CN109763058A

CN109763058A - 一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109763058A
Application number: CN201910230673.9A
Authority: CN
Inventors: 刘勇生
Original assignee: Haian Yingqiu Powder Metallurg Co Ltd; Haian General Powder Metallurgy Plant
Current assignee: Haian Yingqiu Powder Metallurg Co Ltd; Haian General Powder Metallurgy Plant
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-05-17
Also published as: WO2020192240A1

Abstract

本发明公开了一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料及其制备方法，喂料包括金属粉和粘结剂，金属粉按照质量百分比包括Cr：20‑25%、Cu：4‑6.5%、Ni：4‑6%、Mo：3.5‑6%、余量为Fe；粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛85‑92%，聚乙烯2‑5%、液体蜡3‑6%、润滑剂1‑3%、扩散剂2‑4%，所述粘结剂包覆于金属粉外；本发明的配方配置的喂料，在成形时，具有高的流变性能。共聚甲醛和聚乙烯为喂料的骨架组份，高温烧结后产品收缩一致性、尺寸稳定性得到很大提高，产品热处理后力学性能超过国际标准。通过本发明配方，提高产品的装载量，粘结剂残留量少，对产品基本无二次污染。本发明有效的提高了生产效率，降低生产成本和废品率，提高材料的重复利用率。

Description

一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属粉末注射成形粘结剂技术领域，特别涉及一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料及其制备方法。

背景技术

金属粉末注射成型技术是使用微米级金属粉末，其平均粒度在25μm以下，其平均粒径在10μm左右。粘结剂的选型配比和构成，直接影响产品的外观和力学性能，粘结剂的是注射成形关键技术。金属粉末与粘结剂具有高剪切力混炼机予以混炼，以得到混配均匀高流变行为的喂料。喂料经造粒机剪切造粒冷却后，制成金属粉末注射成形成品喂料。喂料加入到注塑机中，经过高温预热，高压、高速注射到模具中，得到注射成形棕胚。再经过催化脱粘工艺汽化分解，完全脱除棕胚中的粘结剂混合物。然后放置高温烧结炉中，经过高温烧结致密化，得到高精度、高密度具有复杂三维几何形状的各类MIM产品。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料及其制备方法，该方法提高了金属粉末注射成形产品质量，产品外观得到很大改善，特别是力学性能得到很大提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料，包括金属粉和粘结剂，所述金属粉按照质量百分比包括Cr：20-25%、Cu：4-6.5%、Ni：4-6%、Mo：3.5-6%、余量为Fe；所述粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛85-92%，聚乙烯2-5%、液体蜡3-6%、润滑剂1-3%、扩散剂2-4%；所述金属粉与粘结剂的质量比为1：3-3：1。

进一步的，所述粘结剂包覆于金属粉外。

优选地，所述润滑剂为硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、酯类油或合成烃油中的任意一种。

优选地，所述扩散剂为HS-TF-S A薄膜扩散剂。

一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以5-8℃/min的速度加热至100℃，保持10-30s，再以8-10℃/min的加热速度加热至150℃，保持5-20s，最后以10-12℃的加热速度加热至180℃，保持该温度3-5min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，再冷却风干，得到注射成形的成品喂料。

进一步的，所述步骤S1中，金属粉和粘结剂干混于30-60转/min下搅拌5-10min，再于60-120转/min的转速下搅拌10-30min。

进一步的，所述步骤S3中，经造粒机造粒，得到的产物在20-25℃的水浴中冷却30-60min，再于室温中静置风干。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的配方配置的喂料，在成形时，具有高的流变性能。共聚甲醛和聚乙烯为喂料的骨架组份，高温烧结后产品收缩一致性、尺寸稳定性得到很大提高，产品热处理后力学性能超过国际标准。通过本发明配方，提高产品的装载量，粘结剂残留量少，对产品基本无二次污染。本发明有效的提高了生产效率，降低生产成本和废品率，提高材料的重复利用率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为1：3，其中：金属粉按照质量百分比包括：Cr:20%、Cu:5%、Ni:4%、Mo:4%、Fe:余%；粘结剂按照质量百分比包括：共聚甲醛：86%，聚乙烯：3%、液体石蜡：5%、润滑剂磷酸酯：3%、HS-TF-S A薄膜扩散剂：3%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于30转/min下搅拌5min，再于60转/min的转速下搅拌10min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以5℃/min的速度加热至100℃，保持10s，再以8℃/min的加热速度加热至150℃，保持5s，最后以10℃的加热速度加热至180℃，保持该温度3min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，得到的产物在20℃的水浴中冷却30min，再于室温中静置风干，得到注射成形的成品喂料。

