CN109604584A - 一种不锈钢混合材料喂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢混合材料喂料及其制备方法，包括如下步骤：(1)将奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料按一定比例混合后，倒入混炼机，预热，同时搅拌混合均匀；(2)加入粘结剂，密炼后挤出切粒，制成喂料。本发明通过MIM工艺制作的产品可以使产品既有较好的韧性和塑性，也能够通过热处理改善产品的硬度和强度，以达到综合性能的需求。本发明产品将奥氏体不锈钢材料和马氏体沉淀硬化不锈钢材料的优点结合起来，可以通过调配二者比例来达到预定性能，工艺简单成本低，产品应用广泛，可完全适于工业应用制造。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢材料领域，具体涉及一种不锈钢混合材料喂料及其制备方法。
背景技术
金属注射成形(Metal injection Molding,MIM)是一种将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒，再注射成形所需要的形状。聚合物将其粘性流动的特征赋予混合料，而有助于成形、模腔填充和粉末装填的均匀性。成形以后排除粘结剂，再对脱脂坯进行烧结。有的烧结产品还可能要进行进一步致密化处理、热处理或机加工。烧结产品不仅具有与塑料注射成形法所得制品一样的复杂形状和高精度，而且具有与锻件接近的物理、化学与机械性能。该工艺技术适合大批量生产小型、精密、三维形状复杂以及具有特殊性能要求的金属零部件。MIM技术结合了粉末冶金与塑料注射成形两大技术的优点，突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制，同时利用了塑料注射成形技术能大批量、高效率成形具有复杂形状的零件的特点，成为现代制造高质量精密零件的一项成形技术，具有常规粉末冶金、机加工和精密铸造等加工方法无法比拟的优势。
304不锈钢、316不锈钢和17-4PH不锈钢都是常见的MIM材料。304不锈钢和316不锈钢都是典型的奥氏体不锈钢材料，具有高韧性和塑性，但它们强度较低，而且不能通过相变提升强度；17-4PH不锈钢，是马氏体沉淀硬化不锈钢，具有较高强度和硬度，而且可以通过热处理达到不同要求的机械性能。在利用MIM工艺制作产品时，有时需要达到介于304或316与17-4之间的硬度和强度，以达到更好的综合性能和客户体验效果，但304不锈钢、316不锈钢和17-4PH不锈钢都无法单独达到这个要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢混合材料喂料及其制备方法，使得不锈钢产品既有较好的韧性和塑性，也具备较高的硬度和强度。
本发明所采取的技术方案是：
一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料按一定比例混合后，倒入混炼机，预热，同时搅拌混合均匀；
(2)加入粘结剂，密炼后挤出切粒，制成喂料。
优选地，所述的奥氏体不锈钢材料为304不锈钢、316不锈钢中的一种或两种组合。
优选地，所述的马氏体沉淀硬化不锈钢材料为17-4PH不锈钢。
优选地，按质量比计，所述的奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料的质量比为95:5～5:95。
优选地，所述的奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料均为粉末状，且两类材料之间的粒径差小于100μm。
优选地，所述的粘结剂为热塑性体系粘结剂、凝胶体系粘结剂、热固性体系粘结剂、水溶性体系粘结剂、无机物粘结剂中的一种。
优选地，所述的粘结剂与不锈钢粉末的质量比为2:25～3:25。
优选地，步骤(1)中所述的预热，温度为180～210℃，时间为15～25min。
优选地，步骤(1)中所述的密炼，时间为15～40min。
一种不锈钢混合材料喂料，是由上述任一项制备方法制备得到的。
本发明中，奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料，二者比例可以在95:5-5:95之间，可根据性能要求调整。奥氏体不锈钢材料比重较大时，制作产品的韧性和塑性更好；马氏体沉淀硬化不锈钢材料比重较大时，制作产品的硬度和强度更高。
本发明的优选方案为：
一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将304不锈钢粉末或/和316不锈钢粉末、17-4PH不锈钢粉末按一定比例混合后，倒入混炼机，预热，同时搅拌混合均匀；
(2)加入粘结剂，密炼后挤出切粒，制成喂料。
优选地，按质量比计，304不锈钢粉末或/和316不锈钢粉末与17-4PH不锈钢粉末的比例为95:5～5:95。
优选地，304不锈钢粉末或/和316不锈钢粉末与17-4PH不锈钢粉末，且各材料之间的粒径差小于100μm。
优选地，所述的粘结剂为热塑性体系粘结剂、凝胶体系粘结剂、热固性体系粘结剂、水溶性体系粘结剂、无机物粘结剂中的一种。
优选地，所述的粘结剂与不锈钢粉末的用量比为2:25～3:25。
优选地，步骤(1)中所述的预热，温度为180～210℃，时间为15～25min。
优选地，步骤(1)中所述的密炼，时间为15～40min。
一种不锈钢混合材料喂料，是由上述任一项制备方法制备得到的。
优方案中，304不锈钢或316不锈钢与17-4PH不锈钢粉末的质量百分比例可以在95:5～5:95之间，可根据性能要求调整。304不锈钢或316不锈钢比重较大时，制作产品的韧性和塑性更好；17-4PH不锈钢比重较大时，制作产品的硬度和强度更高。
本发明的有益效果是：
1、通过MIM工艺制作的产品可以使产品既有较好的韧性和塑性，也能够通过热处理改善产品的硬度和强度，以达到综合性能的需求。
