CN107639232A - 复合结构件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合结构件的制造方法，包括以下步骤：喂料准备：提供具有不同熔点的第一材料粉末和第二材料粉末，并将第一材料粉末和第二材料粉末分别与粘接剂均匀混合制成第一颗粒喂料和第二颗粒喂料；注射成型：提供注射模具，并采用双料筒注射机进行注射成型，其中，第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充在所述两个料筒中，先注射第一喂料颗粒直至该第一喂料颗粒成型成第一坯体，再向所述第一坯体的外表面注射第二喂料颗粒直至该第二喂料颗粒成型成第二坯体；脱脂：去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂；烧结：使所述第一坯体和第二坯体形成结构致密的结构件；所述第一材料粉末和第二材料粉末中熔点低的粉末的粒径大于熔点高的粉末的粒径。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种粉末注射成型的加工方法，尤其涉及一种复合结构件的制造方法。
【背景技术】
目前，两个或多个结构件之间的连接通常采用焊接或胶合的方法。然而，无论是焊接还是胶合，都需要特定的工序，大大增加了成本。此外，采用这两种连接方法还分别有如下缺陷：
焊接容易产生裂纹、孔穴，固体夹杂，未熔合，未焊透、形状缺陷等，这些缺陷减少了焊缝截面积，降低了承载能力，易产生应力集中，引起裂纹；降低了疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。胶合会带来额外的化学物质，对环境友好性有一定的影响，且耐高温性较差。与此同时，胶合容易产生溢胶，影响产品外观。
因此，有必要提供一种新型的连接不同的复合结构件的制造方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种新型的连接多个不同结构件的复合结构件的制造方法。
本发明的技术方案如下：一种复合结构件的制造方法，包括以下步骤：
喂料准备：提供具有不同熔点的第一材料粉末和第二材料粉末，并将第一材料粉末和第二材料粉末分别与粘接剂均匀混合制成第一颗粒喂料和第二颗粒喂料；
注射成型：提供注射模具，并采用双料筒注射机进行注射成型，其中，第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充在所述两个料筒中，先注射第一喂料颗粒直至该第一喂料颗粒成型成第一坯体，再向所述第一坯体的外表面注射第二喂料颗粒直至该第二喂料颗粒成型成第二坯体；
脱脂：去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂；
烧结：使所述第一坯体和第二坯体形成结构致密的结构件；
其中，所述第一材料粉末和第二材料粉末中熔点低的粉末的粒径大于熔点高的粉末的粒径。
上述的复合结构件的制造方法，所述第一坯体和第二坯体在通入保护性气体的条件下进行烧结。
上述的复合结构件的制造方法，所述保护性气体为氩气、氮气和氦气中的任意一种。
上述的复合结构件的制造方法，在脱脂过程中，采用溶剂脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为25℃～80℃。
上述的复合结构件的制造方法，在脱脂过程中，采用催化脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为90℃～170℃。
上述的复合结构件的制造方法，在脱脂过程中，采用热脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为200℃～900℃。
上述的复合结构件的制造方法，所述第一材料粉末为金属材料粉末或陶瓷材料粉末。
上述的复合结构件的制造方法，所述第二材料粉末为陶瓷材料粉末或金属材料粉末。
本发明的有益效果在于：该方法通过将两种不同的粉末材料放在注射模具中，然后采用注射成型的方法将两种粉末材料一体成型，大幅降低了成本，提高了市场竞争力。此外，根据该方法成型的结构件密封性好、坚固、无外观缺陷、不会引入其他有害物质，抗高温、高湿和紫外线性能好，该方法重复性好，生产效率高，可连续操作，适用于大批量生产。
【具体实施方式】
下面结合实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种复合结构件的制造方法，其包括以下步骤：
喂料准备：提供第一材料粉末和第二材料粉末，将第一材料粉末与粘接剂混合制成第一颗粒喂料，将第二材料粉末与所述粘接剂混合制成第二颗粒喂料。两种材料粉末均采用同种配方的粘接剂。粘接剂一般包括蜡、聚合物以及增塑剂。粘接剂的作用：粘接金属颗粒，使混合料在注射机的料筒中加热时具有流动性和润滑性。第一材料粉末和第二材料粉末可以均为金属材料粉末或陶瓷材料粉末，或者其中一种为金属材料粉末，另一种为陶瓷材料粉末。第一材料粉末和第二材料粉末具有不同的熔点，其中熔点较高的粉末的粒径小于熔点较低的粉末的粒径，从而使两种材料粉末能以相同的温度进行烧结。在本实施例中，两种材料粉末采用相同种类且相近比例的粘接剂与粉末均匀混合，从而使得该两种材料粉末具有相同的脱脂曲线和烧结收缩率。
注射成型：提供与待成型的结构件相对应的注射模具，并采用双料筒注射机进行注射成型。其中，第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充在注射机的两个料筒中，将颗粒状的喂料进行加热使其具有流动性，并在适当的注射压力下将这些具有流动性的喂料颗粒注射入模具中。先注射第一喂料颗粒直至该第一喂料颗粒成型成第一坯体，注射该第一喂料颗粒后，模腔体积变大，再向所述第一坯体的外表面注射第二喂料颗粒直至该第二喂料颗粒成型成第二坯体。由此，使得两个坯体结合成一个整体。