实施例2

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为1：2，其中：金属粉按照质量百分比包括：金属粉：Cr:24%、Cu:6%、Ni:5.5%、Mo:5%、Fe:余%；粘结剂按照质量百分比包括：共聚甲醛：90%，聚乙烯：4%、液体石蜡：3%、润滑剂硅酸酯：2%、扩散剂：1%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于50转/min下搅拌8min，再于100转/min的转速下搅拌20min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以6℃/min的速度加热至100℃，保持20s，再以9℃/min的加热速度加热至150℃，保持15s，最后以11℃的加热速度加热至180℃，保持该温度4min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，得到的产物在23℃的水浴中冷却40min，再于室温中静置风干，得到注射成形的成品喂料。

实施例3

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为3：1，其中：金属粉按照质量百分比包括：Cr:22%、Cu:6%、Ni:5%、Mo:4%、Fe:余%；粘结剂按照质量百分比包括：共聚甲醛：92%，聚乙烯：3%、液体石蜡：3%、润滑剂硅油：1%、HS-TF-S A薄膜扩散剂：1%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于60转/min下搅拌10min，再于120转/min的转速下搅拌30min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以8℃/min的速度加热至100℃，保持30s，再以10℃/min的加热速度加热至150℃，保持20s，最后以12℃的加热速度加热至180℃，保持该温度5min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，得到的产物在25℃的水浴中冷却40min，再于室温中静置风干，得到注射成形的成品喂料。

实施例4

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为1：1，其中：金属粉按照质量百分比包括Cr：23%、Cu：6.5%、Ni：6%、Mo：5%、余量为Fe；粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛87%，聚乙烯3%、液体蜡5%、润滑剂氟油3%、HS-TF-S A薄膜扩散剂2%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于60转/min下搅拌5min，再于120转/min的转速下搅拌10min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以8℃/min的速度加热至100℃，保持10s，再以8℃/min的加热速度加热至150℃，保持10s，最后以10℃的加热速度加热至180℃，保持该温度3-5min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，得到的产物在25℃的水浴中冷却50min，再于室温中静置风干，得到注射成形的成品喂料。

实施例5

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为2-1，其中：金属粉按照质量百分比包括Cr：20%、Cu：5%、Ni：4%、Mo： 6%、余量为Fe；粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛87%，聚乙烯3%、液体蜡6%、润滑剂酯类油1%、HS-TF-S A薄膜扩散剂3%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于40转/min下搅拌8min，再于60转/min的转速下搅拌30min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以8℃/min的速度加热至100℃，保持20s，再以10℃/min的加热速度加热至150℃，保持5s，最后以12℃的加热速度加热至180℃，保持该温度4min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

S3、经造粒机造粒，得到的产物在25℃的水浴中冷却30min，再于室温中静置风干，得到注射成形的成品喂料。

实施例6

本实施例中，金属粉与粘结剂的质量比为1：2，其中：金属粉按照质量百分比包括Cr：20%、Cu：5%、Ni：5%、Mo：5%、余量为Fe；粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛90%，聚乙烯3%、液体蜡3%、润滑剂合成烃油1%、HS-TF-S A薄膜扩散剂3%；

具体的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混于60转/min下搅拌5min，再于60转/min的转速下搅拌30min，并搅拌均匀；

S2、将混合均匀的金属粉和粘结剂置于混炼机中，以8℃/min的速度加热至100℃，保持30s，再以10℃/min的加热速度加热至150℃，保持10s，最后以12℃的加热速度加热至180℃，保持该温度5min，使得粘结剂熔融，熔融的粘结剂包覆于金属粉外；

将实施例1-6所配置的金属粉与粘结剂通过高温混炼、造粒，制得大小颗粒均匀的成品喂料。通过注塑机注射出产品棕胚，再经过催化脱粘工艺完全脱除粘结剂，经高温烧结、热处理，有效控制材料烧结收缩率，提高产品尺寸精度控制一致性，提高产品综合力学性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料，其特征在于，包括金属粉和粘结剂，所述金属粉按照质量百分比包括Cr：20-25%、Cu：4-6.5%、Ni：4-6%、Mo：3.5-6%、余量为Fe；所述粘结剂按照质量百分比包括共聚甲醛85-92%，聚乙烯2-5%、液体蜡3-6%、润滑剂1-3%、扩散剂2-4%；所述金属粉与粘结剂的质量比为1：3-3：1。

2.根据权利要求1所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料，其特征在于，所述粘结剂包覆于金属粉外。

3.根据权利要求1所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料，其特征在于，所述润滑剂为硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、酯类油或合成烃油中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料，其特征在于，所述扩散剂为HS-TF-S A薄膜扩散剂。

5.根据权利要求1-4任一所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按照上述质量比取金属粉和粘结剂干混，并搅拌均匀；

6.根据权利要求5所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，金属粉和粘结剂干混于30-60转/min下搅拌5-10min，再于60-120转/min的转速下搅拌10-30min。

7.根据权利要求5所述的沉淀硬化不锈钢材料注射成形喂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，经造粒机造粒，得到的产物在20-25℃的水浴中冷却30-60min，再于室温中静置风干。