CN106541126A - 一种高密度不锈钢粉末的制备方法 - Google Patents

一种高密度不锈钢粉末的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：（1）在粒径≤145μm的不锈钢粉末中加入质量分数为0.08%‑0.25%的润滑剂充分混合；（2）将步骤（1）所得物质加热至70‑90℃；（3）将模具加热至90‑95℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于700‑850MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1200‑1300℃烧结2‑3h，得高密度不锈钢粉末。该制备方法成本低，温压温度低，易于操控，制得的产品生坯密度、生坯强度、烧结密度及烧结后材料的拉伸强度均有显著提高。

Description

一种高密度不锈钢粉末的制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢粉末技术领域，具体涉及一种高密度不锈钢粉末的制备方法。
背景技术
用传统粉末冶金方法生产不锈钢零件的优点是能以较低的成本生产终形或近终形粉末冶金零件，可实现少无切削加工，而缺点是零件密度不高，耐腐蚀性能和力学性能下降。采用等静压制和注射成形等方法生产的不锈钢零件虽然密度较高，但由于工艺复杂，成本昂贵从而使其应用大受限制。现开发成功并已经工业化生产了的温压工艺，既克服了零件密度低的缺点，又具备低成本的优点，是发展起来的粉末冶金先进技术。现有的温压工艺流程主要是将添加有特殊种类的润滑剂和粘结剂的温压粉末加热至150℃左右后，以400-700MPa的压力，在加热到上述温度的模具内压制成形，然后在1120-1260℃烧结后，零件密度可达到7.25-7.4g/cm3。然而上述温压工艺主要以纯铁粉或部分预合金铁基粉末为基础，温压温度比较高，因此能耗高，成本高，在生产过程中对温度要求也比较严格，不易控制。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种高密度不锈钢粉末的制备方法，可有效解决现有技术中对原料要求高，成本和能耗高，并且操作不易控制的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高密度不锈钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的不锈钢粉末中加入质量分数为0.08%-0.25%的润滑剂充分混合；其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱5-10份、甘油8-12份、皂角提取液13-18份、蓖麻油20-25份、菜籽油8-12份、猪油6-10份、吐温-80 2-3份和液体石蜡6-8份；
（2）将步骤（1）所得物质加热至70-90℃；
（3）将模具加热至90-95℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂5-8份、油酸酰胺5-8份、猪油10-15份、松籽油10-15份和南瓜皮提取物6-10份；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于700-850MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1200-1300℃烧结2-3h，得高密度不锈钢粉末。
进一步地，步骤（1）中不锈钢粉末为304L、316L、410L或430L不锈钢粉末。
进一步地，步骤（1）中润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱8份、甘油10份、皂角提取液15份、蓖麻油22份、菜籽油11份、猪油10份、吐温-80 2份和液体石蜡7份。
进一步地，步骤（1）中皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2-3倍重量的水浸泡10-12h，然后再补充皂角1-2倍重量的水，用火熬制4-5h，过滤去渣，再继续熬煮3-4h，过滤去渣，得皂角提取液。
进一步地，步骤（3）中脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂6份、油酸酰胺6份、猪油12份、松籽油12份和南瓜皮提取物9份。
进一步地，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物。
采用上述方法制得的高密度不锈钢粉末。
本发明提供的高密度不锈钢粉末的制备方法，具有以下有益效果：
（1）本发明对温度的精度控制要求相对较低，在低温温压工艺条件下，温压温度可低至70-90℃，变可制备得到高密度不锈钢粉末，其能耗较低，成本低，且低温温压有利于粉末的流动，从而解决了粉末在高温下易结块的缺点。
（2）使用本发明制备的不锈钢粉末产品，生坯密度、生坯强度、烧结密度及烧结后材料的拉伸强度均有显著提高。
（3）制备过程中添加特殊种类的润滑剂对不锈钢粉末的压制成形以及烧结后的密度有很大的影响，其润滑剂中包括酸碱平衡润滑成分、植物油、动物油、植物提取物及其其他润滑成分，其特殊的配方及含量两者结合起来制得的润滑剂使不锈钢粉末在温压温度较低情况下，再经烧结便得到高密度不锈钢粉末产品。
（4）本发明中脱模剂通过特定的成分和含量制备而成，其有助于填料易于脱离模具，脱模剂中含有南瓜皮提取物，即将废弃资源南瓜皮得以充分利用，同时在加热过程中使得填料不粘于模具上。
具体实施方式
实施例1
一种高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的水雾化316L不锈钢粉末中加入质量分数为0.08%的润滑剂充分混合；
其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱5份、甘油8份、皂角提取液13份、蓖麻油20份、菜籽油8份、猪油6份、吐温-80 2份和液体石蜡6份；
皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2倍重量的水浸泡10h，然后再补充皂角2倍重量的水，用火熬制4h，过滤去渣，再继续熬煮3h，过滤去渣，得皂角提取液；
润滑剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌混匀，制得；
（2）将步骤（1）所得物质加热至90℃；
（3）将模具加热至90℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂5份、油酸酰胺5份、猪油10份、松籽油10份和南瓜皮提取物6份；
其中，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物；
脱模剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌均匀，制得；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于700MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1200℃烧结2h，得高密度不锈钢粉末。
本发明制备的不锈钢生坯密度达到7.32g/cm3，比常规冷压生坯密度提高了0.47g/cm3；生坯强度达到39MPa，比冷压提高了56%；烧结密度达到7.71 g/cm3，比冷压提高了0.33g/cm3；材料拉伸强度达到551MPa，比冷压提高了18.5%。
实施例2
一种高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的水雾化304L不锈钢粉末中加入质量分数为0.25%的润滑剂充分混合；
