CN106541127A - 不锈钢粉末板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢粉末板材，包括以下重量份的组分：1200目不锈钢粉末100～120份、300目不锈钢粉末100～120份、氮化镁20～30份、粗海盐20～30份、纳米氧化铝10～20份、虫胶5～13份、粘合剂10～20份、烧结助剂5～10份和润滑剂5～10份；其制备方法包括以下步骤：(1)按配方将组分加入球磨罐中球磨，再加入纳米氧化铝、虫胶和粘合剂继续球磨，于雾化装置中造粒；(2)将颗粒与烧结助剂和润滑剂混合，模压成型；(3)在分解氨气氛下，将生坯烧结，再于真空烧结炉内烧结，退火，得不锈钢粉末板材。本发明可提升不锈钢板材的烧结密度，抗拉强度等，便于板材的应用。

Description

不锈钢粉末板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢板材生产技术领域，具体涉及一种不锈钢粉末板材及其制备方法。
背景技术
烧结不锈钢具有抗氧化性，抗蚀性，力学性能和抗磨损性能高的特点，生产不锈钢板材又具有成本低廉、可大批量生产和产品精度高等优点，因此，不锈钢板材的应用得到了迅速的发展。但是，用传统方法生产的不锈钢板材由于密度较低，其抗拉强度等机械性能一般都相对较低，其磁性强度也过大，从而使不锈钢板材的应用受到了很大的限制。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种不锈钢粉末板材及其制备方法，其有效解决了现有技术制得的不锈钢板材致密度不够、磁性过大以及抗拉强度不足的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种不锈钢粉末板材，包括以下重量份的组分：
1200目不锈钢粉末100～120份、300目不锈钢粉末100～120份、氮化镁20～30份、粗海盐20～30份、纳米氧化铝10～20份、虫胶5～13份、粘合剂10～20份、烧结助剂5～10份以及润滑剂5～10份；
进一步地，一种不锈钢粉末板材，包括以下重量份的组分：1200目不锈钢粉末108份、300目不锈钢粉末108份、氮化镁26份、粗海盐23份、纳米氧化铝15份、虫胶8份、粘合剂14份、烧结助剂5份以及润滑剂5份。
进一步地，粘合剂为氰基丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、二甲基硅油或硝酸纤维素。
进一步地，烧结助剂包括以下重量份的组分：人造金刚石粉末5～8份、淀粉1～3份、碳酸钙3～5份、乙撑双硬脂酸酰胺1～2.5份和氧化锆5～9份。
进一步地，烧结助剂的制备方法为：按配方将各组分混合，加入球磨罐中，以700～850r/min的转速球磨3～5h，再于喷雾造粒装置中制成粒径为80～100目的颗粒。
进一步地，润滑剂为二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、醋酸锡、三丁基丙炔锡、六正丁基二锡、乙烯基三丁基锡和烯丙基三丁基锡中的两种或两种以上。
上述不锈钢粉末板材的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方将1200目不锈钢粉末、300目不锈钢粉末、氮化镁和粗海盐加入球磨罐中，在500～600r/min的转速球磨5～8h，再加入纳米氧化铝、虫胶和粘合剂继续球磨2～3h，得混合物料，再将混合物料置于雾化装置中，制成粒径为100～150目的颗粒；
(2)将步骤(1)中所得颗粒与烧结助剂和润滑剂混合均匀，置于模压成型机中，于550～700MPa条件下，模压30～40min成型，得生坯；
(3)在分解氨气氛下，将步骤(2)中所得的生坯于1250～1400℃烧结40～70min，再置于真空烧结炉内，于1100～1300℃烧结40～60min，最后退火处理，得不锈钢粉末板材。
进一步地，步骤(3)中烧结过程为：在分解氨气氛，于1340℃烧结60min，再将置于真空烧结炉内，于1280℃烧结45min。
进一步地，步骤(3)中退火处理条件：于1250～1300℃保温2～4h后用水冷却至室温。
本发明的有益效果为：
300目不锈钢粉末之间间隙较大，利用1200目不锈钢粉末填充于300目不锈钢粉末中，在虫胶和粘合剂的作用下，改变了300目不锈钢粉末和1200目不锈钢粉末的表面性能，促进了粉末颗粒的重排，促使1200目不锈钢粉末填充至300目不锈钢粉末的间隙中，提升了生坯的致密度。
虫胶以及粘合剂促进了氮化镁和纳米氧化铝与1200目不锈钢粉末和300目不锈钢粉末之间的融合和粉末颗粒之间的重排，降低了烧结过程中生坯内所形成的封闭气孔数量，有效的提升了不锈钢板材的致密度以及机械强度。
