CN108202139A - 金属粉末注射成型喂料及其制备方法 - Google Patents

金属粉末注射成型喂料及其制备方法 Download PDF

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张柯
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Abstract

本发明公开了一种金属粉末注射成型喂料及其制备方法，该注射成型喂料包括2200铁基合金粉末和成型剂，该成型剂包括重量份7‑9份的石蜡、2‑4份的光热稳定剂、5‑7份的聚乙烯、3‑5份的聚乙二醇、5‑7份的硬脂酸、72‑74份的聚甲醛，并按照2200铁基合金粉末与成型剂90份比10份至92份比8份的比例来配制。将该金属粉末注射成型喂料用于合金产品注射成型工艺，具有流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，产品尺寸稳定等优点。

Description

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喂料及其制备方法。
背景技术
随着社会科技的不断进步与全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金注射成型工艺由于其诸多优点，行业发展迅速，其技术已被广泛应用于军事、交通、机械、电子、航天、航空等领域。
MIM喂料是金属注射成型产品制备的核心头段工艺，是将金属粉末与成型剂按照一定比例在一定温度条件下，在混炼制粒一体机中进行一段时间温度的混炼，再经过螺杆挤出切割制粒，制成注射成型喂料。
2200铁基合金材料，因制成的成品零件，硬度高，耐高温，机械能好，强度高因此广泛使用军工武器等行业。传统的2200铁基合金零件制造方法，生产效率低，加工困难加工成本高，结构复杂的产品加工不出来，已经完全无法满足现代社会制造业的高速发展需求。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种金属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：
一种金属粉末注射成型喂料，包括2200铁基合金粉末和成型剂，所述2200铁基合金粉末与所述成型剂按重量比90份比10份至92份比8份的比例来配制；
所述成型剂包括以下重量份的组分：
石蜡7-9份；
光热稳定剂2-4份；
聚乙烯5-7份；
聚乙二醇3-5份；
硬脂酸5-7份；
聚甲醛72-74份。
进一步地：
所述石蜡为全精炼石蜡，优选为58号全精炼石蜡。
所述光热稳定剂为分子量8万-20万的光热稳定剂，所述聚乙烯为分子量10万-50万的高密度聚乙烯，所述聚乙二醇为AR级分子量2000-6000的聚乙二醇。
所述聚甲醛为共聚甲醛。
所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁91-95.6％，Ni镍1.5-2.5％，Mo钼0.5-0.8％，C碳0.05-0.1％，Si硅0.1-1％；优选地，所述2200铁基合金粉末粒度为500目。
所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁95.6％，Ni镍2.5％，Mo钼0.8％，C碳0.1％，Si硅1％。
一种所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述2200铁基合金粉末与所述成型剂加热后均匀混合在一起，挤出造粒，得到注射成型喂料。
进一步地：
所述方法包括以下步骤：
S1、启动捏合机慢速旋转4-6r/min，打开设备混炼腔温度，预热所述2200铁基合金粉末到180-190℃；
S2、检测粉末温度≥170℃后，加入所述成型剂，提高转速至30-40r/min，降低混炼温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min，后降温挤出切割制粒喂料。
一种使用所述的金属粉末注射成型喂料制作产品的方法，包括使用所述金属粉末注射成型喂料作为喂料进行注射成型、脱脂、烧结处理得到所述产品。
一种产品，是采用所述方法制备的产品。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的金属粉末注射成型喂料，对2200铁基合金粉末配置特定的成型剂配方，该成型剂包括重量份7-9份的石蜡、2-4份的光热稳定剂、5-7份的聚乙烯、3-5份的聚乙二醇、5-7份的硬脂酸、72-74份的聚甲醛，并按照2200铁基合金粉末与成型剂90份比10份至92份比8份的比例来配制；将该金属粉末注射成型喂料用于合金产品注射成型工艺，其具有流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，产品尺寸稳定等优点，能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产，缩短了传统2200铁基金属零件生产工艺的加工周期，降低生产成本，提升生产效率。
进一步地，一些优选实施例的配置还能够提高喂料化学稳定性、耐老化性能，有利于使喂料在工艺中达到最佳的熔融状态，并提高喂料的刚性、韧性与机械强度。
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，一种金属粉末注射成型喂料，包括2200铁基合金粉末和成型剂，所述2200铁基合金粉末与所述成型剂按重量比90份比10份至92份比8份的比例来配制；
所述成型剂包括以下重量份的组分：
石蜡7-9份；
光热稳定剂2-4份；
聚乙烯5-7份；
聚乙二醇3-5份；
硬脂酸5-7份；
聚甲醛72-74份。
在优选实施例中，所述石蜡为全精炼石蜡，优选为58号全精炼石蜡。优选配置58号全精炼石腊，熔点低≥58℃，抗张强度，粘结性好，洁净性高，化学稳定性好，不易分解。
在优选实施例中，所述光热稳定剂为分子量8万-20万的光热稳定剂，所述聚乙烯为分子量10万-50万的高密度聚乙烯，所述聚乙二醇为AR级分子量2000-6000的聚乙二醇。优选实施例的配置能够提高喂料的化学稳定性、耐老化性能，有利于在工艺中达到最佳的熔融状态，并提高喂料的刚性、韧性与机械强度。
在优选实施例中，所述聚甲醛为共聚甲醛。
硬脂酸可以采用1801型注射级硬脂酸。
共聚甲醛可以采用M90、M450、M570等。
在优选实施例中，所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁91-95.6％，Ni镍1.5-2.5％，Mo钼0.5-0.8％，C碳0.05-0.1％，Si硅0.1-1％；优选地，所述2200铁基合金粉末粒度为500目。在一个较佳的具体实施例中，所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁95.6％，Ni镍2.5％，Mo钼0.8％，C碳0.1％，Si硅1％。该配方尤其有利于增加合金材料的强度。
在另一种实施例中，一种所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述2200铁基合金粉末与所述成型剂加热后均匀混合在一起，挤出造粒，得到注射成型喂料。
在优选实施例中，所述方法包括以下步骤：
S1、启动捏合机慢速旋转4-6r/min，打开设备混炼腔温度，预热所述2200铁基合金粉末到180-190℃；
