CN107377974A - 一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法，该喂料包括粘结剂和金属粉末，所述粘结剂和所述金属粉末在所述喂料中的质量百分比为6～15％：85～94％；所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：19％‑21％的Cr、5％‑7％的Ni、3.5％‑4.5％的Mo、1％‑2％的Mn、0.1％‑0.5％的Si、30％‑34％的Co、30.5％‑41.4％的Fe。该合金粉末注射成型喂料用于金属注射成型工艺中，成型的产品能够获得高硬度和耐磨性能，在达到所需硬度下，仍具有良好的工艺实现性及数控加工性能。

Description

一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法。
背景技术
随着智能手机性能的持续比拼，手机性能和设计方面同质化日益严重，在大家硬软件配置都极限配置之后，手机外观材料自然也就成为了凸显自身特色的卖点，因此手机设计也追求材质方面创新工艺。
目前手机背板材料以铝合金、不锈钢材料为主流，逐步替代传统的塑料结构，但金属铝和不锈钢手机背板耐磨性能不足，容易造成刮伤，采用阳极氧化表面耐磨性能有所改善，但还是会造成磨损，难以满足人们对手机外观越来越高的美观要求
针对手机外观要求的升级，现有材料技术日益无法满足人们对于手机外观的要求，为改进手机外观效果，提升手机品位感，拓宽手机外观新材料和新工艺选择性，开展新型高硬度、高耐磨不锈钢手机外壳技术项目开发，保证手机外观难以磨损，日久弥新。
手机作为通信工具，已离不开人们的生活，但随着人民生活水平的提高，对手机外观要求越来越高。
不锈钢作为手机背板材料比现有阳级氧化铝合金背板有更好的外观体验，相较于铝合金，不锈钢可加工成高亮的外观效果，铝合金材质由于其易氧化，无法产生高亮的外观效果，且不锈钢的硬度强于铝合金，在使用体验上也更强于铝合金。现作为手机外观结构件采用的不锈钢材质为316L，此材质的硬度不足，在耐腐蚀、耐刮花上的性能不够优越，高光效果下容易刮花影响外观效果。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种合金粉末注射成型喂料，包括粘结剂和金属粉末，所述粘结剂和所述金属粉末在所述喂料中的质量百分比为6～15％：85～94％；
所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：19％-21％的Cr、5％-7％的Ni、3.5％-4.5％的Mo、1％-2％的Mn、0.1％-0.5％的Si、30％-34％的Co、30.5％-41.4％的Fe。
进一步地：
所述粘结剂包括如下质量百分比的组分：5～10％的液体石蜡，5～15％的萘，15～20％的固体石蜡，10～20％的微晶蜡，15～20％的巴西棕榈蜡，15～30％的第一高分子聚合物，10～20％的第二高分子聚合物，1～5％的表面活性剂。
所述第一高分子聚合物和第二高分子聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任两种。
所述表面活性剂选自硬脂酸、油酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的任一种。
一种所述的合金粉末注射成型喂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将所述金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
S2.按照配比加入所述粘结剂，进行混炼；
S3.挤出造粒。
进一步地：
步骤S1中，将所述金属粉末加热到180～200℃。
步骤S2中，设置密炼机转速10～30转/分钟，设置混炼温度为175～195℃，搅拌60～120min。
一种使用所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法，包括以下步骤：
S1.将所述金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
S2.按照配比加入的所述粘结剂，进行混炼；
S3.挤出造粒；
S4.使用造粒的喂料进行注射成型、排胶、烧结工艺处理以得到所述产品。
进一步地：
步骤S4之后，还对所述产品进行CNC加工。
所述产品为手机背板。
本发明的有益效果：