脱脂：去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂。由于两个坯体都采用同种配方的粘接剂，则两坯体可采用相同的脱脂工艺以去除该粘接剂，从而使得坯体结构致密。粘接剂从坯体的不同部位沿着颗粒之间的微小通道逐渐排出，但不降低坯体的强度。在本实施例中，采用的脱脂工艺包括溶剂脱脂，该脱脂温度为25℃～80℃，催化脱脂，该脱脂温度为90℃～170℃，以及热脱脂工艺，脱脂温度为200℃～900℃。例如，溶剂脱脂工艺：在脱脂炉内脱脂，溶剂采用航空煤油，炉内溶剂温度为35℃～50℃，溶剂流速为30ml/h，粘接剂的脱出率为95％。
烧结：在保护性气氛中对去除粘接剂后的两坯体进行烧结，使所述第一坯体和第二坯体形成结构致密的结构件。烧结能使脱脂后的多孔的坯体收缩、致密化成为具有一定组织和性能的结构件。根据坯体的材料选定保护性气氛，例如，氧化物粉末选用氧化气氛，金属粉末选用惰性气体、还原性气体或两者的结合。
下面提供根据本发明的复合结构件的制造方法的具体实施例。
实施例1
选用17-4PH不锈钢粉末和316不锈钢粉末，316不锈钢粉末的粒径为5μm，17-4PH不锈钢粉末的粒径为10μm，将两种粉末分别与相同配方的粘接剂均匀混合制备成第一喂料颗粒和第二喂料颗粒。提供相应的模具以及双料筒注射机，将第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充至两个料筒中，注射温度保持在160℃，注射压力保持在100MPa，将第一喂料颗粒先注射至模具的模腔中，待第一喂料颗粒成型后，模腔体积变大，再向模腔内注射第二喂料颗粒，待第二喂料颗粒成型后，模腔内形成完整的结构件的坯体。采用催化脱脂的方法去除坯体中的粘接剂。其中，使用硝酸作为催化剂，脱脂温度为100℃，进酸时间为120min。将脱脂后的坯体在石墨分压烧结炉中进行烧结，烧结在氩气的保护下进行，分压压力为20KPa，在温度1350℃下保温4h。烧结后的坯体构成了结构致密的结构件。
实施例2
选用17-4PH不锈钢粉末和316不锈钢粉末，316不锈钢粉末的粒径为15μm，17-4PH不锈钢粉末的粒径为20μm，将两种粉末分别与相同配方的粘接剂均匀混合制备成第一喂料颗粒和第二喂料颗粒。提供相应的模具以及双料筒注射机，将第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充至两个料筒中，注射温度保持在185℃，注射压力保持在130MPa，将第一喂料颗粒先注射至模具的模腔中，待第一喂料颗粒成型后，模腔体积变大，再向模腔内注射第二喂料颗粒，待第二喂料颗粒成型后，模腔内形成完整的结构件的坯体。采用催化脱脂的方法去除坯体中的粘接剂。其中，使用硝酸作为催化剂，脱脂温度为130℃，进酸时间为180min。将脱脂后的坯体在石墨分压烧结炉中进行烧结，烧结在氩气的保护下进行，分压压力为30KPa，在温度1300℃下保温2h。烧结后的坯体构成了结构致密的结构件。
本发明提供的结构件的制造方法通过将两种材料粉末放在注射模具中，然后采用注射成型的方法将两种材料粉末一体成型，大幅降低了成本，提高了市场竞争力。此外，成型的结构件密封性好、坚固、无外观缺陷、不会引入其他有害物质，抗高温、高湿和紫外线性能好，该方法重复性好，生产效率高，可连续操作，适用于大批量生产。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种复合结构件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
喂料准备：提供具有不同熔点的第一材料粉末和第二材料粉末，并将第一材料粉末和第二材料粉末分别与粘接剂均匀混合制成第一颗粒喂料和第二颗粒喂料；
注射成型：提供注射模具，并采用双料筒注射机进行注射成型，其中，第一喂料颗粒和第二喂料颗粒分别填充在所述两个料筒中，先注射第一喂料颗粒直至该第一喂料颗粒成型成第一坯体，再向所述第一坯体的外表面注射第二喂料颗粒直至该第二喂料颗粒成型成第二坯体；
脱脂：去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂；
烧结：使所述第一坯体和第二坯体形成结构致密的结构件；
其中，所述第一材料粉末和第二材料粉末中熔点低的粉末的粒径大于熔点高的粉末的粒径。
2.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，所述第一坯体和第二坯体在通入保护性气体的条件下进行烧结。
3.根据权利要求2所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，所述保护性气体为氩气、氮气和氦气中的一种。
4.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，在脱脂过程中，采用溶剂脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为25℃～80℃。
5.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，在脱脂过程中，采用催化脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为90℃～170℃。
6.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，在脱脂过程中，采用热脱脂的方法去除第一坯体和第二坯体中的粘接剂，脱脂的温度为200℃～900℃。
7.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，所述第一材料粉末为金属材料粉末或陶瓷材料粉末。
8.根据权利要求1所述的复合结构件的制造方法，其特征在于，所述第二材料粉末为陶瓷材料粉末或金属材料粉末。
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| CN114029490A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-11 | 深圳艾利佳材料科技有限公司 | 一种三维金属陶瓷梯度材料凝胶注模 |
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