，增容剂为石蜡，增塑剂为聚丙烯蜡，另外还加入表面活性剂如聚丙烯酰胺。申请号为CN201510008151.6的中国专利，所用的粘结剂由下列物质组成：液体石蜡、固体石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、高分子聚合物和表面活性剂组成。以上专利技术虽可制成一定性能的喂料，但喂料韧性差，在金属粉末注射成型的顶出脱模环节，容易被顶裂或顶碎，这对制造过程的成品率影响很大；又因产品脆性高，在转移搬运过程中也容易碰碎。
因此，有必要提供一种新的金属粉末注射成型喂料，具有良好的韧性，在后续的脱模、搬动转移工序中不易破碎。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了一种新的金属粉末注射成型喂料，具有良好的韧性，在后续的脱模、搬动转移工序中不易破碎。
本发明的目的之二是提供了一种制备金属粉末注射成型喂料的方法，该金属粉末注射成型喂料具有良好的韧性，在后续的脱模、搬动转移工序中不易破碎。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种金属粉末注射成型喂料，以质量分数计，包括金属粉末81％～96％，流动改性剂0.1％～4％，增韧相容剂0.2％～4％以及高分子聚合物3.6％～11％。
较佳地，所述金属粉末由大粒径金属粉末和小粒径金属粉末组成，所述大粒径金属粉末的粒径为10μm～100μm，所述小粒径金属粉末的粒径为1μm～10μm。不同粒径的金属粉末复配，小粒径金属粒子可填充到大粒径金属粒子之间的空隙，使金属粒子接触面积大、产品致密性高，烧结后产品的相对密度高、机械性能好。金属粉末可为任何金属，根据需要选择，在此不作限制。
较佳地，所述金属粉末中大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为6:4～9:1。
较佳地，所述流动改性剂为石蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物蜡中的一种或多种的混合物。
较佳地，所述增韧相容剂为烯烃弹性体接枝物或乙烯-丙烯酸酯类共聚物中的一种。
较佳地，所述烯烃弹性体接枝物的接枝单体为顺丁烯二酸酐、丙烯酸(酯)或甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述烯烃弹性体接枝物的弹性体基体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯-乙烯共聚物中的一种或多种的混合物。
较佳地，所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物或乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种的混合物。
较佳地，所述高分子聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物或乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种的混合物。
本发明还提供一种制备所述金属粉末注射成型喂料的方法，具体为：将金属粉末、流动改性剂、增韧相容剂以及高分子聚合物投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得。
本发明在金属粉末注射成型喂料中加入了增韧相容剂，提高了金属粉末与其他组分的界面结合力，并能提高金属粉末注射成型喂料的韧性，使在后续的脱模、搬动转移工序中不易碎裂。
附图说明
图1为现有技术金属粉末注射成型的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下面将结合具体实施例及实验来详尽说明。
金属粉末可选任何金属，为了便于产品的性能测试，将各实施例及对比例的金属粉末选为同一种金属。
实施例1：按质量分数计，将Fe粉81％(大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为6:4)、硬脂酸4％、乙烯-辛烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐4％以及聚乙烯11％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
实施例2：按质量分数计，将Fe粉96％(大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为9:1)、硬脂酸0.2％、乙烯-丁烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐0.2％以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3.6％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
实施例3：按质量分数计，将Fe粉90％(大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为7:3)、硬脂酸0.1％、乙烯-丁烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯1.9％以及乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物8％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
实施例4：按质量分数计，将Fe粉85％(大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为8:2)、硬脂酸3％、丙烯-乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3.5％以及乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物8.5％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
对比例1：按质量分数计，将大粒径Fe粉85％、硬脂酸4％以及聚乙烯11％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
对比例2：按质量分数计，将小粒径Fe粉88.5％、硬脂酸3％以及聚乙烯8.5％投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得金属粉末注射成型喂料。
以上各实施例和对比例的金属粉末注射成型喂料用同一台注塑机分别注塑相同形状的十个制品，每个实施例的十个制品又分别分为两组，一组用于做跌落试验，一组移至烧结炉中在相同条件下烧结得最终的制品，然后对比测试最终制品的性能，结果如下表1。
表1实施例及对比例的制品的性能测试
处理 跌落试验 烧结后的相对密度 烧结后的机械性能
实施例1 跌落后无裂痕 97.6％ 优
实施例2 跌落后无裂痕 98.1％ 优
实施例3 跌落后无裂痕 98.8％ 优
实施例4 跌落后无裂痕 98.6％ 优
对比例1 碎裂 90.2％ 劣
对比例2 碎裂 94.4％ 一般
通过上述试验可知，不同粒径的金属粉末复配，小粒径金属粒子可填充到大粒径金属粒子之间的空隙，使金属粒子接触面积大、产品致密性高，烧结后产品的相对密度高、机械性能好。在金属粉末注射成型喂料中加入增韧相容剂，可提高金属粉末与其他组分的界面结合力，并能提高金属粉末注射成型喂料的韧性，使在后续的脱模、搬动转移工序中不易碎裂
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种金属粉末注射成型喂料，其特征在于：以质量分数计，包括：
金属粉末：81％～96％；
流动改性剂：0.1％～4％；
增韧相容剂：0.2％～4％；以及
高分子聚合物：3.6％～11％。
2.如权利要求1所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述金属粉末由大粒径金属粉末和小粒径金属粉末组成，所述大粒径金属粉末的粒径为10μm～100μm，所述小粒径金属粉末的粒径为1μm～10μm。
3.如权利要求2所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述金属粉末中大粒径金属粉末与小粒径金属粉末的配比为6:4～9:1。
4.如权利要求1所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述流动改性剂为石蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物蜡中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求1所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述增韧相容剂为烯烃弹性体接枝物或乙烯-丙烯酸酯类共聚物中的一种。
6.如权利要求5所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述烯烃弹性体接枝物的接枝单体为顺丁烯二酸酐、丙烯酸(酯)或甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述烯烃弹性体接枝物的弹性体基体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯-乙烯共聚物中的一种或多种的混合物。
7.如权利要求5所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物或乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种的混合物。
8.如权利要求1所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于：所述高分子聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物或乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种的混合物。
9.制备如权利要求1～8任一项所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于，将金属粉末、流动改性剂、增韧相容剂以及高分子聚合物投入到高速混合机、捏合机中混合均匀或投入到密炼机中密炼均匀后，再用双螺杆挤出机熔融挤出造粒而得。
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