本发明提出的合金粉末注射成型喂料用于金属注射成型工艺中，可以使成型的产品显著提高硬度和耐磨性能，在达到所需硬度下，仍具有良好的工艺实现性及数控加工性能，在保证产品质量的同时制造成本最优化。具体来说，提高了产品的强度、硬度、耐磨性、淬透性，能改善产品的腐蚀能力和氧化作用。经实验测试，使用本发明的合金粉末注射成型喂料的注射成型产品的耐腐蚀性与316L不锈钢相当，但硬度由316L不锈钢的HV120提高到HV380-500，抗弯强度从316L不锈钢的400MPa左右提高到650MPa。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中，一种合金粉末注射成型喂料，包括粘结剂和金属粉末，所述粘结剂和所述金属粉末在所述喂料中的质量百分比为6～15％：85～94％；所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：19％-21％的Cr、5％-7％的Ni、3.5％-4.5％的Mo、1％-2％的Mn、0.1％-0.5％的Si、30％-34％的Co、30.5％-41.4％的Fe。
在优选实施例中，所述粘结剂包括如下质量百分比的组分：5～10％的液体石蜡，5～15％的萘，15～20％的固体石蜡，10～20％的微晶蜡，15～20％的巴西棕榈蜡，15～30％的第一高分子聚合物，10～20％的第二高分子聚合物，1～5％的表面活性剂。
在更优选实施例中，所述第一高分子聚合物和第二高分子聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任两种。
在更优选实施例中，所述表面活性剂选自硬脂酸、油酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的任一种。
在另一种实施例中，一种所述的合金粉末注射成型喂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1.将前述实施例的金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
步骤S2.按照前述实施例的配比加入所述粘结剂，进行混炼；
步骤S3.挤出造粒。
在优选实施例中，步骤S1中，将所述金属粉末加热到180～200℃。
在优选实施例中，步骤S2中，设置密炼机转速10～30转/分钟，设置混炼温度为175～195℃，搅拌60～120min。
在另一种实施例中，一种使用所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法，包括以下步骤：
步骤S1.将所述金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
步骤S2.按照配比加入的所述粘结剂，进行混炼；
步骤S3.挤出造粒；
步骤S4.使用造粒的喂料进行注射成型、排胶、烧结工艺处理以得到所述产品。
在优选实施例中，步骤S4之后，还对所述产品进行CNC加工以获得希望的形状和结构。
在典型的实施例中，所述产品可以为手机背板。
在一个具体实施例中，合金粉末注射成型喂料的制备方法包括以下过程：
先将上述成份的合金熔炼并喷雾制成合金粉末，称取质量百分比为85～94％适于进行注射成型合金粉末，投入到密炼机中进行搅拌加热，待粉末加热至180～200℃时，加入称量好的粘结剂组分，压下密炼机压头，设置密炼机转速10～30转/分钟，设置混炼温度为175～195℃，继续搅拌60～120min，将混炼均匀的喂料取出密炼机然后通过造粒机得到注射成形用的颗粒喂料。
将合金粉末与成型剂混炼成注射喂料后，可使用实施例的喂料进行注射成型、排胶烧结、CNC加工制备手机背板等产品。
实例1
称取1000目9.3kg的金属粉末：Cr(19％)、Ni(5％)、Mo(3.5％)、Mn(1.5％)、Si(0.1％)、Co(30％)、Fe(40.9％)。
先将上述成份的合金熔炼并雾化制成合金粉末，加入密炼机中进行搅拌并加热，加热至190℃，加入粘结剂组分：液体石蜡35g，硬脂酸35g，萘70g，固体石蜡105g，微晶蜡140g，巴西棕榈蜡70g，聚乙烯140g，聚丙烯105g。
然后压下密炼机压头，设置混炼温度180℃，转子转速15转/min，继续搅拌90min后，将混合均匀喂料取出，通过双螺杆造粒机制成用于注射成型的喂料。
合金粉末喂料经成型机器注射成厚度为2mm的生坯件样品。直接放入粉末冶金真空烧结炉，热脱时，控制炉内温度从室温以升温速度2.5℃/min升温至600℃。然后直接升温至1350℃并持温180min，得到满足性能要求成品，再CNC加工成所需手机背板。
实例2
称取1000目9.1kg的金属粉末：Cr(20％)、Ni(6％)、Mo(4％)、Mn(2％)、Si(0.3％)、Co(32％)、Fe(35.7％)。
先将上述成份的合金熔炼并雾化制成合金粉末，加入密炼机中进行搅拌并加热，加热至190℃，加入粘结剂组分：液体石蜡45g，硬脂酸45g，萘90g，固体石蜡135g，微晶蜡180g，巴西棕榈蜡90g，聚乙烯180g，聚丙烯135g。
然后压下密炼机压头，设置混炼温度180℃，转子转速15转/min，继续搅拌90min后，将混合均匀喂料取出，通过双螺杆造粒机制成用于注射成型的喂料。
合金粉末喂料经成型机器注射成厚度为2mm的生坯件样品。直接放入粉末冶金真空烧结炉，热脱时，控制炉内温度从室温以升温速度2.5℃/min升温至600℃。然后直接升温至1350℃并持温180min，得到满足性能要求成品，再CNC加工成所需手机背板。
实例3