S2、检测粉末温度≥170℃后，加入所述成型剂，提高转速至30-40r/min，降低混炼温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min，后降温挤出切割制粒喂料。
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，包括使用所述金属粉末注射成型喂料作为喂料进行注射成型、脱脂、烧结处理得到所述产品。
在又一种实施例中，一种产品，是采用所述方法制备的产品。
实例一
1.喂料制作：
将2200铁基合金粉末5千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃，启动捏合机慢速旋转4-6r/min，待2200铁基合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：全精练石腊40克，光热稳定剂15克，高密度聚乙烯30克，聚乙二醇20克，硬脂酸30克，聚甲醛365克，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型：
选择取用标准样条模具，样条尺寸100mm*10mm*5mm，安装于注射成型机上，加热到合适温度，模具温度80℃～120℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结：
成型制品称重后，进行硝酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，硝酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3-5小时，制品总重量损失率大于成型剂总重量的70％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行真空烧结，烧结真空度500Pa-10Pa，温度1250-1300℃，保温时间2-3小时，出炉后取得2200铁基金属零件制品，密度≥7.8g/cm3。
经测试，喂料产品流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，注塑成型的产品尺寸稳定，能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产，生产效率高。
实例二
1.喂料制作：
将2200铁基合金粉末4.6千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃，启动捏合机慢速旋转4-6r/min，待2200铁基合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：全精练石腊32克，光热稳定剂12克，高密度聚乙烯24克，聚乙二醇16克，硬脂酸24克，聚甲醛292克，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型：
选择取用标准样条模具，样条尺寸100mm*10mm*5mm，安装于注射成型机上，加热到合适温度，模具温度80℃～120℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结：
成型制品称重后，进行硝酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，硝酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3-5小时，制品总重量损失率大于成型剂总重量的70％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行真空烧结，烧结真空度500Pa-10Pa，温度1250-1300℃，保温时间2-3小时，出炉后取得2200铁基金属零件制品，密度≥7.8g/cm3。
经测试，喂料产品流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，注塑成型的产品尺寸稳定，能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产，生产效率高。
实例三
1.喂料制作：
将2200铁基合金粉末4.6千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃，启动捏合机慢速旋转4-6r/min，待2200铁基合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：全精练石腊28克，光热稳定剂8克，高密度聚乙烯20克，聚乙二醇20克，硬脂酸28克，聚甲醛296克，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型：
选择取用标准样条模具，样条尺寸100mm*10mm*5mm，安装于注射成型机上，加热到合适温度，模具温度80℃～120℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结：
成型制品称重后，进行硝酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，硝酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3-5小时，制品总重量损失率大于成型剂总重量的70％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行真空烧结，烧结真空度500Pa-10Pa，温度1250-1300℃，保温时间2-3小时，出炉后取得2200铁基金属零件制品，密度≥7.8g/cm3。
经测试，喂料产品流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，注塑成型的产品尺寸稳定，能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产，生产效率高。
实例四
1.喂料制作：
将2200铁基合金粉末4.55千克提前倒入捏合机混炼腔预热到180-190℃，启动捏合机慢速旋转4-6r/min，待2200铁基合金粉末温度≥170℃后，加入成型剂：全精练石腊36克，光热稳定剂13.5克，高密度聚乙烯27克，聚乙二醇18克，硬脂酸27克，聚甲醛328.5克，降低设备混炼腔温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min后降温挤出切割制粒喂料。
2.材料成型：
选择取用标准样条模具，样条尺寸100mm*10mm*5mm，安装于注射成型机上，加热到合适温度，模具温度80℃～120℃，注射机料管熔融最高温度不超过195℃，设置合理的射出成型参数，得到相应的制品。密度标准为5.4±0.03g/cm3。
3.脱脂烧结：
成型制品称重后，进行硝酸催化脱脂，脱脂温度110℃-120℃，硝酸注入速度2-3g/min，脱脂时间3-5小时，制品总重量损失率大于成型剂总重量的70％以上后，或断层无明显硬层夹心，进行真空烧结，烧结真空度500Pa-10Pa，温度1250-1300℃，保温时间2-3小时，出炉后取得2200铁基金属零件制品，密度≥7.8g/cm3。
经测试，喂料产品流动性好，脱脂速度快，密度高，成型稳定性高，注塑成型的产品尺寸稳定，能够应用于复杂结构2200铁基金属产品的生产，生产效率高。
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)