于材料中添加粗海盐可初步降低不锈钢板材的磁性，再经由退火处理，不锈钢板材的磁性即可将至最低，便于板材的应用。
于分解氨气氛下烧结，可使氨气中的氮元素渗透至生坯内，提升生坯的致密度以及机械强度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种不锈钢粉末板材，包括以下重量份的组分：1200目不锈钢粉末100份、300目不锈钢粉末100份、氮化镁20份、粗海盐20份、纳米氧化铝10份、虫胶5份、a-氰基丙烯酸酯10份、烧结助剂5份、二月桂酸二辛基锡5份和二月桂酸二丁基锡2份。
其中，烧结助剂包括以下重量份的组分：人造金刚石粉末5份、淀粉1份、碳酸钙3份、乙撑双硬脂酸酰胺1份和氧化锆5份。
其制备方法为：按配方将各组分混合，加入球磨罐中，以700r/min的转速球磨3h，再于喷雾造粒装置中制成粒径为80目的颗粒。
上述不锈钢粉末板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将1200目不锈钢粉末、300目不锈钢粉末、氮化镁和粗海盐加入球磨罐中，以500r/min的转速球磨5h，再加入纳米氧化铝、虫胶和a-氰基丙烯酸酯继续球磨2h，得混合物料，再将混合物料置于雾化装置中，制成粒径为100目的颗粒；
(2)将步骤(1)中所得颗粒与烧结助剂、二月桂酸二辛基锡和二月桂酸二丁基锡混合均匀，置于模压成型机中，于550MPa条件下，模压30min成型，得生坯；
(3)在氨分解气氛下，将步骤(2)中所得的生坯于1250℃烧结40min，再置于真空烧结炉内，于1100℃烧结40min，再于1280℃保温2h后用水冷却至室温，得不锈钢粉末板材。
实施例2
1200目不锈钢粉末108份、300目不锈钢粉末108份、氮化镁26份、粗海盐23份、纳米氧化铝15份、虫胶8份、a-氰基丙烯酸酯14份、烧结助剂5份、二月桂酸二丁基锡2份和醋酸锡3份。
其中，烧结助剂包括以下重量份的组分：人造金刚石粉末8份、淀粉3份、碳酸钙4份、乙撑双硬脂酸酰胺1.8份和氧化锆8份。
其制备方法为：按配方将各组分混合，加入球磨罐中，以760r/min的转速球磨5h，再于喷雾造粒装置中制成粒径为100目的颗粒。
上述不锈钢粉末板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将1200目不锈钢粉末、300目不锈钢粉末、氮化镁和粗海盐加入球磨罐中，以540r/min的转速球磨7.2h，再加入纳米氧化铝、虫胶和a-氰基丙烯酸酯继续球磨3h，得混合物料，再将混合物料置于雾化装置中，制成粒径为120目的颗粒；
(2)将步骤(1)中所得颗粒与烧结助剂、二月桂酸二丁基锡和醋酸锡混合均匀，置于模压成型机中，于630MPa条件下，模压34min成型，得生坯；
(3)在分解氨气氛下，将步骤(2)所得的生坯1340℃烧结60min，再于真空烧结炉内，于1280℃烧结45min，再于1250℃保温4h后用水冷却至室温，得不锈钢粉末板材。
实施例3
1200目不锈钢粉末120份、300目不锈钢粉末120份、氮化镁30份、粗海盐30份、纳米氧化铝20份、虫胶13份、a-氰基丙烯酸酯20份、烧结助剂10份、醋酸锡3份、三丁基丙炔锡5份和六正丁基二锡2份。
其中，烧结助剂包括以下重量份的组分：人造金刚石粉末6份、淀粉2份、碳酸钙3份、乙撑双硬脂酸酰胺2.5份和氧化锆9份。
其制备方法为：按配方将各组分混合，加入球磨罐中，以850r/min的转速球磨5h，再于喷雾造粒装置中制成粒径为90目的颗粒。
上述不锈钢粉末板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将1200目不锈钢粉末、300目不锈钢粉末、氮化镁和粗海盐加入球磨罐中，以600r/min的转速球磨8h，再加入纳米氧化铝、虫胶和a-氰基丙烯酸酯继续球磨3h，得混合物料，再将混合物料置于雾化装置中，制成粒径为150目的颗粒；
(2)将步骤(1)中所得颗粒与烧结助剂、醋酸锡、三丁基丙炔锡和六正丁基二锡混合均匀，置于模压成型机中，于700MPa条件下，模压40min成型，得生坯；
(3)在分解氨气氛下，将步骤(2)中所得的生坯于1400℃烧结70min，再置于真空烧结炉内，于1300℃烧结60min，再于1300℃保温2.6h后用水冷却至室温，得不锈钢粉末板材。
对比例1
与实施例2相比，配方中缺少虫胶、氮化镁以及1200目不锈钢粉末，步骤(3)中缺少氨分解气氛，其余材料以及操作过程均与实施例2相同。
对比例2
与实施例2相比，配方中缺少粗海盐，步骤(3)中缺少氨分解气氛，其余材料以及操作过程均与实施例2相同。
对比例3
与实施例2相比，步骤(3)中缺少退火处理步骤，其余材料以及操作过程均与实施例2相同。
对比例4