其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱10份、甘油12份、皂角提取液18份、蓖麻油25份、菜籽油12份、猪油10份、吐温-80 3份和液体石蜡8份；
皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角3倍重量的水浸泡12h，然后再补充皂角2倍重量的水，用火熬制5h，过滤去渣，再继续熬煮4h，过滤去渣，得皂角提取液；
润滑剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌混匀，制得；
（2）将步骤（1）所得物质加热至70℃；
（3）将模具加热至90℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂8份、油酸酰胺8份、猪油15份、松籽油15份和南瓜皮提取物10份；
其中，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物；
脱模剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌均匀，制得；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于850MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1300℃烧结3h，得高密度不锈钢粉末。
本发明制备的不锈钢生坯密度达到7.22g/cm3，比常规冷压生坯密度提高了0.39g/cm3；生坯强度达到33MPa，比冷压提高了22%；烧结密度达到7.49 g/cm3，比冷压提高了0.24g/cm3；材料拉伸强度达到525MPa，比冷压提高了10%。
实施例3
一种高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的水雾化410L不锈钢粉末中加入质量分数为0.12%的润滑剂充分混合；
其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱6份、甘油10份、皂角提取液15份、蓖麻油22份、菜籽油9份、猪油8份、吐温-80 2.5份和液体石蜡7份；
皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2.5倍重量的水浸泡11h，然后再补充皂角1.5倍重量的水，用火熬制4.5h，过滤去渣，再继续熬煮3.5h，过滤去渣，得皂角提取液；
润滑剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌混匀，制得；
（2）将步骤（1）所得物质加热至80℃；
（3）将模具加热至92℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂6份、油酸酰胺6份、猪油11份、松籽油11份和南瓜皮提取物7份；
其中，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物；
脱模剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌均匀，制得；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于750MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1250℃烧结2.5h，得高密度不锈钢粉末。
本发明制备的不锈钢生坯密度达到6.98g/cm3，比常规冷压生坯密度提高了0.30g/cm3；生坯强度达到38MPa，比冷压提高了29%；烧结密度达到7.61 g/cm3，比冷压提高了0.28g/cm3；材料拉伸强度达到430MPa，比冷压提高了12%。
实施例4
一种高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的水雾化430L不锈钢粉末中加入质量分数为0.20%的润滑剂充分混合；
其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱9份、甘油11份、皂角提取液17份、蓖麻油23份、菜籽油11份、猪油9份、吐温-80 2.8份和液体石蜡7份；
皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2.5倍重量的水浸泡11h，然后再补充皂角1.5倍重量的水，用火熬制4.5h，过滤去渣，再继续熬煮3.5h，过滤去渣，得皂角提取液；
润滑剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌混匀，制得；
（2）将步骤（1）所得物质加热至85℃；
（3）将模具加热至95℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂7份、油酸酰胺7份、猪油13份、松籽油13份和南瓜皮提取物9份；
其中，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物；
脱模剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌均匀，制得；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于820MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1280℃烧结2.5h，得高密度不锈钢粉末。
本发明制备的不锈钢生坯密度达到6.88g/cm3，比常规冷压生坯密度提高了0.27g/cm3；生坯强度达到37MPa，比冷压提高了16%；烧结密度达到7.51 g/cm3，比冷压提高了0.21g/cm3；材料拉伸强度达到440MPa，比冷压提高了8%。
实施例5
一种高密度不锈钢粉末，其制备方法包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的水雾化316L不锈钢粉末中加入质量分数为0.20%的润滑剂充分混合；
其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱8份、甘油10份、皂角提取液15份、蓖麻油22份、菜籽油11份、猪油10份、吐温-80 2份和液体石蜡7份；
皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2倍重量的水浸泡12h，然后再补充皂角2倍重量的水，用火熬制5h，过滤去渣，再继续熬煮4h，过滤去渣，得皂角提取液；
润滑剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌混匀，制得；
（2）将步骤（1）所得物质加热至90℃；
（3）将模具加热至90℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂6份、油酸酰胺6份、猪油12份、松籽油12份和南瓜皮提取物9份；
其中，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物；
脱模剂的制备过程为：在60℃，将猪油熔化成液体，然后加入剩余物质，搅拌均匀，制得；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于800MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1300℃烧结3h，得高密度不锈钢粉末。
本发明制备的不锈钢生坯密度达到7.39g/cm3，比常规冷压生坯密度提高了0.54g/cm3；生坯强度达到42MPa，比冷压提高了68%；烧结密度达到7.79 g/cm3，比冷压提高了0.41g/cm3；材料拉伸强度达到569MPa，比冷压提高了22.4%。