称取1000目8.8kg的金属粉末：Cr(21％)、Ni(7％)、Mo(4.5％)、Mn(2.5％)、Si(0.5％)、Co(34％)、Fe(30.5％)。
先将上述成份的合金熔炼并雾化制成合金粉末，加入密炼机中进行搅拌并加热，加热至190℃，加入粘结剂组分：液体石蜡120g，硬脂酸12g，萘60g，固体石蜡180g，微晶蜡168g，巴西棕榈蜡240g，聚乙烯180g，聚丙烯240g。
然后压下密炼机压头，设置混炼温度180℃，转子转速15转/min，继续搅拌90min后，将混合均匀喂料取出，通过双螺杆造粒机制成用于注射成型的喂料。
合金粉末喂料经成型机器注射成厚度为2mm的生坯件样品。直接放入粉末冶金真空烧结炉，热脱时，控制炉内温度从室温以升温速度2.5℃/min升温至600℃。然后直接升温至1350℃并持温180min，得到满足性能要求成品，再CNC加工成所需手机背板。
实例4
称取1000目8.5kg的金属粉末：Cr(21％)、Ni(7％)、Mo(4.5％)、Mn(2.5％)、Si(0.5％)、Co(34％)、Fe(30.5％)。
先将上述成份的合金熔炼并雾化制成合金粉末，加入密炼机中进行搅拌并加热，加热至190℃，加入粘结剂组分：液体石蜡150g，硬脂酸15g，萘75g，固体石蜡225g，微晶蜡210g，巴西棕榈蜡300g，聚乙烯225g，聚丙烯300g。
然后压下密炼机压头，设置混炼温度180℃，转子转速15转/min，继续搅拌90min后，将混合均匀喂料取出，通过双螺杆造粒机制成用于注射成型的喂料。
合金粉末喂料经成型机器注射成厚度为2mm的生坯件样品。直接放入粉末冶金真空烧结炉，热脱时，控制炉内温度从室温以升温速度2.5℃/min升温至600℃。然后直接升温至1350℃并持温180min，得到满足性能要求成品，再CNC加工成所需手机背板。
实例产品的性能测试
实例1的产品：硬度HV400，强度650MPa；
实例2的产品：硬度HV430，强度620MPa；
实例3的产品：硬度HV460，强度600MPa；
实例4的产品：硬度HV480，强度580MPa；
与316L不锈钢相比，本发明上实施例产品的硬度及强度都有所提高，抛光镜面效果达到316L水平，其耐腐蚀性与316L相当。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种合金粉末注射成型喂料，其特征在于，包括粘结剂和金属粉末，所述粘结剂和所述金属粉末在所述喂料中的质量百分比为6～15％：85～94％；
所述金属粉末包括如下质量百分比的组分：19％-21％的Cr、5％-7％的Ni、3.5％-4.5％的Mo、1％-2％的Mn、0.1％-0.5％的Si、30％-34％的Co、30.5％-41.4％的Fe。
2.如权利要求1所述的合金粉末注射成型喂料，其特征在于，所述粘结剂包括如下质量百分比的组分：5～10％的液体石蜡，5～15％的萘，15～20％的固体石蜡，10～20％的微晶蜡，15～20％的巴西棕榈蜡，15～30％的第一高分子聚合物，10～20％的第二高分子聚合物，1～5％的表面活性剂。
3.如权利要求2所述的合金粉末注射成型喂料，其特征在于，所述第一高分子聚合物和第二高分子聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任两种。
4.如权利要求2或3所述的合金粉末注射成型喂料，其特征在于，所述表面活性剂选自硬脂酸、油酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的任一种。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的合金粉末注射成型喂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
S2.按照配比加入所述粘结剂，进行混炼；
S3.挤出造粒。
6.如权利要求5所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将所述金属粉末加热到180～200℃。
7.如权利要求5或6所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，设置密炼机转速10～30转/分钟，设置混炼温度为175～195℃，搅拌60～120min。
8.一种使用如权利要求1至4任一项所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述金属粉末加入密炼机中进行搅拌加热；
S2.按照配比加入的所述粘结剂，进行混炼；
S3.挤出造粒；
S4.使用造粒的喂料进行注射成型、排胶、烧结工艺处理以得到所述产品。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S4之后，还对所述产品进行CNC加工。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述产品为手机背板。
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