采用传统生产方法制备不锈钢粉末板材，其与实施例2相比，配方中缺少虫胶、氮化镁、1200目不锈钢粉末以及粗海盐，步骤(3)中缺少氨分解气氛以及退火处理步骤，其余材料以及操作过程均与实施例2相同。
实验例
根据国家标准GB7963-1987对实施例2和对比例1～4进行抗拉强度检测，根据GB5163-1985对实施例2和对比例1～4进行烧结密度检测，采用震动样品磁强计测定实施例2和对比例1～4样品的磁性，其结果见表1。
表1抗拉强度、烧结密度以及磁性强度检测结果
检测项 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
抗拉强度(MPa) 471 403 470 475 394
烧结密度(g/cm-3) 7.50 3.64 4.56 7.42 2.95
磁性强度(KA/m) 0.47 0.51 10.34 34.42 40.56
根据表1数据可得出，实施例2和对比例1～3各项检测数据均优于传统生产方法制备的不锈钢粉末板材(对比例4)，以实施例2效果最佳；根据实施例2与对比例1和对比例4数据可知，虫胶、氮化镁和1200目不锈钢粉末与300目不锈钢粉末配合，可提升不锈钢板材的抗拉强度。
根据对比例2与对比例4数据可知，虫胶、氮化镁和1200目不锈钢粉末可一定程度上提升不锈钢板材的烧结密度；根据实施例2、对比例3与对比例4数据可知，在氨分解气氛下烧结的不锈钢板材具有最优的烧结密度。
根据实施例2与对比例3数据可知，粗海盐可在一定程度上降低不锈钢粉末板材的磁性强度；由实施例2和对比例2数据可知，退火处理可大幅度降低不锈钢粉末板材的磁性强度；由实施例2和对比例4数据可知，粗海盐与退火处理结合处理不锈钢粉末板材，可使其具有最佳磁性强度。

Claims (9)

1.一种不锈钢粉末板材，其特征在于：包括以下重量份的组分：
1200目不锈钢粉末100～120份、300目不锈钢粉末100～120份、氮化镁20～30份、粗海盐20～30份、纳米氧化铝10～20份、虫胶5～13份、粘合剂10～20份、烧结助剂5～10份以及润滑剂5～10份。
2.根据权利要求1所述的不锈钢粉末板材，其特征在于，包括以下重量份的组分：
1200目不锈钢粉末108份、300目不锈钢粉末108份、氮化镁26份、粗海盐23份、纳米氧化铝15份、虫胶8份、粘合剂14份、烧结助剂5份以及润滑剂5份。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢粉末板材，其特征在于：所述粘合剂为氰基丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、二甲基硅油或硝酸纤维素。
4.根据权利要求1或2所述的不锈钢粉末板材，其特征在于：所述烧结助剂包括以下重量份的组分：人造金刚石粉末5～8份、淀粉1～3份、碳酸钙3～5份、乙撑双硬脂酸酰胺1～2.5份和氧化锆5～9份。
5.根据权利要求4所述的不锈钢粉末板材，其特征在于：所述烧结助剂的制备方法为：按配方将各组分混合，加入球磨罐中，以700～850r/min的转速球磨3～5h，再于喷雾造粒装置中制成粒径为80～100目的颗粒。
6.根据权利要求1或2所述的不锈钢粉末板材，其特征在于：所述润滑剂为二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、醋酸锡、三丁基丙炔锡、六正丁基二锡、乙烯基三丁基锡和烯丙基三丁基锡中的两种或两种以上。
7.权利要求1～6任一项所述的不锈钢粉末板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方将1200目不锈钢粉末、300目不锈钢粉末、氮化镁和粗海盐加入球磨罐中，在500～600r/min的转速球磨5～8h，再加入纳米氧化铝、虫胶和粘合剂继续球磨2～3h，得混合物料，再将混合物料置于雾化装置中，制成粒径为100～150目的颗粒；
(2)将步骤(1)中所得颗粒与烧结助剂和润滑剂混合均匀，置于模压成型机中，于550～700MPa条件下，模压30～40min成型，得生坯；
(3)在分解氨气氛下，将步骤(2)中所得的生坯于1250～1400℃烧结40～70min，再置于真空烧结炉内，于1100～1300℃烧结40～60min，最后退火处理，得不锈钢粉末板材。
8.根据权利要求7所述的不锈钢粉末板材的制备方法，其特征在于：步骤(3)中烧结过程为：在分解氨气氛，于1340℃烧结60min，再将置于真空烧结炉内，于1280℃烧结45min。
9.根据权利要求7所述的不锈钢粉末板材的制备方法，其特征在于：步骤(3)中退火处理条件：于1250～1300℃保温2～4h后用水冷却至室温。
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