2、本发明产品将奥氏体不锈钢材料和马氏体沉淀硬化不锈钢材料的优点结合起来，可以通过调配二者比例来达到预定性能，工艺简单成本低，产品应用广泛，可完全适于工业应用制造。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取304不锈钢粉末1kg、17-4PH不锈钢粉末19kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为180℃下预热25min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入1.6kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼40min后挤出切粒，制成喂料。
实施例2
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取316不锈钢粉末10kg、17-4PH不锈钢粉末10kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为200℃下预热20min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入1.8kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼30min后挤出切粒，制成喂料。
实施例3
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取304不锈钢粉末4kg、316不锈钢4kg、17-4PH不锈钢粉末12kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为210℃下预热15min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入2.0kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼20min后挤出切粒，制成喂料。
实施例4
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取304不锈钢粉末14kg、316不锈钢粉末5kg、17-4PH不锈钢粉末1kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为190℃下预热18min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入2.2kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼15min后挤出切粒，制成喂料。
实施例5
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取304不锈钢粉末19kg、17-4PH不锈钢粉末1kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为195℃下预热20min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入2.2kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼25min后挤出切粒，制成喂料。
实施例6
不锈钢混合材料喂料的制备：
(1)取316不锈钢粉末14kg、17-4PH不锈钢粉末6kg，两类材料之间的粒径差小于100μm，混合均匀后倒入混炼机，在温度为210℃下预热25min，同时搅拌混合均匀；
(2)加入2.4kg粘结剂(聚甲醛树脂POM:高密度聚乙烯HDPE:乙烯-醋酸乙烯酯EVA:蜡:硬脂酸SA＝88:7:2:2:1)，密炼40min后挤出切粒，制成喂料。
测试数据
发明人对奥氏体不锈钢材料和马氏体沉淀硬化不锈钢材料的占比进行实验测试，实验测试结果如下表：
由测试结果可知，当奥氏体不锈钢材料比重较大时，制作产品的韧性和塑性更好；马氏体沉淀硬化不锈钢材料比重较大时，制作产品的硬度和强度更高。由此，可以通过调配二者比例来达到预定性能。另外，测试结果也表明了，通过MIM工艺制作的产品可以使产品既有较好的韧性和塑性，也能够通过热处理改善产品的硬度和强度，以达到综合性能的需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料按一定比例混合后，倒入混炼机，预热，同时搅拌混合均匀；
(2)加入粘结剂，密炼后挤出切粒，制成喂料。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，所述的奥氏体不锈钢材料为304不锈钢、316不锈钢中的一种或两种组合。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，所述的马氏体沉淀硬化不锈钢材料为17-4PH不锈钢。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，按质量比计，所述的奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料的质量比为95:5～5:95。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，所述的奥氏体不锈钢材料与马氏体沉淀硬化不锈钢材料均为粉末状，且两类材料之间的粒径差小于100μm。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为热塑性体系粘结剂、凝胶体系粘结剂、热固性体系粘结剂、水溶性体系粘结剂、无机物粘结剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂与不锈钢粉末的质量比为2:25～3:25。
8.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的预热，温度为180～210℃，时间为15～25min。
9.根据权利要求1所述的一种不锈钢混合材料喂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的密炼，时间为15～40min。
10.一种不锈钢混合材料喂料，其特征在于，所述不锈钢混合材料喂料是由权利要求1～9任一项制备方法制备得到的。
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