1.一种金属粉末注射成型喂料，其特征在于，包括2200铁基合金粉末和成型剂，所述2200铁基合金粉末与所述成型剂按重量比90份比10份至92份比8份的比例来配制；
所述成型剂包括以下重量份的组分：
石蜡7-9份；
光热稳定剂2-4份；
聚乙烯5-7份；
聚乙二醇3-5份；
硬脂酸5-7份；
聚甲醛72-74份。
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，所述石蜡为全精炼石蜡，优选为58号全精炼石蜡。
3.如权利要求1或2所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于，所述光热稳定剂为分子量8万-20万的光热稳定剂，所述聚乙烯为分子量10万-50万的高密度聚乙烯，所述聚乙二醇为AR级分子量2000-6000的聚乙二醇。
4.如权利要求1至3任一项所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于，所述聚甲醛为共聚甲醛。
5.如权利要求1至4任一项所述的金属粉末注射成型喂料，其特征在于，所述2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁91-95.6％，Ni镍1.5-2.5％，Mo钼0.5-0.8％，C碳0.05-0.1％，Si硅0.1-1％；优选地，所述2200铁基合金粉末粒度为500目。
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2200铁基合金粉末按质量百分比计包括：Fe铁95.6％，Ni镍2.5％，Mo钼0.8％，C碳0.1％，Si硅1％。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的金属粉末注射成型喂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述2200铁基合金粉末与所述成型剂加热后均匀混合在一起，挤出造粒，得到注射成型喂料。
8.如权利要求7所述的金属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、启动捏合机慢速旋转4-6r/min，打开设备混炼腔温度，预热所述2200铁基合金粉末到180-190℃；
S2、检测粉末温度≥170℃后，加入所述成型剂，提高转速至30-40r/min，降低混炼温度至175-185℃，直到材料融化后，再恒温20-30min，后降温挤出切割制粒喂料。
9.一种使用如权利要求1至6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，包括使用所述金属粉末注射成型喂料作为喂料进行注射成型、脱脂、烧结处理得到所述产品。
10.一种产品，其特征在于，是采用如权利要求9所述的方法制备的产品。
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