Claims (7)

1.一种高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在粒径≤145μm的不锈钢粉末中加入质量分数为0.08%-0.25%的润滑剂充分混合；其中，润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱5-10份、甘油8-12份、皂角提取液13-18份、蓖麻油20-25份、菜籽油8-12份、猪油6-10份、吐温-80 2-3份和液体石蜡6-8份；
（2）将步骤（1）所得物质加热至70-90℃；
（3）将模具加热至90-95℃，然后将脱模剂喷涂于模具内腔；脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂5-8份、油酸酰胺5-8份、猪油10-15份、松籽油10-15份和南瓜皮提取物6-10份；
（4）将步骤（2）所得物填充于模腔内，于700-850MPa条件下压制成形，然后在分解氨气氛下，于1200-1300℃烧结2-3h，得高密度不锈钢粉末。
2.根据权利要求1所述的高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，步骤（1）中不锈钢粉末为304L、316L、410L或430L不锈钢粉末。
3.根据权利要求1所述的高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，步骤（1）中润滑剂包括以下重量份的组分：食用碱8份、甘油10份、皂角提取液15份、蓖麻油22份、菜籽油11份、猪油10份、吐温-80 2份和液体石蜡7份。
4.根据权利要求1所述的高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，步骤（1）中皂角提取液通过以下方法制备得到：取皂角干品，切片，然后加入皂角2-3倍重量的水浸泡10-12h，然后再补充皂角1-2倍重量的水，用火熬制4-5h，过滤去渣，再继续熬煮3-4h，过滤去渣，得皂角提取液。
5.根据权利要求1所述的高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，步骤（3）中脱模剂包括以下重量份的组分：硬脂酸锂6份、油酸酰胺6份、猪油12份、松籽油12份和南瓜皮提取物9份。
6.根据权利要求1所述的高密度不锈钢粉末的制备方法，其特征在于，南瓜皮提取物通过以下方法制备得到：将南瓜洗净，削皮得新鲜南瓜皮，然后压榨新鲜南瓜皮，过滤出渣后得南瓜皮提取物。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法制得的高密度不锈钢粉末。
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